一种用于制备乙烯基橡胶状共聚物的工艺系统及工艺方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于制备乙烯基橡胶状共聚物的工艺系统及工艺方法。本发明专利技术的工艺系统只需要一组单体分离塔，比一些常规工艺系统少一组单体分离塔，其结果是降低蒸汽消耗、降低冷量消耗、减少设备台数、降低操作强度。本发明专利技术所提供的技术方案能够优化生产流程，合理的热平衡和最低的能量消耗。热平衡和最低的能量消耗。热平衡和最低的能量消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备乙烯基橡胶状共聚物的工艺系统及工艺方法


[0001]本专利技术涉及用于制备乙烯基橡胶状共聚物的工艺系统及工艺方法，属于聚合物制备


技术介绍

[0002]溶液法烯烃聚合技术使用齐格勒
‑
纳塔型催化体系，以C5
‑
C8直链烷烃作为溶剂，以乙烯、丙烯、丁烯等作为聚合单体，可以生产聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等均聚物或共聚物。乙烯橡胶状共聚物种类繁多，其中最重要的品种是二元和三元乙丙胶。乙丙橡胶分子主链上不含双键，使其具有高度的化学稳定性，卓越的耐候性、耐热性能和耐老化性能。
[0003]聚合反应是生产乙烯橡胶状共聚物最重要的工艺过程。在聚合反应单元，共聚单体乙烯、丙烯和第三共聚单体和溶剂共同加入到聚合反应器中，在催化剂的引发下进行共聚合反应。各种单体、催化剂和生成的共聚物都溶解在溶剂中。
[0004]乙烯橡胶状共聚物的聚合反应机理是阴离子配位聚合，使用齐格勒
‑
纳塔型催化剂（Zeigler Natta）。各催化剂都溶解在溶剂中，催化剂首先进行络合反应生成活性中心，乙烯和丙烯在活性中心引发下进行共聚反应生成无规共聚物，即二元乙丙橡胶共聚物的主要质量指标都在聚合反应过程中进行控制，用分子量调节剂调节共聚物的分子量。
[0005]聚合反应是放热反应，产生的反应热通过单体和溶剂蒸发将热量带出反应系统。在聚合反应过程中产生的热量使聚合反应器中的一部分单体和少量溶剂汽化，气体在聚合反应器外经压缩、冷凝后再返回聚合反应器。温度和压力是聚合反应过程中重要的监控参数。
[0006]在聚合反应器中生成的聚合物溶解在溶剂己烷中，称作聚合物溶液。聚合物溶液中溶解有末反应的单体，被送入脱气塔，经加热将末反应的单体从聚合物溶液中分离出，末反应单体经压缩机压缩、冷凝后返回聚合反应器。脱除单体后的聚合物溶解在溶剂中，被连续被送出聚合反应系统。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种新的用于制备乙烯基橡胶状共聚物的工艺系统及工艺方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供了一种用于制备乙烯基橡胶状共聚物的工艺系统，其包括：单体输入装置、催化剂输入装置、溶剂输入装置、反应器、单体分离塔；第一混合器、第二混合器、第三混合器；第一气液分离罐、第二气液分离罐；第一冷却器、第二冷却器；第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器；第一冷凝液接收罐、第二冷凝液接收罐；
第一加热器、第二加热器；第一压缩机、第二压缩机；凝液泵、凝胶过滤器、塔底泵、回流泵；其中，所述单体输入装置与所述第一混合器的入口连接，所述催化剂输入装置与所述第三混合器的入口连接，所述溶剂输入装置分别与所述第一混合器的入口、第二混合器的入口、第三混合器的入口连接；所述第一混合器的出口与所述第一冷却器的入口连接，所述第一冷却器的出口与所述反应器的入口连接；所述第二混合器的出口、所述第三混合器的出口分别与所述反应器的入口连接；所述反应器的顶部出口与所述第一冷凝器的入口连接（用于排出没有参与反应的单体气体和少量汽化的溶剂），所述第一冷凝器的出口与所述第一气液分离罐的入