一种聚乙烯弹性体聚合撤热方法与流程

1.本发明属于化工技术领域，特别涉及一种聚乙烯弹性体聚合撤热方法。


背景技术：

2.聚乙烯弹性体是目前高端聚烯烃的主要发展方向之一，其特殊的分子结构性赋予了其优异的力学性能、流变性能和耐老化性能，同时具有与聚烯烃亲和性好、低温韧性突出、性价比高等优点，既可用作橡胶，又可用作热塑性弹性体，还可用作塑料的抗冲改性增韧剂，已成为替代传统橡胶和部分塑料的极具发展前景的新型材料之一，广泛应用于医用包装材料、汽车配件、日用制品等领域。
3.聚乙烯的弹性体的制备工艺一般以乙烯为原料，进行聚合反应。聚合反应是个放热反应，为了保证反应的正常进行，需要及时撤去聚合反应热。但在聚乙烯弹性体的聚合反应过程中，聚合反应器内生成的聚乙烯弹性体的反应胶液粘度很高，总传热系数也很小，通过夹套撤热很困难。虽然通过低温进料可以带走部分聚合反应热，但仍有大部分反应热需通过其他方式撤出；并且在生产过程中，聚合釜由实验室尺寸放大后，其单位体积的传热面积大大减小，且釜内胶液粘度非常高，因此靠夹套撤热不能解决聚合撤热问题。
4.因此，提供一种聚乙烯弹性体聚合撤热方法，其能及时撤走聚乙烯弹性体的聚合反应热，保证聚合反应的正常进行，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种聚乙烯弹性体聚合撤热方法，解决现有技术中，因为聚乙烯弹性体聚合反应时的反应胶液粘度大，传热系数小造成的撤热困难的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.本发明提供的一种聚乙烯弹性体聚合撤热方法，包括：将丙烷液体通入反应胶液，丙烷吸热升温气化，带走聚合反应热。
8.本发明的部分实施方案中，所述撤热方法括以下步骤：
9.将丙烷液体、溶剂、乙烯混合后加入聚合釜中，乙烯在催化剂作用下发生聚合反应，生成反应胶液，丙烷液体在反应胶液中吸热升温气化，与未反应的乙烯一起从聚合釜的顶部排出。
10.本发明的部分实施方案中，从聚合反应器顶部排出的丙烷气体与乙烯气体混合物经压缩、冷凝、气液分离，得到乙烯气体和丙烷液体，乙烯气体作为原料循环回聚合釜，丙烷液体作为撤热冷剂循环送入聚合釜。
11.本发明的一些实施例中，通过将从聚合反应器顶部排出的丙烷气体与乙烯气体混合物经压缩至1.2～1.6mpa,进入冷却器，采用循环水冷却，得到使丙烷冷凝成液体，乙烯为气体。
12.本发明的部分实施方案中，将丙烷液体、溶剂、乙烯输入气液混合器中混合后，再由聚合釜的底部加入聚合釜中。
13.本发明的部分实施方案中，将催化剂分散于溶剂中，与丙烷液体、乙烯混合后加入聚合釜。
14.本发明的部分实施方案中，气液分离后的丙烷液体与乙烯气体分别经管道进入气液混合器中混合后，再由聚合釜的底部加入聚合釜的反应胶液中。
15.本发明的部分实施方案中，所述溶剂为己烷。
16.本发明的部分实施方案中，乙烯与溶剂的质量比为1：8～15。本发明的部分实施方案中，乙烯与溶剂的质量比为1：8、1：10、1：12。
17.本发明的部分实施方案中，乙烯、丙烷液体的质量比为1：3～8。本发明的部分实施方案中，乙烯与丙烷液体的质量比为1：5。
18.不同的聚乙烯弹性体的产品牌号不同，聚合反应时的温度也不相同。本发明通过控制丙烷液体流量，以控制聚合反应温度。
19.本发明的一些实施例中，通过控制丙烷液体与乙烯总量的质量比，以控制聚合反应温度。优选地，丙烷液体：乙烯为3～6：1时，聚合反应温度为45～55℃。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.本发明设计科学，构思巧妙，方法简单，操作简便。本发明创造性地采用丙烷液体为冷却剂，通过将丙烷液体通入反应胶液，使丙烷液体与反应胶液直接接触，气化带走聚合反就热，撤热速率快。丙烷气体与未反应的乙烯气体冷凝分离后，再分别返回聚合釜，物料循环使用，节能环保。
