專(zhuān)利名稱(chēng)：用于生產(chǎn)ep(d)m彈性體的溶液法和用于所述方法的聚合反應(yīng)器的制作方法
用于生產(chǎn)EP(D)M彈性體的溶液法和用于所述方法的聚合
反應(yīng)器說(shuō)里本發(fā)明涉及用于制備乙烯-丙烯彈性共聚物(EPM)或乙烯-丙烯-二烯彈性三元共聚物(EPDM)的溶液法，并涉及用于所述方法的聚合反應(yīng)器。乙烯-丙烯彈性共聚物和乙烯-丙烯-二烯彈性三元共聚物統(tǒng)稱(chēng)為EP (D) M。通常在常規(guī)類(lèi)型或金屬 茂類(lèi)型的Ziegler-Natta催化體系的存在下進(jìn)行乙烯、丙烯和可能的二烯的聚合以生產(chǎn)EP(D)M彈性體。廣泛使用的是包含釩化合物的常規(guī)Ziegler-Natta催化體系，其在烴溶劑中可溶并且因此形成基本均勻的體系。另外，利用這些催化劑生產(chǎn)的彈性聚合物不包含或包含最少量的結(jié)晶均聚物級(jí)分。商業(yè)上最常用的釩化合物是三氯氧鑰;V0C13、四氯化I凡VCl4和三乙酰丙酮鑰;V (acac) 3。如本領(lǐng)域已知的，Z/N催化體系還包括使用烷基鋁(例如，二乙基氯化鋁或三氯化乙基招(ethyl aluminium sesquichloride))作為助催化劑并可能作為催化劑活化劑。通過(guò)使用鏈轉(zhuǎn)移劑(通常為氫或二乙基鋅)獲得對(duì)共聚物EPM或三元共聚物EPDM的分子量的控制。在溶液法中，將單體、催化體系和分子量調(diào)節(jié)劑以及混合物或反應(yīng)浴(reactionbath)的任何其他成分供至聚合反應(yīng)器中。還向聚合反應(yīng)器中供應(yīng)所形成聚合物的溶劑，通常為飽和烴如己烷。在10 60°C的溫度范圍內(nèi)實(shí)施聚合，并且聚合反應(yīng)是放熱的，因此必需除去反應(yīng)熱。用于生產(chǎn)EP(D)M的反應(yīng)是聚合方法領(lǐng)域中迄今已知最復(fù)雜的反應(yīng)之一。EPDM的生產(chǎn)涉及三種活性極為不同的單體、多組分催化體系(其中反應(yīng)比率對(duì)于所獲得的產(chǎn)物的質(zhì)量很重要)和分子量調(diào)節(jié)劑(例如氫，其為非常輕的氣體，因此非常難以在反應(yīng)器中均勻分布)。另外，反應(yīng)溶液由于所溶解的聚合物而粘度極高。此外，生產(chǎn)了用于多種應(yīng)用的非常寬范圍的EP(D)M類(lèi)型，包括超過(guò)二十種不同類(lèi)型，其每一種在組成的可接受范圍、分子量和分子量分布(MWD)方面必須具有非常窄的參數(shù)。因此，聚合反應(yīng)和控制系統(tǒng)必須允許完美再現(xiàn)反應(yīng)條件及它們?cè)诜磻?yīng)時(shí)間和空間內(nèi)的穩(wěn)定性。在目前已知的方法中，聚合反應(yīng)是使用難于控制反應(yīng)和確保在時(shí)間和空間內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)的均勻性的裝置和方法實(shí)施的。例如，廣泛使用串聯(lián)或并聯(lián)的多個(gè)反應(yīng)器，其在反應(yīng)器頂端和/或底端具有原料和催化劑進(jìn)料點(diǎn)，這隨后難以使原料和催化劑分散在聚合溶液中。其隨后難以在反應(yīng)器中所有點(diǎn)內(nèi)得到相同的單體、分子量調(diào)節(jié)劑和催化體系組分的濃度。另外,聚合熱一般通過(guò)冷凍壁交換(refrigerated wall exchange)、套和/或擋板來(lái)處理，其在反應(yīng)器中心與冷凍壁之間的反應(yīng)浴中產(chǎn)生溫度梯度。