CN110997096B - 减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物的方法，其包括以下步骤：(i)选择进入分离器的聚合物溶液中聚合物液滴的直径；(ii)确定聚合物液滴在分离器中的移动时间；和(iii)调节聚合物稠密相在分离器中的停留时间为至少为聚合物液滴的移动时间，涉及使用所述方法的溶液聚合方法用于减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物，和涉及所述方法用于确定为确保聚合物溶液有效分离成贫聚合物相和富聚合物相所需的聚合物溶液在分离器中的最小停留时间的用途。

Description

减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物的方法
技术领域
本发明涉及通过将聚合物溶液在分离器中的停留时间调节为至少为聚合物液滴的移动时间(traveling time)的方式来减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物的方法，其中移动时间尤其取决于分离器中聚合物液滴的粒度。
背景技术
已知在溶液聚合方法中制备烯烃聚合物，其中从溶液中分离未反应的单体和未反应的共聚单体以及溶剂并再循环到聚合方法中。
原则上，从溶液中分离未反应的单体和未反应的共聚单体以及溶剂的两种不同方式是本领域已知的。
PCT/EP2016/082207和PCT/EP2016/082184均公开了溶液聚合方法，其中在蒸气-液体分离器中进行分离，其中未反应的单体和未反应的共聚单体以及溶剂以蒸气流的形式从包括聚合物的液体溶液流中分离。该方法具有完全分离的优点，其中基本上没有聚合物被夹带在蒸气流中，使得蒸气流无需进一步的处理步骤就可以在聚合反应器中再循环。这种方法的缺点是能耗高，因为为了蒸气流和液体流得到分离，聚合物溶液的温度和压力必须降低至低于较低临界溶液温度(LCST,lower critical solution temperature)，如图1的相图中所示。
US2005/0192416、WO2008/082511、US2009/0259005和US2015/0073106均描述了溶液聚合方法，其中分离在液体-液体分离器中进行，其中未反应的单体和未反应的共聚单体以及溶剂以液体流从包括聚合物的液体溶液流中分离。这种方法与蒸气-液体分离相比具有较低的能耗的优点，因为温度和压力下降较小，如图2的相图中所示。但是，液体-液体分离具有贫聚合物液相中夹带聚合物的缺点，使得在将贫聚合物液相再循环到聚合反应器中之前，必须进行几个进一步的处理步骤以分离夹带的聚合物。
因此，本领域中需要从溶液中分离未反应的单体和未反应的共聚单体以及溶剂的方法，其减少贫聚合物相中的聚合物夹带并且是节能的。
发明内容
本发明基于以下发现：通过随聚合物液滴的直径来调节聚合物溶液中聚合物液滴在分离器中的停留时间，可以显著减少贫聚合物液相中的聚合物夹带。
在第一方面，本发明提供减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物的方法，其包括以下步骤：
(i)设定进入分离器的聚合物溶液中聚合物液滴的直径范围；
(ii)估计聚合物液滴在分离器中的移动时间；和
(iii)调节聚合物溶液在分离器中的停留时间为至少为聚合物液滴的移动时间。
在第二方面，本发明提供用于制备聚合物的方法，其包括以下步骤：
(a)在聚合反应器中于溶剂中连续地聚合单体和任选的至少一种共聚单体，以制备包括溶剂、聚合物、未反应的单体和任选的未反应的共聚单体的聚合物溶液；
(b)连续地从聚合反应器中取出聚合物溶液；
(c)加热聚合物溶液；
(d)以足以将聚合物溶液分离成富聚合物液相和贫聚合物液相的量来降低热聚合物溶液的压力，所述富聚合物液相包括聚合物，所述贫聚合物液相包括溶剂、未反应的单体和任选的未反应的共聚单体；
(e)将压力降低的聚合物溶液进料到分离器中；
