CN1626556A - 一种中止或控制烯烃聚合反应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种中止或控制烯烃聚合反应的方法,氧气作为阻聚剂中止聚合反应时,将来自空分装置的空气与纯氮气混合得到氧氮混合气,经压缩机加压后将氧氮混合气压缩到压力容器中,用经压缩机加压后的氧氮混合气压缩到压力容器中,以使催化剂中毒,从而中止烯烃聚合反应。本发明还提供了一种控制烯烃聚合反应的方法,同样将本发明采用的方法制得的氧氮混合气加入到烯烃共聚合反应器中,以控制烯烃共聚的速度及共聚产物中各单体的含量,本发明所述的方法对于发生紧急情况时,能使反应器内的聚合反应迅速中止;在控制产率时更准确和方便,既节约成本又提高了装置的平稳生产和操作的安全系数,带来了很高的效益。

Description

一种中止或控制烯烃聚合反应的方法
技术领域:
本发明涉及一种中止或控制烯烃聚合反应的方法,尤其涉及使用氧气作为阻聚剂中止或控制烯烃聚合反应的方法。
背景技术:
众所周知,一种或多种烯烃可在催化剂存在下进行聚合反应得到烯烃均聚物或共聚物,如通过将含有要聚合的烯烃气体混合物与催化剂送入气相反应器中,可使一种或多种烯烃在气相反应器中聚合得到烯烃均聚物或共聚物,未反应的气体混合物离开反应器后由循环气管线被压缩再循环到反应器中,在循环过程中,气体混合物一般用热交换器冷却,以便除去聚合反应中产生的热。在烯烃聚合中,一般使用能在较短的时间内产生在大量聚合物的高活性催化剂,用这样高活性催化剂就可以避免从聚合物中除去残留催化剂的步骤。
聚烯烃生产装置的产率一般较高,烯烃聚合反应比较剧烈,一旦发生紧急情况需立即中止反应,否则会引起烯烃爆聚、结块,因此,中止剂能否及时加入就成为生产的关键问题。目前,聚烯烃生产装置一般采用钢瓶气提供含有低浓度氧的氧氮混合气体中止烯烃聚合反应,其存在如下问题:
1)在紧急情况下需要用氧中止聚合反应时,需要加入大量氧气、氮气混和气来中止反应。而用钢瓶氧提供中止气体中止反应时,需要多个钢瓶才能提供足量的中止气体,这就需要更换钢瓶,而更换钢瓶需要操作人员去生产现场更换而且需要一定的时间,若不能及时更换钢瓶,就无法及时中止反应,这样会使烯烃爆聚、结块,需要停车清理。
2)以钢瓶形式提供的氧气中止反应时,钢瓶一般通过电磁阀和管线与反应器相连接。在备用状态时,钢瓶一般处于关闭状态。在发生紧急情况时,操作人员需要去现场打开钢瓶,这也需要时间;此外还会因减压阀、电磁阀的故障和泄漏而影响氧气的加入,这样均会造成烯烃爆聚、结块。
此外,在生产烯烃共聚物时,需要控制聚合速度及最终共聚物中各单体的含量,为此,需要连续通入一定量的中止气体抑制催化剂的活性,如在气相法生产抗冲聚丙烯共聚物时,一般采用两个串联的反应器,在第一反应器中加入含丙烯的混合气体和催化剂,使丙烯聚合得到丙烯均聚活性聚合物,再将含催化剂的丙烯均聚活性聚合物送入第二反应器,向第二反应器中通入乙烯和丙烯及含氧中止气体以控制聚合反应速度及最终产物中乙烯的含量。目前,聚烯烃生产装置一般采用钢瓶气提供含有低浓度氧的氧氮混合中止气体控制烯烃共聚合反应,其存在如下问题:在生产抗冲丙烯共聚物时,中止气体连续加入烯烃共聚反应器,在以氧氮混合气作中止气体通过钢瓶加入时,平均每500吨产品要消耗12瓶气体,这就需要间隔一定的时间更换钢瓶,当钢瓶压力下降切换钢瓶时,会因为氧气流量的波动而造成短时间内的产品质量波动,影响质量;及因各种原因未能及时切换钢瓶时,也会影响产品的质量。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种中止烯烃聚合反应的方法。
本发明的另一目的在于提供一种控制烯烃聚合反应的方法。
为了达到上述目的,本发明提供了一种中止烯烃聚合反应的方法,及包括将来自空分装置的空气与来自空分装置的纯氮气混合得到氧氮混合气,经压缩机加压后将氧氮混合气压缩到压力容器中,再将足够量的氧氮混合气迅速加入到烯烃聚合反应器中,以使催化剂中毒,从而中止烯烃聚合反应。
