一种利用气液同轴喷嘴制备聚烯烃的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用气液同轴喷嘴制备聚烯烃的方法及装置。本发明专利技术所提供的方法包括在流化床反应器侧壁设置一种包含外喷嘴和内喷嘴的气液同轴喷嘴装置，所述外喷嘴流通组成、流量可调的气相物料，所述内喷嘴流通组成、流量可调的液相物料；其中，所述气相物料包括烯烃单体、氮气、氢气，所述液相物料包括共聚单体和惰性冷凝剂。通过独立调控所述内、外喷嘴的物料组成和流量，改变流化床内的组分浓度和所述液相的雾化程度，实现高性能聚烯烃产品的制备及产品性质的灵活调控。本发明专利技术还提供了一种采用所述喷嘴的烯烃聚合装置。种采用所述喷嘴的烯烃聚合装置。种采用所述喷嘴的烯烃聚合装置。

A method and device for preparing polyolefin using gas-liquid coaxial nozzle

【技术实现步骤摘要】
一种利用气液同轴喷嘴制备聚烯烃的方法及装置


[0001]本专利技术涉及烯烃聚合物制备领域，更进一步说，涉及一种在流化床反应器中利用能够独立调控所通入气相、液相物料的组成和流量的气液同轴喷嘴的制备聚烯烃的方法及装置。

