Способ полимеризации олефинового мономера и реактор с циркуляцией непреривной трубной конструкции
Номер патента: 14494
Опубликовано: 30.12.2010
Авторы: Ли Стивен Кевин, Уолуорт Брент Р., Марисса Даньель
Формула / Реферат
1. Способ полимеризации олефинового мономера, включающий полимеризацию в реакторе с циркуляцией непрерывной трубной конструкции олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии, включающей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, где внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, концентрация твердых частиц в реакторе равна по меньшей мере 20 об.% и критерий Фруда поддерживают на уровне ниже 30.
2. Способ по п.1, в котором концентрация твердых частиц в реакторе находится в интервале от 25 до 35 об.%.
3. Способ по п.1 или 2, в котором внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины превышает 750 мм.
4. Способ по п.1, в котором внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 70% его общей длины превышает 700 мм.
5. Способ по п.4, в котором внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 85% его общей длины превышает 700 мм.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором объемная производительность находится в интервале от 0,2 до 0,35 т/ч/м3.
7. Реактор с циркуляцией непрерывной трубной конструкции, обладающий по меньшей мере двумя горизонтальными секциями и по меньшей мере двумя вертикальными секциями, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, а отношение длины к внутреннему диаметру составляет меньше 500.
8. Реактор по п.7, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины превышает 750 мм.
9. Реактор по п.7, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 70% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм.
10. Реактор по п.7, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 85% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм.
11. Реактор по п.7, отношение длины которого к внутреннему диаметру составляет меньше 250.
12. Реактор по одному из пп.7-11, размер которого превышает 20 м3.
13. Реактор по п.12, размер которого находится в интервале от 100 до 175 м3.
Текст
СПОСОБ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ОЛЕФИНОВОГО МОНОМЕРА И РЕАКТОР С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ НЕПРЕРЫВНОЙ ТРУБНОЙ КОНСТРУКЦИИ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ИНЕОС МЭНЬЮФЕКЧУРИНГ БЕЛДЖИУМ НВ (BE) Ли Стивен Кевин (GB), Марисса Даньель,Уолуорт Брент Р. (BE) Представитель: Изобретение относится к способу полимеризации олефинового мономера, включающему полимеризацию в реакторе с циркуляцией непрерывной трубной конструкции олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии, содержащей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, где внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, а концентрация твердых частиц в реакторе равна по меньшей мере 20 об.% и критерий Фруда поддерживают на уровне ниже 30. Кроме того, описан реактор с циркуляцией непрерывной трубной конструкции, обладающий по меньшей мере двумя горизонтальными секциями и по меньшей мере двумя вертикальными секциями, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, а отношение длины которого к внутреннему диаметру составляет меньше 500. 014494 Настоящее изобретение относится к полимеризации олефинов в реакторах с суспензионной фазой и циркуляцией. Полимеризация олефинов в суспензионной фазе хорошо известна, при этом олефиновый мономер и необязательно олефиновый сомономер полимеризуют в присутствии катализатора в разбавителе, в котором суспендируют и транспортируют твердый полимерный продукт. Настоящее изобретение конкретно относится к полимеризации в реакторе с циркуляцией, когда циркуляцию суспензии в реакторе, как правило, осуществляют с помощью насоса или мешалки. Заполненные жидкостью реакторы с циркуляцией особенно хорошо известны в данной области техники и описаны, например, в US 3152872, 3242150 и 4613484. Полимеризацию, как правило, проводят при температурах от 50 до 125 С и под абсолютными давлениями от 1 до 100 бар. Используемым катализатором может служить любой катализатор, который, как правило, используют для полимеризации олефинов, такой как катализаторы на основе оксида хрома, Циглера-Натта или металлоценового типа. Суспензию продукта, включающую полимер и разбавитель и в большинстве случаев катализатор, олефиновый мономер и сомономер, можно периодически или непрерывно выгружать,необязательно с применением концентрирующих устройств, таких как гидроциклоны и вертикальные отстойные секции, с целью свести к минимуму количество текучих сред, отводимых с