用于确定催化剂活性的方法和系统的制作方法

专利名称：用于确定催化剂活性的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定聚合过程中催化剂活性的方法，所述聚合过程包括如下步骤将催化剂和稀释剂加到存储容器内以形成浓缩的沉淀催 化剂、将所述浓缩的沉淀催化剂加到装有混合设备的混合容器中并将烃稀 释剂加到所述混合容器中以形成稀释的催化剂浆料、将所述稀释的催化剂 浆料通过体积计量泵加到聚合反应器内、和将至少一种单体加到所述聚合 反应器内以形成聚合物。本发明还涉及一种用于确定聚合过程中催化剂活性的系统，包括设 置有催化剂进口 、稀释剂进口和浓缩的催化剂浆料的出口的至少一个存储 容器，用于将所述浓缩的催化剂浆料从所述存储容器输送到混合容器的设 备，装有混合设备、所述浓缩的催化剂浆料的进口、稀释剂进口和稀释的 催化剂浆料的出口的至少一个混合容器，用于将所述稀释的催化剂浆料输 送到聚合反应器内的设备(所述设备装有体积计量泵)，包括所述稀释的催化 剂浆料的进口、单体进口和聚合物出口的聚合反应器、和用于测量所形成 的聚合物的量的设备。
背景技术：
聚乙烯(PE)通过对乙烯(CH产CH2)单体和任选的高级1-烯烃共聚单体 (如l-丁烯、l-己烯、1-辛烯或者l-癸烯)进行聚合而合成。由于PE便宜、 安全、对多数环境稳定并且容易加工，因而聚乙歸聚合物在许多应用中有 用。根据该合成方法，PE通常可分为几种类型如LDPE(低密度聚乙烯)、 LLDPE(线型低密度聚乙烯)和HDPE(高密度聚乙烯)。各种类型的聚乙烯具 有不同的性质和特征。经单体借助于催化剂和任选的,:力催化齐;c如果根据所^]的催化剂》:需要助催化剂的话)的聚合。用于聚烯烃制造并且特别是用于制备聚乙烯的合适催化糸、包括铬型催化剂、齐格勒-纳塔催化剂和茂金属催化剂
根据本说明书，文中术语"催化剂"定义为引起聚合反应速率变化而 自身在该反应中不被消耗的物质。可使用任何允许乙烯聚合的催化剂。这 样的催化剂举例来说，可提及齐格勒-纳塔型催化剂、基于钒或者铬的催化 剂、和茂金属催化剂。根据优选实施方式，所述催化剂为茂金属。术语"茂金属催化剂"被用于描述任何由"夹(sandwiched)"在一个或 者两个配体之间的金属原号所组成的过渡金属络合物。在优选的实施方式 中，所述茂金属催化剂具有通式MX,其中M为选自第IV族的过渡金属化 合物且其中X为由环戊二烯基(Cp)、茚基、芴基或者它们的衍生物中的一 种或者两种基团所组成的配体。茂金属催化剂的示例性实例包括但不限于 Cp2ZrCl2、 Cp2丁iCl2或者Cp2HfCl2。通常将茂金属催化剂提供在固体载体上。所述载体应为惰性固体，其 与常规茂金属催化剂中的任一组分是化学惰性的。载体优选为硅石化合物。在本领域中，通常在聚烯烃特别是聚乙烯的制造中使用茂金属催化剂 是已知的。茂金属催化剂为周期表第IV族过渡金属如钛、锆、铪等的化合 物，并且具有配位结构，所述配位结构具有金属化合物和由环戊二烯基、 茚基、芴基或者它们的衍生物中的一种或者两种基团所组成的配体。在烯 烃聚合中使用茂金属催化剂具有各种优点。茂金属催化剂具有高活性，并 且与使用齐格勒-纳塔催化剂所制备的聚合物相比能够制备具有增强的物理 性质的聚合物。茂金属催化剂通常与助催化剂如有机金属化合物、或者非 配位的路易斯酸和烷基铝的混合物一起使用，这在本领域中是公知的。茂 金属的关键是络合物的结构。根据所期望的聚合物，可改变茂金属的结构 和几何形状以适应制造商的具体需要。茂金属包括单个金属位点，该单个 金属位点用于更好地控制聚合物的支化和分子量分布。