连续溶液聚合的方法和设备的制造方法_4

文档序号:9692152阅读:来源:国知局
可W表示为:
[0104] [(M)QiQ2. ..Qi]-,
[0105]其中M是一个或多个第10-14族准金属或金属,优选棚或侣,每个Q是有效提供电子 或空间效应从而使[(M')QiQ2. . .Qnr合适作为如本领域中理解的非配位阴离子的配体,或 足够数量的Q满足[(M')QiQ2. . .Qnr总体上是有效的非配位或弱配位阴离子。示例性的Q取 代基特别包括氣化芳基,优选全氣化芳基,并包括具有额外用来氣代替的取代基的取代的Q 基,例如氣化控基。优选的氣化芳基包括苯基、联苯基、糞基和它们的衍生物。
[0106]非配位阴离子可W相对于过渡金属组分按大致摩尔当量使用,例如至少0.25,优 选0.5,特别是0.8,例如至多4,优选2,特别是1.5。
[0107]代表性的金属茂化合物可W具有W下式:
[010引L*LBAMDE
[0109]其中,LA是与脑键接的取代的环戊二締基或杂环戊二締基辅助配体;LB是对于1/所 限定的那类辅助配体的成员,或是J,即与Mo键接的杂原子辅助配体;1/和LB配体可W经由第 14族元素连接基共价桥联在一起;IA是与M具有配价键的非必要的中性非氧化性配体Q等 于0-3) ;M是第4或5族过渡金属;和D和E独立地是单阴离子不稳定配体,各自具有与M的曰键, 非必要地,彼此桥联或与LA或LB桥联。所述单阴离子配体可通过适合的活化剂替换W允许可 聚合单体插入或大单体可W插入W便在所述过渡金属组分的空的配位部位上配位聚合。
[0110] 可用作SSC的代表性的非金属茂过渡金属化合物还包括四苄基合错、四双(=甲基 甲娃烷基甲基)合错、氧代=(=甲基甲娃烷基甲基)合饥、四苄基合给、四苄基合铁、双(六 甲基disilazido)二甲基合铁、二氯.=(=甲娃烷基甲基)合妮和二氯.=(=甲基甲硅烷 基甲基)合粗。
[0111] 根据本发明合适作为締控聚合催化剂的其它有机金属过渡金属化合物将是那些 第3-10族的任何过渡金属化合物,它们可W通过配体提取转化成催化活性阳离子并通过足 够不稳定W便被締属不饱和单体例如乙締置换的非配位或弱配位阴离子稳定化在所述活 性电子状态。
[0112] 更优选的是运样的金属茂,其是第4族过渡金属,优选错或给的双环戊二締基衍生 物,例如,PCT公开号W09941294中公开那样。它们可W有利地是含通过单个碳和娃原子连接 的巧基配体和环戊二締基配体的衍生物,例如,PCT公开号WO99/45040和WO99/45041中公 开那样。更优选,Cp环是未取代的和/或所述桥含有烷基取代基,合适地烷基甲娃烷基取代 基W帮助金属茂的烧控溶解性。
[0113]其它合适的金属茂可W是双巧衍生物或未桥联巧基衍生物,它们可W在稠环上的 一个或多个位置被具有提高分子量的效果并因此间接地允许在更高溫度下聚合的结构部 分取代,例如EP0693506和EP0780395中描述那样。
[0114]当使用上述催化剂时,总催化剂体系一般还将另外包含一种或多种有机金属化合 物作为清除剂。用于本申请的此类化合物是指包括有效从反应环境除去极性杂质并提高催 化剂活性的那些化合物。杂质可能随任何聚合反应组分,尤其是随溶剂、单体和催化剂进料 一起无意地引入,和不利地影响催化剂活性和稳定性。它可能导致降低或甚至消除催化活 性,尤其是当离子化阴离子前体活化催化剂体系时。杂质,或催化剂毒物包括水、氧气、极性 有机化合物、金属杂质等。优选地,在运些毒物引入反应容器之前采取步骤除去运些毒物, 例如通过在各种组分的合成或制备之后或期间进行化学处理或小屯、的分离技术,但是某些 少量的有机金属化合物将通常仍然用于聚合方法本身。
[0115] 通常,运些化合物将是有机金属化合物例如US5,153,157、5,241,025和W0-A-91/ 09882、W0-A-94/03506、W0-A-93/14132 和W095/07941 的第 13 族有机金属化合物。示例性的 化合物包括=乙基侣、=乙基棚烧、=异下基侣、=正辛基侣、甲基侣氧烧和异下基侣氧烧。 侣氧烧也可W按清除量与其它活化手段一起使用,例如甲基侣氧烧和=异下基侣氧烧与基 于棚的活化剂一起。待与催化剂化合物一起使用的此类化合物的量在聚合反应期间最小化 到有效提高活性的量(如果W双重作用使用,则是活化催化剂化合物必需的量),因为过量 可能充当催化剂毒物。优选的清除剂是TN0A,其优选纯净引入,而不是在溶液中引入,W降 低成本和改进安全性。
