一种烯烃聚合催化剂悬浮液的分级方法与流程

本发明涉及烯烃聚合催化剂领域，具体地，涉及一种烯烃聚合催化剂悬浮液的分级方法。

背景技术：

用于制备聚烯烃的烯烃聚合催化剂组分通常是已知的，一般以氯化镁为载体或分散介质，在其上负载四氯化钛和内给电子体而成，这种催化剂组分一般为具有一定形状的固体颗粒，主要有球形和类球形两种。

在聚烯烃生产过程中，对聚合物的粒度分布有要求。尤其是生产某些特定牌号时，对聚合物的粒径有严格要求，其粒度分布必须在规定的范围内，以适应装置需要和产品需求。如在於浆工艺装置生产超高分子量聚乙烯产品时希望聚合物粒径不大于0.3毫米；在Unipol工艺生产时希望聚合物粒径在合适范围以有利于流化；在聚丙烯环管工艺和气相工艺装置生产时希望聚合物大颗粒少以利于转移和传送。满足聚合物粒度方面的要求可采用许多方法，包括聚合工艺控制、催化剂活性控制、聚合物分级等，其中控制催化剂组分粒度是主要方法之一。

目前控制聚烯烃催化剂组分粒度的的方法主要有两种，一种是筛分法，采用不同孔径的筛网控制通过筛网产品的粒度；另一种化学制备法，即在催化剂组分制备过程中，通过调整制备工艺，控制催化剂组分的粒度。

目前绝大部分聚烯烃催化剂组分的粒度控制采用化学制备法，采用该方法具有成本低、不增加工序等优点，但通过此类方法制备工艺的控制受环境影响较大、且获得的产品粒度分布较宽，对于需精确控制粒度的聚烯烃催化剂组分制备，该方法不适用。

烯烃聚合催化剂组分一般为0.1-100微米范围内的细小颗粒，常用的筛分方法，主要用来除去其中的大颗粒和残渣，由于催化剂组分粒径较小，筛分方法不适于用来精确控制催化剂组分的粒度。而一般用于颗粒分级的方法如气流旋分法主要采用空气或水蒸汽作为介质，明显不适用于烯烃聚合催化剂组分这种需隔绝空气、氧气和水的物质的分级。

纵观上述现有技术，相关的颗粒分级技术主要用于较大粒径颗粒的分级，对于烯烃聚合催化剂组分这种粒径较小且介质要求严格的物质，仍然没有合适的分级方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服以上缺陷，提供一种能够对烯烃聚合催化剂组分有效分级的方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种烯烃聚合催化剂悬浮液的分级方法，其中，所述分级在旋流器中进行；

所述旋流器包括旋流器本体和收集室，所述旋流器本体自上而下包括圆柱管段和圆锥管段；其中，所述圆柱管段内设置有与所述收集室密闭连接的第一溢流管，且所述旋流器本体和收集室仅通过第一溢流管相通；

该方法包括：将烯烃聚合催化剂悬浮液通过设置在旋流器本体上的进料口引入到旋流器本体中并在其内进行旋转运动；在旋转力的作用下，烯烃聚合催化剂大颗粒通过设置在圆锥管段下部的出口排出，烯烃聚合催化剂小颗粒通过第一溢流管进入收集室，并通过设置在收集室上的出口排出；

所述烯烃聚合催化剂悬浮液在搅拌的条件下引入到旋流器本体中；所述搅拌的转速大于20rpm。

优选的，所述搅拌的转速为50-500rpm。

优选的，所述烯烃聚合催化剂悬浮液以0.1-0.6MPa的压力引入到旋流器本体中。

优选的，设置在圆锥管段下部大颗粒排出口处的阀门的开度为5-30％。

优选的，所述圆柱管段内还设置有位于所述第一溢流管内的可拆卸的第二溢流管，所述第二溢流管与设置在所述收集室中的物料排出管密闭相通；其中，在旋转力的作用下，烯烃聚合催化剂小颗粒中的中颗粒通过第一溢流管进入收集室，并通过设置在收集室上的出口排出；烯烃聚合催化剂小颗粒中的细颗粒进入第二溢流管，并通过设置在所述收集室中的与第二溢流管密闭连接的物料排出管排出。

采用如上的旋流器对烯烃聚合催化剂悬浮液进行分级，能够有效的控制旋流器上出口和下出口的产品粒度，从而满足了不同烯烃生产工艺对烯烃聚合催化剂颗粒粒径的要求。在优选配合特定的进料压力和底阀开度的情况下，所述分级的效果能够进一步提升。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是一种具体的用于烯烃聚合催化剂悬浮液的分级的旋流器。

附图标记说明

1、旋流器本体 2、收集室 3、设置在收集室上的出口

4、设置在收集室中的物料排出管 5、设置在圆锥管段下部的出口

11、圆柱管段 12、圆锥管段

111、第一溢流管 112、第二溢流管

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种烯烃聚合催化剂悬浮液的分级方法，其中，所述分级在旋流器中进行；

