[发明专利]一种外循环反应器及聚合反应的撤热方法

说明书

本发明公开一种外循环反应器及聚合反应的撤热方法，本发明的浆液外循环撤热方法包括使从聚合釜底部流出的含超高分子量聚乙烯的己烷浆液进入外循环系统的环管式冷凝器的内管中，然后采用循环冷却水对内管中的聚合浆液进行热交换，通过循环冷却水流量与聚合釜内温度联锁，实现了控制聚合釜温度的目的。且降温后的聚合浆液可由聚合釜的上侧部重新返回聚合釜，继续进行聚合反应，以实现聚合釜的循环撤热。与传统的撤热方式相比，本发明的撤热方法聚合热可全部由外循环系统撤热，同时增加了单釜产量。且取消了聚合釜内的内盘管，增加了搅拌强度，因而极大地阻止了粘釜现象的发生，由此制得的超高分子量聚乙烯颗粒粒径更加均匀，提高了产品品质。

技术领域

本发明属于烯烃聚合反应器及聚烯烃制备工艺领域，具体涉及一种外循环反应器及聚合反应的撤热方法，尤其涉及一种间歇法淤浆工艺制备超高分子量聚乙烯的生产工艺及聚合过程中反应器的散热方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种相对分子质量极大的线型结构聚乙烯，因其具有异于通用聚乙烯的诸多优异性能而被广泛研究与应用。基于上述优异的综合性能使得UHMWPE在日用、工业、文体、交通运输、国防、机械等众多领域，被作为杭冲、减振、防弹、抗疲劳、耐磨、减阻、防粘材料得到了广泛的应用。例如，将UHMWPE原料通过凝胶纺丝法制备得到的高性能UHMWPE纤维，其强度、模量高，机械性能优异，已在军工、国防等领域得到广泛应用。

UHMWPE生产工艺与普通的高密度聚乙烯生产相似，其主要生产工艺包括溶液法、淤浆法、气相法。其中淤浆法技术比较成熟，产品质量较好，因而成为目前UHMWPE生产企业的主要生产工艺。

公开号为CN108264599A的专利文献，公开了一种间歇法淤浆工艺制备超高分子量聚乙烯的生产系统及工艺，该方法采用超临界方法，以丙烷为溶剂，该溶剂在反应后易脱除，因而可以省去干燥后处理步骤。然而该方法存在以下两个问题：1、由于MPa丙烷的临界压力为4.25MPa，因而在釜内压力为0.6MPa条件下，无法实现丙烷的液化；2、超临界聚合工艺的成本要远高于普通淤浆法工艺。

公开号为CN101113184A的专利文献，公开了一种超高分子量聚乙烯聚合过程中的撤热方法，即气体外循环方法。该气体外循环方法包括使从聚合釜逸出的气相乙烯、氢气和己烷蒸汽进入冷凝器，将己烷蒸汽冷凝，再经冷凝液罐进行气、液相分离处理，随后将气相中的乙烯、氢气与原料乙烯、氢气一起混合后重新返回聚合釜，继续进行聚合反应，而液相中的己烷则通过冷凝液泵送回到聚合釜，以达到循环撤热目的。上述工艺虽然解决了聚合反应过程中的撤热问题，但该方法仍存在超高分子量聚乙烯容易“粘釜”的问题。中石化的超高分子量聚乙烯的聚合工艺中，虽然也采用气体外循环的撤热方法，但其中所采用的外循环加热器多为管壳式换热器，因超高分子量聚乙烯粘度极大，因而易使管壳式换热器发生堵塞，进而导致换热效率不高，并且管壳式换热器维护极其麻烦。如公开号为CN1796420的专利文献，公开了一种聚乙烯淤浆外循环生产装置，该生产装置通过使聚合反应器内的浆液由底部抽出，经浆液冷却泵打至浆液冷却器内，冷却后返至聚合反应器。浆液在聚合反应器外循环冷却撤热，增加了换热面积，移出反应过程的一部分聚合反应热。然而该装置中所采用的冷却器为普通管壳式换热器，因而在实际的生产过程中其冷却撤热效果并不理想，且经常发生堵塞。

乙烯聚合反应为放热反应，随着聚合反应的持续进行，会不断产生大量的热量，特别是生产超高分子量聚乙烯时，能否及时地撤走反应过程中放出的热量是超高分子量聚乙烯生产过程能否连续进行的关健。如果不能及时撤走反应热，不仅会降低聚合反应速率，甚至会引发“暴聚”事故，从而使生产无法进行。

且目前对超高分子量聚乙烯的要求越来越高，不仅要求颗粒粒径要小，且还要求粒径分布要均匀。这就要求聚合反应撤热要好，同时要求搅拌强度要高。显然内盘管式聚合釜不能满足要求。因此，如何将超高分子量聚乙烯生产过程的反应热及时撤热，并且能够防止超高分子量聚乙烯颗粒粘釜，以生产得到颗粒粒径平均的产品，从而使反应顺利进行的超高分子量聚乙烯工业生产方法的撤热装置及撤热方法成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容