CN102993342A - 一种粉状聚烯烃催化剂的加料系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粉状聚烯烃催化剂的加料系统，属于烯烃聚合反应领域。该系统包括催化剂储罐(1)、中间罐(2)和风机(3)，催化剂储罐(1)通过管线(10)与中间罐(2)相连，管线(10)上设置一个自动阀(5)，风机(3)与中间罐(2)通过管线(12)组成循环回路，管线(12)上靠近中间罐顶部位置设置出口通过管线(13)与后系统(4)连接，管线(13)上面设置串联的自动阀(7)和自动阀(8)，自动阀(7)和自动阀(8)之间设置一个定量管；在自动阀(5)和自动阀(7)的出口分别设置一个气体吹扫管线。本发明具有在常压低成本下能使固体催化剂十分稳定和精确控制的加入到反应系统中的优点。

Description

一种粉状聚烯烃催化剂的加料系统

技术领域

本发明涉及一种烯烃聚合反应系统，尤其涉及一种粉状聚烯烃催化剂的加料系统。

背景技术

目前工业上应用于烯烃聚合反应的催化剂多数为固体颗粒型，这种固体颗粒型催化剂的加料通常采用特殊设计的催化剂加料装置加入，比如在Unipol聚乙烯装置上采用的固体催化剂加料装置；还有一种经过复杂的配制过程，将催化剂配制成一定浓度的浆液或膏状物，再用计量系统送入反应器。以上两种方法，前者的设备投资很高，加入过程易堵，也没有准确有效的方法获知催化剂加料器内催化剂的含有量。后者的配制过程极其复杂，单催化剂的配制就需要十个小时以上，且催化剂将浆液或膏状物带入反应系统，对反应系统有影响。

聚烯烃催化剂通常具有很高的活性，在实际操作中要求催化剂以十分稳定和精确控制的极小流量加入到聚合反应器内，否则就会造成聚合反应不稳定，导致产品质量波动或反应器内的结块。因此，如何将催化剂均匀、准确地加入聚合反应系统是需要解决的关键问题。

美国专利US4018671公开了一种固体加料系统的自动控制，该装置给催化裂化装置进料。该装置由催化剂罐、锥形加料器组成，催化剂罐为常压，催化剂经自动阀间歇地进入锥形加料器中；锥形加料器顶部有一返回催化剂罐的管线，其管线上有一自动阀；锥形加料器上部有一空气进气口，其上有一自动阀；锥形加料器的底部有一自动阀，自动阀的出口管线接入空气管线，以将催化剂吹入反应器，通过控制各自动阀的顺序开闭来控制加料。该专利存在的问题很难准确地将催化剂颗粒加入后续系统。

欧洲专利EP0466354A1公开了一种给气相聚合反应器中加入固体催化剂的装置，该装置包括一个存放催化剂颗粒的贮罐，通过一个计量阀与下面的中间贮罐相连，该中间贮罐有至少一个挡板，中间贮罐的底部出口管线上接入一般气体，催化剂随着气体进入气相反应器中。该装置的计量阀门容易堵塞，很难准确地将催化剂粉料加入到气相反应器中。

中国专利CN101786552A公开了一种粉体物料自动计量加料器，包括加料漏斗，加料漏斗的出口连接计量球阀的入口，计量球阀的物料通道内设有确定容量且可以转动的储料室，储料室的外壁紧靠计量球阀的物料通道的内壁，在储料室转动过程中，物料进出口可与计量球阀的入口或出口相连。该发明可以实现小剂量的粉料加料，但是物料易在物料通道的内壁沉积，造成计量误差。

