专利名称：一种气相聚合反应装置及烯烃聚合方法
技术领域：
本发明涉及一种气相聚合反应装置及烯烃聚合方法。
背景技术：
采用气相聚合工艺可以生产具有低熔点和/或高橡胶含量的丙烯聚合物，在开发高性能丙烯聚合物方面具有无可比拟的优势。在我国的丙烯聚合物生产装置中，采用气相聚合工艺的生产装置占有很大的比重。对于一个成熟且稳定的工业生产工艺而言，需要首先进行小试研究，然后进行中试研究，最后才能进行工业化生产。小试研究的主要目的在于对反应原料进行选择，优化反应条件，确定反应过程中是否存在潜在的不安全的因素，为中试研究以及工业化生产奠定扎实的理论基础。一个好的小试研究能够有效地缩短中试研究的时间，减少工业化生产过程中的试车次数。目前，丙烯聚合物的气相聚合工艺的小试研究主要在1L、2L或5L的气相聚合反应装置内进行。如图I所示，所述气相聚合反应装置通常包括主反应器11、反应器盖13、搅拌器4、进气管道I、物料排出管道6、温度检测单元5和用于对所述主反应器11的内腔进行冷却或加热的温度调节单元3，所述主反应器11的顶部与所述反应器盖13紧密连接，所述搅拌器4包括搅拌器轴12和与该搅拌器轴12固定连接或活动连接并位于所述主反应器11的内腔内的搅拌桨9，所述搅拌器轴12密封穿过所述反应器盖13并延伸至所述主反应器11的外部，所述进气管道I密封穿过所述反应器盖13与所述主反应器11的内腔连通，所述进气管道I的下端口(即，位于所述主反应器11的内腔内的端口)一般与所述反应器盖13的密封法兰盘平齐(即，所述进气管道I的下端口至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离等于所述主反应器11的内腔的深度)，或者相对于所述反应器盖13的密封法兰盘，所述进气管道I的位于所述气相聚合反应装置上的一端的端口仅有很小的突出(即，所述进气管道I的下端口至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离与所述主反应器11的内腔的深度的比值为小于I且大于O. 8)。采用上述气相聚合反应装置进行丙烯聚合物的小试研究时,存在通入气相聚合反应装置的主反应器11的内腔内的气体混合物(包括单体和用作分子量调节剂的氢气)的组成与聚合完成后从气相聚合反应装置的主反应器11的内腔中排出的气体混合物的组成具有较大的偏差，其结果是丙烯聚合物的组成相对于预先设计的组成具有较大的偏差，并且对于丙烯共聚物而言，共聚物的组成也严重偏离理论组成，进而很难为中试研究以及随后的工业化生产提供真实而有效的指导数据。综上，急需设计一种气相聚合反应装置，采用该气相聚合反应装置进行小试研究的过程中，作为反应原料的气体混合物的组成基本保持不变或者仅有很小的变化，进而由小试研究获得的数据能够为中试研究以及随后的工业化生产提供真实而有效的指导数据
发明内容
本发明的目的是提供ー种气相聚合反应装置，该气相聚合反应装置能够克服现有技术的不足，在采用该气相聚合反应装置进行烯烃聚合物的小试研究时，通入气相聚合反应装置的主反应器内的气体混合物(包括単体和用作分子量调节剂的氢气)的组成与聚合完成后从气相聚合反应装置的主反应器中排出的气体混合物的组成基本相同，进而小试研究能够为中试研究以及随后的エ业化生产提供真实而有效的指导数据。本发明的发明人在研究过程中发现，采用如图I所示的现有技术的气相聚合反应装置进行小试研究时，通入主反应器11的内腔内的气体混合物(包括単体和用作分子量调节剂的氢气)的组成与聚合完成后从主反应器11的内腔中排出的气体混合物的组成具有较大的偏差的原因可能是现有技术进行小试研究的气相聚合反应装置只设置有进气管道1，然而聚合过程中，在采用氢气作为分子量调节剂时，由于链增长反应、链终止反应和链转移反应之间的反应速率存在差别，使得一些反应物(如単体或氢气)积累在主反应器的内腔中，导致通入主反应器的内腔的气体混合物的组成与聚合完成后从主反应器的内腔中排出的气体混合物的组成具有较大的偏差，进而使得得到的聚合物的分子量严重偏离设计分子量；对于共聚物而言，由于不同的単体的活性不同，相对于活性较高的単体，活性较低的単体在主反应器的内腔内的浓度必然随聚合时间的延长而逐渐提高(即，活性较低的単体 累积在主反应器的内腔中)，进而使得得到的共聚物的组成严重偏离设计组成。