CN117380141B - 一种聚丙烯牌号切换反应器装置及其使用方法 - Google Patents

一种聚丙烯牌号切换反应器装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚丙烯牌号切换反应器装置及其使用方法,涉及聚丙烯生产技术领域,所述聚丙烯牌号切换反应器装置借助可以灵活切换的单、双环管反应器,以及可以灵活切换的卧式搅拌反应器和/或立式流化床反应器,可实现低温、常温冲击性能都优异的高抗冲聚丙烯产品,也可通过向立式流化床反应器中加入聚乙烯催化剂,生产分子量较高的聚乙烯产品,与抗冲聚丙烯分子级混合后,生成具备抗应力发白特性的聚丙烯产品,不仅提升了目前聚丙烯工艺无法达到的产品性能,还能够拓展和丰富产品牌号,生产高端化、差异化的聚丙烯产品。

Description

一种聚丙烯牌号切换反应器装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及聚烯烃生产技术领域,具体涉及聚丙烯生产,尤其涉及一种聚丙烯牌号切换反应器装置及其使用方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种热塑性材料,作为五大通用塑料之一,具有优良的加工性能、力学性能、耐腐蚀性能以及价廉等优点,广泛应用于汽车、电子、家用电器、包装、医疗以及日常用品等领域。
根据反应器结构和反应介质不同,聚丙烯生产方式主要有,浆液法、本体法和气相法。其中浆液法流程长、投资成本高、能耗高,目前已被市场淘汰。本体法能够生产聚丙烯均聚和无规共聚产品,但因聚丙烯共聚物能够溶解在液相丙烯中,共聚单体含量受限,无法生产抗冲聚丙烯产品。气相法工艺适合生产抗冲聚丙烯产品,根据反应器形式不同,气相流化床不适用于生产高橡胶相产品,容易引起挂壁和粘料。卧式搅拌釜能够生产高橡胶相产品,但因气相反应的特点,氢气含量高,占据共聚单体的分压,产品熔指受限,难以生产高熔指的高抗冲产品。基于此,Spheripol聚丙烯生产工艺生产的高抗冲产品橡胶相含量受限;Innovene和Horizone工艺生产的抗冲产品熔指受限;Novolen工艺因两台气相反应器之间没有脱氢系统,无法生产超高熔指或超高抗冲性能的产品。SPG工艺的立式液相本体反应器传热效果差,且液相本体反应器与气相反应器之间的输送过程无法实现良好的脱氢效果,生产稳定性和产品质量差。且大多数工艺只使用一台气相反应器用于抗冲产品生产,因气相反应器中气相组分比例C2/(C2+C3)和氢气与乙烯比例H2/C2对生产抗冲聚丙烯产品的质量具有决定作用。不同气相比对抗冲产品的常温或低温冲击性能存在显著影响。但一台气相反应器只能维持单一组分的气相比,对于常温和低温冲击强度只能进行单向调整,无法实现产品的常温、低温冲击性能平衡且冲击性能受限。同时,也无法实现聚丙烯与聚乙烯的分子级混合,生产具有抗应力发白功能的特种聚丙烯产品。若使用两台气相反应器生产特种高抗冲产品或抗应力发白产品,则会出现催化剂活性不足等问题,产品质量无法得到提升。
综上所述,需要开发一种聚丙烯牌号切换反应器装置及其使用方法,可以根据待生产聚丙烯牌号对应的规格指标要求,灵活切换反应器的组合关系,可生产高抗冲和抗应力发白特种聚丙烯产品。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题,本发明提供了一种聚丙烯牌号切换反应器装置及其使用方法,所述聚丙烯牌号切换反应器装置借助可以灵活切换的单、双环管反应器,以及可以灵活切换的卧式搅拌反应器和/或立式流化床反应器,可生成低温、常温冲击性能都优异的高抗冲聚丙烯产品,也可通过向立式流化床反应器中加入聚乙烯催化剂,生产分子量较高的聚乙烯产品,与抗冲聚丙烯分子级混合后,生成具备抗应力发白特性的聚丙烯产品,不仅提升了目前聚丙烯工艺无法达到的产品性能,还能够拓展和丰富产品牌号,生产高端化、差异化的聚丙烯产品。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明的目的之一在于提供一种聚丙烯牌号切换反应器装置,包括依次连接的预聚合反应器、第一环管反应器、第二环管反应器、卧式搅拌反应器、立式流化床反应器;
其中,所述预聚合反应器的出口还与所述第二环管反应器通过设有控制阀的管路相连接;
在所述第二环管反应器与所述卧式搅拌反应器之间设置闪蒸过滤器,所述第二环管反应器的出口与所述闪蒸过滤器的入口相连接,所述闪蒸过滤器的气相出口与烃类气体回收系统相连接,所述闪蒸过滤器的固相出口对应的管路上设置第一三通阀,所述第一三通阀的两个出口分别与所述卧式搅拌反应器的第一入口、所述立式流化床反应器的第一入口相连接;
所述卧式搅拌反应器的固相出口对应的管路上设置第二三通阀,所述第二三通阀的两个出口分别与所述立式流化床反应器的第一入口、粉料后处理系统相连接;
所述立式流化床反应器的第二入口与聚乙烯催化剂供应系统相连接,所述立式流化床反应器的出口与粉料后处理系统相连接。
本发明所述聚丙烯牌号切换反应器装置借助可以灵活切换的单、双环管反应器,以及可以灵活切换的卧式搅拌反应器和/或立式流化床反应器,可实现低温、常温冲击性能都优异的高抗冲聚丙烯产品,也可通过向立式流化床反应器中加入聚乙烯催化剂,生产分子量较高的聚乙烯产品,与抗冲聚丙烯分子级混合后,生成具备抗应力发白特性的聚丙烯产品,不仅提升了目前聚丙烯工艺无法达到的产品性能,还能够拓展和丰富产品牌号,生产高端化、差异化的聚丙烯产品。
需要说明的是,本发明所述聚丙烯牌号切换反应器装置可以灵活切换的双环管反应器指的是,第一环管反应器与第二环管反应器串联且两者组成均进行液相本体反应的双环管反应器;本发明所述聚丙烯牌号切换反应器装置可以灵活切换的单环管反应器指的是,第二环管反应器为进行液相本体反应的单环管反应器,而第一环管反应器只维持丙烯液的循环运行,不参与聚合反应;通过预聚合反应器出料位置的选择,环管反应器可以实现单环管和双环管的灵活切换。