单体插入到金属和 聚合物生长链之间。文中所用的术语"催化剂浆料"指包含悬浮的催化剂固体颗粒的组合 物。术语"浓缩的催化剂浆料"指包含悬浮的催化剂固体颗粒且其中催化 剂的浓度至少大于10重量％的组合物。术语"稀释的催化剂浆料，，指包括 悬浮的催化剂固体颗粒且其中催化剂的浓度小于或者等于10重量％的组合物。所述稀释剂典型地为烃稀释剂。众所周知，聚合反应对于所用催化剂的量相当敏感。控制流向反应器 的催化剂流量是重要的，因为反应器中预料不到的或者不受控制的催化剂
注入可导致失控的反应。而且，茂金属催化剂通常与助催化剂一起使用用 于烯烃聚合，这可将聚合效率显著地增加到超过每单位催化剂一百万单位聚合物。在专利申请WO 2005/077522中已提出了对这些事实所引起的问题 的解决方案。此时，通过首先用X射线荧光(XRF)测定最终PE粉末中的硅石的量而 估计催化剂生产率。然后，以每克已进入反应器的催化剂所生产的PE的克 数来计算催化剂的生产率。使用该方法的问题是具有相对低的量的硅石的 茂金属催化剂具有高的生产率，使得难以测定最终PE中的硅石的量，导致 计算中的重大误差并因此导致估算的生产率的重大误差。所估算的生产率 还不可以快速方式进行控制，而对于该过程的在线控制而言，快速方式有 时是需要的。因此，本发明的总的目标是提供一种以精确方式测量催化剂生产率的 方法和系统，尤其是在茂金属情况下。本发明的进一步目标是提供一种在 线测量催化剂生产率并且/或者没有任何显著延迟的方法和系统。此外，本 发明目的在于对WO2005/077522中所描述的系统和方法4是供改进。发明内容通过本发明，即，用于确定聚合过程中的催化剂活性的方法，解决上 述问题中的至少 一个并且至少部分地实现目标，所述聚合过程包括下列步 骤将催化剂和稀释剂加到存储容器内以形成浓缩的沉淀催化剂、将所述 浓缩的沉淀催化剂加到装有混合设备的混合容器中并将烃稀释剂加到所述 混合容器中以形成稀释的催化剂浆料、将所述稀释的催化剂浆料通过体积 计量泵加到聚合反应器内、和将至少一种单体加到所述聚合反应器内以形 成聚合物。该方法的特征在于，在所述混合容器的出口和所述体积计量泵之间测 量所述稀释的催化剂浆料的密度，基于所测得的稀释的催化剂浆料的密度 确定加到聚合反应器内的催化剂的量，并且将加到聚合反应器内的催化剂 量与所形成的聚合物的量相比较以确定该催化剂的活性。本发明还涉及用于确定聚合过程中催化剂活性的系统，包括设置有 催化剂进口 、稀释剂进口和浓缩的催化剂浆料的出口的至少一个存储容器， 用于将所述浓缩的催化剂浆料从所述存储容器输送到混合容器的设备，装有混合设备、所述浓缩的催化剂浆料的进口 、稀释剂进口和稀释的催化剂 浆料的出口的至少一个混合容器，用于将所述稀释的催化剂浆料输送到聚 合反应器内的设备(所述设备装有体积计量泵)，包括所述稀释的催化剂浆料 的进口、单体进口和聚合物出口的聚合反应器，和用于测量所形成的聚合 物的量的设备。该系统的特征在于，其进一步包括布置在所述混合容器的稀释的催化 剂浆料的出口和所述体积计量泵之间的用于测量密度的设备、和用于将加 到所述聚合反应器内的催化剂的量和所形成的聚合物的量进行比较以确定 该催化剂活性的设备。


图1说明根据本发明的第一个实施方式的系统。
具体实施方式
