CN106699931A - 一种气相法流化床在线催化剂切换方法 - Google Patents

Abstract

一种气相法流化床在线催化剂切换方法，属于气相法流化床乙烯聚合技术领域。其特征在于，步骤为：提前关闭氢气进料，消耗反应系统中的氢气，切换时停加催化剂并将催化剂加料器中的第一种催化剂返回，用精制氮气彻底吹扫整个催化剂加料及输送系统后输送第二种催化剂。维持反应器原工艺条件以较低的负荷消耗床层中的第一种催化剂。当反应器出现排放时使用氮气置换反应器中的氢气至250ppm以下。向反应器中少量加入茂金属催化剂将反应维持在较低的负荷，置换床层。本技术无需停车换床而实现不同体系催化剂间的切换，从而大幅提升切换效率，减少切换造成的物料能源损失。

Description

一种气相法流化床在线催化剂切换方法

技术领域

一种气相法流化床在线催化剂切换方法，属于气相法流化床乙烯聚合技术领域。

背景技术

齐鲁塑料厂不同体系催化剂间的切换生产需要采用传统的停车换床方法。在切换催化剂体系时需要停止整个生产线，来更换反应器中的树脂。在更换后需要重新添加生产线的物料，同时也需要重新利用氮气等惰性气体进行吹扫脱除系统中的水、氧等杂质。这种每切换催化剂生产就需要重新启动生产线的方法耗时长，物料能源消耗高。随着市场对不同催化剂体系产品的需求变化，装置的催化剂切换时有发生。这种切换效率低，损失严重的传统方法急需优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种切换效率高，损失小的气相法流化床的在线催化剂切换方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于，具体实施步骤为：

1）提前2~5天关闭反应系统氢气进料；

2）停加第一种催化剂，并将催化剂加料器中的第一种催化剂返回储罐；

3）用精制氮气对催化剂输送及返回管线、催化剂加料器进行脉冲式吹扫15~25min；

4）维持反应器原工艺条件，继续消耗反应器床层中的第一种催化剂，随着消耗的进行，负荷逐渐降低，直至反应器出现循环气排放；

5）再使用氮气置换反应器中的氢气至250ppm以下；

6）向反应器中加入正常生产消耗量1/3以下的第二种催化剂建立反应；

7）逐渐提高第二种催化剂加入量，将反应维持在正常负荷的1/2以下，置换反应器床层；

8）确认料位表指示准确，并将料位控制提升至流化床直筒段顶部以利用床层中的树脂颗粒冲刷扩大段；

9）反应器床层置换4个后，切换完成，提高催化剂加入量，转入正常生产。

本发明中切换时停加第一种催化剂并将催化剂加料器中的第一种催化剂返回，回收大部分催化剂。用精制氮气彻底吹扫整个催化剂加料及输送系统后输送新催化剂，避免残留第一种催化剂对第二种催化剂的毒化。维持反应器原工艺条件以消耗床层中的第一种催化剂，可以提高残留物料的利用率，加快残留第一种催化剂的消耗。当反应器出现排放时，说明反应器床层中残留的第一种催化剂基本耗尽。使用氮气置换反应器中的氢气至250ppm以下，选择在此时置换，可以有效减少乙烯浪费和无用产物的产出；能够在更短的时间内保证氢气置换彻底。向反应器中少量加入第二种催化剂引发反应后，将反应维持在较低的负荷，置换床层。低负荷可以提高催化剂在床层中的停留时间，抵消催化剂切换过程中由于毒化而造成的活性下降，减少切换过程中细粉的产生。确认料位表指示准确，将料位控制提升至较高值吹扫扩大段，防止因切换过程中催化剂间的相互毒化导致的聚乙烯细粉贴壁引发结块。置换四个床层，可以将反应器床层中第一种催化剂残留以及切换过程中由于催化剂间的相互毒化而产生的细粉较多的树脂从反应器中脱出。其中第一种催化剂为铬系催化剂，第二种催化剂为茂金属催化剂。

优选的，步骤1）中提前3天关闭反应系统氢气进料。3天为控制残留氢气的典型值，适合大部分反应系统的催化剂在线切换进行，具体的情况，提前时间主要取决于原组分中氢气浓度，氢气浓度越高，提前天数越多。

优选的，步骤3）中所述的精制氮气为水、氧含量在0.1ppm以下的氮气。吹扫的氮气保证水、氧含量在0.1ppm以下、吹扫更彻底，催化剂切换以后进入正常生产条件的时间越短。

优选的，步骤3）中所述的脉冲式吹扫的氮气气压为0.1~0.9MPa。脉冲吹扫，防止催化剂在系统死角中的停滞而增加残留。

优选的，步骤4）中所述的循环气为乙烯、氮气、丁烯、氢气的混合气体。

优选的，步骤2）、4）中的第一种催化剂为铬系催化剂；步骤6）、7）中的第二种催化剂为茂金属催化剂。

优选的，步骤5）中所述的氮气为水、氧含量在1.0ppm以下的氮气。吹扫的氮气水、氧含量越低，置换更彻底，催化剂切换以后进去正常生产条件的时间更短。

优选的，步骤6）中向反应器中加入正常生产消耗1/10~1/4量的第二种催化剂。

优选的，步骤6）中将反应维持在正常负荷的2/5~1/2。第二种催化剂的起始加入量和反应维持的低负荷在此优选情况下，既能提高催化剂在床层中的停留时间，提升催化剂活性，缓冲催化剂间的相互毒化，又保证以最高的效率完成两种催化剂的在线切换。

