CN113634218A - 烯烃气相聚合的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烯烃聚合技术领域，具体涉及一种烯烃气相聚合的装置、一种烯烃气相聚合的方法，该装置采用含有框式桨和设置在所述转动部的表面上的螺纹叶片的搅拌桨，使进入反应釜体的单体和催化剂充分接触并进行气相聚合反应，以及将冷凝液与含有单体和催化剂的颗粒流型匹配起来，并均匀分散到反应釜体内，从而调控反应釜体的温度，解决反应釜体的粘壁和结块问题，从而延长反应釜体的稳定运行周期；同时，将本发明提供的装置用于烯烃气相聚合反应，能够有效调控单体的进料浓度，从而提高单体的转化率，并消除了粘壁和结块现象。
Description
技术领域
本发明涉及烯烃聚合技术领域，具体涉及一种烯烃气相聚合的装置、一种烯烃气相聚合的方法。
背景技术
随着负载型高活性齐格勒-纳塔催化剂的开发成功，采用气相法生产聚丙烯成为可能，并且气相法可以开发高橡胶含量的抗冲聚丙烯，解决了聚丙烯低温韧性不足的缺点，极大地拓展了聚丙烯的应用领域。立式搅拌床反应器已应用于气相法聚丙烯工业化多年，在生产高橡胶含量的抗冲聚丙烯时，引入乙烯生产高弹性的乙丙橡胶，由于乙丙橡胶粘性较高，并且单位摩尔乙烯产生的聚合热多于丙烯，因此工业装置上经常出现严重的粘釜和结块现象。
US4012573公开了一种气相法生产聚丙烯中的方法，并且采用了特殊的单螺带搅拌反应器。在单螺带搅拌反应器中，单螺带搅拌桨抬升粉体颗粒先沿壁面螺旋上升，到达料位面后在中心区下降，下降至底部气体分布板后再次被铲起，沿壁面上升，如此循环；沿壁面上升和中心下降均近似为平推流。冷凝液从顶部注入，蒸发撤热。催化剂从壁面注入后，恰好进入到上升段的平推流，催化剂无法分散，出现暴聚，而且顶部的冷凝液均无法及时冷却，极易飞温形成热点，形成结块和粘壁。
US4101289公开了一种气相法生产聚丙烯方法，采用卧式搅拌反应器，其独特的接近于平推流的流型能够得到窄分子量分布聚合物，然而催化剂无预聚直接从反应器一端注入，会导致在刚注入后暴聚，并且由于乙烯含量增加会导致其撤热能力不足，这极大地限制了聚合物产品中的乙丙橡胶含量。
CN105085755A公开了一种解决聚异戊二烯的挂壁问题的方法，采用了卧式双轴自清洁搅拌桨，提高异戊二烯的转化率和消除挂壁现象，但是该搅拌桨和冷却方法不适用于气相法聚烯烃的生产。卧式搅拌反应器提供类似平推流的流型，不适用于聚合热非常大的气相烯烃聚合，同时气相法聚合是稠密的气固两相流，传热系数更差，需要将冷却剂引入到气固两相中与之接触，使对流传热变为导热传热才能提高撤热效率。类似地，CN102600749A采用立式搅拌反应器进行预混，径流式搅拌桨不适合颗粒相的搅拌混合，需要进行全釜内的大流量循环才能获得较高的混合效率和混合程度。
除了从反应器本身出发外，CN112390902A采用改进催化剂注入设备的方法调控反应器内的稳定性，但是催化剂进料稳定性并不能解决反应器内撤热不足导致的粘壁与结块问题，撤热能力是反应器本身的固有性质，因此问题还需从反应器设计出发。
因此，亟需一种烯烃气相聚合的装置及其方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有烯烃聚合反应装置长时间生产共聚产品时，由于撤热不均匀、不及时导致反应装置发生粘壁和结块现象，以及转产均聚或无规产品时，粘壁的块料脱落带入产品中，影响产品质量等问题，提供一种新的烯烃气相聚合的装置及其方法，该装置能够有效解决粘壁和结块问题，使反应器稳定运行。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种烯烃气相聚合的装置，该装置包括：反应釜体和设置在所述反应釜体内的搅拌部件，所述搅拌部件包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴包括连接为一体的连接部和转动部，所述连接部延伸穿出所述反应釜体的顶部，所述转动部延伸穿出所述反应釜体的底部；所述搅拌桨包括框式桨和设置在所述转动部的表面上的螺纹叶片；所述反应釜体的上部设置有冷凝液进料口和循环气出气口，所述反应釜体的侧壁设置有催化剂进料口和聚合物排出口；
其中，所述转动部具有中空结构，所述转动部的表面设置有单体喷口，且所述转动部穿出所述反应釜体的底部的一端设置有单体进料口。
本发明第二方面提供一种烯烃气相聚合的方法，该方法在第一方面提供的装置中进行；