本发明涉及一种用于确定聚合过程中催化剂活性的方法，所述聚合过程包括下列步骤-将催化剂和稀释剂加到存储容器内，以形成浓缩的沉淀催化剂，-将所述浓缩的沉淀催化剂加到装有混合设备的混合容器中并将烃稀释剂加到所述混合容器中，以形成稀释的催化剂浆料，-将所述稀释的催化剂浆料通过体积计量泵加到聚合反应器内，和 —将至少一种单体加到所述聚合反应器内以形成聚合物。该方法的特征在于-在所述混合容器的出口和所述体积计量泵之间测量所述稀释的催化 剂浆料的密度，-基于所测得的稀释的催化剂浆料的密度确定加到聚合反应器内的催 化剂的量，和-将加到聚合反应器内的催化剂的量与所形成的聚合物的量进行比较 以确定该催化剂的活性。因此，为解决不精确的问题，本发明提议使用生产参数以在线并且无 延迟地评价催化剂的生产率。这也导致该过程的更好控制。例如，可以立 即看到催化剂是否已经有了污染、催化剂批次是否有变化、干燥器是否运
行得不好等。根据本发明的实施方式，所述浓缩的沉淀催化剂加入到混合物容器内 是分批进行的。根据本发明的实施方式，通过比较加到聚合反应器内的单体的流量和 聚合反应器出口处的沖洗的、未反应的单体的流量，测量所形成的聚合物 的量。该测量方法本身是本领域技术人员已知的。根据另 一个实施方式，所述稀释的催化剂浆料在所述体积计量泵的下 游进一步稀释。通过向所述稀释的催化剂浆料内注入更多量的稀释剂而进 行稀释，并且优选地测量所加入的稀释剂的流量且将该测量值用于以甚至 更精确的方式确定加到聚合反应器内的催化剂的量。根据又一个实施方式，将加到聚合反应器内的催化剂的量确定为下列数值的平均值-基于所测得的稀释的催化剂浆料的密度确定的量，和 选自下列数值的至少一个数值-基于进入所述混合容器的稀释剂流速和所述稀释的催化剂浆料的浓 度而确定的量，-基于所述体积计量泵的流速而确定的量，和-基于用于进一步稀释所述稀释的催化剂浆料的烃稀释剂的流量和进 一步稀释的催化剂浆料的流量而确定的量。加到所述混合容器内的催化剂的量也可基于每单位时间加到所述混合 容器内的各批次的量而确定。在本发明中，因此优选基于两个到四个测量值的平均值并通过将该平 均值与所得聚合物产物的量进行比较而估计进入反应器的催化剂的量。也 可跟踪测量值的平均偏差以控制该过程。优选地，催化剂为茂金属催化剂，因为茂金属方法中所用的催化剂的 量如此地少以致最终聚合物中的硅石的量的测量中的不精确导致计算的重 大误差并因此导致所估计的生产率的重大误差。因此，本发明解决该问题 并且提供一种甚至能够以精确方式测量少量催化剂的生产率的方法。根据实施方式，单体选自乙烯、丙烯、l-丁烯、l-己烯、l-辛烯、1-癸 烯及其混合物。本方法中所用的稀释剂可选自烃稀释剂和矿物油，如异丁烷、己烷、
戊烷、庚烷、辛烷或者环己烷。本发明可用于任何期望单体的聚合反应。然而，特别优选地用于其中 对乙烯进行聚合的淤浆环流聚合中。合适的"乙烯聚合反应，，包括但不限 于乙烯的均聚，乙烯和高级l-烯烃共聚单体(如丁烯、l-戊烯、l-己烯、1-辛烯或者l-癸烯)的共聚。乙烯聚合反应包括向反应器中加入含有单体乙烯、轻质烃稀释剂、催 化剂和任选的共聚单体和氬的反应物。在本发明的实施方式中，所述共聚 单体为己烯并且所述稀释剂为异丁烷。本发明中所优选使用的催化剂加料方法已经描述于WO2005/077522 中，其内容在此引入作为参考。该文献提到，测量设备可测量浆料的密度， 但是未提到任何这样的测量可用于确定催化剂活性。根据本发明的实施方式，催化剂的加料以下列方式进行。首先，在9 巴下将催化剂加到装有异丁烷的未搅拌的罐中。通过催化剂进料器向第二 个罐加入一批催化剂，每批称为一次卸料。基于每小时的卸料次数(一次卸料的体积是已知的)，可以计算进入所述第二个罐的催化剂的量，这是测量 催化剂的量的第 一种方式。该测量方法已用于一些使用铬催化剂的方法。