本发明涉及一种溶液聚合方法。更具体地，本发明论述分离与回收反应混合物下游的挥发性组份的聚合方法。
背景技术：
众所周知，溶液聚合过程中会产生烯烃聚合物，其中，未反应的单体和共聚单体以及溶剂被从溶液中分离，并且被再循环至聚合过程。
wo-a-2008109094公开了一种用于从聚合物溶液中回收挥发性组分的方法。可选地，液-液分离过程经由一个或多个分离塔将挥发性组分返回至聚合反应器。
us-b-2691647公开了一种使用两个步骤从聚合物溶液中回收挥发性烃的溶液聚合方法。
wo-a-2014138854公开了一种溶液聚合方法，其中，来自至少一个聚合反应器的溶液被输送至汽-液分离器，并且形成的蒸汽流流的至少60％被再循环回到聚合反应器。剩余蒸汽流被送去蒸馏。通过再循环一部分蒸汽流减少能量消耗。此外，在汽相冷凝步骤期间生成低压蒸汽。
wo-a-2015022079公开了一种溶液聚合方法，其中，来自聚合反应器的溶液首先被输送经过洗涤步骤，然后经过三个后续浓缩阶段。该方法中并未提供用于再循环未反应的单体和共聚单体的任何方式。仅再循环溶剂。
wo-a-2015040522公开了一种溶液聚合方法，其中，来自聚合反应器的溶液被输送经过三个后续浓缩阶段。在第二浓缩阶段和第三浓缩阶段仅再循环溶剂。
尽管已存在现有技术，但是仍需提供一种用于从聚合物溶液中去除和回收残留烃的有效方法。本发明提供一种用于回收反应混合物的组分的改进方法，由此减少了回收工段的能量消耗。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于产生聚合物组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在第一聚合反应器(2)的第一溶剂中聚合：
-具有两个或多个碳原子的第一烯烃单体，以及
-可选的第一共聚单体，
-在存在第一聚合催化剂和可选的链转移剂时，用于产生第一溶液，所述第一溶液含第一烯烃单体和所述可选的第一共聚单体(的第一聚合物以及所述第一溶剂；
(b)从第一聚合反应器(2)中取出所述第一溶液的第一流；
(c)将第一溶液的第一流输送至第一分离器(4)中，其中，第一汽相与含聚合物的第一液相共存；
(d)从第一分离器(4)中取出第一蒸汽流和含聚合物的第一浓缩溶液流；
(e)将所述第一蒸汽流的至少一部分输送至第一分馏器(5)；
(f)从所述第一分馏器(5)中取出第一顶流和第一底流；
(g)将所述第一顶流的至少一部分作为第一再循环流回收，并且将其输送至第一聚合反应器(2)；
(h)将所述第一浓缩溶液流从所述第一分离器(4)输送至第二分离器(8)，其中，第二汽相与含聚合物的第二液相共存；
(i)从第二分离器(8)中取出第二蒸汽流和含聚合物的第二浓缩溶液流；
(j)将所述第二蒸汽流的至少一部分输送至第二分馏器(12)；
(k)从所述第二分馏器(12)中取出第二顶流和第二底流；
(l)将第二顶流的至少一部分作为第二再循环流回收，并且将其输送至第一聚合反应器(2)；
(m)将来自第二分离器(8)的第二浓缩溶液流输送至第三分离器(11)，其中，第三汽相与含聚合物的第三液相共存；
其特征在于，第一再循环流的质量流速为第一蒸汽流的质量流速的至少80％，并且第二再循环流的质量流速为第二蒸汽流的质量流速的至少70％。
本发明的聚合方法可在以并联配置连接的一个或多个聚合反应器中进行。在本发明的方法的一个方面，聚合步骤(a)是仅有的聚合步骤，因此，没有以并联配置连接的的聚合反应器。
可替代地，本发明的方法可以包括并联的聚合反应器配置，在并联配置的两个或多个聚合反应器中进行两个或多个聚合步骤。
因此，在本发明的一个可替代方面，本发明的方法进一步包括附加步骤：
(t)在第二聚合反应器(14)的第二溶剂中，聚合：
-具有两个或多个碳原子的第二烯烃单体，以及
-可选的第二共聚单体，
-在存在第二聚合催化剂和可选的链转移剂时，用于产生第二溶液，所述第二溶液含第二烯烃单体的第二聚合物和可选的第二共聚单体以及第二溶剂；
(u)从所述第二聚合反应器(14)中取出第二溶液的第一流；
(v)将所述第二溶液的第一流输送至第四分离器(16)，其中，第四汽相与含聚合物的第四液相共存；
(w)从所述第四分离器(16)中取出第四蒸汽流和含聚合物的第四浓缩溶液流；
(x)将第所述四蒸汽流的至少一部分输送至第四分馏器(18)；
(y)从所述第四分馏器(18)中取出第四顶流和第四底流；
(z)将所述第四顶流的至少一部分作为第四再循环流回收，并且将其输送至所述第二聚合反应器(14)；
(aa)将来自所述第四分离器(16)的所述第四浓缩溶液流输送至所述第二分离器(8)，其中，所述第二汽相与含聚合物的所述第二液相共存；其特征在于，步骤(a)中的所述第一聚合反应器(2)的聚合与步骤(t)中的所述第二聚合反应器(14)中的聚合在并联配置中进行；
并且所述第四再循环流的质量流速为所述第四蒸汽流的质量流速的至少80％。
可替代地，在并联反应器配置中，可以在将第一溶液的第一流和第二溶液的第一流输送至第一分离器以前将它们结合。
因此，在本发明的另一个可替代方面，本发明的方法进一步包括附加步骤：
(t')在第二聚合反应器(14)的第二溶剂中，聚合：
-具有两个或多个碳原子的第二烯烃单体，以及
