具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的术语“脱除”意指降低夹带轻组分的含量至少80％；单位“ppmV”是指按体积计的百万分之一。

本发明提供了一种脱除聚合物粉料中的夹带轻组分的方法，其特征在于，该方法包括：将含有夹带轻组分的聚合物粉料与液相丙烯引入设置有气相出口的气固分离器中，所述液相丙烯在气固分离器中发生汽化从而携带夹带轻组分从所述气固分离器的气相出口排出。其中，所述液相丙烯为额外引入(外加)的液相丙烯，而并非聚合物粉料中夹带的液相丙烯或从上游工艺过来的液相丙烯。

本发明中，所述夹带轻组分通常为沸点低于丙烯的物质，可以为氢气，也可以为可能存在的氮气、甲烷、乙烷、乙烯等。本发明的发明人还发现，随着外加液相丙烯量的增加，对聚合物粉料中夹带的1-丁烯等重组分也有一定的脱除效果。

本发明中，进入气固分离器的聚合物粉料中夹带可挥发组分的含量通常为500-50000ppm(重量)，可挥发组分中轻组分(也即夹带轻组分，主要是氢气)的含量为1000-50000ppmV，优选为2000-10000ppmV。本发明的方法适用于各种不同形状的聚合物粉料中夹带轻组分的脱除，包括颗粒形、球形或类球形等。

根据本发明的优选实施方式，为更有效地实现所述聚合物粉料中夹带轻组分的脱除，聚合物粉料在气固分离器中的停留时间为0.5-20min，更优选为2-10min，进一步优选为5-10min，如5min、8min、9min、10min或上述数值之间的任意值。

为更有效地实现夹带的可挥发组分以及丙烯汽化后与固体的分离，优选情况下，所述气固分离器是上部设置有扩大段的设备(如流化床设备)，扩大段可采用业界公知的计算方法进行设计，扩大段为无固体物料存在的区域，通常与持料段(也即下文述及的汽提段)的最大横截面直径之比为1.5-3(如1.5、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.5、3或上述数值之间的任意值)，同时也应具有一定的高度，以满足固体沉降和避免沿壁堆料的要求。此外，该气固分离器还可以是旋风分离器。所述气固分离器的下部为汽提段，也即固体物料存在的区域。汽提段内维持一定的聚丙烯粉料料位，外加的液相丙烯在泡点温度以下加入到聚丙烯粉料床层中，在聚合反应热的作用下汽化，汽提出聚合物粉料中夹带的轻组分。聚合物粉料在汽提段的停留时间为0.5-20min，优选为2-10min。

根据本发明，优选地，所述液相丙烯的用量与聚合物粉料量按比例加入，液相丙烯与聚合物粉料的重量比为0.05-1，更优选为0.1-0.5，进一步优选为0.2-0.5，如0.2、0.3、0.4、0.5或上述数值之间的任意值。

根据本发明，为实现液相丙烯在固相聚合物粉料中的均匀分布，可以采用本领域常见的喷头、分散管、分布盘等结构。所述在采用上部设置有扩大段的气固分离器方案时，上部还可以配置为实现良好气固分离效果而增加的动力分离器、过滤器等。

根据本发明的优选实施方式，所述气固分离器中的温度为50-100℃，更优选为60-80℃(如60℃、62℃、65℃、70℃、75℃、80℃或上述数值之间的任意值)。所述温度是指聚合物粉料所在区域(如汽提段)的温度。

根据本发明的优选实施方式，所述气固分离器中的压力可以控制在气固分离器上游反应器的压力与气固分离器下游设备的压力之间，以便于物料可以借助压差进行输送和转移，该压力范围可以是0.1-3MPa，优选地，所述气固分离器中的压力为1-2.5MPa，更优选为1.5-2MPa(如1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa、2MPa或上述数值之间的任意值)。

