一种连续化工业生产高等规度聚丁烯-1的设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种连续化工业生产高等规度聚丁烯

【技术实现步骤摘要】
一种连续化工业生产高等规度聚丁烯
‑
1的设备


[0001]本技术涉及石油化工领域，具体涉及的是一种连续化工业生产高等规度聚丁烯
‑
1的设备。

技术介绍

[0002]聚丁烯
‑
1是以丁烯
‑
1单体为原料，在催化剂存在下采用淤浆法、气相法或液相法聚合而制成的。它是一种半结晶聚烯烃热塑性树脂，具有良好的机械性能；突出的耐环境应力开裂性和耐热压性；优良的抗蠕变性，反复绕缠而不断，即使在提高温度时也具有良好的抗蠕变性；良好的抗化学腐蚀性；以及与超高分子量聚乙烯相近的耐磨性；高填料填充性等。因此聚丁烯
‑
1可用于生产管道、薄膜、板材和各种容器等，特别是它可在90
‑
100℃的温度下长期使用。
[0003]目前高等规聚丁烯
‑
1的制备方法主要有淤浆法、液相法和气相法。淤浆法生产聚丁烯
‑
1主要是Huels工艺，US3944529采用δ
‑
TiCl3/AlEt2Cl为催化体系，异丁烷为反应介质，在50
‑
70℃淤浆聚合合成H
‑
iPB(等规度99.1％)，聚丁烯
‑
1粒径120μm。US5037908采用TiCl4/MgCl2/邻苯二甲酸二丁酯/AlEt3/苯基三乙氧基硅烷催化体系，以异丁烷为溶剂，催化丁烯
‑
1淤浆聚合，得到堆积密度为0.30g/cm3的高等规度聚丁烯
‑
1，催化活性为2.7kgPB/gcat。该方法采用惰性烃类溶剂作为反应介质，具有操作简便、聚合热容易导出以及反应控制方便等特点；但是其缺点也是明显的，在反应结束回收单体后，还要面临惰性稀释剂和未反应单体的分离这一过程，丁烯和异丁烯的沸点非常接近，分离和精制工艺复杂、效率低、成本高。
[0004]气相法生产聚丁烯
‑
1使用的催化剂多为SiO2负载的Ti系催化剂、聚丙烯活性粒子催化剂、活性聚4
‑
甲基
‑1‑
戊烯聚合物催化剂等。如US4503203中采用SiO2负载的Ti系催化剂，在流化床中进行聚合7.8h，可合成出等规度为95.0％聚丁烯
‑
1，产物粒径为56μm，堆积密度为0.29g/cm3，但是产物中催化剂残留量较高；EP0294767A1中采用聚丙烯活性粒子催化剂在流化床中反应，合成了等规度为98％，堆积密度为0.36g/cm3的管材级高等规聚丁烯
‑
1。CN1032172A中报道了采用聚4
‑
甲基
‑1‑
戊烯聚合物催化剂催化丁烯
‑
1聚合，催化剂活性达到了386kgPB/gTi，聚合物等规度达到了99.0％，堆积密度为0.41g/cm3，产物中氯化物含量仅为44ppm，可见使用活性聚合物催化剂可提高聚合物颗粒的流动性，改善聚合物颗粒与反应器的粘着性，产物的堆积密度提高。但相对于乙烯和丙烯来说，丁烯
‑
1单体对于烃类溶剂有更好的亲和性，因此，在气相聚合体系中即使存在极少量的溶剂，产物自身也会发生团聚，因此整个反应将无法在设备上长期稳定运行，故气相法聚丁烯
‑
1生产工艺只存在于研究领域，并没有工业化生产实例。
[0005]液相法是以液相丁烯
‑
1单体或采用烃类有机化合物作为溶剂或反应介质，在催化剂作用下催化丁烯
‑
1聚合，根据聚丁烯
‑
1产品形式分为均相溶液法、均相本体法和非均相本体法。US3944529采用了异丁烯惰性溶剂作为稀释剂进行溶液聚合，US5237013中采用正己烷作为溶剂，实现了丁烯
‑
1溶液聚合，都得到了全同立构含量大于94％的等规聚丁烯
‑
1；
CN1590417A采用茂金属催化剂溶液聚合法合成了等规度96％以上的全同聚丁烯
‑
1。采用惰性烃类溶剂作为反应介质，具有操作简便、聚合热容易导出以及反应控制方便等特点；但是其缺点也是明显的，溶液法聚合由于聚丁烯
‑
1在其单体中溶胀溶解，从而使体系发粘，造成传质、传热的困难，这就限制了聚合过程中只能在低转化率时终止或采用反应挤出技术进一步提高转化率并对未反应的单体进行脱除。同时还要面临惰性稀释剂和未反应单体的分离这一过程，生产效率降低，同时生产工艺的复杂性和生产成本增加。为了避免惰性溶剂和单体分离造成的复杂工艺和高成本，CN101020728A采用本体沉淀法制备了高全同的聚丁烯
‑
1，克服了溶液法需要回收溶剂和后处理的缺点，但该技术仅公开了聚丁烯
‑
