CN109261101A - 一种强化烯烃聚合的搅拌结构及强化烯烃聚合的方法 - Google Patents

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CN109261101A CN201811063596.4A CN201811063596A CN109261101A CN 109261101 A CN109261101 A CN 109261101A CN 201811063596 A CN201811063596 A CN 201811063596A CN 109261101 A CN109261101 A CN 109261101A
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王修纲
曹育才
麦永懿
叶晓峰
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Abstract

本发明涉及一种强化烯烃聚合的搅拌结构及强化烯烃聚合的方法，搅拌结构包括反应釜体，还包括设于反应釜体内的内外双层搅拌器，所述内外双层搅拌器由内层桨和设于内层桨外部的外层桨组成，所述内层桨和外层桨同轴安装于反应釜体中，且根据需要，所述内层桨和外层桨按不同转速及方向进行转动。本发明通过内外层桨桨型的不同组合及调节聚合过程中内外层桨的转速及方向，强化淤浆聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和气相聚合过程，促进传质、传热，提高产品的质量并使转化率上升，不改造反应釜结构，节约了设备投资成本。

Description

一种强化烯烃聚合的搅拌结构及强化烯烃聚合的方法
技术领域
本发明涉及烯烃聚合反应技术领域，具体涉及一种强化烯烃聚合的搅拌结构及强化烯烃聚合的方法。
背景技术
烯烃聚合过程包括淤浆聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和气相聚合过程中的各个阶段，是一类过程复杂的反应。反应混合的效果直接影响了产品的优劣。现有的烯烃聚合过程大多是通过单桨定速对原料进行搅拌，这样不可避免的会聚合过程中产生一些搅拌误区、死角、粘底、粘壁现象，导致传质、传热困难，从而影响产品的质量并造成转化率的下降；另外，现有烯烃聚合过程的搅拌形式大多未考虑物料性质的变化过程，适用于反应开始阶段物料性质的搅拌桨，往往会在反应后期物料性质改变后适用性变差，甚至无法使用，这样就会导致物料无法均匀在釜内分布，也会影响产品的质量并造成转化率的下降。
中国专利CN206762871U公开了一种用于合成高分子量聚氧化烯烃的聚合釜，包括筒体、搅拌器和夹套，筒体下封头为异形双球形封头，异形双球形封头由大球形封头和小球形封头组成，大球形封头直径与釜体直径相同，小球形封头直径为釜体直径的五分之一到三分之一；搅拌器自下而上由锚式搅拌、框式搅拌、折页式搅拌组合而成，锚式搅拌位于异形双球形封头的小封头内，该实用新型采用三层组合式搅拌器，一定程度能实现聚合不同阶段不同粘度物料的良好混合。
中国专利CN102989345A公开了一种双层搅拌器，该搅拌轴包括搅拌桶、内管、外管、转轴以及放料仓门，搅拌桶中部设有隔断板，该隔断板将搅拌桶分隔为上搅拌桶和放料仓，内管下端与隔断板固定连接，隔断板中央设有圆孔，转轴可转动地设置在搅拌桶上，该转轴置于内管内部且穿过圆孔，外管套设在内管外且其上端与转轴上端固定连接，外管外部设有搅拌叶；放料仓门设置在放料仓底部。
但上述专利公开的装置并没有考虑反应过程物料性质的变化，适用于反应开始阶段低粘度体系的搅拌桨往往在反应后期高粘度体系下适用性变差，甚至无法适用，并且这些装置适用范围较窄，只适用于小部分的反应过程，一旦改变反应工艺条件或用于其他反应，很有可能需要对装置进行大规模的改造，不适用烯烃聚合过程。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种强化烯烃聚合的搅拌结构及强化烯烃聚合的方法，以解决目前烯烃聚合反应过程中各阶段物料传质传热不均匀、转化率较低的问题，达到提高聚合效率的目的。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种强化烯烃聚合的搅拌结构，包括反应釜体，还包括设于反应釜体内的内外双层搅拌器，所述内外双层搅拌器由内层桨和设于内层桨外部的外层桨组成，所述内层桨和外层桨同轴安装于反应釜体中，且根据需要，所述内层桨和外层桨按不同转速及方向进行转动。采用同轴内外双层搅拌器，通过在烯烃聚合反应不同阶段调节内外层搅拌器转速的大小及转动的方向，解决烯烃聚合过程中物料粘度、固含率、密度、聚合物粒度等状态的变化而引起的搅拌效率降低的问题，能防止由于搅拌不充分而产生的烯烃爆聚及催化剂失活等问题，也能防止由于搅拌过度而造成的能源浪费的问题，最终达到强化烯烃聚合的目的。