本发明的发明人经过深入研究发现如果在现有的气相聚合反应装置上再设置ー个排气管道，能够在聚合过程中，将未反应的过量的単体或氢气从主反应器的内腔中及时排出，避免未反应的单体或氢气在主反应器的内腔中累积，使主反应器内的气体的组成在聚合过程中基本保持不变，进而使得通入主反应器的内腔内的气体混合物(包括単体和用作分子量调节剂的氢气)的组成与聚合完成后从主反应器的内腔中排出的气体混合物的组成基本相同。由此完成了本发明。本发明提供了ー种气相聚合反应装置，该气相聚合反应装置包括主反应器、反应器盖、进气管道和搅拌器，所述主反应器的顶部与所述反应器盖密封连接，所述搅拌器包括搅拌器轴和与该搅拌器轴固定连接或活动连接并位于所述主反应器的内腔内的搅拌桨，所述搅拌器轴密封穿过所述反应器盖并延伸至所述主反应器的外部，其中，该气相聚合反应装置还包括排气管道，所述进气管道和排气管道各自密封穿过所述反应器盖并与所述主反应器的内腔连通。采用根据本发明的气相聚合反应装置进行烯烃聚合的小试研究，能够在聚合过程中有效地避免未反应的单体或氢气在气相聚合反应装置的主反应器的内腔内累积，确保聚合过程中主反应器的内腔内的气体混合物的组成基本保持不变，使得通入气相聚合反应装置的主反应器的内腔内的气体混合物的组成与聚合完成后从气相聚合反应装置的主反应器的内腔中排出的气体混合物的组成基本相同，进而能够获得真实有效的实验数据，为后续的中试试验和エ业化生产提供可靠的理论指导。
附图是用来提供对本发明的进ー步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。其中图I为现有技术使用的气相聚合反应装置的结构示意图；以及
图2为根据本发明的一种实施方式的气相聚合反应装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并不用干限制本发明。本发明提供了ー种气相聚合反应装置，如图2所示，该气相聚合反应装置包括主反应器11、反应器盖13、进气管道I和搅拌器4，所述主反应器11的顶部与所述反应器盖13密封连接，所述搅拌器4包括搅拌器轴12和与该搅拌器轴12固定连接或活动连接并位于所述主反应器11的内腔内的搅拌桨9，所述搅拌器轴12密封穿过所述反应器盖13井延伸至所述主反应器11的外部，其中，该气相聚合反应装置还包括排气管道2，所述进气管道I和排气管道2各自密封穿过所述反应器盖13并与所述主反应器11的内腔连通。根据本发明的气相聚合反应装置，所述主反应器11用于为聚合反应提供场所，可 以将聚合反应所需要的例如催化剂的试剂置于主反应器11的内腔内。所述进气管道I用于将作为反应物的气体混合物送入主反应器11的内腔内，以使所述气体混合物与置于所述主反应器11的内腔内的例如催化剂等的试剂接触，以进行聚合。所述排气管道2用于在聚合过程中将主反应器11的内腔与该主反应器11的外部连通，以将所述主反应器11的内腔内的部分气体(未反应的单体和/或氢气)排出，避免聚合过程中，活性不高的単体和/或氢气在主反应器11的内腔内累积，从而能够确保聚合过程中，主反应器11的内腔内的气体混合物的组成基本保持不变。所述反应器盖13用于密封所述主反应器11的内腔，防止聚合过程中，外界气体进入所述主反应器11的内腔内，并避免所述主反应器11的内腔内的气体从所述主反应器11的内腔中逸出。所述搅拌器4用于对置于所述主反应器11的内腔内的例如催化剂的试剂以及通过所述进气管道I进入所述主反应器11的内腔内的反应气体进行搅拌，从而使所述主反应器11的内腔内的气体混合物能够以更快的速度均匀地充满主反应器11的内腔，并使气体混合物与所述例如催化剂的试剂的接触更为充分。根据本发明的气相聚合反应装置由于设置了排气管道，能够在聚合反应过程中，将过量的活性不高的単体和/或氢气及时从主反应器11的内腔中排出，从而能够确保聚合反应过程中，主反应器11的内腔内的气体混合物的组成保持不变或基本保持不变。