需要说明的是,本发明所述第一环管反应器与第二环管反应器串联且每台均设有轴流泵;生产均聚、无规和普通抗冲聚丙烯产品时,经过预聚合的催化剂进入第一环管反应器,第一环管反应产物在液相丙烯的夹带下进入第二环管反应器;生产高抗冲产品或抗应力发白产品时,预聚合反应器出口管线直接向第二环管反应器输送经过预聚的催化剂和外给电子体、烷基铝等物质,第一环管反应器只维持丙烯液的循环运行,不参与聚合反应,使得催化剂在环管反应器内的停留时间减少30-40%,优选地,催化剂在环管反应器内的停留时间减少33-37%,催化剂活性更多地保留至后续气相反应系统。
需要说明的是,本发明所述第一环管反应器与第二环管反应器用于液相丙烯做溶剂进行液相本体反应,而第二环管反应器出口为液相丙烯和聚丙烯粉料的浆液,排放管线设有蒸汽夹套,将液相丙烯气化,输送至闪蒸过滤器;催化剂、外给电子体、烷基铝可以选择性地加入卧式搅拌反应器中,加入比例和流量根据产品牌号调整;立式流化床反应器的第二入口与聚乙烯催化剂供应系统相连接,可单独加入催化剂,可灵活调控气相组成;立式流化床反应器,反应器内气相组成可调,与卧式搅拌反应器气相比C2/(C2+C3)差异较大时,生产的高抗冲产品兼具较高的常温和低温冲击性能,当气相组分全部为乙烯气,生成聚乙烯产物,与上游抗冲聚丙烯粉料实现分子级混合,生产抗应力发白产品。
作为本发明优选的技术方案,所述预聚合反应器为立式搅拌反应器且内置带有至少两层结构的搅拌桨,能够满足并适应预聚合反应器内高低不同的液位要求;优选地,预聚合反应器允许10-90%范围内的液位变化,更进一步优选地,预聚合反应器允许45-65%范围内的液位变化。
需要说明的是,本发明所述预聚合反应器的顶部开设进口,将液相丙烯做溶剂,催化剂、外给电子体和烷基铝分别在液相丙烯的冲洗下进入预聚合反应器内部。而预聚合反应器外壁带有夹套,可以通过循环水冷却,但是通过丙烯液的流量、烷基铝与催化剂比例、预聚合反应器液位控制催化剂的停留时间和反应活性,夹套内可不使用冷冻水进行冷却。经过探究,催化剂停留时间主要由液位控制,预聚合反应器内置的至少两层结构的搅拌桨可以控制聚合温度在适宜范围内,从而不需使用冷冻水。
作为本发明优选的技术方案,所述闪蒸过滤器为带有反吹系统的滤袋式过滤器,由上到下包括直管段和锥体段;所述直管段的底部设有脱气锥和第一丙烯气反吹入口,所述锥体段的中部设有第二丙烯气反吹入口。
需要说明的是,本发明所述闪蒸过滤器是聚丙烯粉料和烃类气体的分离装置,用于接收环管反应器出料并实现气固分离,烃类气体中包括丙烯、丙烷、乙烯、乙烷和氢气等组分,氢气起到链转移剂作用,若进入下游气相反应器中将使乙丙共聚反应生产的橡胶相分子量较低,产品抗冲击性能差。为解决上述问题,在闪蒸过滤器直管段的底部设有脱气锥和第一丙烯气反吹入口,优选第一丙烯气反吹入口设为五股丙烯气进行反吹,所述锥体段的中部设有第二丙烯气反吹入口,优选第二丙烯气反吹入口设为三股丙烯气进行反吹,通过上下两层丙烯气反吹和脱气锥的分散效果,闪蒸过滤器粉料中夹带的氢气被脱除,脱除效率为30-80%,优选地,脱除效率为60-80%。
需要说明的是,闪蒸过滤器中采用的丙烯气为界区丙烯精制后,通过蒸汽夹套加热形成,进一步通过丙烯蒸发器加压丙烯气,可以作为粉料输送罐的输送气。
作为本发明优选的技术方案,在所述闪蒸过滤器的固相出口与所述卧式搅拌反应器的第一入口之间设置粉料输送罐,并在所述粉料输送罐的出口处设置充压压力调节阀用于丙烯气充压。
需要说明的是,本发明所述粉料输送罐用于接收自闪蒸过滤器在压差和重力作用下流入的粉料,在充压压力调节阀的作用下进行丙烯气充压,使罐内压力达到高于卧式搅拌反应器一定的范围,压力达到后打开输送气阀门,同时开启充压压力调节阀和粉料下料阀,待粉料输送罐低报后,按顺序关闭充压压力调节阀、关闭粉料下料阀,关闭输送气阀门。
需要说明的是,本发明所述粉料输送罐的作用是接收闪蒸过滤器中约1.7-1.9MPa的聚丙烯粉料并输送至压力为2.3-2.7MPa的卧式搅拌反应器中,通过设置充压压力调节阀进行丙烯气充压;完成聚丙烯粉料输送后的高压气体排放至闪蒸过滤器,压力降至高于闪蒸过滤器0.1MPa后关闭高压排放阀,将较低压力的气体排放至粉料后处理系统的低压过滤器,待压力降至低于低压过滤器0.1MPa后,关闭低压排放阀,此时粉料输送罐处于待收料状态。接收粉料的时间与排放粉料的时间比例不低于1:2.8,即,排放粉料的时间的时间不宜过长,不能超过接收粉料的时间的2.8倍,使用并联的三台粉料输送罐可完全满足粉料自闪蒸过滤器向卧式搅拌反应器的转移。为了防止粉料输送罐故障状态下产生的生产稳定性问题,优选地接收粉料的时间与排放粉料的时间比例为1:1.8-1:2.2。通过并联的三台粉料输送罐循环交替进行泄压、冲压、输送过程,可以实现聚丙烯粉料的持续输送。
需要说明的是,本发明所述粉料输送罐内压力高于卧式搅拌反应器,低于闪蒸过滤器压力,由闪蒸过滤器排放粉料至粉料输送罐,再由粉料输送罐压送至卧式搅拌反应器。并联的三台粉料输送罐交替运行,闪蒸过滤器排放阀始终保持开启,连续输送粉料。
作为本发明优选的技术方案,所述卧式搅拌反应器内置横向搅拌轴,所述横向搅拌轴的径向带有至少两组搅拌桨,可以对粉料起到搅拌作用,防止粉料挂壁或结块;
所述卧式搅拌反应器的第一入口靠近所述横向搅拌轴的传动端;在所述横向搅拌轴的传动端顶部对应位置,在所述卧式搅拌反应器上开设第二入口。
需要说明的是,在横向搅拌轴的传动端顶部对应位置,催化剂、烷基铝、外给电子体、抗静电剂163等助剂可通过第二入口进行选择性加入,催化剂、烷基铝可提升卧式搅拌反应器内的聚合活性,外给电子体可调控卧式搅拌反应器内的产品质量,抗静电剂163作为活性抑制剂和抗静电剂加入卧式搅拌反应器内,可有效调控反应活性,控制反应产物的生成量。卧式搅拌反应器因存在搅拌作用,使用较低的气相比,就可生产常温冲击较高的抗冲击产品,C2/(C2+C3)控制为0.20-0.35,优选地控制为0.22-0.26。
