專利名稱：一種聚合釜及其撤熱方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種間歇式液相本體法聚丙烯聚合釜及其外循環(huán)撤熱方式。
技術(shù)背景國(guó)內(nèi)間歇液相本體法聚丙烯(簡(jiǎn)稱小本體聚丙烯)技術(shù)開(kāi)發(fā)已有30多年 的歷史，初期選用4i^的聚合釜，逐步發(fā)展到121113的聚合釜，基本淘汰了 4m3 的聚合釜，成為普遍采用的模式。為了進(jìn)一步提高單釜產(chǎn)能，國(guó)內(nèi)曾開(kāi)發(fā)過(guò)15m3 的聚合釜，但均以失敗告終，故目前沒(méi)有此類型的聚合釜。自2002年開(kāi)始， 巴陵石化開(kāi)發(fā)了 20r^的聚合釜，經(jīng)多次改進(jìn)，基本上可以正常運(yùn)行，但由于 釜內(nèi)仍有塊料產(chǎn)生，導(dǎo)致推廣較慢。聚合釜撤熱技術(shù)國(guó)內(nèi)有過(guò)創(chuàng)新改進(jìn)的情況， 一種方法是主要在釜內(nèi)增加內(nèi) 冷管，第二種方法是把釜的長(zhǎng)徑比做大，第三種方法是提高換熱面積和撤熱功 能。這三項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)多種形式的改進(jìn)，對(duì)提高釜的撤熱能力起了很大的作用， 但都是以釜本身為基礎(chǔ)擴(kuò)大撤熱能力，也就是釜內(nèi)撤熱。即現(xiàn)有聚合釜撤熱是 依靠夾套和內(nèi)冷管來(lái)實(shí)現(xiàn)。聚丙烯聚合反應(yīng)速率在反應(yīng)過(guò)程中是變化的，也就 是說(shuō)聚丙烯本體聚合過(guò)程是一個(gè)非穩(wěn)定過(guò)程，尤其是使用高效催化劑的情況 下，在反應(yīng)初期存在一個(gè)反應(yīng)高峰，這時(shí)放熱量大，僅靠夾套和內(nèi)冷管撤熱已 不能滿足要求。為了生產(chǎn)的安全性，反應(yīng)高峰的放熱量必須控制在聚合釜撤熱 能力以下，故只能減少催化劑用量，而反應(yīng)高峰過(guò)后反應(yīng)急劇減弱，從而影響 產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)效率，不能使高效催化劑高活性的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮，故高 效催化劑的應(yīng)用迫切需要提高聚合釜的撤熱能力。因此，人們提出了另一種思路是釜外循環(huán)撤熱。該釜外循環(huán)撤熱也有多種 形式，如把釜上部氣相引出冷凝成液體再回流，也可用泵把液體打回釜內(nèi)或者 打回到中間貯罐，而由于反應(yīng)釜的壓力很高， 一般丙烯泵打不到這么高的壓力， 只好把液體打往中間貯罐。到目前為止，外循環(huán)撤熱技術(shù)在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一家成 功應(yīng)用在生產(chǎn)上，由于聚合釜撤熱技術(shù)問(wèn)題難以解決，故12r^的聚合釜擴(kuò)大也無(wú)法進(jìn)展。目前99%以上仍采用12mS的聚合釜，此外，撤熱技術(shù)問(wèn)題得不 到解決，間歇液相本體法生產(chǎn)共聚專用料產(chǎn)品也就無(wú)人敢嘗試。隨著國(guó)內(nèi)液相本體法工藝的發(fā)展，新型高效催化劑的涌現(xiàn)以及聚合釜大型 化的趨勢(shì)，使得液相本體法聚合工藝對(duì)反應(yīng)釜的攪拌和撤熱性能提出了更加苛 刻的要求。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種不僅能夠提高聚 合釜的攪拌和撤熱性能，而且能夠提高聚合釜的生產(chǎn)能力，尤其是提高高效催 化劑使用時(shí)的生產(chǎn)能力的聚合釜及其撤熱方式，以解決聚合釜大型化和撤熱能 力不夠的問(wèn)題，大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種聚合釜，包括釜體以及設(shè)置在釜體內(nèi)攪拌器，其特征在于，它還包括 一設(shè)置在釜體外的外循環(huán)冷凝系統(tǒng)，通過(guò)外循環(huán)冷凝系統(tǒng)提高了聚合釜的撤熱 性能，使高效催化劑高活性的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮，極大的提高了聚合釜的生產(chǎn) 能力。