在根据本发明的一种优选的实施方式中，所述进气管道I的下端ロ(即，位于所述主反应器11的内腔内的端ロ)至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离为H1，所述排气管道2的下端ロ( S卩，位于所述主反应器11的内腔内的端ロ)至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离为H2，且H1 < H2，这样能够确保由所述进气管道I通入主反应器11的内腔内的反应气体能够更为充分地与催化剂接触，进而能够參与聚合，同时由所述排气管道2排出的气体主要为由反应区(即，所述主反应器11中具有催化剂的区域)逸出的未反应的过量的气体。本发明中，在所述主反应器11的内腔的底部为弧形时，所述进气管道I的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离是指所述进气管道I的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最低点的垂直距离；所述排气管道2的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离是指所述排气管道2的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最低点的垂直距离。
在根据本发明的ー种更为优选的实施方式中，所述主反应器11的内腔的深度为H，所述搅拌器轴12的下端至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离为H3,O. 0025H 彡 H3 彡 O. 0125H, H3 < H1 < O. 5H,且 O. 5H 彡 H2 彡 H。本发明中，在所述主反应器11的内腔的底部为弧形时，所述主反应器11的内腔的深度是指所述主反应器11的内腔的上沿至所述主反应器11的内腔的底部的最低点的垂直距离；所述搅拌器轴12的下端至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离是指所述搅拌器轴12的下端至所述主反应器11的内腔的最低点的垂直距离。在根据本发明的一种进ー步优选的实施方式中，H3 < H1彡O. 45H，且
O.7H 彡 H2 彡 Ho 根据本发明，所述排气管道2的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最小距尚H2取优选为H2 = Ho根据本发明，优选地，所述排气管道2的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离H2为H(即，H2 = H);且所述进气管道I的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离H1满足H3 < H1 ^ O. 25H。根据本发明，所述进气管道I的下端ロ相对于所述搅拌器轴12的距离，以能够确保所述进气管道I以及所述进气管道I的下端ロ不与搅拌桨9接触为准。优选地，所述进气管道I的下端ロ至所述搅拌器轴12的最小距离为L1，所述搅拌器轴12至所述主反应器11的内腔的侧壁的最小距离为L2, L1与L2的比值为O. 4-0. 7。这样能够确保由所述进气管道I通入所述主反应器11的内腔内的反应气体能够以更快的速度被搅拌器4所分散，进而更快且更均匀地充满整个反应区域。更优选地，L1与L2的比值为 O. 4-0. 65。本发明中，所述进气管道I的下端ロ至所述搅拌器轴12的最小距离是指所述进气管道I的下端ロ的中轴线至所述搅拌器轴12的中轴线的垂直距离；所述搅拌器轴12至所述主反应器11的内嵌的侧壁的最小距离是指所述搅拌器轴12的中轴线至所述主反应器11的内腔的侧壁的最小垂直距离。在根据本发明的一种优选的实施方式中，所述进气管道I的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离H1满足H3 < H1 < O. 25H，且所述进气管道I的下端ロ至所述搅拌器轴12的最小距离为L1，所述搅拌器轴12至所述主反应器11的内腔的侧壁的最小距离为L2, L1与L2的比值为O. 4-0. 7。