本发明的中止烯烃聚合反应的关键在于迅速将大量的中止气体送入反应器的各个位置,以使氧氮混合气迅速与反应器中的全部催化剂接触,使全部催化剂迅速中毒,从而中止聚合反应。为此,本发明优选在烯烃聚合反应器上设置至少2个氧氮混合气加入口,这样可使氧氮混合气在反应器的不同位置同时加入,从而迅速与反应器中的全部催化剂接触,达到快速中止烯烃聚合反应的目的。氧氮混合气加入口越多越有利于氧氮混合气迅速与反应器中的全部催化剂接触,但会增加反应器制造的难度,综合考虑,优选在烯烃聚合反应器上设置至2-10个氧氮混合气加入口。
本发明所述的氧氮混合气中氧的浓度为2-7%(摩尔百分比)、优选为4-5%(摩尔百分比)。若氧氮混合气中氧气浓度太低,就不能迅速中止烯烃聚合反应;若氧氮混合气中氧气浓度太高,会引起爆炸。因此,氧氮混合气中氧的浓度一般控制为2-7%(摩尔百分比)。所述压力容器中的氧氮混合气的压力应当高于反应器的压力以使氧氮混合气迅速加入反应器中,一般高于反应器压力0.8~1.5Mpa即可。
本发明所述催化剂为适合烯烃聚合并对氧中止敏感的催化剂,优选为过渡基金属催化剂、更优选为齐格勒-纳塔型催化剂。
本发明的中止方法适合于中止烯烃均聚反应和/或烯烃共聚反应。更适合于中止气相烯烃均聚合或共聚合反应,特别适合于中止在卧式反应器中进行的气相烯烃均聚合或共聚合反应。
本发明还提供了一种控制烯烃聚合反应的方法,包括将来自空分装置的空气与纯氮气混合得到氧氮混合气,经压缩机加压后将氧氮混合气压缩到压力容器中贮存,再连续将氧氮混合气加入到烯烃共聚合反应器中,以控制烯烃共聚的速度及共聚产物中各单体的含量。
本发明的控制烯烃聚合反应的关键在于将适量的中止气体连续送入烯烃共聚合反应器中,以使氧氮混合气与反应器中的催化剂接触,使部分催化剂中毒,从而控制烯烃共聚合反应,并最终控制得到共聚物中各单体的含量。为此,在实施本发明时应根据需要控制氧氮混合气的加入量。氧气的加入量是根据两个反应器所需的产率比及第一个反应器的产率,计算出第二个反应器的产率,再根据反应速率从而确定加入氧气的加入量。
本发明优选在烯烃共聚合反应器上设置至少2个氧氮混合气加入口,这样可使氧氮混合气在反应器的不同位置同时加入,从而使中止气与反应器不同位置的催化剂接触,达到有效控制烯烃共聚合反应的目的。氧氮混合气加入口越多越有利于氧氮混合气与反应器中不同位置的催化剂接触,但会增加反应器制造的难度,综合考虑,优选在烯烃聚合反应器上设置至2~10个氧氮混合气加入口
本发明所述的氧氮混合气优选与共聚聚合反应器的循环气混合后加入反应器中。
本发明所述的氧氮混合气中氧的浓度为2~7%(即氧反应器中引爆低线浓度)(摩尔百分比)、优选为4-5%(摩尔百分比)。若氧氮混合气中氧气浓度太低,就不能迅速中止烯烃聚合反应;若氧氮混合气中氧气浓度太高,会引起爆炸。因此,氧氮混合气中氧的浓度一般控制为2-7%(摩尔百分比)。所述压力容器中的氧氮混合器的压力应当高于反应器的压力以使氧氮混合气迅速加入反应器中,一般高于反应器压力0.5~1.5Mpa即可。
本发明所述催化剂为适合烯烃聚合并对氧中止敏感的催化剂,优选为过渡基金属催化剂、更优选为齐格勒-纳塔型催化剂。
本发明的方法适合于控制烯烃气相共聚合反应,特别适合于控制在卧式反应器中进行的气相烯烃共聚合反应。
采用本发明的中止烯烃聚合反应的方法,在发生紧急情况时,能使反应器内的聚合反应迅速中止,不会引起烯烃爆聚、结块,这样可不必清理反应器而直接恢复生产。
采用本发明的中止或控制烯烃聚合反应的方法主要改变了原有用钢瓶提供氧氮混合气为自行配置的氮氧混合气,由于配制的混合气存储于压力容器中,而容积的体积远远大于钢瓶的体积,保证了装置的正常使用,尤其发生紧急情况时,能使反应器内的聚合反应迅速中止;在控制产率时更准确和方便,既节约成本又提高了装置的平稳生产和操作的安全系数,带来了很高的效益,并能连续平稳地将中止气体加入到烯烃共聚合反应器中,有效控制烯烃共聚合反应,保证最终产品的质量。
附图说明:
图1控制烯烃聚合反应的方法的具体实施方案的流程示意图
图2是中止烯烃聚合反应的方法的具体实施方案的流程示意图
具体实施方式:
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,但本发明并不限于此。