22.本发明通过调节丙烷液体流量可精确的控制聚合反应温度，以控制反应进程。且丙烷为聚合反应的惰性气体，对反应本身没有不良影响。
23.本发明无需大型设备，撤热效果好，投资低，值得推广应用。
附图说明
24.附图1为聚乙烯弹性体聚合撤热系统结构图。
25.其中，附图标记对应的名称为：
26.1-聚合釜，2-循环气压缩机，3-冷却器，4-气液分离罐，5-丙烷循环泵，6-搅拌器，7-气液混合器，8-丙烷流量控制器，9-乙烯流量控制器，10-丙烷循环液输送管，11-乙烯进料管，12-丙烷进料管，13-乙烯循环气输送管，14-溶剂进料管。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
28.一种聚乙烯弹性体聚合撤热方法，包括：将丙烷液体通入反应胶液，丙烷吸热升温气化，带走聚合反应热。
29.优选地，所述撤热方法括以下步骤：
30.将丙烷液体、溶剂、乙烯混合后加入聚合釜中，乙烯在催化剂作用下发生聚合反应，生成反应胶液，丙烷液体在反应胶液中吸热升温气化，与未反应的乙烯一起从聚合釜的
顶部排出。
31.优选地，从聚合反应器顶部排出的丙烷气体与乙烯气体混合物经压缩冷凝、气液分离，得到乙烯气体和丙烷液体，乙烯气体作为原料循环回聚合釜，丙烷液体作为撤热冷剂循环送入聚合釜。
32.优选地，将丙烷液体、溶剂、乙烯输入气液混合器中混合后，再由聚合釜的底部加入聚合釜中。
33.优选地，将催化剂分散于溶剂中，与丙烷液体、乙烯混合后加入聚合釜。
34.优选地，气液分离后的丙烷液体与乙烯气体分别经管道进入气液混合器中混合后，再由聚合釜的底部加入聚合釜中的反应胶液。
35.优选地，所述溶剂为己烷。
36.优选地，乙烯与溶剂的质量比为1：8～15。
37.优选地，乙烯与丙烷液体的质量比为1：3～8。
38.通过控制丙烷液体流量，以控制聚合反应温度。
39.优选地，通过控制丙烷液体与乙烯总量的质量比，以控制聚合反应温度。优选地，丙烷液体：乙烯为3～6：1时，聚合反应温度为45～55℃。
40.本发明实施例中所用的催化剂为齐格勒纳塔催化剂。
41.实施例1
42.如附图1所示，本实施例公开了本发明方法采用的撤热系统，其结构简单，操作简便。所述撤热系统包括聚合釜1、循环气压缩机2、冷却器3、气液分离罐4、丙烷循环泵5和气液混合器7。
43.所述气液混合器7连接有乙烯进料管11、丙烷进料管12和溶剂进料管14；原料乙烯、丙烷和分散有催化剂的溶剂在气液混合器7中混合后，再由聚合釜1的底部加入。
44.所述聚合釜1内部设置有搅拌器6，所述聚合釜1的顶部出口依次与循环气压缩机2、冷却器3和气液分离罐4连接，用于将从聚合釜1的顶部出口排出的丙烷气体与乙烯气体混合物进行压缩、冷凝、气液分离。
45.气液分离罐4的气体出口经乙烯循环气输送管13与乙烯进料管11连接，用于将气液分离罐4分离出的乙烯气体返回聚合釜中再次参加反应；
46.气液分离罐4的液体出口经管道连接丙烷循环泵5，丙烷循环泵5再经丙烷循环液输送管10与丙烷进料管12连接，用于将气液分离罐4分离出的丙烷液体返回聚合釜中再次作为冷却介质使用。
47.丙烷循环液输送管10上设置有丙烷流量控制器8，用于控制气液分离后的丙烷液体进入聚合釜的量，乙烯进料管11近气液混合器7端上设置有乙烯流量控制器9；用于控制原料乙烯气体和气液分离后的乙烯气体进入聚合釜的量。通过控制丙烷液体和乙烯气体进入聚合釜的量，以达到控制聚合反应温度的目的。
48.实施例2
49.本实施例公开了本发明的聚乙烯弹性体聚合撤热方法，采用实施例1的系统进行。