-可选的第二共聚单体，
-在存在第二聚合催化剂和可选的链转移剂时，用于产生第二溶液，所述第二溶液含第二烯烃单体的第二聚合物和可选的第二共聚单体以及所述第二溶剂；
(u')从所述第二聚合反应器(14)中取出所述第二溶液的第一流；
(v')将来自所述第二聚合反应器(14)的所述第二溶液的第一流与来自所述第一聚合反应器(2)的所述第一溶液的第一流结合，以产生所述第一溶液和所述第二溶液的结合后的第一流；
(w')将所述第一溶液和所述第二溶液的结合后的第一流输送至第一分离器(4)，其中，第一汽相与含聚合物的第一液相共存；
其特征在于，步骤(a)中的所述第一聚合反应器(2)中的聚合与步骤(t')中的所述第二聚合反应器(14)中的聚合在并联配置中进行。
附图说明
图1示出用于在单个的聚合反应器配置中回收未反应的单体及共聚单体和溶剂的流程图。第一顶流和第二顶流被再循环至聚合反应器。
图2示出用于在并联的聚合反应器配置中回收未反应的单体及共聚单体和溶剂的流程图，并联的聚合反应器配置包括以并联配置连接的两个聚合反应器。第一顶流、第二顶流和第四顶流被再循环至聚合反应器。
定义
单个的聚合反应器配置意味着没有以并联配置连接的其他聚合反应器。
并联的聚合反应器配置意味着以并联配置连接两个或多个，优选为两个聚合反应器。
在单个的聚合反应器配置以及并联的聚合反应器配置中，两个或多个聚合反应器可以串联地连接，即将上游聚合反应器的流出物进料给反应器级联下游的下一个聚合反应器。但是，优选地，在单个的聚合反应器配置和并联的聚合反应器配置中，没有串联地连接的聚合反应器。
具体实施方式
本发明针对一种用于在一个或多个聚合反应器中的溶液中聚合一种或多种烯烃的方法。溶液聚合方法通常在溶剂中进行，溶剂中的单体、最终共聚单体、最终链转移剂以及在过程中形成的聚合物被溶解。此外，在wo-a-1997/036942、wo-a-2006/083515、wo-a-2008/082511和wo-a-2009/080710中也公开了这样的方法。
聚合
聚合可在一个或多个聚合反应器中进行。显而易见的是，本文中所指的一个聚合反应器可等同地应用于多于一个的反应器，具体而言，等同于任意一个反应器。此外，本文中提到的多于一个的反应器已被构成为其等同地应用于一个聚合反应器。
在聚合反应器中，具有两个或多个碳原子的烯烃单体、一种或多种催化系统、可选的一种或多种共聚单体、可选的一种或多种链转移剂，以及可选的一种或多种稀释剂或溶剂被用于进行聚合。因此，用于每个反应器的聚合系统处于其粘液状态，并且含烯烃单体、存在的任何共聚单体、存在的任何稀释剂或溶剂、存在的任何链转移剂，以及聚合产物。
烯烃单体是具有两个或多个碳原子的烯烃，优选为具有两个或多个碳原子的α-烯烃，更优选地具有2至10个碳原子。更加优选地，从由乙烯、丙烯和1-丁烯组成的组中选择烯烃单体。特别优选地，烯烃单体是乙烯或丙烯。
可选地和优选地，在聚合反应器中的至少一个中存在一种或多种共聚单体。优选地，从由以下组成的组中选择共聚单体：不同于具有2至10个碳原子的烯烃单体的α-烯烃、多烯类如具有4至10个碳原子的非共轭α-ω双烯、具有6至20个碳原子的环烯烃和具有6至20个碳原子的环多烯。优选地，当烯烃单体为乙烯时，共聚单体从由不同于具有2至10个碳原子的烯烃单体的α-烯烃组成的组中选择，如，1-丁烯、1-己烯和1-辛烯；当烯烃单体为丙烯时，则从乙烯、1-丁烯和1-己烯中选择。
共聚单体适当地存在于两个聚合反应器中。可在两个聚合反应器中使用相同的共聚单体，但是，如果需要的话，它们也可以例如在产品性质上不同。此外，两个反应器中的一种或多种共聚单体的浓度可适当地彼此不同。这样允许产生两种不同聚合物的均匀混合物。但是，也可以通过操作反应器使得两个反应器中的一种或多种共聚单体的浓度相同。
聚合催化剂可以是本领域已知的能够聚合共聚单体和可选的聚合共聚单体的任何催化剂。因此，聚合催化剂可以是ep-a-280352、ep-a-280353和ep-a-286148中公开的齐格勒-纳塔(ziegler-natta)催化剂，或者，它可以是如wo-a-1993025590、us-a-5001205、wo-a-1987003604和us-a-5001244中公开的茂金属催化剂，或者它可以是这些的结合。也可以使用其他适当的催化剂，如后过渡金属催化剂。
正如在本领域中已知的，可在聚合反应器中的一个或两个中使用链转移剂，用于控制聚合物的分子量。适当的链转移剂为例如氢。通过将两个反应器中的链转移剂维持不同的浓度，有可能产生分子量分布宽的聚合物混合物。
在不同反应器内应用的的反应条件无需相同，但彼此比较时却可能不同，这是不言自明的。这样允许产生最终混合在一起的不同聚合物。由于可以完全地独立于其他一个或多个反应器来调节反应条件，用于改变将要被混合的聚合物的微结构的选项非常宽泛。
溶剂适当地在聚合过程中存在。溶剂可以是任何适当的具有3至20个碳原子的直链或支链烷基、带有可选的取代基的具有5至20个碳原子的环烷基、带有可选的取代基的具有6至20个碳原子的芳基，或者以上列出的化合物的两种或多种的混合物。该溶剂必须对聚合催化剂和单体呈惰性。此外，它应在聚合条件下稳定。它必须还能够在聚合条件下溶解单体、最终共聚单体、最终链转移剂及聚合物。
