用于烯烴聚合的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于烯烴聚合的系統(tǒng)和方法。通過需要至少兩個(gè)依序的冷凝單元，本發(fā)明的用于烯烴聚合的系統(tǒng)和方法有助于降低聚合物回收系統(tǒng)中的操作真空壓力，其中所述冷凝單元中的至少一個(gè)操作時(shí)的溫度范圍顯著低于本發(fā)明系統(tǒng)操作時(shí)的溫度范圍。
【專利說明】用于烯烴聚合的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是非臨時(shí)申請(qǐng)，其要求2011年10月4日提交的標(biāo)題為“SYSTEM ANDPROCESS FOR OLEFIN POLYMERIZATION”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/543，107的優(yōu)先權(quán)，將該專利申請(qǐng)的教導(dǎo)通過參考并入本申請(qǐng)，就像它全文再現(xiàn)于下文中一樣。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及用于烯烴聚合的系統(tǒng)和方法。
[0004]發(fā)明背景
[0005]通常在一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)的反應(yīng)器中于一種或多種催化劑體系和一種或多種溶劑的存在下進(jìn)行烯烴聚合。在聚合過程之后，通常使產(chǎn)物混合物與一種或多種催化劑失活劑和/或一種或多種除酸劑接觸，以使得所述一種或多種催化劑體系失活和/或最小化某些副產(chǎn)物的影響。將大部分溶劑和副產(chǎn)物與產(chǎn)物混合物分離，在產(chǎn)物混合物中僅留下烯烴聚合物產(chǎn)物和非常少量的溶劑和/或副產(chǎn)物。然而，在產(chǎn)物混合物中存在即使少量的溶劑和/或副產(chǎn)物均可導(dǎo)致相當(dāng)量的揮發(fā)性有機(jī)物釋放到環(huán)境當(dāng)中，這是因?yàn)樗鼈兊睦鄯e效應(yīng)。
[0006]因此，期望設(shè)計(jì)用于烯烴聚合的系統(tǒng)和/或方法，其中在烯烴產(chǎn)物混合物中的溶劑和/或副產(chǎn)物含量充分地降低，從而減少釋放到環(huán)境當(dāng)中的揮發(fā)性有機(jī)物的量。
[0007]發(fā)明概述
`[0008]本發(fā)明提供了用于烯烴聚合的系統(tǒng)和方法。通過需要至少兩個(gè)依序的冷凝單元，本發(fā)明的用于烯烴聚合的系統(tǒng)和方法有助于降低聚合物回收系統(tǒng)中的操作真空壓力，其中所述冷凝單元中的至少一個(gè)操作時(shí)的溫度范圍顯著低于本發(fā)明的系統(tǒng)操作時(shí)的溫度范圍。
[0009]本發(fā)明的烯烴聚合系統(tǒng)包含:(a) —個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器，其用于使一種或多種烯烴單體在一種或多種催化劑體系和溶劑的存在下聚合，從而得到聚合物-溶劑-催化劑混合物；(b) —個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸所述聚合物-溶劑-催化劑混合物的工具；其中所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸工具還提供了使在所述聚合物-溶劑-催化劑混合物中的所述一種或多種催化劑體系失活的工具和使所述聚合物-溶劑-失活的催化劑混合物與除酸劑接觸的工具，由此形成聚合物-溶劑-酸混合物；(C) 一個(gè)或多個(gè)加熱所述聚合物-溶劑-酸混合物的工具，其中通過所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸所述聚合物-溶劑-催化劑混合物的工具，來使一個(gè)或多個(gè)加熱工具與所述一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器相連通；(d)運(yùn)輸所述加熱的聚合物-溶劑-酸混合物的工具；(e) 