CN101618310A

CN101618310A - 一种聚合釜及其撤热方式

Info

Publication number: CN101618310A
Application number: CN200910181694A
Authority: CN
Inventors: 辛宝山; 卢建飞; 吴义; 张建英; 成国栋
Original assignee: JINLING PLASTIC CHEMICAL CO Ltd NANJING
Current assignee: JINLING PLASTIC CHEMICAL CO Ltd NANJING
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2010-01-06

Abstract

本发明公开了一种聚合釜及其撤热方式，其包括釜体、设置在釜体内搅拌器，在釜体外还设有一用于提高聚合釜撤热的外循环冷凝系统，所述釜体的容积为12m³～70m³，釜体高径比为2～3。其撤热方式为：聚合釜的上端部出气口释放丙烯蒸汽经聚合釜外侧外循环冷凝系统进行冷凝，冷凝后的液相、气相丙烯靠自重和循环风机的作用流回聚合反应釜内。本发明利用外循环冷凝系统解决了聚合釜大型化、间歇本体法生产共聚聚丙烯撤热能力不够的问题，使聚合釜的大型化成为可行，并使单釜产量和产品质量均得到提高，同时，提高聚合釜的搅拌和撤热性能，使聚合釜的生产能力、单釜产量和产品质量均得到很大的提高，尤其是提高高效催化剂使用时的生产能力，增加了产品附加值和经济效益。

Description

一种聚合釜及其撤热方式

技术领域

本发明涉及的是一种间歇式液相本体法聚丙烯聚合釜及其外循环撤热方式。

背景技术

国内间歇液相本体法聚丙烯(简称小本体聚丙烯)技术开发已有30多年的历史，初期选用4m³的聚合釜，逐步发展到12m³的聚合釜，基本淘汰了4m³的聚合釜，成为普遍采用的模式。为了进一步提高单釜产能，国内曾开发过15m³的聚合釜，但均以失败告终，故目前没有此类型的聚合釜。自2002年开始，巴陵石化开发了20m³的聚合釜，经多次改进，基本上可以正常运行，但由于釜内仍有块料产生，导致推广较慢。

聚合釜撤热技术国内有过创新改进的情况，一种方法是主要在釜内增加内冷管，第二种方法是把釜的长径比做大，第三种方法是提高换热面积和撤热功能。这三项技术经过多种形式的改进，对提高釜的撤热能力起了很大的作用，但都是以釜本身为基础扩大撤热能力，也就是釜内撤热。即现有聚合釜撤热是依靠夹套和内冷管来实现。聚丙烯聚合反应速率在反应过程中是变化的，也就是说聚丙烯本体聚合过程是一个非稳定过程，尤其是使用高效催化剂的情况下，在反应初期存在一个反应高峰，这时放热量大，仅靠夹套和内冷管撤热已不能满足要求。为了生产的安全性，反应高峰的放热量必须控制在聚合釜撤热能力以下，故只能减少催化剂用量，而反应高峰过后反应急剧减弱，从而影响产量，降低了生产效率，不能使高效催化剂高活性的优点得到充分发挥，故高效催化剂的应用迫切需要提高聚合釜的撤热能力。

因此，人们提出了另一种思路是釜外循环撤热。该釜外循环撤热也有多种形式，如把釜上部气相引出冷凝成液体再回流，也可用泵把液体打回釜内或者打回到中间贮罐，而由于反应釜的压力很高，一般丙烯泵打不到这么高的压力，只好把液体打往中间贮罐。到目前为止，外循环撤热技术在国内还没有一家成功应用在生产上，由于聚合釜撤热技术问题难以解决，故12m³的聚合釜扩大也无法进展。目前99％以上仍采用12m³的聚合釜，此外，撤热技术问题得不到解决，间歇液相本体法生产共聚专用料产品也就无人敢尝试。

随着国内液相本体法工艺的发展，新型高效催化剂的涌现以及聚合釜大型化的趋势，使得液相本体法聚合工艺对反应釜的搅拌和撤热性能提出了更加苛刻的要求。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种不仅能够提高聚合釜的搅拌和撤热性能，而且能够提高聚合釜的生产能力，尤其是提高高效催化剂使用时的生产能力的聚合釜及其撤热方式，以解决聚合釜大型化和撤热能力不够的问题，大大缩短了反应时间，提高了生产效率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种聚合釜，包括釜体以及设置在釜体内搅拌器，其特征在于，它还包括一设置在釜体外的外循环冷凝系统，通过外循环冷凝系统提高了聚合釜的撤热性能，使高效催化剂高活性的优点得到充分发挥，极大的提高了聚合釜的生产能力。

根据所述一种聚合釜，其中，釜体的容积为12m³～70m³，釜体高径比为2～3。

根据所述一种聚合釜，其中，所述搅拌器的螺带上设有规则的翼，所述翼与釜壁之间设有相同的间隙，便于聚合釜的撤热，同时，保证了反应器内物料的均匀混合，提高了催化剂的反应效率。

