CN104858044A - 一种催化剂载体分级的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种催化剂载体分级的方法，其中，该方法包括：将含有催化剂载体的分散液进行旋流分级，通过控制旋流分级的条件获得含有目标粒径范围的目标催化剂载体的分散液。本发明的方法能够实现高精度分级，并能够缩短工艺流程、减小成本，且能安全稳定和长周期的运行。由此使得按照本发明的方法进行分级，在现有装置的基础上，以最小的投入，能够实现产品质量的提高，实现最大的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于石油化工领域，具体涉及一种对催化剂载体分级的方法。
背景技术
目前，在聚丙烯球形高效催化剂技术方面居于世界领先地位的，是BASELL（即原来的Montell）公司。经过近20年的研究改进，BASELL公司的球形催化剂的各项性能都有了很大的提高，催化剂的平均粒径D(50)大的可以达到70-80μm（如MC118催化剂），小的可以达到20-30μm（如MC105、MC102S催化剂），形成了一个多品种、系列化、高性能的球形催化剂体系。国内的北京化工研究院开发的DQ催化剂，也已形成了系列化、综合性能良好，甚至在聚合活性指标等方面已经超过了BASELL公司同类催化剂的水平。DQ催化剂现在的销售势头良好，深受国内外用户的欢迎。
聚合物形态是催化剂形态的“复制”。得到球形聚合物的关键是要制得球形催化剂，而获得球形催化剂的核心是获得球形的MgCl2醇合物载体。控制载体的形态便成为控制载体催化剂形态的关键。常用的合成球形载体的方法有喷雾-干燥法、喷雾-冷却法、高速搅拌法和挤压喷射法等。
在制作载体的过程中，需要根据不同牌号催化剂对粒径的要求对产品进行分级。对于载体的粒径分级准确与否，直接影响催化剂的性能。现有的生产方案中，采用最简单的振动筛筛分法进行载体分级，由于载体本身颗粒细小以及振动筛的特性，在筛分的过程中，时常出现因静电作用导致的载体团聚架桥现象，筛分效果差，也就无法实现载体粒径的准确分级，粒径分布系数高，影响了催化剂的性能。载体是制备催化剂的基础材料，其粒径的分布状况，分布系数的指标，决定了催化剂产品的质量，也影响着下游用户的树脂产品质量与经济效益。因此，高效、精细的载体分级本身，不但关系着催化剂产品的质量，也有利于提高下游企业的经济效益。精准的载体分级，可以减少生产过程中的无谓消耗，提高目的产品的收率，促进企业效益的提高。
发明内容
针对上述现有技术催化剂载体颗粒分级存在的不足之处，为了适应催化剂载体颗粒分级精准的需要，本发明的目的在于提供一种新的催化剂载体的分级方法。
为实现前述目的，本发明提供了一种催化剂载体分级的方法，其中，该方法包括：将含有催化剂载体的分散液进行旋流分级，通过控制旋流分级的条件获得含有目标粒径范围的目标催化剂载体的分散液。
本发明提出的方法，将传统催化剂载体生产由振动筛分级变为旋流分级，在旋流分级设备中，利用催化剂载体与分散介质的密度差，在超重力环境下，借助旋流分级设备所产生的分离推动力远远大于重力的原理，对载体进行不同粒径的分级，根据不同的分级要求，控制不同的分离条件，从而使得按照本发明的方法能够精准的获得任意粒径范围的催化剂载体，因此能够满足不同的生产牌号催化剂的要求，并且由于本发明的方法能够精准的获得所要求的粒径范围的催化剂载体，从而使得本发明的方法能够良好的满足后续生产催化剂以及聚合的需要，因此，本发明的方法在工业应用中具有极大的价值。
本发明的方法能够实现高精度分级，并能够缩短工艺流程、减小成本，且能安全稳定和长周期的运行。由此使得按照本发明的方法进行分级，在现有装置的基础上，以最小的投入，能够实现产品质量的提高，实现最大的经济效益。
具体实施方式
本发明提供了一种催化剂载体分级的方法，其中，该方法包括：将含有催化剂载体的分散液进行旋流分级，通过控制旋流分级的条件获得含有目标粒径范围的目标催化剂载体的分散液。
根据本发明的方法，任意粒径范围的催化剂载体均可使用本发明的方法进行分级，针对本发明，优选原料分散液中，原料催化剂载体的粒径范围为1-180μm（包括两个端值），更优选为10-110μm（包括两个端值）。
根据本发明的方法，优选所述原料分散液中，原料催化剂载体的粒度分布系数为0.5-5，更优选为1-2。
根据本发明的方法，所述旋流分级的条件可以依据原料催化剂载体的粒径、所需目标催化剂载体的粒径进行调整。
根据本发明的方法，当目标催化剂载体的目标粒径范围在95μm以下时，该方法包括：进行一次所述旋流分级，旋流分级的条件使得含有粒径范围为>95μm的催化剂载体的分散液从旋流分级设备的底部排出，而从旋流分级设备的顶部排出得到含有目标粒径范围在95μm以下的目标催化剂载体的分散液。
根据本发明的一种实施方式，原料催化剂载体的粒径范围为1-180μm，优选所述旋流分级的条件包括：旋流分级设备的入口与出口的压差为0.2-0.45Mpa。
