專利名稱：聚丙烯的制備工藝及其反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯的制備工藝及其反應(yīng)裝置，屬于石油化工中聚丙烯制備技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)：
聚丙烯是應(yīng)用很廣泛的塑料制品工業(yè)原料，聚丙烯質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響塑料制品的質(zhì)量和應(yīng)用的范圍。
目前我國聚丙烯行業(yè)的現(xiàn)狀是各類小規(guī)模的生產(chǎn)裝置多，生產(chǎn)能力大的裝置少；生產(chǎn)通用料的裝置多，生產(chǎn)專用料的裝置少。其中大型聚丙烯生產(chǎn)裝置以引進技術(shù)為主，中型和小型聚丙烯生產(chǎn)裝置以自主開發(fā)技術(shù)為主。
從我國聚丙烯(PP)生產(chǎn)工藝看，大致可以分為以下5類(1)溶劑法聚合工藝，該工藝主要集中在早期引進的生產(chǎn)裝置上。由于需要龐大的溶劑回收和產(chǎn)品后處理設(shè)施，造成投資較大，物耗與能耗較高，并對環(huán)境造成污染。因此，國內(nèi)新建的裝置均不再采用此類工藝。(2)Basell公司的Spheripol工藝，其特點是采用液相環(huán)管反應(yīng)器與密相流化反應(yīng)器組合式本體聚合工藝及獨特的催化劑形態(tài)和加料系統(tǒng)。該工藝可生產(chǎn)粒徑為3～5mm顆粒狀的粉料，若結(jié)合反應(yīng)器內(nèi)添加助劑的技術(shù)，即可省去造粒工序。(3)三井油化開發(fā)的Hypol工藝，采用釜式液相聚合與流化床氣相聚合的組合式本體聚合方法，產(chǎn)品為0.4～0.8mm的粉狀料。(4)美國Amoco公司開發(fā)的氣相法工藝，采用2個氣相反應(yīng)器，可生產(chǎn)均聚物、共聚物55種，其獨到的設(shè)計之處在于反應(yīng)器為活塞流式的氣相反應(yīng)器。(5)國內(nèi)自主開發(fā)的適合中型和小型聚丙烯生產(chǎn)裝置的間歇式液相本體聚合工藝，該工藝以丙烯單體為主料，以微量的氫氣、三乙基鋁活化劑、輔助催化劑DDS、CS-I、CS-II催化劑按一定的順序同丙烯加入聚合釜內(nèi)進行3小時左右的均聚反應(yīng)，反應(yīng)完成后，將聚合釜內(nèi)物料放入閃蒸罐內(nèi)進行脫氣，脫去丙烯、丙烷和氫氣等可燃性氣體，然后通過閃蒸罐直接下料包裝。間歇式液相本體法聚丙烯工藝具有很多優(yōu)點，特別適合我國煉廠氣資源分散而豐富的特點和國情。但此工藝尚存在不少缺點。主要表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量較差，這是因為單體反應(yīng)，生成的聚丙烯低溫脆性較高，這樣的產(chǎn)品只適合于用來制造低擋次塑料制品；另外裝置規(guī)模小、能力低，這是因為一釜一釜的反應(yīng)生產(chǎn)，而聚合釜的容積不可能太大，過大了反應(yīng)不可能充分等等。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚丙烯的制備工藝及其反應(yīng)裝置，解決現(xiàn)有間歇式液相本體聚合工藝制備聚丙烯存在的因低溫脆性較高而表現(xiàn)出的產(chǎn)品檔次低、質(zhì)量較差，只適合用來制造一般塑料制品等不足，實行新工藝制得的聚丙烯的低溫脆性有很大改善，缺口或無缺口沖擊強度有很大提高，因性能的改善，有利于增加產(chǎn)品品種。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種聚丙烯的制備工藝，包括以丙烯為主料，以微量的氫氣，三乙基鋁活化劑，輔助催化劑DDS，CS-I、CS-II催化劑為輔料按一定的順序同丙烯在聚合釜內(nèi)進行的均聚反應(yīng)，閃蒸罐內(nèi)的閃蒸處理和下料包裝，其特征是所述的制備工藝還包括在聚合釜內(nèi)進行丙烯均聚反應(yīng)過程中經(jīng)設(shè)置的聚合釜的外循環(huán)系統(tǒng)向聚合釜內(nèi)注入乙烯氣體進行共聚反應(yīng)，共聚反應(yīng)結(jié)束后的物料進入閃蒸罐內(nèi)閃蒸處理；一種聚丙烯的制備反應(yīng)裝置，包括聚合釜、聚合釜出料口經(jīng)管道和管道中的閘閥連接的閃蒸罐，其特征是所述的反應(yīng)裝置還包括由蒸汽換熱器、循環(huán)風機和相應(yīng)的管道閘閥構(gòu)成的聚合釜的外循環(huán)系統(tǒng)，聚合釜的上端部出氣口經(jīng)管道閘閥與外循環(huán)系統(tǒng)中的蒸汽換熱器的物料進口連接，換熱器的物料出口經(jīng)管道閘閥接入循環(huán)風機進口，循環(huán)風機出口經(jīng)管道閘閥一路接入聚合釜液相中，另一路與乙烯貯罐相通。