最終，由于冷凍壁被一部分形成的彈性體污染，交換系數(shù)逐漸降低，從而降低反應(yīng)器的容量和/或?qū)Ψ磻?yīng)溫度的控制。一般而言，使用非常纖細(xì)的反應(yīng)器(圓柱部分的高/直徑之比> 3)，其在一些情況下完全填滿(mǎn)運(yùn)行。這些反應(yīng)器的一個(gè)缺點(diǎn)在于頂部的溶液溢出，導(dǎo)致單體和催化劑分布較差和反應(yīng)器內(nèi)溫度偏差。這些因素不可避免地導(dǎo)致產(chǎn)物不均勻和隨時(shí)間改變。US2008/0207852A1公開(kāi)了在串聯(lián)的兩個(gè)反應(yīng)器中實(shí)施的用于生產(chǎn)乙烯-α烯烴共聚物的多級(jí)溶液法。通過(guò)聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱通過(guò)以下兩種方法中的一種除去:I)給反應(yīng)器配備冷卻套，或2)使用溶劑和單體的蒸發(fā)(汽化)潛熱的冷卻方法(見(jiàn)US2008/0207852A1第35段)。這些例子未提供選擇或優(yōu)選哪一種冷卻方法的任何信息。US2008/0207852A1中描述的方法具有若干缺點(diǎn)。首先，如上所述，使用串聯(lián)的多個(gè)反應(yīng)器使得難以控制聚合反應(yīng)和確保反應(yīng)介質(zhì)在時(shí)間和空間內(nèi)的均勻性，因此也難以在反應(yīng)器中所有點(diǎn)內(nèi)得到相同的單體、催化體系組分的濃度。對(duì)于冷卻方法，如以上所提到的，使用冷卻壁或冷卻套需要反應(yīng)浴與冷卻壁之間大的溫度差異，即非常低的壁溫度。由于所生產(chǎn)的EP(D)M的溶解度隨著溫度的降低而降低，導(dǎo)致彈性體在反應(yīng)器壁上形成彈性體沉積。因此發(fā)生所形成彈性體對(duì)冷凍壁污染，熱交換系數(shù)逐漸降低，從而降低了反應(yīng)器的容量和/或?qū)Ψ磻?yīng)溫度的控制。另一方面，使用溶劑和單體的蒸發(fā)潛熱作為唯一冷卻方法也是不利的，因?yàn)槠湫枰磻?yīng)器具有非常小的液體高度與反應(yīng)器直徑之比，也就是說(shuō)反應(yīng)器非常大并且高度非常有限，其不具有商業(yè)價(jià)值。EPO 236 892公開(kāi)了用于生產(chǎn)多糖醚的反應(yīng)器。設(shè)計(jì)混合系統(tǒng)以確保徹底混合和均勻化或懸浮反應(yīng)物。反應(yīng)是吸熱的，因此必須加熱反應(yīng)器。描述(第4欄，第58-60行)了由卷繞在反應(yīng)器缸壁外面的加熱線(xiàn)圈構(gòu)成的加熱裝置。CAl, 121，875公開(kāi)了用于確定液體容器中材料的液位的裝置和方法。未提及或建議該反應(yīng)器是或可以是化學(xué)反應(yīng)器，更不用說(shuō)攪拌聚合反應(yīng)器了。聚合反應(yīng)器的問(wèn)題不僅是控制液體的液位，還是檢測(cè)和控制 聚合物在反應(yīng)器壁上的可能沉淀。CA1，121，875未提供解決這樣的問(wèn)題的任何啟示。因此，本發(fā)明的目的是提供EP(D)M彈性體的生產(chǎn)方法和用于所述方法的聚合反應(yīng)器，它們確保提高所得共聚物/三元共聚物的質(zhì)量，并提高反應(yīng)器在時(shí)間和空間內(nèi)反應(yīng)參數(shù)恒定方面的穩(wěn)定性。