CN101134788A - 一种中止烯烃气相聚合反应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在紧急条件下中止烯烃聚合反应并防止聚合物熔化或结块的方法，所述烯烃聚合反应在包括流化床反应器、循环气压缩机和换热器的反应系统中进行；其还包括一个辅助驱动系统，该系统包括一个与循环气压缩机相连的辅助驱动装置和一个贮存气态工质的设备，当发生紧急情况时，所述的气态工质被导入与循环气压缩机相连的辅助驱动装置，以维持循环气压缩机在保证反应器处于流化状态下运转足够的时间，从而使足够量的能中止反应的气体通入反应器与流化床层充分接触。

Description

一种中止烯烃气相聚合反应的方法
技术领域
本发明涉及一种在紧急条件下中止烯烃聚合反应防止聚合物熔化或结块的方法，该方法特别适用于烯烃的气相聚合反应系统中。
技术背景
众所周知，气相聚合方法是烯烃聚合反应的主要方法之一。通常气相聚合反应是在一个或多个串联的流化床反应器内进行，其反应系统一般包括流化床聚合反应器、循环气压缩机和循环气冷却器。至少一种聚合单体和过渡金属催化剂被引入聚合反应器中进行气相聚合反应生成聚合物，一定量的包括聚合单体、氢气和稀释剂等的循环气从反应器中排出，经过压缩机和换热器冷却后再返回聚合反应器，其作用是保证聚合反应器的床层处于流化状态并从反应器中带走大部分的聚合反应热。在这种聚合反应系统中，当出现紧急状态时，如由于电力和机械方面的原因造成冷却再循环系统失灵不能正常运转时，由于烯烃单体仍然与催化剂接触，聚合反应仍在进行，所产生的大量热量无法撤除而造成反应器内的温度超过聚合物的熔结温度，形成聚合物结块或熔块。其结果是即使电力恢复，聚合反应器也无法正常运转，通常需要打开反应器，清理出结块的聚合物。为此，现有技术中公开了多种中止流化床聚合反应的方法，并且希望在尽可能短的时间内将聚合反应中止，同时不形成聚合物的结块。
例如，美国专利US4326048公开了一种中止气相烯烃聚合反应的方法，它是将碳的氧化物(终止剂)注入到反应器的下游来终止聚合反应，但由于没有循环气的“支撑”，反应床层将迅速沉降，终止剂无法分散到依然具有活性的聚合物中，仍将导致聚合物粉末的熔化和熔块的形成。
又如，中国专利CN1074912A公开了一种在紧急条件下中止烯烃聚合反应的方法，当出现压缩机停电等情况时，可以用循环气或进料流驱动循环气压缩机的辅助设备一透平，从而带动循环气压缩机继续运转足够的时间，使终止剂在整个流化床中循环。通常这种驱动气流需通过一个专用的火炬系统(原专利称为扩口系统)排除反应体系，这不仅需要增加设备投资，而且由于反应物处理系统生成二氧化碳气体，还不可避免地向大气排放温室气体，污染环境。
因此，非常需要提供一种在紧急条件下中止烯烃聚合反应并防止聚合物熔化或结块的方法，该方法避免了反应物(含烯烃气体)的排放操作，因而不需要设置相应的处理措施，同时从根本上避免了向大气排放温室气体。
发明内容
一种在紧急条件下中止烯烃聚合反应并防止聚合物熔化或结块的方法，所述烯烃聚合反应在包括至少一个流化床反应器、至少一个循环气压缩机和至少一个换热器的反应系统中进行，在至少一种过渡金属催化剂存在下，包含至少一种烯烃单体的进料流引入反应器中进行气相聚合反应生成聚合物，包括烯烃单体、氢气和稀释剂的循环气从反应器中排出，经过至少循环气压缩机和至少换热器将循环气冷却后，再返回反应器；反应系统中还包括一个辅助驱动系统，该系统包括一个与循环气压缩机相连的辅助驱动装置和一个贮存气态工质的设备，当发生紧急情况时(循环气压缩机的驱动系统突然发生故障)，所述的气态工质被导入与循环气压缩机相连的辅助驱动装置，以维持循环气压缩机在保证反应器处于流化状态下运转足够的时间，从而使足够量的能中止反应的气体通入反应器与流化床层充分接触。
所述的辅助驱动装置是一个膨胀机，它由所述的气态工质驱动。可采用阀门选择性地将气态工质导入辅助驱动装置。采用气态工质选自氮气、氧气、空气和水蒸汽中的至少一种。这些工质均是在聚烯烃装置(含有上述反应系统)中极易获得的气体，同时排放时又不会产生对环境的污染。
所述的能中止反应的终止剂为碳的氧化物，例如一氧化碳。
上述的中止烯烃聚合反应方法特别适用于烯烃的气相聚合反应系统例如乙烯均聚反应或共聚反应、丙烯均聚反应或共聚反应等，聚合反应器可采用气相流化床反应器。
具体实施方式
通过参照附图的本发明的具体实施方案来进一步说明本发明，附图仅仅是解释而不是限定本发明。
图1是实施本发明方法的一个实施方案的流程示意图
在图1中，1—反应器、2—循环气压缩机、3—换热器、4—催化剂、5—聚合单体、6—终止剂、7—气态工质、8—冷却剂、9—膨胀机、10—气态工质贮存设备、11—气态工质排放、12—压缩机电机、13—气态工质开关阀、14—终止剂开关阀。
在本发明中所述的聚合反应系统可使用本行业公知的常规设备，如常规的流化床聚合反应器1、循环气压缩机2和换热器3等，并配有适合的管线。
参考图1，典型的操作方法是在本行业公知的聚合反应条件下，包括乙烯、丙烯及其任选的共聚单体等的烯烃单体5、含过渡金属的催化剂4被引入流化床反应器6中进行气相聚合反应，生成聚乙烯、聚丙烯及其共聚物。
在聚合过程中，流化床层包括生成的聚合物粒子、生长的聚合物粒子和催化剂粒子，气相组分在足以使粒子分离和流化状态的流速下引入。流化气体包括初始进料、补充进料和循环气体，通常包括乙烯、氢气、氮气和丙烯、丁烯、己烯等共聚单体。相关的工艺方法和控制参数在本行业是公知的，具体可参见美国专利US4004712，中国专利CN85104124。一般地，聚合反应温度80-110℃、反应压力为0.3-2.5MPa。
在流化床中没有反应的气流部分构成循环气，从聚合反应器的上部排出，由循环气压缩机2送入换热器3，在换热器中被冷却除去反应热后再从反应器的下部返回流化床，
反应系统中还包括一个辅助驱动系统，该系统包括一个与循环气压缩机2相连的膨胀机9和一个贮存气态工质的设备10，通过气态工质开关阀13选择性地将气态工质导入膨胀机9。当发生紧急情况(如停电状态下)发生时，相应的仪表检测到循环气压缩机2的转速降低到某一特定值的信号时，烯烃单体的进料流和催化剂进料将迅速被切断，而气态工质开关阀13和终止剂的开关阀14自动打开，终止剂注入到反应器中；与此同时气贮存气态工质的设备10中的气态工质导入膨胀机9，转动的膨胀机9通过与压缩机2相连的转动轴驱动循环气压缩机2继续转动足够的时间，直到贮存气态工质的设备10中的压力降低到一定的水平。在此期间，保证反应器仍然处于流化状态下运转，足够量的终止剂6通入反应器中与流化床层充分接触，聚合反应被有效地终止，防止聚合物的熔化或结块。贮存气态工质的设备10的压力和体积必须确保压缩机2继续运行足够的时间，一般要求为2分钟以上。做功后的气态工质可直接排放大气11。
尽管已通过本发明的具体实施方案对本发明进行了描述和说明，但本领域普通技术人员将明白的是，本发明适用于各种无需在此说明的变更，例如，做功后的气态工质不直接排放大气，而是排入前述的火炬系统等，均落入本发明的范围内。因此，为了确定本发明的范围，必须参考所附的权利要求。