搅拌所述第二个罐以制成催化剂在异丁烷中的浆料，异丁烷是在4巴 压力下加到所述第二个罐的并且所述第二个罐总是充满液体。在所述第二 个罐的出口处，密度测量装置确定通过的浆料的密度。测量催化剂量的第 二种方式基于所述第二个罐的出口处的该密度，将其乘以异丁烷的流量和 催化剂的浓度。在密度测量装置之后，设置了体积计量泵。测量催化剂量的第三种方 式是，将泵的频率乘以在刚好位于该泵之前的位置处测得的密度和该泵的 特定的经验系数，以得出催化剂的量。该方法目前用于一些齐格勒-纳塔催 化剂方法。在所述泵之后，进一步以50升/小时向浆料中持续加入异丁烷进料，典 型地在其与所述稀释的催化剂浆料混合之前通过第一个流量计测量加料的流量。所得到的进一步稀释的催化剂浆料通过第二个流量计，并且进入反 应器的浆料的最终量为所述第二个和第 一个流量计的测量值之间的差值。 通过将该差值乘以催化剂的密度和浓度，可以估计所用催化剂的量的第四 种测量值。
最后，计算这四个测量值的平均值，得到平均催化剂流速。优选地， 将所述测量设备以任何已知方式(如通过电缆或者无线传送)连接到计算机， 该计算机具有用于跟踪由所述测量设备发出的值、用于计算平均值和平均 偏差的合适程序。优选地，所述程序还具有合适的阈值，以警告过程控制 器可能的数值异常。使用全部四个值的优点是增加了测量的可靠性，因为即使测量系统之 一出现故障，也会得到足够精确的结果。如上所述，还可跟踪测量值的平 均偏差以控制该过程，即还可检测由测量系统之一 中的变化所引起的问题。在特别优选的实施方式中，本发明涉及一种用于确定制备双模聚乙烯(PE)的聚合过程中的催化剂活性的方法。"双模PE"指使用两个彼此串联连接的反应器制造的PE。然而，本方法应理解为可用于其中还发生其它类型的聚合反应的过程。本发明还涉及一种用于确定聚合过程中催化剂活性的系统，包括-设置有催化剂进口 、稀释剂进口和浓缩的催化剂浆料的出口的至少一个存储容器，-用于将所述浓缩的催化剂浆料从所述存储容器输送到混合容器的设备，-装有混合设备、所述浓缩的催化剂浆料的进口、稀释剂进口和稀释的催化剂浆料的出口的至少一个混合容器，-用于将所述稀释的催化剂浆料输送到聚合反应器内的设备，所述设备 装有体积计量泵，-包括所述稀释的催化剂浆料的进口 、单体进口和聚合物出口的聚合反 应器，和.-用于测量所形成的聚合物的量的设备。 该系统的特征在于其进一步包括-布置在所述混合容器的稀释的催化剂浆料的出口和所述体积计量泵 之间的用于测量密度的设备，和-用于将加到所述聚合反应器内的催化剂的量和所形成的聚合物的量 进行比较以确定催化剂活性的设备。因此，根据本发明的系统适合于实施根据本发明的方法和至少部分地 实现上述目标中的至少一个。
可通过反应器功率(activity)控制体积计量泵的流速。根据所述反应器中 反应物的浓度，体积计量泵是特别可控的。优选地，在反应器中所述反应 物为单体，即乙烯。但是，应该清楚，根据反应器中其它反应物的浓度(如 共聚单体或者氬的浓度)，体积计量泵(优选隔膜泵)同样也是可控的。根据 本发明的实施方式，该系统还包括位于体积计量泵下游的用于进一步稀释 所述稀释的催化剂浆料的设备。根据另一个实施方式，该系统进一步包括选自如下的至少一种装置-用于测量进入所述混合容器的稀释剂流量的设备，-用于在所述混合容器的稀释的催化剂浆料的出口处测量所述稀释的 催化剂浆料的浓度的设备，-用于测量所述体积计量泵的流速的设备，-用于测量用来进一步稀释所述稀释的催化剂浆料的烃稀释剂的流量 的设备，和-用于测量进一步稀释的催化剂浆料的流量的设备。