进一步地，所述内层桨采用推进式桨、开启涡轮式桨、桨式桨、圆盘涡轮式桨、锚式桨或螺带式桨，所述外层桨采用板框式桨或锚式桨。
进一步地，所述推进式桨、开启涡轮式桨、桨式桨、圆盘涡轮式桨为一层或多层安装形式，所述开启涡轮式桨包含平直叶、后弯叶或折叶三种形式。
进一步地，所述内层桨采用推进式桨、开启涡轮式桨、桨式桨、圆盘涡轮式桨、锚式桨或螺带式桨时，内层桨外直径dj＝0.25～0.70D，优选0.55～0.65D，D为反应釜体直径，内层桨为多层时，每层之间间隔为0.2～1.0D，优选0.3～0.4D。
进一步地，所述外层桨采用板框式桨或锚式桨时，外直径db＝0.85～0.95D，内直径dc＝0.70～0.80D，D为反应釜体直径。
对于不同的反应物料体系，密度、粘度、导热系数等物料特性变化各异，配合不同性能的搅拌桨可获得不同传质传热效果。在上述搅拌桨设计参数范围内，通过利用CFD模拟计筛选出适当的内外层桨参数，达到强化传质传热的目的。
进一步地，所述内层桨和外层桨转动方向相同或相反，所述内外层桨随聚合反应的进行过程，转速逐渐变化或保持恒定。
进一步地，所述内层桨的转速为0～1000r/min，外层桨的转速为0～300r/min。
进一步地，反应釜体优选为立式釜体、内外双层搅拌搅拌结构，用于乙烯淤浆聚合或丙烯淤浆聚合过程，相比现有搅拌釜式淤浆聚合反应器，可获得更优异的传质、传热效果，使催化剂活性更易释放、聚合物粒度分布更均匀，细粉更少，反应过程取热更容易、对突发事件的调整更灵活、控制更平稳。
进一步地，反应釜体优选为卧式釜体、内外双层搅拌搅拌结构，用于乙烯淤浆聚合或丙烯气相聚合过程，相比现有流化床、搅拌床气相聚合反应器，可获得更优异的传质、传热效果，使催化剂活性更易释放、聚合物粒度分布更均匀，细粉更少，反应过程的取热更容易、对突发事件的调整更灵活、控制更平稳。
一种强化烯烃聚合的方法，采用上述搅拌结构进行聚合反应，包括烯烃的淤浆聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合或气相聚合，聚合过程可为连续式操作或间歇操作。通过内外层桨桨型的不同组合及调节聚合过程中内外层桨的转速及方向，强化淤浆聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和气相聚合过程，内层桨与外层桨在不同的转速和各自的旋转方向下，分别在反应釜内形成了两个流场，这两个流场互相作用，流体互相撕裂、交换，减少了反应器内部的搅拌误区、死角、粘底、粘壁现象，促进烯烃聚合过程的传质、传热，提高产品的质量并使转化率上升。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、在不改造反应釜的情况下，依靠内外层桨转速及方向的调节，强化多种类型、多种催化体系的烯烃聚合反应过程，节约了设备投资成本，可使釜内流体更充分的流通，高温流体与低温流体更高效地互相接触、交换，提高了单位时间冷热流体的对流传热效率，同时釜壁侧已被夹套加热(或冷却)的流体不断流向反应釜内部，反应釜内部需要被加热(或冷却)的流体不断流向釜壁，提高了夹套的换热效率。
2、本专利提出的搅拌结构，通过反应不同阶段对内外桨转速及旋转方向的控制，可达到内层桨使内部流场强烈湍动，外层桨使外部流场形成很好整体流动的效果，内流场与外流场流体互相撕裂、交换，促进反应器内流体均匀混合。
附图说明
图1为实施例1中的强化烯烃聚合反应装置的结构示意图；
图2为实施例6中的强化烯烃聚合反应装置的结构示意图；
图中：1-反应釜体；2-内层桨；3-外层桨。
具体实施方式
下面结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种强化间歇式丙烯淤浆聚合的方法，如图1，包括：反应釜体1为5L立式釜体，内层桨2为锚式桨，外层桨3为板框式桨。釜体直径为144mm，内层桨外直径为100mm，层间距为60mm，外层桨内直径为110mm，外层桨外直径为135mm。催化剂采用茂金属催化剂Zr含量0.36％，助剂为三异丁基铝，控制Al/Zr＝220。首先开启外层桨，调节转速为100r/min，并将2kg液态丙烯、200mg氢气、100mg催化剂和一定量的三异丁基铝通入反应装置，在40℃、2MPa条件下进行预聚合，反应15min。待预聚合完毕，开启内层桨，调节转速至100r/min，方向与外层桨相反，在70℃、4MPa的条件下进行聚合，随着反应的进行，逐渐将内层桨转速以200r/min·h的速度升至500r/min，反应3h。得到聚丙烯共1.79kg。该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.85，产生的细粉较少，小于200目的细粉率为0.92％。