作为本发明优选的技术方案,在所述卧式搅拌反应器的顶部开设气相出口,在所述卧式搅拌反应器的顶部开设循环丙烯液入口,在所述卧式搅拌反应器的底部开设循环气入口;所述气相出口依次与卧式反应器旋风分离器、卧式反应器冷凝器、卧式反应器气液分离罐相连接,所述卧式反应器气液分离罐的气相出口通过卧式反应器循环气压缩机与所述循环气入口相连接,所述卧式反应器气液分离罐的液相出口通过循环丙烯液进料泵与所述循环丙烯液入口相连接。
需要说明的是,本发明所述卧式搅拌反应器的中部顶端设有扩径,并在扩径的顶部开设气相出口,可以将反应后的气体排出并避免夹带;本发明所述卧式搅拌反应器的底部通过循环气入口喷射烃类气体,避免粉料结块,增加粉料疏散程度,顶部通过循环丙烯液入口喷射液相丙烯,撤出反应热。
作为本发明优选的技术方案,所述立式流化床反应器由上到下包括扩径段和直管段,所述扩径段与所述直管段的直径比为1.2-2.5,优选为1.25-1.5。
作为本发明优选的技术方案,在所述扩径段的顶部开设气相出口,所述气相出口依次与立式反应器循环气压缩机、立式反应器换热器相连接,所述立式反应器换热器的物料出口与所述直管段的下部相连接。
需要说明的是,本发明所述立式流化床反应器是一台底部带有筛板、顶部设有扩径的圆柱形立式反应器,是一台气相反应器,粉料在立式反应器循环气压缩机的作用下进行流化和返混,循环气管线上设有立式反应器换热器撤出反应热,冷却后的循环气通过立式流化床反应器直管段底部筛板均匀地进入反应器。立式流化床反应器顶部设有扩径,避免粉料中的细粉进入立式反应器循环气压缩机和立式反应器换热器。
为实现立式流化床反应器与卧式搅拌反应器协同生产高抗冲击产品的目的,立式流化床反应器中气相比控制较高,C2/(C2+C3)控制为0.35-0.60。生产应力发白聚丙烯产品时,立式流化床反应器将全部使用乙烯,通过立式流化床反应器的第二入口加入聚乙烯钛系、铬系或茂金属催化剂,生产分子量较高的聚乙烯,与抗冲聚丙烯分子混合后生产具备抗应力发白特性的聚丙烯产品。
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,所述使用方法包括如下步骤:
根据待生产聚丙烯牌号的规格指标,通过控制阀的开合来选择第一环管反应器与第二环管反应器串联或者选择单纯的第二环管反应器,通过第一三通阀与第二三通阀的开合关系来选择单纯的卧式搅拌反应器,或单纯的立式流化床反应器,或卧式搅拌反应器与立式流化床反应器串联,形成该聚丙烯牌号对应的反应器组合体系;催化剂、烷基铝和外给电子体在液相丙烯冲洗下进入预聚合反应器,经过所述反应器组合体系依次进行液相本体反应与气相反应,得到该聚丙烯牌号对应的聚丙烯产品;
待生产聚丙烯牌号的规格指标发生改变,重新调整控制阀、第一三通阀与第二三通阀的开合关系,形成改变后聚丙烯牌号对应的反应器组合体系,重新依次进行液相本体反应与气相反应,得到改变后聚丙烯牌号对应的聚丙烯产品。
与现有技术方案相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明所述聚丙烯牌号切换反应器装置借助可以灵活切换的单、双环管反应器,以及可以灵活切换的卧式搅拌反应器和/或立式流化床反应器,可实现低温、常温冲击性能都优异的高抗冲聚丙烯产品,也可通过向立式流化床反应器中加入聚乙烯催化剂,生产分子量较高的聚乙烯产品,与抗冲聚丙烯分子级混合后,生成具备抗应力发白特性的聚丙烯产品,不仅提升了目前聚丙烯工艺无法达到的产品性能,还能够拓展和丰富产品牌号,生产高端化、差异化的聚丙烯产品。
附图说明
图1是本发明一个实施例所述聚丙烯牌号切换反应器装置的示意图;
图中:1-预聚合反应器;2-第一环管反应器;3-第二环管反应器;4-闪蒸过滤器;5-粉料输送罐;6-卧式搅拌反应器;7-立式流化床反应器;8-立式反应器循环气压缩机;9-立式反应器换热器;10-卧式反应器旋风分离器;11-卧式反应器冷凝器;12-卧式反应器气液分离罐;13-循环丙烯液进料泵;14-卧式反应器循环气压缩机;15-烃类气体回收系统;16-粉料后处理系统;17-聚乙烯催化剂供应系统;18-聚丙烯催化剂、烷基铝与外给电子体供应系统;19-丙烯气供应系统;20-控制阀;21-第一三通阀;22-第二三通阀。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,本发明的典型但非限制性的实施例如下:
图1示出了本发明一个实施例所述聚丙烯牌号切换反应器装置,包括依次连接的预聚合反应器1、第一环管反应器2、第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6、立式流化床反应器7;
其中,所述预聚合反应器1的出口还与所述第二环管反应器3通过设有控制阀20的管路相连接;
在所述第二环管反应器3与所述卧式搅拌反应器6之间设置闪蒸过滤器4,所述第二环管反应器3的出口与所述闪蒸过滤器4的入口相连接,所述闪蒸过滤器4的气相出口与烃类气体回收系统15相连接,所述闪蒸过滤器4的固相出口对应的管路上设置第一三通阀21,所述第一三通阀21的两个出口分别与所述卧式搅拌反应器6的第一入口、所述立式流化床反应器7的第一入口相连接;
所述卧式搅拌反应器6的固相出口对应的管路上设置第二三通阀22,所述第二三通阀22的两个出口分别与所述立式流化床反应器7的第一入口、粉料后处理系统16相连接;
所述立式流化床反应器7的第二入口与聚乙烯催化剂供应系统17相连接,所述立式流化床反应器7的出口与粉料后处理系统16相连接;
