针对管材应用具有改善的平衡的耐慢速裂纹增长、冲击性能和管材耐压性的聚乙烯组合物的制作方法_3

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br>[0075] 多阶段聚合方法表示在该方法中将至少两种聚合物组分中的每一种在独立的反 应阶段聚合来生产含有两种或更多种组分的聚合物,通常,该方法在包含聚合催化剂的每 一步都具有不同的反应条件。聚合之后优选接着混合步骤。
[0076] 优选地,组分(A)和组分(B)在多阶段方法的不同阶段以任何顺序聚合。优选地, 组分㈧和组分⑶在随后的步骤中被聚合。
[0077] 优选地,根据本发明的聚乙烯组合物的基础树脂在至少一个浆液反应器和至少一 个气相反应器中聚合。
[0078] 在一个优选的实施方案中,组分(A)在浆液反应器中聚合,优选为环流反应器,且 组分(B)以任何顺序在气相反应器中聚合。
[0079] 以任何顺序表示多阶段方法中随后的聚合步骤中没有设置优选的顺序。
[0080] 根据本发明,在本方法的一个优选的实施方案中,组分(A)在第一个反应阶段中 聚合。
[0081] 其中,在组分(A)的存在下,组分(B)在第二个反应阶段中聚合。
[0082] 优选地,多阶段方法由浆液反应器中进行的反应阶段,接着在气相反应器中进行 的反应阶段。任选地,其中在衆液反应器(slurry phase reactor)中进行的反应阶段之前 具有预聚合步骤。
[0083] 优选地,组分(A)在浆液反应器中聚合。
[0084] 在浆液相聚合中,在聚合中形成的聚合物颗粒连同碎裂和分散在颗粒中的催化剂 悬浮在液态烃中。搅动浆液相使反应物从液态转变为颗粒。
[0085] 浆液反应器中的聚合通常发生在惰性稀释剂中,典型的为烃稀释剂,其选自含有 (:3-(: 8的烃的组,例如:甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、己烷(如正己烷)、庚烷、辛烷等或 它们的混合物。优选地,稀释剂为含有1-4个碳原子的低沸点的烃或这些烃的混合物。特 别优选的稀释剂为丙烷,可能含有少量的甲烷、乙烷和/或丁烷。不同聚合步骤中的惰性稀 释剂可以相同或不同。
[0086] 浆液反应器的浆液液相中的乙烯含量可以为0. 5-50mol %,优选为l-20mol %,特 别为2-10m〇l %。具有高乙烯浓度的好处在于催化剂的生产率提高了,但是缺点在于如果浓 度较低,需要回收的乙烯更多。
[0087] 浆液相聚合的温度通常为50-115°C,优选为60-110°C,特别为70-100°C。压力通 常为1-150巴,优选为1-100巴。
[0088] 浆液相聚合可以在任何已知的用于浆液相聚合的反应器中进行。这种反应器包 括连续搅拌釜式反应器和环流反应器。特别优选地,在环流反应器中进行聚合。在这种 反应器中,通过使用循环泵将浆液高速的沿着闭合的管材进行循环。环流反应器在本领域 中是公知的并且已有举例,比如,在旧4-4,582,816、旧4-3,405,109、旧4-3,324,093、 EP-A-479186 和 US-A-5, 391,654 中公开过。
[0089] 有时在高于液体混合物的临界温度和压力下进行浆液相聚合是有优势的。这些操 作描述于US-A-5,391,654中。在这种操作中,温度通常为至少85°C,优选为至少90°C。此 外,温度通常不高于ll〇°C,优选为不高于105°C。这些条件下的压力通常为至少40巴,优 选为至少50巴。另外,压力通常不高于150巴,优选为不高于100巴。在浆液相聚合步骤 的一个优选的实施方案中,浆液相聚合是在超临界条件下进行的,其中反应温度和反应压 力在由烃介质、单体、氢和任选的共聚单体形成的混合物的等价临界点之上,聚合温度低于 所形成的聚合物的熔化温度。
[0090] 浆液可以从浆液反应器中连续或间歇式地取出。间歇取出的优选方式是在从反 应器中取出一批浓缩的楽·液之前在需要浓缩楽·液的地方使用沉降支架(settling legs)。 除其他外,沉降支架的使用已在US-A-3, 374, 211、US-A-3, 242, 150和EP-A-I 310 295 中公开。除其他外,连续取出在EP-A-891 990、EP-A-I 415 999、EP-A-I 591 460和 W0-A-2007/025640中公开。连续取出与一种适宜的(如公开于EP-A-I 415 999和EP-A-I 591 460中的)浓缩方法结合更有利。
[0091] 沉降支架用于浓缩从反应器中取出的浆液。这样取出的流份中每体积所含有的聚 合物多于反应器内浆液平均含有的聚合物。这具有的益处是更少的液体需要被回收回到反 应器,由此设备的成本更低。在工业规模的工厂中,与聚合物一起取出的流体在闪蒸罐中蒸 发,在那里被压缩机压缩,并回收到浆液反应器中。
[0092] 然而,沉降支架间歇地取出聚合物。这引起压力以及反应器中的其他变量随着取 出时间进行波动。取出能力也是有限的,并且依赖于沉降支架的尺寸和数量。为了克服这 些劣势,连续取出常常更为优选。