根據(jù)所述一種聚合釜，其中，釜體的容積為12mL70m、釜體高徑比為2~3。根據(jù)所述一種聚合釜，其中，所述攪拌器的螺帶上設(shè)有規(guī)則的翼，所述翼 與釜壁之間設(shè)有相同的間隙，便于聚合釜的撤熱，同時(shí)，保證了反應(yīng)器內(nèi)物料 的均勻混合，提高了催化劑的反應(yīng)效率。進(jìn)一步的，所述外循環(huán)冷凝系統(tǒng)包括由換熱器、循環(huán)風(fēng)機(jī)和相應(yīng)的管道閥 門(mén)，所述釜體的上端部出氣口經(jīng)管道閥門(mén)與外循環(huán)冷凝系統(tǒng)中的循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口 連接，循環(huán)風(fēng)機(jī)出口經(jīng)管道閥門(mén)接入換熱器的物料進(jìn)口，換熱器的物料出口經(jīng) 管道閥門(mén)接入聚合釜中。作為本發(fā)明的另一種目的， 一種聚合釜的撤熱方式，其步驟為聚合釜的上端部出氣口釋放丙烯蒸汽經(jīng)聚合釜外側(cè)外循環(huán)冷凝系統(tǒng)中的循環(huán) 風(fēng)機(jī)抽至換熱器中，經(jīng)換熱器冷凝，冷凝后的液相、氣相丙烯流回聚合反應(yīng)釜 內(nèi)。通過(guò)這種外循環(huán)冷凝系統(tǒng)，極大的提高聚合釜的撤熱方式撤熱效果，并且 在反應(yīng)后期可以向釜內(nèi)補(bǔ)一定量的丙烯，降低反應(yīng)后期漿液濃度，減少塊料的生成，降低消耗，回收丙烯量大，降低出料溫度，減少高溫料；在補(bǔ)丙烯的同 時(shí)，可以向釜內(nèi)補(bǔ)少量催化劑，提高單釜產(chǎn)量，在共聚聚丙烯生產(chǎn)中，可以提 高共聚聚丙烯的剛性。根據(jù)所述的一種聚合釜的撤熱方式，其中，所述換熱器設(shè)置在高于聚合的 位置，便于液相丙烯流回到聚合反應(yīng)釜內(nèi)。根據(jù)所述的一種聚合釜的撤熱方式，其中，所述換熱器一端的底部設(shè)有冷 水入口端，其另一端的上部設(shè)有熱水出口端，冷水通過(guò)底部的冷水進(jìn)口端進(jìn)入 換熱器，然后從熱水出口端流出，有效的冷凝了內(nèi)部丙烯蒸汽，提高了冷凝本發(fā)明通過(guò)以上改進(jìn)，具有以下有益效果1、 利用了外循環(huán)的撤熱方式，使丙烯氣體通過(guò)外循環(huán)冷凝成液體進(jìn)入聚合 釜， 一方面極大的提高了聚合釜的撤熱效果，降低溫度和壓力，另一方面釜內(nèi) 丙烯量沒(méi)有減少，不會(huì)降低單釜產(chǎn)量。2、 在反應(yīng)后期可以向釜內(nèi)補(bǔ)一定量的丙烯，降低反應(yīng)后期漿液濃度，減 少塊料的生成，降低消耗，回收丙烯量大，降低出料溫度，減少高溫料；在補(bǔ) 丙烯的同時(shí)，可以向釜內(nèi)補(bǔ)少量催化劑，提高單釜產(chǎn)量，在共聚聚丙烯生產(chǎn)中， 可以提高共聚聚丙烯的剛性。3、 外循環(huán)冷凝系統(tǒng)為小本體生產(chǎn)共聚聚丙烯創(chuàng)造了條件。它解決了聚合 釜大型化、共聚聚丙烯的撤熱和撤熱能力不夠的問(wèn)題，使聚合釜的大型化成為 可行，并使單釜產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量均得到提高。4、 通過(guò)攪拌器的螺帶上設(shè)置規(guī)則的翼，提高聚合釜的攪拌性能，保證了 反應(yīng)器內(nèi)物料的均勻混合，加上外循環(huán)冷凝系統(tǒng)的冷凝作用，極大的提高了高效催化劑使用時(shí)的生產(chǎn)能力。5、 在使用外循環(huán)冷凝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以開(kāi)發(fā)多種共聚專用料，突破了小本體只能生產(chǎn)均聚聚丙烯的局限性，提高產(chǎn)品附加值和經(jīng)濟(jì)效益。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明； 圖1為本發(fā)明一種聚合釜的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明中攪拌器的螺帶結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的俯視圖。
