一种制备聚丙烯的微界面强化反应系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种一种制备聚丙烯的微界面强化反应系统，其特征在于，包括：依次连接的预聚合反应器以及聚合反应器，预聚合反应器上设置有用于分散破碎物料成微气泡的预聚合微界面发生器，聚合反应器上设置有用于分散破碎物料成微气泡的微界面发生机组；聚合物反应器底部设置有聚合反应产物出口，聚合反应产物出口连接闪蒸罐以用于分解聚合物中的催化剂；闪蒸罐底部设置有用于聚丙烯产物排出的产品出口。通过在预聚合反应器上设置了微界面发生器，同时在聚合反应器上设置了微界面发生机组后，增大了气相与液相物料之间的传质面积，提高了反应效率，减少了能耗；而且降低了聚合反应器内部的温度和压力，提高了整个系统的安全性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种制备聚丙烯的微界面强化反应系统及方法
本专利技术涉及制备聚丙烯的
，具体而言，涉及一种制备聚丙烯的微界面强化反应系统及方法。
技术介绍
聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。近年来，随着我国包装、电子、汽车等工业的快速发展，极大地促进了我国工业的发展，而且因为其具有可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制产品，高强度韧性和高耐磨性能已逐步取代金属的机械功能；另外聚丙烯具有良好的接枝和复合功能，在混凝土、纺织、包装和农林渔业方面具有巨大的应用空间。几十多年来已有二十几种生产聚丙烯的工艺技术路线，各种工艺技术按聚合类型可分为溶液法，浆液法(也称溶剂法)，本体法，本体和气相组合法，气相法生产工艺。其中，浆液法生产的产品比其他聚合工艺技术更受欢迎，而且与其他丙烯聚合工艺方法相比，浆液法工艺反应条件较温和，能生产质量稳定、性能优越的产品，此法聚合反应压力低，装置操作简单，设备维修容易。浆液法通常采用搅拌床反应器、釜式反应器、管式反应器、塔式反应器等作为聚合反应器，然而其所提供的相界面积和传质系数有限，气体利用率低以致反应效率偏低，故反应性能较难获得突破性的提高，进而影响了反应的整体效率；另外，丙烯聚合初期存在一个反应高峰，放热量大，放热剧烈，反应器内部温度和压力过高，从而导致反应过程中能耗高，反应效率低下，同时而且降低了整个系统的安全性和稳定性。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种制备聚丙烯的微界面强化反应系统，该强化反应系统通过在预聚合反应器上设置微界面发生器，同时在聚合反应器上设置了微界面发生机组后，一方面可以将物料分散破碎成微气泡，从而增加气相和液相之间的相界面积，使得传质空间充分满足，增加了气体在液相中的停留时间，从而降低了气体的耗量，降低了能耗；另一方面，同时降低了聚合反应器内部的操作温度以及压力，提高了整个反应系统的安全性和稳定性。本专利技术的第二目的在于提供一种采用上述微界面强化反应系统制备聚丙烯的方法，该方法有利于减少能耗，达到比现有工艺更佳的反应效果。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种制备聚丙烯的微界面强化反应系统，包括：依次连接的预聚合反应器以及聚合反应器，所述预聚合反应器上设置有用于分散破碎物料成微气泡的预聚合微界面发生器，所述聚合反应器上设置有用于分散破碎物料成微气泡的微界面发生机组；所述聚合物反应器底部设置有聚合反应产物出口，所述聚合反应产物出口连接闪蒸罐以用于将聚合反应后的产物进行闪蒸；所述闪蒸罐底部设置有用于聚丙烯产物排出的产品出口，所述产品出口连接有汽蒸罐以用于分解聚合物中的催化剂；所述汽蒸罐侧壁设置有物料出口，所述物料出口连接用于初步去除水份的沥水器，所述沥水器连接聚丙烯干燥器以用于使用热氮干燥循环法去除物料中的剩余水份，所述聚丙烯干燥器的顶部设置有用于对氮气进行洗涤干燥的洗涤干燥系统。现有技术中，制备聚丙烯的反应系统存在以下问题：一方面聚合反应器的气液相传质面积有限，反应过程中，反应混合原料和气体无法得到充分混合，能耗大而且反应效率低下；另一方面，由于反应过程中温度和压力过高，导致整套系统的安全性和稳定性无法得到保证。本专利技术的制备聚丙烯的微界面强化反应系统，通过在预聚合反应器上设置微界面发生器，同时在聚合反应器上设置了微界面发生机组后，一方面可以将物料分散破碎成微气泡，从而增加气相和液相之间的相界面积，使得传质空间充分满足，增加了气体在液相中的停留时间，从而降低了气体的耗量，降低了能耗；另一方面，同时降低了聚合反应器内部的操作温度以及压力，提高了整个反应系统的安全性和稳定性。进一步的，还包括丙烯输送管道，所述预聚合微界面发生器设置在所述预聚合反应器的内部，所述丙烯输送管道穿设所述预聚合反应器的壁面连接所述预聚合微界面发生器，用以将丙烯通入所述预聚合微界面发生器的内部。丙烯进入到预聚合微界面发生器的内部，通过预聚合微界面发生器的破碎分散作用，将丙烯分散破碎成微气泡，从而减小液膜厚度，有效的增大了丙烯与液相物料之间的传质面积，降低传质阻力，提高了反应效率。