其中,所述预聚合反应器1为立式搅拌反应器且内置带有至少两层结构的搅拌桨,可以允许10-90%范围内的液位变化;向预聚合反应器1中加入三剂的典型值为0.85kg催化剂浆液,其中催化剂固体含量为30%,其余70%为矿物油;加入1.35kg烷基铝(三乙基铝)、0.4kg外给电子体和0.75t液相丙烯;需要说明的是,图中聚丙烯催化剂、烷基铝与外给电子体供应系统18将三种物料混合后得到前述催化剂浆液,其中两股从预聚合反应器1的顶部加入,旁路再设置一股与聚乙烯催化剂供应系统17的物料混合,可选择地,进入立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,在进料丙烯的夹带下进入环管反应器,生产高抗冲或抗应力发白聚丙烯产品,丙烯总进料量的典型值为9.5t,乙烯进料量的典型值为1.75t;所述第一环管反应器2与所述第二环管反应器3为聚合单体进行均聚或无规聚合的反应器,可以单独使用第二环管反应器3也可以串联使用,通过预聚合反应器1的出料位置进行调控;环管反应器温度设定68-71℃,优选70℃,压力为3.8-4.3MPa,优选4.0MPa,密度可控制在500-550kg/m3之间,优选520kg/m3
所述闪蒸过滤器4为带有反吹系统的滤袋式过滤器,由上到下包括直管段和锥体段;所述直管段的底部设有脱气锥和五股丙烯气反吹,所述锥体段的中部设有三股丙烯气反吹;能够实现粉料和烃类气体的分离,并脱除和降低烃类中的氢气含量;
在所述闪蒸过滤器4的固相出口与所述卧式搅拌反应器6的第一入口之间设置粉料输送罐5,并在所述粉料输送罐5的出口处设置充压压力调节阀用于丙烯气充压;所述粉料输送罐5通过向闪蒸过滤器4或粉料后处理系统16泄压,通过丙烯气充压,将粉料由压力较低的闪蒸过滤器4压送至压力较高的卧式搅拌反应器6;需要说明的是,本发明所述装置中的丙烯气均来自丙烯气供应系统19,尤其是闪蒸过滤器4与粉料输送罐5所使用的丙烯气均来自丙烯气供应系统19;
所述卧式搅拌反应器6内置横向搅拌轴,所述横向搅拌轴的径向带有至少两组搅拌桨;所述卧式搅拌反应器6的第一入口靠近所述横向搅拌轴的传动端;在所述横向搅拌轴的传动端顶部对应位置,在所述卧式搅拌反应器6上开设第二入口;在所述卧式搅拌反应器6的顶部开设气相出口,在所述卧式搅拌反应器6的顶部开设循环丙烯液入口,在所述卧式搅拌反应器6的底部开设循环气入口;所述气相出口依次与卧式反应器旋风分离器10、卧式反应器冷凝器11、卧式反应器气液分离罐12相连接,所述卧式反应器气液分离罐12的气相出口通过卧式反应器循环气压缩机14与所述循环气入口相连接,所述卧式反应器气液分离罐12的液相出口通过循环丙烯液进料泵13与所述循环丙烯液入口相连接;所述卧式搅拌反应器6是一台水平放置的气相反应器,通过搅拌桨转动和底部循环气反吹保持粉料处于松散状态,顶部喷射丙烯液,气化后撤出反应热;卧式搅拌反应器6可根据生产需求,通过开设的第二入口投入催化剂及其他助剂,提高催化剂活性或产品质量,压力和温度可根据生产需要进行调节;投用卧式搅拌反应器6时,所述反应器压力可控制在2.3-2.8MPa,优选2.6MPa,温度可控制在63-70℃,优选66℃;
所述立式流化床反应器7由上到下包括扩径段和直管段,所述扩径段与所述直管段的直径比为1.2-2.5;在所述扩径段的顶部开设气相出口,所述气相出口依次与立式反应器循环气压缩机8、立式反应器换热器9相连接,所述立式反应器换热器9的物料出口与所述直管段的下部相连接;所述立式流化床反应器7是一台立式的全混流反应器,通过立式反应器循环气压缩机8保持粉料流化状态,循环气管线上的立式反应器换热器9撤出反应热;立式流化床反应器7的第二入口与聚乙烯催化剂供应系统17相连接,可选择性投入聚乙烯催化剂,生产聚乙烯产品;采用立式流化床反应器7时,所述反应器的压力可控制在1.25-1.45MPa,优选1.40MPa。温度可控制在70-85℃,优选80℃;
打开第一三通阀21并转向至闪蒸过滤器4的固相出口与立式流化床反应器7的第一入口相连接,关闭第二三通阀22,使得立式流化床反应器7被单独使用;打开第一三通阀21并转向至闪蒸过滤器4的固相出口与卧式搅拌反应器6的第一入口相连接,打开第二三通阀22并转向至卧式搅拌反应器6的固相出口与粉料后处理系统16相连接,使得卧式搅拌反应器6被单独使用;打开第一三通阀21并转向至闪蒸过滤器4的固相出口与卧式搅拌反应器6的第一入口相连接,打开第二三通阀22并转向至卧式搅拌反应器6的固相出口与立式流化床反应器7的第一入口相连接,使得卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7串联使用,即,本发明通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系,使得卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7能够串联,也可单独使用,实现灵活转产。
基于上述聚丙烯牌号切换反应器装置,下面列举一些具体的实施例。
实施例1
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产高抗冲聚丙烯产品,关闭控制阀20使得第一环管反应器2与第二环管反应器3串联,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至立式流化床反应器7被单独使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第一环管反应器2、第二环管反应器3和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,在进料丙烯的夹带下依次进入第一环管反应器2、第二环管反应器3和立式流化床反应器7,生产高抗冲聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;立式流化床反应器7控制反应温度80℃,压力1.4MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.35,通过控制气相反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制立式流化床反应器7中橡胶相含量目标值为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