该方法包括：将含α-烯烃的原料从所述装置的转动部的底部进入，经所述装置的单体喷口进入所述装置的反应釜体，与从所述装置的催化剂进料口进入的催化剂接触并进行气相聚合反应，得到的聚合物从所述装置的聚合物排出口引出；从所述装置的冷凝液进料口进入的冷凝液被所述气相聚合反应释放的热量进行换热，得到的循环气从所述装置的循环气出气口排出。
通过上述技术方案，本发明提供的装置，采用含有框式桨和设置在所述转动部的表面上的螺纹叶片的搅拌桨，使进入反应釜体的单体和催化剂充分接触并进行气相聚合反应，以及将冷凝液与含有单体和催化剂的颗粒流型匹配起来，并均匀分散到反应釜体内，从而调控反应釜体的温度，解决反应釜体的粘壁和结块问题，从而延长反应釜体的稳定运行周期；同时，将本发明提供的装置用于烯烃气相聚合反应，能够有效调控单体的进料浓度，从而提高单体的转化率，并消除了粘壁和结块现象。
附图说明
图1是本发明提供的一种烯烃气相聚合的装置结构示意图；
图2是本发明提供的一种框式桨的横截面；
图3是本发明提供的一种搅拌轴透视图。
附图标记说明
1、反应釜体 2、搅拌桨 3、框式桨 4、转动部
5、聚合物排出口 6、单体喷口 7、单体进料口 8、循环气出气口
9、搅拌轴 10、冷凝液进料口 11、催化剂进料口 12、连接部
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，没有特殊情况说明下，容器的“顶部”是指由上到下容器的0-10％的位置；容器的“上部”是指由上到下容器的10-30％的位置；容器的“中部”是指由上到下容器的40-60％的位置；容器的“下部”是指由上到下容器的60-90％的位置；容器的“底部”是指由上到下容器的90-100％的位置。
本发明第一方面提供一种烯烃气相聚合的装置，该装置包括：反应釜体和设置在所述反应釜体内的搅拌部件，所述搅拌部件包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴包括连接为一体的连接部和转动部，所述连接部延伸穿出所述反应釜体的顶部，所述转动部延伸穿出所述反应釜体的底部；所述搅拌桨包括框式桨和设置在所述转动部的表面上的螺纹叶片；所述反应釜体的上部设置有冷凝液进料口和循环气出气口，所述反应釜体的侧壁设置有催化剂进料口和聚合物排出口；
其中，所述转动部具有中空结构，所述转动部的表面设置有单体喷口，且所述转动部穿出所述反应釜体的底部的一端设置有单体进料口。
根据本发明的一种优选实施方式中，所述装置如图1所示，该装置包括：反应釜体1和设置在所述反应釜体1内的搅拌部件；所述搅拌部件包括搅拌轴9和搅拌桨2，所述搅拌轴9包括连接一体的连接部12和转动部4，所述连接部12延伸穿出所述反应釜体1的顶部，所述转动部4延伸穿出所述反应釜体1的底部；所述搅拌桨2包括框式桨3和设置在所述转动部4的表面上的螺纹叶片；所述反应釜体1的上部设置有冷凝液进料口10和循环气出气口8，所述反应釜体1的侧壁设置有催化剂进料口11和聚合物排出口5；其中，所述转动部4具有中空结构，所述转动部4的表面设置有单体喷口6，且所述转动部4穿出所述反应釜体1的底部的一端设置有单体进料口7。
本发明提供的一种搅拌轴的透视图，如图3所示，所述搅拌轴9包括连接一体的连接部12和转动部4，所述连接部12延伸穿过所述反应釜体1的顶部，所述转动部4延伸穿过所述反应釜体1的底部。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述反应釜体的高度与内径比为1.2-3：1，例如，1.2:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.5:1、3:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为1.5-2.5：1。
在本发明中，没有特殊情况说明下，所述搅拌轴沿纵向设置在所述反应釜体内，即，所述搅拌轴的中心轴线与所述反应釜体的中心轴线平行，优选地，所述搅拌轴的中心轴线与所述反应釜体的中心轴线重合。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述冷凝液进料口的数量为2-12个，优选为4-12个；且相邻两个所述冷凝液进料口的间隔角度相等。