1的本体沉淀聚合的合成方法和材料，并没有涉及到工业化生产的生产方法、工艺流程和实施设备等。CN103897080A公开一种高等规聚丁烯
‑
1的生产方法及实施该方法的装置，该生产工艺是将液相丁烯
‑
1单体在聚合釜中于
‑
10℃至70℃，在负载型Ti系催化剂存在下，催化丁烯
‑
1本体聚合合成高等规聚丁烯
‑
1，聚合3
‑
6h后将部分未反应的丁烯
‑
1经过一次减压回收到丁烯
‑
1气柜中，然后将高等规聚丁烯
‑
1从聚合釜中转移到闪蒸釜，经过减压闪蒸，进一步将未反应的丁烯
‑
1单体回收至丁烯
‑
1气柜中，向闪蒸釜先后通入氮气和空气置换，颗粒状的高等规聚丁烯
‑
1产品通过釜底放料阀出料并包装，产品堆积密度最高为0.418g/cm3，催化剂活性最高为2666gPB/(gcat
·
h)，但是产品灰份含量较高。CN105482009A公开了一种连续法生产聚丁烯
‑
1的工艺，包括预聚、淤浆聚合、气相聚合、气固分离等步骤，得到聚丁烯
‑
1粉料。该工艺是在预聚釜中加入计量的丁烯
‑
1为原料、钛催化剂、烷基铝助催化剂、硅烷给电子体、氢气分子量调节剂，预聚合5
‑
15分钟后进入淤浆聚合反应釜，在25
‑
55℃、0.6
‑
1.6MPa下进行淤浆聚合3
‑
5h，然后将淤浆聚合的浆液依靠压差进入气相卧式反应釜，在30
‑
60℃、0.5
‑
1.5MPa下进行气相聚合3
‑
5h，通过冷凝器将气化的丁烯
‑
1冷凝送回气相卧式反应釜；最后使气相聚合的浆液进入受料罐，减压，分离得到聚丁烯
‑
1粉料，而丁烯
‑
1气体经过滤、洗涤后，冷凝成液体，再送入预聚釜回用。虽然非均相液相本体法聚丁烯
‑
1生产工艺简单，但是聚合温度高于30℃时，聚丁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续化工业生产高等规度聚丁烯
‑
1的设备，所述设备包括：聚合单元、聚合物分离单元、单体回收单元以及聚合物造粒单元；其特征在于，所述聚合单元包括聚合釜，所述聚合釜至少设置有反应体系入口和聚合物溶液出口；所述聚合物分离单元包括脱活罐、升压泵、第一换热器、第一脱单体塔、第二换热器、第二脱单体塔和真空泵；所述脱活罐至少设置有聚合物入口、终止剂入口和出料口；所述第一脱单体塔和所述第二脱单体塔至少分别设置有进料口、气体出口和出料口；所述聚合物造粒单元包括挤出机和造粒机；所述聚合釜的聚合物溶液出口通过管线与所述脱活罐的聚合物入口连接；所述脱活罐的出料口通过管线、升压泵和第一换热器连接于所述第一脱单体塔的进料口；所述第一脱单体塔的出料口通过管线和第二换热器连接于所述第二脱单体塔的进料口，所述真空泵通过管线连接于所述第二脱单体塔的气体出口；所述第一脱单体塔的气体出口通过管线连接于所述单体回收单元；所述第二脱单体塔的气体出口通过管线和所述真空泵连接于所述单体回收单元；所述第二脱单体塔的出料口通过管线依次连接于所述挤出机和所述造粒机。2.根据权利要求1所述的连续化工业生产高等规度聚丁烯
‑
1的设备，其特征在于，所述聚合釜的反应体系入口包括：单体入口、催化剂体系入口、氢气入口和惰性气体入口；所述单体入口包括液态丁烯
‑
1入口以及可选择是否设置的α
‑
烯烃共聚单体入口。3.根据权利要求1所述的连续化工业生产高等规度聚丁烯
‑
1的设备，其特征在于，所述第一脱单体塔和所述第二脱单体塔的塔体内部在垂直方向上设置有若干层圆锥面，所述若干层圆锥面包括在垂直方向上相邻设置的开口向下的分散面和开口向上的接收面；塔顶设置有所述进料口和所述气体出口；塔底设置有所述出料口；所述若干层圆锥面的锥角为130
°‑
150
°
。4.根据权利要求3所述的连续化工业生产高等规度聚丁烯
‑
1的设备，其特征在于，塔体内部的圆锥面的数量为5
‑
9中的奇数，并且在垂直方向上第一层圆锥面为开口向下的分散面。5.根据权利要求4所述的连续化工业生产高等规度聚丁烯
‑
1的设备，其特征在于，塔体内部的圆锥面的数量为七层，并且在垂直方向上第一层圆锥面为开口向下的分散面。6.根据权利要求1所述的连续化工业生产高等规度聚丁烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：逯云峰，刘汉英，任合刚，高晶杰，曹坚，陈意心，安振永，
申请(专利权)人：北京石油化工工程有限公司，
类型：新型
国别省市：