一個(gè)或多個(gè)從所述加熱的聚合物-溶劑-酸混合物中移去至少60%的所述溶劑的工具，由此形成聚合物-減少的溶劑-酸混合物，其中所述一個(gè)或多個(gè)移去至少60%的所述溶劑的工具與所述一個(gè)或多個(gè)加熱工具相連通；(f) 一個(gè)或多個(gè)從所述聚合物-減少的溶劑-酸混合物中基本上移去所述溶劑剩余部分的工具，由此形成溶劑-酸混合物，其中所述一個(gè)或多個(gè)基本上移去所述溶劑剩余部分的工具與所述一個(gè)或多個(gè)移去至少60%的所述溶劑的工具相連通；(g) —個(gè)或多個(gè)從所述溶劑-酸混合物中移去所述酸的工具；由此形成基本上不含酸的溶劑，其中所述一個(gè)或多個(gè)移去所述酸的工具與所述一個(gè)或多個(gè)基本上移去所述溶劑剩余部分的工具相連通；和(h) —個(gè)或多個(gè)移去所述基本上不含酸的溶劑的工具，其與一個(gè)或多個(gè)移去所述酸的工具相連通。
[0010]本發(fā)明的烯烴聚合方法包含如下步驟:(I)在一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器中，使一種或多種烯烴單體在一種或多種催化劑體系和溶劑的存在下聚合，從而得到聚合物-溶劑-催化劑混合物；(2)使在所述聚合物-溶劑-催化劑混合物中的所述一種或多種催化劑體系失活；(3)使所述聚合物-溶劑-失活的催化劑混合物與除酸劑接觸；(4)從而形成聚合物-溶劑-酸混合物；(5)加熱所述聚合物-溶劑-酸混合物；(7)從所述加熱的聚合物-溶劑-酸混合物中移去至少60%的所述溶劑；(8)從而形成聚合物-減少的溶劑-酸混合物；
(9)從所述聚合物-減少的溶劑-酸混合物中基本上移去所述溶劑剩余部分；(10)從而形成溶劑-酸混合物；(11)從所述溶劑-酸混合物中移去所述酸；(12)從而形成基本上不含酸的溶劑；(13)移去所述基本上不含酸的溶劑；(14)使至少一部分所述基本上不含酸的溶劑再循環(huán)回到所述烯烴聚合的過程中；和(15)從而形成具有少于800重量份的一種或多種揮發(fā)性有機(jī)物的烯烴聚合物，基于100萬份的所述聚合物。
[0011]本發(fā)明的具體說明
[0012]本發(fā)明提供了用于烯烴聚合的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的烯烴聚合系統(tǒng)包含:(a) —個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器，其用于使一種或多種烯烴單體在一種或多種催化劑體系和溶劑的存在下聚合，從而得到聚合物-溶劑-催化劑混合物；(b) —個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸所述聚合物-溶劑-催化劑混合物的工具；其中所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸工具還提供了使在所述聚合物-溶劑-催化劑混合物中的催化劑失活的工具和使所述聚合物-溶劑-失活的催化劑混合物與除酸劑接觸的工具，由此形成聚合物-溶劑-酸混合物；(c) 一個(gè)或多個(gè)加熱所述聚合物-溶劑-酸混合物的工具，其中通過所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸所述聚合物-溶劑-催化劑混合物的工具，來使一個(gè)或多個(gè)加熱工具與所述一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器相連通；(d)運(yùn)輸所述加熱的聚合物-溶劑-酸混合物的工具；(e) 一個(gè)或多個(gè)從所述加熱的聚合物-溶劑-酸混合物中移去至少60%的所述溶劑的工具，由此形成聚合物-減少的溶劑-酸混合物，其中所述一個(gè)或多個(gè)移去至少60%的所述溶劑的工具與所述一個(gè)或多個(gè)加熱工具相連通；(f) 一個(gè)或多個(gè)從所述聚合物-減少的溶劑-酸混合物中基本上移去所述溶劑剩余部分的工具，由此形成溶劑-酸混合物，其中所述一個(gè)或多個(gè)基本上移去所述溶劑剩余部分的工具與所述一個(gè)或多個(gè)移去至少60%的所述溶劑的工具相連通；(g) 一個(gè)或多個(gè)從所述溶劑-酸混合物中移去所述酸的工具；由此形成基本上不含酸的溶劑，其中所述一個(gè)或多個(gè)移去所述酸的工具與所述一個(gè)或多個(gè)基本上移去所述溶劑剩余部分的工具相連通；和(h) —個(gè)或多個(gè)移去所述基本上不含酸的溶劑的工具，其與一個(gè)或多個(gè)移去所述酸的工具相連通。