中国专利CN101811011A公开了一种催化剂自动加料方法，设置流化输送风管线向加料器内持续通入流化输送风，流化输送风管线上设置流化输送风调节阀和流量计，加料管上设置加料调节阀，在加料器顶部与出料管位于出料阀出口附近的管段之间设置一连通管，连通管上设有连通阀和风压调节阀，持续地向加料器内通入流化输送风，催化剂在加料器顶部的连通循环回路中循环流动，减少了催化剂输送过程中的沉积堵塞，加料不稳定问题，但该设备的循环装置设置在加料器顶部，循环过程中需要很强的流化输送风，该装置一般使用压缩空气作为流化输送风，因此设备成本较高，而该发明还要求通过流化输送风保证加料器内压力恒定低于或等于催化剂储罐充压压力、高于再生器压力，这样对设备的要求更高，增加了生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种粉状聚烯烃催化剂的加料系统，该催化剂加料系统在不增加设备成本的前提下能够解决现有技术中粉体催化剂加料过程中易在系统中沉积、堵塞等造成加料不稳定的问题。

本发明采用的技术方案：

本发明提供一种粉状聚烯烃催化剂的加料系统，包括催化剂储罐1、中间罐2和风机3，催化剂储罐1通过管线10与中间罐2相连，管线10上设置一个自动阀5，风机3与中间罐2通过管线12组成循环回路，管线12上靠近中间罐顶部位置设置出口通过管线13与后系统4连接，管线13上面设置串联的自动阀7和自动阀8，自动阀7和自动阀8之间设置一个定量管，自动阀7出口处设置一个高压气体吹扫管线14，高压气体吹扫管线14上设置一个自动阀9。

所述的在自动阀5的出口设置一个气体吹扫管线11，气体吹扫管线11上设置一个自动阀6。

所述高压气体吹扫管线14或气体吹扫管线11中利用的气体一般是指不使粉状聚烯烃催化剂活性降低的气体；高压气体吹扫管线14中的气体可以为氮气、乙烯等。高压气体吹扫管线14及气体吹扫管线11的另一端连着可以提供一定压力的装置，该压力装置为常规的可以满足条件提供压力的装置，对此不做限制即可，通过该压力装置提供压力，驱动高压气体对管路中的催化剂进行吹扫，一般提供的高压气体的压力为高压气体吹扫管线14的压力应高于后系统4的压力，气体吹扫管线11的压力高于中间罐2的压力即可。

所述的中间罐2内部设置气体分布器，该气体分布器位于中间罐2的下部，气体分布器的开孔率为50％以下，优选20％以下。

所述的后系统4包括聚合反应系统。

本发明通过将风机与中间罐组成循环回路，风机产生的气体一方面起到稀释催化剂颗粒的作用，另一方面可以带动催化剂在循环回路中均匀流动，采用该流态化工艺可以保证加料系统在常压下就能使固体催化剂十分稳定和精确控制的加入到反应系统中。另外本发明在各管线的自动阀上加装高压气体吹扫管线，避免了催化剂在自动阀上沉积、堵塞的问题，保证整个管线通畅，使催化剂能够稳定、精确的加入到后反应系统中。

风机的流速为10-300升/小时，优选20-200升/小时。

下面结合附图1对本发明的催化剂加料系统进行说明。

启动风机3，管线内流速大于催化剂颗粒的带出速度，当需要催化剂颗粒进料时，打开自动阀5，向中间罐2中加入催化剂颗粒，关闭自动阀5，此时自动阀7和自动阀8都处于关闭状态，催化剂颗粒在中间罐2与风机3之间的循环回路中循环流动，催化剂颗粒在循环回路内达到均匀流动时，打开自动阀7，催化剂颗粒和气体不断通过自动阀7进入定量管，当定量管中充满催化剂颗粒和气体后，关闭自动阀7，开启自动阀8和自动阀9，利用高压气体吹扫管线14将催化剂颗粒吹入后系统4，如聚合反应系统，最后关闭自动阀8，关闭自动阀9，完成一次催化剂进料。