圖4為本發(fā)明的撤熱方式流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解， 下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
參見(jiàn)圖1和圖4，本發(fā)明的一種聚合釜，包括釜體10以及安裝在釜體10 內(nèi)攪拌器20;其中，釜體10的容積為12m3 70m3,其高徑比為2~3。本實(shí)施 中，釜體10的容積為15m3，其高徑比為2.1，在釜體10外安裝有用于聚合釜 撤熱的外循環(huán)冷凝系統(tǒng)30，通過(guò)外循環(huán)冷凝系統(tǒng)提高了聚合釜100的撤熱性 能，使高效催化劑高活性的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮，極大的提高了聚合釜100的生 產(chǎn)能力。
在本發(fā)明中，如圖2和圖3所示，攪拌器20的螺帶22上還制出有規(guī)則的 翼21，螺帶22上的每個(gè)翼21到釜壁之間的距離相等，即翼21與釜壁之間設(shè) 有相同的間隙，便于聚合釜100的撤熱，同時(shí)，保證了反應(yīng)器內(nèi)物料的均勻混 合，使催化劑與反應(yīng)物得到了充分混合，提高了催化劑的反應(yīng)效率。
值得一提的是，在本實(shí)施例中，15r^的聚合釜100的外循環(huán)冷凝系統(tǒng)30 由換熱面積為80m2的換熱器32， 120m7min的循環(huán)風(fēng)機(jī)31以及相應(yīng)的管道閥 門(mén)33構(gòu)成。在釜體10的上端部的出氣口通過(guò)管道閥門(mén)33與外循環(huán)冷凝系統(tǒng) 30中的循環(huán)風(fēng)機(jī)31進(jìn)口相連接，循環(huán)風(fēng)機(jī)31出口經(jīng)管道閥門(mén)33接入高于釜 體10的換熱器32的物料進(jìn)口 ，換熱器32的物料出口經(jīng)管道閥門(mén)33接入聚合 釜100液相中，從而構(gòu)成整個(gè)外循環(huán)冷凝系統(tǒng)30。本發(fā)明通過(guò)外循環(huán)冷凝系統(tǒng) 30，提高了聚合釜100的撤熱效果，降低了聚合釜100內(nèi)的溫度和壓力，使高 效催化劑高活性的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮，縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了聚合生產(chǎn)能力 和生產(chǎn)效率。
藉此，在參見(jiàn)圖1和圖4，本發(fā)明通過(guò)上述聚合釜100的撤熱方式即一種 聚合釜的撤熱方式，其方法是，將丙烯蒸汽經(jīng)外循環(huán)冷凝系統(tǒng)30進(jìn)行冷凝， 冷凝后的液相、氣相丙烯流回聚合反應(yīng)釜即聚合釜100中。其詳細(xì)步驟如下 在聚丙烯聚合反應(yīng)時(shí)，啟動(dòng)釜體10外側(cè)外循環(huán)冷凝系統(tǒng)30中的循環(huán)風(fēng)機(jī)31，將釜體10的上端部出氣口釋放出丙烯蒸汽，經(jīng)管道閥門(mén)33和循環(huán)風(fēng)機(jī) 31抽至到高于聚合釜的換熱器32中，經(jīng)換熱器32冷凝后，部分丙烯蒸汽冷凝 成液相丙烯，冷凝后的液相、氣相丙烯流回聚合反應(yīng)釜內(nèi)，從而完成整個(gè)外循 環(huán)的撤熱流程，保證了釜體10內(nèi)丙烯量沒(méi)有減少，不會(huì)降低單釜產(chǎn)量，提高