Claims (9)

1.一种在紧急条件下中止烯烃聚合反应的方法，所述烯烃聚合反应在包括至少一个流化床反应器、至少一个循环气压缩机及其驱动系统)和至少一个换热器的反应系统中进行，在至少一种过渡金属催化剂的存在下，包含至少一种烯烃单体的进料流引入反应器中进行气相聚合反应生成聚合物，包括烯烃单体、氢气和稀释剂的循环气从反应器中排出，经过至少循环气压缩机和至少一个换热器将循环气冷却后，再返回反应器；反应系统中还包括一个辅助驱动系统，该系统包括一个与循环气压缩机相连的辅助驱动装置和一个贮存气态工质的设备，在紧急条件下，所述的气态工质被导入与循环气压缩机相连的辅助驱动装置，以维持循环气压缩机在保证反应器处于流化状态下运转足够的时间，从而使足够量的能中止反应的终止剂通入反应器与流化床层充分接触。
2.根据权利要求1所述的中止烯烃聚合反应的方法，其特征在于所述的辅助驱动装置是一个膨胀机，它由所述的气态工质驱动。
3.根据权利要求1所述的中止烯烃聚合反应的方法，其特征在于用阀选择性地将气态工质导入辅助驱动装置。
4.根据权利要求1所述的中止烯烃聚合反应的方法，其特征在于所述的气态工质选自氮气、氧气、空气和水蒸汽中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的中止烯烃聚合反应的方法，其特征在于所述的能中止反应的终止剂为一氧化碳。
6.根据权利要求1所述的中止烯烃聚合反应的方法，其特征在于所述的烯烃聚合反应为乙烯均聚反应或共聚反应。
7.根据权利要求1所述的中止烯烃聚合反应的方法，其特征在于所述的烯烃聚合反应为丙烯均聚反应或共聚反应。
8.一种在紧急条件下中止烯烃聚合反应的方法，所述烯烃聚合反应在包括至少一个流化床反应器、至少一个循环气压缩机和至少一个换热器的反应系统中进行，在至少一种过渡金属催化剂的存在下，包含至少一种烯烃单体的进料流引入反应器中进行气相聚合反应生成聚合物，包括烯烃单体、氢气和稀释剂的循环气从反应器中排出，经过至少循环气压缩机和至少一个换热器将循环气冷却后，再返回反应器；反应系统中还包括一个辅助驱动系统，该系统包括一个与循环气压缩机相连的膨胀机和一个贮存气态工质的设备，通过气态工质开关阀选择性地将气态工质导入膨胀机；当发生紧急情况时，烯烃单体的进料流和催化剂进料将自动切断，所述气态工质开关阀自动打开，将气态工质被导入膨胀机，从而驱动循环气压缩机继续转动足够的时间，保证反应器处于流化状态下运转，同时终止剂的开关阀打开，使足够量的终止剂通入反应器与流化床层充分接触。
9.根据权利要求8所述的中止烯烃聚合反应的方法，其中气态工质选自氮气、氧气、空气和水蒸汽中的至少一种，终止剂为一氧化碳。
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