(f)根据上述或下述方法减少贫聚合物液相中夹带聚合物；
(g)从分离器中取出富聚合物液相，并从富聚合物液相中回收聚合物；和
(h)从分离器中取出贫聚合物液相，并将贫聚合物液相直接再循环到聚合反应器中。
在第三方面，本发明提供了如上所述或如下所述的减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物的方法用于确定聚合物溶液在分离器中的最小停留时间的用途，所述最小停留时间是确保将聚合物溶液有效分离成富聚合物相和贫聚合物相、最大部分聚合物被收集在所述富聚合物相中所需的，所述富聚合物相包括聚合物，所述贫聚合物相包括溶剂、未反应的单体和任选的未反应的共聚单体。
附图说明
图1示出了显示发生在蒸气-液体分离器中的相变的相图。图1取自WO 2002/034795 A1的图2。
图2示出了显示发生在液体-液体分离器中的相变的相图。图2取自WO 2002/034795 A1的图2。
图3示出了对于液体-液体分离(L-L)和蒸气-液体分离(V-L)二者，终端速度作为聚合物液滴直径的函数。
图4示出了具有15min的平均停留时间的液体-液体分离器中，聚合物液滴的移动时间作为聚合物液滴直径的函数。
图5示出了具有20min的平均停留时间的液体-液体分离器中，聚合物液滴的移动时间作为聚合物液滴直径的函数。
具体实施方式
定义
由于其比重，聚合物在聚合物溶液中附聚成聚合物液滴。在进入分离器之间，由于从聚合反应器中取出的聚合物溶液的温度和压力的降低，附聚过程被加速。
聚合物溶液中聚合物液滴的直径约等于分离器内的分布器的直径。通常，分离单元中的平均液滴尺寸取决于不同的事实：(a)分布器喷嘴类型，(b)分散相的物理性质(例如，粘度、密度、界面张力等)，(c)分离器中的操作条件(例如，温度、压力、进料质量流量等)和(d)分离单元的几何特征。因为聚合物溶液中聚合物液滴具有球形形状，如在本申请中使用的，聚合物液滴的直径定义了球形液滴的最小直径。
在本文中，直径范围是指球形液滴自它们的最小直径至它们的最大直径的直径范围。
移动时间是在给定的温度和压力下，聚合物液滴在分离器中受重力作用通过具有低的相对密度的贫聚合物相进入具有较高的相对密度的富聚合物相花费的总时间。
停留时间是聚合物液滴在分离器中停留的时间总量。
终端速度(terminal velocity)通常是当介质的抵抗力(即浮力和阻力(dragforce)二者)与重力大小相等且方向相反时，坠落物体移动通过介质的速度。终端速度(termination velocity)uT根据公式(I)计算：
Figure GDA0003423086680000041
其中液滴密度ρd，流体密度ρf，液滴直径和根据以下公式由雷诺数Re确定的阻力系数(Drag Coefficient)CD：
Figure GDA0003423086680000042
(MacCabe,W.,Smith,J.,Harriot,P.,Unit Operations of ChemicalEngineering,Mcgraw-Hill College,第5版,第143-180页)
因此，液滴密度ρd表示聚合物液滴的相对密度，并且优选在600kg/m3至1000kg/m3的范围内。流体密度ρf表示贫聚合物相的相对密度，并且对于贫聚合物液相优选在350kg/m3至700kg/m3的范围内，而对于贫聚合物蒸气相优选小于100kg/m3。液滴直径优选根据本发明方法的任何步骤(i)确定。
液体-液体分离器涉及在其中两相液体体系可以分离的容器。具有较低相对密度的液相(在本例中为贫聚合物液相)从容器的上端取出，而具有较高相对密度的液相(在本例中为富聚合物液相)从容器底端取出。
蒸气-液体分离器涉及在其中两相蒸气-液体体系可以分离的容器。具有较低相对密度的蒸气相(在本例中为贫聚合物蒸气相)从容器的上端取出，而具有较高相对密度的液相(在本例中为富聚合物液相)从容器的底端取出。
液体-液体分离器和蒸气-液体分离器通常用于分离在溶液聚合方法中制备的聚合物溶液。