即，所述进气管道I的位于所述主反应器11内的一端的端ロ优选位于所述搅拌器4的搅拌桨9附近，这样能够在最短的时间内使得由所述进气管道I通入所述主反应器11的内腔内的气体混合物更均匀地充满整个反应区域。本发明中，对于所述排气管道2的下端ロ至搅拌器轴12的位置没有特别限定，可以根据气相聚合反应装置的具体结构进行适当的选择。优选地，所述排气管道2的下端ロ至所述搅拌器轴12的最小距离L3与L2的比值为O. 75-0. 95。更优选地，所述排气管道2的下端ロ至所述搅拌器轴12的最小距离L3与L2的比值为O. 79-0. 92。本发明中，所述排气管道2的下端ロ至所述搅拌器轴12的最小距离是指所述排气管道2的下端ロ的中轴线至所述搅拌器轴12的中轴线的垂直距离。在本发明的一种最优选的实施方式中，所述排气管道2的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离H2为H(即，H2 = H);且所述进气管道I的下端ロ至所述主反应器11的内腔的底部的最小距离H1满足H3 < H1 ^ O. 25H，所述搅拌器轴12至所述主反应器11的内腔的侧壁的最小距离为L2, L1与L2的比值为O. 4-0. 7，所述排气管道2的下端ロ至所述搅拌器轴12的最小距离L3与L2的比值为O. 75-0. 95。根据本发明，所述进气管道I的内径D1与所述排气管道2的内径D2可以根据具体的应用场合进行适当的选择。优选地，所述进气管道I的内径D1与所述排气管道2的内径D2的比值D1ZiD2 = O. 5-1. 5。更优选地，所述进气管道I的内径D1与所述排气管道2的内径D2 的比值 D1ZiD2 = O. 75-1。根据本发明，所述进气管道I和排气管道2的材质可以根据所述气相聚合反应器的应用场合进行适当的选择，以使所述进气管道I和排气管道2不发生腐蚀，并且不会与反 应物或反应产物发生化学相互作用为准。一般地，所述进气管道I和所述排气管道2分别由选自不锈钢、聚四氟こ烯和超高分子量聚こ烯的材料制成。根据本发明，所述进气管道I上还可以设置有阀门7，所述排气管道2上还可以设置有阀门8，以在所述进气管道I和排气管道2上实现截止(即，连通或截断)、止回(即，防止气体逆向流动)和/或调节(即，调节气体流量)的功能。所述进气管道I和排气管道2上的阀门7和阀门8可以为本领域常用的能够实现上述功能的阀门，例如所述阀门7和阀门8可以为二通调节阀。根据本发明，所述搅拌器4 一般包括搅拌器轴12和搅拌桨9，所述搅拌桨9与所述搅拌器轴12的位于所述主反应器11的内腔内的一端固定连接或活动连接。可以采用本领域常规的各种方法将搅拌桨9与搅拌器轴12固定连接在一起或活动连接在一起，例如可以通过焊接或粘接的方法将搅拌桨9与搅拌器轴12固定连接在一起；还可以通过活动销接或活动铰链连接将搅拌桨9与搅拌器轴12活动连接在一起。所述搅拌器轴12的另一端位于所述主反应器11的内腔的外部，用干与驱动所述搅拌器轴12转动的电机(未示出)相连。所述搅拌桨9可以为本领域常用的各种类型的搅拌桨，例如所述搅拌桨9可以为流动型搅拌桨、压头型搅拌桨和剪切型搅拌桨中的ー种。所述搅拌桨的形状可以根据所述搅拌桨的具体类型进行具体的选择，例如轴流式桨叶和径流式桨叶。根据本发明，所述搅拌器轴12和搅拌桨9的材质以不会与反应物和反应产物发生化学相互作用为准。一般地，所述搅拌器轴12和搅拌桨9可以分别由选自不锈钢、聚四氟こ烯和超高分子量聚こ烯的材料制成。本发明对于所述主反应器11的内腔的形状和容积没有特别限定，可以为本领域的常规选择。例如，所述主反应器11的内腔可以为圆柱体，且所述主反应器11的内腔的底部可以为平面或者略带有弧度；所述主反应器11的容积可以为1-10升，如I升、2升或5升。根据本发明，所述反应器盖13与所述主反应器11的顶部之间可以采用本领域常用的各种能够实现密封连接的方式接合在一起。例如可以在所述反应器盖13上设置密封圏，从而实现所述反应器盖13与主反应器11的顶部的密封连接。所述密封圈的材质可以为各种不与反应气体和反应产物发生化学相互作用，并且在聚合条件下不发生化学反应的材料，例如硅橡胶。