对比例1
将实施例1中搅拌桨改为锚式桨，锚式桨内直径为110mm，外直径为135mm，以500r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例1相同。反应得到聚丙烯共1.62kg，该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝2.35，产生了一定的细粉，小于200目的细粉率为1.45％。
实施例2
将实施例1中的反应釜体改为10L卧式釜体，釜体直径为200mm，内层桨改为四层折叶桨，内层桨外直径为110mm，层间距为60mm，外层桨内直径为150mm，外层桨外直径为180mm，2kg液态丙烯、200mg氢气、100mg催化剂Zr含量0.36％改为4kg液态丙烯、400mg氢气、200mg催化剂，其它和实施例1相同。反应得到的聚丙烯共3.82kg，该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.88，产生的细粉较少，小于200目的细粉率为1.01％。
对比例2
将实施例2中搅拌桨改为板框式桨，以200r/min转速进行聚合反应，其它和实施例2相同。反应得到聚丙烯共3.25kg，该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝2.36，产生了一定的细粉，小于200目的细粉率为1.52％。
实施例3
一种强化间歇式丙烯淤浆聚合的方法，包括：反应釜体为5L立式釜体，内层桨为三层推进式桨，外层桨为锚式桨。釜体直径为144mm，内层桨外直径为100mm，层间距为90mm，外层桨内直径为110mm，外层桨外直径为135mm。采用Ziegler-Natta催化剂Ti含量1.51％，助催化剂为三乙基铝，外给电子体采用二环戊基二甲氧基硅烷，控制Al/Zr＝220。首先开启内外层桨，调节内层桨转速为100r/min，外层桨转速为150r/min，两者旋转方向相反，并将2kg液态丙烯、200mg氢气、50mg催化剂、2ml外给电子体和一定量的三乙基铝通入反应装置，在40℃、2MPa条件下进行预聚合，反应15min。待预聚合完毕，调节内层桨转速至400r/min，在70℃、4MPa的条件下进行聚合。得到聚丙烯共1.82kg。该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝2.23，产生的细粉较少，小于200目的细粉率为1.11％。
对比例3
将实施例3中搅拌桨改为三层推进式桨，桨叶外直径为120mm，层间距90mm，其各阶段转速与实施例3中内层桨一致。其它和实施例3相同。反应得到聚丙烯共1.77kg，该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝3.35，产生了一定的细粉，小于200目的细粉率为1.35％。
实施例4
将实施例3中反应釜体改为5L卧式釜体，内层桨改为螺带式桨，内层桨外直径为100mm，其它和实施例3相同。反应得到的聚丙烯共1.78kg，该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布较窄，D90-D10/D50＝2.23，产生的细粉较少，小于200目的细粉率为1.13％。
对比例4
将实施例4中搅拌桨改为锚式桨，以250r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例4相同。反应得到聚丙烯共1.73kg，该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布较宽，D90-D10/D50＝3.35，产生了一定的细粉，小于200目的细粉率为1.56％。
实施例5
一种强化间歇式乙烯气相聚合的方法，包括：反应釜体1为5L立式釜体，内层桨2为双层平叶式桨，外层桨3为锚式桨。釜体直径为144mm，内层桨外直径为100mm，层间距为100mm，外层桨内直径为115mm，外层桨外直径为135mm。催化剂采用茂金属催化剂Zr含量0.36％，助剂采用三异丁基铝，控制Al/Zr＝210。首先开启内外层桨，调节内层桨转速为300r/min，外层桨转速为150r/min，且旋转方向相反。将PE基础粒子500g、100mg催化剂和计量的三异丁基铝在微正压N2的气氛下通入反应装置，抽去N2，并通入25g氢气，升温至90℃、通入乙烯维持2MPa进行气相聚合，反应2h。随着反应的进行，逐渐将外层桨转速以50r/min·h的速度降至20r/min，反应3h，得到聚乙烯共0.89kg。该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.82，所制得的聚乙烯材料抗拉性能较好，拉伸强度为45.5MPa。
对比例5
