本发明专利技术提供了一种连续法生产超高分子量聚乙烯的工艺流程，具体地，所述的工艺包括：聚合系统、固液分离系统、干燥脱VOC系统、溶剂循环系统、溶剂回收系统，和筛分和送料系统。采用本方法生产超高分子量聚乙烯可实现连续聚合至少3个月不停产不清釜；烷基铝消耗量不高于100克/吨产品，聚合物里烷基铝含量不高于10ppm；溶剂回收无蒸汽消耗；不用添加聚乙烯蜡或者HDPE等能直接加工挤出；VOC含量低于50ppm。50ppm。50ppm。
【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯的生产工艺
[0001]本专利技术涉及一种超高分子量聚乙烯的生产工艺，属于聚乙烯的制备领域。
技术介绍
[0002]超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，是指相对分子质量在150万以上的线性结构的聚乙烯，由于其分子量较高，使得其表现出普通聚乙烯不具备的耐磨性、抗冲击性，自润滑性，耐低温性能等，在工业和民用领域广泛应用。
[0003]虽然UHMWPE具有优异的性能，跟HDPE具有类似的生产流程，但全球超高产能不超过50万吨，远不如HDPE。原因如下：1)因为UHMWPE具有较高的分子量(HDPE一般在几万到30万之间)，熔体粘度大，熔体强度低，使得其成型加工非常困难，加工方式有限，应用领域也不够充分。2)虽然UHMWPE也采用淤浆聚合，大部分牌号也用Z
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N催化剂，但是具体生产实践中，生产难度远远超过HDPE：主要表现在生产工艺稳定性控制、长周期运行、分子量调控等方面。
[0004]为了改善加工性能，一般通常添加各类助剂，但是这样会降低超高本身的力学性能；另一方式是生产聚合的时候添加较低浓度的氢气，生成少量的低分子聚乙烯，这样导致生产过程中额外增加了一种物料，还需要在后续流程中考虑脱氢，以及严格控制少量氢气的浓度，生产工艺稳定性控制方面具有一定的操作难度。
[0005]另外，现有的超高生产工艺中，有连续和间歇法，但是因超高生产过程中不加氢气或者仅加入极少量的氢气，催化剂的活性都非常高，活性释放快，反应过程中虽有搅拌，气相外循环等多种撤热方式，都不可避免存在着局部温度过高，反应釜壁易结块，积料，结垢等，影响装置的长周期运行。同时频繁停产清釜，也会增加生产过程中的风险。
[0006]现有的生产工艺中，生产出来的超高分子量聚乙烯，固液分离有卧式离心和简单的过滤。其中分离出来母液有些装置直接返回聚合釜，也有些装置通过将这部分溶剂和少量水淬灭后，再去溶剂精馏工序。这部分离心出来的溶剂里会含有少量的粒径很细的聚合粉料，同时还会有少量烷基铝除水除氧形成的粒径很细的氢氧化铝或者氧化铝的。如果直接返回聚合釜，长期运转，产品里的铝含量就会累积越来越高，影响产品品质；如果用水淬灭再去精馏，要增加额外的工序，而且精馏的运行费用也高。
[0007]现有的生产工艺中，离心或者过滤出来的超高分子量聚乙烯还有约30％的湿含量，这部分溶剂和物料的分离主要有两种流程：一是经过干燥机然后直接风送去料仓；另一种是先进入水蒸气汽提罐，然后再离心，再经干燥机，最后风送去料仓。对于第一种方式：直接干燥后，物料里还含有未完全反应的活性烷基铝，这部分残留的活性烷基铝随着包装，到最终用户加工环节中，会影响物料的性能，导致产品性能波动，主要是料的颜色或者制品会与正常的料有色差；而且经过干燥机出来后直接风送去料仓，还会存在包装料VOC含量高(一般是0.05～0.1％之间)。如果采取后一种方式，虽然残留的烷基铝和VOC问题解决，但是大量的水蒸气和己烷后续彻底分离却得通过沉降粗分离、精馏和分子筛脱水等工序。此外，干燥出来的物料直接风送去料仓，温度偏高的粉料在管道风送过程中会因静电摩擦等原因
产生部分毛絮状的物料。
[0008]综上所述，本领域尚缺乏一种产品质量好，成本低廉且可以连续长时间运行的超高分子量聚乙烯生产工艺。
技术实现思路
[0009]本专利技术提供了一种产品质量好，成本低廉且可以连续长时间运行的超高分子量聚乙烯生产工艺。
[0010]本专利技术的第一方面，提供了一种连续法生产超高分子量聚乙烯工艺装置，其特征在于，所述的装置依次包括：聚合系统、固液分离系统、干燥脱VOC系统、溶剂循环系统、溶剂回收系统，和筛分和送料系统。
[0011]在另一优选例中，所述的聚合系统包括：
[0012]连续聚合釜(1)；
[0013]反应出料脉冲吸收器(6)；所述的反应出料脉冲吸收器并联于所述的连续聚合釜和第二聚合釜之间，用于控制出料平稳；
[0014]第二聚合釜(7)，
[0015]聚合淤浆出料泵(8)。
[0016]在另一优选例中，所述的连续聚合釜(1)用于进行连续聚合反应。
[0017]在另一优选例中，所述的出料脉冲吸收器(6)的管径不小于出料管管径的5倍。
[0018]在另一优选例中，所述的第二聚合釜(7)用于实现溶解在聚合液中的残留乙烯的聚合反应。
[0019]在另一优选例中，所述的装置不包括回收压缩机。
[0020]在另一优选例中，所述的聚合淤浆出料泵(8)用于将反应完全的聚合浆液出料到固液分离系统中。