适合于根据本发明的方法的聚合反应器可以是任何适合用于聚合的可以以连续方式操作的反应器。这样的反应器是本领域众所周知的。合适的实例尤其是以连续方式操作的高压釜或搅拌釜反应器或管式反应器。
聚合物溶液的两相体系的贫聚合物相具有比富聚合物相更低的相对密度，并且包含未反应的单体、溶剂和可能痕量的聚合物以及如果存在的重质共聚单体(heavycomonomer)。对于贫聚合物蒸气相，相对密度通常在小于100kg/m3的范围内，对于贫聚合物液相，取决于温度和压力，相对密度通常在350kg/m3至700kg/m3的范围内。
聚合物溶液的两相体系的富聚合物相具有比贫聚合物相更高的相对密度，并且含有聚合物和如果存在的重质共聚单体以及可能地痕量的未反应的单体和溶剂。
本发明详述
用于减少贫聚合物液相中夹带聚合物的方法
本发明提供了减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物的方法，其包括以下步骤：
(i)设定进入分离器的聚合物溶液中聚合物液滴的直径范围；
(ii)估计聚合物液滴在分离器中的移动时间；和
(iii)调节聚合物溶液在分离器中的停留时间为至少为聚合物液滴的移动时间。
如上文在定义中所论述的，聚合物溶液中聚合物的液滴直径通常取决于分散相的物理性质，并因此取决于聚合物的特性且随其重均分子量和其共聚单体含量而增加。
液滴直径范围(或液滴分布)受控于液滴形成的机理、液体的物理性质和系统管道(system piping)的特性。可以使用不同的液体分布器，其包括简单的配置，例如中央开口进料管，或一个装有喷雾嘴的进料管。也可以使用更复杂的分布器，例如歧管分布器(pipemanifold distributor)，例如参见书籍“化学工程设计：化学工程第6卷(化学工程系列)”(“Chemical Engineering Design:Chemical Engineering Volume 6(ChemicalEngineering Series)”)，第4版，例如第630页。聚合物液滴通过分布器的孔，优选受重力作用通过分布器的孔，进入富聚合物液相。优选地，分布器的所有孔具有相同的尺寸并且是圆形的。直径等于或小于分布器的孔的直径的聚合物液滴通过这些孔，优选地受重力作用通过这些孔。分布器的孔的直径通常为至少1000μm，更优选至少750μm，更优选至少500μm，更优选至少250μm，更优选至少100μm，最优选至少75μm。
优选地，聚合物液滴的直径为至少50μm，优选至少75μm，最优选至少100μm，并且通常不超过1000μm，优选不超过750μm，最优选不超过500μm。
聚合物液滴在分离器中的移动时间优选由聚合物液滴的终端速度来估计。因此，移动时间优选为分离器的高度与终端速度的比。
通过上述终端速度的定义，显然，终端速度和因此的移动时间取决于液滴直径，因而移动时间随着液滴直径的增加而减少。
终端速度优选为至少0.001m/s，优选至少0.005m/s，最优选至少0.01m/s，并且通常不高于1.5m/s，优选地不高于1.0m/s。
因此，在液体-液体分离中，终端速度通常比蒸气-液体分离中低，因为和贫聚合蒸气相与富聚合物液相的相对密度的差异相比，贫聚合物液相和富聚合物液相的相对密度的差异较小。
液体-液体分离中终端速度优选为至少0.001m/s，更优选至少0.005m/s，最优选至少0.01m/s，并且通常不高于0.1m/s。
蒸气-液体分离中终端速度优选为至少0.01m/s，更优选至少0.05m/s，最优选至少和0.07m/s，并且通常不高于1.5m/s，优选不高于1.0m/s。
根据本发明的方法，通过调节聚合物溶液在分离器中的停留时间为至少为聚合物液滴的移动时间，可以显著减少贫聚合物液相中的聚合物夹带。
因此，优选通过增加分离器中聚合物溶液的富聚合物相的高度来调节停留时间，优选通过降低聚合物相出口流速来调节。