一个或多个聚合反应器中的温度使得在聚合反应中形成的聚合物完全溶解于反应混合物中，反应混合物含有溶剂、一种或多种共聚单体、链转移剂和聚合物。例如，然后在第一聚合反应器中形成第一溶液。温度适当地大于聚合物的熔化温度。因此，当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，温度适当地为120℃至240℃，如140℃至220℃，最优选地为150℃至200℃，这取决于聚合物中的共聚单体单元的含量。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，温度适当地为120℃至250℃，如140℃至235℃，最优选地为150℃至225℃，这取决于聚合物中的共聚单体单元的含量。
一个或多个聚合反应器中的压力一方面取决于温度，另一方面取决于共聚单体的类型和量。压力适当地为50巴(bar)至300巴，优选为60巴至250巴，更优选地为70巴至200巴。
停留时间较短，通常少于10分钟。
该过程适当地连续运行。由此可将单体流、催化剂以及共聚单体流(当存在时)、链转移剂和溶剂输送至聚合反应器。从反应器中取出例如第一溶液的第一流或第二溶液的第二流的产物流，所述产物流含未反应的单体、溶解的聚合物及最终未反应的共聚单体和链转移剂以及最终的溶剂。
从每个聚合反应器(如，第一聚合反应器和第二聚合反应器)中取出产物流，如，第一溶液的第一流或第二溶液的第一流。这些流可被作为单独的流或者在适当的位置结合输送至后续工艺阶段，如，至加热步骤或至分离步骤。
基于第一溶液的第一流或第二溶液的第一流的总重量含量，第一溶液的第一流或第二溶液的第一流的每一个优选地含10％至35％的聚合物重量，更优选地含12％至30％的聚合物重量，最优选地含15％至25％的聚合物重量。
第一再循环
第一再循环从聚合物溶液中回收最易挥发的化合物。这包括单体、氢及一部分溶剂和共聚单体。
从第一聚合反应器中连续地或断续地(优选为连续地)取出第一溶液的第一流。然后，将第一溶液的第一流输送至第一分离步骤，其中第一汽相与含聚合物的第一液相共存。
可以在能够从溶液中取出挥发性化合物的任何方法步骤中分离溶液。这样的方法步骤通常涉及减少压力，优选地，还涉及加热溶液。这样的方法步骤的一个典型示例为闪蒸。例如，对第一溶液的第一流加热，然后沿着管道将其输送至接收容器，以大致低于聚合反应器中的压力的压力运行该接收容器。由此，溶液中包含的一部分流体蒸发，并作为第一蒸汽流取出。溶液中剩余的部分与聚合物形成第一浓缩溶液流。
优选地，对第一溶液的第一流加热，以便产生加热流。当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，加热流的温度通常为200℃至300℃，优选为200℃至260℃，更优选地为210℃至230℃。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，加热流的温度通常为200℃至300℃，优选为210℃至270℃，更优选地为220℃至250℃。优选地，加热流的温度比聚合反应器中的溶液的温度超出10℃至120℃，更优选地，超出20℃至100℃。
在优选实施例中，在两个加热步骤中加热第一溶液的第一流。
第一加热步骤的目的是在第一溶液的第一流进入第一分离步骤以前对其预加热。
第一加热步骤适当地在热交换器中进行。例如，将第一溶液的第一流分布在多根管中，并输送加热流体使其接触管，由此对其中流动的溶液加热。
第一加热步骤的目的是从工艺流中回收热，由此提高工艺的经济性。
加热流体可以是含能够回收热的任何工艺流体。优选地，使用从分离步骤中回收的蒸汽流作为加热流体。在此过程期间，加热流体(如，蒸汽流)被冷却。优选地，从蒸汽流中取出很多热使得至少一部分蒸汽流在第一加热步骤中冷凝。
当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，在进入第一加热步骤以前，第一溶液的第一流的温度通常为120℃至240℃，优选为140℃至220℃，最优选为150℃至200℃。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，在进入第一加热步骤以前，第一溶液的第一流的温度通常为120℃至250℃之，优选为140℃至235℃，最优选为150℃至225℃。
当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，在紧接第一加热步骤的下游，第一溶液的第一流的温度为160℃至240℃，优选为170℃至220℃，最优选为180℃至200℃。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，在紧接第一加热步骤的下游，第一溶液的第一流的温度为200℃至250℃，优选为210℃至250℃，最优选地，为220℃至250℃。
优选地，在进入第一加热步骤之前，加热介质(像蒸汽流)的温度为120℃至240℃。
第二加热步骤的目的是将第一溶液的第一流加热至分离步骤所需的温度。需要第二加热步骤是因为在第一加热步骤中能够从加热介质中回收的热可能不足以达到第一溶液的第一流所需的温度。