полимером. Реактор с циркуляцией представляет собой непрерывную трубную конструкцию, включающую по меньшей мере две, например четыре, вертикальные секции и по меньшей мере две, например четыре,горизонтальные секции. Тепло полимеризации, как правило, отводят с использованием непрямого обмена с охлаждающей средой, предпочтительно с водой, в рубашках, окружающих по меньшей мере часть трубного реактора с циркуляцией. Объем реактора с циркуляцией можно варьировать, но, как правило,он находится в интервале от 20 до 120 м 3; реакторы с циркуляцией по настоящему изобретению относятся к этому общему типу. В течение нескольких лет максимальные производительности установок промышленного масштаба постоянно увеличивались. Растущий технологический опыт в течение последних нескольких десятилетий приводит к работе со все более возрастающими концентрациями суспензий и мономеров в реакционных контурах. Повышения концентраций суспензий, как правило, добиваются повышенными скоростями циркуляции, достигаемыми, например, более высоким напором реакторного циркуляционного насоса или нескольких циркуляционных насосов, как это проиллюстрировано в ЕР 432555 и ЕР 891990. Повышение содержания твердых частиц необходимо с целью увеличения продолжительности пребывания в реакторе для фиксированного объема реактора, а также с целью уменьшения последующих потребностей в обработке и возврате в процесс разбавителя. Однако повышенные скорость и потребность контура в напоре приводят к возрастанию конструкционных размеров и сложности насосов, а также к увеличенному потреблению энергии по мере повышения концентраций суспензий. Это сопряжено как с капитальными, так и технологическими затратами. Традиционно скорость циркуляции в реакционном контуре, как правило, максимизируют для гарантии сохранения хорошего теплового, композиционного и по размерам частиц распределения по всему поперечному сечению реактора, особенно для того, чтобы избежать осаждения твердых частиц, и скорее стабильных характеристик истечения или избыточных концентраций твердых частиц возле стенки трубы,чем уменьшенного до минимального перепада давления/затрат энергии в полимеризационном контуре. Неадекватное распределение по поперечному сечению могло бы привести к повышенному загрязнению, уменьшенному теплопереносу и пониженным производительности по полимеру и гомогенности. Сооружение и ввод в промышленную эксплуатацию новых промышленных установок связаны с очень большими затратами и, следовательно, поиском новых конструкционных решений с целью избежать или минимизировать изменения технологических параметров, от которых повышается опасность для успешной работы новой установки. В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ полимеризации олефинового мономера, включающий полимеризацию в реакторе с циркуляцией непрерывной трубной конструкции олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии, включающей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, где внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, а концентрация твердых частиц в реакторе равна по меньшей мере 20 об.% и критерий Фруда поддерживают на уровне ниже 30. Одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что при его выполнении уменьшают удельное потребление реактором энергии (т.е. энергии, расходуемой на единицу массы получаемого полимера) при одновременном сохранении данной продолжительности пребывания в реакторе и предотвращении неприемлемого загрязнения реактора. Изобретение обладает особым преимуществом, когда необходимо разработать конструкцию и проводить процесс в установке при высоком содержании твердых частиц, в то время как прежде считалось необходимым использовать то, что теперь, как было установлено, является чрезмерно высокими циркуляционными скоростями в контуре.-1 014494 Настоящее изобретение относится к способу и аппарату для непрерывной полимеризации олефинов, предпочтительно альфа-моноолефинов, в удлиненной трубной реакционной зоне в виде замкнутого контура. Олефин(ы) непрерывно добавляют и вводят в контакт с катализатором в углеводородном разбавителе. Мономер(ы) полимеризуется с образованием суспензии твердых частиц олефинового полимера,суспендированного в полимеризационной среде или разбавителе. В процессе суспензионной полимеризации с получением полиэтилена суспензия в реакторе, как правило, включает твердые частицы полимера, углеводородный разбавитель(и), (со)мономер(ы), катализатор, обрывающие цепь агенты, такие как водород, и другие реакторные добавки. Суспензия, в частности, обычно включает от 20 до 75, предпочтительно от 30 до 70 мас.