对比例1
采用现有主流的Spheripol聚丙烯工艺,使用与实施例1相同的工艺参数,进行对比实验。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例2
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产高抗冲聚丙烯产品,开启控制阀20使得单纯的第二环管反应器3进行液相本体反应,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至立式流化床反应器7被单独使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第二环管反应器3和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,只进入第二环管反应器3和立式流化床反应器7,旁路第一环管反应器2,生产高抗冲聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;立式流化床反应器7控制反应温度80℃,压力1.4MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.35,通过控制气相反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制立式流化床反应器7中橡胶相含量目标值为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例3
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产高抗冲聚丙烯产品,关闭控制阀20使得第一环管反应器2与第二环管反应器3串联,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6被单独使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第一环管反应器2、第二环管反应器3和卧式搅拌反应器6;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,在进料丙烯的夹带下依次进入第一环管反应器2、第二环管反应器3和卧式搅拌反应器6,生产高抗冲聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.35,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制卧式搅拌反应器6中橡胶相含量目标值为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例4
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产高抗冲聚丙烯产品,开启控制阀20使得单纯的第二环管反应器3进行液相本体反应,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6被单独使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第二环管反应器3和卧式搅拌反应器6;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,只进入第二环管反应器3和卧式搅拌反应器6,旁路第一环管反应器2,生产高抗冲聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.35,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制卧式搅拌反应器6中橡胶相含量目标值为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
对比例2
采用现有主流的Innovene聚丙烯工艺,使用与实施例4相同的工艺参数,进行对比实验。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例5
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产高抗冲聚丙烯产品,关闭控制阀20使得第一环管反应器2与第二环管反应器3串联,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7串联使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第一环管反应器2、第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,在进料丙烯的夹带下依次进入第一环管反应器2、第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7,生产高抗冲聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.25;立式流化床反应器7控制反应温度80℃,压力1.4MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.45,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制两台气相反应器中橡胶相平均分配,目标总含量为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例6