在本发明的一些实施方式中，优选地，相邻两个所述冷凝液进料口的间隔角度为30-180°，优选为30-90°。采用优选的条件，更有利于冷凝液的均匀分布，从而保证反应釜内温度均匀。其中，相邻两个所述冷凝液进料口的间隔角度是指相邻两个冷凝液进料口到反应釜体的中心轴线的最短距离的夹角。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述冷凝液进料口到所述反应釜体的中心轴线的最短距离与所述反应釜体的内径比为0.01-0.4：1，例如，0.01:1、0.05:1、0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为0.1-0.3：1。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述循环气出气口的数量不超过4个，例如，1个、2个、3个、4个，优选不超过2个，且相邻两个所述循环气出气口的间隔角度相等。
在本发明的一些实施方式中，优选地，相邻两个所述循环气出气口的间隔角度为90-180°。其中，相邻两个所述循环气出气口的间隔角度是指相邻两个循环气出气口到反应釜体的中心轴线的最短距离的夹角。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述循环气出气口到所述反应釜体的中心轴线的最短距离与所述反应釜体的内径比为0.01-0.4：1，例如，0.01:1、0.05:1、0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为0.2-0.35：1。
根据本发明，优选地，所述催化剂进料口到所述反应釜体的底部的垂直距离小于所述聚合物排出口到所述反应釜体的底部的垂直距离。
根据本发明的一些实施方式中，优选地，所述催化剂进料口到所述反应釜体的底部的垂直距离与所述聚合物排出口到所述反应釜体的底部的垂直距离的比值为0.2-0.8：1，例如，0.2:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1、0.6:1、0.65:1、0.7:1、0.75、0.8:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为0.3-0.8：1。
在本发明的一些实施方式中，优选地，至少一个所述催化剂进料口位于同一高度。进一步优选地，所述催化剂进料口的数量不超过4个，例如，1个、2个、3个、4个，且相邻两个所述催化剂进料口的间隔角度相等。
在本发明的一些实施方式中，优选地，相邻两个所述催化剂进料口的间隔角度为90-180°。其中，相邻两个所述催化剂进料口的间隔角度是指相邻两个催化剂进料口到反应釜体的轴线的最短距离的夹角。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述聚合物排出口到所述反应釜体的底部的垂直距离与所述反应釜体的高度比为1：1.2-3，例如，1:1.2、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为1：1.5-2.5。
根据本发明，优选地，所述框式桨的转速为20-50rpm，例如，20rpm、25rpm、30rpm、35rpm、40rpm、50rpm，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为20-40rpm。在本发明中，通过限定所述框式桨的转速，可以使催化剂快速分散到聚合物床层中，同时减少磨损和功率过载。
在本发明中，优选地，所述框式桨的横截面为直角三角形，且所述直角三角形的锐角分别指向所述搅拌轴和框式桨的旋转前进方向；进一步优选地，所述锐角的大小为20-45°，例如，20°、25°、30°、35°、40°、45°，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为30-35°。