将实施例5中搅拌桨改为双层平叶式桨，桨叶外直径为120mm，层间距90mm，以300r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例5相同。反应得到聚乙烯共0.85kg，该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.10，拉伸强度为41.5MPa。
实施例6
将实施例5中反应釜体改为5L卧式釜体，内层桨改为四层推进式桨，外层桨改为板框式桨，内层桨外直径为90mm，层间距为45mm，外层桨内直径为110mm，外层桨外直径为130mm。如图2，其它和实施例5相同。反应得到的聚乙烯共0.88kg，该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.89，所制得的聚乙烯材料抗拉性能较好，拉伸强度为45.3MPa。
对比例6
将实施例6中搅拌桨改为板框式桨，桨叶外直径为120mm，以200r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例6相同。反应得到聚乙烯共0.84kg，该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.96，拉伸强度为40.5MPa。
实施例7
一种强化间歇式乙烯气相聚合的方法，包括：反应釜体1为10L立式釜体，内层桨2为螺带式桨，外层桨3为板框式桨。釜体直径为200mm，内层桨外直径为130mm，外层桨内直径为150mm，外层桨外直径为180mm。采用Ziegler-Natta催化剂Ti含量1.51％，助催化剂采用三乙基铝，控制Al/Zr＝210。首先开启内层桨，调节内层桨转速为300r/min。将PE基础粒子1000g、60mg催化剂和一定量的三乙基铝在微正压N2的气氛下通入反应装置，抽去N2，并通入50g氢气，升温至90℃、通入乙烯维持2MPa条件下进行气相聚合。反应2h后，开启外层桨，调节转速为50r/min，随着反应的进行，逐渐将外层桨转速以50r/min·h的速度升至150r/min，反应3h，得到聚乙烯共1.74kg。该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.01，所制得的聚乙烯材料抗冲性能较好，缺口冲击强度为80.5MPa。
对比例7
将实施例7中搅拌桨改为板框式桨，桨叶外直径为180mm，以200r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例7相同。反应得到聚乙烯共1.66kg，该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.58，缺口冲击强度为76.5MPa。
实施例8
将实施例7中反应釜体改为卧式釜体，内层桨和外层桨均改为锚式桨，内层桨外直径为120mm，外层桨内直径为140mm，外层桨外直径为180mm。其它和实施例7相同。反应得到的聚乙烯共1.71kg。该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.18，所制得的聚乙烯材料抗冲性能较好，缺口冲击强度为82.5MPa。
对比例8
将实施例8中搅拌桨改为单锚式桨，桨叶外直径为160mm，以300r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例8相同。反应得到聚乙烯共1.69kg，该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.53，缺口冲击强度为80.3MPa。
实施例9
一种强化乙烯间歇式溶液聚合的方法，包括：反应釜体1为4L立式釜体，内层桨2为三层圆盘涡轮式桨，外层桨3为板框式桨。釜体直径为135mm，内层桨外直径为80mm，层间距为55mm，外层桨内直径为100mm，外层桨外直径为120mm。催化剂采用Ziegler-Natta催化剂Ti含量1.51％，助催化剂为三乙基铝，控制Al/Zr＝200。加入1000ml己烷溶剂、25mg催化剂及一定量的三乙基铝，升温至75℃，加入18g氢气后，开启内层桨，转速设置为300r/min，并连续通入乙烯，保持反应总压为1.0MPa。继续升温至85℃，开启外层桨，转速设置为100r/min，并调节内层桨转速至200r/min，在该温度下反应2h。得到聚乙烯共0.76kg。该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.93。
对比例9
将实施例9中搅拌桨改为三层圆盘涡轮式桨，以300r/min转速进行聚合反应，桨叶外直径为100mm，层间距55mm，其各阶段转速与实施例9中内层桨一致。反应得到聚乙烯共0.74kg，该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.02。