[0013]所述一個(gè)或多個(gè)用于使一種或多種烯烴單體聚合的反應(yīng)器可以是例如由全液體(liquid full)、非絕熱的、恒溫的、循環(huán)的、獨(dú)立控制的環(huán)路(loop)組成的連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器，或可替換地為兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器，其包括以例如串聯(lián)或并聯(lián)的構(gòu)造進(jìn)行操作的兩個(gè)或更多個(gè)全液體、非絕熱的、恒溫的、循環(huán)的、獨(dú)立控制的環(huán)路。
[0014]所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸所述聚合物-溶劑-催化劑混合物的工具包括但不限于管道(pipes)、管子(tubes)和導(dǎo)管(conduits)。所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸工具還提供了使在聚合物-溶劑-催化劑混合物中的一種或多種催化劑體系失活的工具和使聚合物-溶劑-失活的催化劑混合物與除酸劑接觸的工具，由此形成聚合物-溶劑-酸混合物。用于使催化劑失活的工具包括但不限于一個(gè)或多個(gè)失活劑(如水)的注入口、和用于混合的混合器。使聚合物-溶劑-失活的催化劑混合物與除酸劑接觸的工具包括但不限于一個(gè)或多個(gè)除酸劑的注入口和用于混合的混合器。
[0015]所述一個(gè)或多個(gè)用于加熱所述聚合物-溶劑-酸混合物的工具包括但不限于任何換熱器。所述一個(gè)或多個(gè)加熱工具通過所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸所述聚合物-溶劑-催化劑混合物的工具與所述一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器相連通。
[0016]運(yùn)輸加熱的聚合物-溶劑-酸混合物的工具包括但不限于管道、管子和導(dǎo)管，其可以包括運(yùn)輸設(shè)備，如螺桿泵。所述一個(gè)或多個(gè)從加熱的聚合物-溶劑-酸混合物中移去至少60%的溶劑的工具(由此形成聚合物-減少的溶劑-酸混合物)包括但不限于用于移去聚合物相的脫揮器(如配有齒輪泵的轉(zhuǎn)鼓)。所述一個(gè)或多個(gè)移去至少60%的溶劑的工具與所述一個(gè)或多個(gè)加熱工具相連通。
[0017]所述一個(gè)或多個(gè)從聚合物-減少的溶劑-酸混合物中基本上移去剩余部分的溶劑的工具(由此形成溶劑-酸混合物)包括但不限于用于移去聚合物相的脫揮器(如配有齒輪泵的轉(zhuǎn)鼓)。所述一個(gè)或多個(gè)基本上移去剩余部分的溶劑的工具與所述一個(gè)或多個(gè)移去至少60%的溶劑的工具相連通。
[0018]所述一個(gè)或多個(gè)從溶劑-酸混合物中移去酸的工具(由此形成基本上不含酸的溶劑)包括但不限于冷凝器。冷凝單元可以包含冷卻換熱器(如殼式和管式或螺旋板式換熱器)和填料床直接接觸冷卻。所述一個(gè)或多個(gè)移去酸的工具與所述一個(gè)或多個(gè)基本上移去剩余部分的溶劑的工具相連通。 [0019]所述一個(gè)或多個(gè)移去基本上不含酸的溶劑的工具包括但不限于冷凝器。冷凝單元可以包含冷卻換熱器(如殼式和管式或螺旋板式換熱器)和填料床直接接觸冷卻。所述一個(gè)或多個(gè)移去基本上不含酸的溶劑的工具與所述一個(gè)或多個(gè)移去酸的工具相連通。