在本发明的一种具体实施方式中，所述框式桨的横截面如图2所示，由图2可知，所述框式桨的横截面为直角三角形，且所述直角三角形的锐角分别所述搅拌轴和框式桨的旋转前进方向，且锐角的大小为20-45°。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述框式桨的外径与所述反应釜体的内径比为0.95-0.99：1，例如，0.95:1、0.96:1、0.97:1、0.98:1、0.99:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为0.98-0.99：1。这样设置，能够有效避免反应器的粘度和结块问题。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述框式桨的高度与外径的比为1-2：1，例如，1:1、1.25:1、1.3:1、1.5:1、1.8:1、2:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为1.25-1.5：1。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述螺纹叶片的外径与所述反应釜体的内径比为0.6-0.8：1，例如，0.6:1、0.65:1、0.7:1、0.75:1、0.8:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为0.7-0.75：1。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述螺纹叶片的外径与所述框式桨的内径比为0.55-0.8：1，例如，0.55:1、0.65:1、0.7:1、0.75:1、0.8:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为0.65-0.75：1。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述螺纹叶片的数量不超过4个，例如，1个、2个、3个、4个，优选不超过2个。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述螺纹叶片的螺距与所述转动部的外径比为0.3-1：1，例如，0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为0.4-0.6：1。
在本发明中，没有特殊情况说明下，所述螺纹叶片的螺距为沿螺纹转动360°上升的高度。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述转动部的内径与外径比为0.4-0.8：1，例如，0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为0.5-0.7：1。
根据本发明，优选地，所述单体喷口沿螺旋上升线等间距设置于所述转动部上，且相邻两个所述单体喷口的旋转角度相等。其中，旋转角度是指相邻两个单体喷口到反应釜体的轴线的最短距离在水平面投影的夹角。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述单体喷口的数量为8-32个，例如，8个、10个、12个、16个、20个、25个、30个、32个，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，优选为16-32个；进一步优选地，相邻两个所述单体喷口的旋转角度为45-270°，优选为45-180°。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述单体喷口的直径与所述转动部的外径比为0.05-0.15：1，例如，0.05:1、0.06:1、0.08:1、0.1:1、0.12:1、0.15:1，以及任意两个数值组成的范围中的任意值。这样设置能够保证所述转动部在转动时的强度。
在本发明中，所述单体喷口用于将从所述转动部的底部的所述单体进料口通入的单体物料，输送进所述反应釜体内。按照上述多个所述单体喷口的设置，随着所述转动部的转动，能够实现单体更好地在进行烯烃气相聚合时输送到反应过程中，有利于解决本发明的技术问题。
根据本发明一种特别优选的实施方式，该装置包括：反应釜体和设置在所述反应釜体内的搅拌部件，所述搅拌部件包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴包括连接为一体的连接部和转动部，所述连接部延伸穿出所述反应釜体的顶部，所述转动部延伸穿出所述反应釜体的底部；所述搅拌桨包括框式桨和设置在所述转动部的表面上的螺纹叶片；所述反应釜体的上部设置有至少一个冷凝液进料口和至少一个循环气出气口，所述反应釜体的侧壁设置有至少一个催化剂进料口和聚合物排出口；