将通过这些设备(其全部连接到用于将加入到聚合反应器内的催化剂的 量与所形成的聚合物的量进行比较以确定催化剂活性的设备上)获得的测量 值用于进一步确定加入到聚合反应器内的催化剂的量。因此，用于比较的 设备优选能够确定这些测量值的平均值。根据本发明的优选实施方式，聚合反应器包括至少两个串联连接的环 流反应器，其在上面更详细地讨论。在进一步的实施方式中，本系统还具有助催化剂分布系统(本文也称为 助催化剂加料系统)，用于将合适量的助催化剂与催化剂浆料在将所述催化 剂浆料供给所述反应器之前接触一段合适的时间。该助催化剂分布系统也 在WO2005/077522中更详细地描述。在进一步优选的实施方式中，用于将所述催化剂浆料从存储容器输送 到混合容器的所述管道各自具有设置于连接管线下游的计量阀。该实施方 式在下面更详细地解释。上面给出的与该方法有关的细节和实施方式也适用于本发明的系统， 反之亦然。此外，本发明涉及一种用于控制聚合过程的方法，即，本方法还可用 于控制聚合过程。
本发明进一步涉及根据WO2005/077522的装置的用途，该装置装有用 于测量密度的设备和用于将加入到聚合反应器内的催化剂的量与所形成的 聚合物的量进行比较以确定催化剂活性的设备，所述用于测量密度的设备 布置在混合容器的稀释的催化剂浆料的出口和隔膜泵之间。因此，本发明涉及用于制备催化剂浆料和向其中制备聚乙烯的聚合反 应器供应催化剂浆料的装置的用途，所述装置包括 一种或者多种用于容 纳由悬浮在烃稀释剂或者矿物油中的固体催化剂颗粒组成的浓缩的催化剂 浆料的存储容器、用于容纳用于聚合反应的合适浓度的稀释的催化剂浆料 的混合容器(通过一个或者多个用于将所述催化剂浆料从所述存储容器输送 至所述混合容器的管道与所述存储容器连接，并且具有一个或者多个用于 将所述稀释的催化剂浆料从所述混合容器输送至所述反应器的管道)、和一 个或者多个将所述混合容器连接到聚合反应器以用于将所述稀释的催化剂 浆料从所述混合容器输送到所述反应器的管道(由此各个管道具有用于将所 述浆料泵送至所述反应器的隔膜泵，根据所述反应器中反应物的浓度，该 隔膜泵是可控的)，所述装置装有布置在所述混合容器的稀释的催化剂浆料 的出口和隔膜泵之间的用于测量密度的设备、和用于将加到聚合反应器中 的催化剂的量和所形成的聚合物的量进行比较以确定催化剂活性的设备。上面给出的与该方法和系统有关的细节和实施方式也适用于上面公开 的方法和用途，反之亦然。在下列对附图的描述中更详细地描述本发明。该描述仅用于给出本发 明的一些实例并且不应认为限制本发明的范围。而且，权利要求书中的附 图标记仅是指示性的并且不应认为限制保护范围。附图详述图1说明根据本发明的第一实施方式的系统。该系统包括一个或者多 个容纳茂金属催化剂和异丁烷稀释剂的固体-液体浆料的催化剂存储容器、 或者所谓的泥浆桶或者泥浆罐2。将浆料从所述泥浆罐2通过管道6、 7和 管道15的结合而送至其中将浆料稀释到合适浓度的混合容器3。此外，该 系统进一步包括一个或者多个管道4,所述管道4将所述混合容器3连接到 聚合反应器1并且用设置在该管道4中的体积计量泵5通过所述管道4将 所述稀释的催化剂浆料从所述混合容器3泵送至反应器1。