生產(chǎn)效率。
本實(shí)施中，換熱器32通過(guò)支架或其它方式安裝在高于釜體10的位置， 該換熱器32 —端通過(guò)管道閥門(mén)連接循環(huán)風(fēng)機(jī)32的出口 ，其另一端連接釜體10 下端的物料出口，便于液相體根據(jù)自身重力以及循環(huán)風(fēng)機(jī)31的作用流回到聚 合反應(yīng)釜內(nèi)，使聚丙烯在反應(yīng)后期可以向釜體10內(nèi)補(bǔ)一定量的丙烯，降低反 應(yīng)后期漿液濃度，減少塊料的生成以及丙烯的消耗，回收丙烯量大，并降低出 料溫度，減少高溫料；在補(bǔ)丙烯的同時(shí)，也可以向釜體內(nèi)補(bǔ)少量催化劑，提高 單釜產(chǎn)量；在共聚聚丙烯生產(chǎn)中，可以提高共聚聚丙烯的剛性。
值得注意的是，換熱器32 —端的底部設(shè)有冷水入口端，其另一端的上部 設(shè)有熱水出口端，冷水通過(guò)底部的冷水進(jìn)口端進(jìn)入換熱器32，然后從熱水出口 端流出，冷水自下向上的流動(dòng)方式，有效的冷凝了內(nèi)部丙烯蒸汽，提高了冷凝 效果，加快了丙烯蒸汽冷凝為液相丙烯的速度，進(jìn)而縮短了聚合釜內(nèi)物料的反 應(yīng)時(shí)間。
在間歇液相本體法生產(chǎn)聚丙烯時(shí)，由于原料波動(dòng)，聚合過(guò)程不平穩(wěn)，釜體 內(nèi)溫度、壓力時(shí)高時(shí)低，氣相丙烯量隨溫度高低時(shí)多時(shí)少，只靠夾套和指型管 撤熱不夠，往往還要回收至中間罐，不利于穩(wěn)定生產(chǎn)和提高產(chǎn)量。本發(fā)明利用 外循環(huán)冷凝系統(tǒng)30的撤熱方式，使丙烯氣體通過(guò)外循環(huán)冷凝系統(tǒng)30冷凝成液 體進(jìn)入聚合釜100內(nèi)， 一方面起到撤熱效果，降低溫度和壓力，另一方面，釜 體10內(nèi)丙烯量沒(méi)有減少，不會(huì)降低單釜產(chǎn)量。
更加注意的是，當(dāng)向聚合釜100內(nèi)通入乙烯氣體進(jìn)行共聚反應(yīng)時(shí)，由于乙 烯的聚合熱是丙烯聚合熱的1. 5倍，乙烯聚合時(shí)放出的熱量又會(huì)帶動(dòng)丙烯聚合。 這樣乙丙共聚聚丙烯在聚合過(guò)程中產(chǎn)生的熱量只靠指型管和夾套撤熱是遠(yuǎn)遠(yuǎn) 不夠的。因此，在本發(fā)明中，乙烯與丙烯共聚反應(yīng)時(shí)，聚合釜100內(nèi)產(chǎn)生的熱 的丙烯蒸汽、氫氣、乙烯蒸汽的混合氣體自聚合釜上端的出氣口經(jīng)外循環(huán)冷凝 系統(tǒng)30，將其冷凝后進(jìn)入聚合釜100內(nèi)，解決了共聚聚丙烯的撤熱問(wèn)題，為小本體生產(chǎn)共聚聚丙烯創(chuàng)造了條件。
另外，本發(fā)明在使用外循環(huán)冷凝系統(tǒng)30的基礎(chǔ)上，可以開(kāi)發(fā)多種共聚專 用料，突破了小本體只能生產(chǎn)均聚聚丙烯的局限性，提高產(chǎn)品附加值和經(jīng)濟(jì)效
基于上述，本發(fā)明通過(guò)以上改進(jìn)，利用外循環(huán)冷凝系統(tǒng)30解決了聚合釜 大型化、間歇本體法生產(chǎn)共聚聚丙烯撤熱能力不夠的問(wèn)題，使聚合釜100的大 型化成為可行，并使單釜產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量均得到提高，同時(shí)，在攪拌器20的 螺帶22上還制出有規(guī)則的翼21，使其內(nèi)部物料以及催化劑混合均勻，提高聚 合釜100內(nèi)物料的攪拌以及撤熱性能，使聚合釜100的生產(chǎn)能力得到很大的提 高，尤其是提高高效催化劑使用時(shí)的生產(chǎn)能力，在實(shí)際生產(chǎn)中得到了很好的驗(yàn) 證。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特f正和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè) 的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中 描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明 還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本 發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求
