Способ полимеризации в суспензионной фазе и реакторная система
Номер патента: 17776
Опубликовано: 29.03.2013
Авторы: Уолуорт Брент Р., Марисса Даньель, Ли Стивен Кевин
Формула / Реферат
1. Способ полимеризации, включающий полимеризацию олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии, включающей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, в реакторной системе, которая включает ряд реакторов с циркуляцией, соединенных последовательно или параллельно, где по меньшей мере один реактор с циркуляцией имеет непрерывную трубную конструкцию, и внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, а концентрация твердых частиц в реакторе составляет по меньшей мере 20 об.%.
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 одному из предыдущих пунктов, в котором критерий Фруда поддерживают на уровне ниже 30.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором объемная производительность находится в интервале от 0,2 до 0,35 т/ч/м3.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором получают мультимодальный полимер.
7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором реакторная система включает по меньшей мере два реактора, соединенных последовательно.
8. Способ по п.7, в котором водород поддерживают на уровне в пределе от 0 до 0,1 об.% в по меньшей мере одном реакторе с получением высокомолекулярных компонентов, и в пределах от 0,5 до 2,4 об.% в по меньшей мере одном реакторе с получением низкомолекулярных компонентов.
9. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором катализатор полимеризации представляет собой катализатор типа Циглера.
10. Способ по одному из пп.1-8, в котором катализатор полимеризации представляет собой металлоценовый катализатор.
11. Способ по одному из пп.1-8, в котором катализатор полимеризации представляет собой термически активированный диоксид кремния или нанесенный на неорганический носитель оксид хрома.
12. Реакторная система, которая включает ряд реакторов с циркуляцией, соединенных последовательно или параллельно, где по меньшей мере один реактор с циркуляцией имеет непрерывную трубную конструкцию и обладает по меньшей мере 2 горизонтальными секциями и по меньшей мере 2 вертикальными секциями, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм.
13. Реакторная система по п.12, где внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины превышает 750 мм.
14. Реакторная система по п.12 или 13, где отношение длины реактора к его внутреннему диаметру составляет меньше 500.
15. Реакторная система по п.14, где отношение длины реактора к его внутреннему диаметру составляет меньше 250.
16. Реакторная система по одному из пп.12-15, где размер реактора превышает 20 м3.
17. Реакторная система по п.16, где размер реактора находится в интервале от 100 до 175 м3.
18. Реакторная система по одному из пп.12-17, которая включает по меньшей мере два реактора, соединенных последовательно.
Текст
В изобретении описан способ полимеризации, включающий полимеризацию олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии, включающей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, в реакторной системе, которая включает ряд реакторов с циркуляцией, соединенных последовательно или параллельно, где по меньшей мере один реактор с циркуляцией имеет непрерывную трубную конструкцию, и внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, а концентрация твердых частиц в реакторе составляет по меньшей мере 20 об.%. Также в изобретении описана реакторная система, которая включает ряд реакторов с циркуляцией,соединенных последовательно или параллельно, где по меньшей мере один реактор с циркуляцией имеет непрерывную трубную конструкцию и обладает по меньшей мере 2 горизонтальными секциями и по меньшей мере 2 вертикальными секциями, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм. Ли Стивен Кевин (GB), Марисса Даньель, Уолуорт Брент Р. (BE) Веселицкая И.А., Пивницкая Н.Н.,Кузенкова Н.В., Веселицкий М.Б.,Каксис Р.А., Комарова О.М., Белоусов Ю.В. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ИНЕОС МЭНЬЮФЕКЧУРИНГ БЕЛДЖИУМ НВ (BE) Изобретение относится к способу полимеризации олефинов в реакторной системе с суспензионной фазой и циркуляцией и к реакторной системе. 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 способу полимеризации, включающему полимеризацию олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии, включающей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель в реакторной системе, которая включает более, чем один реактор 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 в интервале от 50 до 125 С и под абсолютными давлениями в интервале 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 уменьшить последующие потребности в обработке и возврате в процесс разбавителя. Однако повышенные скорость и потребность контура в напоре приводят к возрастанию конструкционных размеров и сложности насосов и 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, включающий полимеризацию олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии, включающей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель в реакторной системе, которая включает более чем один реактор с циркуляцией, соединенных последовательно или параллельно, по меньшей мере один реактор с циркуляцией имеет непрерывную трубную конструкцию, и 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.%. 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 одновременных сохранении данной продолжительности пребывания в реакторе и пре-1 017776 дотвращении 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, являются чрезмерно высокими циркуляционными скоростями в контуре. Настоящее изобретение относится к способу и реакторной системе для непрерывной полимеризации олефинов, предпочтительно альфа-моноолефинов, в удлиненной трубной реакционной зоне в виде замкнутого контура. Олефин (олефины) непрерывно добавляют и вводят в контакт с катализатором в углеводородном разбавителе. Мономер (мономеры) 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 олефинового полимера, углеводородный разбавитель (разбавители),(со)мономер со)мономеры), 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 олефинового 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, которые эквивалентны 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 в пределах 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 