一种多反应器烯烃聚合系统和聚合方法技术方案

本发明专利技术属于烯烃聚合技术领域，公开了一种多反应器烯烃聚合系统和聚合方法。该聚合系统包括进料子系统、反应子系统和分离子系统；反应子系统包括依次连接的环管预聚合反应器、液相环管反应器组、高压气固分离单元和立式气相流化床反应器组；进料子系统包括原料精制单元、催化剂制备及进料单元和单体进料单元；催化剂制备及进料单元与环管预聚合反应器连接；单体进料单元分别与环管预聚合反应器、液相环管反应器组和立式气相流化床反应器组连接。本发明专利技术可大幅度提升立式气相流化床反应器中乙烯、丁烯、己烯的加入量，显著提升抗冲共聚产品的橡胶相含量，获得低模量超柔性的釜内合金聚丙烯产品及更低热封温度的聚烯烃产品。丙烯产品及更低热封温度的聚烯烃产品。丙烯产品及更低热封温度的聚烯烃产品。

【技术实现步骤摘要】
一种多反应器烯烃聚合系统和聚合方法


[0001]本专利技术属于烯烃聚合
，具体地，涉及一种多反应器烯烃聚合系统和聚合方法。

技术介绍

[0002]我国聚丙烯工业化生产始于1971年，近年来，随着甲醇制烯烃工艺、丙烷脱氢等工艺技术的发展，聚丙烯用丙烯来源出现多元化态势。随着聚丙烯应用领域快速发展，主要企业纷纷扩大聚丙烯产能。据统计，2010
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2020年，国内聚丙烯生产能力平均每年增加205万吨/年。2019年全球聚丙烯生产能力达到8857万吨，截至2020年末，我国聚丙烯生产能力已经达到3339万吨/年。预计2021年我国计划增加17套聚丙烯装置，增加规模将达到580万吨/年。目前中国是全球聚丙烯最大供应地区，虽然未来中国聚丙烯自给率将持续升高，但新增产能仍以同质化、低端通用料为主，高端料依然高度依赖进口。随着聚丙烯普通料竞争趋于激烈，国内外宏观形势不确定性因素增加，未来国内新产能的释放和生产技术路线的多元化，中国聚丙烯企业通过研发高端聚丙烯专用料，例如高熔纤维用聚丙烯、薄壁注塑用聚丙烯等，提高聚丙烯产品附加值，缓解聚丙烯低端产品库存，提升企业竞争实力具有非常大的意义。
[0003]从20世纪50年代末至60年代初期Montecatini公司在世界上申请了一系列有关生产聚丙烯和制备聚丙烯催化剂的专利开始，聚丙烯生产技术就开始了迅速的发展，迄今已发展成为一种最具活力的聚合物材料。目前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、气相法和本体与气相组合生产工艺。全球一半以上的聚丙烯生产装置采用本体与气相组合生产工艺。
[0004]本体与气相组合生产工艺有Spheripol工艺、中国石化环管法聚丙烯工艺、HypolII及Hypol工艺和Borstar工艺。
[0005]Spheripol工艺采用一组或两组串联的环管反应器生产聚丙烯均聚物和无规共聚物，再串联一个气相反应器生产抗冲共聚物。
[0006]中国石化环管法聚丙烯工艺依托其催化剂技术和新开发的非对称外给电子体和丙丁共聚技术，已实现了耐酸碱的高性能管材料、均聚高速BOPP专用料、高熔体强度及高熔指抗冲聚丙烯等商业化产品的开发。
[0007]三井油化公司开发出采用环管反应器和气相釜串联的HypolII工艺。两个环管反应器停留时间1～1.5h，气相釜采用一个下部带刮壁式搅拌器的流化床反应器。HypolII工艺与Spheripol工艺的主要区别在于气相反应器的设计，其它单元包括催化剂及预聚合都与Spheripol工艺基本相同。
[0008]Borstar工艺技术使用环管反应器串联气相反应器生产均聚物和无规共聚物，再串联一台或两台气相反应器生产抗冲共聚物，这取决于最终产品的中的橡胶含量，如生产高橡胶含量的抗冲共聚物则需要第二台气相共聚反应器。Borstar工艺采用Borealis公司的BC1系列催化剂，能够适应较高的聚合温度，既能生产分子量分布很窄的产品，也能生产