口连接，所述第一气液分离罐的液体出口与所述凝液泵的入口连接，所述凝液泵的出口与所述第一混合器的入口连接，所述第一气液分离罐的气体出口与所述第一压缩机的入口连接，所述第一压缩机的出口与所述第二冷凝器的入口连接，所述第二冷凝器的出口与所述第一冷凝液接收罐的入口连接，所述第一冷凝液接收罐的气体出口连接至系统外的管网，所述第一冷凝液接收罐的液体出口与所述第一混合器的入口连接（用于向第一混合器输入丙烯和SOL(溶剂)的混合物）；所述反应器的底部出口与所述单体分离塔中部的入口连接，所述单体分离塔的顶部出口与所述第二冷却器的入口连接，所述第二冷却器的出口与所述第二气液分离罐的入口连接，所述第二气液分离罐的液体出口与所述回流泵的入口连接，所述回流泵的出口与所述第一混合器的入口连接，所述第二气液分离罐的气体出口连接至系统外的管网和/或与所述第二压缩机的入口连接，所述第二压缩机的出口与所述第三冷凝器的入口连接，所述第三冷凝器的出口与所述第二冷凝液接收罐的入口连接，所述第二冷凝液接收罐的液体出口与所述第一混合器的入口连接，所述第二冷凝液接收罐的气体出口分别与系统外的管网和所述第一混合器的入口连接；所述单体分离塔的底部出口与所述凝胶过滤器的入口连接，所述凝胶过滤器的出口与所述塔底泵的入口连接（优选地，过滤器的顶部与单体分离榙的底部标高相同，过滤器底部高于塔底泵的入口），所述塔底泵的出口与所述第二加热器的入口连接，所述第二加热器的出口与所述单体分离塔的底部入口连接；所述单体分离塔的顶部出口与所述第二冷却器的入口连接，所述第二冷却器的出口与所述第二气液分离罐的入口连接；所述单体分离塔的顶部和底部分别设有第一溶剂输入管路和第二溶剂输入管路，其中，所述第二溶剂输入管路上设有第一加热器；第一加热器的溶剂入口与溶剂输入装置连接。
[0009]在上述工艺系统中，各个管路可以设有阀门、流量计、液位计、温度计、压力计等装置。并且，部分流量计、液位计和相应管路上的阀门可以连接，由流量计、液位计来控制阀门的开闭，进而控制流量、液位。
[0010]在上述工艺系统中，反应器用于进行聚合反应，其设有相应的流量计。该反应器可
以设有搅拌器，具体可以参考现有方式进行。
[0011]在上述工艺系统中，第一气液分离罐用于实现来自反应器顶部的气体的冷凝产物（通过第一冷凝器进行冷凝）的气液分离，其中，气体从顶部出口离开，经过压缩、冷凝之后回到反应器，液体从底部离开，返回反应器。
[0012]在上述工艺系统中，单体分离塔用于对来自反应器的聚合反应的反应产物的分离，其中，单体从顶部分离、排出，经过气液分离（通过第二气液分离罐）之后回到反应器，共聚物（即聚合反应的产物）进入凝胶过滤器通过过滤除去凝胶，然后通过塔底泵输出。优选地，单体分离塔的顶部设有溶剂入口，用于在有需要时注入溶剂。在聚合反应过程中，凝胶是副产物的主要成分。凝胶是一种交联物质，不溶于溶剂，如果留在共聚物中，会严重影响共聚物的质量。本专利技术的工艺系统中，凝胶过滤器安装位置与其它工艺有区别，能够彻底的清除凝胶。某工艺的凝胶过滤流程见图2，图2中的点状图案代表聚合物溶液中的凝胶，凝胶是一种软体小颗粒，比重小于溶液，浮在过滤器上部。凝胶过滤器11安装在塔底泵12后，将会使凝胶过滤器11内的液体湍流程度增加，在压差作用下软体凝胶颗粒变形从凝胶过滤器11出口排出，严重降低过滤效果。在本专利技术的工艺系统中，如图3所示，凝胶过滤器11安装在泵（塔底泵12）之前，聚合物溢流进入凝胶过滤器11，这种过滤流程使大部分凝胶积聚在凝胶过滤器11中，能有效提高过滤效果。