% в пересчете на общую массу суспензии твердых частиц полимера и от 80 до 25, предпочтительно от 70 до 30 мас.% в пересчете на общую массу суспензии суспендирующей среды, где суспендирующая среда является совокупностью всех текучих компонентов в реакторе и обычно включает разбавитель, олефиновый мономер и все добавки; разбавителем может служить инертный разбавитель или им может быть реакционноспособный разбавитель, в частности жидкий олефиновый мономер, где основной разбавитель представляет собой инертный разбавитель; олефиновый мономер, как правило, составляет от 2 до 20, предпочтительно от 4 до 10 мас.% всей массы суспензии. Суспензию прокачивают по относительно гладкой реакционной системе с бесконечным контуром при скоростях текучих сред, достаточных (I) для поддержания полимера в суспензии в суспендированном состоянии и (II) для сохранения приемлемых по поперечному сечению концентрации и градиентов содержания твердых частиц. Было установлено, что в случаях высоких содержаний твердых частиц распределения концентраций суспензии по поперечному сечению (о чем свидетельствуют загрязнение, варьирования потоков и/или теплоперенос) можно поддерживать внутри приемлемых рабочих границ при одновременном увеличении внутреннего диаметра трубного реактора до уровня, превышающего тот, который обычно рассматривают как технологически надежный. Это противоречит тому, что специалист в данной области техники считал бы естественным, принимая во внимание обычные технологические условия, в которых внутренний диаметр реактора не превышает 600 мм и, как правило, составляет примерно 500 мм. Концентрация твердых частиц в суспензии в реакторе, как правило, составляет выше 20 об.%, предпочтительно примерно 30 об.%, например от 20 до 40 об.%, более предпочтительно от 25 до 35 об.%, где объемный % определяют как[(общий объем суспензии - объем суспендирующей среды)/(общий объем суспензии)]100. Концентрация твердых частиц, определенная в массовых процентах, которая эквивалентна концентрации, определенной в объемных процентах, обычно варьируются в соответствии с получаемым полимером, но более конкретно в соответствии с используемым разбавителем. Когда получаемый полимер представляет собой полиэтилен, а разбавителем является алкан, например изобутан, в предпочтительном варианте концентрация твердых частиц превышает 30, в частности превышает 40 мас.%, например находится в интервале от 40 до 60, предпочтительнее от 45 до 55 мас.% в пересчете на общую массу суспензии. Отличительный признак настоящего изобретения заключается в том, что процесс по этому способу может быть проведен в реакторах более значительных диаметров, чем обычно применяемые в суспензионной полимеризации, без каких-либо существенных проблем, преимущественно от загрязнения на стенках реактора. Так, например, реакторы, обладающие внутренними диаметрами больше 700 мм, в частности больше 750, например больше 850, предпочтительно от 700 до 800 мм, можно применять там, где это традиционно было бы сопряжено с более серьезной заботой. В предпочтительном варианте внутренний диаметр реактора на протяжении больше 50%, в частности больше 70%, например больше 85%, его общей длины превышает 700 мм, в частности превышает 750 мм, например составляет от 700 до 800 мм. Следовательно, преимущество настоящего изобретения заключается в том, что высокие концентрации суспензий могут быть достигнуты при относительно низких скоростях циркуляции и/или относительно больших диаметрах реакторных контуров. Еще одним вариантом выполнения настоящего изобретения является способ, включающий полимеризацию в реакторе с циркуляцией олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии, включающей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, в котором критерий Фруда поддерживают на уровне или ниже 20, предпочтительно от 3 до 10, а внутренний диаметр реактора находится в интервале от 700 до 800 мм. В предпочтительном варианте критерий Фруда поддерживают на уровне или ниже 30, например в интервале от 20 до 1, предпочтительнее в интервале от 15 до 2, более предпочтительно в интервале от 10 до 3. Критерий Фруда представляет собой безразмерный параметр, указывающий на баланс между нахождением в суспендированном состоянии и тенденциями к осаждению частиц в суспензии. Он является относительной мерой импульса процесса переноса к стенке трубы частиц в сравнении с текучей средой. Более низкие значения критерия Фруда указывают на более сильные взаимодействия частица-стенка (в сравнении со взаимодействиями текучая среда-стенка). Критерий Фруда (Fr) определяют как v2/(g(s-1)D),где v обозначает среднюю скорость