如將在以下說(shuō)明中描述的，本發(fā)明的上述和其他目的和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)EP(D)M彈性體在溶液中的生產(chǎn)方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括單體的聚合反應(yīng)，其中將乙烯、丙烯、任選的二烯、催化體系、氫和所述EP(D)M的烴溶劑連續(xù)供入攪拌反應(yīng)器(CSTR)中形成反應(yīng)浴，其中EP (D) M彈性體溶解在烴溶劑中，其特征在于:i)將所述反應(yīng)浴在40°C至60°C溫度和0.6MPa至1.3MPa壓力下保持在沸騰條件下，從而發(fā)生所述反應(yīng)浴的部分汽化；ii)通過(guò)所述反應(yīng)浴的所述部分汽化除去40%至80%的通過(guò)聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱；iii)將所述單體、溶劑和通過(guò)所述反應(yīng)浴的所述部分汽化形成的其他流體從所述反應(yīng)器中抽出、壓縮、冷凝、并且在與其他再循環(huán)原料流和新鮮原料流合并后過(guò)冷卻至低于所述反應(yīng)浴的溫度的溫度并且再循環(huán)到所述反應(yīng)器中；iv)通過(guò)向所述反應(yīng)器中引入根據(jù)步驟iii)過(guò)冷卻的所述單體、溶劑和流體來(lái)除去20 %至60 %的所述反應(yīng)熱。本發(fā)明另一方面涉及用于在乙烯、丙烯和任選地二烯的溶液中聚合以在EP(D)M的烴溶劑中形成所述EP (D)M彈性體的CSTR反應(yīng)器，所述反應(yīng)器是基本上圓柱形的反應(yīng)器，其高(H)與直徑(D)之比為I至6，優(yōu)選為2至4，其特征在于包括:置于所述反應(yīng)器底部的圓形或多邊形形狀的再循環(huán)氣體分配器；包括上部葉輪、中部葉輪和下部葉輪的攪拌裝置，全部葉輪間隔安裝在機(jī)動(dòng)立軸上；和一陣列流體入口，所述口位于所述中部葉輪的附近，所述反應(yīng)器還包括用于所述反應(yīng)浴的液位的伽馬射線(xiàn)控制裝置。還參照以下附圖描述本發(fā)明:

圖1是示出了反應(yīng)器的高/直徑比與通過(guò)反應(yīng)浴的汽化除去的熱之間的相關(guān)性的圖示；圖2是示出了汽化的流體以及其他再循環(huán)和進(jìn)料流體的過(guò)冷卻溫度與通過(guò)在反應(yīng)器中再循環(huán)過(guò)冷卻流體除去的熱之間的相關(guān)性的圖示；圖3示出了該方法的基本方案；

圖4示意性示出了構(gòu)成本發(fā)明的另一方面的反應(yīng)器；圖5示意性示出了應(yīng)用于反應(yīng)器的液位控制裝置。
具體實(shí)施例方式用于根據(jù)本發(fā)明的方法以生產(chǎn)EPDM彈性體的二烯是非共軛二烯，其選自:亞乙基降冰片烯(ENB)、二環(huán)戊二烯(DCPD)和1，4-己二烯(HD)。EPDM熱聚合物中二烯的存在量通常低于15%重量,優(yōu)選為8至12重量％。ENB是優(yōu)選的二烯。本發(fā)明方法基于通過(guò)浴的部分汽化和對(duì)反應(yīng)器使用再循環(huán)的過(guò)冷卻流體之組合來(lái)除去聚合反應(yīng)的熱的方法。通過(guò)將反應(yīng)浴在40°C至60°C的溫度和0.6MPa至1.3MPa的壓力下保持在沸騰條件下來(lái)實(shí)現(xiàn)部分汽化。通過(guò)該方法除去的熱的量為總反應(yīng)熱的40%至80%。優(yōu)選地，通過(guò)該方法除去的熱的量為總反應(yīng)熱的50%至70%。術(shù)語(yǔ)“過(guò)冷卻”是指將待再循環(huán)到反應(yīng)器中的每一種流體冷卻至溫度低于反應(yīng)浴的溫度(即低于40 60°C)的操作。具有這樣溫度的再循環(huán)流體稱(chēng)為“過(guò)冷流體”。