技术介绍

[0002]聚乙烯是一类由多种工艺方法生产的具有多种结构和特性的系列品种热塑性通用塑料，是合成树脂的主要品种之一，广泛应用于农业、化工、轻工、纺织、机械和国防等领域。
[0003]传统气相法生产聚乙烯工艺所生产的产品结构相对简单，功能单一，国内厂家大多生产附加值比较低的普通聚烯烃产品，致使近几年国内所生产聚乙烯在市场中缺少竞争性。随着国内聚乙烯的需求量不断增加，提升现有装置生产聚乙烯产品质量显得迫在眉睫。上世纪80年代初，国外出现了“气相流化床聚乙烯冷凝模式操作工艺”。冷凝工艺通过引入易冷凝的液体，即冷凝介质，使其在流化床反应器中蒸发以强化聚合反应热的移出，从而使反应器的时空收率成倍提高。本专利技术在此基础上进一步改进，提出一种用于烯烃聚合工艺的气液同轴喷嘴。
[0004]烯烃聚合工艺生产聚合物的性质与反应原料组成、接触方式等密切相关。例如，共聚单体/乙烯摩尔比显著影响聚合物的密度和支化度，可控地改变共聚单体/乙烯摩尔比对于调控聚合物结构与性质具有重要意义。喷嘴是向流化床反应器引入共聚单体和冷凝剂的重要方式，在现有相关工业装置中，使用喷嘴为简单直管喷嘴且气体组分不可调，多气道进气设计能有效解决此问题。多气道进气能随时调整气体组分和流量，最终达到对产品性质的调控。
专利技术内容
[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种利用气液同轴喷嘴制备聚烯烃的方法，该方法利用气液同轴喷嘴独立调控进料流量及组分的特点实现了对烯烃聚合物产品结构的调控和反应器产量的提升。本专利技术的方法传热效率高，利用本专利技术的方法所制备的烯烃聚合物具有低密度和宽分布等突出优点。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种利用气液同轴喷嘴制备聚烯烃的装置。所述装置包括：
[0007]聚合反应器，用于将烯烃进行均聚和/或共聚反应；
[0008]气液分离器，其与所述聚合反应器的至少一个出口连接，用于将循环气流经冷凝后得到的冷凝液与剩余的循环气体分离；
[0009]储罐，其分别与所述气液分离器的至少一个出口和聚合反应器的至少一个进口连接，用于接收和储存来自所述气液分离器中分离出的冷凝液；
[0010]气液同轴喷嘴，其包含外喷嘴和内喷嘴，其与所述聚合反应器的至少一个喷射口
连接，用于喷射组分与流量可独立调节的气相、液相物料；
[0011]压缩机，其与所述聚合反应器的至少一个出口连接，用于接收来自所述聚合反应器的循环气体，并维持气体物料在管路中流动；
[0012]换热器，其分别与所述压缩机和气液分离器连接，用于冷却并使所述循环气体发生部分冷凝。
[0013]泵，其分别与所述储罐和聚合反应器连接。
[0014]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种利用气液同轴喷嘴制备聚烯烃的方法，其包括如下步骤：
[0015](1)提供上述的利用气液同轴喷嘴制备聚烯烃的装置；
[0016](2)将烯烃单体经所述聚合反应器的进料口通入聚合反应器中进行反应，并将反应后的剩余气体作为循环气体从所述聚合反应器的出料口导出；
[0017](3)对所述循环气体经一个及以上气液分离器进行气液分离后，将液相物料存储于储罐，通过管线部分送入所述气液同轴喷嘴中的内喷嘴；气液分离后的气相物料一部分经反应器进料口循环至聚合反应器中继续进行反应，如此形成循环回路，另一部分通过管线送入所述气液同轴喷嘴中的外喷嘴。
[0018]本专利技术利用气液同轴喷嘴独立调控气相和液相物料流量和组分的特点实现对聚合反应器内的烯烃产品的可调控性。在本专利技术的方法中，气液同轴喷嘴设置在聚合反应器侧壁。气相和液相物料通过气液同轴喷嘴进入流化床反应器发生聚合，反应后剩余气体作为循环气体从聚合反应器上方流出，通过管路依次输入压缩机、换热器和一个及以上气液分离器。所分离的气相物料通过管路输送至气液同轴喷嘴外喷嘴后进入聚合反应器；分离的冷凝液经储罐储存，通过泵一分支输送至气液同轴内喷嘴后进入流化床反应器，一分支直接从聚合反应器下方进入，如此形成循环回路。
[0019]根据本专利技术的一个具体实施例，所述气液同轴喷嘴的内喷嘴套于外喷嘴之中，且同轴；所述外喷嘴包含多个进气道，所述每一个进气道设置排气阀；所述内喷嘴中间段呈缩径形式；所述内喷嘴尾部呈设置有螺旋状环形液道；所述螺旋状环形液道使液相物料以旋流形式喷出。
[0020]根据本专利技术的一个具体实施例，不同组成的气相物料分别通入所述外喷嘴的不同进气道口，通过调节设置于不同进气道口的排气阀阀门来独立调节气体流量，改变外喷嘴出口的混合气体组成；所述内喷嘴流通组分、流量可调的液相物料。
[0021]根据本专利技术的一个具体实施例，通入所述外喷嘴的气相物料包括来自气液分离器后的所述剩余气相物料，以及气相新鲜进料；通入所述内喷嘴的液相物料包括来自气液分离器后的所述液相物料，以及液相新鲜进料。
[0022]根据本专利技术的一个具体实施例，所述气相物料包括烯烃单体、氮气、氢气，所述液相物料包括共聚单体和惰性冷凝剂。
[0023]在本专利技术的方法中，除循环气相和液相物料，新鲜气相和液相物料同样通过管路输入气液同轴喷嘴的内外喷嘴进入聚合反应器。
[0024]在本专利技术的方法中，气相物料中乙烯和液相物料中共聚单体的比例显著影响烯烃聚合物产品的密度和支化度，不同的共聚单体/乙烯摩尔比可以得到结构和性能均不同的烯烃聚合物。
[0025]优选的，根据本专利技术的一个具体实施例，所述烯烃单体选自乙烯或其他α
‑
烯烃，所述共聚单体选自碳原子数小于18的α
‑
烯烃，所述惰性冷凝剂选自C4
‑
C7的饱和直链或支链烷烃，以及C4
‑
C7的环烷烃中的至少一种。例如，所述烯烃单体选自乙烯、丙烯、1
‑
丁烯等其他α
‑
烯烃，优选乙烯和1
‑
丁烯。
[0026]根据本专利技术的一个具体实施例，所述惰性冷凝剂为液相冷凝剂。
[0027]本专利技术所述的液相冷凝剂的汽化潜热高，移热量大，在同样冷凝剂用量下，时空收率高。
[0028]根据本专利技术的一个具体实施例，所述液相冷凝剂选自正戊烷、异戊烷、环己烷、正己烷和正庚烷，优选异戊烷和正己烷。
[0029]根据本专利技术的一个具体实施例，所述流化床反应器的表观流化气速为0.1～10m/s,优选0.2～1.0m/s。
[0030]根据本专利技术的一个具体实施例，所述流化床反应器的反应器压力为0.1～20MPa,优选0.5～10MPa。
[0031]根据本专利技术的一个具体实施例，所述流化床反应器的反应器温度为10～300℃,优选40～150℃。
[0032]根据本专利技术的一个具体实施例，所述循环回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用气液同轴喷嘴制备聚烯烃的方法，所述方法包括：(1)提供烯烃聚合装置，所述装置包括：聚合反应器，用于将烯烃进行均聚和/或共聚反应；气液分离器，其与所述聚合反应器的至少一个出口连接，用于将循环气流经冷凝后得到的冷凝液与剩余的循环气体分离；储罐，其分别与所述气液分离器的至少一个出口和聚合反应器的至少一个进口连接，用于接收和储存来自所述气液分离器中分离出的冷凝液；气液同轴喷嘴，其包含外喷嘴和内喷嘴，其与所述聚合反应器的至少一个喷射口连接，用于喷射组分与流量可独立调节的气相、液相物料；压缩机，其与所述聚合反应器的至少一个出口连接，用于接收来自所述聚合反应器的循环气体，并维持气体物料在管路中流动；换热器，其分别与所述压缩机和气液分离器连接，用于冷却并使所述循环气体发生部分冷凝。泵，其分别与所述储罐和聚合反应器连接；(2)将烯烃单体经所述聚合反应器的进料口通入聚合反应器中进行反应，并将反应后的剩余气体作为循环气体从所述聚合反应器的出料口导出；(3)对所述循环气体经一个及以上气液分离器进行气液分离后，将液相物料存储于储罐，通过管线部分送入所述气液同轴喷嘴中的内喷嘴；气液分离后的气相物料一部分经反应器进料口循环至聚合反应器中继续进行反应，如此形成循环回路，另一部分通过管线送入所述气液同轴喷嘴中的外喷嘴。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气液同轴喷嘴的内喷嘴套于外喷嘴之中，且同轴；所述外喷嘴包含多个进气道，所述每一个进气道设置排气阀；所述内喷嘴中间段呈缩径形式；所述内喷嘴尾部呈设置有螺旋状环形液道；所述螺旋状环形液道使液相物料以旋流形式喷出。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，不同组成的气相物料分别通入所述外喷嘴的不同进气道口，通过调节设置于不同进气道口的排气阀阀门来独立调节气体流量，改变外喷嘴出口的混合气体组成；所述内喷嘴流通组分、流量可调的液相物料。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通入所述外喷嘴的气相物料包括来自气液分离器后的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙婧元，叶海平，
申请(专利权)人：杭州双安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：