如图1所示,将空气通过流量计1、阀2并与通过流量计3、阀4的氮气混合后送入混合器5中混合,混合器5上设置有压力表6及放空阀7。在混合器5空气与氮气混合后得到氧氮混合气,氧氮混合气再经压缩机8加压后送入压力容器9中储存,压力容器上设置有压力表。将压力容器中的氧氮混合气通过阀10和管线11a、11b、11c、11d以及设置在反应器R1上的入口管线12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h送入需要中止反应的烯烃聚合反应器R1中和/或将压力容器中的氧氮混合气通过阀13和管线14a、14b、14c、14d以及设置在反应器R2上的入口管线15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h送入需要中止反应的烯烃聚合反应器R2中;或者将压力容器中的氧氮混合气通过流量计16a、16b、阀17、管线18并与来自反应器的循环气混合后再经压缩机19、管线20a、20b、20c、20d以及设置在反应器上的入口管线15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h送入需要控制烯烃共聚合的反应器R2中。
含烯烃的反应混合物通过管线22加入反应器R1中,催化剂通过管线23加入反应器R1中,烯烃在催化剂的作用下聚合得到烯烃聚合物,聚合物从管线24排出,未反应的的反应混合气经阀25、循环管线26及压缩机27加压后通过管线28a、28b、28c、28d及入口管线12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h循环至反应器R1中,反应器R1上还设置放空阀29。在聚合反应正常进行时,加入中止气的阀10和放空阀29是关闭的;在出现紧急情况需要中止聚合反应时,可在打开阀10通入中止气体的同时打开放空阀29,循环系统的阀25可在通入中止气体的同时关闭,也可不关闭阀25。
可含两种烯烃的反应混合物通过管线30加入反应器R2中,含催化剂的物料通过管线31加入反应器R2中,烯烃在催化剂的作用下聚合得到烯烃聚合物,聚合物从管线32排出,未反应的的反应混合气经阀33、循环管线34及压缩机19加压后通过管线20a、20b、20c、20d及入口管线15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h循环至反应器R2中,反应器R2上还设置放空阀35。在共聚合反应正常进行时,加入中止气的阀13和放空阀35是关闭的,阀17是打开的,可将适量中止气通过阀17、管线18、压缩机19、管线20a、20b、20c、20d及入口管线15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h加入到反应器R2中,这样可控制共聚合反应的速度及聚合物中各单体的含量。在出现紧急情况需要中止聚合反应时,可在打开阀13迅速通入中止气体的同时打开放空阀35;循环系统的阀25可在通入中止气体的同时关闭,也可不关闭阀25;阀18同时关闭。
下面以抗冲聚丙烯的生产为例说明本发明,但不局限其范围。
实施例1
如图1所示,将含丙烯的反应混合物通过管线22通入卧式固定床反应器R1中,将反应所用的催化剂通过管线23加入反应器R1中,烯烃在催化剂的作用下聚合得到烯烃活性聚合物,未反应的的反应混合气经阀25、循环管线26及压缩机27加压后通过管线28a、28b、28c、28d及入口管线12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h循环至反应器R1中,反应器R1的操作温度为70℃、操作压力为2.2Mpa,活性聚合物及催化剂经管线24、管线31进入反应器R2。将乙烯和丙烯通过管线30加入反应器R2中,烯烃的反应混合物通过管线30加入反应器R2中,同时将空气所氮气按图1所示的方法制成含氧量为4.5%(摩尔百分比)的氮混合气再经压缩机压缩后送入压力容器9,再将压力容器中的氧氮混合气通过流量计16a、16b、阀17、管线18并与来自反应器的循环气混合后再经压缩机19、管线20a、20b、20c、20d以及设置在反应器上的入口管线21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h送入需要控制烯烃共聚合的反应器R2中,调整氮氧混合、气的加入量,使反应器R2排出的聚合物的量与反应器R1排出的量为所需要的大小。反应器R2的操作温度为66℃、操作压力为2.2Mpa,烯烃及活性聚合物在催化剂的作用下进一步聚合得到抗冲丙烯聚合物,未反应的的反应混合气经阀33、循环管线35及压缩机19加压后通过管线20a、20b、20c、20d及入口管线15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h循环至反应器R2中,而且为防止反应混合气冷凝,整个循环管线采用全程伴热,所得抗冲丙烯聚合物产品从管线32排出。