可以通过使用与第一加热步骤相似的原理进行第二加热步骤。但是，应能够适当地控制在第二加热步骤中使用的加热流体的温度，控制后的温度允许第一溶液的第一流被加热至所需温度。由此，优选地，在将第二加热步骤中使用的加热流体流引入第二加热步骤之前，将其加热至所需温度。
根据本发明的一个实施例，在第一加热步骤的下游测量第一溶液的第一流的温度，并基于第一溶液的第一流的测量温度与所需温度之间的差异调整在第二加热步骤中使用的加热流体的流速。
当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，在第二加热步骤下游的第一溶液的第一流的温度通常为200℃至300℃，优选为200℃至260℃，更优选地为210℃至230℃。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，在第二加热步骤下游的第一溶液的第一流的温度通常为200℃至300℃，优选为从210℃至270℃，更优选地为从220℃至250℃。
优选地，第一溶液的第一流的压力基本不受任何加热步骤的影响，不管是单个加热步骤，还是第一加热步骤和第二加热步骤。压力能够适当地为50巴至300巴，优选为60巴至250巴，更优选地为70巴至200巴。
将第一溶液加热后的第一流输送至分离步骤，在分离步骤中调整温度和压力，从而获得液相和汽相。将聚合物在含一部分最终溶剂和一部分最终未反应的共聚单体的液相中溶解，而由绝大部分未反应的单体、最终未反应的链转移剂、一部分最终未反应的共聚单体和一部分最终溶剂形成汽相。
当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，分离步骤的温度能够适当地为120℃至240℃，优选为140℃至220℃，更优选地为150℃至200℃。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，分离步骤的温度能够适当地为120℃至240℃，优选为140℃至220℃，更优选地为150℃至200℃。
第一溶液的第一流的压力减少至1巴至15巴，优选减少至2巴至12巴；更优选地减少至5巴至10巴。优选地减少压力，使得比聚合反应器中的压力至少低约40巴至约295巴。
在一个优选方面，第一分离步骤为闪蒸步骤。由此，在第一分离步骤中存在液相和汽相。闪蒸步骤能够适当地在闪蒸容器中进行，闪蒸容器为垂直的容器，优选地，具有大致为圆柱形的形状。由此，闪蒸容器具有大致呈圆形的横截面的部段。优选地，闪蒸容器具有圆柱形部段，该部段具有圆柱形的形状。除了圆柱形的部段以外，闪蒸容器可以具有附加的部段，如，可以呈圆锥形的底部段，以及可以呈半球形的顶部段。可替代地，闪蒸容器也可以具有大致为圆锥形的形状。
闪蒸容器中的温度通常为120℃至240℃。温度应足够高，以使溶液的粘度保持在适当水平，但是小于聚合物的降解温度。闪蒸容器中的压力通常为15巴至大气压力，或者甚至小于大气压力。
溶液流从顶部进入闪蒸容器。溶液在闪蒸容器中向下行进，而从溶液中蒸发的气体向上行进。根据该优选方面，聚合物溶液在闪蒸容器中形成向下下落的薄膜。这有助于从聚合物溶液中去除烃。通常从闪蒸容器的顶部取出气体，而从底部取出溶液。
根据特别优选的方面，将第一溶液的第一流喷射到闪蒸容器中。可通过使用一个或多个适当的喷嘴进行喷射，这些喷嘴将溶液流分散成滴。这样的喷嘴在行业内众所周知，包括空气雾化喷嘴、扁平扇形喷嘴、空心锥喷嘴和实心锥喷嘴。优选地，喷嘴将流打散成尺寸不多于约1mm的滴。
喷嘴在闪蒸容器中形成滴流。然后，滴流在闪蒸容器中凝聚，并且形成具有相对较大的表面面积的下落膜。这提高了溶液中挥发性组分的传质。
如上所述，闪蒸容器可以具有垂直的大致为圆柱的形状。然后通过喷嘴的适当位置由闪蒸容器的壁呈切线地引导液滴流。因此，适当地将喷嘴设置为相对地靠近壁，以便与壁呈切线地引导其出口。当滴流离开喷嘴时，它沿壁的方向移动，形成向下的下落膜。闪蒸容器也可以具有垂直的大致为圆锥的形状。在这样的方面，如上所述，可以与闪蒸容器的壁呈切线地引导滴流。但是，也可以朝着闪蒸容器的壁轴向地引导滴。可偏心地将一个喷嘴或多个喷嘴布置在闪蒸容器中。在两种布置中，聚合物溶液均可在闪蒸容器中形成下落膜。
基于溶液流的总重量含量，从第一闪蒸阶段取出的溶液流中的聚合物的含量按重量通常为40％％至90％，优选为按重量50％至80％，最优选地为按重量60％至75％。换句话说，基于溶液流的总重量含量，从第一闪蒸阶段取出的产物流包含的残留烃为按重量10％至60％，优选为按重量20％至50％，最优选地为按重量25％至40％。
当从不同角度观察时，从闪蒸容器中取出的烃流为从闪蒸容器中取出的总材料流的按重量的35％至80％。烃流通常含有未反应的单体还有溶剂和未反应的共聚单体。
通过按以上描述使用闪蒸可实现高分离效率。例如，含有6个碳原子的烃的分离效率至少为75％，优选为至少80％。此外，用于含有8个碳原子的烃的分离效率为至少60％，优选为至少65％。分离效率被定义为从蒸汽流中取出的组分的质量流除以在平衡条件下气流中的组分的(理论上的)质量流速。