优选的，步骤3）中所述的脉冲式吹扫20min。保证吹扫彻底。

优选的，步骤8）中所述的提高料位冲刷扩大段。保证切换过程中产生的细粉不在扩大段上积累结片甚至结块。

与现有技术相比，本发明的一种气相法流化床的在线催化剂切换方法所具有的有益效果是：用精制氮气彻底吹扫整个催化剂加料及输送系统后输送第二种催化剂，降低残留第一种催化剂对第二种催化剂的毒化。催化剂的切换过程中，减少乙烯浪费和无用产物的产出；在更短的时间内保证置换彻底。切换初期催化剂在床层中的停留时间长，抵消催化剂切换过程中由于毒化而造成的活性下降，减少了切换过程中细粉的产生。切换过程中催化剂间相互毒化被降低，聚乙烯细粉也被及时冲刷掉，没有贴壁引发结块。本技术无需停车换床而实现原催化剂与新催化剂间的切换，从而大幅提升切换效率，减少切换造成的物料能源损失。同时可以有效缓解上下游物料平衡压力和装置生产波动。大大减少乙烯、氮气、蒸汽的消耗，且大大降低停工时间。

附图说明

图1是本发明的一种气相法流化床在线催化剂切换方法的反应系统的结构示意图。

其中：1、反应器 2、催化剂加料器 3、出料系统 4、压缩机 5、冷却器 6、丁烯/己烯进料口 7、氢气进料口 8、乙烯进料口。

具体实施方式

图1是本发明所用反应系统的最佳实施形式，下面结合附图1对本发明做进一步说明。

参照附图1：本发明的一种气相法流化床在线催化剂切换方法的反应系统，包括反应器1、催化剂加料器2、出料系统3、压缩机4和冷却器5，冷却器5、压缩机4和反应器1首尾相连形成循环管路体系，反应器1的中下部连接催化剂加料器2，反应器1的底部连接出料系统3，反应器1和冷却器5间的管路上开有丁烯/己烯进料口6、氢气进料口7和乙烯进料口8。

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。

实施例1

对某乙烯生产体系进行铬系催化剂与茂金属催化剂的在线切换，实施步骤如下：

1）提前3天关闭反应系统氢气进料口7的氢气进料，慢慢消耗整个反应系统中的氢气；

2）停加铬系催化剂，并将催化剂加料器2中的铬系催化剂收回；

3）用水、氧含量在0.1ppm以下的气压为0.7MPa精制氮气对连接催化剂加料器2的催化剂输送及返回管线、催化剂加料器2进行脉冲式吹扫20min；

4）维持反应器1原工艺条件，继续消耗反应器1床层中的原铬系催化剂，随着消耗的进行，反应器1内负荷逐渐降低，直至负荷低至反应器1出现循环气排放；

5）再使用水、氧含量在1.0ppm以下的低压精制氮气置换反应器1中的氢气至250ppm以下后重新向反应器中引入乙烯、己烯，建立茂金属催化剂反应所需工艺条件；

6）利用催化剂加料器2向反应器1中加入正常生产消耗1/10量的茂金属催化剂，建立新的反应；

7）逐渐提高反应器1中茂金属催化剂加入量，以将反应维持在反应系统正常负荷的2/5，置换反应器床层；

8）确认料位表指示准确，将反应器1内料位控制提升至流化床直筒段顶部以利用床层中的树脂颗粒冲刷扩大段；

9）维持低负荷置换4个床层后提高反应器1中茂金属催化剂加入量，将负荷提升至正常值，切换完成。

实施例2

对某乙烯生产体系进行铬系催化剂与茂金属催化剂的在线切换，实施步骤如下：

1）提前2~5天关闭反应系统氢气进料口7的氢气进料，慢慢消耗整个反应系统中的氢气；

2）停加原催化剂，并将催化剂加料器2中的铬系催化剂收回；

3）用水、氧含量在0.1ppm以下的气压为0.9MPa精制氮气对连接反应器1和催化剂加料器2的催化剂输送及返回管线、催化剂加料器2进行脉冲式吹扫15min；

4）维持反应器1原工艺条件，以残留物料继续消耗反应器1的催化剂床层中的原铬系催化剂，随着消耗的进行，反应器1内负荷逐渐降低，直至负荷低至反应器1出现循环气排放；

5）再使用水、氧含量在0.1ppm以下的低压精制氮气置换反应器1中的氢气至250ppm以下后重新向反应器中引入乙烯、己烯，建立茂金属催化剂反应所需工艺条件；

6）利用催化剂加料器2向反应器1中加入正常生产消耗1/5下量的茂金属催化剂，氢气进料口7和乙烯进料口8开始加入物料，压缩机4和冷却器5启动，反应系统建立新的反应；