通過(guò)向反應(yīng)器中引入過(guò)冷流體除去的熱的量為總反應(yīng)熱的60%至20%。優(yōu)選地，通過(guò)該方法除去的熱的量為總反應(yīng)熱的50%至30%。在本發(fā)明方法中，在沸騰液體中實(shí)施聚合反應(yīng)，因此反應(yīng)器中每一點(diǎn)的溫度相同。通過(guò)設(shè)定反應(yīng)浴的組成，即溶劑中單體和分子量調(diào)節(jié)劑的濃度，也設(shè)定了溶液沸騰時(shí)的壓力和通過(guò)部分汽化溶液所產(chǎn)生的氣相的組成。通過(guò)聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱根據(jù)待生產(chǎn)的EP (D) M而不同，但是平均為約700千卡/kg。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道反應(yīng)熱的精確值。另外，汽化潛熱取決于液相的組成，其平均為約70千卡/kg。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以計(jì)算汽化熱的精確值。由于聚合熱與汽化熱之比為約10，所以如果通過(guò)沸騰反應(yīng)浴除去全部聚合熱，那么產(chǎn)生Ikg彈性體將導(dǎo)致從反應(yīng)浴中汽化約IOkg液體。如果通過(guò)汽化除去的熱與通過(guò)過(guò)冷卻除去的熱之間以50% -50%分配，那么每生產(chǎn)I千克彈性體將產(chǎn)生700千卡，其中350通過(guò)過(guò)冷卻除去，350通過(guò)汽化5kg液體除去。如果分配為60%通過(guò)汽化，40%通過(guò)過(guò)冷卻，那么待通過(guò)過(guò)冷卻除去的熱為700X0.4=280千卡，待通過(guò)汽化除去的熱為700X0.6 = 420千卡，其導(dǎo)致汽化6kg液體。因此明顯的是，在反應(yīng)器運(yùn)行每一秒內(nèi)，通過(guò)測(cè)量從反應(yīng)器示釋放的蒸汽的流量，就能夠知道所生產(chǎn)的彈性體的流量。因此提供了生產(chǎn)控制系統(tǒng)，其處理由適于檢測(cè)和測(cè)量相對(duì)工藝參數(shù)的檢測(cè)儀器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，從而知道所生產(chǎn)的彈性體的精確組成并且使其在運(yùn)行過(guò)程的每一時(shí)間內(nèi)保持恒定。該生產(chǎn)控制系統(tǒng)的主要組件為:a)反應(yīng)器釋放的氣相的組分分析器；b)反應(yīng)器釋放的氣相的流量檢測(cè)器；c)由反應(yīng)器釋放和反應(yīng)器再循環(huán)之氣相冷凝的液體的流量檢測(cè)器；d)上述點(diǎn)c)的液體的組分分析器；e)上述點(diǎn)c)的液體的溫度檢測(cè)器；f)供至反應(yīng)器的每一種原料如乙烯、丙烯、二烯、溶劑、氫、催化劑的溫度和流量檢測(cè)器；g)調(diào)節(jié)單體流量之比率的裝置；h)調(diào)節(jié)催化體系之組分比率的裝置；i)調(diào)節(jié)供至反應(yīng)器的流體之溫度的裝置；j)液位檢測(cè)器圖1示出作為反應(yīng)器尺寸的函數(shù)的通過(guò)汽化除去的聚合熱的百分比(Qv% )，所述反應(yīng)器尺寸表示為反應(yīng)器中液體的高與反應(yīng)器直徑之比(H/D)，為了避免攜帶液滴進(jìn)入氣相，假設(shè)汽化氣體向上的流量為0.04m/秒。圖示表明，如果通過(guò)沸騰除去的熱的量少于40%，將需要約3.5的Η/D比。