根据本发明的气相聚合反应装置还可以包括物料排出管道6，所述物料排出管道6的一端端ロ与所述主反应器11的内腔的底部相连，并且所述物料排出管道6上设置有阀门10，以在聚合过程中将所述主反应器11的内腔与外部断开，在聚合完成后将位于所述主反应器11的内腔内的物料排出。所述物料排出管道6的内径以能够将物料顺利排出，不会发生堵塞为准。所述物料排出管道6的材质可以为各种不与反应物和反应产物发生化学相互作用的材料。一般地，所述物料排出管道6可以由选自不锈钢、聚四氟こ烯和超高分子量聚こ烯的材料制成。用于连接所述主反应器11的内腔和物料排出管道6的阀门10用于在不需要排出物料时，使所述主反应器11的内腔与物料排出管道6处于断开的状态(即，所述主反应器11的内腔与物料排出管道6处于非连通的状态)。所述阀门10可以为本领域常用的各种能够实现上述功能的阀门，例如所述阀门可以为截断阀。根据本发明的气相聚合反应装置还可以包括温度检测单元5，所述温度检测单元5用于检测所述主反应器11的内腔内的温度。所述温度检测单元5可以为本领域常用的能够实现上述功能的各种温度检测单元。例如所述温度检测单元5可以具有温度传感器。
所述温度传感器可以为本领域常用的接触式温度传感器或非接触式温度传感器。所述接触式温度传感器的实例可以为但不限于双金属温度计、玻璃液体温度计、压カ式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶，所述非接触式温度传感器可以为但不限于光学高温计、福射高温计和比色温度计。根据本发明的气相聚合反应装置还可以包括用于对所述主反应器11的内腔进行冷却和/或加热的温度调节单元3。所述温度调节单元3用于实现在所述主反应器11的内部温度高于预定温度吋，对所述主反应器11进行冷却；在所述主反应器11的内部温度低于预定温度吋，对所述主反应器11进行加热。本发明对于所述温度调节单元3没有特别限定，可以为本领域的常规选择。例如，所述温度调节单元3可以为设置于所述主反应器11的外围的能够输运加热介质或冷却介质的液体输送管道。所述加热介质和冷却介质可以为本领域常用的各种流体介质，例如水和/或各种油(如烃油、硅油)。根据本发明的气相聚合反应装置还可以包括电连接到所述温度检测单元5以及所述温度调节单元3的温度控制单元(未示出)，该温度控制单元用于根据所述温度检测单元5所检测到的温度控制所述温度调节单元3对所述主反应器11进行冷却或加热。根据本发明的气相聚合反应装置能够有效地避免聚合过程中，活性不高的反应物在主反应器11的内腔内的累积，从而能够确保聚合过程中反应混合气体的组成基本保持不变。根据本发明的气相聚合反应装置特别适用于进行烯烃的聚合，特别是丙烯的均聚、或者こ烯、I-丁烯和异丁烯中的至少ー种与丙烯的共聚。由此，本发明还提供了ー种烯烃聚合方法，该方法包括在烯烃气相聚合条件下，将一种或多种气体烯烃通过所述进气管道I送入所述主反应器11的内腔内，与烯烃聚合催化剂体系在所述主反应器11的内腔内接触，以进行聚合，并在聚合过程中，通过所述排气管道2将所述主反应器11的内腔与所述主反应器11的外部连通。根据本发明的方法对于所述烯烃聚合条件没有特别限定，可以为本领域的常规条件，例如温度可以为40-100°C，优选为55-75°C ;压力可以为O. 4_5MPa，优选为O. 6_2MPa。根据本发明的方法，所述烯烃可以为本领域常规的各种能够以气相聚合方法进行聚合的烯烃。例如，所述烯烃可以为丙烯、こ烯、I-丁烯和异丁烯中的ー种或多种。优选地，所述烯烃为丙烯；或者为こ烯、I-丁烯和异丁烯中的至少ー种以及丙烯。
根据本发明的烯烃聚合方法，所述ー种或多种气体烯烃与所述烯烃聚合催化剂体系的接触可以在氢气的存在下进行，所述氢气用作分子量调节剂以对得到的烯烃聚合物的分子量进行调节。根据本发明的烯烃聚合方法，所述氢气通过所述进气管道I而被送入所述主反应器11的内腔内。以下结合实施例详细说明本发明。以下实施例和对比例采用商购自安捷伦科技公司的型号为6890D气相色谱分析仪，确定从所述主反应器中排出的气体混合物的组成。实施例I 本实施例用于说明根据本发明的气相聚合反应装置和烯烃聚合方法。采用图2所示的气相聚合反应装置进行丙烯与こ烯和I- 丁烯的共聚合。