进一步的，所述外循环冷凝系统包括由换热器、循环风机和相应的管道阀门，所述釜体的上端部出气口经管道阀门与外循环冷凝系统中的循环风机进口连接，循环风机出口经管道阀门接入换热器的物料进口，换热器的物料出口经管道阀门接入聚合釜中。

作为本发明的另一种目的，一种聚合釜的撤热方式，其步骤为：

聚合釜的上端部出气口释放丙烯蒸汽经聚合釜外侧外循环冷凝系统中的循环风机抽至换热器中，经换热器冷凝，冷凝后的液相、气相丙烯流回聚合反应釜内。通过这种外循环冷凝系统，极大的提高聚合釜的撤热方式撤热效果，并且在反应后期可以向釜内补一定量的丙烯，降低反应后期浆液浓度，减少块料的生成，降低消耗，回收丙烯量大，降低出料温度，减少高温料；在补丙烯的同时，可以向釜内补少量催化剂，提高单釜产量，在共聚聚丙烯生产中，可以提高共聚聚丙烯的刚性。

根据所述的一种聚合釜的撤热方式，其中，所述换热器设置在高于聚合的位置，便于液相丙烯流回到聚合反应釜内。

根据所述的一种聚合釜的撤热方式，其中，所述换热器一端的底部设有冷水入口端，其另一端的上部设有热水出口端，冷水通过底部的冷水进口端进入换热器，然后从热水出口端流出，有效的冷凝了内部丙烯蒸汽，提高了冷凝效果。

本发明通过以上改进，具有以下有益效果：

1、利用了外循环的撤热方式，使丙烯气体通过外循环冷凝成液体进入聚合釜，一方面极大的提高了聚合釜的撤热效果，降低温度和压力，另一方面釜内丙烯量没有减少，不会降低单釜产量。

2、在反应后期可以向釜内补一定量的丙烯，降低反应后期浆液浓度，减少块料的生成，降低消耗，回收丙烯量大，降低出料温度，减少高温料；在补丙烯的同时，可以向釜内补少量催化剂，提高单釜产量，在共聚聚丙烯生产中，可以提高共聚聚丙烯的刚性。

3、外循环冷凝系统为小本体生产共聚聚丙烯创造了条件。它解决了聚合釜大型化、共聚聚丙烯的撤热和撤热能力不够的问题，使聚合釜的大型化成为可行，并使单釜产量和产品质量均得到提高。

4、通过搅拌器的螺带上设置规则的翼，提高聚合釜的搅拌性能，保证了反应器内物料的均匀混合，加上外循环冷凝系统的冷凝作用，极大的提高了高效催化剂使用时的生产能力。

5、在使用外循环冷凝系统的基础上，可以开发多种共聚专用料，突破了小本体只能生产均聚聚丙烯的局限性，提高产品附加值和经济效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明一种聚合釜的结构示意图。

图2为本发明中搅拌器的螺带结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为本发明的撤热方式流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1和图4，本发明的一种聚合釜，包括釜体10以及安装在釜体10内搅拌器20；其中，釜体10的容积为12m³～70m³，其高径比为2～3。本实施中，釜体10的容积为15m³，其高径比为2.1，在釜体10外安装有用于聚合釜撤热的外循环冷凝系统30，通过外循环冷凝系统提高了聚合釜100的撤热性能，使高效催化剂高活性的优点得到充分发挥，极大的提高了聚合釜100的生产能力。

在本发明中，如图2和图3所示，搅拌器20的螺带22上还制出有规则的翼21，螺带22上的每个翼21到釜壁之间的距离相等，即翼21与釜壁之间设有相同的间隙，便于聚合釜100的撤热，同时，保证了反应器内物料的均匀混合，使催化剂与反应物得到了充分混合，提高了催化剂的反应效率。

值得一提的是，在本实施例中，15m³的聚合釜100的外循环冷凝系统30由换热面积为80m²的换热器32，120m³/min的循环风机31以及相应的管道阀门33构成。在釜体10的上端部的出气口通过管道阀门33与外循环冷凝系统30中的循环风机31进口相连接，循环风机31出口经管道阀门33接入高于釜体10的换热器32的物料进口，换热器32的物料出口经管道阀门33接入聚合釜100液相中，从而构成整个外循环冷凝系统30。本发明通过外循环冷凝系统30，提高了聚合釜100的撤热效果，降低了聚合釜100内的温度和压力，使高效催化剂高活性的优点得到充分发挥，缩短了反应时间，提高了聚合生产能力和生产效率。

藉此，在参见图1和图4，本发明通过上述聚合釜100的撤热方式即一种聚合釜的撤热方式，其方法是，将丙烯蒸汽经外循环冷凝系统30进行冷凝，冷凝后的液相、气相丙烯流回聚合反应釜即聚合釜100中。其详细步骤如下：