[0020]本發(fā)明的烯烴聚合方法開始于在一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器中使一種或多種烯烴單體在一種或多種催化劑體系和一種或多種溶劑的存在下聚合，從而得到聚合物-溶劑-催化劑混合物。隨后，將聚合物-溶劑-催化劑混合物從所述一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器運(yùn)輸至聚合物分離和回收系統(tǒng)中。在聚合物-溶劑-催化劑混合物到達(dá)聚合物分離和回收系統(tǒng)之前，使在該混合物中的一種或多種催化劑體系失活，使該混合物與一種或多種除酸劑(如硬脂酸鈣)接觸；從而形成例如作為副產(chǎn)物的硬脂酸。通過例如換熱器加熱含有聚合物產(chǎn)物、溶劑和一種或多種酸(如硬脂酸)的混合物，隨后將其轉(zhuǎn)移至第一脫揮器中，其中從加熱的聚合物-溶劑-酸混合物中移去至少60%的溶劑；從而形成了聚合物-減少的溶劑-酸混合物，即含有少于40wt% (例如10wt%至40wt%)的溶劑。隨后將聚合物-減少的溶劑-酸混合物轉(zhuǎn)移至第二脫揮器中，其中從聚合物-減少的溶劑-酸混合物中以蒸氣的形式移去基本上剩余部分(即大于99被％的剩余量)的溶劑和酸；從而形成了溶劑-酸混合物。回收聚合物并造粒。
[0021]將呈蒸氣形式的溶劑-酸混合物運(yùn)輸至第一冷凝器中，其中通過將該混合物冷卻至低于在該混合物中的酸(如硬脂酸)的凝點(diǎn)但高于在該混合物中的酸(如硬脂酸)的結(jié)晶點(diǎn)的溫度，例如壓力為11毫巴至16毫巴時(shí)在7°C至12°C的溫度，來從溶劑-酸混合物中移去酸(如硬脂酸)；從而形成了基本上不含酸的溶劑，即少于lwt%的酸。冷凝單元可以包含冷卻換熱器(如殼式和管式或螺旋板式換熱器)和填料床直接接觸冷卻。[0022]本發(fā)明的用于烯烴聚合的系統(tǒng)和方法使用部分冷凝來獲得高純度的聚合物，如此在聚合過程之后立刻使聚合物脫離造粒步驟。在第一冷凝器中，將約-10°C的冷的再循環(huán)烴溶劑噴射到填料表面上，以使溶劑-酸混合物蒸氣降溫至飽和溫度。隨著溶劑-酸混合物的冷凝，形成了液滴，所述酸(例如硬脂酸)凝結(jié)成液滴，落在填料表面區(qū)域上。填料表面區(qū)域提供了保留時(shí)間和硬脂酸凝結(jié)的地方。隨后將高度濃縮的硬脂酸冷凝液洗滌成高硬脂酸流，進(jìn)入溶劑沖洗位置。
[0023]隨后將呈蒸氣形式的基本上不含酸的溶劑運(yùn)輸至第二冷凝器中，其中通過使基本上不含酸的溶劑蒸氣冷卻到-l°c至-20°c (例如，-5°c至-10°c )的溫度，來移去剩余的溶劑。使至少一部分基本上不含酸的溶劑(例如，至少50wt%)再循環(huán)回到烯烴聚合的過程中。第一和第二冷凝器和第二脫揮器彼此流體連通。需要第一冷凝器和第二冷凝器，以使得第二冷凝器可以在顯著較低的溫度工作；因此，需要較低的真空壓力來從脫揮器中移去溶劑-酸混合物。較低的真空壓力是重要的，這是因?yàn)楫?dāng)聚合物離開聚合物回收系統(tǒng)(隨后將聚合物造粒)時(shí)，較低的真空壓力有利于較高純度水平(如，較低的溶劑含量)的聚合物的回收。一種或多種根據(jù)本發(fā)明制備的烯烴聚合物具有少于800重量份的一種或多種揮發(fā)性有機(jī)物(如一種或多種溶劑)，基于100萬份的聚合物，例如400重量份至800重量份的一種或多種揮發(fā)性有機(jī)物(如一種或多種溶劑)，基于100萬份的聚合物。
[0024]在第一實(shí)施方式中，在引入反應(yīng)環(huán)境中之前，將所有的原料(如，乙烯、1-辛烯)和工藝溶劑(窄沸點(diǎn)范圍、高純度的異鏈烷烴溶劑，商標(biāo)為Isopar E，可商購自ExxonMobilCorporation)采用分子篩提純。氫氣在加壓氣瓶中以高純度級(jí)提供，不作進(jìn)一步提純。通過機(jī)械壓縮機(jī)將反應(yīng)器單體進(jìn)料(如乙烯)流加壓至高于反應(yīng)壓力(在525psig)。通過機(jī)械容積式泵將溶劑和共聚單體(如，1-辛烯)進(jìn)料加壓至高于反應(yīng)壓力(在525psig)。采用提純的溶劑(Isopar E)將單獨(dú)的催化劑組分手動(dòng)地分批稀釋至指定的組分濃度，并且將其加壓至高于反應(yīng)壓力(在525psig)。采用質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量所有的反應(yīng)進(jìn)料流，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的閥門控制系統(tǒng)對(duì)它們進(jìn)行獨(dú)立地控制。