当聚合物溶液的停留时间为至少等于或大于聚合物液滴的移动时间时，可以确保位于贫聚合物液相内的聚合物液滴在从分离器取出之前有足够的时间受重力作用进入富聚合物相中。
本发明的方法中使用的分离器优选是适合于分离液体-液体两相体系和蒸气-液体两相体系的分离器。更优选地，分离器是蒸气-液体分离器，例如闪蒸分离器。蒸气-液体分离器优选还可以在较高的压力下操作，所述压力例如在30巴(表压)(barg)至300巴(表压)的范围内，在该压力下获得液体-液体两相体系。蒸气-液体分离器优选配备有适合用于输送来自蒸气-液体分离器的上部区域的贫聚合物蒸气流和贫聚合物液体流的输送装置，例如泵。
通常，分离器可以互换地使用。但是，需要考虑两个约束条件：(a)分离器的设计压力和(b)沉降聚合物物料所需的停留时间，通常，对于液体-液体分离器的停留时间比对于蒸气-液体分离器的停留时间更长。
当使用适合于用本发明的方法分离液体-液体两相体系和蒸气-液体两相体系的蒸气-液体分离器时，取决于上游溶液聚合过程中聚合的聚合物的特性来选择分离(液体-液体分离或蒸气液体分离)的方法是可能的。如上所述，聚合物的粒径也尤其取决于其重均分子量和其共聚单体含量。因此，取决于这些特性和蒸气-液体分离器中分布器的孔径和因此导致的液滴直径范围连同对移动时间具有影响的蒸气-液体分离器的尺寸，可以选择蒸气-液体分离或液体-液体分离以确保贫聚合物流中聚合物的最少的夹带。
方法
本发明进一步提供用于制备聚合物的方法，其包括以下步骤：
(a)在聚合反应器中于溶剂中连续地聚合单体和任选的至少一种共聚单体，以制备包括溶剂、聚合物、未反应的单体和任选的未反应的共聚单体的聚合物溶液；
(b)连续地从聚合反应器取出聚合物溶液；
(c)加热聚合物溶液；
(d)以足以将聚合物溶液分离成富聚合物液相和贫聚合物液相的量来降低热聚合物溶液的压力，所述富聚合物液相包括聚合物，所述贫聚合物液相包括溶剂、未反应的单体和任选的未反应的共聚单体；
(e)将压力降低的聚合物溶液进料到分离器中；
(f)根据上述或下述方法减少贫聚合物液相中夹带聚合物；
(g)从分离器取出富聚合物液相，并从富聚合物液相中回收聚合物；和
(h)从分离器取出贫聚合物液相，并将贫聚合物液相直接再循环到聚合反应器中。
聚合
溶液聚合方法通常在溶剂中进行，单体、最终的共聚单体、最终的链转移剂和在该方法的过程中形成的聚合物溶解于该溶剂中。其中，在WO-A-1997/036942、WO-A-2006/083515、WO-A-2008/082511和WO-A-2009/080710中公开了这样的方法。
聚合可以在一个或多个聚合反应器中进行。显而易见的是，文中涉及一个聚合反应器的地方，其可以等同地应用于超过一个反应器，并且具体的适用于反应器的任何一个。另外，提及超过一个反应器的地方，其可以等同地应用于一个聚合反应器。
在聚合反应器中，优选使用具有两个或更多个碳原子的烯烃单体、一种或更多种催化剂体系、任选的一种或更多种共聚单体(更优选具有2至12个碳原子的α-烯烃共聚单体)、任选的一种或更多种链转移剂和任选的一种或多种稀释剂或溶剂用于进行聚合。
因此，对于每个反应器的聚合体系均处于其稠密流体状态(dense fluid state)并且包括烯烃单体、存在的任何共聚单体、存在的任何稀释剂或溶剂、存在的任何链转移剂和聚合物产物。
烯烃单体是具有两个或更多个碳原子的烯烃，优选具有两个或更多个碳原子的α-烯烃，更优选具有2至12个碳原子的α-烯烃。仍更优选地，烯烃单体选自由乙烯、丙烯和1-丁烯组成的组。特别优选地，烯烃单体是乙烯或丙烯。
一种或更多种共聚单体是任选地，并优选存在于至少一个聚合反应器中。共聚单体优选选自由以下组成的组：与具有2至12个碳原子的烯烃单体不同的α-烯烃；具有4至10个碳原子的多烯烃类例如非共轭的α-ω-二烯烃，具有6至20个碳原子的环烯烃类和具有6至20个碳原子的环状多烯烃类。优选地，共聚单体选自以下的组：不同于具有2至10个碳原子的烯烃单体的α-烯烃，例如当烯烃单体是乙烯时，共聚单体为1-丁烯、1-己烯和1-辛烯；和当烯烃单体为丙烯时，共聚单体为乙烯、1-丁烯和1-己烯。
