[發明專利]一種用于高壓烯烴聚合的方法

有效

• 申請號: 202011117760.2
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112250780B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 蔣斌波;陳湛旻;任聰靜;陽永榮;王靖岱;廖祖維;黃正梁;孫婧元;楊遙;馬玉龍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08F210/02
• 分類號: C08F210/02;C08F218/08;C08F2/01;C08F2/34
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種用于高壓烯烴聚合的方法。乙烯或乙烯及其共聚單體在壓力范圍100MPa?400MPa和溫度范圍100?400℃的條件下，在自由基引發劑存在的反應體系下，引發的自由基聚合反應。控制反應釜的平均停留時間不小于反應條件下所用引發劑半衰期的10倍，以確保引發劑充分分解，出口物料中引發劑含量應低于千分之一；以確保連續生產過程中反應設備不會發生粘壁。平均停留時間不大于V·ρ·(Cp·_ΔT?1/10·_ΔH)與反應條件下夾套平均換熱量Q之比，因此確保聚合產物的含量低于10％，以保障連續生產過程中反應設備不會發生粘壁。

技術領域

本發明屬于乙烯聚合設備和聚合工藝領域，具體涉及一種用于高壓烯烴聚合的方法。

背景技術

具有極性共聚單體的乙烯共聚物或低密度聚乙烯可以通過乙烯和共聚單體在高溫(100℃-300℃)和超高壓力(1000bar-3000bar)的條件下通過自由基聚合來產生。高壓低密度聚乙烯及其共聚物由于其極端苛刻的生產條件及其優良的透明性與加工性一直為聚烯烴行業所重點關注，主要用于制造薄膜、電線電纜的包覆材料、管材、涂層制品等。此外，LDPE產品無引發劑殘渣，純度高，而且能生產如乙烯-乙酸乙烯、乙烯-丙烯酸丙酯、乙烯-甲基丙烯酸甲酯等多種共聚物產品，這是其它聚乙烯品種無法比擬的。與常規用于膜類產品的通用料不同，高含量長鏈支化的高壓低密度聚乙烯因高含量的長鏈支化度和寬分子量分布的鏈結構特征使其具有優異的包容性、熱穩定性和流動性，在超高壓電(大于500KV)輸送線絕緣料/屏蔽料、光伏電池封裝膠膜等高端領域具有獨特的用途，已經成為聚烯烴合成樹脂高性能化的重要方向。

相較于其他聚合工藝，乙烯高壓自由基聚合在開停車，操作條件的波動和不同牌號產品的切換等工況下都易于發生聚合物的粘壁，局部熱點的產生，乙烯的熱分解等影響反應器的長周期穩定運行和產品質量。為實現反應器的長周期運行和保障產品質量，需要充分考慮反應器內物料的均勻混合及聚合條件的穩定控制。而小型實驗裝置因其反應器容積較小，在充分的攪拌條件下，反應物料易于得到充分的混合，同時由于反應體系進料流量小，通過精確的質量控制易于保障反應器內穩定的反應條件。因此為確保小型實驗裝置的安全穩定運行，保障反應器內流體合適的平均停留時間尤為關鍵。

CN104812473公開了一種用于制備乙烯聚合物的方法，所述方法包括:在范圍從10,000psig至50,000PSig的壓力和范圍從120℃至340℃的溫度中，在自由基引發劑存在的情況下在壓熱器反應器中對乙烯和任選地共聚單體進行聚合，其中，所述壓熱器反應器包括頂部-頭板、底部-頭板和包括內部豎直壁的豎直取向的中空柱狀體；并且其中，所述壓熱器反應器包括一個或多個長形壁隔板，其長度沿所述內部豎直壁而豎直延伸。以提供充分的軸向和徑向混合，保障整個反應器內的混合效果的均一性。

US2897183A公開了一種用于制備乙烯聚合物的方法，所述方法包括：在連續制備乙烯的固體均聚物的過程中，該方法包括在40℃和350℃之間的溫度和50和3000個大氣壓之間的壓力下進行乙烯均聚的步驟。以及在環境中存在乙烯聚合引發劑的環境中，在整個反應過程中，均聚物和未反應的乙烯的比率基本上保持在0.05和0.50之間，通過該方法，提供了一種新的和改進的方法來生產不僅具有相對均一的分子量而且具有均一的分子結構和均一的物理性質的聚合物。該發明的關鍵特征是通過提供恒定的聚合條件來制備相對均一的聚合物產品。

除此之外，針對實驗用小型聚合反應器，還需要為超高壓乙烯聚合方法嚴格控制反應器的平均停留時間，避免停留時間過短引起的出口物料中殘余過量未分解的引發劑導致后續管路內持續進行反應，堵塞出口管道或造成管道過熱引發乙烯分解；停留時間過長導致反應器內乙烯轉化率過高引發聚合物粘壁，影響反應器換熱等問題，本發明意在解決此類問題，為實驗用小型聚合反應器提供安全穩定的運行環境。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于高壓烯烴聚合的方法，本發明提供的方法優選針對小型高壓乙烯聚合過程(例如實驗室超高壓聚合)，可以實現聚合過程安全穩定運行，具有普適的應用前景。