[0013]在上述工艺系统中，优选地，所述单体输入装置包括H输入管路（氢气输入管路）、ETH输入管路（乙烯输入管路）、PRO输入管路（丙烯输入管路）、ENB输入管路（乙叉降冰片烯输入管路），各管路可以分别设置流量计。该工艺系统适合于二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶等的生产，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备乙烯基橡胶状共聚物的工艺系统，其包括：单体输入装置、催化剂输入装置、溶剂输入装置、反应器（1）、单体分离塔（2）；第一混合器（31）、第二混合器（32）、第三混合器（33）；第一气液分离罐（41）、第二气液分离罐（42）；第一冷却器（51）、第二冷却器（52）；第一冷凝器（61）、第二冷凝器（62）、第三冷凝器（63）；第一冷凝液接收罐（71）、第二冷凝液接收罐（72）；第一加热器（81）、第二加热器（82）；第一压缩机（91）、第二压缩机（92）；凝液泵（10）、凝胶过滤器（11）、塔底泵（12）、回流泵（13）；其中，所述单体输入装置与所述第一混合器（31）的入口连接，所述催化剂输入装置与所述第三混合器（33）的入口连接，所述溶剂输入装置分别与所述第一混合器（31）的入口、第二混合器（32）的入口、第三混合器（33）的入口连接；所述第一混合器（31）的出口与所述第一冷却器（51）的入口连接，所述第一冷却器（51）的出口与所述反应器（1）的入口连接；所述第二混合器（32）的出口、所述第三混合器（33）的出口分别与所述反应器（1）的入口连接；所述反应器（1）的顶部出口与所述第一冷凝器（61）的入口连接，所述第一冷凝器（61）的出口与所述第一气液分离罐（41）的入口连接，所述第一气液分离罐（41）的液体出口与所述凝液泵（10）的入口连接，所述凝液泵（10）的出口与所述第一混合器（31）的入口连接，所述第一气液分离罐（41）的气体出口与所述第一压缩机（91）的入口连接，所述第一压缩机（91）的出口与所述第二冷凝器（62）的入口连接，所述第二冷凝器（62）的出口与所述第一冷凝液接收罐（71）的入口连接，所述第一冷凝液接收罐（71）的气体出口连接至系统外的管网，所述第一冷凝液接收罐（71）的液体出口与所述第一混合器（31）的入口连接；所述反应器（1）的底部出口与所述单体分离塔（2）中部的入口连接，所述单体分离塔（2）的顶部出口与所述第二冷却器（52）的入口连接，所述第二冷却器（52）的出口与所述第二气液分离罐（42）的入口连接，所述第二气液分离罐（42）的液体出口与所述回流泵（13）的入口连接，所述回流泵（13）的出口与所述第一混合器（31）的入口连接，所述第二气液分离罐（42）的气体出口连接至系统外的管网和/或与所述第二压缩机（92）的入口连接，所述第二压缩机（92）的出口与所述第三冷凝器（63）的入口连接，所述第三冷凝器（63）的出口与所述第二冷凝液接收罐（72）的入口连接，所述第二冷凝液接收罐（72）的液体出口与所述第一混合器（31）的入口连接，所述第二冷凝液接收罐（72）的气体出口分别与系统外的管网和所述第一混合器（31）的入口连接；所述单体分离塔（2）的底部出口与所述凝胶过滤器（11）的入口连接，所述凝胶过滤器（11）的出口与所述塔底泵（12）的入口连接，所述塔底泵（12）的出口与所述第二加热器（82）的入口连接，所述第二加热器（82）的出口与所述单体分离塔（2）的底部入口连接；所述单体分离塔（2）的顶部出口与所述第二冷却器（52）的入口连接，所述第二冷却器（52）的出口与所述第二气液分离罐（42）的入口连接；所述单体分离塔（2）的顶部和底部分别设有第一溶剂输入管路和第二溶剂输入管路，
其中，所述第二溶剂输入管路上设有第一加热器（81）；第一加热器（81）的溶剂入口与溶剂输入装置连接。2.根据权利要求1所述的工艺系统，其中，所述单体输入装置包括H输入管路、ETH输入管路、PRO输入管路、ENB输入管路。3.根据权利要求2所述的工艺系统，其中，所述催化剂输入装置包括CAT输入管路、ETA输入管路。4.根据权利要求3所述的工艺系统，其中，该工艺系统还包括气相色谱仪，其连接至所述反应器（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜，蒋梅斗，
申请(专利权)人：北京石油化工工程有限公司，
类型：发明
国别省市：