[发明专利]一种保持聚烯烃反应器稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种保持聚烯烃反应器稳定性的方法。在气相法冷凝态操作模式下计算催化剂颗粒进入流化床后的运动参数，结合颗粒的运动特性和催化剂的催化活性特性得到催化剂所持液体的最短蒸发时间；并通过催化剂的选择，和/或催化剂进料浓度，和/或催化剂注入位置与冷凝剂喷射位置，和/或催化剂循环速率，和/或冷凝液组成及流量的调控，使催化剂在温度不同的烯烃聚合反应区内均保持持液状态。采用本发明的方法可以在催化剂尺度层面解决爆聚问题，以保持反应器稳定运行，同时可控地提升聚烯烃产品的性能。

技术领域

本发明涉及烯烃聚合领域，具体涉及一种保持聚烯烃反应器稳定性和提升聚烯烃产品性能的方法。

背景技术

聚烯烃广泛应用于国民生产生活中，其中，聚乙烯是重要的合成树脂之一。本领域已知，聚乙烯通常通过两种反应机理进行聚合：自由基聚合和配位聚合，配位聚合通常在流化床反应器中进行。聚合反应为强放热反应，而聚乙烯温度超过108℃即开始熔融。气相法聚合中，聚烯烃树脂通常呈粉末状，极易粘连在熔融树脂上，导致聚合热无法撤出而进一步熔融。该情况通常在极短时间内生成大量片料及块料，导致反应器无法正常流化，影响最终产品性能。故为得到高性能聚乙烯产品，在气固流化床反应器的基础上增加冷凝液进料，可以使聚合反应在反应器内持液条件下进行，即气相法冷凝态操作模式。在气相法冷凝态操作模式下，聚合反应的热量可以通过两种方式去除：撤热介质(循环气和冷凝液)升温和冷凝液蒸发。所以与传统的气相聚合相比，持液操作可以使反应器有更高的撤热能力，以维持反应器运行的稳定性，同时使催化剂颗粒的停留时间可控，达到更高的时空产率，得到更高性能的聚烯烃产品。

为维持聚烯烃反应器的平稳运行，专利CN203650572公开了一种聚烯烃反应器爆聚物高效切割的装置，将由液压驱动、支撑导向和旋转切割器件组成的装置通过人孔法兰与反应器相连接。但该装置无法在爆聚现象出现之前进行有效规避；专利CN211562869公开了一种聚合反应釜加料装置，通过设置多个喷淋机构，使参与聚合反应的溶剂、单体等可以同时独立进入反应釜的釜体内，实现分散投料，使原料之间混合均匀，并通过将多个喷淋机构的喷淋环管间隔设置，避免各原料喷淋时相互影响，避免爆聚现象的出现。但该调控方法较为宏观，没有从催化剂尺度解决爆聚问题，无法保证所有催化剂颗粒都在液体覆盖范围之内。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种新的保持聚烯烃反应器稳定性的方法，从催化剂的角度避免爆聚问题出现，从而可控地生产满足预期性能的聚烯烃。

本发明首先提供了一种保持聚烯烃反应器稳定性的方法，包括如下步骤：

S1，提供一个流化床反应器，向所述流化床反应器中引入催化剂和循环介质；

S2，利用所述循环介质使流化床反应器内形成温度不同的烯烃聚合反应区；

S3，使所述催化剂在催化活性下降到最高活性的设定百分比之前，在温度不同的烯烃聚合反应区内均保持持液状态。

在本发明的一个优选实施方案中，所述循环介质包括聚合单体和冷凝剂，形成的所述温度不同的烯烃聚合反应区为气固区和气液固区。

根据本发明的一个优选实施方案，所述步骤S3包括如下步骤：

1)根据催化剂颗粒从气液固区进入流化床反应器后，首次进入气固区再循环回到气液固区的路径长度不同，得到催化剂颗粒经过较短路径首次循环回气液固区的时间t_cir1和经过较长路径首次循环回气液固区的时间t_cir2；

2)根据计算催化剂颗粒单次穿过气液固区的时间t_l；其中，U_cat为催化剂表观速度，l为催化剂颗粒经过气液固区的路径长度；

3)根据催化剂活性曲线得到催化剂活性下降到安全值之前的时间t_act；