суспензии; g обозначает постоянную силы тяжести; s обозначает-2 014494 удельный вес твердого вещества в разбавителе; a D обозначает внутренний диаметр трубы. Удельный вес твердого полимера, который представляет собой отношение плотности полимера к плотности суспендирующей среды, основан на плотности в отожженном состоянии дегазированного полимера, по существу,после освобождения от летучих веществ и непосредственно перед какой-либо экструзией, как это определяют с использованием метода ISO 1183 А. Было установлено, что реакторы могут быть сконструированы и работать при особом перепаде давления как на единицу длины реактора, так и на массу полимера и при общем перепаде давления для контура меньше того перепада, который упоминался как требуемый, преимущественно при высоких концентрациях твердых частиц и больших диаметрах реакторов. Выполнение настоящего изобретения допускает общие перепады давления в контуре меньше 1,3 бар, преимущественно меньше 1 бар даже для значений производительности по полимеру выше 25, даже выше 45 т/ч. Существует возможность применять один или более насосов в контуре, предпочтительно в одной или нескольких горизонтальных секциях; они могут быть размещены в одной и той же горизонтальной секции или в разных секциях. Насос или насосы могут обладать таким же диаметром либо большим или меньшим диаметром, предпочтительно таким же диаметром, как внутренний диаметр секции реактора, в которой размещен насос или насосы. В предпочтительном варианте применяют единственный насос, и отличительная особенность настоящего изобретения заключается в том, что при этом потребности в числе и мощности насоса(ов) оказываются менее обременительными, чем при осуществлении обычных способов. Размер реактора, как правило,превышает 20 м 3, в частности превышает 50 м 3, например составляет от 75 до 200 м 3, предпочтительно составляет от 100 до 175 м 3. Применение реакторов с более значительным внутренним диаметром, как сказано выше в настоящем описании, создает возможность для изготовления реакторов с объемами, равными, например, больше 80 м 3, при отношении длины к диаметру меньше 500, предпочтительно меньше 400, более предпочтительно меньше 250. Уменьшение отношения длины реактора к диаметру сводит к минимуму композиционные градиенты по реакционному контуру и создает возможность для достижения значений производительности больше 25 т/ч (на реактор) всего с единственной точкой введения для каждого реагента по реакционному контуру. По другому варианту существует возможность для наличия многочисленных впускных приспособлений в реакторе с циркуляцией для реагентов (например, олефинов), катализатора или других добавок. Давление, создаваемое в контуре, является, по-видимому, достаточным для сохранения реакционной системы, "наполненной жидкостью", т.е. в ней практически отсутствует газовая фаза. Типичные создаваемые абсолютные давления находятся в пределах от 1 до 100 бар, предпочтительно в пределах от 30 до 50 бар. При полимеризации этилена парциальное давление этилена, как правило, находится в интервале от 0,1 до 5 МПа, предпочтительно от 0,2 до 2 МПа, более предпочтительно от 0,4 до 1,5 МПа. Выбранные температуры являются такими, чтобы практически весь получаемый полимер находился, по существу, (I) в нелипкой и не способной к агломерации твердых частиц форме и (II) был не растворимым в разбавителе. Температура полимеризации зависит от выбранного углеводородного разбавителя и получаемого полимера. При полимеризации этилена температура обычно находится ниже 130 С, как правило,в пределах от 50 до 125 С, предпочтительно в пределах от 75 до 115 С. При полимеризации этилена в изобутановом разбавителе абсолютное давление, создаваемое в контуре, в предпочтительном варианте находится, например, в интервале от 30 до 50 бар, парциальное давление этилена в предпочтительном варианте находится в интервале от 0,2 до 2 МПа, а температура полимеризации находится в интервале от 75 до 115 С. Объемная производительность, которая представляет собой производительность по полимеру на единицу объема реактора с циркуляцией, для способа по настоящему изобретению находится в интервале от 0,1 до 0,4, предпочтительно от 0,2 до 0,35 т/ч/м 3. Способ в соответствии с изобретением применяют для получения композиций, содержащих олефиновые (предпочтительно этиленовые) полимеры, которые могут включать один или ряд олефиновых гомополимеров и/или один или ряд сополимеров. Способ особенно подходит для получения этиленовых и пропиленовых полимеров. Этиленовые сополимеры, как правило, включают звенья альфа-олефина в варьируемом количестве, которое может достигать 12 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 6 мас.