根据本发明的方法，目标催化剂载体的目标粒径范围为5-95μm（包括两个端值）时，按如下步骤进行旋流分级：
将含有催化剂载体的分散液首先进行第一次旋流分级，第一次旋流分级的条件使得含有粒径范围为>95μm的催化剂载体的分散液从旋流分级设备的底部排出，而含有粒径范围在95μm以下的催化剂载体的分散液进行第二次旋流分级，第二次旋流分级的条件使得粒径范围为<5μm的催化剂载体的分散液从旋流分级设备的顶部排出，而从旋流分级设备的底部排出得到目标粒径范围为5-95微米（包括两个端值）的目标催化剂载体的分散液。
根据本发明的一种优选的实施方式，原料催化剂载体的粒径范围为1-180μm，优选第一次旋流分级的条件包括：旋流分级设备的入口与出口的压差为0.2-0.45Mpa，第二次旋流分级的条件包括：旋流分级设备的入口与出口的压差为0.1-0.3Mpa。
根据本发明的方法，所述旋流分级的温度无特殊要求，针对本发明，优选所述旋流分级的温度为20-90℃，优选为40-60℃。
现有技术的各种催化剂载体均可通过本发明的方法进行分级，根据本发明的方法，优选所述催化剂载体为烯烃聚合催化剂载体。
根据本发明的方法，优选所述催化剂载体为球形卤化镁加合物。
根据本发明的方法，所述含有催化剂载体的分散液可以采用各种方法制备，例如可以按如下步骤制备：
将含熔融卤化镁加合物的物料经高剪切作用形成乳液后，转移至低温冷却的分散介质中急冷成形，得到所述含有催化剂载体的分散液。此方法为本领域技术人员所熟知，在此不详细描述。
根据本发明的方法，所述含有催化剂载体的分散液中的分散介质的种类的可选范围较宽，针对本发明，优选所述分散介质为惰性液体介质，优选为惰性烃类溶剂，具体可以为戊烷、己烷、庚烷、汽油和石油醚中的一种或多种。
根据本发明的方法，优选所述含有催化剂载体的分散液中，所述催化剂载体含量为1-30重量%，更优选为10-20重量%。
根据本发明的方法，优选本发明的方法还包括：将含有目标粒径范围的目标催化剂载体的分散液进行干燥，得到目标粒径范围的目标催化剂载体。
本发明中，旋流分级可以采用现有技术的任何旋流分离器（或称水力旋流器（也称水力微粒分级器））进行分离，本发明对此无特殊要求。
本发明中，粒度分布按（D90－D10）/D50计算，其中在粒度分布曲线中，D90是全部颗粒的90％的颗粒直径所小于的直径值；D10是全部颗粒的10％的颗粒直径所小于的直径值，D50是全部颗粒的50％的颗粒直径所小于的直径值。
本发明中，粒径和粒度分布用Masters Sizer2000（由Malvern InstrumentsLtd生产制造）粒度仪测定。
以下通过实施例进一步说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
采用高速搅拌法制备氯化镁醇合物载体（醇镁比为2.55，粒度分布系数为1.12，粒径范围为10-110μm），将制备得到的载体分散在己烷中，载体的浓度为20重量%，使用水力旋流器（也称水力微粒分级器）进行分级，入口与出口的压力差为0.3MPa，温度为40℃，流量为1m3/h，载体与己烷的混合物在水力旋流器内在离心力的作用下分离；
分离后，含有粒径范围为大于95μm的载体的分散液从水力旋流器内的底部排出，而从水力旋流器内的顶部排出含有目标粒径范围在95μm以下的载体的分散液，将其进行干燥，得到目标粒径范围在95μm以下的载体（分级收率为99%，分级得到的95μm以下的载体与原料中95μm以下的载体的重量百分比），其中，粒径范围>95μm的载体含量少于2重量%。
经旋流分级后的载体不经筛分用于生产负载型齐格勒-纳塔催化剂无异常，催化剂各项指标正常。完全具备取消筛分工艺过程的可能性。
且每釜大约提高载体收率20kg，每吨约4-5釜，则每吨载体中可增加收率100kg左右，按照载体价格10万元/吨，每吨增加效益1.5万元。年经济效益为：
100t×10万元/t=100万元
上述工艺自2012年5月28日投入运行以来，运行平稳、分离效果良好，能够适应生产过程中的波动，安全可靠。
并且本发明的方法，具有分级过程完全密闭，安全环保的优势，设备具有运行平稳，操作简单，过程低能耗，低成本，占地面积少和操作简单的优势，具有非常大的工业价值。
实施例2
按照实施例1的方法进行分级，不同的是，催化剂载体的浓度为10重量%，载体的醇镁比为2.55，粒度分布系数为1.38，粒径范围为10-110μm，入口与出口的压力差为0.2MPa，温度为25℃，其余条件均相同，得到目标粒径范围在95μm以下的载体（分级收率为99%，分级得到的95μm以下的载体与原料中95μm以下的载体的重量百分比），其中，粒径范围>95μm的载体含量少于2重量%。
实施例3
采用高速搅拌法制备氯化镁醇合物载体（醇镁比为2.55，粒度分布系数为1.12，粒径范围为1-110μm），将制备得到的载体分散在己烷中，载体的浓度为20重量%，使用水力旋流器（也称水力微粒分级器）按如下步骤进行2次分级：