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产高抗冲聚丙烯产品,关闭控制阀20使得第一环管反应器2与第二环管反应器3串联,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7串联使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第一环管反应器2、第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,在进料丙烯的夹带下依次进入第一环管反应器2、第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7,生产高抗冲聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.45;立式流化床反应器7控制反应温度80℃,压力1.4MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.25,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制两台气相反应器中橡胶相平均分配,目标总含量为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例7
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产高抗冲聚丙烯产品,开启控制阀20使得单纯的第二环管反应器3进行液相本体反应,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7串联使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,只进入第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7,旁路第一环管反应器2,生产高抗冲聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.25;立式流化床反应器7控制反应温度80℃,压力1.4MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.45,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制两台气相反应器中橡胶相平均分配,目标总含量为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例8
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产高抗冲聚丙烯产品,开启控制阀20使得单纯的第二环管反应器3进行液相本体反应,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7串联使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,只进入第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7,旁路第一环管反应器2,生产高抗冲聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.45;立式流化床反应器7控制反应温度80℃,压力1.4MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.25,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制两台气相反应器中橡胶相平均分配,目标总含量为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例9
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产抗应力发白聚丙烯产品,关闭控制阀20使得第一环管反应器2与第二环管反应器3串联,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7串联使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第一环管反应器2、第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,在进料丙烯的夹带下依次进入第一环管反应器2、第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7,生产抗应力发白聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.25;置换立式流化床反应器7的气体组分,使之全部为聚乙烯,向立式流化床反应器7中加入聚乙烯催化剂并控制反应温度80℃,压力1.4MPa,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制卧式搅拌反应器6中橡胶相含量和立式流化床反应器7中聚乙烯含量平均分配,目标总含量为30%。对反应产物进行收集和分析测试。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例10