%, например приблизительно 1 мас.%. Альфа-моноолефиновые мономеры, обычно используемые в таких реакциях, представляют собой один или несколько 1-олефинов, содержащих до 8 углеродных атомов в молекуле и не содержащих разветвления ближе к двойной связи, чем 4-е положение. Типичные примеры включают этилен, пропилен,бутен-1, пентен-1, гексен-1, октен-1 и смеси, такие как этилен и бутен-1 или этилен и гексен-1. Бутен-1,пентен-1 и гексен-1 являются особенно предпочтительными сомономерами для сополимеризации этилена. Типичные разбавители, используемые в таких реакциях, включают углеводороды, содержащие от 2 до 12, предпочтительно от 3 до 8 углеродных атомов в молекуле, например линейные алканы, такие как пропан, н-бутан, н-гексан и н-гептан, или разветвленные алканы, такие как изобутан, изопентан, изооктан и 2,2-диметилпропан, или циклоалканы, такие как циклопентан, циклогексан, и их смеси. В случае полимеризации этилена разбавитель обычно инертен в отношении катализатора, сокатализатора и получаемого полимера (в частности, жидкие алифатические, циклоалифатические и ароматические углеводо-3 014494 роды) при такой температуре, при которой по меньшей мере 50% (предпочтительно по меньшей мере 70%) образующегося полимера оказываются нерастворимыми в нем. Для полимеризации этилена в качестве разбавителя особенно предпочтителен изобутан. Рабочие условия также могут быть такими, при которых мономеры (например, этилен, пропилен) действуют как разбавитель, как в случае так называемых процессов блочной полимеризации. Установлено, что пределы концентраций суспензий в объемных процентах могут быть использованы независимо от молекулярной массы разбавителя и от того, инертен ли или реакционноспособен разбавитель, находится ли в жидком или сверхкритическом состоянии. Для полимеризации пропилена в качестве разбавителя особенно предпочтителен пропиленовый мономер. Методы регулирования молекулярной массы в данной области техники известны. Когда используют катализаторы Циглера-Натта, металлоценовые и тридентатные катализаторы с переходным металлом последнего типа, в предпочтительном варианте используют водород, более высокое давление водорода обусловливает более низкую среднюю молекулярную массу. Когда используют катализаторы хромового типа, для регулирования молекулярной массы в предпочтительном варианте используют температуру полимеризации. В промышленных установках твердые частицы полимера отделяют от разбавителя таким образом,чтобы разбавитель не подвергать воздействию загрязняющей примеси, благодаря чему обеспечивается возможность возврата разбавителя в зону полимеризации с минимальной, если она вообще необходима,очисткой. Выделение порошкообразного полимера, получаемого согласно способу по настоящему изобретению, из разбавителя, как правило, может быть осуществлено по любому методу, известному в данной области техники; так, например, метод может включать либо (I) применение прерывающихся вертикальных отстойных секций, вследствие чего поток суспензии через отверстие для нее создает зону, в которой полимерные частицы в определенной степени могут оседать из разбавителя, либо (II) непрерывный отвод продукта посредством единственного или нескольких разгрузочных отверстий, размещение которых может быть предусмотрено в реакторе с циркуляцией где угодно, но в предпочтительном варианте вблизи заднего конца горизонтальной секции контура. Любые разгрузочные отверстия непрерывного действия, как правило, обладают внутренним диаметром от 2 до 25, предпочтительно от 4 до 15, преимущественно от 5 до 10 см. Выполнение настоящего изобретения допускает работу полимеризационных реакторов большого масштаба с малыми потребностями в рекуперации разбавителя. Работа реакторов большого диаметра с высокими концентрациями твердых частиц в суспензии сводит к минимуму количество основного разбавителя, отводимого из полимеризационного контура. Применение концентрирующих устройств при отводе полимерной суспензии, предпочтительно гидроциклонов (единственного или нескольких гидроциклонов, в этом случае размещенных параллельно или последовательно),дополнительно улучшает извлечение разбавителя энергетически экономным путем, поскольку устраняются существенные понижение давления и выпаривание рекуперируемого разбавителя. Было установлено, что концентрация суспензии в реакторном контуре может быть оптимизирована путем регулирования среднего размера частиц и/или распределения частиц порошка внутри реакторного контура по размерам. Основным определителем среднего размера частиц порошка