本发明的方法适用于多级反应器制备丙烯聚合物的工艺中，包括液相本体+气相，液相本体+液相本体，气相+气相、多区反应器+气相等各种组合的丙烯聚合物制备工艺。特别适合于环管聚丙烯工艺等液相本体+气相聚合过程中，在该过程中，聚合物粉料通常都需要先经气固分离器进行气固分离再进行气相聚合物反应，因此，脱除聚合物粉料中的夹带轻组分的过程可以在工艺中原本就存在的气固分离器(如闪蒸罐)中进行，本发明的方法用于丙烯聚合过程中时无需引入额外的设备。

本发明还提供了一种制备抗冲聚丙烯的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)在氢气和催化剂体系的存在下，使含丙烯的单体进行聚合反应得到聚合物粉料，所述催化剂体系含有(主)催化剂、助催化剂和任选的外给电子体；

(2)将聚合物粉料与液相丙烯引入设置有气相出口的气固分离器中，所述液相丙烯在气固分离器中发生汽化从而携带夹带轻组分从所述气固分离器的气相出口排出；

(3)在步骤(2)中脱除夹带轻组分的聚合物粉料基础上进行丙烯与α-烯烃的共聚反应，得到抗冲聚丙烯粉料，其中，所述α-烯烃为乙烯和/或具有4-10个碳原子的α-烯烃。

根据本发明，步骤(1)中，对氢气与丙烯的含量没有特别的要求，例如，氢气与丙烯的重量比可以为1：700-105000。

根据本发明，步骤(1)中，所述催化剂体系的用量可以使得(主)催化剂与丙烯的重量比为1-10:200000。所述(主)催化剂可以为现有的各种适用于制备丙烯聚合物的催化剂，包括Ziegler-Natta催化剂或茂金属等单活性中心催化剂。

根据本发明，步骤(1)中，所述助催化剂一般为有机铝，所述有机铝并不限于当前聚烯烃工业常用、常见的某种有机铝，优选选自三烷基铝(如：三甲基铝、三乙基铝、三异丁基铝、三正丁基铝、三己基铝、三辛基铝等)、一氯二乙基铝、一氯二异丁基铝、二氯一乙基铝和二氯乙基铝中的至少一种。所述外给电子体为选择性使用的物质，使用Ziegler-Natta催化剂时一般需要使用外给电子体，而使用茂金属等单活性中心催化剂时可以不使用外给电子体。所述外给电子体优选为有机硅化合物，其通式为R_nSi(OR')_4-n，式中0＜n≤3，R选自氢原子、卤素、烷基、环烷基、芳基、卤代烷基，R'选自烷基、环烷基、芳基、卤代烷基。具体可包括但不限于：二异丙基二甲氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲基苯氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基叔丁基二甲氧基硅烷、甲基异丙基二甲氧基硅烷、二苯氧基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、(1,1,1-三氟-2-丙基)-2-乙基哌啶基二甲氧基硅烷和(1,1,1-三氟-2-丙基)-甲基二甲氧基硅烷等。所述催化剂、助催化剂以及外给电子体的用量可根据需要确定，优选地，助催化剂与催化剂的重量比为1:4-50:1，更优选为2:1-20:1。所述助催化剂与外给电子体的重量比可以为0.1:1-150:1，优选为2:1-150:1。

根据本发明，步骤(1)中，所述含丙烯的单体还可以含有除丙烯以外的α-烯烃，如乙烯和/或具有4-10个碳原子的α-烯烃(1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基异戊烯、1-辛烯和1-癸烯中的至少一种)。当含丙烯的单体中含有除丙烯以外的α-烯烃时，聚合物粉料一般也会夹带该除丙烯以外的α-烯烃，而本发明的方法也能够有效脱除夹带轻组分中除丙烯以外的α-烯烃(特别是乙烯)，从而更有利于后续反应的控制。除丙烯以外的α-烯烃与丙烯的重量比可以为0.5-35:100。

根据本发明，步骤(1)中，对所述聚合反应的条件没有特别的要求，例如可以包括：温度为30-150℃，优选为50-100℃；压力为1-8MPa，优选为1.2-5.5MPa；时间为10-180min，优选为20-120min。