所述旋流器包括旋流器本体1和收集室2，所述旋流器本体1自上而下包括圆柱管段11和圆锥管段12；其中，所述圆柱管段11内设置有与所述收集室2密闭连接的第一溢流管111，且所述旋流器本体1和收集室2仅通过第一溢流管111相通；

该方法包括：将烯烃聚合催化剂悬浮液通过设置在旋流器本体1上的进料口13引入到旋流器本体1中并在其内进行旋转运动；在旋转力的作用下，烯烃聚合催化剂大颗粒通过设置在圆锥管段12下部的出口5排出，烯烃聚合催化剂小颗粒通过第一溢流管111进入收集室2，并通过设置在收集室2上的出口3排出；

所述烯烃聚合催化剂悬浮液在搅拌的条件下引入到旋流器本体中；所述搅拌的转速大于20rpm。

根据本发明的方法，所述烯烃聚合催化剂悬浮液是指在烯烃聚合催化剂组分的制备过程中，不进行真空干燥处理，而使其最终产品为悬浮液得到的。其中，所述烯烃聚合催化剂组分具有本领域公知的含义，是指粒径在0.1-100微米范围内的催化剂颗粒，主要组分为钛、镁。氯及给电子体，例如，中国专利CN85100997、CN1453298A、ZL200410062290.9等所公开的催化剂组分。

根据本发明的方法，所述烯烃聚合催化剂悬浮液的浓度可以为本领域常规的选择，例如，制备烯烃聚合催化剂的过程中，不进行真空干燥，最终产品为烯烃聚合催化剂悬浮液时的浓度。优选的，所述烯烃聚合催化剂悬浮液中烯烃聚合催化剂的浓度优选为10-60重量％，进一步优选为20-50重量％。

根据本发明的方法，所述烯烃聚合催化剂悬浮液中的溶剂可以为本领域如上所述的常规的惰性烷烃洗涤。优选为C1-C7的直连或支链的脂肪烃，更优选为C5-C7的直连或支链的脂肪烃，例如，C5的直连或支链的脂肪烃、C6的直连或支链的脂肪烃、C7的直连或支链的脂肪烃。进一步优选为正戊烷、异戊烷、己烷和庚烷中的至少一种，最优选为异戊烷和/或己烷。

根据本发明的方法，在一定的压力下，将所述烯烃聚合催化剂悬浮液由进料口13进入到旋流器本体1内部的圆柱管段11，由于受到圆柱管段11管壁及顶部的限流，迫使悬浮液在圆柱管段11和圆锥管段12中做自上而下的旋转运动从而形成外旋流，在悬浮液转过程中形成强大的离心力，大颗粒在离心力作用下，逐渐向外壁运动，并在合力的作用下沿筒壁旋转下落，直至从底流口5排出；旋转下降的外旋流因受圆锥管段12收缩的影响而逐渐向中心汇集，下降到一定程度时开始返回上升，形成一股自下而上的旋转运动从而形成内旋流，小颗粒随螺旋上升到内旋流，在旋流器本体1径向沿中心到旋流器本体1壁方向颗粒直径由小到大，沿轴向从上至下颗粒直径由小到大，上升的内旋流从第一溢流管111进入收集室2，并通过设置在收集室2上的出口3排出。由此，完成了烯烃聚合催化剂悬浮液的分级。

根据本发明的方法，为了进一步提高所述分级的效果，保证悬浮液中催化剂组分的分散性，所述烯烃聚合催化剂悬浮液优选在搅拌的条件下加入到所述旋流器本体1中，所述搅拌的速度可以为50-500rpm，优选为50-300rpm，更优选为70-200rpm。

根据本发明的方法，为了所述烯烃聚合催化剂悬浮液在旋流器1中形成预期的旋流，以保证其在旋流器1中的分级效果，所述烯烃聚合催化剂悬浮液优选以0.1-0.6MPa的压力引入到旋流器本体1中，更优选以0.2-0.5MPa的压力，进一步优选以0.25-0.4MPa的压力。这样稳定的压力对分级产品的粒度和分级效果有着积极的作用。

根据本发明的方法，本发明的发明人发现，通过调整设置在圆锥管段12下部的出口5处的阀门的开度，能够有效的调节获得的产品的粒度。优选的，为了能够得到适合不同烯烃聚合工艺的催化剂粒径要求，所述阀门的开可以为5-30％，优选为10-30％。

根据本发明的方法，所述第一溢流管111通过设置在收集室2下表面的开口与收集室2密闭相通，其中，在圆柱管段11的上表面还可以设置具有与收集室2下表面的开口相匹配的开口的隔板，从而有利于第一溢流管111与收集室2的密闭相通。另外，在旋流过程中，为了分离出的小粒级颗粒物料能够顺利地进入到收集室2内。所述第一溢流管111的管径等于或小于收集室2下表面的开口的孔径。