将含有载体的分散液首先进行第一次旋流分级，第一次旋流分级的条件使得含有粒径范围为>95μm的催化剂载体的分散液从旋流分级设备的底部排出，而含有粒径范围在95μm以下的催化剂载体的分散液进行第二次旋流分级，第二次旋流分级的条件使得粒径范围为<5μm的催化剂载体的分散液从旋流分级设备的顶部排出，而从旋流分级设备的底部排出得到目标粒径范围为5-95微米的目标催化剂载体的分散液，干燥得到5-95微米的目标催化剂载体（分级收率为99%，分级得到的95-95微米的载体与原料中5-95微米的载体的重量百分比），其中粒径范围>95μm的载体以及粒径范围<5μm的载体的总含量少于1重量%；
其中，第一次与第二次旋流分级的温度均为60℃，
第一次旋流分级：水力旋流器的入口与出口的压力差为0.45MPa，流量1m3/h；
第二次旋流分级：水力旋流器的入口与出口的压力差为0.1MPa，流量1m3/h。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (13)
1.一种催化剂载体分级的方法，其特征在于，该方法包括：将含有催化剂载体的分散液进行旋流分级，通过控制旋流分级的条件获得含有目标粒径范围的目标催化剂载体的分散液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，原料分散液中，原料催化剂载体的粒径范围为1-180μm，粒度分布系数为0.5-5。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，原料分散液中，原料催化剂载体的粒径范围为10-110μm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，目标催化剂载体的目标粒径范围在95μm以下，该方法包括：进行一次所述旋流分级，旋流分级的条件使得含有粒径范围为>95μm的催化剂载体的分散液从旋流分级设备的底部排出，而从旋流分级设备的顶部排出得到含有目标粒径范围在95μm以下的目标催化剂载体的分散液。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，原料催化剂载体的粒径范围为1-180μm，所述旋流分级的条件包括：旋流分级设备的入口与出口的压差为0.2-0.45Mpa。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，目标催化剂载体的目标粒径范围为5-95μm，按如下步骤进行旋流分级：
将含有催化剂载体的分散液首先进行第一次旋流分级，第一次旋流分级的条件使得含有粒径范围为>95μm的催化剂载体的分散液从旋流分级设备的底部排出，而含有粒径范围在95μm以下的催化剂载体的分散液进行第二次旋流分级，第二次旋流分级的条件使得粒径范围为<5μm的催化剂载体的分散液从旋流分级设备的顶部排出，而从旋流分级设备的底部排出得到目标粒径范围为5-95微米的目标催化剂载体的分散液。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，原料催化剂载体的粒径范围为1-180μm，第一次旋流分级的条件包括：旋流分级设备的入口与出口的压差为0.2-0.45Mpa，第二次旋流分级的条件包括：旋流分级设备的入口与出口的压差为0.1-0.3Mpa。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述旋流分级的温度为20-90℃，优选为40-60℃。
9.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述催化剂载体为烯烃聚合催化剂载体，优选为球形卤化镁加合物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述含有催化剂载体的分散液按如下步骤制备：
将含熔融卤化镁加合物的物料经高剪切作用形成乳液后，转移至低温冷却的分散介质中急冷成形，得到所述含有催化剂载体的分散液。
11.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述含有催化剂载体的分散液中的分散介质为惰性液体介质，优选为惰性烃类溶剂，更优选为戊烷、己烷、庚烷、汽油和石油醚中的一种或多种。
12.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述含有催化剂载体的分散液中，所述催化剂载体含量为1-30重量%，更优选为10-20重量%。
13.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括：将含有目标粒径范围的目标催化剂载体的分散液进行干燥，得到目标粒径范围的目标催化剂载体。
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