[0116] 优选地,在一个或多个反应器下游添加催化剂扼杀剂(在串联反应器情况下,那是 指在最后一个聚合反应器下游添加所述扼杀剂)。非必要地,在加热装置和液相分离器上游 添加催化剂扼杀剂W抑制经历分离的加热的聚合混合物的进一步聚合,让贫相通过冷却设 备,所述冷却设备可W包括热集成交换器和最终冷却器,和非必要的回到累入口侧的干燥 器;让富聚合物相经历下游的附加的溶剂除去W获得固体聚合物。
[0117]添加催化剂扼杀剂允许溫度增加而没有进一步聚合的风险,W致促进在任何过剩 的扼杀剂除去后分离的溶剂和单体直接再循环到在累入口侧的原料供应装置。术语"直接" 是指贫相一般不需要加W分馈。已知的催化剂扼杀剂包括水和甲醇。
[0118]在使締控连续溶液聚合的设备和方法中,通常经由各种纯化和加工设备将溶剂和 残留单体再循环回到方法的起始点,所述各种纯化和加工设备包括至少一个换热器W便降 低再循环流体的溫度。然而,通常包含少量残留单体的溶剂还通常包括痕量,例如,小于 0.5wt%的聚合物。聚合物可W因种种原因存在。在具有其中将反应器的流出物分离成两个 液相的液相分离器的设备中,通常将贫聚合物相再循环回到方法的起始点。所述贫聚合物 相通常包含痕量的如上所述的聚合物。在其中使用一系列闪蒸器进行分离W致溶剂和残留 单体作为气相抽出的设备中,高闪蒸鼓速度可能导致痕量的聚合物进入再循环溶剂。所述 痕量的存在于再循环料流中的聚合物可能引起再循环设备中的装备结垢。例如,再循环设 备将通常包括一个或多个用于纯化再循环料流的干燥器床并且那些干燥器床可能由于残 留聚合物而变得结垢。结垢还在制冷换热器中产生,所述制冷换热器用来冷却再循环溶剂 和在原料进入反应器装置之前的原料。特别是对于基于丙締的聚合物的制备,由于它们与 基于乙締的聚合物相比较慢的结晶速率,所W暴露于冷却到小于聚合物浊点的痕量聚合物 的溶液中的累将会发生附加的结垢,运表现为在恒定体积累通量下累的总差压头的恒定减 小。在本发明中,如下处理累结垢:将累置于至少一个换热器的上游并让痕量聚合物的溶液 在聚合物浊点W上的溫度下穿过累。借助于上述那样,痕量聚合物在累上的沉积可W显著 地减少或完全地排除,W致累的总差压头不会遭受任何损失并且在整个制备方法期间达到 稳态而无需定期中断进行累排出压力的人工复原。
[0119] 将溶剂往回经过原料共混装置再循环进入一个或多个反应器的再循环设备包括 再循环溶剂穿过的所有设备,包括原料共混装置和在原料进入反应器之前将所述原料冷却 的换热器。所述设备可W含有在原料共混装置上游的换热器W及在原料共混装置下游且在 反应器上游的一个或多个换热器。优选地,在原料共混装置上游的换热器具有上排水平排 列的管和布置在上排管下面的下排水平排列的管,所述上排和下排管都封装在具有液体制 冷剂入口和出口的壳中,和其中所述溶剂首先流过上排管,然后流过下排管,所述入口装备 有阀口W便减少或阻止致冷剂流入壳中W致在使用中所述壳中的致冷剂的液面可W降低 而使所述管子的上部暴露。
[0120] 非必要地,本发明的设备和方法包括能够将含聚合物的反应混合物的压力降低到 所述混合物分离成富聚合物相和贫聚合物液相的压力的压力释放设备,并还包括将所述贫 聚合物液相与富聚合物相分离的装置W致贫聚合物液相可W作为再循环料流再循环到再 循环设备。
[0121] 在所述方法中的工作压力可W是75己或更高,80己或更高,90己或更高,95己或更 高,特别是120己或更高,或甚至140己或更高。压力上限不受精密约束,但是通常可W是200 己或更低,优选140己或更低,或120己或更低。压力应该足W保持反应器溶液呈单一相直至 减压装置的位置,和足W提供必要的工作压力W输送流体经过所述设备。