7）逐渐提高反应器1中茂金属催化剂加入量，以将反应维持在反应系统正常负荷的1/2的反应过程中置换反应器床层；

8）确认料位表指示准确，将反应器1内料位控制提升至流化床直筒段顶部以利用床层中的树脂颗粒冲刷扩大段，确认料位表指示准确即切换完成；

9）反应器床层置换4个后，切换完成，提高催化剂加入量，转入正常生产。

实施例3

对某乙烯生产体系进行铬系催化剂与茂金属催化剂的在线切换，实施步骤如下：

1）提前2~5天关闭反应系统氢气进料口7的氢气进料，慢慢消耗整个反应系统中的氢气；

2）停加原催化剂，并将催化剂加料器2中的铬系催化剂收回；

3）用水、氧含量在0.1ppm以下的气压为0.1MPa精制氮气对连接反应器1和催化剂加料器2的催化剂输送及返回管线、催化剂加料器2进行脉冲式吹扫25min；

4）维持反应器1原工艺条件，以残留物料继续消耗反应器1的催化剂床层中的原铬系催化剂，随着消耗的进行，反应器1内负荷逐渐降低，直至负荷低至反应器1出现循环气排放；

5）再使用水、氧含量在0.1ppm以下的低压精制氮气置换反应器1中的氢气至250ppm以下后重新向反应器中引入乙烯、己烯，建立茂金属催化剂反应所需工艺条件；

6）利用催化剂加料器2向反应器1中加入正常生产消耗1/3量的茂金属催化剂，氢气进料口7和乙烯进料口8开始加入物料，压缩机4和冷却器5启动，反应系统建立新的反应；

7）逐渐提高反应器1中茂金属催化剂加入量，以将反应维持在反应系统正常负荷的1/3的反应过程中置换反应器床层；

8）确认料位表指示准确，将反应器1内料位控制提升至流化床直筒段顶部以利用床层中的树脂颗粒冲刷扩大段，确认料位表指示准确即切换完成；

9）反应器床层置换4个后，切换完成，提高催化剂加入量，转入正常生产。

对比例1

对实施例1中的乙烯生产体系进行传统停车换床方法。

实施例1与对比例1相比，实施例1的在线切换催化剂的过程减少乙烯消耗25吨，减少氮气消耗12.9万标准立方米，减少蒸汽消耗107吨，减少停工时间71.67小时。

对比例2

基本实施工艺和步骤同上述实施例2相同，不同的是：在步骤6）中催化剂的起始加入量即为正常生产的催化剂量，步骤7中直接正常负荷运行。

实施例2与对比例2相比，实施例2的乙烯消耗少15吨，氮气消耗少9.3万标准立方米，蒸汽消耗少65吨。且对比例2中出现明显的催化剂中毒现象。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于，具体实施步骤为：

1）提前2~5天关闭反应系统氢气进料；

2）停加第一种催化剂，并将催化剂加料器中的第一种催化剂返回储罐；

3）用精制氮气对催化剂输送及返回管线、催化剂加料器进行脉冲式吹扫15~25min；

4）维持反应器原工艺条件，继续消耗反应器床层中的第一种催化剂，随着消耗的进行，负荷逐渐降低，直至反应器出现循环气排放；

5）再使用氮气置换反应器中的氢气至250ppm以下；

6）向反应器中加入正常生产消耗量1/3以下的第二种催化剂建立反应；

7）逐渐提高第二种催化剂加入量，将反应维持在正常负荷的1/2以下，置换反应器床层；

8）确认料位表指示准确，并将料位控制提升至流化床直筒段顶部以利用床层中的树脂颗粒冲刷扩大段；

9）反应器床层置换4个后，切换完成，提高催化剂加入量，转入正常生产。

2.根据权利要求1所述的一种气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于：步骤1）中提前3天关闭反应系统氢气进料。

3.根据权利要求1所述的一种气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于：步骤3）中所述的精制氮气为水、氧含量在0.1ppm以下的氮气。

4.根据权利要求1所述的一种气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于：步骤3）中所述的脉冲式吹扫的氮气气压为0.1~0.9MPa。

5.根据权利要求1所述的一种气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于：步骤4）中所述的循环气为乙烯、氮气、丁烯、氢气的混合气体。

6.根据权利要求1所述的一种气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于：步骤2）、4）中的第一种催化剂为铬系催化剂；步骤6）、7）中的第二种催化剂为茂金属催化剂。

7.根据权利要求1所述的一种气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于：步骤6）中向反应器中加入正常生产消耗1/10~1/4量的第二种催化剂。

8.根据权利要求1所述的一种气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于：步骤6）中将反应维持在正常负荷的2/5~1/2。

9.根据权利要求1所述的一种气相法流化床在线催化剂切换方法，其特征在于：步骤3）中所述的脉冲式吹扫20min。