CN100402560C - 聚丙烯的制备工艺及其反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚丙烯的制备工艺及其反应装置，属于石油化工中聚丙烯制备技术领域，主要特点是在聚合釜内进行丙烯均聚反应一段时间后，经设置的聚合釜的外循环系统向聚合釜内通入乙烯气体进行共聚反应，外循环系统由蒸汽换热器、循环风机和相应的管道闸阀构成，通过增加共聚反应，使反应得到的聚丙烯的低温脆性有了很大改善，缺口或无缺口冲击强度有了明显提高，本发明适合应用在中型和小型间歇式聚丙烯生产装置中，投资少、见效快，可极大地改善产品的性能，提高产品的品质，拓展产品的应用范围，有利于增加产品品种。

Description

聚丙烯的制备工艺及其反应装置

技术领域：

本发明涉及一种聚丙烯的制备工艺及其反应装置，属于石油化工中聚丙烯制备技术领域

背景技术：

聚丙烯是应用很广泛的塑料制品工业原料，聚丙烯质量的优劣直接影响塑料制品的质量和应用的范围。

目前我国聚丙烯行业的现状是：各类小规模的生产装置多，生产能力大的装置少；生产通用料的装置多，生产专用料的装置少。其中大型聚丙烯生产装置以引进技术为主，中型和小型聚丙烯生产装置以自主开发技术为主。

从我国聚丙烯(PP)生产工艺看，大致可以分为以下5类：(1)溶剂法聚合工艺，该工艺主要集中在早期引进的生产装置上。由于需要庞大的溶剂回收和产品后处理设施，造成投资较大，物耗与能耗较高，并对环境造成污染。因此，国内新建的装置均不再采用此类工艺。(2)Basell公司的Spheripol工艺，其特点是采用液相环管反应器与密相流化反应器组合式本体聚合工艺及独特的催化剂形态和加料系统。该工艺可生产粒径为3～5mm颗粒状的粉料，若结合反应器内添加助剂的技术，即可省去造粒工序。(3)三井油化开发的Hypol工艺，采用釜式液相聚合与流化床气相聚合的组合式本体聚合方法，产品为0.4～0.8mm的粉状料。(4)美国Amoco公司开发的气相法工艺，采用2个气相反应器，可生产均聚物、共聚物55种，其独到的设计之处在于反应器为活塞流式的气相反应器。(5)国内自主开发的适合中型和小型聚丙烯生产装置的间歇式液相本体聚合工艺，该工艺以丙烯单体为主料，以微量的氢气、三乙基铝活化剂、辅助催化剂DDS、CS-I、CS-II催化剂按一定的顺序同丙烯加入聚合釜内进行3小时左右的均聚反应，反应完成后，将聚合釜内物料放入闪蒸罐内进行脱气，脱去丙烯、丙烷和氢气等可燃性气体，然后通过闪蒸罐直接下料包装。间歇式液相本体法聚丙烯工艺具有很多优点，特别适合我国炼厂气资源分散而丰富的特点和国情。但此工艺尚存在不少缺点。主要表现在产品质量较差，这是因为单体反应，生成的聚丙烯低温脆性较高，这样的产品只适合于用来制造低挡次塑料制品；另外装置规模小、能力低，这是因为一釜一釜的反应生产，而聚合釜的容积不可能太大，过大了反应不可能充分等等。

发明内容：

本发明的目的是提供一种聚丙烯的制备工艺及其反应装置，解决现有间歇式液相本体聚合工艺制备聚丙烯存在的因低温脆性较高而表现出的产品档次低、质量较差，只适合用来制造一般塑料制品等不足，实行新工艺制得的聚丙烯的低温脆性有很大改善，缺口或无缺口冲击强度有很大提高，因性能的改善，有利于增加产品品种。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种聚丙烯的制备工艺，包括以丙烯为主料，以微量的氢气，三乙基铝活化剂，辅助催化剂DDS，CS-I、CS-II催化剂为辅料按一定的顺序同丙烯在聚合釜内进行的均聚反应，闪蒸罐内的闪蒸处理和下料包装，其特征是所述的制备工艺还包括在聚合釜内进行丙烯均聚反应过程中经设置的聚合釜的外循环系统向聚合釜内注入乙烯气体进行共聚反应，共聚反应结束后的物料进入闪蒸罐内闪蒸处理；一种聚丙烯的制备反应装置，包括聚合釜、聚合釜出料口经管道和管道中的闸阀连接的闪蒸罐，其特征是所述的反应装置还包括由蒸汽换热器、循环风机和相应的管道闸阀构成的聚合釜的外循环系统，聚合釜的上端部出气口经管道闸阀与外循环系统中的蒸汽换热器的物料进口连接，换热器的物料出口经管道闸阀接入循环风机进口，循环风机出口经管道闸阀一路接入聚合釜液相中，另一路与乙烯贮罐相通。