本發(fā)明通過在聚合釜內(nèi)進行丙烯均聚反應(yīng)一段時間后，經(jīng)設(shè)置的聚合釜的外循環(huán)系統(tǒng)向聚合釜內(nèi)通入乙烯氣體進行共聚反應(yīng)，在催化劑的作用下，使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)呈聚丙烯為內(nèi)核，內(nèi)核外生長的一層層為乙丙橡膠、聚丙烯和聚乙烯，從而使得到的聚丙烯的低溫脆性有了很大改善，缺口或無缺口沖擊強度有了很大提高，本發(fā)明應(yīng)用在中型和小型間歇式聚丙烯生產(chǎn)裝置中投資少、見效快，極大地改善了產(chǎn)品的性能，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)，拓展了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，有利于增加產(chǎn)品品種，建立聚合釜的相對獨立的外循環(huán)系統(tǒng)，不影響對尾氣丙烯的回收。
圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖；圖2為本發(fā)明中聚合釜與外循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1聚合釜，2閃蒸罐，3蒸汽換熱器，4循環(huán)風機，5乙烯貯罐。
具體實施例方式結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明，本發(fā)明的制備工藝依次包括均聚反應(yīng)、共聚反應(yīng)和閃蒸處理，均聚反應(yīng)以丙烯為主料，以微量的氫氣，三乙基鋁活化劑，輔助催化劑DDS，CS-I、CS-II催化劑為輔料，輔料按一定的順序同丙烯在聚合釜1內(nèi)進行，所用料以一噸聚丙烯產(chǎn)品為單位，丙烯用料1000-1100kg，三乙基鋁活化劑0.55-0.65kg，CS-I、CS-II催化劑0.04-0.05kg，輔助催化劑DDS0.05-0.06kg，反應(yīng)溫度控制在70-80℃，反應(yīng)壓力控制在3.55-3.65Mpa，在均聚反應(yīng)70-80分鐘時，開啟設(shè)置的聚合釜的外循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)風機向聚合釜1內(nèi)液相中通入乙烯氣體進行共聚反應(yīng)，乙烯氣體的通入量為丙烯用量的5-7％，聚合釜內(nèi)的丙烯、氫氣、乙烯的混合氣體自聚合釜上端部出氣口經(jīng)管道閘閥進入外循環(huán)系統(tǒng)，每隔30分鐘自氣相取樣口測量一次聚合釜內(nèi)的乙烯含量，整個均聚反應(yīng)和共聚反應(yīng)約3小時，當聚合釜1內(nèi)壓力低于0.05Mpa時反應(yīng)結(jié)束，將聚合釜1內(nèi)的物料送至閃蒸罐2內(nèi)進行閃蒸處理，經(jīng)測定可燃氣含量合格后即可下料包裝。12m3聚合釜1的外循環(huán)系統(tǒng)由換熱面積為5m2的蒸汽換熱器3，80m3的循環(huán)風機4和管道閘閥構(gòu)成，聚合釜1的上端部出氣口經(jīng)管道閘閥與外循環(huán)系統(tǒng)中的蒸汽換熱器3的物料進口連接，換熱器3的物料出口經(jīng)管道閘閥接入循環(huán)風機4進口，循環(huán)風機4出口經(jīng)管道閘閥一路接入聚合釜1液相中，另一路與乙烯貯罐5相通。聚合釜1的上端部有出氣口連接去中壓回收的管道閘閥，蒸汽換熱器3上端經(jīng)管道閘閥連接蒸汽源，蒸汽換熱器3下端經(jīng)管道閘閥連接回熱水罐，循環(huán)風機4的進口端連接放空管道閘閥和氣相取樣口管道閘閥。