宽分子量分布的产品。
[0009]现有的生产聚丙烯的工艺技术中，将本体法和气相法相结合的工艺技术最具有发展前景。
[0010]其中本体法根据不同工艺路线的主要区别是反应器的不同，主要分为釜式反应器和环管反应器。釜式反应器是利用液体蒸发的潜热来除去反应热，蒸发的大部分气体经循环冷凝后返回到反应器，未冷凝的气体经压缩机升压后循环回反应器。而环管反应器则是利用轴流泵使浆液高速循环，通过夹套冷却撤热。相较于釜式反应器，环管法的四大优点是：1.反应器时空产率高，相同规模的装置环管反应器的容积较小；2.反应器结构简单，由于管径小，即使设计压力高，壁厚也不很厚，制造费用较低，已实现国产化；3.环管反应器通过夹套水撤热，传热面积大、撤热效果好，并且温度易于控制，因此其单位反应器体积产率高、能耗低；4.环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环，可使聚合物淤浆混合均匀，催化剂体系分布均匀，聚合反应条件容易控制而且可以控制得很精确，产品质量均一，不容易产生热点，不容易粘壁，轴流泵的能耗也较低。但其也存在一些缺陷：由于聚合单体在环管反应器内以液态形式存在，与气相反应器相比，其单位体积内所储存的单体量大，因此火炬排放量比同等规模的气相反应器大等等。
[0011]其中气相法工艺之间的主要差别是反应器及其搅拌形式的不同，主要分为搅拌床反应器和流化床反应器。搅拌床反应器采用强制性的搅拌，使粉料分布均匀，不容易在床层内产生热点；但反应器及搅拌器结构复杂，反应器内壁和搅拌器需抛光，搅拌器与反应器内壁的间隙有严格要求，制造精度高、成本高；反应器与搅拌器间的接触面积大，机械密封直径大，机封难度大；转动部件及配套系统设计复杂、制造难度高，费用高。气相流化床反应器不但能够使得物料混合均匀，产品结块机率相对较小，而且在反应器筛板以下，含有一定量液相丙烯，可以有效的移走反应热。另外，例如Unipol的SHAC(超高活性催化剂)系列催化剂，不需预处理或预聚合。同时，第一反应器循环气压缩机带有事故透平，事故状态下可以维持低速运行，可使终止剂在反应器内充分混合，防止反应器结块。许多流化床反应器采用独有的先进控制系统(APC)指导工艺操作，简单、灵活、经济、安全。
[0012]本体法和气相法相结合的工艺技术一方面继承了本体法工艺流程简单、设备少、生产成本低、三废少，以及能除去对产品性质有不良影响的低分子量无规聚合物和催化剂残渣，在产品洁净度方面可得到高质量的产品等优点，另一方面还可以实现气相法可在宽范围内调节产品品种、适宜生产抗冲击聚丙烯、安全性好、开车方便等优势。
[0013]另外，在催化剂方面，自1963年K.Ziegler和G.Natta同获诺贝尔化学奖以来，Z
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N催化剂经历了巨大的发展。到目前为止，适用于聚丙烯等规聚合制取iPP的烷基铝
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TiCl3工业催化剂已经和当初的大不相同。已发展到现在的高活性、高性能的负载化、有给电子体的第四、五代催化剂，催化活性成百上千倍地提高，产品无需脱灰，极大地提高了经济效益。
[0014]聚合反应会有双键的断裂和单键的生成，造成了能量的吸收和释放，所以反应所处的环境温度和微观状态并不稳定。因此丙烯单体围绕着催化剂周围会有快慢不一致的聚合速率，靠近活性中心的反应更快，更快的聚合反应带来更大的温度波动，加速了活性中心的聚合反应速率，更易造成催化剂中心区域快速聚合而周边区域缓慢聚合，会导致聚合物易破碎，产生细粉。因此，引入预聚合过程可以防止初始反应过于激烈，适当减少聚合时的收缩，有效控制聚合反应速率，减少细粉产生。然而，传统的釜式预聚合反应器对于高活性
的催化剂放热剧烈的情况，在许多情况下都无法及时高效移热。