可提供在市售的圆筒或者搬运箱26中的干燥形式的茂金属催化剂。使用合适的系统，将催化剂优选地从这样的圆筒输送至存储容器2。根据优选 的实施方式，将茂金属催化剂通过管道27从圆筒26提供到存储容器2。在 可选实施方式中，也可将茂金属催化剂提供在适于用作存储容器2的商用 容器中。通过装有控制阀的管道32将异丁烷稀释剂带入所述存储容器2中。在特别优选的实施方式中，通过连接管线8将所述管道6、 7相互连接。 这样的管线8允许不同的存储容器2可以根据所有提供的管道6、 7使用。各个管道6、 7优选装有计量阀9，其允许将催化剂以受控流速加到混 合容器3。这些阀优选设置在连接管线8的下游。存储容器2和混合容器3 之间的压差提供了将催化剂加到混合容器的原动力。计量阀9允许向混合容器3输送预定体积(即， 一批)的催化剂。将通过 该阀所排放的催化剂浆料通过稀释剂的流动送往混合容器。因此，管道6、 7各自优选还具有开口 24,其可被连接用于以稀释剂进行冲洗。所述开口 优选地设置于阀9的下游。在优选的实施方式中，计量阀9为球形止回进料器或者喷射进料器阀。 阀的循环时间决定流向混合容器3的催化剂流速。例如，当该循环时间增 加时，催化剂流速降低。由于高的稀释程度和隔膜泵的使用，从存储容器2到混合容器3的催 化剂加料系统有利地允许以受控的流速将催化剂提供至混合容器3。此外， 加料系统允许混合容器3中的催化剂浆料的浓度保持基本恒定的水平，因 为受阀9控制的流向混合容器3的催化剂流量取决于混合容器3中的催化 剂和稀释剂的剂量(浓度)。在本发明优选的实施方式中，混合容器中的催化 剂浆料的浓度维持在基本恒定的水平。可将催化剂废料送至一个以上的卸料容器28中，该卸料容器28优选 装有搅拌设备25并含有用于中和和消除该废料的矿物油。卸料容器优选通 过管道29连接到催化剂加料管道6或7。卸料容器28优选也连接到混合容 器3上，用于通过管道23输送催化剂废料。将稀释剂蒸发后所残留的催化 剂废料优选地通过设置在容器28底部的排出系统从容器28中除去。混合容器3可在充满液体或者非充满液体时运行。优选地，混合容器3 充满液体地运行，因为如果存在与氮气的界面，催化剂浆料可能在容器中 沉降或者粘附到壁上。
优选地，在混合容器3中将茂金属催化剂浆料在烃稀释剂中稀释至O.l重量％ ~ 10重量％的浓度。更优选将浆料在烃稀释剂中稀释至0.1重量％ ~ 4重量％,更优选0.1~1重量％,且甚至更优选0.5重量％的浓度。制备具 有这些浓度的稀释浆料有利地使得能够进一步使用用于将浆料注入反应器 l中的隔膜泵5，其在下面更详细地描述。混合容器3还具有用于维持浆料 的均匀性的搅拌器25。将稀释的催化剂浆料通过一个或者多个管道4从混合容器3中取出，并且通过这些管道提供到聚合反应器1中。各个管道4具有控制茂金属催 化剂浆料输送和注入进反应器1内的泵送设备5。在特别优选的实施方式中， 所述泵送设备为隔膜泵。管道4优选在向上方向上以优选大于10。且更优选 大于30。的角度偏离混合容器3。此外，设置在泵送设备5下方的管道优选 向下、以优选大于10°的角度输送催化剂浆料。这样的结构改善了泵送设 备5的作用并且还使得能够避免泵送设备5中的堵塞，因为在这种结构下， 万一泵5中断或者停止，浆料倾向于从泵5沉降出来。但是，应该理解， 如果可获得对管道4的足够冲洗，则向下延伸的管道是不需要的。管道4装有用于测量稀释的催化剂浆料的密度的设备14，该设备14优 选地位于混合容器3和泵5之间。管道4还装有用于稀释剂的其中布置了 流量测量设备16的接头。该接头用于将稀释剂注入到稀释的催化剂浆料流 中以进一步对其进行稀释。管道4进一步在进口 30、出口 33处或者隔膜泵5的两侧提供有异丁烷 沖洗设备，如图1所示。异丁烷冲洗设备30、 33使得能够通过管道4涌流 异丁烷并且能够保持管道4和泵送设备5不被堵塞。此外，两通阀31可安 装在管道4上，以便使泵送设备5从不停止。在进一步的实施方式中，根据本发明的系统进一 步装有助催化剂分布 系统，用于将合适量的助催化剂与催化剂浆料在将所述催化剂浆料提供给 所述反应器之前接触一段合适的时间。当使用茂金属催化剂时，将三异丁 基铝(TIBAL)优选地用作助催化剂。参考图1,助催化剂分布系统11可包括两个其中制备和存储助催化剂 的助催化剂存储容器。 一个容器可通过加料管道12连接到管道4，用于向 其提供助催化剂。助催化剂废料也可送至卸料容器。如果在管道4上进一 步设置流量测量设备10,助催化剂加料管道12优选在所述流量计10的下