является продолжительность пребывания в реакторе. Распределение частиц катализатора по размерам можно устанавливать по многим факторам, включающим распределение по размерам частиц катализатора, подаваемого в реактор, начальную и среднюю активность катализатора, устойчивость носителя катализатора и чувствительность порошка к фрагментации в реакционных условиях. При отводе суспензии из реакторного контура для дополнительного содействия регулированию среднего размера частиц и распределения частиц порошка по размерам в реакторе можно использовать устройства для выделения твердых частиц (такие как гидроциклоны). Расположение точки отвода для концентрирующего устройства и конструкция и рабочие условия системы концентрирующих устройств, предпочтительно по меньшей мере одного гидроциклонного рециклового контура, также создают возможность для регулирования размера частиц и распределения частиц по размерам внутри реактора. Средний размер частиц в предпочтительном варианте находится в пределах от 100 до 1500 мкм, наиболее предпочтительно от 250 до 1000 мкм. Давление над отводимой, а предпочтительно концентрированной полимерной суспензией перед введением в первичный отпарной сосуд сбрасывают и ее необязательно нагревают. В предпочтительном варианте поток нагревают после сброса давления. Разбавитель и все пары мономеров, выделенные в первичном отпарном сосуде, как правило, конденсируют и повторно используют, предпочтительно без повторного сжатия, в процессе полимеризации. Перед любым повторным сжатием в предпочтительном варианте абсолютное давление в первичном отпарном сосуде регулируют для возможности конденсации, по существу, всего пара однократного равновесного испарения с помощью легко доступной охлаждающей среды (например, охлаждающей воды),такое давление в упомянутом первичном отпарном сосуде, как правило, составляет от 4 до 25, например от 10 до 20, предпочтительно от 15 до 17 бар. Твердые частицы, выделенные из первичного отпарного сосуда, в предпочтительном варианте направляют во вторичный отпарной сосуд для удаления остаточных летучих веществ. По другому варианту суспензия может быть направлена в отпарной сосуд с более низким давлением, чем в вышеупомянутом первичном сосуде, вследствие чего для конденсации выде-4 014494 ленного разбавителя необходимо повторное сжатие. Предпочтительно применение отпарного сосуда высокого давления. Способ в соответствии с изобретением можно применять для получения смол, которые проявляют удельный вес в интервале от 0,890 до 0,930 (низкая плотность), от 0,930 до 0,940 (средняя плотность) или от 0,940 до 0,970 (высокая плотность). Способ в соответствии с изобретением имеет отношение ко всем каталитическим системам для полимеризации олефинов, преимущественно к тем, которые выбраны из катализаторов типа катализаторов Циглера, в частности из тех, которые дериватизированы из титана, циркония или ванадия, из катализаторов на основе термически активированного диоксида кремния или нанесенного на неорганический носитель оксида хрома и из катализаторов металлоценового типа, причем металлоценом является циклопентадиенильное производное переходного металла, в частности титана или циркония. Неограничивающими примерами катализаторов типа катализаторов Циглера являются соединения,включающие переходный металл, выбранный из группы IIIB, IVB, VB или VIB Периодической таблицы элементов, магний и галоген, полученные смешением соединения магния с соединением переходного металла и галоидированным соединением. Галоген может необязательно образовывать целую часть соединения магния или соединения переходного металла. Катализаторами металлоценового типа могут служить металлоцены, активированные либо алюмоксаном, либо ионизирующим агентом так, как изложено, например, в ЕР 500944-А 1 (фирма Mitsui ToatsuChemicals). Наиболее предпочтительными являются катализаторы типа катализаторов Циглера. Конкретные примеры их составов включают по меньшей мере один переходный металл, выбранный из групп IIIB,IVB, VB и VIB, магний и по меньшей мере один галоген. Хорошие результаты получают с теми, которые включают: от 10 до 30 мас.% переходного металла, предпочтительно от 15 до 20 мас.%; от 20 до 60 мас.% галогена, причем предпочтительными являются значения от 30 до 50 мас.%; от 0,5 до 20 мас.% магния, обычно от 1 до 10 мас.%; от 0,1 до 10 мас.% алюминия, обычно от 0,5 до 5 мас.