50.将乙烯气体、分散了催化剂的溶剂己烷、冷却介质丙烷液体按质量比1：10：3送入气液混合器中混合后，由反应釜底部加入。其中，催化剂的质量为乙烯质量的0.015％。
51.乙烯在催化剂作用下发生聚合反应，生成反应胶液，由反应釜底部通入的丙烷液
体通入反应胶液内部，直接与反应胶液接触，受热气化后，与未反应的乙烯气体由反应釜顶部排出，在循环气压缩机的作用下，将从聚合反应器顶部排出的丙烷气体与乙烯气体混合物经压缩至1.5mpa，再进入冷却器经循环水冷凝后，进入气液分离罐分离成气体和液体；所得气体大部分为乙烯气体，经乙烯循环气输送管返回乙烯进料管，再次送入反应釜中反应；气液分离罐分离的液体大部分为丙烷液体，在丙烷循环泵的作用下输入丙烷进料管，作为冷却介质再次由反应釜底部进入反应釜，直接通入反应胶液中。
52.通过控制丙烷液体和乙烯总量的质量比，能达到控制聚合反应温度的目的。本实施例中，聚合反应温度设计为45℃，丙烷液体和乙烯总量的质量比为3：1，能使聚合釜中的反应温度控制为45℃，保证反应的顺利进行。
53.实施例3
54.本实施例公开了本发明的聚乙烯弹性体聚合撤热方法，采用实施例1的系统进行。
55.将乙烯气体、分散了催化剂的溶剂己烷、冷却介质丙烷液体按质量比1：10：4.5送入气液混合器中混合后，由反应釜底部加入。其中，催化剂的质量为乙烯质量的0.015％。
56.乙烯在催化剂作用下发生聚合反应，生成反应胶液，由反应釜底部通入的丙烷液体通入反应胶液内部，直接与反应胶液接触，受热气化后，与未反应的乙烯气体由反应釜顶部排出，在循环气压缩机的作用下，将从聚合反应器顶部排出的丙烷气体与乙烯气体混合物经压缩至1.4mpa，再进入冷却器经循环水冷凝后，进入气液分离罐分离成气体和液体；所得气体大部分为乙烯气体，经乙烯循环气输送管返回乙烯进料管，再次送入反应釜中反应；气液分离罐分离的液体大部分为丙烷液体，在丙烷循环泵的作用下输入丙烷进料管，作为冷却介质再次由反应釜底部进入反应釜中，直接通入反应胶液中。
57.通过控制丙烷液体和乙烯总量的质量比，以控制聚合反应温度。本实施例中，聚合反应温度设计为50℃，丙烷液体和乙烯总量的质量比为4.5：1，能使聚合釜中的反应温度控制为50℃，保证反应的顺利进行。
58.实施例4
59.本实施例公开了本发明的聚乙烯弹性体聚合撤热方法，采用实施例1的系统进行。
60.将乙烯气体、分散了催化剂的溶剂己烷、冷却介质丙烷液体按质量比1：10：6送入气液混合器中混合后，由反应釜底部加入。其中，催化剂的质量为乙烯质量的0.025％。乙烯在催化剂作用下发生聚合反应，生成反应胶液，由反应釜底部通入的丙烷液体通入反应胶液内部，直接与反应胶液接触，受热气化后，与未反应的乙烯气体由反应釜顶部排出，在循环气压缩机的作用下，将从聚合反应器顶部排出的丙烷气体与乙烯气体混合物经压缩至1.6mpa，再进入冷却器经循环水冷凝后，进入气液分离罐分离成气体和液体；所得气体大部分为乙烯气体，经乙烯循环气输送管返回乙烯进料管，再次送入反应釜中反应；气液分离罐分离的液体大部分为丙烷液体，在丙烷循环泵的作用下输入丙烷进料管，作为冷却介质再次由反应釜底部进入反应釜中，直接通入反应胶液中。
61.通过控制丙烷液体和乙烯总量的质量比，以控制聚合反应温度。本实施例中，聚合反应温度设计为55℃；丙烷液体和乙烯总量的质量比为6：1，能使聚合釜中的反应温度控制为55℃，保证反应的顺利进行。
62.以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施
例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。