[发明专利]用于确定催化剂活性的方法和系统

说明书

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(CH₂＝CH₂)单体和任选的高级1-烯烃共聚单体 (如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯或者1-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，因而聚乙烯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。

已知，烯烃(例如乙烯)的聚合(尤其是通过气相聚合方法的聚合)涉及烯 烃单体借助于催化剂和任选的助催化剂(如果根据所用的催化剂，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 剂，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子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、Cp₂TiCl₂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。