上述的粉状聚烯烃催化剂的加料系统中，中间罐2可以有气体分布器，放置于中间罐2的下部，气体分布器的开孔率为50％以下，优选20％以下。

下面结合附图2进一步对本发明的催化剂加料系统进行说明。

附图2在附图1的基础上增加了气体吹扫管线11，以及设置在气体吹扫管线11上的自动阀6。

附图2与附图1操作的不同之处在于，首先向中间罐2进料时，打开自动阀5，向中间罐2中加入催化剂颗粒，关闭自动阀5，然后打开自动阀6，接入气体的吹扫管线11，将管线中的催化剂颗粒完全吹进中间罐2的循环回路中，然后关闭自动阀6，余下操作同附图1中所述。

本发明的有益效果是：

本发明通过将风机与中间罐组成循环回路，风机产生的气体一方面起到稀释催化剂颗粒的作用，另一方面可以带动催化剂在循环回路中均匀流动，另外本发明在各管线的自动阀上加装气体吹扫管线，避免了催化剂在自动阀上沉积、堵塞的问题，保证整个管线通畅，通过风机的作用，在不增加成本的条件下，采用该流态化工艺可以保证加料系统在常压下就能使固体催化剂十分稳定和精确控制的加入到反应系统中。运用该催化剂加料系统，催化剂装置连续运转30天，没有发生堵塞现象，也没有出现反应器内的结块问题，反应器温度、产率等控制平稳。

附图说明

图1粉状聚烯烃催化剂的加料设备示意图

图2中间罐进口设有吹扫管线的粉状聚烯烃催化剂的加料设备示意图

具体实施方式

下面将通过具体的实施例对本发明进行详细描述，但其仅仅是解释而不是限定本发明。

实施例1

如图1，催化剂罐为2升密封的钢质压力容器，其内装有200克的粉状催化剂。中间罐为20升的密封的钢质压力容器，风机流量为150升/小时。

开启风机，风机和中间罐形成循环回路，气体在循环回路中流动；而后催化剂颗粒自催化剂罐底部间歇加入中间罐中，随气体一起在风机和中间罐间的回路中流动。催化剂进料时，自动阀7开启、给自动阀7和自动阀8之间的定量管充满催化剂和气体，然后关闭自动阀7，开启自动阀8和自动阀9，接入高压气体吹扫管线14，其中所用的高压气体是压力为1.8MPa的N₂(聚合反应系统4压力1.5MPa)将催化剂颗粒吹入聚合反应系统4，最后关闭自动阀8和自动阀9，完成一次催化剂进料，催化剂进料的频率为1次/分钟。

将实施例1所述加料系统应用于一套5kg/hr的气相聚乙烯中试装置，进行乙烯聚合。催化剂采用中国专利CN1493599A实施例1所公开的方法制备。气相聚乙烯中试装置的反应器为直径300mm的气相流化床，反应操作压力1.5MPa，反应温度80℃，催化剂装置连续运转30天，没有发生堵塞现象，也没有出现反应器内的结块问题，反应器温度、产率等控制平稳。

实施例2

如图1，催化剂罐为2升密封的钢质压力容器，其内装有200克的粉状催化剂。中间罐为20升的密封的钢质压力容器，其内有气体分布器，放置于下部，气体分布器的开孔率为15％。风机流量为300升/小时。

开启风机，风机和中间罐形成循环回路，气体在循环回路中流动；而后催化剂颗粒自催化剂罐底部间歇加入中间罐中，随气体一起在风机和中间罐间的回路中流动。催化剂进料时，自动阀7开启、给自动阀7和自动阀8之间的定量管充满催化剂和气体，然后关闭自动阀7，开启自动阀8和自动阀9，接入高压气体吹扫管线14，其中所用的高压气体为乙烯，其压力为1.7MPa(聚合反应系统4压力为1.4MPa)将催化剂颗粒吹入聚合反应系统4，最后关闭自动阀8和自动阀9，完成一次催化剂进料，催化剂进料的频率为1次/分钟。