%,остальное обычно приходится на элементы, обусловленные продуктами, используемыми для их получения, такие как углерод, водород и кислород. Предпочтительными переходным металлом и галогеном являются титан и хлор. Процессы полимеризации, в частности катализируемые катализатора Циглера, как правило, проводят в присутствии сокатализатора. Существует возможность для применения любого сокатализатора,известного в данной области техники, преимущественно соединений, включающих по меньшей мере одну химическую связь алюминий-углерод, таких как необязательно галоидированные алюмоорганические соединения, которые могут включать атом кислорода или элемент из группы I Периодической таблицы элементов, и алюмоксаны. Конкретными примерами являются, по-видимому, алюмоорганические соединения из алюмотриалкилов, таких как триэтилалюминий; алюмотриалкенилов, таких как триизопропенилалюминий; алюмомоно- и -диалкоксидов, таких как диэтилалюмоэтоксид; моно- и дигалоидированных алюмоалкилов, таких как диэтилалюмохлорид; алкилалюмомоно- и -дигидридов, таких как дибутилалюмогидрид; и алюмоорганических соединений, включающих литий, таких как LiAl(C2H5)4. Хорошо подходят алюмоорганические соединения, преимущественно те, которые не галоидированы. Особенно целесообразны триэтилалюминий и триизобутилалюминий. Предпочтительный катализатор на основе хрома включает нанесенный на носитель катализатор на основе оксида хрома, обладающий содержащим диоксид титана носителем, например композитный носитель из диоксида кремния и диоксида титана. Особенно предпочтительный катализатор на основе хрома может включать от 0,5 до 5 мас.% хрома, предпочтительно примерно 1 мас.% хрома, в частности 0,9 мас.% хрома в пересчете на массу хромсодержащего катализатора. Носитель включает по меньшей мере 2 мас.% титана, предпочтительно примерно от 2 до 3 мас.% титана, более предпочтительно примерно 2,3 мас.% титана в пересчете на массу хромсодержащего катализатора. Катализатор на основе хрома может обладать удельной площадью поверхности от 200 до 700 м 2 носит./г, предпочтительно от 400 до 550 м 2 носит./г и удельным объемом пор больше 2 см 3/г, предпочтительно от 2 до 3 см 3/г. Нанесенные на носитель из диоксида кремния хромовые катализаторы, как правило, подвергают обработке на стадии начальной активации на воздухе при повышенной температуре активации. Предпочтительная температура активации находится в интервале от 500 до 850 С, более предпочтительно от 600 до 750 С. Реакторный контур можно использовать для получения мономодальных или мультимодальных, например бимодальных, полимеров. Мультимодальные полимеры могут быть получены в единственном реакторе или в нескольких реакторах. Реакторная система может включать один или несколько реакторов с циркуляцией, соединенных последовательно или параллельно. Реакторный контур может также предшествовать или предварять полимеризационный реактор, который не является реактором с циркуляцией.-5 014494 В случае ряда реакторов первый реактор этого ряда снабжают катализатором и сокатализатором, в дополнение к разбавителю и мономеру, а каждый последующий реактор снабжают, по меньшей мере,мономером, в частности этиленом и суспензией, поступающей из предыдущего реактора ряда, причем такая смесь включает катализатор, сокатализатор и смесь полимеров, полученных в предыдущем реакторе этого ряда. Свежий катализатор и/или сокатализатор можно, но необязательно, подавать во второй реактор и/или, если это уместно, по меньшей мере в один из следующих реакторов. Однако в предпочтительном варианте катализатор и сокатализатор вводят исключительно в первый реактор. В случае, когда установка включает больше двух последовательных реакторов, в двух смежных или несмежных реакторах в этом ряду могут быть получены полимер с самым высоким индексом расплава и полимер с самым низким индексом расплава. Водород поддерживают на уровне (I) низкой (или нулевой) концентрации в реакторе(ах), в котором получают высокомолекулярные компоненты, например, при процентном содержании включаемого водорода в пределах от 0 до 0,1 об.% и на уровне (II) очень высокой концентрации в реакторе (реакторах), в котором получают низкомолекулярные компоненты, например, при процентном содержании водорода в пределах от 0,5 до 2,4 об.%. Реакторы в последовательности реакторов могут в равной мере работать с получением полимера, по существу, с одинаковым индексом расплава. Однако особая чувствительность к проведению процесса в реакторах большого диаметра (и связанных с этим композиционных, термических или градиентов по размерам частиц по поперечному сечению) сопряжена с получением полимерных смол, где получение полимера из смол либо высокой, либо низкой молекулярной массы обусловливает, как известно, повышенную заботу из-за загрязнений в особенности,когда получают полимеры с молекулярными массами меньше 50 или больше 150 кДа. Эти озабоченности, что подтверждается, становятся особенно серьезными при низких концентрациях полимерных твердых частиц в реакторном контуре. Однако было установлено, что, когда получают полимеры с молекулярными массами меньше 50 или больше 200 кДа (или с индексом расплава ниже 0,1 и выше 50) в реакторах большого диаметра, степень загрязнения понижается, если содержания твердых частиц возрастают до более 20 об.