太“纖細(xì)”的反應(yīng)器的缺點(diǎn)已經(jīng)討論過(guò)了。另一方面，如果通過(guò)沸騰除去的熱的量多于80%，將需要約1.2的Η/D比。這種反應(yīng)器將不允許包括兩組淹沒(méi)葉輪的攪拌系統(tǒng)，并且將無(wú)法確保最佳混合反應(yīng)浴。圖2示出了作為過(guò)冷卻溫度([Tsubc[°C]])的函數(shù)的通過(guò)汽化除去的聚合熱的百分比(Qv%)。其表明為了避免相對(duì)于反應(yīng)溫度過(guò)高的AT，從而為了避免進(jìn)料點(diǎn)附近太高的溫度梯度和使用特殊的冷凍系統(tǒng)，合適的是通過(guò)沸騰(即，通過(guò)浴的部分汽化)除去40%至80%的熱，從而使過(guò)冷溫度高于約_5°C。通過(guò)沸騰/汽化除去少于40%的聚合熱將需要過(guò)低的過(guò)冷卻溫度。根據(jù)本發(fā)明方法，對(duì)于每一種待生產(chǎn)的EP(D)M,設(shè)定通過(guò)蒸發(fā)除去的熱和通過(guò)過(guò)冷卻除去的熱的特定組合并且在處理中保持恒定。這樣的特定組合可在以上定義范圍內(nèi)不同，但是在處理的過(guò)程中基本不會(huì)不同，以生產(chǎn)給定的EP(D)M。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)使反應(yīng)浴沸騰實(shí)現(xiàn)汽化與使用過(guò)冷卻流體的這種特定組合除去聚合反應(yīng)的熱，使聚合反應(yīng)具有最佳性能，這是由于以下原因:a)沸騰(均勻分布在整個(gè)反應(yīng)浴物料中)和通過(guò)沸騰形成的蒸汽氣泡顯著有利于浴的湍流，因此有利于整合反應(yīng)物料的混合。這使得能夠建立相對(duì)于反應(yīng)浴中的各種試劑的濃度的均勻條件。b)反應(yīng)物料的沸騰也確保了反應(yīng)器中所有點(diǎn)溫度的一致。c)通過(guò)相對(duì)于反應(yīng)溫度過(guò)冷卻原料、溶劑和再循環(huán)流體除去剩余量的反應(yīng)熱是簡(jiǎn)單有效的除熱方法，因?yàn)?熱在正常熱水平的清潔流體之間直接交換。還發(fā)現(xiàn)通過(guò)使反應(yīng)浴沸騰實(shí)現(xiàn)汽化與使用過(guò)冷卻流體的這種特定組合除去聚合反應(yīng)的熱，允許在高/直徑之比方面優(yōu)化反應(yīng)器尺寸。因此反應(yīng)器的Hr/D之比為I至3，優(yōu)選為1.2至2，其中Hr為反應(yīng)器的高，其高于以上定義的H(反應(yīng)器中液體的高)。
如以上所討論的，對(duì)于每一種EP(D)M,設(shè)定通過(guò)汽化除去的熱和通過(guò)過(guò)冷卻除去的熱的特定組合(分配)。這樣的分配取決于浴的組成和其他運(yùn)行參數(shù)。一旦也設(shè)定了過(guò)冷卻溫度，通過(guò)沸騰汽化的液體的量正比于生產(chǎn)率。過(guò)程控制系統(tǒng)控制以汽化液體的量的固定比率供給單體。如圖3所示，在反應(yīng)器R中汽化的流體I在壓縮器C中壓縮，在冷凝器E中冷卻和冷凝，并且通過(guò)泵P裝置泵送到過(guò)冷卻器El中。在進(jìn)入過(guò)冷卻器El之前，將新鮮進(jìn)料添加到再循環(huán)流中，從而向反應(yīng)器R供給一條過(guò)冷卻流。將該過(guò)冷流體流通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)的分配器SP (圖4)引入到反應(yīng)器R的底部。通過(guò)安裝在反應(yīng)器下游線(xiàn)上的壓力控制裝置PC控制反應(yīng)器的壓力并且使其保持恒定。