根据本发明，步骤(2)中，所述聚合物粉料在气固分离器中的停留时间、液相丙烯的用量、气固分离器中的温度、压力等如前所述，在此不再赘述。

根据本发明，步骤(3)中，所述α-烯烃的用量与反应体系中的丙烯具有如下关系：α-烯烃/(α-烯烃+丙烯)＝0.05-0.7(v/v)。

根据本发明，所述α-烯烃可以为常规的各种能够与丙烯发生聚合反应的烯烃，例如，所述α-烯烃为乙烯和/或具有4-10个碳原子的α-烯烃，优选为乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基异戊烯、1-辛烯和1-癸烯中的至少一种。

根据本发明，步骤(3)中，对所述共聚反应的条件没有特别的要求，例如可以包括：温度为50-150℃，优选为60-95℃；压力为0.5-4MPa，优选为0.8-2.5MPa；时间为10-180min，优选为20-90min。

如前所述，本发明的脱除聚合物粉料中的夹带轻组分的方法尤其适合于环管聚丙烯工艺等液相本体+气相聚合过程中，因此，根据本发明的优选实施方式，步骤(1)中丙烯以液态形式进行聚合，步骤(3)中α-烯烃以气态形式进行共聚。因此，根据本发明的优选实施方式，步骤(1)在环管反应器中进行。

本发明还提供了如上所述的方法制得的抗冲聚丙烯。通过减少上游聚合物粉料夹带轻组分(包括氢气和乙烯)进入下游反应的量，能够获得性能提高的抗冲聚丙烯产品。

本发明还提供了如上所述的脱除聚合物粉料中的夹带轻组分的方法在制备抗冲聚丙烯中的应用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中：

使用的催化剂为：中国石化催化剂分公司北京奥达公司生产的DQC-602型催化剂；

检测氢气的方法为在线色谱法，采用ABB公司的TGC－2000型在线色谱仪；

检测乙烯的方法为在线色谱法，采用ABB公司的TGC－2000型在线色谱仪；

熔体质量流动速率(熔指，MFR)：按照GB/T3682-2000所述方法，用CEAST公司7026型熔融指数仪，在230℃，2.16kg载荷下测定；

Izod冲击强度：按照GB/T1843-2008所述方法进行测定；

抗冲聚丙烯产物中的乙烯含量：采用ThermoNicolet200型红外分析仪乙烯含量进行测定；

以下实施例在一套25kg/h环管聚丙烯中试设备上进行，如图1所示，该环管聚丙烯中试设备包括：

第一阶段聚合反应器1，设置有第一阶段聚合反应器的进料口100和第一阶段聚合反应器的出料口101；

气固分离器2，包括设置在上部的扩大段和设置在下部的汽提段，所述扩大段与所述汽提段的最大横截面直径之比为2，扩大段设置有气固分离器的进料口和气固分离器的气相出口103，汽提段设置有液相丙烯入口102和气固分离器的物料出口104；

第二阶段聚合反应器3，设置有第二阶段聚合反应器的进料口、第二阶段聚合反应器的出料口105和第二阶段聚合反应器的气相出口106；

其中，所述第一阶段聚合反应器的出料口101与气固分离器的进料口相连，所述气固分离器的物料出口104与第二阶段聚合反应器的进料口相连，所述第二阶段聚合反应器3还设置有循环线路以使由第二阶段聚合反应器的气相出口106排出的气体在第二阶段聚合反应器中循环。

实施例1

(1)在第一阶段聚合反应器1内，在氢气和催化剂的存在下，使含丙烯的单体进行聚合反应得到聚合物粉料，反应原料从第一阶段聚合反应器的进料口100引入第一阶段聚合反应器1内，氢气、催化剂、助催化剂(三乙基铝)、外给电子体(环己基甲基二甲氧基硅烷)和丙烯的进料量分别为2.8g/h、0.6g/h、6.3g/h、0.7g/h和40kg/h，聚合反应的温度为70℃，压力为4MPa，时间为60min，所得聚合物粉料从第一阶段聚合反应器的出料口101排出，检测排出的物料中氢气的浓度(记为H₂(101))；

