[发明专利]一种烯烃聚合的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子聚合领域，进一步地说，是涉及一种烯烃聚合的系统及方法。

背景技术

聚烯烃树脂的加工性能和力学性能是相互矛盾的，提高分子量有助于树脂的力学性能的提高，但同时也会使树脂的加工变得困难。而宽峰（有时也称为双峰或多峰）聚烯烃树脂能够实现材料加工性能和机械性能的平衡，其中的低分子量部分能够保证树脂具有良好的加工性能，同时高分子量部分赋予材料长期的机械性能，如高的拉伸性能、高韧性和冲击强度等。反应器串联组合工艺是目前生产具有宽峰分子量分布聚烯烃树脂的应用最广泛的工业化方法，该法是在两种或两种以上不同气体组成的反应条件下，使烯烃连续发生聚合反应，生产出具有宽峰分子量分布的聚烯烃树脂。

本领域已知的一种串联反应器工艺是浆液反应器+浆液反应器的工艺。例如CN101790544A和CN200580033634.6所提到的在至少两个串联的淤浆环管反应器内进行烯烃聚合的组合工艺，以及CN1903896A中所提到的在两个浆液反应釜中生产双峰聚乙烯的方法。以上工艺均通过闪蒸器或者分馏装置分离第一反应器出口淤浆中的轻组分和聚合物。此类方法在第二反应器中采用浆液反应器，所加入的共聚单体量受到反应器结垢的限制，而不能生产共聚单体含量更高的产品，而这正是第二反应器生产高分子量产品的一种要求。同时，由于仅能提供两种反应条件，产品的分子量分布只能呈现所谓双峰的形态。

另一种已知的串联反应器工艺是双气相反应器工艺。例如EP-A-691353和US4420592中提到的使用串联的双气相反应器工艺，其中第一反应器的产物通过氮气输送至第二反应器。该类工艺遇到的一个问题是第一反应器采用气相反应器，受反应产物易堵塞反应器和输送管线的影响，此类反应器不适合生产低分子量的产品，而这正是生产宽峰分布产品时第一反应器的目标产品。

本领域还已知一种浆液反应器+气相反应器的工艺。例如EP0517868和CN1708515A中提到的聚乙烯多段生产工艺，其中第一段是超临界条件下在环管反应器中的浆液聚合，第二段是在一个或多个气相反应器中进行气相聚合。此工艺方法中需要将第一反应器的流出物闪蒸至“基本上除去所有残余液”的程度，因而需要大量的能量。此外，该方法中没有提及如果高效地回收所闪蒸出的“残余液”。

CN101400933A公开了一种在三个串联连接的反应器中进行悬浮聚合，生产“多重模态”聚乙烯模塑组合物（即一种多峰或宽峰分子量分布的聚合物）。这种组合物由低分子量的乙烯均聚物、高分子量的乙烯共聚物以及超高分子量的乙烯共聚物组成。这种组合物与前面所述的双峰聚乙烯相比，其机械性能特别是抗环境应力破裂性和切口冲击强度有了显著的提高。但是由于该专利在最后一级反应中仍采用浆液反应，与气相反应相比，反应出料时所夹带的需要回收的物料较多，分离和回收较为困难，耗能多且需增加投资。

CN101035851A也提到了一种多峰聚乙烯组合物的制备方法，这种组合物包含三个具有不同重均分子量的乙烯均聚或共聚部分。其优选实施方式是在EP0517868中所述的预聚环管反应器、环管反应器和流化床反应器中实现的。其聚合工艺的不足与前面所述的EP0517868和CN1708515A相同。

因此，需要找到一种更为经济和可靠的浆液和气相串联的包括三个或三个以上反应器的聚烯烃工艺，用于生产超宽分子量分布的产品。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种烯烃聚合的系统及方法。该烯烃聚合的系统及方法，可生产超宽分子量分布的聚烯烃，且生产成本更低、流程更合理、更节能。

本发明的一个目的是提供一种烯烃聚合的系统，其包括串联连接的三个以上的反应器。其中，第一反应器为一个或两个以上环管反应器；第二反应器为一个或两个以上搅拌釜反应器；第三反应器为一个或两个以上气相流化床反应器；反应物料进入第一反应器进行聚合反应，带有催化剂的反应产物进入第二反应器，补充物料加入第二反应器，进行反应；第二反应器出口的反应产物进入第三反应器，补充物料加入第三反应器，进行反应，最后在第三反应器中反应得到最终产物。上述反应物料包括催化剂、稀释剂和反应原料等；补充物料，包括需要补充的催化剂、稀释剂、反应原料等。其中反应原料指单体（包括聚合单体，或聚合单体和共聚单体）、氢气。