第一浓缩溶液流含有溶解于溶剂和未反应的共聚单体中的聚合物。它还可以含有残留单体，残留单体仍旧剩余在溶液中。第一浓缩流中的聚合物浓度通常比第一溶液的第一流中的聚合物浓度高出按重量30％至按重量70％，优选地为按重量38％至按重量60％，最优选地为按重量45％至按重量55％。然后，第一浓缩溶液流通常处于液相。但是，第一浓缩溶液流可含有少量蒸汽，如，蒸汽泡。第一浓缩流中的蒸汽量通常按重量不多于40％；优选为按重量不多于30％；特别优选地，按重量不多于20％，如，按重量不多于10％或按重量不多于5％。
第一蒸汽流含有未反应的单体以及其他挥发性化合物，例如氢。第一蒸汽流还含有一些溶剂和共聚单体。可选地，第一蒸汽流可含有少量液滴和聚合物颗粒。这样的滴/聚合物颗粒的量通常按重量不多于40％；优选地，按重量不多于30％，特别优选地，按重量不多于20％。
将第一蒸汽流输送至第一分馏器，以从第一蒸汽流中分离出液滴和聚合物颗粒。将轻组分(例如乙烯和氢)作为第一顶流从第一分馏器中取出。将至少一部分第一顶流作为第一再循环流回收，并且返回至第一聚合反应器。适当地，在第一再循环流返回至聚合反应器之前经由纯化步骤以去除最终水分和氧。
来自第一分馏器的至少一部分第一底流返回至第一分离步骤。通过将第一底流的一部分或全部返回至第一分离步骤(并由此返回至第一浓缩溶液流)来确保第一底流的粘度不会太高而给泵带来问题。更重要的是，便于将最终裹挟在第一蒸汽流中的聚合物返回至第一浓缩溶液流。由此可减少上游单体和溶剂再循环系统中的管道和工艺设备的结垢。
第一分馏器可以是能够从液滴和聚合物颗粒中分离轻组分的任何设备。适当地，它为精馏塔或汽提塔。从塔顶回收蒸汽，优选地，将其输送至冷凝器。然后，在冷凝器中冷凝一部分蒸汽流，而一部分剩余为汽相。将一部分冷凝流适当地地返回至第一分馏器，将剩余部分至返回聚合反应器。可以去掉主要含有氢及其他轻气体的未冷凝的蒸汽，或者将其返回至聚合反应器。当有多于一个的聚合反应器时，可将未冷凝的蒸汽返回至这样的聚合反应器，这些聚合反应器允许最高含量的轻组分。
在第一再循环中，优选地，第一再循环流的质量流速为第一蒸汽流的质量流速的至少80％，更优选地，第一再循环流的质量流率第一蒸汽流的质量流速的至少90％。
并联聚合反应器配置：
在并联聚合反应器配置中，与第一溶液的第一流的形式相同，也从第二聚合反应器中连续地或间断地(优选为连续地)取出第二溶液的第一流。然后，将第二溶液的第一液流输送至分离步骤，其中从第二溶液的第一流中取出溶液中含有的一部分流体。由此产生浓缩的溶液流和蒸汽流。
在两个或多个反应器为并联聚合反应器配置的情况下，可在将第一溶液的第一流和第二溶液的第一流输送至第一分离步骤以前将它们结合。在这样的情况下，适当地在一个或多个加热步骤上游将它们混合。但是，也可将第一溶液的第一流和第二溶液的第一流中的每一个输送至专门的分离步骤，由此产生两个或多个浓缩溶液流。如果这样做，那么优选地，在将浓缩溶液流输送至后续的分离步骤以前将它们结合。
在这些实施例中的任意一个中，优选地，一个或多个加热步骤以及分离步骤的条件与以上描述相同。
第二再循环
第二再循环从聚合物溶液中回收其他挥发性化合物。这包括大部分溶剂和共聚单体。
将第一浓缩溶液流输送至第二分离步骤；在第二分离步骤中，溶液中包含的一部分流体蒸发，并且被作为第二蒸汽流取出。溶液中剩余的部分与聚合物形成第二浓缩溶液流。
可以在能够从溶液中提取剩余挥发性化合物的任何方法步骤中进行第二分离步骤。这样的方法步骤通常涉及减小压力和加热溶液。可以使用与第一分离步骤类似的方式进行第二分离步骤，如通过闪蒸。
可选地，将第一浓缩溶液流加热。当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，该可选加热的第一浓缩流的温度通常为200℃至300℃，优选为220℃至280℃，更优选地为240℃至260℃。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，可选加热的第一浓缩流的温度通常为200℃至300℃，优选为220℃至280℃之间，更优选地为240℃至260℃。
在进入第二分离步骤之前，第一浓缩流的压力通常多于20巴，优选为多于25巴，最优选地为多于30巴。
将加热的第一浓缩溶液流输送至第二分离步骤，在第二分离步骤中调整温度和压力，以获得液相和汽相。将聚合物溶解于液相中，所述液相含一部分最终溶剂和一部分最终未反应的共聚单体，而由大部分未反应的单体、最终未反应的链转移剂、一部分最终未反应的共聚单体和一部分最终溶剂形成汽相。
当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，第二分离步骤的温度适当地在190℃至260℃的范围以内，优选为200℃至250℃，更优选地为210℃至230℃。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，分离步骤中的温度适当地在190℃至260℃的范围以内，优选为200℃至250℃，更优选地为210℃至230℃。
在第二分离步骤中，将第一浓缩溶液流的绝对压力减少至0.5巴至10巴的范围以内，优选为0.8巴至5巴，最优选地为0.9巴至2巴。优选地，减小压力使得第二分离步骤中的压力比加热后的第一浓缩溶液流的压力低至少约10巴至约24巴。