进一步的，所述微界面发生机组包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，所述第一微界面发生器设置在所述聚合反应器的外部，所述第二微界面发生器设置在所述聚合反应器的内部，所述第一微界面发生器通入所述聚合反应器反应得到的预聚物。进一步的，所述预聚合反应器的底部设置有预聚物出口，所述聚合反应器的侧壁设置有进料口，所述第一微界面发生器的一端与所述进料口连接，另一端与所述预聚物出口连接。进一步的，所述第二微界面发生器连接有用于聚合反应器的液面以上的气体回收的气相管道以及用于给第二微界面发生器提供动力的液相循环管道，所述液相循环管道的一端与所述聚合反应器的侧壁连接，另一端与所述第二微界面发生器连接。反应过程中大量未反应完的丙烯积聚在反应器的上方，为了充分回收，通过气相管道再次进入底部多次循环反应，从而提高传质效率。本领域所属技术人员可以理解的是，本专利技术所采用的微界面发生器在本专利技术人在先专利中已有体现，如申请号CN201610641119.6、201610641251.7、CN201710766435.0、CN106187660、CN105903425A、CN109437390A、CN205833127U及CN207581700U的专利。在先专利CN201610641119.6中详细介绍了微米气泡发生器(即微界面发生器)的具体产品结构和工作原理，该申请文件中记载了“微米气泡发生器包括本体和二次破碎件、本体内具有空腔，本体上设有与空腔连通的进口，空腔的相对的第一端和第二端均敞开，其中空腔的横截面积从空腔的中部向空腔的第一端和第二端减小；二次破碎件设在空腔的第一端和第二端中的至少一个处，二次破碎件的一部分设在空腔内，二次破碎件与空腔两端敞开的通孔之间形成一个环形通道。微米气泡发生器还包括进气管和进液管。”从该申请文件中公开的具体结构可以知晓其具体工作原理为：液体通过进液管切向进入微米气泡发生器内，超高速旋转并切割气体，使气体气泡破碎成微米级别的微气泡，从而提高液相与气相之间的传质面积，而且该专利中的微米气泡发生器属于气动式微界面发生器。另外，在先专利201610641251.7中有记载一次气泡破碎器具有循环液进口、循环气进口和气液混合物出口，二次气泡破碎器则是将进料口与气液混合物出口连通，说明气泡破碎器都是需要气液混合进入，另外从后面的附图中可知，一次气泡破碎器主要是利用循环液作为动力，所以其实一次气泡破碎器属于液动式微界面发生器，二次气泡破碎器是将气液混合物同时通入到椭圆形的旋转球中进行旋转，从而在旋转的过程中实现气泡破碎，所以二次气泡破碎器实际上是属于气液联动式微界面发生器。其实，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备聚丙烯的微界面强化反应系统，其特征在于，包括：依次连接的预聚合反应器以及聚合反应器，所述预聚合反应器上设置有用于分散破碎物料成微气泡的预聚合微界面发生器，所述聚合反应器上设置有用于分散破碎物料成微气泡的微界面发生机组；/n所述聚合物反应器底部设置有聚合反应产物出口，所述聚合反应产物出口连接闪蒸罐以用于将聚合反应后的产物进行闪蒸；所述闪蒸罐底部设置有用于聚丙烯产物排出的产品出口，所述产品出口连接有汽蒸罐以用于分解聚合物中的催化剂；所述汽蒸罐侧壁设置有物料出口，所述物料出口连接用于初步去除水份的沥水器，所述沥水器连接聚丙烯干燥器以用于使用热氮干燥循环法去除物料中的剩余水份，所述聚丙烯干燥器的顶部设置有用于对氮气进行洗涤干燥的洗涤干燥系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备聚丙烯的微界面强化反应系统，其特征在于，包括：依次连接的预聚合反应器以及聚合反应器，所述预聚合反应器上设置有用于分散破碎物料成微气泡的预聚合微界面发生器，所述聚合反应器上设置有用于分散破碎物料成微气泡的微界面发生机组；
所述聚合物反应器底部设置有聚合反应产物出口，所述聚合反应产物出口连接闪蒸罐以用于将聚合反应后的产物进行闪蒸；所述闪蒸罐底部设置有用于聚丙烯产物排出的产品出口，所述产品出口连接有汽蒸罐以用于分解聚合物中的催化剂；所述汽蒸罐侧壁设置有物料出口，所述物料出口连接用于初步去除水份的沥水器，所述沥水器连接聚丙烯干燥器以用于使用热氮干燥循环法去除物料中的剩余水份，所述聚丙烯干燥器的顶部设置有用于对氮气进行洗涤干燥的洗涤干燥系统。


2.根据权利要求1所述的制备聚丙烯的微界面强化反应系统，其特征在于，所述洗涤干燥系统包括氮气洗涤塔、干燥鼓风机和氮气加热器；所述聚丙烯干燥器依次连接氮气加热器、干燥鼓风机和氮气洗涤塔。


3.根据权利要求2所述的制备聚丙烯的微界面强化反应系统，其特征在于，还包括旋风分离器，用于将湿氮气中夹带的聚丙烯从氮气中分离出来；所述旋风分离器的一端与所述聚丙烯干燥器连接，另一端与所述氮气洗涤塔连接。


4.根据权利要求2所述的制备聚丙烯的微界面强化反应系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，张锋，李磊，孟为民，王宝荣，杨高东，罗华勋，杨国强，田洪舟，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32