[发明专利]制备颗粒状聚乙烯产物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备颗粒状(particulate)聚乙烯产物的方法。根据本发明，聚乙烯产物在聚合环流反应器中制备，其中聚合通过不均匀地(heterogeneously)分布在惰性载体(support)上的茂金属-铝氧烷催化剂催化。

背景技术

聚乙烯(PE)是通过聚合乙烯(CH₂=CH₂)单体而合成的。因为聚乙烯聚合物便宜、安全、对大多数环境稳定、容易加工，因此其在许多应用中是有用的。根据性质，聚乙烯可分为若干类型，例如但不限于LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(线型低密度聚乙烯)和HDPE(高密度聚乙烯)。每种类型的聚乙烯具有不同的性质和特性。

乙烯聚合通常在环流反应器中使用乙烯单体、液体稀释剂和催化剂、任选的一种或多种共聚单体、和氢气进行。环流反应器中的聚合通常在淤浆条件下进行，所产生的聚合物通常为悬浮在稀释剂中的固体颗粒形式。使用泵使反应器中的淤浆连续地循环以保持聚合物固体颗粒在液体稀释剂中的有效悬浮。聚合物淤浆通过基于间歇原理操作的沉降腿从环流反应器中排出以收取所述淤浆。利用在所述沉降腿中的沉降来提高最终作为产物淤浆收取的淤浆的固体浓度。将所述产物淤浆通过加热的闪蒸管线进一步排出到闪蒸罐，在所述闪蒸罐中将未反应的单体和稀释剂的大部分闪蒸出来并将其再循环。

乙烯的聚合涉及在反应器中在聚合催化剂的存在下乙烯单体的聚合。用于聚乙烯制备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。

将茂金属催化剂用于乙烯的聚合和共聚是相对最近的发展。已经描述了在茂金属催化剂的存在下通常制造聚烯烃和特别是制造聚乙烯的方法。茂金属常常和活化剂例如铝氧烷组合，以改善茂金属的催化活性。

负载的茂金属-铝氧烷聚合催化剂基本上包括其上涂覆有铝氧烷和茂金属的惰性载体或承载体(carrier)。在许多用于生产聚烯烃例如聚乙烯的应用中，使用多孔载体。这样的多孔载体的性质例如孔密度或表面积极大地影响最终聚烯烃产物的物理化学性质。多孔载体相比于无孔载体增加的表面积在理论上导致结合的(bound)催化活性中心的增加。

用于生产聚乙烯和其共聚物的设备的主要目的包括：制备具有在一定规格内的物理性质的聚合物，且最优化经济目标例如催化剂比消耗以及设备的生产速率(production rate)。即，期望使每吨所生产的聚合物的催化剂消耗最小化，这导致提高的催化剂生产率(productivity)和产物中催化剂残留的量的降低、以及每小时所生产的聚合物的量的最大化。

然而，虽然与在非负载的催化剂存在下的聚合反应相比，在负载在多孔载体上的茂金属-铝氧烷聚合催化剂存在下的聚合反应产生具有改善的物理-机械性质例如均一性(uniformity)、可混合性(miscibility)、密度或分子量分布的聚合产物，但是这样的负载的催化剂的催化剂活性被认为通常低于非负载的催化剂的催化剂活性。因此，与在非负载的催化剂存在下实施聚合反应时相比，在负载在多孔载体上的催化剂的存在下可每给定量的催化剂生产更少量的聚合物。

此外，当在具有低催化剂活性的催化剂的存在下实施聚合反应时，为了制备给定量的聚合物产物，不得不使用更高量的催化剂。鉴于此，更高量的催化剂可残留在制备的聚合物产物中，且因此这样的聚合物可含有更高的灰分含量。特别地，当使用茂金属催化剂时，可发生与不足的催化剂活性有关的问题，以及其在得到的聚合物产物中例如提高了灰分含量的后果。对于在食品包装或介电材料中的应用，高灰分含量是不允许的。在这些类型的应用中，需要在生产后例如通过应用昂贵和费时的各种洗涤和提取技术除去聚合物产物中的灰分含量。

考虑到上面的内容，利用提供在多孔载体上的催化剂体系的许多应用仍然需要改善的催化剂活性，以提高聚合反应的生产率且因此提高所生产的聚合物产物的量。因此，本领域中仍然需要提供使用具有改善的生产率的负载催化剂制造聚烯烃树脂、且特别是聚乙烯树脂的聚合方法。

本领域中还需要改善聚合反应以减少所生产的聚合物的灰分含量，所述生产的聚合物可然后以额外成本和时间的最小投入用在各种杂质敏感的应用中。

考虑到上面的内容，本发明目的是提供使用具有改善的活性的负载催化剂制造聚烯烃树脂的聚合方法。特别地，目的是提供使用具有改善的活性的负载的茂金属-铝氧烷催化剂制造聚乙烯的聚合方法。

发明内容