优选地，将第二分离步骤作为闪蒸步骤进行。优选地，第二分离步骤的入口还包括至少一个混合步骤。混合步骤适当地在静态混合器中进行。因此，在一个优选方面，加热第一浓缩溶液流，在加热以后将第一浓缩流通过静态混合器输送至闪蒸容器。
混合步骤提高分离效率。此外，安装与操作简单并且经济。
可向第一浓缩溶液流中引入剥离剂的流。然后适当地将剥离剂引入最终混合步骤上游的第一浓缩溶液流。剥离剂可以是有助于从聚合物中去除烃的任何化合物，并且它不会与聚合物发生反应，如水、氮气或二氧化碳。优选地，使用生成蒸汽的水作为剥离剂。
第二浓缩溶液流含有溶解于未反应的共聚单体和一些残留溶剂中的聚合物。第二浓缩溶液流中的聚合物浓度适当地为按重量从80％至100％，优选为按重量从95％至99.5％，最优选地为按重量从98％至99％。第二浓缩溶液流中的聚合物浓度与第一浓缩溶液流中的聚合物浓度之差通常为按重量约20％至按重量约30％。
第二蒸汽流含有溶剂和一些未反应的共聚单体。它还可以含有少量残留的单体和氢，在第一分离步骤以后残留的单体和氢可能在溶液中剩余。这种蒸汽流也可以含有液滴和聚合物颗粒。
将第二蒸汽流输送至第二分馏器，以从第二蒸汽流中分离液滴和聚合物颗粒。将可能含有残留的乙烯和氢的轻组分(例如溶剂)从第二分馏器中作为顶流取出。将至少一部分第二顶流作为第二再循环流回收，并返回至第一聚合反应器和第二聚合反应器中的至少一个。
将来自第二分馏器的底流返回至第一分离步骤。通过将底流返回至分离步骤上游(并由此返回至第一浓缩溶液流)来确保分馏器中的循环底流的粘度保持在一个足够低的水平。由此无困难地泵送和转移分馏器的循环底流。更重要的是，有效地防止聚合物被裹挟进再循环至聚合反应器中的流中。由此减少回收线和设备的结垢。
第二分馏器可以是能够适当地用于从液滴和聚合物颗粒中分离轻组分的任何设备。如上对第一分馏器的讨论，其适当地为精馏塔或汽提塔。从塔顶回收顶流，优选地输送至冷凝器。然后，在冷凝器中冷凝一部分顶流，而剩余的一部分保持汽相。可以去掉顶流的未冷凝的部分，或者可替代地，可以将其返回至聚合反应器。适当地将一部分冷凝流返回至第二分馏器，而将剩余部分返回至聚合反应器。
在第二再循环中，优选地，第二再循环流的质量流速为第二蒸汽流的质量流速的至少65％，并且更优选地，第二再循环流的质量流速为第二蒸汽流的质量流速的至少70％。
在两个或多个聚合反应器的情况下，第二再循环流的一部分或全部可以被再循环至聚合反应器的任意一个。根据优选方面，一部分第二再循环流被再循环至第一聚合反应器，而剩余的第二再循环流被再循环至第二聚合反应器。
并联聚合反应器配置：
在并联聚合反应器配置中，如以前所解释的，在进行第一再循环或第二再循环以前结合来自反应器的溶液流。
在一个方面，在进入第二分离步骤以前，将来自第一聚合反应器的第一溶液的第一流和来自第二聚合反应器的第二溶液的第一流结合。从第二反应器中取出第二溶液的第一流，并输送至第四分离器。形成第四浓缩溶液流和第四蒸汽流。将第四浓缩溶液流输送至第二分离器，并且由此与第一浓缩溶液流结合。将第四蒸汽流输送至第四分馏器。形成第四顶流和第四底流。将至少一部分第四顶流作为第四再循环流回收，并且返回至第二聚合反应器。将来自第四分馏器的至少部分第四底流返回至第四分离器。在其他方面，来自第四分离器的再循环与来自第一分离器的第一再循环类似。
在来自第四分离器的再循环中，优选地，第四再循环流的质量流速为第四蒸汽流的质量流速的至少80％，更优选地，第四再循环流的质量流速为第四蒸汽流的质量流速的至少90％。
在这些实施例中的任意一个中，优选地，一个或多个加热步骤以及分离步骤的条件与以上描述相同。
第三分离步骤
使用第三分离可进行第三再循环。第三再循环从聚合物溶液中回收剩余的挥发性化合物。这包括大部分聚合单体。这些组分通常组成第三蒸汽流。
将第二浓缩流输送至第三分离步骤，在第三分离步骤中，从第二浓缩流中取出第三蒸汽流。由此产生第三浓缩流和第三蒸汽流。
可以以与第二分离步骤相类似的方式进行第三分离步骤，如通过闪蒸。
可选地，加热第二浓缩流。当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，加热后的第二浓缩流的温度通常为210℃至300℃，优选为230℃至280℃，更优选地为240℃至270℃。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，可选地加热后的第二浓缩流的温度通常为210℃至300℃，优选为230℃至280℃，更优选地为240℃至260℃。
在进入第三分离步骤之前，第二浓缩流的压力通常多于20巴，优选为多于25巴，最优选地为多于30巴。
当聚合物为乙烯均聚物或乙烯共聚物时，第三分离步骤中的温度适当地为在190℃至260℃的范围以内，优选为200℃至250℃，更优选地为210℃至230℃。当聚合物为丙烯均聚物或丙烯共聚物时，分离步骤中的温度适当地为在190℃至260℃的范围以内，优选为200℃至250℃，更优选地为210℃至230℃。