其中主反应器11的内腔的容积为5升；进气管道I的内径为6mm，排气管道2的内径为8mm ；主反应器11的内腔的深度为40cm，进气管道I的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为5cm，排气管道2的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为40cm，搅拌器轴12的下端至主反应器11的内腔的底部的最小距离为O. Icm ；搅拌器轴12至主反应器11的内腔的侧壁的最小距离L2为6. 3cm，进气管道I的下端ロ至搅拌器轴12的最小距离L1为2. 5cm ；排气管道2至搅拌器轴12的最小距离L3为5cm ；进气管道I的上端ロ通过ー个五通接头分别与こ烯管道、丙烯管道、I-丁烯管道和氢气管道相连，こ烯、丙烯、I- 丁烯和氢气的量使得进入所述主反应器11的内腔内的混合气体中，こ烯、I-丁烯、丙烯和氢气的摩尔比为10 18 71. 7 O. 3 ；分别向主反应器11中加入O. 015g齐格勒-纳塔催化剂、环己基甲基ニ甲氧基硅烷和三こ基铝，其中，所述齐格勒-纳塔催化剂为商购自英力士公司的型号为CD的齐格勒纳塔催化剂，所述齐格勒纳塔催化剂中的钛与环己基甲基ニ甲氧基硅烷中的硅的摩尔比为I 30，所述齐格勒-纳塔催化剂中的钛与三こ基铝中的铝的摩尔比为I : 300;向所述主反应器11的内腔中以300mlV(g -h)的气时空速连续通入上述混合气体，以进行聚合；聚合温度为70°C，聚合时间为30分钟。聚合过程中，排气管道2保持常开，且阀门7和阀门8为完全打开。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成,结果如表I所
/Jn ο对比例I采用与实施例I相同的方法进行聚合，不同的是，采用图2的聚合装置进行聚合时，排气管道2保持常闭的状态(S卩，在聚合过程中不排气)。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成，结果如表I所示。实施例2本实施例用于说明根据本发明的气相聚合反应装置和烯烃聚合方法。采用与实施例I相同的方法进行聚合，不同的是，进入所述主反应器11的内腔内的混合气体中不含有こ烯，且I-丁烯、丙烯和氢气的摩尔比为8 91.7 O. 3，聚合时间为60分钟，聚合过程中，排气管道2保持常开。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成，结果如表I所示。对比例2采用与实施例2相同的方法进行聚合，不同的是，采用图2的聚合装置进行聚合时，排气管道2保持常闭的状态(S卩，在聚合过程中不排气)。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成，结果如表I所示。实施例3本实施例用于说明根据本发明的气相聚合反应装置和烯烃聚合方法。采用与实施例I相同的方法进行聚合，不同的是，进入所述主 反应器11的内腔内的混合气体中不含有こ烯，且I-丁烯、丙烯和氢气的摩尔比为20 79.7 O. 3，聚合时间为90分钟，聚合过程中，排气管道2保持常开。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成，结果如表I所示。对比例3采用与实施例3相同的方法进行聚合，不同的是，采用图2的聚合装置进行聚合时，排气管道2保持常闭的状态(S卩，在聚合过程中不排气)。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成，结果如表I所示。实施例4本实施例用于说明根据本发明的气相聚合反应装置和烯烃聚合方法。采用与实施例I相同的方法进行聚合，不同的是，进气管道I的内径为8mm，排气管道2的内径为8mm ;进气管道I的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为10cm，搅拌器轴12的下端至主反应器11的内腔的底部的最小距离为O. 5cm ;以及进入所述主反应器11的内腔内的混合气体中，こ烯、I-丁烯、丙烯和氢气的摩尔比为15 10 74. 