将实施例2所述加料系统应用于一套5kg/hr的气相聚乙烯中试装置，进行乙烯聚合。催化剂采用中国专利CN1493599A实施例1所公开的方法制备。气相聚乙烯中试装置的反应器为直径300mm的气相流化床，反应操作压力1.4MPa，反应温度80℃，催化剂装置连续运转30天，没有发生堵塞现象，也没有出现反应器内的结块问题，反应器温度、产率等控制平稳。

实施例3

如图2，催化剂罐为2升密封的钢质压力容器，其内装有200克的粉状催化剂。中间罐为20升的密封的钢质压力容器，风机流量为20升/小时。

开启风机，风机和中间罐形成回路，气体在回路中流动；向中间罐2进料时，打开自动阀5，向中间罐2中加入催化剂颗粒，关闭自动阀5，然后打开自动阀6，接入气体吹扫管线11，其中所用的气体为压力为N₂，压力为0.2～0.3MPa，中间罐的压力一般为常压，将管线中的催化剂颗粒完全吹进中间罐2的循环回路中，然后关闭自动阀6；催化剂颗粒随气体一起在风机和中间罐间的回路中流动，向后系统4进料时，自动阀7开启、给自动阀7和自动阀8之间的定量管中充满催化剂和气体，然后关闭自动阀7，开启自动阀8，同时开启自动阀9，接入高压气体吹扫管线14，其中所用的高压气体是的压力为2.0MPa的N₂(聚合反应系统4压力为1.7MPa)，向聚合反应系统4进料，最后关闭自动阀8和自动阀9，完成一次催化剂进料，催化剂进料的频率为1次/分钟。

将实施例3所述加料系统应用于一套5kg/hr的气相聚乙烯中试装置，进行乙烯聚合。催化剂采用中国专利CN1463991A实施例1所公开的方法制备。气相聚乙烯中试装置的反应器为直径300mm的气相流化床，反应操作压力1.7MPa，反应温度80℃，催化剂装置连续运转40天，没有发生堵塞现象，也没有出现反应器内的结块问题，反应器温度、产率等控制平稳。

Claims (8)

1.一种粉状聚烯烃催化剂加料系统，包括催化剂储罐(1)、中间罐(2)和风机(3)，催化剂储罐(1)通过管线(10)与中间罐(2)相连，管线(10)上设置一个自动阀(5)，其特征在于风机(3)与中间罐(2)通过管线(12)组成循环回路，管线(12)靠近中间罐(2)的顶部设置出口，通过管线(13)与后系统(4)连接，管线(13)上面设置串联的自动阀(7)和自动阀(8)，自动阀(7)和自动阀(8)之间设置一个定量管，在自动阀(7)的出口有一个高压气体吹扫管线(14)，在高压气体吹扫管线(14)上有一个自动阀(9)。

2.根据权利要求1所述的一种粉状聚烯烃催化剂加料系统，其特征在于高压气体吹扫管线(14)的压力高于后系统(4)的压力。

3.根据权利要求1所述的一种粉状聚烯烃催化剂加料系统，其特征在于所述的风机(3)的流速为10-300L/h。

4.根据权利要求1所述的一种粉状聚烯烃催化剂加料系统，其特征在于所述的风机(3)的流速为20-200L/h。

5.根据权利要求1所述的一种粉状聚烯烃催化剂加料系统，其特征在于自动阀(5)的出口设置一个气体吹扫管线(11)，在气体吹扫管线(11)上设置一个自动阀(6)。

6.根据权利要求5所述的一种粉状聚烯烃催化剂加料系统，其特征在于气体吹扫管线(11)的压力高于中间罐(2)的压力。

7.根据权利要求1、2、5、6所述的任意一种粉状聚烯烃催化剂加料系统，其特征在于所述的气体吹扫管线(11)或高压气体吹扫管线(14)中所用的气体为不使粉状聚烯烃催化剂活性降低的气体。

8.根据权利要求7所述的一种粉状聚烯烃催化剂加料系统，其特征在于所述高压气体吹扫管线(14)中的气体可选择氮气、乙烯中任意一种，所述气体吹扫管线(11)中的气体为氮气。

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