根据本发明一种优选的实施方式，为了能够有效的调整分级所得产品的粒度，所述第一溢流管111在圆柱管段11中的深度是可调的，因此，优选的，所述第一溢流管111下部还安装有可调节第一溢流管111深度的调节装置。所述调节装置可以为任意能够调节第一溢流管111深度的装置，例如，可以为调节环。

根据本发明的方法，为了能够对烯烃聚合催化剂悬浮液分为更多的等级，根据本发明一种优选的实施方式，以分为3种等级为例，所述圆柱管段11内还设置有位于所述第一溢流管111内的可拆卸的第二溢流管112，所述第二溢流管112与设置在所述收集室2中的物料排出管4密闭相通，也就是说，所述第二溢流管112内的颗粒不进入收集室2，而是直接通过物料排出管4排出旋流器。

具体的，在一定的压力下，将所述烯烃聚合催化剂悬浮液由进料口13进入到旋流器本体1内部的圆柱管段11，由于受到圆柱管段11管壁及顶部的限流，迫使悬浮液在圆柱管段11和圆锥管段12中做自上而下的旋转运动从而形成外旋流，在悬浮液转过程中形成强大的离心力，大颗粒在离心力作用下，逐渐向外壁运动，并在合力的作用下沿筒壁旋转下落，直至从底流口5排出；旋转下降的外旋流因受圆锥管段12收缩的影响而逐渐向中心汇集，下降到一定程度时开始返回上升，形成一股自下而上的旋转运动从而形成内旋流，小颗粒随螺旋上升到内旋流，在旋流器本体1径向沿中心到旋流器本体1壁方向颗粒直径由小到大，沿轴向从上至下颗粒直径由小到大，上升的内旋流中的中颗粒从第一溢流管111进入收集室2，并通过设置在收集室2上的出口3排出；烯烃聚合催化剂小颗粒中的细颗粒进入第二溢流管112，并通过设置在所述收集室2中的与第二溢流管112密闭连接的物料排出管4排出。由此，得到了3种不同等级的烯烃聚合催化剂悬浮液。

其中，所述第二溢流管112的管径等于或小于所述第二物料排出管4的直径，以便于在旋流过程中，分离出的细颗粒物质能够通过经第二物料排出管4顺利地排出。

根据本发明的方法，为了能够更精细地调节由以上小颗粒分级得到的中颗粒产品和细颗粒产品，所述调节第二溢流管112深度的装置，当第二溢流管112的插入深度增加时，第二溢流管112中物料细颗粒增加，中颗粒减少，插入深度减小，细颗粒物料减少，中颗粒物料增加。

其中，本发明对所述调节装置并没有特别的限制，其只要能够实现对第二溢流管112深度的调节即可。例如，所述调节装置可以与所述第二物料排出管4外壁连接，并在起顶端设置转轮，通过转轮的转动，实现第二溢流管112的升降。

根据本发明的方法，为了能够在旋流器中形成有利于分级的外旋流和内旋流，收集室2、圆柱管段11和圆锥管段12的高度之比为(10-20)：(10-20)：(25-35)，优选为(12-18)：(14-18)：(28-32)。

根据本发明的方法，所述圆锥管段12的锥度可以为10-20度。

根据本发明的方法，该方法还包括将分级后所得物料进行真空干燥。其中，所述真空干燥的方法为本领域常规的选择，本发明在此不再赘述。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，以下实施例中均以将烯烃聚合催化剂悬浮液分为两级为例进行说明。

表1

实施例1-7和对比例1-3

烯烃聚合催化剂悬浮液按照专利CN85100997实施例1方法进行制备，只是催化剂组分用己烷洗涤后不进行真空干燥，得到如实施例1-10中所示的烯烃聚合催化剂浆液悬浮液。

按照实施例1-7和对比例1-3中所示的条件，将反应釜管线与旋流器入口管线相连，打开旋流器设置在收集室上的出口(简称上出口)和设置在圆锥管段12下部的出口(简称下出口)，在氮气气氛压力和搅拌的条件下，使悬浮液进入旋流器中。测定进入旋流器之前悬浮液、上出口和下出口所得悬浮液的颗粒粒度。其中，颗粒粒度的测定使用英国的马尔文2000激光粒度仪。结果见表2

表2

注：上下出口的粒度差可以评价分级的效果，平均粒度差越大，分级效果越好

由表2可以看出，将实施例1-7与对比例1-3相比，采用本发明的方法能够有效控制旋流器上下出口的产品粒度，从而实现聚烯烃催化剂组分的分级。将实施例1-3与实施例4-7相比，通过控制下出口阀门的开度、悬浮液的引入压力以及悬浮液引入时的搅拌速度，能够进一步改善分级效果，调整产品的粒度。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。