[0021]在另一优选例中，所述的聚合系统还包括气相外循环装置，且所述的气相外循环系统包括气相外循环风机(2)和气相外循环换热器(3)；和/或
[0022]所述的聚合系统还包括淤浆外循环装置，且所述的淤浆外循环装置包括淤浆外循环泵(4)和淤浆外循环换热器(5)。
[0023]在另一优选例中，所述的连续聚合釜外壁设置有换热装置；优选地，所述的换热装置为夹套或者半管，用于与聚合液和冷却液换热。
[0024]在另一优选例中，所述的连续聚合釜中，反应液出料口位于最下层搅拌桨的切线处。
[0025]在另一优选例中，所述的连续聚合釜中，搅拌桨的转速≥120rpm。
[0026]在另一优选例中，所述的气相外循环风机(2)用于聚合釜气相外循环撤热(即聚合反应过程中放出大量的聚合热，导致聚合体系升温，部分溶剂汽化，经循环风机带出后，经气相外循环换热器(3)后，不再从反应釜底部进入到聚合体系)。
[0027]在另一优选例中，所述的淤浆外循环泵(4)用于将淤浆从聚合体系抽出来，经淤浆外循环换热器(5)冷却后再进入到连续聚合釜(1)。
[0028]在另一优选例中，所述的反应出料脉冲吸收器(6)用于防止出料出现脉冲。
[0029]在另一优选例中，所述的固液分离系统包括：
[0030]离心机进料缓冲罐(9)；
[0031]破碎泵(10)；
[0032]离心机(11)；所述的离心机入口位于所述破碎泵下游，用于分离聚合浆液中的溶剂与产物，所述的溶剂出料进入离心液接收罐(27)，且所述的产物出料进入干燥机(12)中；所述干燥机用于将产物进行干燥后，通入干燥脱VOC系统；
[0033]离心风机(13)；所述的风机用于将含己烷的湿氮气输送到换热器(14)，从而将冷凝的乙烷通入溶剂回收系统；
[0034]循环气控温系统(15)；所述的循环气控温系统(15)用于加热混合气，并输送入干燥机(12)中，同时带出干燥机中的剩余乙烷。
[0035]在另一优选例中，所述的离心机进料缓冲罐(9)用于缓冲接收上游来的聚合淤浆。
[0036]在另一优选例中，所述的破碎泵(10)用于将聚合淤浆输送到离心机(11)。
[0037]在另一优选例中，所述的破碎泵(10)将聚合淤浆中极少量的大颗粒或者大块破碎至粒径少于750μm。
[0038]在另一优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种连续法生产超高分子量聚乙烯工艺装置，其特征在于，所述的装置依次包括：聚合系统、固液分离系统、干燥脱VOC系统、溶剂循环系统、溶剂回收系统，和筛分和送料系统。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的聚合系统包括：连续聚合釜(1)；反应出料脉冲吸收器(6)；所述的反应出料脉冲吸收器并联于所述的连续聚合釜和第二聚合釜之间，用于控制出料平稳；第二聚合釜(7)，聚合淤浆出料泵(8)。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的聚合系统还包括气相外循环装置，且所述的气相外循环系统包括气相外循环风机(2)和气相外循环换热器(3)；和/或所述的聚合系统还包括淤浆外循环装置，且所述的淤浆外循环装置包括淤浆外循环泵(4)和淤浆外循环换热器(5)。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的固液分离系统包括：离心机进料缓冲罐(9)；破碎泵(10)；离心机(11)；所述的离心机入口位于所述破碎泵下游，用于分离聚合浆液中的溶剂与产物，所述的溶剂出料进入离心液接收罐(27)，且所述的产物出料进入干燥机(12)中；所述干燥机用于将产物进行干燥后，通入干燥脱VOC系统；离心风机(13)；所述的风机用于将含己烷的湿氮气输送到换热器(14)，从而将冷凝的乙烷通入溶剂回收系统；循环气控温系统(15)；所述的循环气控温系统(15)用于加热混合气，并输送入干燥机(12)中，同时带出干燥机中的剩余乙烷。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的干燥脱VOC系统位于所述的固液分离系统下游，且所述的干燥脱VOC系统包括：流化床汽蒸器(16)；所述的流化床汽蒸器位于所述的固液分离系统的产物通道下游，将所述固液分离系统中分离得到的产物的VOC脱除至50ppm以下；第一旋风分离器(17)；所述的第一旋风分离器(17)用于分离被循环气带入所述的干燥脱VOC系统的粉料；第一过滤器(18)；所述的第一过滤器(18)用于过滤分离循环气相中的细粉；第一换热器(19)；所述的第一换热器(19)用于将循环气冷凝，所述冷凝得到的液相进入溶剂回收系统，气相进入固液分离...
【专利技术属性】
技术研发人员：周姣龙，唐勇，朱本虎，李军方，孙秀丽，
申请(专利权)人：中国科学院上海有机化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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