本发明通过在聚合釜内进行丙烯均聚反应一段时间后，经设置的聚合釜的外循环系统向聚合釜内通入乙烯气体进行共聚反应，在催化剂的作用下，使产品的结构呈聚丙烯为内核，内核外生长的一层层为乙丙橡胶、聚丙烯和聚乙烯，从而使得到的聚丙烯的低温脆性有了很大改善，缺口或无缺口冲击强度有了很大提高，本发明应用在中型和小型间歇式聚丙烯生产装置中投资少、见效快，极大地改善了产品的性能，提高了产品的品质，拓展了产品的应用范围，有利于增加产品品种，建立聚合釜的相对独立的外循环系统，不影响对尾气丙烯的回收。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为本发明中聚合釜与外循环系统结构示意图；

图中，1聚合釜，2闪蒸罐，3蒸汽换热器，4循环风机，5乙烯贮罐。

具体实施方式：

结合附图和实施例进一步说明本发明，本发明的制备工艺依次包括均聚反应、共聚反应和闪蒸处理，均聚反应以丙烯为主料，以微量的氢气，三乙基铝活化剂，辅助催化剂DDS，CS-I、CS-II催化剂为辅料，辅料按一定的顺序同丙烯在聚合釜1内进行，所用料以一吨聚丙烯产品为单位，丙烯用料1000-1100kg，三乙基铝活化剂0.55-0.65kg，CS-I、CS-II催化剂0.04-0.05kg，辅助催化剂DDS0.05-0.06kg，反应温度控制在70-80℃，反应压力控制在3.55-3.65Mpa，在均聚反应70-80分钟时，开启设置的聚合釜的外循环系统中的循环风机向聚合釜1内液相中通入乙烯气体进行共聚反应，乙烯气体的通入量为丙烯用量的5-7％，聚合釜内的丙烯、氢气、乙烯的混合气体自聚合釜上端部出气口经管道闸阀进入外循环系统，每隔30分钟自气相取样口测量一次聚合釜内的乙烯含量，整个均聚反应和共聚反应约3小时，当聚合釜1内压力低于0.05Mpa时反应结束，将聚合釜1内的物料送至闪蒸罐2内进行闪蒸处理，经测定可燃气含量合格后即可下料包装。12m³聚合釜1的外循环系统由换热面积为5m²的蒸汽换热器3，80m³的循环风机4和管道闸阀构成，聚合釜1的上端部出气口经管道闸阀与外循环系统中的蒸汽换热器3的物料进口连接，换热器3的物料出口经管道闸阀接入循环风机4进口，循环风机4出口经管道闸阀一路接入聚合釜1液相中，另一路与乙烯贮罐5相通。聚合釜1的上端部有出气口连接去中压回收的管道闸阀，蒸汽换热器3上端经管道闸阀连接蒸汽源，蒸汽换热器3下端经管道闸阀连接回热水罐，循环风机4的进口端连接放空管道闸阀和气相取样口管道闸阀。

Claims (7)

1.一种聚丙烯的制备工艺，包括以丙烯为主料，以微量的氢气、活化剂三乙基铝、辅助催化剂DDS、CS-I、CS-II催化剂为辅料按一定的顺序同丙烯在聚合釜内进行的均聚反应，闪蒸罐内的闪蒸处理和下料包装，其特征是所述的制备工艺还包括在聚合釜内进行丙烯均聚反应过程中经设置的聚合釜的外循环系统向聚合釜内通入乙烯气体进行共聚反应，共聚反应结束后的物料进入闪蒸罐内闪蒸处理。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯的制备工艺，其特征在于在均聚反应70-80分钟时，开启设置的聚合釜的外循环系统中的循环风机向聚合釜(1)内液相中通人乙烯气体进行共聚反应，乙烯气体的通入量为丙烯用量的5-7％。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯的制备工艺，其特征在于聚合釜内的丙烯、氢气、乙烯的混合气体自聚合釜上端部出气口经管道闸阀进入外循环系统，每隔30分钟自气相取样口测量一次聚合釜内的乙烯含量。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯的制备工艺，其特征在于当聚合釜内压力低于0.05Mpa时反应结束。

5.一种聚丙烯的制备反应装置，包括聚合釜、聚合釜出料口经管道和管道中的闸阀连接的闪蒸罐，其特征是所述的反应装置还包括由蒸汽换热器、循环风机和相应的管道闸阀构成的聚合釜的外循环系统，聚合釜的上端部出气口经管道闸阀与外循环系统中的蒸汽换热器的物料进口连接，换热器的物料出口经管道闸阀接入循环风机进口，循环风机出口经管道闸阀一路接入聚合釜液相中，另一路与乙烯贮罐相通。

6.根据权利要求5所述的聚丙烯的制备反应装置，其特征在于蒸汽换热器上端经管道闸阀连接蒸汽源，蒸汽换热器的下端经管道闸阀连接回热水罐。

7.根据权利要求5所述的聚丙烯的制备反应装置，其特征在于循环风机的进口端连接放空管道闸阀和气相取样口管道闸阀。