其中，所述转动部具有中空结构，所述转动部的表面设置有至少一个单体喷口，且所述转动部穿出所述反应釜体的底部的一端设置有单体进料口；
其中，所述框式桨的转速为20-50rpm。
本发明第二方面提供一种烯烃气相聚合的方法，该方法在第一方面提供的装置中进行；
该方法包括：将含α-烯烃的原料从所述装置的转动部的底部进入，经所述装置的单体喷口进入所述装置的反应釜体，与从所述装置的催化剂进料口进入的催化剂接触并进行气相聚合反应，得到的聚合物从所述装置的聚合物排出口引出；从所述装置的冷凝液进料口进入的冷凝液被所述气相聚合反应释放的热量进行换热，得到的循环气从所述装置的循环气出气口排出。
在本发明中，对所述α-烯烃具有较宽的选择范围。优选地，所述α-烯烃选自乙烯、丙烯、1-丁烯和1-己烯中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述冷凝液选自丙烯、戊烷和己烷中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述原料还含有氢气；进一步优选地，以所述原料的总摩尔量为基准，氢气的摩尔含量为0.1-5mol％，例如，0.1mol％、0.5mol％、1mol％、1.5mol％、2mol％、2.5mol％、3mol％、4mol％、5mol％，以及任意两个数值组成的范围中的任意值，能够调控聚合物的重均分子量和熔融指数。
在本发明中，对所述气相聚合反应的条件具有较宽的选择范围。优选地，所述气相聚合反应的条件包括：温度为50-90℃，优选为60-80℃；压力为1.2-4MPa，优选为1.5-3MPa。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
(1)一种烯烃气相聚合的装置，如图1所示，该装置包括：反应釜体1和设置在反应釜体1内的搅拌部件；搅拌部件包括搅拌轴9和搅拌桨2，搅拌轴9的中心轴线与所述反应釜体1的中心轴线重合，搅拌轴9包括连接一体的连接部12和转动部4，连接部12延伸穿出反应釜体1的顶部，转动部4延伸穿出反应釜体1的底部；搅拌桨2包括框式桨3和设置在转动部4的表面上的螺纹叶片；反应釜体1的上部设置有4个冷凝液进料口10和2个循环气出气口8，反应釜体1的侧壁设置有2个催化剂进料口11和1个聚合物排出口5；转动部4具有中空结构，转动部4的表面设置有12个单体喷口6，且转动部4穿出所述反应釜体1的底部的一端设置有单体进料口7；
反应釜体1的高度与内径的比为2:1(内径为4000mm，高度为8000mm)；
相邻两个冷凝液进料口10的间隔角度均为90°，冷凝液进料口10到反应釜体1的中心轴线的最短距离(900mm)与反应釜体1的内径比为0.225：1；
相邻两个循环气出气口8的间隔角度为180°，循环气出气口8到反应釜体1的中心轴线的最短距离(600mm)与反应釜体1的内径比为0.15：1；
相邻两个催化剂进料口11的间隔角度为180°，催化剂进料口11到反应釜体1的底部的垂直距离为3000mm；聚合物排出口5到反应釜体1的底部的垂直距离为4000mm；催化剂进料口11到反应釜体1的底部的垂直距离与聚合物排出口5到反应釜体1的底部的垂直距离的比值为0.75:1；
聚合物排出口5到反应釜体1的底部的垂直距离与反应釜体1的高度比为1:2；
搅拌桨2的横截面为直角三角形，且直角三角形的锐角为40°；
框式桨3的外径(3900mm)与反应釜体1的内径比为0.975:1；框式桨3的高度(5500mm)与外径的比为1.4:1；
螺纹叶片的外径(2900mm)与反应釜体1的内径比为0.725:1，螺纹叶片的外径与框式桨3的内径(3625mm)比为0.8：1；螺纹叶片的数量为2个，相邻两个螺纹叶片的螺距相等，且螺纹叶片的螺距(600mm)与转动部4的外径(300mm)比为2:1，转动部4的内径(200mm)与外径比为2:3；
相邻两个单体喷口6的垂直距离为600mm，旋转角度为90°，单体喷口6的直径(20mm)与转动部4的外径比为0.067:1。
(2)一种烯烃气相聚合的方法，该方法包括：设置上述装置的框式桨2的转速为30rpm，将丙烯从上述装置的转动部4的底部进入，经上述装置的单体喷口6进入上述装置的反应釜体1，与从上述装置的催化剂进料口11进入的催化剂接触并进行气相聚合反应，得到的聚合物从上述装置的聚合物排出口5引出；从上述装置的冷凝液进料口10进入的冷凝液(液相丙烯)被气相聚合反应释放的热量进行换热，得到的循环气从上述装置的循环气出气口8排出；其中，气相聚合反应的条件包括：温度为80℃；压力为3MPa。