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产抗应力发白聚丙烯产品,关闭控制阀20使得第一环管反应器2与第二环管反应器3串联,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7串联使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第一环管反应器2、第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,在进料丙烯的夹带下依次进入第一环管反应器2、第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7,生产抗应力发白聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.45;置换立式流化床反应器7的气体组分,使之全部为聚乙烯,向立式流化床反应器7中加入聚乙烯催化剂并控制反应温度80℃,压力1.4MPa,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制卧式搅拌反应器6中橡胶相含量和立式流化床反应器7中聚乙烯含量平均分配,目标总含量为30%。对反应产物进行收集和分析测试。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例11
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产抗应力发白聚丙烯产品,开启控制阀20使得单纯的第二环管反应器3进行液相本体反应,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7串联使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,只进入第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7,旁路第一环管反应器2,生产抗应力发白聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.25;置换立式流化床反应器7的气体组分,使之全部为聚乙烯,向立式流化床反应器7中加入聚乙烯催化剂并控制反应温度80℃,压力1.4MPa,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制卧式搅拌反应器6中橡胶相含量和立式流化床反应器7中聚乙烯含量平均分配,目标总含量为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
实施例12
一种聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,本实施例用于生产抗应力发白聚丙烯产品,开启控制阀20使得单纯的第二环管反应器3进行液相本体反应,通过控制第一三通阀21与第二三通阀22的开合关系来切换至卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7串联使用,即,本实施例对应的反应器组合体系是依次连接的第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7;
预聚合后的聚丙烯催化剂及其他助剂,只进入第二环管反应器3、卧式搅拌反应器6和立式流化床反应器7,旁路第一环管反应器2,生产抗应力发白聚丙烯产品;两台环管反应器温度控制70℃,压力4.0MPa,反应器密度520m3/h,氢气浓度8000ppm;卧式搅拌反应器6控制反应温度66℃,压力2.6MPa,气相比C2/(C2+C3)控制为0.30;置换立式流化床反应器7的气体组分,使之全部为聚乙烯,向立式流化床反应器7中加入聚乙烯催化剂并控制反应温度80℃,压力1.4MPa,通过控制反应器的料位及抗静电剂163加入量,控制卧式搅拌反应器6中橡胶相含量和立式流化床反应器7中聚乙烯含量平均分配,目标总含量为30%。聚合系统连续运行72小时,在反应稳定期间对反应产物进行收集和分析测试,相关结果见表1。
上述实施例与对比例的分析测试相关结果如下面表1所示。
表1
产物熔指(g/10min) 橡胶相含量(%) 橡胶相中乙烯含量(%) 聚乙烯含量(%) 常温冲击强度(23℃,kJ/㎡) 低温冲击强度(-20℃,kJ/㎡) 弯曲模量(MPa) 落球发白测试(ΔL)
实施例1 30.5 29.8 38.7 0 35.6 5.1 1082 4.9
对比例1 30.3 22.5 39.6 0 12.6 4.3 1135 4.8
实施例2 30.2 30.0 38.5 0 41.2 5.6 998 5.4
实施例3 30.3 30.2 38.2 0 45.2 5.9 985 5.1
实施例4 30.3 30.3 38.4 0 49.2 6.2 975 5.1
对比例2 30.4 30.2 38.8 0 42.8 5.7 982 5.2
实施例5 30.1 30.3 28.2 0 62.4 9.1 992 4.5
实施例6 30.1 30.3 32.2 0 47.4 7.9 986 4.6
实施例7 30.2 30.4 27.8 0 69.4 9.9 994 4.2
实施例8 30.2 30.4 30.2 0 51.7 8.1 978 4.3
实施例9 30.3 16.8 27.6 13.8 21.5 7.2 1085 0.58
实施例10 30.1 16.6 49.2 14.0 18.7 7.4 1076 0.61
实施例11 30.2 16.8 25.9 14.0 25.3 7.5 1106 0.49
实施例12 30.0 16.5 48.9 14.0 19.3 7.6 1096 0.56
由表1可以看出如下几点:
(1)采用本发明所述聚丙烯牌号切换反应器装置进行的聚丙烯工艺,反应过程和出料始终正常,而且高抗冲产品质量超越现有主流聚丙烯工艺的所产的产品;
(2)采用本发明所述聚丙烯牌号切换反应器装置能够灵活切换环管反应器的数量,调整后续催化剂活性,提升产品质量;