游和反应器1的上游处与管道4相交。各管道4还优选地在助催化剂分布系统的注料点的下游处装有接触容器13,用于增加管道4中所述助催化剂和所述催化剂浆料的接触时间。此外，在根据本发明的系统的各种实施方式中设置了进一步具有测量 设备10的管道4，用于容易地测量管道4中的催化剂流速。这些流量测量 设备10优选为Coriolis流量测量设备。可将设备10设置在混合容器3和隔 膜泵5之间或者设置在所述泵送设备5的下游。优选地，将所述设备10设 置在助催化剂注料管道11的上游。在另一个实施方式中，将催化剂浆料以受控的流速注入反应器内。用 于将催化剂浆料输送到反应器内的管道4装备有一个或者多个阀，优选活 塞阀22。活塞阀22能够密封孔口，管道4通过该孔口连接到反应器1上。为清楚起见，用于将加到聚合反应器内的催化剂的量和所形成的聚合 物的量进行比较以确定催化剂活性的设备、以及用于将不同的测量设备连 接到所述用于比较的设备上的设备在图1中未示出。为了简明和清楚，常规的辅助设备如泵、其它阀、和其它工艺设备未 包括在该说明书和附图中，因为它们在本发明的解释中不起作用。而且， 未说明其它典型地用于聚合过程的测量和控制装置。从本说明书可以清楚，根据本发明的系统的不同部分的标记和尺寸涉 及聚合反应器的尺寸并且可随反应器尺寸的变化而改变。在另一个优选的实施方式中，通过按照本发明运行，可通过用氮气或 者稀释剂(即异丁烷)冲洗或者净化，来保持所有的管线、容器、泵、阀等没 有阻塞。应该理解，其中必需的冲洗和净化设备和管线可用在本发明的装 置上以避免堵塞或者阻塞。在另一个优选的实施方式中，应该理解，根据本发明所应用的所有管 线或者管道可在需要的位置装有流量测量设备。
权利要求
1. 一种用于确定聚合过程中催化剂活性的方法，所述聚合过程包括下列步骤-将催化剂和稀释剂加到存储容器内，以形成浓缩的沉淀催化剂，-将所述浓缩的沉淀催化剂加到装有混合设备的混合容器内并将烃稀释剂加到所述混合容器内，以形成稀释的催化剂浆料，-将所述稀释的催化剂浆料通过体积计量泵加到聚合反应器内，和-将至少一种单体加到所述聚合反应器内以形成聚合物，该方法的特征在于-在所述混合容器的出口和所述体积计量泵之间测量所述稀释的催化剂浆料的密度，-基于所测得的该稀释的催化剂浆料的密度，确定加到所述聚合反应器内的催化剂的量，和-将加到所述聚合反应器内的催化剂的量与所形成的聚合物的量进行比较以确定该催化剂的活性。
2. 权利要求1的方法，其特征在于所形成的聚合物的量通过将加到所 述聚合反应器内的单体的流量和所述聚合反应器出口处的冲洗的、未反应 的单体的流量进行比较而测得。
3. 权利要求1或2的方法，其特征在于所述稀释的催化剂浆料在所述 体积计量泵的下游进一步稀释。
4. 前述权利要求中任一项的方法，其特征在于将加到所述聚合反应器 内的催化剂的量确定为下列数值的平均值-基于所测得的该稀释的催化剂浆料的密度所确定的量，和 选自下列数值的至少 一 个数值-基于进入所述混合容器的稀释剂的流速和所述稀释的催化剂浆料的 浓度而确定的量，-基于所述体积计量泵的流速而确定的量，和-基于用于进一步稀释所述稀释的催化剂浆料的烃稀释剂的流量和该 进一 步稀释的催化剂浆料的流量而确定的量。
