[发明专利]气相法高密度聚乙烯的聚合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气相法高密度聚乙烯的聚合方法，属于高分子材料制备技术领域。

背景技术

聚乙烯(PE)以其性优价廉的优势，成为通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)以及一些具有特殊性能的专用料树脂。其中高密度聚乙烯（HDPE）是重要的五大通用塑料之一，HDPE分子中支链少，结晶度高(85%-90%)，密度高(0.941-0.965g/cm3)，具有较高的使用温度、硬度、力学强度和耐化学药品性较好。适用于中空吹塑、注塑和挤出各种制品，如各种容器、网、打包带，并可用作电缆覆层、管材、异型材、片材等。HDPE因其优异的性能被广泛应用于食品、汽车、化工等领域。

HDPE的生产工艺主要有三种，即淤浆法、气相法和溶液法。本专利涉及的生产高密度聚乙烯方法是气相法工艺，以下将详细介绍目前在用的几种气相聚合工艺。

Lupotech G气相工艺与其他气相法工艺（如Innovene和Unipol）基本类似。该工艺的特点为：根据工艺需要独立开发设计了助催化剂，用于活化铬系催化剂。聚合时专用AVANT催化剂直接注入反应器。单体要经过处理以除去微量乙炔和极性化合物（如甲醇，CO，CO2，水等）。聚合在压力约2.1MPa，温度为92～115℃条件下进行。该工艺采用较高的聚合反应温度，以满足聚合物产能和聚合物性能指标要求，增加了能耗和工艺控制难度。

Spherilene气相聚合工艺的特色在于具有两个气相反应器，因此可生产更易于加工、可调控共聚单体分布的专用树脂以及高附加值三元共聚物。Basell公司称使用双反应器可减少聚合物在反应器中总停留时间，最大程度发挥催化剂的活性。由于从第一反应器中出来具有良好形态的粒子进入第二反应器，因此，可采取更严格的聚合条件，以避免粒子破碎，减少细粉产生。Spherilene工艺在两反应器中都使用丙烷作惰性反应介质，从而改善了传热能力，因为传热能力与气体密度成正比，这就改善了高产率下的热稳定性。该工艺采用串联式的两个气相反应器，虽然改善了聚合物产能和聚合物颗粒形态，无形中增加了初期反应设备的投入，同时为了提高产能降低反应放热在系统中引入了丙烷作惰性反应介质，增加了生产成本。

Univation技术公司是目前Unipol气相法聚乙烯工艺客户在专利授权、服务、催化剂供应方面唯一的平台，可以提供非常宽广的催化剂种类（包括Ziegler-Natta催化剂、铬系催化剂、茂金属催化剂和其他高性能催化剂）。其开发的Unipol气相法聚乙烯工艺能够生产密度为0.910～0.965g/cm³的LLDPE，MDPE，HDPE产品。聚合在压力约2.1MPa，温度为92～115℃条件下进行。该工艺的特点是在单反应器中进行气相法高密度聚乙烯的生产，但其聚合反应温度较高，为92～115℃，对于该聚合工艺来说降低反应温度会导致聚合物颗粒偏细，降低产能，严重时会造成结块。Unipol气相法聚乙烯工艺在国内申请专利，申请号为98810070.3，该专利中列举的实施例聚合温度均在92℃以上。

BP公司申请的EP1303546专利涉及一种氧化铬催化剂，该催化剂可用于乙烯聚合反应。该专利中涉及的聚合反应温度均在91℃以上。

通常高密度聚乙烯在气相聚合装置上所采用的聚合反应温度为90-115℃之间，以Unipol气相法聚乙烯工艺为例，假如聚合反应温度在90℃以下，所采用的工业S催化剂的聚合活性降低，同时聚合产品的性能降低。因此，采用气相聚合工艺的生产装置基本上采用较高的聚合反应温度来维持高密度聚乙烯树脂的正常生产，以确保产能和产品质量稳定。较高的聚合温度不仅使得生产成本提高，而且增加了能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高密度聚乙烯树脂的聚合方法，该方法采用一种新型的高效铬系催化剂在较低的聚合反应温度下进行乙烯的气相聚合以生产高密度聚乙烯树脂。

本发明所述的气相法高密度聚乙烯的聚合方法，是采用高效铬系聚乙烯催化剂作为催化剂体系，进行乙烯聚合反应；聚合温度70-97℃，聚合压力1.2-2.1MPa；

高效铬系聚乙烯催化剂的制备分为浸渍、干燥、活化和还原四个制备过程，催化剂的负载浸渍是在双锥式转鼓混料机中进行的。

所述高效铬系聚乙烯催化剂的制备方法包括以下步骤：