聚合催化剂可以是本领域已知的能够聚合单体和任选的共聚单体的任何催化剂。因此，聚合催化剂可以是如EP-A-280352、EP-A-280353和EP-A-286148中公开的Ziegler-Natta催化剂，或者其可以是如WO-A-1993025590、US-A-5001205、WO-A-1987003604和US-A-5001244中公开的茂金属催化剂，或者其可以是它们的组合。也可以使用其他合适的催化剂，例如后过渡金属催化剂。
如本领域中已知的，链转移剂可以用于一个或所有的聚合反应器中以控制聚合物的分子量。合适的链转移剂例如是氢气。通过在两个反应器中保持链转移剂的不同浓度以制备具有加宽的分子量分布的聚合物共混物是可能的。
不言自明的是，不同的反应器内施加的反应条件不必相同，而是当彼此相比较时可以是不同的。这允许制备不同的聚合物，它们最终共混在一起。由于对于另外的一个或多个反应器，可以完全独立地调节反应条件，因此用于改变待共混的聚合物的微观结构的选择是非常广泛的。
溶剂合适地存在于聚合过程中。溶剂可以是任何合适的具有3至20个碳原子的直链或支链烷基的化合物，具有5至20个碳原子任选地具有烷基取代基的环烷基的化合物，或具有6至10个碳原子任选地具有烷基取代基的芳基的化合物，或上面所列化合物的两种或更多种的混合物。溶剂必须对聚合催化剂和单体是惰性的。此外，其在聚合条件中应该是稳定的。它还必须能够在在聚合条件中溶解单体、最终的共聚单体、最终的链转移剂和聚合物。
一个或多个聚合反应器中的温度为使得聚合反应中形成的聚合物完全溶解在包括溶剂、一种或多种共聚单体、链转移剂和聚合物的反应混合物中。然后，例如，在第一聚合反应器中形成第一溶液。温度为适当地高于聚合物的熔融温度。因此，当聚合物是乙烯的均聚物或乙烯的共聚物时，取决于聚合物中共聚单体单元的含量，温度适宜地为120℃至240℃，例如140℃至230℃，最优选150℃至220℃。当聚合物是丙烯的均聚物或丙烯的共聚物时，取决于聚合物中共聚单体单元的含量，温度适合地为120℃至300℃，例如140℃至275℃，最优选150℃至250℃。
一个或多个聚合反应器中的压力一方面取决于温度，另一方面取决于共聚单体的种类和量。压力适合地为50巴(bar)至300巴，优选为60巴至250巴，更优选为70巴至200巴。
停留时间是短的，通常少于20分钟。
所述方法适宜地连续地进行。从而将单体流、催化剂流，和当存在时的共聚单体流、链转移剂流和溶剂流传递至聚合反应器。从反应器取出产物流，例如第一溶液的第一流或第二溶液的第二流，其包括未反应的单体、溶解的聚合物和最终的未反应的共聚单体和链转移剂以及最终的溶剂。
从聚合反应器中取出产物流，例如第一溶液的第一流或第二溶液。这些流作为分开的流或它们可以在合适的位置被合并，可以被传递至随后的处理阶段中，例如加热步骤或分离步骤。
基于聚合物溶液流的总重量含量，聚合物溶液流优选包含按重量计10％至35％聚合物，更优选按重量计12％至30％聚合物，最优选按重量计15％至25％聚合物。
加热步骤
在将聚合物溶液流从反应器进料到分离器之前，通常在至少一个加热步骤中优选在包括预热阶段和最终加热阶段的两个加热阶段中预热该流。
通常，进入第一加热步骤之前聚合物溶液流的温度为120℃至250℃。
在一个或两个加热步骤之后，聚合物溶液流在进入分离器之前的温度通常为200℃至300℃，优选为210℃至270℃，更优选为210℃至260℃。
优选的是，聚合物溶液流的压力基本上不受一个或多个加热步骤的影响。压力合适地是50巴至300巴，优选50巴至250巴，更优选地70巴至200巴。
分离步骤
将来自反应器的聚合物溶液流进料至分离器。由此，温度和压力会被调节从而获得具有两个液相的两相体系。因此，聚合物液滴优选受重力作用进入具有较高相对密度的富聚合物液相，该富聚合物液相包括一部分最终的溶剂和一部分最终的未反应的共聚单体同时大部分的未反应的单体、最终的未反应的链转移剂，最终一部分未反应的共聚单体和最终一部分溶剂形成具有较低相对密度的贫聚合物液相。