实施例10
将实施例9中反应釜体改为卧式釜体，内层桨改为单层桨式桨，外层桨改为锚式桨，内层桨外直径为80mm，外层桨内直径为100mm，外层桨外直径为120mm，其它和实施例9相同。反应得到的聚乙烯共0.69kg。该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.82。
对比例10
将实施例10中搅拌桨改为单层桨式桨，桨叶外直径为120mm，其各阶段转速与实施例9中内层桨一致。反应得到聚乙烯共0.63kg，该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.95。
实施例11
一种强化聚烯烃弹性体连续法溶液聚合的方法，包括：反应釜体1为5L立式釜体，内层桨2为四层桨式桨，外层桨3为板框式桨。釜体直径为150mm，内层桨外直径为90mm，层间距为60mm，外层桨内直径为110mm，外层桨外直径为130mm。催化剂为环戊二烯基三氯钒。首先开启内外层桨，设置内层桨转速为300r/min，外层桨转速为200r/min，内外层桨旋转方向相反。以14L/h的速率连续将体积比为3:7的甲苯-1，3-丁二烯溶液加入聚合釜，用微量计量泵加入水，使单体溶液的水质量分数达到2.02*10-5，再过2h用计量泵连续加入三乙基铝/甲苯溶液，2h后用计量泵加入7.1μmol以钒计浓度为0.005mol/L的CpVCl3-甲苯溶液和150ml氢气，15min后用计量泵连续加入10.2μmol/L浓度为0.0025mol/L的Ph3CB(C6F5)4-甲苯溶液，将聚合温度控制在60℃，进行连续聚合。稳定后聚烯烃弹性体产量为0.65kg/h。
实施例12
将实施例11中内外层桨旋转方向相反改为内外层桨旋转方向相同，其它和实施例11相同。稳定后聚烯烃弹性体产量为0.63kg/h。
对比例11
将实施例11中搅拌桨改为四层桨式桨，桨叶外直径为100mm，以300r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例11相同，稳定后聚烯烃弹性体产量为0.61kg/h。
对比例12
将实施例11中搅拌桨改为板框式桨，桨叶外直径为130mm，以200r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例11相同。稳定后聚烯烃弹性体产量为0.59kg/h。
实施例13
一种强化间歇式氯乙烯乳液聚合的方法，包括：反应釜体1为10L立式釜体，内层桨2为三层圆盘涡轮式桨，外层桨3为板框式桨。釜体直径为200mm，内层桨外直径为130mm，层间距为60mm，外层桨内直径为150mm，外层桨外直径为180mm。乳化剂为十二醇硫酸钠，氧化剂为过硫酸铵，还原剂为亚硫酸铵，种子为第二代种子。首先启动内外层桨，设置内层桨转速为100r/min，外层桨转速为60r/min，内外桨转向相反。在聚合釜中以一定配比表1加入水、种子乳液及氧化还原引发剂，用氮气排除空气，将单体量的1/15共2kg加入反应釜中，然后加入一部分乳化剂溶液，升温至50℃，反应半个小时后，将内层桨转速增加至400r/min，并分配均匀加入剩余单体和乳化剂溶液，保持反应7个小时。该方法得到聚氯乙烯共1.70kg，颗粒呈白色粉末状，得到的聚氯乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.41。
表1聚氯乙烯乳液聚合物料比
对比例13
将实施例13中搅拌桨改为三层圆盘涡轮式桨，桨叶外直径为150mm，以300r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例13相同。反应得到的聚氯乙烯共1.66kg，颗粒呈浅黄色粉末状，含有一定的杂质，颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.47。
实施例14
将实施例13中内层桨改为双层推进式桨，外层改为板框式桨，内层桨外直径为130mm，层间距为100mm，外层桨内直径为150mm，外层桨外直径为180mm，其它和实施例13相同。该方法得到聚氯乙烯共1.70kg，颗粒呈白色粉末状，得到的聚氯乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.43。
对比例14
将实施例14中搅拌桨改为板框式桨，桨叶外直径为150mm，以300r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例14相同。反应得到的聚氯乙烯共1.56kg，颗粒呈浅黄色粉末状，含有一定的杂质，颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.57。