使用安裝在相同線(xiàn)上的流量控制裝置FrC測(cè)量汽化氣體的總流量及其可能的變化。將該測(cè)量的輸出值用于控制系統(tǒng)以控制和調(diào)節(jié)單體和溶劑的進(jìn)料，從而使反應(yīng)浴的組成在反應(yīng)器和保留時(shí)間內(nèi)保持恒定。通過(guò)固定再循環(huán)流體的過(guò)冷卻溫度，也可以使反應(yīng)器的溫度保持恒定，所述反應(yīng)器溫度為0.6 1.3MPa范圍內(nèi)壓力值對(duì)應(yīng)的沸騰溫度。如果反應(yīng)的攪動(dòng)或系統(tǒng)的反應(yīng)性的改變不影響單體之間的比率，那么基于上述特征的控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)供給反應(yīng)器的流體流量的快速調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)所生產(chǎn)的EP(D)M的組成和性質(zhì)。由于聚合熱為溶劑和單體的蒸發(fā)熱的約10倍，那么通過(guò)汽化反應(yīng)浴除去約50%的聚合熱時(shí)，得到再循環(huán)的壓縮和冷卻蒸汽按重量計(jì)是所產(chǎn)生的聚合物的至少5倍。這種流量的良好分配還明顯有助于反應(yīng)物料的攪拌和均勻化。對(duì)于該目的，反應(yīng)器內(nèi)再循環(huán)流體分配器的形成和定位很重要。由圖4可見(jiàn)，反應(yīng)器R裝配有合適結(jié)構(gòu)的攪拌系統(tǒng)A，其包括具有多個(gè)葉輪的攪拌器，其允許最優(yōu)分配溶劑、所生產(chǎn)的彈性體、單體、催化劑和分子量調(diào)節(jié)劑，并且避免在反應(yīng)器當(dāng)前釋放的蒸汽中攜帶液體。該攪拌系統(tǒng)在以下的說(shuō)明中進(jìn)一步描述。反應(yīng)器R的特征 還在于特殊布置的液體入口 P2和用于反應(yīng)浴的液位控制的特殊裝置GS/GD (在圖5中較好描述)，其使得能夠降低(幾乎消除)聚合物在壁上的沉積。如果形成所述沉積，控制裝置能夠?qū)λ鼈冞M(jìn)行定量，以便在沉積影響反應(yīng)和污染產(chǎn)物前確定是否進(jìn)行清理操作。實(shí)際上聚合物的任何沉積都隨著它們?cè)诜磻?yīng)器內(nèi)的時(shí)間而改變并且當(dāng)它們分離時(shí)會(huì)污染新的聚合物。這種用于液位控制的裝置也在以下說(shuō)明中進(jìn)一步描述。反應(yīng)器體積由保留時(shí)間(其為產(chǎn)生每單位催化體系所期望的聚合物數(shù)量所需要的時(shí)間(在這種情況下時(shí)間為30分鐘，0.5小時(shí)))、排放的聚合物溶液的體積(對(duì)于典型產(chǎn)品為約21.5m3/l，000kg聚合物)和認(rèn)為可接受的反應(yīng)器裝填度(正常條件下為60%，最大70%，最小55%)限定。因此，產(chǎn)生1，OOOkg/小時(shí)EPDM的反應(yīng)器所必需的體積為
22.5X0.5/0.6 = 18.75m3。反應(yīng)器的直徑必須使得反應(yīng)物料釋放和從反應(yīng)器頂部釋放蒸汽的速率小于可在液體表面緊上方形成的任何液滴的傾析速率。在工業(yè)反應(yīng)器中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，為了避免攜帶液體，不應(yīng)當(dāng)超過(guò)的蒸汽極限速率為0.06m/秒。