[0093] 另一方面,连续取出存在的问题是它通常取出与反应器中存在的聚合物一样浓度 的聚合物。为了减少要压缩的烃的量,连续出口有利于和适宜的浓缩设备结合(如:水力旋 流器或筛,例如在EP-A-I 415 999和EP-A-I 591 460中所公开的)。聚合物富集的流份被 接着引入闪蒸(flash),并且缺乏聚合物的(polymer-lean)流份被直接返回到反应器中。
[0094] 为了调整在浆液反应器中聚合的聚乙烯组分的MFR2,优选地,在反应器中引入氢。
[0095] 在浆液反应器中生产的聚乙烯组分可以是乙烯的均聚物或共聚物组分。如果聚合 共聚物,共聚单体优选选自含有1-丁稀、1-己稀、4-甲基-1-戊稀、1-辛烯或它们的混合物 的组,特别优选为1-丁烯和1-己烯。在一个优选实施方案中,在浆液反应器中聚合一种乙 烯均聚物以使得在这个反应阶段中没有加入共聚单体。
[0096] 调整浆液反应器中的停留时间和聚合温度以聚合乙烯的均聚物或共聚物组分, 通常乙烯的均聚物或共聚物组分占总的聚乙烯基础树脂的量的至少35wt%,更优选至 少40wt %,最优选至少45wt %,并且不超过65wt %,更优选不超过60wt %,最优选不超过 55wt% 〇
[0097] 浆液反应器中生产的聚合物组分优选被转移到气相反应器中。
[0098] 在流化床气相反应器中,在聚合催化剂存在下在向上移动的气流中聚合一种烯 烃。该反应器通常在流化格栅上方含有包含增长了的聚合物颗粒的流化床,该聚合物颗粒 含有活性催化剂。
[0099] 在含有烯烃单体、最终的共聚单体,最终的链增长控制剂或链转移剂(如氢)以及 最终的惰性气体的流化气体的帮助下流化聚合物床。其中惰性气体可以与在浆液反应器中 使用的惰性气体相同或不同。流化气体被引入到位于反应器底部的进气室。为了保证气流 在进气室的横截面表面积上分布一致,进气管可以装配有本领域公知的分流元件,比如在 US-A-4, 933, 149 和 EP-A-684 871 中公开的。
[0100] 气流从进气室向上通过流化格栅进入到流化床。流化格栅的目的是将气 流划分使其均匀通过床的横截面积。有时,流化格栅的设置可以使体流掠过反应器 壁,如W0-A-2005/087261中所公开。除别的外,其他类型的流化格栅也被公开在 US-A-4, 578, 879、EP 600 414 和 EP-A-721 798 中。Geldart 和 Bayens 发表了一篇综述:The Design of Distributors for Gas-fluidised Beds, Powder Technology,第 42 卷,1985。
[0101] 流化气体向上通过流化床。流化气体的表观流速必须高于包含在流化床中的颗 粒的最小流化速度,否则,流化不会发生。另一方面,气体的速度应该低于气动输送的起始 速度,否则整个床会被流化气体夹带。在颗粒特性已知的情况下,最小流化速度以及气动 输送的起始速度可以用工程实践的常识计算得出。综述已经给出,除其他外,其中一篇是 Geldart 发表的 Gas Fluidisation Technology, J. ffiley&Sons, 1996.
[0102] 当流化气体与含有活性催化剂的床接触时,气体的反应组分(比如单体和链转移 剂),在催化剂存在下反应生成聚合物产物。同时,气体被反应热加热。
[0103] 接着未反应的流化气体从反应器的顶部除去,压缩并再循环到反应器的进气室。 在进入反应器之前,新鲜的反应物被引入至流化气体流中以补偿反应和产物取出引起的损 失。分析流化气体的组合物并引入气体组分以保持组分恒定是公知的。实际的组合物由产 品的预定性质和聚合中所用的催化剂决定的。
[0104] 之后,气体在热交换器中冷却以移除反应热。气体冷却到低于床的温度以防止 床因为反应而被加热。可以将气体冷却到部分气体冷凝的温度。当液滴进入反应区域 时被蒸发。汽化热接着有助于移除反应热。这种操作被叫做冷凝模式,并且它的变化形 式已经被公开,除其他外,公开于 W0-A-2007/025640、US-A-4, 543, 399、EP-A-699 213 和 W0-A-94/25495中。也可以在循环气体流份中加入冷凝剂,如在EP-A-696 293中所公开。 冷凝剂为不能聚合的组分,比如:丙烷、正戊烷、异戊烷、正丁烷或异丁烷,这些组分在冷却 器中至少部分凝结。
[0105] 聚合产物可以从气相反应器中连续或间歇地被取出。也可以使用这些方法的组 合。除其他外,连续取出已被公开在W0-A-00/29452中。间歇取出已经被公开过,除其他外, 在US-A-4,621,952、EP-A-188 125、EP-A-250 169 和EP-A-579 426 中公开。
[0106] 在至少一个气相反应器的顶部可以包括一个所谓的分离区域。在这个区域,反应 器的直径增大以减少气体流速并允许从床携带的颗粒与流化气体下沉返回到床。
[0107] 料位(bed level)可以用本领
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