(3)本发明所述聚丙烯牌号切换反应器装置通过对两台气相反应器,卧式搅拌反应器和立式流化床反应器的不同气相比的控制,能够生产出常温和低温冲击性能均超越现有工艺的高抗冲聚丙烯产品;
(4)本发明所述聚丙烯牌号切换反应器装置向立式流化床反应器中加入聚乙烯催化剂,可生产分子量较高的聚乙烯产品,与抗冲聚丙烯实现分子级混合,在保证一定的冲击强度情况下,能够有效终止产品受力时的银纹扩展,大幅提升产品的抗应力发白性能。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征,但本发明并不局限于上述详细结构特征,即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,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,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种聚丙烯牌号切换反应器装置,其特征在于,包括依次连接的预聚合反应器(1)、第一环管反应器(2)、第二环管反应器(3)、卧式搅拌反应器(6)、立式流化床反应器(7);
其中,所述预聚合反应器(1)的出口还与所述第二环管反应器(3)通过设有控制阀(20)的管路相连接;
在所述第二环管反应器(3)与所述卧式搅拌反应器(6)之间设置闪蒸过滤器(4),所述第二环管反应器(3)的出口与所述闪蒸过滤器(4)的入口相连接,所述闪蒸过滤器(4)的气相出口与烃类气体回收系统(15)相连接,所述闪蒸过滤器(4)的固相出口对应的管路上设置第一三通阀(21),所述第一三通阀(21)的两个出口分别与所述卧式搅拌反应器(6)的第一入口、所述立式流化床反应器(7)的第一入口相连接;
所述卧式搅拌反应器(6)的固相出口对应的管路上设置第二三通阀(22),所述第二三通阀(22)的两个出口分别与所述立式流化床反应器(7)的第一入口、粉料后处理系统(16)相连接;
所述立式流化床反应器(7)的第二入口与聚乙烯催化剂供应系统(17)相连接,所述立式流化床反应器(7)的出口与所述粉料后处理系统(16)相连接。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯牌号切换反应器装置,其特征在于,所述预聚合反应器(1)为立式搅拌反应器且内置带有至少两层结构的搅拌桨。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯牌号切换反应器装置,其特征在于,所述闪蒸过滤器(4)为带有反吹系统的滤袋式过滤器,由上到下包括直管段和锥体段;所述直管段的底部设有脱气锥和第一丙烯气反吹入口,所述锥体段的中部设有第二丙烯气反吹入口。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯牌号切换反应器装置,其特征在于,在所述闪蒸过滤器(4)的固相出口与所述卧式搅拌反应器(6)的第一入口之间设置粉料输送罐(5),并在所述粉料输送罐(5)的出口处设置充压压力调节阀用于丙烯气充压。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯牌号切换反应器装置,其特征在于,所述卧式搅拌反应器(6)内置横向搅拌轴,所述横向搅拌轴的径向带有至少两组搅拌桨;所述卧式搅拌反应器(6)的第一入口靠近所述横向搅拌轴的传动端;在所述横向搅拌轴的传动端顶部对应位置,在所述卧式搅拌反应器(6)上开设第二入口。
6.根据权利要求1或5所述的聚丙烯牌号切换反应器装置,其特征在于,在所述卧式搅拌反应器(6)的顶部开设气相出口,在所述卧式搅拌反应器(6)的顶部开设循环丙烯液入口,在所述卧式搅拌反应器(6)的底部开设循环气入口;所述气相出口依次与卧式反应器旋风分离器(10)、卧式反应器冷凝器(11)、卧式反应器气液分离罐(12)相连接,所述卧式反应器气液分离罐(12)的气相出口通过卧式反应器循环气压缩机(14)与所述循环气入口相连接,所述卧式反应器气液分离罐(12)的液相出口通过循环丙烯液进料泵(13)与所述循环丙烯液入口相连接。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯牌号切换反应器装置,其特征在于,所述立式流化床反应器(7)由上到下包括扩径段和直管段,所述扩径段与所述直管段的直径比为1.2-2.5。
8.根据权利要求7所述的聚丙烯牌号切换反应器装置,其特征在于,在所述扩径段的顶部开设气相出口,所述气相出口依次与立式反应器循环气压缩机(8)、立式反应器换热器(9)相连接,所述立式反应器换热器(9)的物料出口与所述直管段的下部相连接。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的聚丙烯牌号切换反应器装置的使用方法,其特征在于,所述使用方法包括如下步骤:
根据待生产聚丙烯牌号的规格指标,通过控制阀(20)的开合来选择第一环管反应器(2)与第二环管反应器(3)串联或者选择单纯的第二环管反应器(3),通过第一三通阀(21)与第二三通阀(22)的开合关系来选择单纯的卧式搅拌反应器(6),或单纯的立式流化床反应器(7),或卧式搅拌反应器(6)与立式流化床反应器(7)串联,形成该聚丙烯牌号对应的反应器组合体系;催化剂、烷基铝和外给电子体在液相丙烯冲洗下进入预聚合反应器(1),经过所述反应器组合体系依次进行液相本体反应与气相反应,得到该聚丙烯牌号对应的聚丙烯产品;
待生产聚丙烯牌号的规格指标发生改变,重新调整控制阀(20)、第一三通阀(21)与第二三通阀(22)的开合关系,形成改变后聚丙烯牌号对应的反应器组合体系,重新依次进行液相本体反应与气相反应,得到改变后聚丙烯牌号对应的聚丙烯产品。
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