1、一種聚合釜，包括釜體以及設(shè)置在釜體內(nèi)攪拌器，其特征在于，它還包括一設(shè)置在釜體外，提高聚合釜撤熱的外循環(huán)冷凝系統(tǒng)，所述釜體的容積為12m3～70m3，釜體高徑比為2～3。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合釜，其特征在于，所述攪拌器的螺帶 上設(shè)有規(guī)則的翼，所述翼與釜壁之間設(shè)有相同的間隙。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合釜，其特征在于，所述外循環(huán)冷凝系 統(tǒng)包括由換熱器、循環(huán)風(fēng)機(jī)和相應(yīng)的管道閥門(mén)，所述釜體的上端部出氣口經(jīng)管 道閥門(mén)與外循環(huán)冷凝系統(tǒng)中的循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口連接，循環(huán)風(fēng)機(jī)出口經(jīng)管道閥門(mén)接 入換熱器的物料進(jìn)口，換熱器的物料出口經(jīng)管道閥門(mén)接入聚合釜。
4、 一種聚合釜的撤熱方式，其特征在于，其步驟為 聚合釜的上端部出氣口釋放丙烯蒸汽經(jīng)聚合釜外側(cè)外循環(huán)冷凝系統(tǒng)中的循環(huán)風(fēng)機(jī)抽至換熱器中，經(jīng)換熱器冷凝，讓冷凝下來(lái)的液相、氣相丙烯流回聚 合反應(yīng)釜內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚合釜的撤熱方式，其特征在于，所述換 熱器設(shè)置在高于聚合釜的位置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚合釜的撤熱方式，其特征在于，所述換 熱器一端的底部設(shè)有冷水入口端，其另一端的上部設(shè)有熱水出口端，冷水通過(guò) 底部的冷水進(jìn)口端進(jìn)入換熱器，從熱水出口端流出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚合釜及其撤熱方式，其包括釜體、設(shè)置在釜體內(nèi)攪拌器，在釜體外還設(shè)有一用于提高聚合釜撤熱的外循環(huán)冷凝系統(tǒng)，所述釜體的容積為12m³～70m³，釜體高徑比為2～3。其撤熱方式為聚合釜的上端部出氣口釋放丙烯蒸汽經(jīng)聚合釜外側(cè)外循環(huán)冷凝系統(tǒng)進(jìn)行冷凝，冷凝后的液相、氣相丙烯靠自重和循環(huán)風(fēng)機(jī)的作用流回聚合反應(yīng)釜內(nèi)。本發(fā)明利用外循環(huán)冷凝系統(tǒng)解決了聚合釜大型化、間歇本體法生產(chǎn)共聚聚丙烯撤熱能力不夠的問(wèn)題，使聚合釜的大型化成為可行，并使單釜產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量均得到提高，同時(shí)，提高聚合釜的攪拌和撤熱性能，使聚合釜的生產(chǎn)能力、單釜產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量均得到很大的提高，尤其是提高高效催化劑使用時(shí)的生產(chǎn)能力，增加了產(chǎn)品附加值和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B01J19/18GK101618310SQ20091018169
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者盧建飛, 義 吳, 張建英, 成國(guó)棟, 辛寶山 申請(qǐng)人:南京金陵塑膠化工有限公司