[0025]連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器可以由全液體、非絕熱的、恒溫的、循環(huán)的、獨(dú)立控制的環(huán)路組成。反應(yīng)器對(duì)所有新鮮的 溶劑、單體、共聚單體、氫氣和催化劑組分進(jìn)料具有獨(dú)立控制。通過使進(jìn)料流穿過換熱器，來將輸送至反應(yīng)器的合并的溶劑、單體、共聚單體和氫氣進(jìn)料的溫度控制在5°C至50°C，通?？刂圃?5°C。將新鮮的共聚單體進(jìn)料與溶劑進(jìn)料一起輸送至聚合反應(yīng)器中。將輸送至各聚合反應(yīng)器的總新鮮進(jìn)料在一個(gè)或多個(gè)位置注入反應(yīng)器中，各注入位置之間具有大致相等的反應(yīng)器體積。通常采用各注射器控制新鮮進(jìn)料，接收總新鮮進(jìn)料質(zhì)量流的一半。將催化劑組分通過專門設(shè)計(jì)的注射針(injection stingers)注入聚合反應(yīng)器中，將其各自獨(dú)立地注入反應(yīng)器中相同的相對(duì)位置，且在反應(yīng)器之前任選地沒有接觸時(shí)間。計(jì)算機(jī)控制主催化劑組分進(jìn)料，以使反應(yīng)器單體濃度保持在指定的目標(biāo)。基于計(jì)算的與主催化劑組分的指定摩爾比，來輸送兩個(gè)助催化劑組分。在各新鮮注射位置(進(jìn)料或催化劑)之后立刻采用靜態(tài)混合裝置將進(jìn)料流與循環(huán)的聚合反應(yīng)器內(nèi)容物進(jìn)行混合。使各反應(yīng)器的內(nèi)容物連續(xù)循環(huán)地通過負(fù)責(zé)移除大部分反應(yīng)熱的換熱器，且換熱器的冷卻劑側(cè)的溫度負(fù)責(zé)將基本上恒溫的反應(yīng)環(huán)境保持在指定的溫度。通過螺桿泵提供各反應(yīng)器環(huán)路周圍的循環(huán)。
[0026]來自聚合反應(yīng)器的流出物(含溶劑、單體、共聚單體、氫氣、催化劑組分和熔融的聚合物)離開反應(yīng)器環(huán)路，當(dāng)料流離開反應(yīng)器時(shí)，使其與一種或多種催化劑失活劑和/或除酸劑接觸。將多種添加劑(如抗氧化劑)加入聚合物流中。隨后該料流穿過另一組靜態(tài)混合裝置，從而使一種或多種催化劑失活劑和添加劑均勻地分散。
[0027]在加入添加劑之后，流出物(含溶劑、單體、共聚單體、氫氣、催化劑組分和熔融的聚合物)穿過換熱器，從而提高料流的溫度，為聚合物與其它較低沸點(diǎn)的反應(yīng)組分的分離做準(zhǔn)備。隨后該料流進(jìn)入兩級(jí)分離和脫揮系統(tǒng)，其中從溶劑、氫氣、未反應(yīng)的單體和共聚單體中移去聚合物。在再循環(huán)的料流再次進(jìn)入反應(yīng)器之前，通過與第二脫揮器流體連通的第一和第二冷凝器提純?cè)撛傺h(huán)的料流。泵送分離和脫揮后的聚合物熔體穿過為了下造粒專門設(shè)計(jì)的模頭，將其切成均勻的固體粒料，干燥，將其轉(zhuǎn)移至加料漏斗中。隨后確認(rèn)聚合物的性質(zhì)。
[0028]在第二實(shí)施方式中，在引入反應(yīng)環(huán)境中之前，將所有的原料(一種或多種烯烴單體)和工藝溶劑(例如，窄沸點(diǎn)范圍、高純度的異鏈烷烴溶劑，以商標(biāo)名Isopar E商購自ExxonMobil Corporation)采用分子篩提純。氫氣在加壓氣瓶中以高純度級(jí)提供，不作進(jìn)一步提純。通過機(jī)械壓縮機(jī)將反應(yīng)器單體進(jìn)料(如乙烯)流加壓至高于反應(yīng)壓力(約750psig)的壓力。通過機(jī)械容積式泵將溶劑和共聚單體(如，1-辛烯)進(jìn)料加壓至高于反應(yīng)壓力(約750psig)的壓力。采用提純的溶劑(Isopar E)將單獨(dú)的催化劑組分手動(dòng)地分批稀釋至指定的組分濃度，并且將其加壓至高于反應(yīng)壓力(約750psig)的壓力。采用質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量所有的反應(yīng)進(jìn)料流，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的閥門控制系統(tǒng)對(duì)它們進(jìn)行獨(dú)立地控制。