如果将第三分离步骤作为闪蒸步骤进行，那么在第三分离步骤中，第二浓缩流的压力被减少至0巴至1巴(测量压力)的范围以内，优选为0巴至0.2巴(测量压力)，最优选地为0巴至0.1巴(测量压力)。优选地，减少压力以使第三分离步骤中的压力比加热后的第二浓缩流的压力低至少0.8巴至4巴。
如果将第三分离步骤作为闪蒸步骤进行，那么还是优选地，在第三分离步骤的入口包括至少一个混合步骤。混合步骤适当地在静态混合器中进行。因此，在一个优选方面，将第一浓缩流加热，在加热以后通过静态混合器将其输送至闪蒸容器或闪蒸管。
优选地，向第二浓缩流引入剥离剂流。然后，将剥离剂流适当地引入至混合步骤上游的第二浓缩流。剥离剂可以是有助于从聚合物中去除烃的任何化合物，并且它不会与聚合物发生反应如水、氮气或二氧化碳。优选地使用生成流的水作为剥离剂。
第三浓缩流含有熔融聚合物和一些残留的挥发性化合物。第三浓缩流中挥发性化合物的含量通常为按重量高至1％，优选为按重量高至0.5％，更优选地为按重量高至500ppm。特别优选地，第三浓缩流中的挥发性化合物含量按重量高至250ppm，如在按重量10ppm至按重量150ppm的范围以内。
第三蒸汽流通常含有未反应的共聚单体和残留溶剂。它也可以含有微量的单体，在上游分离步骤以后单体可以残留在溶液中。
将第三蒸汽流输送至第三分馏器从而分馏第三蒸汽流。将轻组分(例如溶剂)作为来自第三分馏器的顶流回收，并且传输至例如气体回收和溶剂提纯。然后，将底流适当地输送至其他分馏器。将来自其他分馏器的顶流输送至共聚单体存储。可以去掉来自其他分馏器的底流。
与第二分馏器类似，第三分馏器及其他分馏器也可以是能够适当地用于从液滴和聚合物颗粒中分离轻组分的任何设备，如精馏塔或洗涤塔。
也可以在挤出机中进行第三分离步骤。由此将含有挥发性烃的烯烃聚合物的流输送至挤出机。挤出机可以是本领域中已知的任何挤出机，如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机(如，同向旋双螺杆挤出机或异向旋双螺杆挤出机)、或多螺杆挤出机(如环形挤出机)。特别优选地，挤出机为双螺杆挤出机。这样的挤出机是本领域众所周知的，并且由例如科倍隆(coperion)、神户制钢(kobesteel)、日本制钢所(japansteelworks)、克劳斯玛菲·贝尔·斯托夫(kraussmaffeiberstorff)和希而科(leisteritz)提供。
挤出机通常包括进料区、混合区、压力区、脱气区和模具区。此外，通过模具挤压的熔体通常被固化并在造粒机中切割成颗粒。
挤出机具有一个或多个排气口或通风口，用于从挤出机中去除气体组分。这样的气体组分包括残留溶剂或未反应的单体、或未反应的共聚单体、或其分解产物。排气口适当地设置于熔融区的下游端或者混合区以内。
诸如水、二氧化碳或氮剥离剂被适当地添加至挤出机，以帮助从聚合物熔融体中去除挥发性组分，如，未反应的共聚单体。如果有多个排气口，则应将剥离剂(当使用时)添加到排气口上游或最下游排气口的上游。
挤压机还可具有一个或多个进料口，用于将其他组分(例如聚合物、添加剂等)送入挤出机中。这样的附加进料口的位置取决于通过进料口添加的物料的类型。
混合区中的温度可较低。其温度适当地在280℃以下。
如以上所讨论，优选经由一个或多个排气口(或有时将它们称为通风口)从挤出机中去除气体物质。气体物质通常为残留溶剂或共聚单体。从挤出机中排出气体物质的做法在行业中是众所周知的，并且在例如以上提到的克里斯·劳温代尔(chrisrauwendaal)的书中的第8.5.2节和第8.5.3节中做过讨论。
还可向挤出机中添加剥离剂，如水、co2或n2。当使用这样的剥离剂时，从通风口上游将其引入，或者，当有多个通风口时，从最下游通风口的上游和上游通风口的下游将其引入。此外，克里斯·劳温代尔的书的第8.5.2.4节对剥离问题进行了讨论。
当使用挤出机时，通常不会将第三蒸汽流输送至第三分馏器，而是输送至气体蒸馏。
模具区通常包括模板，模板有时也被称作破碎板，它是一个具有多孔的厚金属盘。孔与螺旋轴线平行。熔融的烯烃聚合物被通过模板挤压，因此熔融的聚合物形成多根股线。然后，将股线输送送至造粒机。
模板的作用是阻止聚合物熔融体的螺旋运动，并迫使其在一个方向流动。
模具区还可以包括一个或多个通常由模板支撑的筛。筛用于从聚合物熔融体中去除外来物，并且还用于从聚合物中去除凝胶。凝胶通常是不分散的高分子量聚合物，如，交联聚合物。
熔融聚合物的股线通过模板进入造粒机。造粒机通常包括水浴和与模板相邻的一组旋转刀。在水中冷却和固化股线，旋转刀将股线切割成颗粒。颗粒可以通过选择适当数量的刀和选择适当的旋转速度来调节颗粒的尺寸。
造粒机中的水温通常为0℃至90℃，优选为10℃至70℃。颗粒悬浮于水流中，这些水流从造粒机取出。将颗粒与水流分离在分离以后将颗粒干燥和回收。将水流输送至冷却步骤，并返回至造粒机中。可选地，向水流中添加清水以补偿损耗。
附图说明
图1是一种方法的示例性表示，在该方法中，在单个的聚合反应器配置中进行聚合，并且示出了两个后续的再循环。在挤出机中进行第三分离步骤。
图2是一种方法的示例性表示，在该方法中，在两个并联的聚合反应器中进行聚合，并且在两个后续再循环中回收原料。在挤出机中进行第三分离步骤。