对比例1
将含氧量为5%(摩尔百分比)的氮混合气由钢瓶通过流量计16a、16b、阀17、管线18并与来自反应器的循环气混合后再经压缩机19、管线20a、20b、20c、20d以及设置在反应器上的入口管线15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h送入需要控制烯烃共聚合的反应器R2外,其它操作和条件同实施例1,反应17小时后需更换钢瓶,可以看到更换钢瓶前后所得抗冲丙烯聚合物产品的性能指标发生波动,导致质量不稳定。
实施例2
在实施例1的生产装置出现紧急情况时,停止向反应器R1送入含丙烯的反应混合气,并自动开启阀10、阀13将大量氧氮混合气迅速通入反应R1和R2(如图1所示),同时自动开启阀29和阀35;自动关闭阀18、25及33,反应器R1及R2中聚合反应在1分钟内中止,未出现爆聚、结块现象。在这种情况下,可通过重启动整个反应装置,而不必排空反应床,甚至不必从反应器中清除反应气体混合物。
对比例2
在实施例1的生产装置阿莫克(AMOCO)气相聚炳烯(出现紧急情况时,过去曾经用4个钢瓶独立地通过管线管线11a、11b、11c、11d向反应器R1中迅速通入氧氮混合气,同时用另4个钢瓶独立地通过管线管线14a、14b、14c、14d向反应器R2中迅速通入氧氮混合气,装置多次发生因加入氧气不及时,聚合无法控制而造成反应釜结块现象,每年约3次。反应釜结块后必须停车,清理反应釜每次约需3天时间,影响了生产的顺利进行。

Claims (10)

1.一种中止烯烃聚合反应的方法,包括将来自空分装置的的空气与纯氮气混合得到氧氮混合气,经压缩机加压后将氧氮混合气压缩到压力容器中,再将足够量的氧氮混合气迅速加入到烯烃聚合反应器中,以使催化剂中毒,从而中止烯烃聚合反应。
2.根据权利要求1所述的中止烯烃聚合反应的方法,其特征在于在烯烃聚合反应器上设置至少2个氧氮混合气加入口,以使氧氮混合气迅速与反应器中的全部催化剂接触。
3.根据权利要求1或2所述的中止烯烃聚合反应的方法,其特征在于所述烯烃聚合为气相聚合,所述反应器为卧式反应器,所述催化剂为适合烯烃气相聚合并对氧中止敏感的催化剂,优选为过渡基金属催化剂、更优选为齐格勒-纳塔型催化剂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的中止烯烃聚合反应的方法,其特征在于氧氮混合气中氧的浓度为2-7%(摩尔百分比)、优选为4-5%(摩尔百分比)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的中止烯烃聚合反应的方法,其特征在于烯烃聚合为烯烃均聚合或共聚合、优选为丙烯均聚合或共聚合。
6.一种控制烯烃聚合反应的方法,包括将来自空分装置的空气与纯氮气混合得到氧氮混合气,经压缩机加压后将氧氮混合气压缩到压力容器中,再将氧氮混合气加入到烯烃共聚合反应器中,以控制烯烃共聚的速度及共聚产物中各单体的含量。
7.根据权利要求6所述的控制烯烃共聚合反应方法,其特征在于在烯烃聚合反应器上设置至少一个、优选多个氧氮混合气加入口,以使氧氮混合气迅速与反应器中的全部催化剂接触。
8.根据权利要求6或7所述的控制烯烃聚合反应的方法,其特征在于氧氮混合气与共聚合反应器的循环气混合后加入反应器中,
9.根据权利要求6-8任一项所述的控制烯烃聚合反应的方法,其特征在于所述烯烃共聚合为气相聚合,所述烯烃共聚合优选为丙烯共聚合,所述反应器为卧式反应器,所述催化剂为适合烯烃气相聚合并对氧控制敏感的催化剂,优选为过渡基金属催化剂、更优选为齐格勒-纳塔型催化剂。
10.根据权利要求6-9任一项所述的控制烯烃聚合反应的方法,其特征在于氧氮混合气中氧的浓度为2-7%(摩尔百分比)、优选为4-5%(摩尔百分比)。
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