[0029]所述一個(gè)或多個(gè)連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器可以由以例如串聯(lián)或并聯(lián)的構(gòu)造進(jìn)行操作的兩個(gè)或更多個(gè)全液體、非絕熱的、恒溫的、循環(huán)的、獨(dú)立控制的環(huán)路組成。各反應(yīng)器對(duì)所有新鮮的溶劑、單體、共聚單體、氫氣和催化劑組分進(jìn)料具有獨(dú)立控制。通過使進(jìn)料流穿過換熱器，來將輸送至各反應(yīng)器的合并的溶劑、單體、共聚單體和氫氣進(jìn)料的溫度獨(dú)立地控制在5°C至50°C，通?？刂圃?0°C?？梢允謩?dòng)調(diào)整輸送至聚合反應(yīng)器的新鮮共聚單體進(jìn)料，以將共聚單體添加到以下三種選擇之一中:第一反應(yīng)器，第二反應(yīng)器，或者共同的溶劑，然后按照溶劑進(jìn)料分流的比例在兩`個(gè)反應(yīng)器之間分配。將輸送至各聚合反應(yīng)器的總新鮮進(jìn)料在每個(gè)反應(yīng)器的一個(gè)或多個(gè)位置注入反應(yīng)器中，在各注入位置之間大致具有相等的反應(yīng)器體積。通常采用各注射器控制新鮮進(jìn)料，接收總新鮮進(jìn)料質(zhì)量流的一半。將催化劑組分通過專門設(shè)計(jì)的注射針注入聚合反應(yīng)器中，將其各自獨(dú)立地注入反應(yīng)器中相同的相對(duì)位置，其中在注入反應(yīng)器之前任選地沒有接觸時(shí)間。計(jì)算機(jī)控制主催化劑組分進(jìn)料，以使反應(yīng)器單體濃度保持在指定的目標(biāo)?；谟?jì)算的與主催化劑組分的指定摩爾比，來進(jìn)料兩個(gè)助催化劑組分。在各新鮮注射位置(進(jìn)料或催化劑)之后立刻采用靜態(tài)混合裝置將進(jìn)料流與循環(huán)的聚合反應(yīng)器內(nèi)容物進(jìn)行混合。使各反應(yīng)器的內(nèi)容物連續(xù)循環(huán)通過負(fù)責(zé)移除大部分反應(yīng)熱的換熱器，且換熱器的冷卻劑側(cè)的溫度負(fù)責(zé)將基本上恒溫的反應(yīng)環(huán)境保持在指定的溫度。通過螺桿泵提供各反應(yīng)器環(huán)路周圍的循環(huán)。來自聚合反應(yīng)器的流出物(含溶劑、單體、共聚單體、氫氣、催化劑組分和熔融的聚合物)離開反應(yīng)器環(huán)路，當(dāng)料流離開反應(yīng)器時(shí)，使其與一種或多種催化劑失活劑和/或除酸劑接觸。將多種添加劑(如抗氧化劑)加入聚合物流中。隨后該料流穿過另一組靜態(tài)混合裝置，從而使一種或多種催化劑失活劑和添加劑均勻地分散。[0030]在加入添加劑之后，流出物(含溶劑、單體、共聚單體、氫氣、催化劑組分和熔融的聚合物)穿過換熱器，從而提高料流的溫度，為聚合物與其它較低沸點(diǎn)的反應(yīng)組分的分離做準(zhǔn)備。隨后該料流進(jìn)入兩級(jí)分離和脫揮系統(tǒng)，其中從溶劑、氫氣、未反應(yīng)的單體和共聚單體中移去聚合物。在再循環(huán)的料流再次進(jìn)入反應(yīng)器之前，通過與第二脫揮器流體連通的第一和第二冷凝器提純?cè)撛傺h(huán)的料流。泵送分離和脫揮后的聚合物熔體穿過為水下造粒專門設(shè)計(jì)的模頭，將其切成均勻的固體粒料，干燥，將其轉(zhuǎn)移至加料漏斗中。隨后確認(rèn)聚合物的性質(zhì)。
實(shí)施例
[0031] 下列實(shí)施例說明本發(fā)明，但不意圖限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的實(shí)施例證實(shí)了當(dāng)聚合物離開聚合物回收系統(tǒng)并且隨后被造粒時(shí)，本發(fā)明提供了在較高純度水平(如，較低的溶劑含量)的聚合物回收。