实施例15
一种强化间歇式氯乙烯乳液聚合的方法，包括：反应釜体1为5L卧式釜体，内层桨2为螺带式桨，外层桨3为板框式桨。釜体直径为150mm，内层桨外直径为100mm，外层桨内直径为120mm，外层桨外直径为135mm，乳化剂为磺化蓖麻油，氧化剂为过硫酸铵，还原剂为亚硫酸铵，种子为第一代种子。首先开启内外层桨，设置内层桨转速为200r/min，外层桨转速为100r/min，内外桨转向相反。在聚合釜中以一定配比表2加入水、种子乳液及氧化还原引发剂，用氮气排除空气，将单体量的1/15共2kg加入反应釜中，然后加入一部分乳化剂溶液，升温至50℃，反应半个小时后，将内层桨转速增加至500r/min，并分配均匀加入剩余单体和乳化剂溶液，保持反应7个小时。该方法得到聚氯乙烯共1.75kg，颗粒呈白色粉末状，得到的聚氯乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.45。
表2乳液聚合物料比
实施例16
将实施例15中内外桨的旋转方向相反改为内外桨的旋转方向相同，其它和实施例15相同。该方法得到聚氯乙烯共1.72kg，颗粒呈白色粉末状，得到的聚氯乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.47。
对比例15
将实施例15中搅拌桨改为螺带式桨，桨叶外直径为120mm，以300r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例15相同。反应得到的聚氯乙烯共1.67kg，颗粒呈浅黄色粉末状，含有一定的杂质，该方法得到的聚氯乙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.52。
对比例16
将实施例15中搅拌桨改为板框式桨，桨叶外直径为120mm，以200r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例15相同。反应得到的聚氯乙烯共1.59kg，颗粒呈浅黄色粉末状，含有一定的杂质，该方法得到的聚氯乙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝0.58。
实施例17
一种强化间歇式苯乙烯悬浮聚合的方法，包括：反应釜体1为10L卧式釜体，内层桨2为三层开启涡轮式桨，外层桨3为板框式桨。釜体直径为200mm，内层桨外直径为120mm，层间距为70mm，外层桨内直径为150mm，外层桨外直径为180mm。催化剂采用过氧化二苯甲酰。首先在反应釜内加入0.85L13％的聚乙烯醇水溶液及1.2L去离子水，开启内层桨，设置转速为200r/min。搅拌均匀后，加入2.0kg苯乙烯和100g过氧化二苯甲酰，此时开启外层桨，设置转速为60r/min，转向与内层桨相反，使液滴分散，升温至85℃，反应2.5h，再关闭内层桨，调节外层桨转速至100r/min，升温至95℃，熟化1h。反应得到聚苯乙烯1.65kg，颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.22，冲击强度为6.6MPa。
对比例17
将实施例17中搅拌桨改为三层开启涡轮式桨，桨叶外直径为150mm，以200r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例17相同。反应得到的聚苯乙烯共1.61kg，颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.52，冲击强度为6.2MPa。
实施例18
将实施例17中内层桨改为双层推进式桨，外层改为锚式桨，内层桨外直径为120mm，层间距为100mm，外层桨内直径为160mm，外层桨外直径为180mm，其它和实施例17相同。反应得到聚苯乙烯1.66kg，颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.12，冲击强度为6.5MPa。
对比例18
将实施例18中搅拌桨改为双层推进式桨，桨叶外直径为160mm，以200r/min恒定转速下进行聚合反应，其它和实施例18相同。反应得到的聚苯乙烯共1.60kg，颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.42，冲击强度为5.9MPa。
实施例19
