[发明专利]一种生产超高分子量聚乙烯树脂的方法

说明书

技术领域

本发明旨在提供一种超高分子量聚乙烯(简称UHMW-PE)树脂的工业生产方法，特别是提供UHMW-PE聚合过程中一种撤热方法---气体外循环方法。

背景技术

UHMW-PE树脂是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，其分子量平均为常规高密度聚乙烯的几十倍，超高的分子量赋予UHMW-PE诸多其它聚合物材料所不具备的突出性能：杰出的耐磨性(比钢铁耐磨8-9倍)、优异的耐冲击性(是聚碳酸酯的2倍、ABS的5倍、聚甲醛的15倍)、极低的摩擦系数(其动摩擦系数为0.10-0.22)、自身润滑、耐化学腐蚀、抗结垢、耐应力开裂、符合卫生要求等优良的综合特性。

卓越的综合性能使得UHMW-PE树脂在日用、工业、文体、交通运输、国防、机械等众多领域，作为抗冲、减振、防弹、抗疲劳、耐磨、减阻、防粘材料得到了广泛的应用。

乙烯聚合反应为放热反应，随着聚合反应的持续进行，不断产生大量的热量，特别是生产UHMW-PE，能否及时地撤走反应热是生产过程能否连续进行的关键。如果不能及时撤走反应热，不仅使聚合反应速度及产量降低，甚至造成“熔釜”事故，使生产无法连续进行。因此，有必要提供一种能够及时撤热，从而使反应顺利进行的UHMW-PE树脂的工业生产方法。

发明内容

本发明的目的就在于克服传统的聚合撤热依靠聚合釜夹套及釜内指形管冷却水，即传质撤热方式的弊端。传质撤热方式因为是靠介质将热量先传导至聚合釜内壁及指形管壁，然后再传至夹套及指形管内的冷却水，将热量带走，撤热效果差，且冷却不均匀，易在聚合釜内形成局部过热。

为此，本发明提供了一种生产超高分子量聚乙烯树脂的方法，该方法采用气体外循环方法撤走反应热，该气体外循环方法包括使从聚合釜顶部逸出的气相乙烯、氢气和己烷蒸汽进入冷凝器，将己烷冷凝，再进行气、液相分离处理，将所得气相中的乙烯、氢气与原料乙烯和氢气重新进入聚合釜继续进行聚合反应，而液相中的己烷也输送回到聚合釜中。

该方法中，冷凝器的进口温度可为60-90℃，优选70-80℃；出口温度可为20-50℃，优选30-40℃。

其中，液相中的己烷通过冷凝液泵输送回到聚合釜中；并且气液分离处理后的气相乙烯和氢气经由罗茨风机从旁路回流系统送回聚合釜，并通过调节旁路系统调节阀的开度，来调节罗茨风机的风量，以此调节进入聚合釜的气相乙烯、氢气量来控制聚合温度。

本发明的方法中，可控制循环风量为800m³/h～1200m³/h，优选900m³/h～1100m³/h或者控制聚合反应温度为60℃～90℃，优选70℃～80℃；，聚合压力为0.1MPa～2.0MPa。

具体来说，本发明提供了一种用于生产超高分子量聚乙烯树脂的气体外循环撤热方法，其包括以下步骤：

1)聚合釜中的气相乙烯、氢气和己烷蒸汽从聚合釜顶部逸出进入冷凝器，将己烷冷凝，冷凝器的进口温度为60-90℃，出口温度为20-50℃；

2)经过冷凝器的液体已烷及气体乙烯、氢气被输送至冷凝液罐中，在此将气、液进行分离处理；

3)经分离处理后的液相己烷通过冷凝液泵被输送回聚合釜中循环使用；

4)经分离处理后的气相乙烯、氢气通过罗茨风机经旁路回流系统调节后，被输送至聚合釜中，并通过调节旁路系统调节阀的开度，来调节罗茨风机的风量，以此调节进入聚合釜的气相乙烯、氢气量来控制聚合温度。

本发明提供的方法利用反应介质已烷的蒸发潜热，通过气体外循环撤走反应热，即从聚合釜顶部逸出的气相乙烯、氢气和己烷蒸汽进入聚合釜冷凝器，将己烷冷凝，再经冷凝液罐的气、液相分离处理后，气相中的乙烯、氢气与原料乙烯、氢气再重新进入聚合釜继续进行聚合反应，而液相中的己烷则通过冷凝液泵分两股被送回到聚合釜，达到循环撤热的目的，与传统的撤热方式相比，该撤热方法由于是直接由聚合釜内的气相乙烯、氢气和己烷蒸汽将热量带走，而不是通过聚合釜内壁传导带走热量，因此，撤热效果更好，冷却更均匀，保持聚合釜内各点温度均匀，避免产生造成粉料结块的局部过热。

附图说明

图1是生产工艺流程示意图。

图2是气体外循环工艺流程示意图。

具体实施方式