[发明专利]方法

说明书

本发明提供了一种用于从聚合过程的气态进料流中分离氢气的方法，所述方法包括以下步骤：i.在溶剂的存在下，任选地在氢气的存在下，使烯烃单体和任选的至少一种烯烃共聚单体聚合，以形成包含聚烯烃聚合物、一种或多种未反应的单体、溶剂和氢气的聚合反应混合物；ii.从所述一种或多种未反应的单体、溶剂和氢气中分离出所述聚烯烃聚合物；iii.将所述一种或多种未反应的单体和氢气进料到冷凝器中以形成所述气态进料流；iv.使所述气态进料流与氢气分离膜接触，以形成富氢气气态流和贫氢气气态流。

技术领域

本发明涉及用于从聚合过程的气态进料流中分离氢气的方法，特别涉及其中所述气态进料流与氢气分离膜接触的方法。本发明进一步涉及布置成执行本发明的方法的装置，并且涉及氢气分离膜在本发明的方法中用于分离氢气的用途。

背景技术

在聚合反应中，特别是用于制备聚烯烃的那些反应中，经常将氢气用作反应物(链转移剂)，以控制聚合物的性质，例如分子量。氢气还会影响聚合速率，尽管聚合速率进一步受其他因素影响，例如受催化剂类型、所用单体和工艺条件(即温度和压力)影响。氢气还通常在烯烃聚合期间作为副产物产生。因此，该气体通常将存在于产物反应混合物中。

在采用茂金属催化剂的溶液聚合反应中，仅需少量的氢气即可改变聚合物的性质。这与使用齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂的方法相反，使用齐格勒-纳塔催化剂的方法倾向于采用较高的氢气浓度。茂金属催化剂对氢气高度敏感。通常，将低浓度的氢气进料到部分反应的反应器中，然而在反应器中还可能会产生未知量的氢气。从聚合反应器出来后，将流出物进料到闪蒸器中，该闪蒸器允许聚合物产物分离并产生包含尤其是任何未反应的氢气的蒸气流。其通常再循环回聚合反应器中。由于氢气的浓度非常低(通常为ppm水平)，因此测量其在蒸汽流中的浓度具有挑战性。此外，由于在大多数情况下缺乏可靠的动力学信息，因此不可能使用数学模型来估算该浓度。

将潜在的未知量的氢气作为原料再循环回反应器中会带来一些问题。最重要的是，会难以控制所生产的聚合物的品质，从而导致不合格牌号产品。在采用牌号切换循环(grade transition cycle)的反应器(其可能需要在高MI产品之后生产低MI产品)中，这可能尤其令人担忧。当两个或更多个反应器并联或串联连接并且在每个需要不同氢气浓度的反应器中产生不同牌号的情况下，这也具有实际的重要性。因此，需要在将蒸气流循环回反应器之前从蒸气流中分离和除去氢气。

已经考虑了在聚合过程中除去氢气，但是这主要集中在通常在浆料或气相反应器中进行的常规低压过程中。在这些过程中通常分别采用低于100℃和低于100巴的温度和压力。例如，EP 0905153考虑了氢气的去除，其中氢化催化剂被添加到采用齐格勒-纳塔聚合催化剂的两个环路反应器之间的工艺流中。所述氢化催化剂，通常为茂金属，用于消耗氢气，然后在进入第二反应器之前将其转化为乙烷。

但是，该技术没有解决从旨在循环回聚合反应器的蒸气流中除去氢气的问题。WO2011/087728提出了使用喷雾吸收塔，在该塔中，使用处于逆流流动布置的汽提器汽提氢气。但是，这种设置需要以汽提气的形式向车间供应额外的材料，此外，还必须包括一个回收单元，在该回收单元中，在汽提气被进一步利用前从汽提气中分离氢气。这些增加了整个过程的成本和复杂性。因此，仍然需要开发用于从聚合过程中产生的气态进料流中除去氢气的新方法，该方法克服了现有技术中存在的至少一些问题。本发明人惊奇地发现，采用氢气分离膜为该问题提供了有吸引力的解决方案。

因此，本发明的目的在于提供一种用于从聚合过程的气态进料流中分离氢气的新方法，该方法能够有效地除去氢气，从而可以产生能够循环回反应器的贫氢气气态流。特别地，需要一种分离效率高的方法。正在寻求一种能够轻松并入现有技术和设备装配的方法。理想地，该方法将比现有技术中已知的方法更直接、更经济。优选地，实现这些因素中的一个以上。

发明内容

因此，在第一方面，本发明提供了一种用于从聚合过程的气态进料流中分离氢气的方法，该方法包括以下步骤：