一种工业间歇式丙烯淤浆聚合方法，包括：反应釜体1为12m3立式釜体，内层桨2为螺带式桨，外层桨3为板框式桨。釜体直径为2.0m，内层桨外直径为1.3m，外层桨内直径为1.5m，外层桨外直径为1.8m。催化剂采用茂金属催化剂Zr含量0.36％，助剂为三异丁基铝，控制Al/Zr＝600。首先开启外层桨，调节转速为60r/min，通入N2吹扫反应釜4h。然后将4.20t液态丙烯、400g氢气、250g催化剂和一定量的三异丁基铝通入反应装置，在40℃、2MPa条件下进行预聚合，反应15min。待预聚合完毕，开启内层桨，调节转速至100r/min，方向与外层桨相反，在70℃、4MPa的条件下进行聚合，随着反应的进行，逐渐将内层桨转速以50r/min·h的速度升至200r/min，反应3h。得到聚丙烯共3.25t。该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.75，产生的细粉较少，小于200目的细粉率为1.38％。
对比例19
将实施例19中搅拌桨改为螺带式桨，桨叶外直径为1.5m，以150r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例19相同。反应得到聚丙烯共2.98t。该方法得到的聚丙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝2.36，产生了一定的细粉，小于200目的细粉率为1.76％。
实施例20
一种强化工业间歇式乙烯气相聚合的方法，包括：反应釜体1为12m3卧式釜体，内层桨2为四层推进式桨，外层桨3为板框式桨。釜体直径为2.0m，内层桨外直径为1.2m，层间距为0.7m，外层桨内直径为1.6m，外层桨外直径为1.8m。催化剂采用Ziegler-Natta催化剂，助催化剂采用三乙基铝，控制Al/Zr＝200。首先开启内层桨，调节转速为150r/min。将PE基础粒子1000kg、100g催化剂和一定量的三乙基铝在微正压N2的气氛下通入反应装置，抽去N2，连续通入乙烯和100kg氢气，升温至90℃、2MPa条件下进行聚合。反应2h后，开启外层桨，调节转速为30r/min，随着反应的进行，逐渐将外层桨转速以20r/min·h的速度升至70r/min，反应3h，得到聚乙烯共2.6t。该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.31，所制得的聚乙烯材料抗冲性能较好，缺口冲击强度为78.7MPa。
对比例20
将实施例20中搅拌桨改为板框式桨，桨叶外直径为1.8m，以70r/min恒定转速进行聚合反应，其它和实施例20相同。反应得到聚乙烯共2.28t。该方法得到的聚乙烯颗粒大小分布不均匀，粒度分布D90-D10/D50＝1.76，缺口冲击强度为73.2MPa。
上述实施例及对比例表明，在烯烃聚合过程，采用本发明搅拌器结构，使聚合反应过程中各阶段物料传质传热均匀，大大提高了转化率及聚合效率。

Claims (10)

1.一种强化烯烃聚合的搅拌结构，包括反应釜体，其特征在于，还包括设于反应釜体内的内外双层搅拌器，所述内外双层搅拌器由内层桨和设于内层桨外部的外层桨组成，所述内层桨和外层桨同轴安装于反应釜体中，且根据需要，所述内层桨和外层桨按不同转速及方向进行转动。
2.根据权利要求1所述的一种强化烯烃聚合的搅拌结构，其特征在于，所述内层桨采用推进式桨、开启涡轮式桨、桨式桨、圆盘涡轮式桨、锚式桨或螺带式桨，所述外层桨采用板框式桨或锚式桨。
3.根据权利要求2所述的一种强化烯烃聚合的搅拌结构，其特征在于，所述推进式桨、开启涡轮式桨、桨式桨、圆盘涡轮式桨为一层或多层安装形式，所述开启涡轮式桨包含平直叶、后弯叶或折叶三种形式。
4.根据权利要求2所述的一种强化烯烃聚合的搅拌结构，其特征在于，所述内层桨的外直径dj＝0.25～0.70D，D为反应釜体直径，内层桨可设置为多层，每层之间间隔为0.2～1.0D。
5.根据权利要求2所述的一种强化烯烃聚合的搅拌结构，其特征在于，所述外层桨的外直径db＝0.85～0.95D，内直径dc＝0.70～0.80D，D为反应釜体直径。
6.根据权利要求1所述的一种强化烯烃聚合的搅拌结构，其特征在于，所述内层桨和外层桨转动方向相同或相反，内、外层桨随聚合反应的进行过程，转速逐渐变化或保持恒定。
7.根据权利要求6所述的一种强化烯烃聚合的搅拌结构，其特征在于，所述内层桨的转速为0～1000r/min，外层桨的转速为0～300r/min。
8.一种强化烯烃聚合的方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的搅拌结构进行聚合反应。
9.根据权利要求8所述的一种强化烯烃聚合的方法，其特征在于，烯烃聚合包括烯烃的淤浆聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合或气相聚合。
10.根据权利要求8所述的一种强化烯烃聚合的方法，其特征在于，烯烃聚合过程为连续式操作或间歇操作。
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