7 O. 3，聚合时间为90分钟，排气管道2保持常开。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成，结果如表I所示。对比例4采用与实施例4相同的方法进行聚合，不同的是，采用图2的聚合装置进行聚合时，排气管道2保持常闭的状态(S卩，在聚合过程中不排气)。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成，结果如表I所示。实施例5本实施例用于说明根据本发明的气相聚合反应装置和烯烃聚合方法。采用与实施例I相同的方法进行聚合，不同的是，图2所示的气相聚合反应装置中，进气管道I的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为4cm。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成,结果如表I所
/Jn ο实施例6本实施例用于说明根据本发明的气相聚合反应装置和烯烃聚合方法。采用与实施例I相同的方法进行聚合，不同的是，进气管道I的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为12cm，排气管道2的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为28cm。
聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成,结果如表I所
/Jn ο实施例7本实施例用于说明根据本发明的气相聚合反应装置和烯烃聚合方法。采用与实施例I相同的方法进行聚合，不同的是，进气管道I的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为18cm，排气管道2的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为20cm。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成,结果如表I所
/Jn ο
实施例8本实施例用于说明根据本发明的气相聚合反应装置和烯烃聚合方法。采用与实施例I相同的方法进行聚合，不同的是，进气管道I的内径为12mm，排气管道2的内径为8mm ;进气管道I的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为10cm，排气管道2的下端ロ至主反应器11的内腔的底部的最小距离为38cm。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成,结果如表I所
/Jn ο实施例9本实施例用于说明根据本发明的气相聚合反应装置和烯烃聚合方法。采用与实施例I相同的方法进行聚合，不同的是，进气管道I的内径为4mm，排气管道2的内径为8mm ;进气管道I的下端ロ至搅拌器轴12的最小距离L1为4cm，排气管道2的下端ロ至搅拌器轴12的最小距离L3为5. 8cm。聚合完成后，取样检测主反应器11的内腔内的气体混合物的组成，结果如表I所
/Jn ο表I
权利要求
1.一种气相聚合反应装置，该气相聚合反应装置包括主反应器(11)、反应器盖(13)、进气管道(I)和搅拌器(4)，所述主反应器(11)的顶部与所述反应器盖(13)密封连接，所述搅拌器(4)包括搅拌器轴(12)和与该搅拌器轴(12)固定连接或活动连接并位于所述主反应器(11)的内腔内的搅拌桨(9)，所述搅拌器轴(12)密封穿过所述反应器盖(13)并延伸至所述主反应器(11)的外部，其特征在于，该气相聚合反应装置还包括排气管道(2)，所述进气管道(I)和排气管道(2)各自密封穿过所述反应器盖(13)并与所述主反应器(11)的内腔连通。
2.根据权利要求I所述的气相聚合反应装置，其中，所述进气管道(I)的下端口至所述主反应器(11)的内腔的底部的最小距离为H1，所述排气管道(2)的下端口至所述主反应器(11)的内腔的底部的最小距离为H2，且H1 < H2。