5. 前述权利要求中任一项的方法，其特征在于加到所述混合容器内的催化剂的量基于每单位时间加到所述混合容器内的各批次的量而测量。
6. 前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述催化剂为茂金属催 化剂。
7. 前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述单体选自乙烯、丙 烯、l-丁烯、l-己烯、l-辛烯、1-癸烯及其混合物。
8. 前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述稀释剂选自烃稀释 剂和矿物油。
9. 前述权利要求中任一项的方法，其特征在于将所述浓缩的沉淀催化 剂分批加料到混合容器内。
10. —种用于确定聚合过程中催化剂活性的系统，包括-设置有催化剂进口 、稀释剂进口和浓缩的催化剂浆料的出口的至少一 个存储容器，-用于将所述浓缩的催化剂浆料从所述存储容器输送到混合容器的设备，-装有混合设备、该浓缩的催化剂浆料的进口、稀释剂进口和稀释的催化剂浆料的出口的至少一个混合容器，-用于将所述稀释的催化剂浆料输送到聚合反应器内的设备，所述设备 装有体积计量泵，-包含该稀释的催化剂浆料的进口 、单体进口和聚合物出口的聚合反应 器，和-用于测量所形成的聚合物的量的设备， 该系统的特征在于其进一 步包括-布置在所述混合容器的稀释的催化剂浆料的出口和所述体积计量泵 之间的用于测量密度的设备，和-用于将加到所述聚合反应器内的催化剂的量和所形成的聚合物的量 进行比较以确定该催化剂活性的设备。
11. 权利要求10的系统，特征在于其包括位于所述体积计量泵下游的 用于进一步稀释所述稀释的催化剂浆料的设备。
12. 权利要求10或11的系统，特征在于其进一步包括至少一种选自如 下的装置-用于测量进入所述混合容器的稀释剂流量的设备， -用于测量在所述混合容器的稀释的催化剂浆料的出口处该稀释的催 化剂浆料浓度的设备，-用于测量该体积计量泵流速的设备，-用于测量用来进一步稀释所述稀释的催化剂浆料的烃稀释剂流量的 设备，和-用于测量该进一步稀释的催化剂浆料流量的设备。
13.权利要求10-12中任一项的系统，其特征在于所述聚合反应器包括 至少两个串联连接的环流反应器。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定聚合过程中催化剂活性的方法，所述聚合过程包括下列步骤将催化剂和稀释剂加到存储容器内以形成浓缩的沉淀催化剂；将所述浓缩的沉淀催化剂加到装有混合设备的混合容器内并将烃稀释剂加到所述混合容器内以形成稀释的催化剂浆料；将所述稀释的催化剂浆料通过体积计量泵加到聚合反应器内；和将至少一种单体加到所述聚合反应器内以形成聚合物。该方法的特征在于在所述混合容器的出口和所述体积计量泵之间测量所述稀释的催化剂浆料的密度；基于所测得的稀释的催化剂浆料的密度确定加到所述聚合反应器内的催化剂的量；和将加到所述聚合反应器内的催化剂的量与所形成的聚合物的量进行比较以确定该催化剂的活性。本发明还涉及一种适于实施该方法的系统。
文档编号B01J8/00GK101394921SQ200780008193
公开日2009年3月25日 申请日期2007年3月6日 优先权日2006年3月7日
发明者丹尼尔·西劳克斯, 阿兰·布鲁塞尔 申请人:托塔尔石油化学产品研究弗吕公司