находится в пределах 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 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 ISO1183 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 бара, преимущественно меньше 1 бара, даже для значений производительности по полимеру выше 25, даже выше 45 т/ч. Существует возможность применять один или больше одного насоса 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 или 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 (насосов) 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 находится в интервале от 100 до 175 м 3. Применение реакторов с более значительным внутренний 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) со всего 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 твердой порошкообразной форме и (II) был нерастворимым 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 полимеров и пропиленовых полимеров. Этиленовые сополимеры, как правило, включают звенья альфаолефина 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-ое 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 углеводороды) 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 обуславливает 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 олефинового 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 твердых частиц олефинового 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 в интервале 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 создает 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 в пределах 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 равно-4 017776 весного 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 выделенного 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 куб.см/г, предпочтительно от 2 до 3 куб.см/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. Реакторная система может включать несколько реакторов с циркуляцией, соединенных последовательно или параллельно. Реакторный контур может также предшествовать или предварять полимеризационный реактор, который не является реактором с циркуляцией. 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, 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 (реакторах), 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 обуславливает, 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 выше 20 об.%, особенно выше 30 об.% Объектом настоящего изобретения далее является реакторная система, которая включает более чем один реактор с циркуляцией, соединенных последовательно или параллельно, по меньшей мере один реактор с циркуляцией имеет непрерывную трубную конструкцию и обладает по меньшей мере 2 горизонтальными секциями и по меньшей мере 2 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 то, что поток является стабильным и хорошо распределяется, о чем свидетельствуют стабильные показания потребляемой мощности насоса ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ полимеризации, включающий полимеризацию олефинового мономера необязательно совместно с олефиновым сомономером в присутствии катализатора полимеризации в разбавителе с получением суспензии, включающей твердые частицы олефинового полимера и разбавитель, в реакторной системе, которая включает ряд реакторов с циркуляцией, соединенных последовательно или параллельно, где по меньшей мере один реактор с циркуляцией имеет непрерывную трубную конструкцию, и внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм, а концентрация твердых частиц в реакторе составляет по меньшей мере 20 об.%. 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 одному из предыдущих пунктов, в котором критерий Фруда поддерживают на уровне ниже 30. 5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором объемная производительность находится в интервале от 0,2 до 0,35 т/ч/м 3. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором получают мультимодальный полимер. 7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором реакторная система включает по меньшей мере два реактора, соединенных последовательно. 8. Способ по п.7, в котором водород поддерживают на уровне в пределе от 0 до 0,1 об.% в по меньшей мере одном реакторе с получением высокомолекулярных компонентов, и в пределах от 0,5 до 2,4 об.% в по меньшей мере одном реакторе с получением низкомолекулярных компонентов. 9. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором катализатор полимеризации представляет собой катализатор типа Циглера. 10. Способ по одному из пп.1-8, в котором катализатор полимеризации представляет собой металлоценовый катализатор. 11. Способ по одному из пп.1-8, в котором катализатор полимеризации представляет собой термически активированный диоксид кремния или нанесенный на неорганический носитель оксид хрома. 12. Реакторная система, которая включает ряд реакторов с циркуляцией, соединенных последовательно или параллельно, где по меньшей мере один реактор с циркуляцией имеет непрерывную трубную конструкцию и обладает по меньшей мере 2 горизонтальными секциями и по меньшей мере 2 вертикальными секциями, внутренний диаметр которого на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины составляет по меньшей мере 700 мм. 13. Реакторная система по п.12, где внутренний диаметр реактора на протяжении по меньшей мере 50% его общей длины превышает 750 мм. 14. Реакторная система по п.12 или 13, где отношение длины реактора к его внутреннему диаметру составляет меньше 500. 15. Реакторная система по п.14, где отношение длины реактора к его внутреннему диаметру составляет меньше 250. 16. Реакторная система по одному из пп.12-15, где размер реактора превышает 20 м 3. 17. Реакторная система по п.16, где размер реактора находится в интервале от 100 до 175 м 3. 18. Реакторная система по одному из пп.12-17, которая включает по меньшей мере два реактора, соединенных последовательно.
МПК / Метки
МПК: C08F 2/14, C08F 10/00, B01J 19/24, B01J 19/18, C08F 210/16
Метки: полимеризации, реакторная, фазе, система, суспензионной, способ
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-17776-sposob-polimerizacii-v-suspenzionnojj-faze-i-reaktornaya-sistema.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ полимеризации в суспензионной фазе и реакторная система</a>
Предыдущий патент: Производные β-аминокислот для лечения диабета
Следующий патент: Непневматическая шина
Случайный патент: Комплексное микробиологическое удобрение и способ его получения