通过上述装置和方法，工业生产过程中不发生严重的粘壁和结块现象，产品中偶尔出现粒径较大的块状物，但不造成管线出料不畅和卡停设备。单体(丙烯)的转化率达到了92％(使用液相单体作为冷凝液时，不参与转化率计算，以单体出料和进料质量比为转化率)；同时，该装置的稳定生产时间从3-5月延长至10个月以上。
实施例2
(1)按照实施例1所示的装置，不同的是，
反应釜体1的高度与内径的比为2.5:1(内径为5000mm，高度为12500mm)；
反应釜体1的上部设置有8个冷凝液进料口10，相邻两个冷凝液进料口10的间隔角度为45°，冷凝液进料口10到反应釜体1的中心轴线的最短距离(1500mm)与反应釜体1的内径比为0.3：1；
反应釜体1的上部设置有3个循环气出气口8，相邻两个循环气出气口8的间隔角度为120°，循环气出气口8到反应釜体1的中心轴线的最短距离(1000mm)与反应釜体1的内径比为0.2：1；
反应釜体1的侧壁设置有4个催化剂进料口11，相邻两个催化剂进料口11的间隔角度为90°，催化剂进料口11到反应釜体1的底部的垂直距离为4000mm；聚合物排出口5到反应釜体1的底部的垂直距离为8000mm；催化剂进料口11到反应釜体1的底部的垂直距离与聚合物排出口5到反应釜体1的底部的垂直距离的比值为0.5:1；
聚合物排出口5到反应釜体1的底部的垂直距离与反应釜体1的高度比为1:1.56；
搅拌桨2的横截面为直角三角形，且直角三角形的锐角为30°；
框式桨3的外径(4900mm)与反应釜体1的内径比为0.98:1；框式桨3的高度(7350mm)与外径的比为1.5:1；
螺纹叶片的外径(3500mm)与反应釜体1的内径比为0.7:1，螺纹叶片的外径与框式桨3的内径(4375mm)比为0.8：1；螺纹叶片的数量为2个，相邻两个螺纹叶片的螺距相等，且螺纹叶片的螺距(1000mm)与转动部4的外径(400mm)比为2.5:1，转动部4的内径(280mm)与外径比为0.7:1；
相邻两个单体喷口6的垂直距离为500mm，旋转角度为90°，单体喷口6的直径(30mm)与转动部4的外径比为0.075:1。
(2)一种烯烃气相聚合的方法，该方法包括：设置上述装置的框式桨2的转速为40rpm，将丙烯从上述装置的转动部4的底部进入，经上述装置的单体喷口6进入上述装置的反应釜体1，与从上述装置的催化剂进料口11进入的催化剂接触并进行气相聚合反应，得到的聚合物从上述装置的聚合物排出口5引出；从上述装置的冷凝液进料口10进入的冷凝液(液相丙烯)与气相聚合反应释放的热量进行换热，得到的循环气从上述装置的循环气出气口8排出；其中，气相聚合反应的条件包括：温度为80℃；压力为3MPa。
与实施例1相比，采用更大容积的聚合装置，更容易出现温度不均和热点，因此使用最优化条件，工业生产过程中不发生粘壁和结块现象。单体(丙烯)的转化率达到了96％(使用液相单体作为冷凝液时，不参与转化率计算，以单体出料和进料质量比为转化率)。
实施例3
按照实施例1所示的装置和方法，不同的是，所述釜体1的上部设置有1个冷凝液进料口10，其余条件相同。
通过上述装置和方法，工业生产过程出现了严重的结块问题，运行一周后由于结块过多装置被迫停止运行，说明反应器内部温度分布不均，出现了热点。
实施例4
按照实施例2所示的装置和方法，不同的是，设置框式桨2的转速为15rpm，其余条件相同。
通过上述装置和方法，运行一周后粘壁和结块问题突出，无法继续运行。转速较低时不能起到良好的分散效果，造成催化剂暴聚，产生热点和熔融颗粒造成结块和粘壁。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种烯烃气相聚合的装置，其特征在于，该装置包括：反应釜体和设置在所述反应釜体内的搅拌部件；所述搅拌部件包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴包括连接为一体的连接部和转动部，所述连接部延伸穿出所述反应釜体的顶部，所述转动部延伸穿出所述反应釜体的底部；所述搅拌桨包括框式桨和设置在所述转动部的表面上的螺纹叶片；所述反应釜体的上部设置有冷凝液进料口和循环气出气口，所述反应釜体的侧壁设置有催化剂进料口和聚合物排出口；