在聚丙烯聚合反应时，启动釜体10外侧外循环冷凝系统30中的循环风机31，将釜体10的上端部出气口释放出丙烯蒸汽，经管道阀门33和循环风机31抽至到高于聚合釜的换热器32中，经换热器32冷凝后，部分丙烯蒸汽冷凝成液相丙烯，冷凝后的液相、气相丙烯流回聚合反应釜内，从而完成整个外循环的撤热流程，保证了釜体10内丙烯量没有减少，不会降低单釜产量，提高生产效率。

本实施中，换热器32通过支架或其它方式安装在高于釜体10的位置，该换热器32一端通过管道阀门连接循环风机32的出口，其另一端连接釜体10下端的物料出口，便于液相体根据自身重力以及循环风机31的作用流回到聚合反应釜内，使聚丙烯在反应后期可以向釜体10内补一定量的丙烯，降低反应后期浆液浓度，减少块料的生成以及丙烯的消耗，回收丙烯量大，并降低出料温度，减少高温料；在补丙烯的同时，也可以向釜体内补少量催化剂，提高单釜产量；在共聚聚丙烯生产中，可以提高共聚聚丙烯的刚性。

值得注意的是，换热器32一端的底部设有冷水入口端，其另一端的上部设有热水出口端，冷水通过底部的冷水进口端进入换热器32，然后从热水出口端流出，冷水自下向上的流动方式，有效的冷凝了内部丙烯蒸汽，提高了冷凝效果，加快了丙烯蒸汽冷凝为液相丙烯的速度，进而缩短了聚合釜内物料的反应时间。

在间歇液相本体法生产聚丙烯时，由于原料波动，聚合过程不平稳，釜体内温度、压力时高时低，气相丙烯量随温度高低时多时少，只靠夹套和指型管撤热不够，往往还要回收至中间罐，不利于稳定生产和提高产量。本发明利用外循环冷凝系统30的撤热方式，使丙烯气体通过外循环冷凝系统30冷凝成液体进入聚合釜100内，一方面起到撤热效果，降低温度和压力，另一方面，釜体10内丙烯量没有减少，不会降低单釜产量。

更加注意的是，当向聚合釜100内通入乙烯气体进行共聚反应时，由于乙烯的聚合热是丙烯聚合热的1.5倍，乙烯聚合时放出的热量又会带动丙烯聚合。这样乙丙共聚聚丙烯在聚合过程中产生的热量只靠指型管和夹套撤热是远远不够的。因此，在本发明中，乙烯与丙烯共聚反应时，聚合釜100内产生的热的丙烯蒸汽、氢气、乙烯蒸汽的混合气体自聚合釜上端的出气口经外循环冷凝系统30，将其冷凝后进入聚合釜100内，解决了共聚聚丙烯的撤热问题，为小本体生产共聚聚丙烯创造了条件。

另外，本发明在使用外循环冷凝系统30的基础上，可以开发多种共聚专用料，突破了小本体只能生产均聚聚丙烯的局限性，提高产品附加值和经济效益。

基于上述，本发明通过以上改进，利用外循环冷凝系统30解决了聚合釜大型化、间歇本体法生产共聚聚丙烯撤热能力不够的问题，使聚合釜100的大型化成为可行，并使单釜产量和产品质量均得到提高，同时，在搅拌器20的螺带22上还制出有规则的翼21，使其内部物料以及催化剂混合均匀，提高聚合釜100内物料的搅拌以及撤热性能，使聚合釜100的生产能力得到很大的提高，尤其是提高高效催化剂使用时的生产能力，在实际生产中得到了很好的验证。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1、一种聚合釜，包括釜体以及设置在釜体内搅拌器，其特征在于，它还包括一设置在釜体外，提高聚合釜撤热的外循环冷凝系统，所述釜体的容积为12m³～70m³，釜体高径比为2～3。

2、根据权利要求1所述的一种聚合釜，其特征在于，所述搅拌器的螺带上设有规则的翼，所述翼与釜壁之间设有相同的间隙。

3、根据权利要求1所述的一种聚合釜，其特征在于，所述外循环冷凝系统包括由换热器、循环风机和相应的管道阀门，所述釜体的上端部出气口经管道阀门与外循环冷凝系统中的循环风机进口连接，循环风机出口经管道阀门接入换热器的物料进口，换热器的物料出口经管道阀门接入聚合釜。

4、一种聚合釜的撤热方式，其特征在于，其步骤为：

聚合釜的上端部出气口释放丙烯蒸汽经聚合釜外侧外循环冷凝系统中的循环风机抽至换热器中，经换热器冷凝，让冷凝下来的液相、气相丙烯流回聚合反应釜内。

5、根据权利要求4所述的一种聚合釜的撤热方式，其特征在于，所述换热器设置在高于聚合釜的位置。

6、根据权利要求4所述的一种聚合釜的撤热方式，其特征在于，所述换热器一端的底部设有冷水入口端，其另一端的上部设有热水出口端，冷水通过底部的冷水进口端进入换热器，从热水出口端流出。