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯的制備工藝，包括以丙烯為主料，以微量的氫氣，活化劑三乙基鋁，輔助催化劑DDS，催化劑CS-I、CS-II為輔料按一定的順序同丙烯在聚合釜內(nèi)進行的均聚反應(yīng)，閃蒸罐內(nèi)的閃蒸處理和下料包裝，其特征是所述的制備工藝還包括在聚合釜內(nèi)進行丙烯均聚反應(yīng)過程中經(jīng)設(shè)置的聚合釜的外循環(huán)系統(tǒng)向聚合釜內(nèi)通入乙烯氣體進行共聚反應(yīng)，共聚反應(yīng)結(jié)束后的物料進入閃蒸罐內(nèi)閃蒸處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯的制備工藝，其特征在于在均聚反應(yīng)70-80分鐘時，開啟設(shè)置的聚合釜的外循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)風機向聚合釜1內(nèi)液相中通入乙烯氣體進行共聚反應(yīng)，乙烯氣體的通入量為丙烯用量的5-7％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯的制備工藝，其特征在于聚合釜內(nèi)的丙烯、氫氣、乙烯的混合氣體自聚合釜上端部出氣口經(jīng)管道閘閥進入外循環(huán)系統(tǒng)，每隔30分鐘自氣相取樣口測量一次聚合釜內(nèi)的乙烯含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯的制備工藝，其特征在于當聚合釜內(nèi)壓力低于0.05Mpa時反應(yīng)結(jié)束。
5.一種聚丙烯的制備反應(yīng)裝置，包括聚合釜、聚合釜出料口經(jīng)管道和管道中的閘閥連接的閃蒸罐，其特征是所述的反應(yīng)裝置還包括由蒸汽換熱器、循環(huán)風機和相應(yīng)的管道閘閥構(gòu)成的聚合釜的外循環(huán)系統(tǒng)，聚合釜的上端部出氣口經(jīng)管道閘閥與外循環(huán)系統(tǒng)中的蒸汽換熱器的物料進口連接，換熱器的物料出口經(jīng)管道閘閥接入循環(huán)風機進口，循環(huán)風機出口經(jīng)管道閘閥一路接入聚合釜液相中，另一路與乙烯貯罐相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯的制備反應(yīng)裝置，其特征在于蒸汽換熱器的上端經(jīng)管道閘閥連接蒸汽源，蒸汽換熱器的下端經(jīng)管道閘閥連接回熱水罐。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯的制備反應(yīng)裝置，其特征在于循環(huán)風機的進口端連接放空管道閘閥和氣相取樣口管道閘閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚丙烯的制備工藝及其反應(yīng)裝置，屬于石油化工中聚丙烯制備技術(shù)領(lǐng)域，主要特點是在聚合釜內(nèi)進行丙烯均聚反應(yīng)一段時間后，經(jīng)設(shè)置的聚合釜的外循環(huán)系統(tǒng)向聚合釜內(nèi)通入乙烯氣體進行共聚反應(yīng)，外循環(huán)系統(tǒng)由蒸汽換熱器、循環(huán)風機和相應(yīng)的管道閘閥構(gòu)成，通過增加共聚反應(yīng)，使反應(yīng)得到的聚丙烯的低溫脆性有了很大改善，缺口或無缺口沖擊強度有了明顯提高，本發(fā)明適合應(yīng)用在中型和小型間歇式聚丙烯生產(chǎn)裝置中，投資少、見效快，可極大地改善產(chǎn)品的性能，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，拓展產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，有利于增加產(chǎn)品品種。
文檔編號C08F4/52GK1817919SQ20061003869
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者孫誠, 王繼鋒, 陳杰, 辛寶山, 馬志國, 王金霞, 吳義, 盧建飛, 張建英, 蔣山尊, 房翠, 成國棟 申請人:南京金陵塑膠化工有限公司