[0032]實(shí)施例#1
[0033]在引入反應(yīng)環(huán)境中之前，將所有的原料(乙烯、1-辛烯)和工藝溶劑(窄沸點(diǎn)范圍、高純度的異鏈燒烴溶劑，商標(biāo)為Isopar E,可商購自ExxonMobil Corporation)采用分子篩提純。氫氣在加壓氣瓶中以高純度級(jí)提供，不作進(jìn)一步提純。通過機(jī)械壓縮機(jī)將反應(yīng)器單體進(jìn)料(乙烯)流加壓至高于反應(yīng)壓力(在525psig)。通過機(jī)械容積式泵將溶劑和共聚單體(1-辛烯)進(jìn)料加壓至高于反應(yīng)壓力(在525psig)。采用提純的溶劑(Isopar E)將單獨(dú)的催化劑組分手動(dòng)地分批稀釋至指定的組分濃度，并且將其加壓至高于反應(yīng)壓力(在525psig)。采用質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量所有的反應(yīng)進(jìn)料流，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的閥門控制系統(tǒng)對(duì)它們進(jìn)行獨(dú)立地控制。
[0034]連續(xù)式溶液聚合反應(yīng)器由全液體、非絕熱的、恒溫的、循環(huán)的、獨(dú)立控制的環(huán)路組成。反應(yīng)器對(duì)所有新鮮的溶劑、單體、共聚單體、氫氣和催化劑組分進(jìn)料具有獨(dú)立控制。通過使進(jìn)料流通過換熱器來將輸送至反應(yīng)器的合并的溶劑、單體、共聚單體和氫氣進(jìn)料的溫度控制在5°C至50°C。將新鮮的共聚單體進(jìn)料與溶劑進(jìn)料一起輸送至聚合反應(yīng)器中。將輸送至各聚合反應(yīng)器的總新鮮進(jìn)料在兩個(gè)位置注入反應(yīng)器中，各注入位置之間具有大致相等的反應(yīng)器體積。通常采用各注射器控制新鮮進(jìn)料，接收總新鮮進(jìn)料質(zhì)量流的一半。將催化劑組分通過專門設(shè)計(jì)的注射針注入聚合反應(yīng)器中，將其各自獨(dú)立地注入反應(yīng)器中相同的相對(duì)位置，且在注入反應(yīng)器之前沒有接觸時(shí)間。計(jì)算機(jī)控制主催化劑組分進(jìn)料，以使反應(yīng)器單體濃度保持在指定的目標(biāo)。基于計(jì)算的與主催化劑組分的指定摩爾比，來輸送兩個(gè)助催化劑組分。在各新鮮注射位置(進(jìn)料或催化劑)之后立刻采用靜態(tài)混合裝置將進(jìn)料流與循環(huán)的聚合反應(yīng)器內(nèi)容物進(jìn)行混合。使各反應(yīng)器的內(nèi)容物連續(xù)循環(huán)地通過負(fù)責(zé)移除大部分反應(yīng)熱的換熱器，且換熱器的冷卻劑側(cè)的溫度負(fù)責(zé)將基本上恒溫的反應(yīng)環(huán)境保持在指定的溫度。通過螺桿泵提供各反應(yīng)器環(huán)路周圍的循環(huán)。
[0035]來自聚合反應(yīng)器的流出物(含溶劑、單體、共聚單體、氫氣、催化劑組分和熔融的聚合物)離開反應(yīng)器環(huán)路，當(dāng)該料流離開反應(yīng)器時(shí)，使其與水(作為催化劑失活劑)和硬脂酸鈣接觸。此外，將多種添加劑(如抗氧化劑)加入聚合物流中。隨后料流穿過另一組靜態(tài)混合裝置，從而使催化劑失活劑和添加劑均勻地分散。使用控制閥門在催化劑失活和加熱期間保持液相。[0036]在加入添加劑之后，流出物(含溶劑、單體、共聚單體、氫氣、催化劑組分和熔融的聚合物)穿過換熱器，從而提高料流的溫度，為聚合物與其它較低沸點(diǎn)的反應(yīng)組分的分離做準(zhǔn)備。隨后該料流進(jìn)入兩級(jí)分離和脫揮系統(tǒng)，其中從溶劑、氫氣、未反應(yīng)的單體和共聚單體中移去聚合物。在再循環(huán)的料流再次進(jìn)入反應(yīng)器之前，通過與第二脫揮器流體連通的第一和第二冷凝器提純?cè)撛傺h(huán)的料流。泵送分離和脫揮后的聚合物熔體穿過為水下造粒專門設(shè)計(jì)的模頭，將其切成均勻的固體粒料，干燥，將其轉(zhuǎn)移至加料漏斗中。隨后確認(rèn)聚合物的性質(zhì)。對(duì)于每100萬份聚合物，聚合物產(chǎn)物含有少于800份的揮發(fā)性有機(jī)物，通過頂空氣相色譜測(cè)得。`