[0122] 在一些实施方案中,可W避免在反应器和液相分离器之间使用单独的累来提高粘 性聚合混合物的压力,因为此类累比低粘度进料累昂贵得多。累的压力还经由所述方法级 联并与初始溶剂分离阶段蒸发的不存在结合而减少在整理期间的总累送需求。累的压力推 进粘性聚合混合物到在液相分离器上游的减压装置,而不允许在减压装置之前的相分离。 在一些实施方案中,累的压力还推进一个或两个分离相到进一步下游的分馈系统或纯化设 备例如高压闪蒸分离设备或低压闪蒸分离设备。在其它实施方案中,不存在液相分离并且 聚合物的分离通过挥发物在闪蒸罐中的蒸发或用其它方式达到。
[0123] 优选地,将液相分离器与布置在下游的闪蒸罐连接,所述闪蒸罐接收来自液相分 离器的富聚合物相。优选地,闪蒸罐在足W允许将气相供给分馈和纯化系统而无需单独压 缩机的压力下操作,并且所述压力一般是2己表压或更高。为了适应制备具有宽范围分子量 的聚合物,闪蒸罐中的运种压力可W被提升到高水平,例如,3-1化arg,W调节溶液粘度来 促进聚合物浓溶液供给最终脱挥发阶段。因此,从浓缩相除去的挥发性相非必要地简单地 作为蒸气输送到布置在闪蒸罐下游的分馈塔,W便纯化。
[0124]作为一般指导,当聚合物的分子量太低时,按本文描述的方式的液相分离可W受 阻或造成低效,因为过量的聚合物然后可能夹带在贫相中。精确的边界取决于溶剂组成和 聚合物组成W及分子量。快速压力释放(一般大于20己/秒,优选30己/秒或更高,更优选40 己/秒或更高,更加优选50己/秒或更高)帮助引起两个相的离析。运种快速压力下降优选从 大于双边界或下临界溶解溫度化SCT)的压力开始并在小于不稳边界的压力处停止。优选的 相分离是通过不稳分解并称作压力诱导相分离(PIPS)。液相分离器还应该提供足够的停留 时间W允许贫相和浓缩相在分离器下端沉积。
[0125]在一个实施方案中,让贫相W液体形式流到用于除去在聚合期间添加或产生的氨 气的装置,所述装置包括使汽提蒸气与贫相按逆流配置接触W将气相中的氨气浓缩W便从 贫相再循环物质中除去的装置。
[0126]汽提蒸气优选由挥发性单体例如乙締构成。汽提蒸气可W是惰性气体例如氮气。 所述装置可W包括汽提容器W从用作聚合原料的回收的溶剂料流除去氨气。汽提蒸气有利 地具有低氨气含量,优选小于5mppm。汽提蒸气可W选择为比其它单体或溶剂组分更挥发 性,基本上不含对聚合催化剂有害的杂质,可在设备回收系统中回收,优选可按足够高的供 应压力获得W便引入汽提容器而无需独立的额外压缩帮助。
[0127]分子量控制可W经由氨气水平的控制实行,氨气水平的控制可W是通过控制聚合 溫度而控制分子量的补充。
[0128]在液相分离器下游,富聚合物相进入在满足溶剂和残留单体蒸发掉而留下浓缩聚 合物相的压力下操作的闪蒸罐。例如,浓缩聚合物相可W包含70wt%-95wt%的聚合物,其 余是挥发物例如溶剂和残留单体。蒸气作为塔顶馈出物料流从闪蒸罐分离并且浓缩聚合物 相通常在闪蒸罐底部收集,所述浓缩聚合物从闪蒸罐穿过出口进入导管并最终流到真空脱 挥发器。
[0129]存在于紧接着闪蒸罐下游的浓缩聚合物相中的挥发物(通常残留溶剂或单体)的 水平非必要地小于30wt%,或小于25wt%,或小于15wt%。紧接着脱挥发器下游的聚合物中 的挥发物的水平或至多〇.5wt%,或至多0.25wt%,或至多0.Iwt%。
[0130] 真空脱挥发器中的压力优选至多SOOmmHg,或至多55mmHg,或至多30mmHg。溫度非 必要地在150°C-270°C的范围内。
[0131]本发明中使用的方法和设备如上面阐明的那样设计W容许聚合各种各样的聚合 物,特别适用于聚合基于丙締的聚合物,即含丙締衍生的单元作为主(超过50mol%)组分和 衍生自乙締或C4-Ci〇a-締控中至少一种的单元的共聚物。所述基于丙締的聚合物可W具有 由于相邻的全同立构丙締单元而受限的结晶度和运里描述的烙点。基于丙締的聚合物的结 晶度和烙点与高度全同立构聚丙締相比由于在丙締的插入中错误的引入而减小。
[0132]所述基于丙締的聚合物中存在的丙締衍生的单元的量可W占所述基于丙締的聚 合物的从大约95wt%,大约94wt%,大约92wt%,大约90wt%或大约85wt%的上限到大约 50讯1%,55讯1%,60讯1%,大约6
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