(2)将聚合物粉料与液相丙烯分别从气固分离器的进料口和液相丙烯入口102引入气固分离器2中的汽提段进行夹带轻组分(氢气)脱除，聚合物粉料与液相丙烯的进料量分别为15kg/h和7.5kg/h，聚合物粉料的进料温度为70℃；液相丙烯在气固分离器中发生汽化从而携带夹带轻组分从所述气固分离器的气相出口103排出去循环回收，气固分离器的操作温度和压力分别为70℃和1.8MPa，聚合物粉料在气固分离器中的停留时间为10min，脱除夹带轻组分的聚合物粉料从气固分离器的物料出口104排出，检测排出的物料中氢气的浓度(记为H₂(104))；

(3)脱除夹带轻组分的聚合物粉料从第二阶段聚合反应器的进料口进入第二阶段聚合反应器3中，在脱除夹带轻组分的聚合物粉料基础上进行丙烯与乙烯(乙烯/(乙烯+丙烯)＝0.4(v/v))的共聚反应，共聚反应的温度为70℃，压力为1.4MPa，时间为30min，产物从第二阶段聚合反应器的出料口105连续排出，造粒并进行相应测试。

对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

实施例2

(1)在第一阶段聚合反应器1内，在氢气和催化剂的存在下，使含乙烯和丙烯的单体进行聚合反应得到聚合物粉料，反应原料从第一阶段聚合反应器的进料口100引入第一阶段聚合反应器1内，氢气、催化剂、助催化剂(三乙基铝)、外给电子体(环己基甲基二甲氧基硅烷)、乙烯和丙烯的进料量分别为2.8g/h、0.6g/h、5g/h、0.8g/h、1kg/h和40kg/h，聚合反应的温度为70℃，压力为4MPa，时间为60min，所得聚合物粉料从第一阶段聚合反应器的出料口101排出，检测排出的物料中氢气和乙烯的浓度(分别记为H₂(101)和C₂H₄(101))；

(2)同实施例1，但脱除夹带轻组分的聚合物粉料从气固分离器的物料出口104排出，检测排出的物料中氢气和乙烯的浓度(分别记为H₂(104)和C₂H₄(104))；

(3)同实施例1。

对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

实施例3

(1)同实施例1；

(2)同实施例1，但聚合物粉料与液相丙烯的进料量分别为15kg/h和1.5kg/h；

(3)同实施例1。

对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

实施例4

(1)同实施例1，但氢气的进料量为7.2g/h；

(2)同实施例1；

(3)同实施例1。

对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

实施例5

(1)同实施例2；

(2)同实施例2，但气固分离器的操作温度和压力分别为55℃和1.45MPa；

(3)同实施例2。

对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

实施例6

(1)同实施例2；

(2)同实施例2，但聚合物粉料在气固分离器中的停留时间为3min；

(3)同实施例2。

对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

对比例1

按照实施例1的方法制备丙烯聚合物，不同的是，步骤(2)中，不引入液相丙烯。对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

对比例2

按照实施例2的方法制备丙烯聚合物，不同的是，步骤(2)中，不引入液相丙烯。对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

对比例3

按照实施例1的方法制备丙烯聚合物，不同的是，步骤(2)中，将液相丙烯替换为气相丙烯。对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

对比例4

按照实施例2的方法制备丙烯聚合物，不同的是，步骤(2)中，将液相丙烯替换为气相丙烯。对应的流股成分及所得粒料的性能测试结果见表1。

表1

由表1可见，向气固分离器汽提段(料层)持续通入液相丙烯，能够有效减少聚合物粉料夹带轻组分(氢气、乙烯)进入后续的气相反应器中；且经过夹带轻组分脱除后得到的聚合物抗冲性能明显提升。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。