在图1中，将单体、共聚单体和溶剂引入第一进料容器(1)，并通过线(20)输送至第一聚合反应器(2)。从第一聚合反应器(2)中取出第一溶液的第一流，并经由线(21)、热交换器(3)和线(22)输送至第一分离器(4)。从第一分离器中取出第一蒸汽流和第一浓缩溶液流。将第一蒸汽流通过线(23)输送至第一分馏器(5)。从第一分馏器(5)中取出第一顶流和第一底流。将第一顶流作为第一再循环流回收，并经线(39)再循环至第一进料容器(1)。将来自第一分馏器(5)的第一底流通过线(24)和线(25)送回至第一分离器(4)。来自第一分离器(4)的第一浓缩溶液流通过线(26)、泵(6)、线(27)和线(28)、热交换器(7)以及线(29)输送至第二分离器(8)。从第二分离器(8)中取出第二蒸汽流和第二浓缩溶液流。将第二蒸汽流通过线(35)和线(36)输送至第二分馏器(12)。从第二分馏器(12)中分别经由线(38)和线(36)取出第二顶流和第二底流。将第二顶流作为第二再循环流回收，并且通过线(38)再循环至第一进料容器(1)或第二进料容器(13)或这二者。来自第二分离器(8)的一部分第二蒸汽流可通过线(37)被引导至气体蒸馏。优选地，将少于35％的第二蒸汽流引导至气体蒸馏，更优选地，将少于30％的第二蒸汽流引导至气体蒸馏。将第二底流适当地沿着线(36)输送，并且适当地将它的至少一部分与第一底流结合。流通过线(30)、泵(9)、线(31)、热交换器(10)和线(32)将第二浓缩溶液流输送至挤出机(11)，在挤出机中，从聚合物中分离绝大部分剩余的烃。将来自挤出机(11)的蒸汽流引导至气体蒸馏，并挤出聚合物。可选地，挤出机(11)也可以是附加的分离器。
在图2中，第二聚合反应器(14)与第一聚合反应器(2)并行运行。单体、共聚单体和溶剂被引入第二进料容器(13)，并且通过线(41)被输送至第二聚合反应器(14)。从第二聚合反应器(14)中取出第二溶液的第一流，并且通过线(42)、热交换器(15)和线(43)输送至第四分离器(16)。从第四分离器中取出第四蒸汽流和第四浓缩溶液流。通过线(46)将第四蒸汽流输送至第四分馏器(18)。从第四分馏器(18)中取出第四顶流和第四底流。将第四顶流作为第四再循环流回收，并且通过线(48)再循环至第二进料容器(13)。将来自第四分馏器(18)的第四底流通过线(47)和线(48)送回至第四分离器(16)。至少一部分第二底流适当地与第四底流结合。来自第四分离器(16)的第四浓缩溶液流通过线(44)、泵(17)、线(45)和线(28)、热交换器(7)和线(29)输送至第二分离器(8)。
本发明的优点
本发明减少了在溶液聚合方法中用于回收烃所需的能量消耗。在该方法中，绝大部分未消耗的单体和共聚单体以及溶剂经过再循环直接地回到聚合反应器。由此仅有一少部分烃被直接地引导至气体蒸馏。由于蒸馏需要大量能量，蒸馏量的减少意味着能量消耗的显著减少。
示例
利用计算机软件aspen8.8进行计算机模拟。在模拟中，乙烯和1-丁烯在聚合反应器中聚合成正己烷。在示例1中，烃经由第一再循环和第二再循环回收，而在对比示例1中，烃仅仅经由第一再循环回收。表1中示出工艺流与能量消耗。
表1.
*100％的第一再循环流被送至第一聚合反应器+60％的第二再循环流被送至第一聚合反应器**100％的第一再循环流被送至第一聚合反应器
通过对比可发现，至蒸馏的总气体流(kg/h)被减少至约示例1的一半。显然，当气体流减少时，蒸馏部段的能量消耗也减少。例如，这可以从用于溶剂/1-丁烯精馏塔的能量需求看出；与e1相比，用于ce1的能量需求多于两倍。
在使用计算机软件aspen8.8的进一步模拟中，将根据本发明的方法和wo2015/040522a1中描述的方法进行比较。在模拟中，乙烯和1-丁烯在聚合反应器中聚合为正己烷。
因此，对于对比示例ce2和ce3，遵循wo2015/040522a1的图1中描述的方法。在三个分离步骤(20、26、28)中浓缩聚合物丰富的底流。从每个所述分离步骤中取出的气态顶流(21、29、31)经蒸馏。必须进行几个假设：在第一分离步骤(20)以后，聚合物的浓度按重量在40％-60％之间(ce2为40wt％以及ce3为60wt％)。这可从容器中的最小压力得出结论，公开为表压10巴(barg)。示例e2遵循本申请的图1中所示的方法。由此，经由第一再循环和第二再循环回收烃。表2中示出不同阶段中的工艺流的对比。
对于全部示例ce2、ce3和e2，从反应器中取出的溶液的组合物相同：
21.2wt％乙烯/1-丁烯共聚物
0.9wt％未反应的乙烯
77.9wt％正己烷溶剂和未反应的1-丁烯共聚单体
以下假设条件用于这些示例：
ce2和ce3：
在第一分离步骤中，假设分离器中的压力为表压10巴，这导致聚合物的浓度为40wt％至60wt％(如上所讨论)。在第二分离步骤和第三分离步骤中，假设结合的第二分离器和第三分离器独立于温度和压力100％有效。
e2：
对于第一分离步骤，假设分离器的入口的温度为230℃，并且第一分离器的压力为表压8巴。
对于第二分离步骤和第三分离步骤，假设第二分离器为95％有效，则底液流含5wt％溶剂。
表2：
表3中示出再循环回到反应器和至蒸馏/回收的液体的总量的总流速。
表3
由于输送至蒸馏/回收的液体量更少，根据本发明的方法具有更高的能量效率。