其中，所述转动部具有中空结构，所述转动部的表面设置有单体喷口，且所述转动部穿出所述反应釜体的底部的一端设置有单体进料口。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述反应釜体的高度与内径比为1.2-3：1，优选为1.5-2.5：1；
优选地，所述搅拌轴的中心轴线与所述反应釜体的中心轴线重合。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述冷凝液进料口的数量为2-12个，优选为4-12个，且相邻两个所述冷凝液进料口的间隔角度相等；
优选地，相邻两个所述冷凝液进料口的间隔角度为30-180°，优选为30-90°；
优选地，所述冷凝液进料口到所述反应釜体的中心轴线的最短距离与所述反应釜体的内径比为0.01-0.4：1，优选为0.1-0.3：1；
优选地，所述循环气出气口的数量不超过4个，且相邻两个所述循环气出气口的间隔角度相等；
优选地，相邻两个所述循环气出气口的间隔角度为90-180°；
优选地，所述循环气出气口到所述反应釜体的中心轴线的最短距离与所述反应釜体的内径比为0.01-0.4：1，优选为0.2-0.35：1。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其中，所述催化剂进料口到所述反应釜体的底部的垂直距离与所述聚合物排出口到所述反应釜体的底部的垂直距离的比值为0.2-0.8：1；
优选地，所述催化剂进料口的数量不超过4个，且相邻两个所述催化剂进料口的间隔角度相等；
优选地，相邻两个所述催化剂进料口的间隔角度为90-180°；
优选地，所述聚合物排出口到所述反应釜体的底部的垂直距离与所述反应釜体的高度比为1：1.2-3，优选为1：1.5-2.5。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其中，所述框式桨的转速为20-50rpm，优选为20-40rpm；
优选地，所述框式桨的横截面为直角三角形，且所述直角三角形的锐角分别指向所述搅拌轴和框式桨的旋转前进方向；
优选地，所述锐角的大小为20-45°，优选为30-35°；
优选地，所述框式桨的外径与所述反应釜体的内径比为0.95-0.99：1，优选为0.98-0.99：1；
优选地，所述框式桨的高度与外径的比为1-2：1，优选为1.25-1.5：1。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，其中，所述螺纹叶片的外径与所述反应釜体的内径比为0.6-0.8：1，优选为0.7-0.75：1；
优选地，所述螺纹叶片的外径与所述框式桨的内径比为0.55-0.8：1，优选为0.65-0.75：1；
优选地，所述螺纹叶片的数量不超过4个，优选不超过2个；
优选地，所述螺纹叶片的螺距与所述转动部的外径比为0.5-3：1，优选为1-2.5：1；
优选地，所述转动部的内径与外径比为0.4-0.8：1，优选为0.5-0.7：1。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其中，所述单体喷口沿螺旋上升线等间距设置于所述转动部上，且相邻两个所述单体喷口的旋转角度相等；
优选地，所述单体喷口的数量为8-32个，优选为16-32个；
优选地，相邻两个所述单体喷口的旋转角度为45-270°，优选为45-180°；
优选地，所述单体喷口的直径与所述转动部的外径比为0.05-0.15：1。
8.一种烯烃气相聚合的方法，其特征在于，该方法在权利要求1-7中任意一项所述的装置中进行；
该方法包括：将含α-烯烃的原料从所述装置的转动部的底部进入，经所述装置的单体喷口进入所述装置的反应釜体，与从所述装置的催化剂进料口进入的催化剂接触并进行气相聚合反应，得到的聚合物从所述装置的聚合物排出口引出；从所述装置的冷凝液进料口进入的冷凝液被所述气相聚合反应释放的热量进行换热，得到的循环气从所述装置的循环气出气口排出。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述原料还含有氢气；