分离步骤中温度适合地在120℃至270℃的范围内，优选140℃至260℃，更优选150℃至250℃。
闪蒸分离器中压力通常为1巴至500巴，适合地为2巴至400巴，最适合地为3巴至300巴。
在一个实施方式中，其中分离步骤是蒸气-液体分离，该分离步骤中压力优选为1巴至15巴，更优选2巴至12巴，最优选5巴至10巴。
基于富聚合物液体流的总重量含量，从分离器取出的富聚合物液体流中聚合物含量通常为按重量计40％至90％，优选按重量计50％至80％，最优选按重量计60％至75％。
从分离器中取出的富聚合物液体流可以通过本领域已知的任何方法回收。因此，富聚合物液体步骤可以进行进一步的下游分离步骤，其可以是液体-液体分离步骤或蒸气-液体分离步骤并且优选为蒸气-液体分离步骤。
取决于富聚合物液体流中聚合物含量，这种进一步的下游分离步骤也可以省略。
进一步的回收步骤可以是一个或多个复配步骤，例如一个或多个挤出或混合步骤，在其中聚合物被复配，任选地与常规添加剂一起形成复配的聚合物组合物。
由于从分离器中取出的贫聚合物液体流中夹带的聚合物的最少量，该贫聚合物相可以直接地再循环到聚合反应器中，优选无需额外的用于分离夹带的聚合物的分离步骤。
适当地，在进入聚合反应器之前，将贫聚合物液体流的压力和温度调节至反应器中聚合反应的条件。
用途
本发明进一步提供了如上所述或如下所述的减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物的方法用于确定聚合物溶液在分离器中的最小停留时间的用途，所述最小停留时间是确保将聚合物溶液有效分离成富聚合物相和贫聚合物相、最大部分聚合物被收集在所述富聚合物相中所需的，所述富聚合物相包括聚合物，所述贫聚合物相包括溶剂、未反应的单体和任选的未反应的共聚单体。
由此，在被引入至分离器中之前，聚合物溶液被连续地从聚合反应器中取出、加热并膨胀以降低压力。
如上所述，分离器优选为适合于分离液体-液体两相体系和蒸气-液体两相体系。优选地，分离器为蒸气-液体分离器，其适合于用本发明的方法分离液体-液体两相体系和蒸气-液体两相体系。
当使用适合于用本发明的方法分离液体-液体两相体系和蒸气-液体两相体系的蒸气-液体分离器时，取决于分离器中聚合物溶液的最小停留时间(其还取决于上游溶液聚合过程中聚合的聚合物的特性)来选择分离(液体-液体分离或蒸气液体分离)的方法是可能的。如上所述，聚合物的粒径还尤其取决其重均分子量和其共聚单体含量。因此，取决于这些特性和蒸气-液体分离器中去夹带网格垫(de-entrainment mesh pad)的网格尺寸和因此导致的液滴直径连同对移动时间具有影响的蒸气-液体分离器的尺寸，可以选择蒸气-液体分离或液体-液体分离以确保贫聚合物流中聚合物的最少的夹带。
本发明的有益效果
本发明的方法提供了用于从聚合物溶液流中有效分离聚合物的灵活方法。
本发明方法提供了确定聚合物溶液在分离器中的最小停留时间的手段，所述最小停留时间是确保聚合物溶液有效分离成包括聚合物的富聚合物相和贫聚合物相所需的。
依照本发明的方法的液体-液体分离，提供了在贫聚合物液相中夹带的聚合物显著减少的有效的分离。
实施例
实施例1
使用Aspen 8.8计算机软件进行计算机模拟。模拟中，在对比例CE1中从反应阶段取出的包含21.2wt％的乙烯和1-辛烯的共聚物(885kg/m3的密度，6g/10min的MFR2，约为2的分子量分布Mw/Mn)、0.9wt％的未反应的乙烯单体和77.9wt％的正己烷溶剂连同未反应的1-辛烯共聚单体的溶液在闪蒸分离器(蒸气-液体分离器)中分离。因此，溶液流在进入闪蒸分离器之前的温度被假设为230℃，在进入闪蒸分离器之前的压力被假设为90巴(表压)，在闪蒸分离器中的压力被假设为7巴(表压)。在实施例E2中，在液体-液体分离器中分离。因此，溶液流在进入液体-液体分离器之前的温度被假设为190℃，在液体-液体分离器中的压力被假设为45巴(表压)。表1中示出了过程流的比较。