3.根据权利要求2所述的气相聚合反应装置，其中，所述主反应器(11)的内腔的深度为H，所述搅拌器轴(12)的下端至所述主反应器(11)的内腔的底部的最小距离为H3,O. 0025H 彡 H3 彡 O. 0125H, H3 < H1 < O. 5H,且 O. 5H 彡 H2 彡 H。
4.根据权利要求3所述的气相聚合反应装置，其中，H3< H1 ^ O. 45H，且O. 7H彡H2彡H。
5.根据权利要求4所述的气相聚合反应装置，其中，H3< H1 ^ O. 25H。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的气相聚合反应装置，其中，所述进气管道(I)的下端口至所述搅拌器轴(12)的最小距离为L1，所述搅拌器轴(12)至所述主反应器(11)的内腔的侧壁的最小距离为L2, L1与L2的比值为O. 4-0. 7。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的气相聚合反应装置，其中，所述进气管道(I)的内径D1与所述排气管道(2)的内径D2的比值D1ZiD2为O. 5-1. 5。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的气相聚合反应装置，其中，所述进气管道(I)上设置有阀门(7)，排气管道(2)上设置有阀门(8)。
9.根据权利要求I所述的气相聚合反应装置，其中，该气相聚合反应装置还包括物料排出管道￠)，所述物料排出管道(6)的一端端口与所述主反应器(11)的内腔的底部相连，所述物料排出管道(6)上设置有阀门(10)。
10.根据权利要求I所述的气相聚合反应装置，其中，该气相聚合反应装置还包括温度检测单元(5)，用于检测所述主反应器(11)的内腔内的温度。
11.根据权利要求I或10所述的气相聚合反应装置，其中，该气相聚合反应装置还包括用于对所述主反应器(11)的内腔进行冷却或加热的温度调节单元(3)。
12.—种烯烃气相聚合方法，其特征在于，该方法使用权利要求1-11中任意一项所述的气相聚合反应装置来实现，该方法包括在烯烃气相聚合条件下，将一种或多种气体烯烃通过所述进气管道(I)送入所述主反应器(11)的内腔内，与烯烃聚合催化剂体系在所述主反应器(11)的内腔内接触，以进行聚合，并在聚合过程中，通过所述排气管道(2)将所述主反应器(11)的内腔与所述主反应器(11)的外部连通。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述一种或多种气体烯烃与所述烯烃聚合催化剂体系的接触在氢气的存在下进行，通过所述进气管道(I)将所述氢气送入所述主反应器(11)的内腔内。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述烯烃为丙烯、乙烯、I-丁烯和异丁烯中的一种或多种。
全文摘要
本发明提供了一种气相聚合反应装置，该气相聚合反应装置包括主反应器、反应器盖、进气管道、排气管道和搅拌器，主反应器的顶部与反应器盖密封连接，搅拌器包括搅拌器轴和与该搅拌器轴固定连接或活动连接并位于主反应器的内腔内的搅拌桨，搅拌器轴密封穿过所述反应器盖并延伸至主反应器外，进气管道和排气管道各自密封穿过所述反应器盖并与主反应器的内腔连通。本发明还提供了一种使用本发明提供的气相聚合反应装置来实现的烯烃聚合方法。采用本发明的气相聚合反应装置进行烯烃聚合，能够在聚合过程中避免未反应的单体或氢气在主反应器的内腔内累积，确保聚合过程中主反应器的内腔内的气体混合物的组成基本保持不变。
文档编号C08F10/00GK102863561SQ20111019425
公开日2013年1月9日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者赵丽梅, 马良兴, 成卫戍, 周和光, 赵唤群, 谷汉进, 陈青葵, 田正昕, 耿存, 曹桂玲, 张书清, 李卫华, 张启明, 李国 , 李昕, 赵春红, 杨连永, 任宁, 王建军, 李雪梅, 王兴启, 王春岭, 刘红妍, 冯丽丽, 李景清, 袁春海 申请人:中国石油化工股份有限公司