用于催化剂制备的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开大体上涉及催化剂的制备，并且更具体地说，涉及茂金属催化剂的制备。
【背景技术】
[0002] 这一部分意在向读者介绍本领域中可能与在下文中所描述的和/或要求保护的 本公开的各方面相关的方面。这一论述被认为有助于为读者提供背景信息以促进对本公开 的各个方面的更好的理解。因此，应当了解的是，这些陈述将从这个角度被解读而并非被视 作对现有技术的承认。
[0003] 催化剂可以被用于促进产物经由化学反应形成。常常期望的是，以某种方式制备 催化剂以实现催化剂和/或产物的所需特性。举例来说，在某些聚合制造设施中，催化剂由 供应商在场外制备，然后被运送到聚合反应设施中。在供应商的设施处，可以将催化剂溶解 在溶剂中以形成催化剂溶液，所述催化剂溶液可以由聚合制造设施直接使用或在进行一些 另外的加工或处理的情况下使用。然而，催化剂在溶剂中的浓度可能受催化剂在该溶剂中 的溶解度限制。换句话说，试图将更大量的催化剂溶解在溶液中可能会引起催化剂从溶液 中沉淀出来，这可能是不希望有的。此外，催化剂在溶剂中的溶解度可能受温度的影响。举 例来说，催化剂的溶解度在低温下可能会降低。因此，催化剂在溶剂中的浓度可能会低于所 期望的浓度，从而导致以高流动速率供送催化剂溶液。此外，现在已认识到的是，在溶剂中 的催化剂浓度方面的问题可能会迫使与处理催化剂溶液相关的储罐、转送管线、栗以及其 它设备的尺寸增大以有助于对催化剂溶液的高流动速率进行管理。这可能会增加聚合制造 设施的资本支出和操作支出这两者。此外，现在已认识到的是，与输送催化剂溶液相关的成 本和其它考虑因素可能大于与仅输送催化剂相关的那些。
【附图说明】
[0004] 在阅读以下详细说明后并且在参考附图后，本公开的优势可以变得显而易见，其 中：
[0005] 图1是具有根据本发明实施方案的催化剂制备系统的聚烯烃制造系统的一个实 施方案的框图；
[0006] 图2是根据本发明实施方案，可以用于图1的聚烯烃制造系统中的催化剂制备系 统的一个实施方案的示意性流程图；
[0007] 图3是根据本发明实施方案，可以用于图1的聚烯烃制造系统中的具有多于一个 催化剂罐的催化剂制备系统的一个实施方案的示意性流程图；
[0008] 图4是根据本发明实施方案，可以用于图1的聚烯烃制造系统中的具有多于一个 催化剂混合/运转罐的催化剂制备系统的一个实施方案的示意性流程图；
[0009] 图5是根据本发明实施方案，可以用于图1的聚烯烃制造系统中的具有分开的混 合催化剂罐和运转催化剂罐的催化剂制备系统的一个实施方案的示意性流程图；以及
[0010] 图6是描绘根据本发明实施方案用于制备催化剂的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0011] 本公开的一个或多个具体实施方案将描述于下文中。为了提供对这些实施方案的 简明的说明，在本说明书中并未对实际实施方式的所有特征进行描述。应当了解的是，在 任何这种实际实施方式的研发中，如同在任何工程项目或设计项目中那样，必须作出很多 的实施方式特有的决定以实现研发人员的特定目标，如符合系统相关的和业务相关的限制 条件，这些特定目标可能在实施方式之间不同。此外，应当了解的是，这种研发工作可能是 复杂并且耗时的，但是尽管如此，对于得益于本公开的本领域普通技术人员来说，仍将是设 计、制作以及制造的例行工作。
[0012] 本公开涉及用于催化剂溶液制备的技术。更确切地说，本公开涉及通过现场的催 化剂制备系统制备催化剂溶液的技术。如本文所用的术语"现场"指的是与聚合制造设施 和任何相邻的相关制造设施处在相同的位置处和/或构成整体。聚合制造设施可以在多种 不同的反应器中生产各种聚合物，所述反应器诸如但不限于流化床反应器、气相反应器、环 管浆液反应器或其任何组合。这些反应器系统可以使用连续理想搅拌罐式反应器（CISTR) 模型来建模。
[0013] 聚合制造设施的反应器可以接收单体、稀释剂以及由根据本发明实施方案的催化 剂制备系统制备的催化剂络合物以生产聚合物。在某些实施方案中，催化剂制备系统的聚 合催化剂罐使用搅拌器将聚合催化剂和溶剂混合以产生聚合催化剂溶液。与聚合催化剂罐 连接的加热系统可以帮助维持聚合催化剂溶液的温度高于阈值。举例来说，可以确定所述 阈值以有助于防止聚合催化剂从聚合催化剂溶液中沉淀出来。然后，催化剂制备系统的预 接触器可以接收助催化剂、活化剂以及来自聚合催化剂罐的聚合催化剂溶液以产生催化剂 络合物。所述预接触器也可以包括加热系统。可以使用转送管线将催化剂络合物从预接触 器转送到聚合制造设施的反应器中。
