[发明专利]使聚合物粉末脱气的方法

说明书

本发明涉及可用于生产聚合物粉末的方法，以及特别涉及使聚合物粉末脱气的方法。

通过在催化剂存在下使单体发生聚合反应生产聚合物粉末是公知的。例如，使用流化床反应器和淤浆相反应器两者的方法是已知的并且在工业上广泛实施。

例如，在烯烃的气体流化床聚合中，聚合在流化床反应器中进行，其中聚合物颗粒床借助于包括气态反应单体的上升气流保持在流化状态。在聚合过程中，新鲜的聚合物由单体的催化聚合产生，并且聚合物产物被排出以维持该床处于大体恒定体积。工业上偏爱的方法使用流化栅板来将流化气体分配到床中，并在气体的供应中断时用作床的支持体。产生的聚合物通常经由在靠近流化栅板的反应器的较低部位设置的排出管从反应器中排出。

在淤聚合方法中，聚合在主要包括聚烯烃、惰性溶剂(稀释剂)和聚合催化剂的搅拌罐或优选连续回路反应器中进行。聚合物产物以反应稀释剂的料浆的形式从反应器中移出。

由反应器中去除的聚合物产物可以包含未反应的单体及其它烃物质(例如氢气、乙烷、甲烷、丙烷、戊烷、己烷、丁烷)，并且这些单体及其它烃应从聚合物产物中去除，因为做不到这一点可能导致(a)下游设备中的烃水平上升至爆炸性水平或(b)超过环境限制或(c)不可接受的产品质量，例如臭味。

典型用于去除夹带的单体及其它残余烃的一个步骤是使产生的聚合物与气体在吹扫容器中接触，所述气体通常为逆流流动的惰性气体，例如氮气。所述步骤可以称为“吹扫”或“脱气”。

存在许多现有技术专利描述从气相产物中去除这种烃的方法以及包括这种步骤的淤浆方法，例如US 4,372,758、EP 127253、EP 683176、EP 596434、US 5,376,742和WO 2005/003318。

例如，US 4,372,758描述了一种脱气方法，其使用例如氮气的惰性气体来从聚合物产物中去除未反应的气态单体。固态聚合物借助于惰性气体系统输送到吹扫容器的顶部，惰性气体流被引入吹扫容器的底部，固态聚合物逆流与惰性气体流接触，以从固态聚合物产物中去除未反应的气态单体。未反应的单体然后可以与经常通过用于一次性处理的火炬(flare)或排放到大气中的惰性气体流混合。

EP 127253描述了一种通过下述步骤从乙烯共聚物中去除残余单体的方法：使共聚物经历足以解吸单体的减压区，用不含惰性气体的反应器气体清扫共聚物，以及将包含解吸的单体的所得气体再循环到聚合区。

许多因素影响去除可能存在的残余单体及其它组分的速率。US 4,372,758描述了许多这些因素，包括吹扫容器中的温度和压力、树脂粒度和形态、树脂中的单体浓度、吹扫气体组成(单体含量)和吹扫气体流速，但是还有其它因素。这些因素决定吹扫容器中的所需停留时间，以在进一步的下游处理之前将聚合物中的残余单体水平降低到安全水平，但是尽管可以通过实验或过去的方法经验决定任何特定聚合物的要求，但是关系通常是复杂的。

通常，不管以上所述，仍然难以以经济的方式去除所有的残余烃。因此，虽然理论上都可以提高脱气步骤中的吹扫气体速率、吹扫气体纯度(存在的烃的残余水平)、温度和停留时间，以对任何特定聚合物提供完全的烃去除，但是与这种步骤有关的成本意味着典型的是即使在脱气之后仍有少量烃残留在聚合物中；通常吹扫下游产物存储仓，以防止来自存储的聚合物的解吸烃蒸气的累积。

此外，在工业聚合方法的实施中，通常通过改变反应条件，例如随时间使用的温度或共聚单体，产生一系列不同的聚合物，这就是所谓的“聚合周期(polymerisation campaign)”。虽然对于可能生产的一些聚合物产物可以很好地优化脱气设计，但是脱气方法在实施其它聚合物产物脱气中经常是不灵活的，或多或少依赖于随后的存储吹扫，以处理残余烃，而不是改变脱气条件。

新近，WO 2008/024517已经描述了一种控制聚烯烃的挥发性有机物含量的方法和装置。在该公开中描述了一种吹扫柱模型，其基于质量转移理论，并且用来控制脱气方法，使得可以根据要脱气的聚合物改变吹扫速率。

但是，已经发现基于质量转移理论的模型并未精确地表达脱气方法。特别地，已经在实验上发现固相和气相之间的实际扩散速率与WO 2008/024517中所述的质量传递模型所使用的扩散速率不同，这降低了这种模型的精确度。此外，已经发现可以基于平衡参数，特别是基于要脱气的聚合物粉末的吸收系数Kh，获得脱气方法的更精确的表达，所述吸收系数本身可以在实验上测定，因此意味着该脱气方法可以基于代表性的实验获得参数加以模型化或操作。