表1
CE1 E2
进入分离器之前的温度[℃] 230 190
顶部流 蒸气 液体
温度[℃] 176 176
压力[巴(表压)] 7 45
顶部流中聚合物的％[wt％] 0 0
顶部流中溶剂的％[wt％] 72 66
底部流 液体 液体
温度[℃] 176 176
压力[巴(表压)] 7 45
底部流中聚合物的％[wt％] 68 39
底部流中溶剂的％[wt％] 13 37
可以看出，借助于液体-液体分离器，可以获得具有较高能量效率的分离，因为在该分离器中在比蒸气-液体分离器更低的温度和更高的压力下进行分离。
实施例2：
对于使用相同聚合物物料的实施例CE1(闪蒸分离器)和E2(液体-液体分离器)的模拟，终端速度根据上文描述的公式(I)和公式(II)确定。
图3中示出了对于实施例E2的液体-液体分离(L-L)和对于对比例CE1的蒸气-液体分离(V-L)二者，终端速度作为聚合物液滴直径的函数。
在液体-液体(L-L)分离器的情况下，由于贫聚合物相相对高的密度和粘度，终端速度比闪蒸(V-L)分离器中相应的终端速度小得多。作为示例，对于100μm聚合物液滴，在液体-液体分离器中终端速度为约0.01m/s。但是，当贫聚合物相为如在闪蒸分离器中的轻质蒸气相时，该速度增加至约0.16m/s。
实施例3：
根据上述确定的终端速度，具有50μm、100μm、300μm和500μm的直径的聚合物液滴的移动时间被估计为分离器的高度与终端速度的比。
下表2中列出了实施例CE1和实施例E2的聚合物液滴的移动时间：
Figure GDA0003423086680000141
考虑到平均停留时间约20分钟的分离器，上述表2示出了对于实施例CE1的闪蒸分离器(V-L)内和对于实施例E2的液体-液体分离器(L-L)内的不同直径的液滴的平均移动时间。如可以看出的，当分离在液体-液体分离器中进行时(E2)，具有100μm或更小的直径的所有液滴会夹带在贫聚合物相中。但是，当利用闪蒸分离器时(CE1)，小至50μm的液滴预期不会夹带在贫聚合物相中。
实施例4：
现在将上表2中对于实施例E2的移动时间、不同的液滴直径绘制成图表，其示出了液体-液体分离器中聚合物液滴的移动时间作为聚合物液滴直径的函数。由此，在图4和图5中，缩写HUT表示保持时间(hold-up time)，其在这种情况下是移动时间的同义词。
在图4中，假设聚合物液滴的平均停留时间为15min。如图4中所示，仅具有等于或大于约120μm的直径的聚合物液滴没有夹带在贫聚合物相中。
在图5中，通过增加液体-液体分离器中富聚合物液相的高度，将聚合物液滴的平均停留时间增加至20min。如图5中所示，具有约100μm或更大的直径的液滴随富聚合物相取出。
从图4和5可以看出，为了完全地取出具有50μm的粒径的聚合物液滴，液体-液体分离器中的平均停留时间必须增加到至少57min。
因此，在图4和图5二者中，平均停留时间通过虚线的方式表示。

Claims (18)

1.减少分离器中贫聚合物液相中夹带聚合物的方法，其包括以下步骤：
(i)设定进入分离器的聚合物溶液中聚合物液滴的直径范围；
(ii)估计聚合物液滴在分离器中的移动时间；和
(iii)调节聚合物溶液在分离器中的停留时间为至少为贫相中聚合物液滴的移动时间，
其中所述聚合物液滴的直径为至少50μm，并且不超过1000μm。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物液滴的直径范围通过选择所述分离器内分布器的孔尺寸来设定。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物液滴的直径为至少75μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物液滴的直径为至少100μm。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述移动时间由所述聚合物液滴的终端速度来估计。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物液滴的终端速度uT根据以下公式计算：