優(yōu)選地，向上蒸汽的極限速率為實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)值的約80%，即0.8X0.06 = 0.048m/秒，并且認(rèn)為是反應(yīng)器尺寸超標(biāo)值的20%，即推測(cè)設(shè)計(jì)為1，OOOkg/小時(shí)的反應(yīng)器必須能夠工作而不攜帶至多1200kg/小時(shí)的液體。因此，認(rèn)為極限速率是0.04m/秒。由于EP(D)M的聚合熱平均值為反應(yīng)浴的汽化潛熱的約10倍,即，約700千卡/kg聚合熱和70千卡/kg蒸發(fā)潛熱,如果通過(guò)汽化除去全部聚合熱，那么1，OOOkg/小時(shí)聚合物的蒸發(fā)流量將是10，OOOkg/小時(shí)。如果通過(guò)汽化除去50%聚合熱，那么因此1，OOOkg/小時(shí)聚合物的蒸發(fā)流量是5，000kg，其反應(yīng)器運(yùn)行條件下
14.5kg/m3的蒸汽密度(50°C為約0.9MPa)對(duì)應(yīng)于體積流量5，000/14.5 = 345m3/小時(shí)。對(duì)于這種以0.04m/秒速率向上流動(dòng)的體積流量，反應(yīng)器必須具有的345/3，600/0.04 = 2.4m2橫截面和1.75m的直徑。以下給出了根據(jù)本發(fā)明的EP(D)M聚合反應(yīng)器的尺寸的實(shí)例，其中P是所生產(chǎn)的以噸/小時(shí)為單位的EP (D)M的量。
權(quán)利要求
1.一種用于在溶液中生產(chǎn)EP(D)M彈性體的方法，包括單體的聚合反應(yīng)，其中將乙烯、丙烯、任選的二烯、催化體系、氫和所述EP(D)M的烴溶劑連續(xù)供至攪拌反應(yīng)器(CSTR)形成反應(yīng)浴，其中所述EP (D)M彈性體溶解在所述烴溶劑中，該方法的特征在于: i)將所述反應(yīng)浴在40°C至60°C溫度和0.6MPa至1.3MPa壓力下保持在沸騰條件下，從而發(fā)生所述反應(yīng)浴的部分汽化； ii)通過(guò)所述反應(yīng)浴的所述部分汽化除去40%至80%的通過(guò)聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱； iii)將所述單體、溶劑和通過(guò)所述反應(yīng)浴的所述部分汽化形成的其他流體從所述反應(yīng)器中抽出、壓縮、冷凝、并且在與其他再循環(huán)原料流和新鮮原料流合并后過(guò)冷卻至低于所述反應(yīng)浴的溫度的溫度并且再循環(huán)至所述反應(yīng)器； iv)通過(guò)向所述反應(yīng)器中引入根據(jù)步驟iii)過(guò)冷卻的所述單體、溶劑和流體來(lái)除去20 %至60 %的所述反應(yīng)熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)所述反應(yīng)浴的部分汽化來(lái)除去50%至70%的所述反應(yīng)熱，并且通過(guò)向所述反應(yīng)器中引入根據(jù)步驟iii)過(guò)冷卻的所述單體、溶劑和流體來(lái)除去50%至30%的所述反應(yīng)熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將通過(guò)所述沸騰反應(yīng)浴的部分汽化產(chǎn)生的氣體從所述反應(yīng)器中移除，在40°C以下的溫度下冷卻以形成再循環(huán)至所述反應(yīng)器的過(guò)冷流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過(guò)布置在所述反應(yīng)器底部的再循環(huán)氣體分配器將所述再循環(huán)流體引入到所述反應(yīng)器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