%, особенно более 30 об.%. Объектом настоящего изобретения далее является реактор с циркуляцией непрерывной трубной конструкции, обладающий по меньшей мере двумя горизонтальными секциями и по меньшей мере двумя вертикальными секциями, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм. Пример. В удлиненном трубном реакторе с замкнутым контуром, обладающем внутренним диаметром 765 мм и вместимостью 167,5 м 3, этилен сополимеризуют с гексеном-1 при температуре 93 С и под абсолютным давлением 41 бар в изобутане в качестве разбавителя и с использованием хромового катализатора с получением сополимера, обладающего ИР 5 0,85 г/10 мин и плотностью 938 кг/м 3. В течение периода нескольких дней поддерживают, по существу, постоянное содержание твердых частиц примерно 56 мас.%. Потребляемая циркуляционным насосом реактора мощность, как ее определяют по датчику мощности в контрольной системе электромотора насоса, и коэффициент теплопереноса, который устанавливают мониторингом потока охлаждающей воды и по изменению температуры охлаждающей воды в сравнении с температурой реактора, остаются стабильными, результатом чего является соответственно,по существу, отсутствие изменения какого-либо параметра, а это указывает на то, что определяемого загрязнения реактора не происходит, о чем судят по накоплению полимера на стенках реактора, и на то,что поток является стабильным и хорошо распределяется, о чем свидетельствуют стабильные показания потребляемой мощности насоса. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ полимеризации олефинового мономера, включающий полимеризацию в реакторе с циркуляцией непрерывной трубной конструкции олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии,включающей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, где внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, концентрация твердых частиц в реакторе равна по меньшей мере 20 об.% и критерий Фруда поддерживают на уровне ниже 30. 2. Способ по п.1, в котором концентрация твердых частиц в реакторе находится в интервале от 25 до 35 об.%. 3. Способ по п.1 или 2, в котором внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины превышает 750 мм. 4. Способ по п.1, в котором внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 70% его общей длины превышает 700 мм. 5. Способ по п.4, в котором внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 85% его общей длины превышает 700 мм.-6 014494 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором объемная производительность находится в интервале от 0,2 до 0,35 т/ч/м 3. 7. Реактор с циркуляцией непрерывной трубной конструкции, обладающий по меньшей мере двумя горизонтальными секциями и по меньшей мере двумя вертикальными секциями, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, а отношение длины к внутреннему диаметру составляет меньше 500. 8. Реактор по п.7, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины превышает 750 мм. 9. Реактор по п.7, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 70% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм. 10. Реактор по п.7, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 85% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм. 11. Реактор по п.7, отношение длины которого к внутреннему диаметру составляет меньше 250. 12. Реактор по одному из пп.7-11, размер которого превышает 20 м 3. 13. Реактор по п.12, размер которого находится в интервале от 100 до 175 м 3.
МПК / Метки
МПК: C08F 210/16, B01J 19/24, B01J 19/18, C08F 10/00, C08F 2/14
Метки: способ, мономера, трубной, конструкции, олефинового, полимеризации, непреривной, циркуляцией, реактор
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-14494-sposob-polimerizacii-olefinovogo-monomera-i-reaktor-s-cirkulyaciejj-neprerivnojj-trubnojj-konstrukcii.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ полимеризации олефинового мономера и реактор с циркуляцией непреривной трубной конструкции</a>
Предыдущий патент: Вращающийся зал для автоматизированного доения животных
Следующий патент: Соединения пиримидина в качестве модуляторов серотониновых рецепторов
Случайный патент: Грузонесущее устройство и способы изготовления