Figure FDA0003633217020000011
其中液滴密度ρd在700kg/m3至900kg/m3的范围内，流体密度ρf在350kg/m3至700kg/m3的范围内，根据权利要求1的步骤(i)确定液滴直径，和根据以下公式由雷诺数Re确定阻力系数CD：
Figure FDA0003633217020000012
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述终端速度uT为至少0.001m/s，并且不高于1.5m/s。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述终端速度uT为至少0.005m/s。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述终端速度uT为至少0.01m/s。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述聚合物溶液在所述分离器中的停留时间通过增加所述分离器中所述聚合物溶液的富聚合物相的高度来调节。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中从所述分离器取出的所述贫聚合物液相基本上不含聚合物。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述分离器适合于分离液体-液体两相体系和蒸气-液体两相体系。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述聚合物为α-烯烃均聚物或包括单体和任选的至少一种共聚单体的α-烯烃共聚物，所述单体和任选的至少一种共聚单体均选自乙烯或C3至C12α-烯烃。
14.用于制备聚合物的方法，其包括以下步骤：
(a)在聚合反应器中于溶剂中连续地聚合单体和任选的至少一种共聚单体，以制备包括所述溶剂、所述聚合物、未反应的单体和任选的未反应的共聚单体的聚合物溶液；
(a)连续地从所述聚合反应器中取出所述聚合物溶液；
(b)加热所述聚合物溶液；
(c)以足以将所述聚合物溶液分离成富聚合物液相和贫聚合物液相的量来降低热聚合物溶液的压力，所述富聚合物液相包括所述聚合物，所述贫聚合物液相包括所述溶剂、所述未反应的单体和任选的所述未反应的共聚单体；
(d)将压力降低的聚合物溶液进料到分离器中；
(e)根据权利要求1至13中的任一项所述的方法减少所述贫聚合物液相中夹带聚合物；
(f)从分离器中取出所述富聚合物液相，并从所述富聚合物液相中回收所述聚合物；和
(g)从所述分离器中取出所述贫聚合物液相，并将所述贫聚合物液相直接再循环到所述聚合反应器中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述单体和任选的共聚单体选自具有2至12个碳原子的α-烯烃单体。
16.权利要求1至13中的任一项所述的方法用于确定所述聚合物溶液在所述分离器中的最小停留时间的用途，所述最小停留时间是确保将聚合物溶液有效分离成富聚合物相和贫聚合物相、最大部分聚合物被收集在所述富聚合物相中所需的，所述富聚合物相包括所述聚合物，所述贫聚合物相包括溶剂、未反应的单体和任选的未反应的共聚单体。
17.根据权利要求16所述的用途，其中，在被引入到所述分离器之前，所述聚合物溶液被连续地从聚合反应器取出、加热并膨胀以降低压力。
18.根据权利要求16或17所述的用途，其中，取决于最小停留时间来决定将所述分离器用于蒸气-液体分离或液体-液体分离，所述最小停留时间取决于所述聚合物溶液中所述聚合物的重均分子量和任选的共聚单体含量。
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