[发明专利]一种宽分布聚烯烃生产的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在多个串联反应器内制备宽分布聚烯烃的控制方法，具体的说涉及一种通过采用控制反应器放热量稳定的方法控制各反应器的聚合物产量稳定，进而实现宽分布聚烯烃中不同分子量级份所占比例的稳定控制。如此可以得到分子量分布稳定的宽分布聚烯烃产品。 

技术背景

众所周知，聚烯烃产品的分子量和分子量分布对其产品的使用性能和加工性能都有着十分重要的影响。一般来说，聚烯烃产品的刚性、强度和耐蠕变性能等指标可以通过提高其分子量来实现。然而，当分子量提高到某种程度时，树脂的熔体流动性降低，导致产品的加工性能变差，甚至无法加工。 

通常，宽分布聚烯烃产品内既包含有相对高分子量组分又包含有相对低分子量组分。其中，高分子量组分具有良好的机械性能，低分子量组分则具有良好的流变性能。这样宽分布聚烯烃产品既可保留高分子量组分优异的力学性能，同时又赋予材料更好的加工性能，以使聚合物的机械性能和加工性能都达到最佳。 

目前，制备宽分布聚烯烃产品主要有以下几种方法：熔融共混法、使用混合催化剂法、采用新型宽分布型催化剂体系、分步聚合法以及多区循环反应器法等。 

当前业界采用最广泛的是分步聚合法，即在串联两个或两个以上反应器(可以是液相反应器，也可以是气相反应器，或是气、液相反应器组合使用)，向不同的反应器内加入不等量的氢气即不对称加氢的方法来控制各个反应器内聚烯烃产品的分子量。 

中国专利200610085219.1将三井的Hypol聚丙烯生产工艺进行了改进，通过不对称加氢的方法可制备宽分布型聚丙烯产品并且分布宽度可调；Borealis专利95196221.3揭示了一种通过调节反应器内聚丙烯的熔融指数，得到了具有高分子量、宽分布型聚丙烯均聚物以及改进了的共聚单体分布的共聚物组合物。 

上述方法尽管可以制造宽分布型的聚烯烃产品，但由于聚烯烃是不同链长的大分子的混合物，其分子量分布不仅取决于不同级份的分子量大小，还取决于不同分子量级份的比例。在实际生产过程中，由于催化剂的活性、动力学衰减行为等受氢气浓度的影响较大，因而反应器内的浆液浓度或是床层料位很难及时准确地反映该时刻的新生成聚合物量，因而反应器内的聚合物新生成量是波动的。这就造成，以反应器内浆液浓度或床层料位不变为基础控制宽分布聚烯烃生产时，不同级份的聚合物量在随时间波动，进而影响到其分子量分布宽度的稳定性。 

发明内容

本发明提出一种宽分布聚烯烃生产的优化控制方法，即利用不对称加氢技术调节各反应器内聚烯烃的分子量，采用控制反应器放热量稳定的方法控制各反应器的聚合物产量稳定，实现宽分布聚烯烃中不同分子量级份所占比例的稳定，进而可以得到分子量分布稳定的宽分布聚烯烃产品。 

本发明的目的在于提供了一种宽分布聚烯烃生产的控制方法，该控制方法应用在两个或两个以上串联反应器中，利用向不同反应器中加入不同量的氢气生产出宽分子量分布的聚合物，其特征在于，各反应器在聚合过程中，以反应器的放热量不变来控制反应器内的反应单体或溶剂的进料量，所述的反应器放热量是通过计算与聚合反应撤热有关的冷换单元的撤热量得到的。 

本发明所述的两个或两个以上串联反应器可以是液相本体或淤浆反应器串联，也可以是气相反应器串联，或是气、液相反应器组合串联。 

本发明所述的与聚合反应撤热有关的冷换单元如夹套水冷系统、循环器冷却器等。 

当采用液相本体聚合或淤浆聚合工艺时，通过向两个或两个以上液相反应器内加入不同量的氢气来调节其产品的分子量。以两个串联的液相反应器为例，通常，第一反应器少加氢或不加氢，制备高或超高分子量的聚合物(包括均聚物或共聚物)，第二反应器根据需要加入大量的氢气，制备低分子量的聚合物。通过计算反应器夹套的撤热量，获知反应器的放热量，进而通过调整反应单体(如丙烯聚合时的丙烯等)或溶剂(如乙烯聚合时采用的丙烷、异丁烷、己烷等)的进料量，以控制反应器中催化剂的浓度，进而获得稳定的反应放热量，亦即控制稳定的聚合物产量。所述反应器的放热量可以通过测定反应器外夹套水进出口温差得到的。假设反应过程中，无聚合反应时，反应器系统的基础换热量为定值Q₀，利用公式： 

Q＝F*Cp*(T_out-T_in)-Q₀，