于檢測(cè)、處理與所述反應(yīng)器的生產(chǎn)率成比例的、通過(guò)所述沸騰反應(yīng)浴的部分汽化產(chǎn)生的所述氣體的流量，并使用所述氣體的流量來(lái)通過(guò)調(diào)節(jié)供至所述反應(yīng)器的單體、溶劑和催化劑之間的比率控制它們的流量，從而獲得所生產(chǎn)的EP(D)M的穩(wěn)定組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過(guò)安裝在所述反應(yīng)器下游的線(xiàn)上的壓力控制閥(PC)使所述反應(yīng)器的壓力保持恒定，從而也使在沸騰條件下所述反應(yīng)器的溫度保持恒定。
7.一種用于在乙烯、丙烯和任選地二烯的溶液中聚合并在EP(D)M的烴溶劑中形成所述EP(D)M彈性體的CSTR反應(yīng)器，所述反應(yīng)器是基本上呈圓柱形的反應(yīng)器，其高(h)與直徑(d)之比為I至6，優(yōu)選為2至4，該反應(yīng)器的特征在于包括:置于所述反應(yīng)器底部的圓形或多邊形形狀的再循環(huán)氣體分配器；包括上部葉輪、中部葉輪和下部葉輪的攪拌裝置，全部葉輪間隔安裝在機(jī)動(dòng)立軸上；和一陣列流體入口，所述口位于所述中部葉輪之一附近，所述反應(yīng)器還包括用于所述浴的液位的伽馬射線(xiàn)控制裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)器，其特征在于所述伽瑪射線(xiàn)控制裝置包括置于待容納于所述反應(yīng)器中的反應(yīng)浴的液位附近的伽瑪射線(xiàn)源(GS)、和與所述源(GS)直徑對(duì)置并且沿著所述浴的整個(gè)高度垂直延伸的伽瑪射線(xiàn)檢測(cè)器(GD)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器，其特征在于所述液位的所述控制裝置與反應(yīng)器控制系統(tǒng)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于所述上部葉輪具有向下作用的傾斜葉片，所述上部葉輪置于所述反應(yīng)器內(nèi)的液體浴的液位上方。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于所述中部葉輪包括具有四個(gè)傾斜葉片的渦輪，所述四個(gè)傾斜葉片置于所述液體的所述入口(P2)的相同液位上。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于所述下部葉輪置于再循環(huán)流體的所述分配器(SP)上方并且包括具有六個(gè)平面葉片的徑流式渦輪。
全文摘要
本發(fā)明描述一種用于在攪拌反應(yīng)器(CSTR)中在溶液中生產(chǎn)EP(D)M的方法，其中使反應(yīng)浴在40℃至60℃的溫度和0.6至1.3MPa的壓力下保持在沸騰條件下，并且其中40％至80％的反應(yīng)熱通過(guò)使反應(yīng)浴沸騰除去，剩余的反應(yīng)熱通過(guò)使再循環(huán)至反應(yīng)器的流體過(guò)冷卻而除去。反應(yīng)器設(shè)置有具有3個(gè)葉輪的攪拌系統(tǒng)、在反應(yīng)器底部的用于分配再循環(huán)流體的裝置、和伽馬射線(xiàn)液位控制裝置。
文檔編號(hào)C08F2/06GK103180350SQ201280003373
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者加布里埃萊·奧米奇尼 申請(qǐng)人:法斯泰克有限責(zé)任公司