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液相本体双环管反应器机理分析

时间:2014-04-04 10:25来源:正航仪器 作者:正航网络点击:

液相本体双环管反应器机理分析

   聚丙烯的生产主要有四种工艺,即溶剂法、溶液法、液相本体法和气相法。虽然世界上聚丙烯生产约50%的生产能力仍然采用溶剂法工艺,但从上世纪八十年代起,溶剂法已趋于停滞状态,新建装置已基本上采用液相本体法和气相法工艺。特别是液相本体法工艺发展迅猛,装置规模和生产能力都在逐渐增大[9]Basell公司的Spheripol新一代工艺技术,是目前世界上的聚丙烯液相本体法生产工艺之一。本文基于这套工艺做了一些研究工作,本章将首先介绍一下Spheripol-II工艺过程和反应器机理分析。

液相本体双环管反应器聚合工艺

   工艺过程包括原料精制、催化剂制备、预聚合及液相本体反应系统、气相反应系统、聚合物脱气及单体回收、聚合物汽蒸干燥、挤压造粒等工序。Spheripol工艺设计为两个环管反应器,如图2-1为预聚合及双环管反应器简图。

 

液相本体双环管反应器机理分析 

 

   工艺较为复杂,聚合反应中催化剂对某些杂质极为敏感,一般都要设计原料精制系统以除去这些杂质。在Spheripol工艺中,桶装的固体催化剂在使用时,用烃油和脂配制成混合均匀的催化剂膏,然后通过催化剂计量泵用液压的注射器将催化剂加入反应器系统。助催化剂和给电子体分别用计量泵加入预聚合反应器,3种催化剂在进入预聚合反应器之前先在预接触罐混合活化,使不同的催化剂颗粒和单个催化剂颗粒内部具有相同的催化活性,然后用较低温丙烯将催化剂混合物带入预聚合反应器。

   预聚合反应器是一个小的环管反应器,在较低温度下,催化剂被生成的少量聚丙烯包裹,以提高催化剂颗粒的机械强度,避免在主反应阶段因高速度聚合反应而使催化剂颗粒破碎。预聚合也能显著地提高催化剂活性。

   聚合反应是在两组串联的环管反应器中进行。每组反应器底部配有一台轴流循环泵以保证浆液高速循环。预聚合后的催化剂淤浆进入环管反应器,在此加入单体丙烯和调节分子量的氢气。一部分丙烯进行了聚合,余下的丙烯仍为液态而作为聚合物的淤浆稀释剂。循环泵使淤浆高速循环并混合均匀,以防止聚合物沉积,从而提高传热效率。

   聚合物浆液连续从反应器底部排至第二环管反应器,第二环管反应器中也加入液态丙烯和氢气。两组环管反应器内的淤浆浓度均保持在55(质量分数)左右。聚合反应的压力为3.34.4Mpa,反应温度为7080oC。其中反应的压力、温度和淤浆浓度都是自动检测和自动控制的。从R202出来的产物再进入后续处理单元。

 

 

 

2.2聚合反应动力学

液相本体双环管反应器机理分析 

 

使用Ziegler-Natta催化剂的丙烯聚合反应中,催化剂经助催化剂活化后生成具有活性的催化剂,丙烯在活化的催化剂作用下发生配位聚合,生成高分子聚合物。生成的聚丙烯包围在催化剂的表面,催化剂则分布在多孔性的聚丙烯颗粒中。聚合反应包括催化剂活化、链引发、链增长、链转移和链终止反应。聚合物的分子量则由反应体系中的氢浓度来调节,在丙烯聚合反应开始时,由于活性中心浓度较大,链引发速率很快,可以认为催化剂活化和链引发反应主要在预接触罐和预聚合反应器中完成,在聚合反应器内只考虑链增长速率[56,71]。表2-1中给出了丙烯聚合反应的动力学方程。http://www.dgzhyq.cn/

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