[0014] 通过现场制备聚合催化剂溶液，聚合催化剂可以从供应商以固体形式（例如干 粉）被运送到聚合制造设施中，从而简化了聚合催化剂的输送并且降低了与聚合催化剂的 输送相关的成本。此外，用于溶解聚合催化剂的溶剂可以经过选择以对于在聚合制造设施 的反应器中的使用来说是特别相容的和/或理想的。举例来说，在某些实施方案中，所述溶 剂可以是已被送到反应器中的材料，如共聚单体。此外，通过在催化剂制备系统中加热聚合 催化剂溶液，聚合催化剂的浓度可以大于由供应商运送到聚合制造设施中的催化剂溶液的 浓度。因此，与聚合催化剂溶液相关的储罐和其它设备相较于与供应商供应的催化剂溶液 相关的设备可以是更小的并且不太昂贵。此外，制备催化剂溶液的批料的频率可以降低。此 外，使用高浓度的催化剂溶液可以改进对聚合反应的控制。举例来说，高分子量聚合物与低 分子量聚合物的比率可以通过使用高浓度的催化剂溶液来促成。
[0015] 图1描绘了使用催化剂经由化学反应生产聚合物产品的制造系统10的一个实施 方案。具体来说，图1是用于生产聚烯烃，如聚乙烯均聚物、共聚物和/或三元共聚物等等的 制造方法的示意图。尽管就聚烯烃的生产大体上描述了本文所述的催化剂制备技术，但所 述技术可以被应用于可以使用连续理想搅拌罐式反应器模型建模的任何化学反应器系统。 举例来说，所述催化剂制备技术可以被应用于其它类型的聚合物生产。
[0016] 如图1中所示，制造系统10包括反应器系统12,该反应器系统12接收各种原料， 如催化剂络合物14、单体16和/或稀释剂18。催化剂络合物14和它的制备详细描述于下 文中。单体16可以包括一种或多种单体和/或共聚单体，诸如但不限于乙烯、丙烯、丁烯、 己烯、辛烯、癸烯等。稀释剂18可以包括一种或多种稀释剂，诸如但不限于在反应条件下是 液体的惰性烃，如异丁烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、正庚烷、环己烷、 环戊烷、甲基环戊烷或乙基环己烷等等。在某些实施方案中，可以使用稀释剂18来使催化 剂粒子和聚合物粒子在反应器系统12的反应容器内悬浮。在另外的实施方案中，反应器系 统12还可以接收其它材料，诸如但不限于链转移剂（例如氢气）、催化剂、助催化剂以及其 它添加剂。
[0017] 反应器系统12可以包括一个或多个聚合反应器，如液相反应器、气相反应器或其 组合。多个反应器可以被串联、并联、或以任何其它合适的组合或配置形式布置。在聚合反 应器内，单体16 (例如一种或多种单体和/或共聚单体）可以被聚合以形成含有通常被称 作绒毛或颗粒的聚合物粒子20的产品。根据某些实施方案，单体16可以包括每个分子具 有最多10个碳原子并且通常在比4-位更接近双键处无支链的1-烯烃。举例来说，单体16 可以包括单体和共聚单体，如乙烯、丙烯、丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯或其任何 组合。聚合物粒子20可以具有一种或多种所关注的熔体特性、物理特性、流变学特性和/ 或机械特性，如密度、熔体指数（MI)、熔体流动速率（MFR)、共聚物或共聚单体含量、模量以 及结晶度。诸如温度、压力、流动速率、机械搅拌、产品输出、组分浓度、聚合物生产速率等反 应条件可以经过选择以实现聚合物粒子20的所需特性。
[0018] 包括所形成的聚合物粒子20在内的产品流出物以及诸如稀释剂18、未反应的单 体16以及残留的催化剂等非聚合物组分离开反应器系统12并且进入诸如产品回收系统、 挤出系统和/或卸载系统等各种系统中以生产挤出的聚合物粒料。可以通过制造系统10生 产的聚合物粒料的实例包括但不限于低密度聚乙烯（LDPE)、线性低密度聚乙烯（LLDPE)、 中密度聚乙烯（MDPE)、高密度聚乙烯（HDPE)、以及增强聚乙烯，如双峰级。各种类型和等级 的聚乙烯粒料可以是例如以美国德克萨斯州伍德兰市（The Woodlands, Texas, USA)的雪佛 龙菲利浦化学公司（Chevron-Phillips Chemical Company, LP