优选地，以所述原料的总摩尔量为基准，氢气的摩尔含量为0.1-5mol％。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述气相聚合反应的条件包括：温度为50-90℃，优选为60-80℃；压力为1.2-4MPa，优选为1.5-3MPa。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024088410A1 (zh) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种低色号低气味聚异氰酸酯固化剂的制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102675495A (zh) * | 2012-05-29 | 2012-09-19 | 浙江大学 | 烯烃聚合反应器和聚合方法 |
| WO2014179067A1 (en) * | 2013-05-01 | 2014-11-06 | Invista Technologies S.À R.L. | Feed forward process controls and on-line ph feedback for nylon salt solution preparation processes |
| CN205659668U (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 江苏煦和新材料有限公司 | 一种新型聚丙烯反应釜 |
| CN208302784U (zh) * | 2018-03-05 | 2019-01-01 | 利安隆（天津）实业有限公司 | 一种新型搅拌式反应釜 |
| CN109678994A (zh) * | 2017-10-19 | 2019-04-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种烯烃间歇聚合工艺 |
| CN110624487A (zh) * | 2018-06-21 | 2019-12-31 | 中国石化工程建设有限公司 | 一种聚α-烯烃的反应设备和方法 |
| CN110627603A (zh) * | 2018-06-21 | 2019-12-31 | 中国石化工程建设有限公司 | 连续法生产聚α-烯烃的装置及方法 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102675495A (zh) * | 2012-05-29 | 2012-09-19 | 浙江大学 | 烯烃聚合反应器和聚合方法 |
| WO2014179067A1 (en) * | 2013-05-01 | 2014-11-06 | Invista Technologies S.À R.L. | Feed forward process controls and on-line ph feedback for nylon salt solution preparation processes |
| CN205659668U (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 江苏煦和新材料有限公司 | 一种新型聚丙烯反应釜 |
| CN109678994A (zh) * | 2017-10-19 | 2019-04-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种烯烃间歇聚合工艺 |
| CN208302784U (zh) * | 2018-03-05 | 2019-01-01 | 利安隆（天津）实业有限公司 | 一种新型搅拌式反应釜 |
| CN110624487A (zh) * | 2018-06-21 | 2019-12-31 | 中国石化工程建设有限公司 | 一种聚α-烯烃的反应设备和方法 |
| CN110627603A (zh) * | 2018-06-21 | 2019-12-31 | 中国石化工程建设有限公司 | 连续法生产聚α-烯烃的装置及方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024088410A1 (zh) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种低色号低气味聚异氰酸酯固化剂的制备方法 |
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