[发明专利]一种聚合釜及其撤热方式

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种间歇式液相本体法聚丙烯聚合釜及其外循环撤热方式。

背景技术

国内间歇液相本体法聚丙烯(简称小本体聚丙烯)技术开发已有30多年的历史，初期选用4m³的聚合釜，逐步发展到12m³的聚合釜，基本淘汰了4m³的聚合釜，成为普遍采用的模式。为了进一步提高单釜产能，国内曾开发过15m³的聚合釜，但均以失败告终，故目前没有此类型的聚合釜。自2002年开始，巴陵石化开发了20m³的聚合釜，经多次改进，基本上可以正常运行，但由于釜内仍有块料产生，导致推广较慢。

聚合釜撤热技术国内有过创新改进的情况，一种方法是主要在釜内增加内冷管，第二种方法是把釜的长径比做大，第三种方法是提高换热面积和撤热功能。这三项技术经过多种形式的改进，对提高釜的撤热能力起了很大的作用，但都是以釜本身为基础扩大撤热能力，也就是釜内撤热。即现有聚合釜撤热是依靠夹套和内冷管来实现。聚丙烯聚合反应速率在反应过程中是变化的，也就是说聚丙烯本体聚合过程是一个非稳定过程，尤其是使用高效催化剂的情况下，在反应初期存在一个反应高峰，这时放热量大，仅靠夹套和内冷管撤热已不能满足要求。为了生产的安全性，反应高峰的放热量必须控制在聚合釜撤热能力以下，故只能减少催化剂用量，而反应高峰过后反应急剧减弱，从而影响产量，降低了生产效率，不能使高效催化剂高活性的优点得到充分发挥，故高效催化剂的应用迫切需要提高聚合釜的撤热能力。

因此，人们提出了另一种思路是釜外循环撤热。该釜外循环撤热也有多种形式，如把釜上部气相引出冷凝成液体再回流，也可用泵把液体打回釜内或者打回到中间贮罐，而由于反应釜的压力很高，一般丙烯泵打不到这么高的压力，只好把液体打往中间贮罐。到目前为止，外循环撤热技术在国内还没有一家成功应用在生产上，由于聚合釜撤热技术问题难以解决，故12m³的聚合釜扩大也无法进展。目前99％以上仍采用12m³的聚合釜，此外，撤热技术问题得不到解决，间歇液相本体法生产共聚专用料产品也就无人敢尝试。

随着国内液相本体法工艺的发展，新型高效催化剂的涌现以及聚合釜大型化的趋势，使得液相本体法聚合工艺对反应釜的搅拌和撤热性能提出了更加苛刻的要求。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种不仅能够提高聚合釜的搅拌和撤热性能，而且能够提高聚合釜的生产能力，尤其是提高高效催化剂使用时的生产能力的聚合釜及其撤热方式，以解决聚合釜大型化和撤热能力不够的问题，大大缩短了反应时间，提高了生产效率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种聚合釜，包括釜体以及设置在釜体内搅拌器，其特征在于，它还包括一设置在釜体外的外循环冷凝系统，通过外循环冷凝系统提高了聚合釜的撤热性能，使高效催化剂高活性的优点得到充分发挥，极大的提高了聚合釜的生产能力。

根据所述一种聚合釜，其中，釜体的容积为12m³～70m³，釜体高径比为2～3。

根据所述一种聚合釜，其中，所述搅拌器的螺带上设有规则的翼，所述翼与釜壁之间设有相同的间隙，便于聚合釜的撤热，同时，保证了反应器内物料的均匀混合，提高了催化剂的反应效率。

进一步的，所述外循环冷凝系统包括由换热器、循环风机和相应的管道阀门，所述釜体的上端部出气口经管道阀门与外循环冷凝系统中的循环风机进口连接，循环风机出口经管道阀门接入换热器的物料进口，换热器的物料出口经管道阀门接入聚合釜中。

作为本发明的另一种目的，一种聚合釜的撤热方式，其步骤为：

聚合釜的上端部出气口释放丙烯蒸汽经聚合釜外侧外循环冷凝系统中的循环风机抽至换热器中，经换热器冷凝，冷凝后的液相、气相丙烯流回聚合反应釜内。通过这种外循环冷凝系统，极大的提高聚合釜的撤热方式撤热效果，并且在反应后期可以向釜内补一定量的丙烯，降低反应后期浆液浓度，减少块料的生成，降低消耗，回收丙烯量大，降低出料温度，减少高温料；在补丙烯的同时，可以向釜内补少量催化剂，提高单釜产量，在共聚聚丙烯生产中，可以提高共聚聚丙烯的刚性。

根据所述的一种聚合釜的撤热方式，其中，所述换热器设置在高于聚合的位置，便于液相丙烯流回到聚合反应釜内。