【權(quán)利要求】
1.烯烴聚合反應(yīng)系統(tǒng)，其包含: (a)一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器，其用于使一種或多種烯烴單體在一種或多種催化劑體系和溶劑的存在下聚合，從而得到聚合物-溶劑-催化劑混合物； (b)一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸所述聚合物-溶劑-催化劑混合物的工具；其中所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸所述聚合物-溶劑-催化劑混合物的工具還提供了使在所述聚合物-溶劑-催化劑混合物中的所述催化劑失活的工具和使所述聚合物-溶劑-失活的催化劑混合物與除酸劑接觸的工具，由此形成聚合物-溶劑-酸混合物； (C) 一個(gè)或多個(gè)加熱所述聚合物-溶劑-酸混合物的工具，其中通過所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸所述聚合物-溶劑-催化劑混合物的工具，來使所述一個(gè)或多個(gè)加熱工具與所述一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器相連通； (d)運(yùn)輸所述加熱的聚合物-溶劑-酸混合物的工具； (e)—個(gè)或多個(gè)從所述加熱的聚合物-溶劑-酸混合物中移去至少60%的所述溶劑的工具，由此形成聚合物-減少的溶劑-酸混合物，其中所述一個(gè)或多個(gè)移去至少60%的所述溶劑的工具與所述一個(gè)或多個(gè)加熱工具相連通； (f)一個(gè)或多個(gè)從所述聚合物-減少的溶劑-酸混合物中基本上移去所述溶劑剩余部分和酸的工具，由此形成溶劑-酸混合物，其中所述一個(gè)或多個(gè)基本上移去所述溶劑剩余部分的工具與所述一個(gè)或多個(gè)移去至少60%的所述溶劑的工具相連通； (g)一個(gè)或多個(gè)從所述溶劑-酸混合物中移去所述酸的工具；由此形成基本上不含酸的溶劑，其中所述一個(gè)或多個(gè)移去所述酸的工具與所述一個(gè)或多個(gè)基本上移去所述溶劑剩余部分的工具相連通；和 (h)一個(gè)或多個(gè)移去所述基本上不含酸的溶劑的工具，其與一個(gè)或多個(gè)移去所述酸的工具相連通。
2.用于烯烴聚合的方法，其包含下列步驟: 在一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器中，使一種或多種烯烴單體在一種或多種催化劑體系和溶劑的存在下聚合，從而得到聚合物-溶劑-催化劑混合物； 使在所述聚合物-溶劑-催化劑混合物中的所述一種或多種催化劑體系失活； 使所述聚合物-溶劑-失活的催化劑混合物與除酸劑接觸； 從而形成聚合物-溶劑-酸混合物； 加熱所述聚合物-溶劑-酸混合物； 從所述加熱的聚合物-溶劑-酸混合物中移去至少60%的所述溶劑； 從而形成聚合物-減少的溶劑-酸混合物； 從所述聚合物-減少的溶劑-酸混合物中基本上移去所述溶劑剩余部分和酸； 從而形成溶劑-酸混合物； 從所述溶劑-酸混合物中移去所述酸； 從而形成基本上不含酸的溶劑； 移去所述基本上不含酸的溶劑； 使至少一部分所述基本上不含酸的溶劑再循環(huán)回到所述烯烴聚合的過程中；和從而形成具有少于800重量份的揮發(fā)性有機(jī)物的烯烴聚合物，基于100萬份的所述聚合物。
【文檔編號(hào)】C08F10/00GK103874715SQ201280048761
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月4日
【發(fā)明者】G.A.坎普, M.朱尼奧, R.D.斯文多爾 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司