[0015]因此，目前为了改善本体法聚丙烯工艺中的共聚产品橡胶相含量偏低、抗冲击强度低的问题、气相法聚丙烯工艺中的聚合物形态不易控制，反应器内部易结块的问题以及传统的釜式预聚合反应器在许多情况下都无法及时高效移热的问题，亟待提出一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多反应器烯烃聚合系统，其特征在于，该聚合系统包括进料子系统、反应子系统和分离子系统；所述反应子系统包括依次连接的环管预聚合反应器、液相环管反应器组、高压气固分离单元和立式气相流化床反应器组；所述进料子系统包括原料精制单元和催化剂制备及进料单元；所述催化剂制备及进料单元与所述环管预聚合反应器连接；所述原料精制单元分别与所述环管预聚合反应器、所述液相环管反应器组和所述立式气相流化床反应器组连接。2.根据权利要求1所述的多反应器烯烃聚合系统，其中，所述液相环管反应器组包括多个串联的液相环管反应器；所述环管预聚合反应器为连续反应器；所述环管预聚合反应器的容积小于所述液相环管反应器的容积；优选地，所述环管预聚合反应器的容积比所述液相环管反应器的容积小750
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800L；所述环管预聚合反应器设有冷水夹套；所述立式气相流化床反应器组包括多个串联或并联的立式气相流化床反应器，立式气相流化床反应器之间通过气锁单元连接；所述催化剂制备及进料单元包括互相连接的催化剂在线混合器和催化剂加料泵，所述催化剂加料泵与所述环管预聚合反应器连接；所述原料精制单元包括乙烯精制子单元、丙烯精制子单元、丁烯精制子单元、己烯精制子单元和氢气进料单元。3.根据权利要求1所述的多反应器烯烃聚合系统，其中，所述液相环管反应器组包括1
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2个所述液相环管反应器；所述立式气相流化床反应器组包括1
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3个所述立式气相流化床反应器。4.根据权利要求1所述的多反应器烯烃聚合系统，其中，所述分离子系统包括依次连接的低压气固分离单元、汽蒸单元、干燥单元、造粒单元、粒料输送掺混单元和包装码垛单元；所述低压气固分离单元与所述立式气相流化床反应器组的出料口连接；优选地，所述造粒单元包括添加剂计量子单元和挤压造粒机组。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的多反应器烯烃聚合系统，其中，所述环管预聚合反应器通过管线直接与所述立式气相流化床反应器组连接。6.一种多反应器烯烃聚合方法，其特征在于，该方法采用权利要求1
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5中任意一项所述的多反应器烯烃聚合系统，包括如下步骤：S1：在催化剂制备及进料单元中配制催化剂混合物，并将其与聚合单体一起送入所述环管预聚合反应器，进行预聚合反应；S2：将所述环管预聚合反应器的出料送入所述液相环管反应器组，并向所述液相环管反应器组内补充聚合单体和氢气，进行聚合反应；S3：将所述液相环管反应器组的出料依次送入所述高压气固分离单元和所述立式气相流化床反应器组，并向所述立式气相流化床反应器组内补充聚合单体，继续进行聚合反应；S4：将所述立式气相流化床反应器的出料通过所述分离子系统处理后获得聚烯烃产品。7.根据权利要求6所述的多反应器烯烃聚合方法，其中，在步骤S1中，所述催化剂混合物包括催化剂原料与辅助催化剂；所述催化剂原料为聚烯烃催化剂；
所述辅助催化剂包...

【专利技术属性】
技术研发人员：高静，魏梦怡，马桂荣，苏洪，宁波，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：