CN108201862B - 一种聚烯烃固体催化剂的加料*** - Google Patents
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Abstract
一种聚烯烃固体催化剂的加料***，包括催化剂罐和旋转加料器，催化剂罐的出料口与旋转加料器的上部通过第一管线相连，旋转加料器的下部连接有第二管线，第一管线及第二管线上均设有阀门，旋转加料器包括：一外壳，外壳内部形成有一腔体；一圆柱体，所述圆柱体横向设置，圆柱体表面设有一圈凹槽，圆柱体设于腔体内并与腔体紧密贴合且能在腔体内绕轴线滚动；一连接轴，连接轴设于圆柱体的轴线上，外壳上对应于所述连接轴的位置设有一孔，连接轴穿过所述孔。本发明的加料***的催化剂罐罐底管线上设置有旋转加料器，可以通过调节旋转加料器旋转的速度控制催化剂进料量，保证加料***在运行过程中将固体催化剂连续、精确且稳定地加入到聚合反应器中。
Description
技术领域
本发明涉及烯烃聚合领域，尤其是涉及一种颗粒状固体聚烯烃催化剂的加料器以及与其相配套的催化剂加料***。
背景技术
目前工业上应用于烯烃聚合反应的催化剂多数为固体颗粒型，这种固体颗粒型催化剂的加料通常采用特殊设计的催化剂加料装置加入，比如在Unipol聚乙烯装置上采用的固体催化剂加料装置；还有一种经过复杂的配制过程，将催化剂配制成一定浓度的浆液或膏状物，再用计量***送入反应器。以上两种方法，前者的设备投资很高，加入过程易堵，也没有准确有效的方法获知催化剂加料器内催化剂的含有量。后者的配制过程极其复杂，单催化剂的配制就需要十个小时以上，且催化剂将浆液或膏状物带入反应***，对反应***有影响。
聚烯烃催化剂通常具有很高的活性，在实际操作中要求催化剂以十分稳定和精确控制的极小流量加入到聚合反应器内，否则就会造成聚合反应不稳定，导致产品质量波动或反应器内的结块。因此，如何将催化剂均匀、准确地加入聚合反应***是需要解决的关键问题。此外固体烯烃聚合催化剂的流动性差，易在催化剂罐中粘结抱团或形成架桥，催化剂无法通过自动阀加入到进料管线中，造成催化剂无法连续进料，反应被迫停止。
中国专利CN101786552A公开了一种粉体物料自动计量加料器，包括加料漏斗，加料漏斗的出口连接计量球阀的入口，计量球阀的物料通道内设有确定容量且可以转动的储料室，储料室的外壁紧靠计量球阀的物料通道的内壁，在储料室转动过程中，物料进出口可与计量球阀的入口或出口相连。该发明可以实现小剂量的粉料加料，但是物料易在物料通道的内壁沉积，造成计量误差。
中国专利CN101811011A公开了一种催化剂自动加料方法，设置流化输送风管线向加料器内持续通入流化输送风，流化输送风管线上设置流化输送风调节阀和流量计，加料管上设置加料调节阀，在加料器顶部与出料管位于出料阀出口附近的管段之间设置一连通管，连通管上设有连通阀和风压调节阀，持续地向加料器内通入流化输送风，催化剂在加料器顶部的连通循环回路中循环流动，减少了催化剂输送过程中的沉积堵塞，加料不稳定问题，但该设备的循环装置设置在加料器顶部，循环过程中需要很强的流化输送风，该装置一般使用压缩空气作为流化输送风，因此设备成本较高，而该发明还要求通过流化输送风保证加料器内压力恒定低于或等于催化剂罐充压压力、高于再生器压力，这样对设备的要求更高，增加了生产成本。
中国专利CN102993342 A提供一种粉状聚烯烃催化剂的加料***。该***包括催化剂罐、中间罐和风机，催化剂罐通过管线与中间罐相连，管线上设置一个自动阀，风机的出入口分别用管线与中间罐的顶部和底部相连组成循环回路，管线上靠近中间罐顶部位置设置出口，通过管线与后***连接。与后系连接的统管线上面设置两个串联的自动阀，自动阀之间设置一个定量管；在两个自动阀的出口分别设置一个气体吹扫管线。该发明可以在常压下将固体催化剂连续加入到反应***中，但由于缺乏催化剂的计量装置，催化剂的加入量无法控制。而且此加料***采用一个催化剂罐和一个中间罐，催化剂加料流程长，催化剂容易在中间罐富集和残留，造成催化剂的浪费。
目前缺少一种设备构造简单，便于维修维护，能够固体聚烯烃催化剂颗粒可以连续、平稳而又精确地加入到聚合反应器中的催化剂加料器，以及与其相配套的催化剂加料***。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚烯烃固体催化剂的加料***。
为实现上述目的，本发明提供一种聚烯烃固体催化剂的加料***，包括催化剂罐和旋转加料器，所述催化剂罐的出料口与所述旋转加料器的上部通过第一管线相连，所述旋转加料器的下部连接有第二管线，所述第一管线及第二管线上均设有阀门，所述旋转加料器包括：
一外壳，所述外壳内部形成有一腔体；
一圆柱体，所述圆柱体横向设置，所述圆柱体表面设有一圈凹槽，所述圆柱体设于所述腔体内并与所述腔体紧密贴合且能在所述腔体内绕轴线滚动；以及
一连接轴，所述连接轴设于圆柱体的轴线上，所述外壳上对应于所述连接轴的位置设有一孔，所述连接轴穿过所述孔。
进一步的，所述腔体的上方与下方空间始终与所述凹槽相通。催化剂连续进入凹槽中，能够随着圆柱体旋转通过凹槽进行连续下料。
进一步的，所述凹槽为坡形。凹槽的大小和形状，直接影响催化剂连续下料、精确计量和控制，圆柱体表面的凹槽呈凹坡形，有利于催化剂连续进入凹槽中，更加有利于随着圆柱体旋转通过凹槽连续下料。
进一步的，所述凹槽与轴线的夹角大于0°且小于90°，优选的大于15°且小于75°，更优选的大于30°且小于60°。凹槽与轴线之间夹有一定角度，更容易控制催化剂的下料速度和下料量。
进一步的，所述腔体表面、圆柱体表面及凹槽表面均为光滑表面。圆柱体表面的光滑有利于圆柱体与腔体表面之间的密封，凹槽表面的光滑有利于催化剂的下料，有效的防止凹槽内催化剂的残留，有利于催化剂下料的精确计量和控制。
进一步的，所述连接轴连接有能够控制和调节圆球体旋转速度的电动机。
进一步的，所述催化剂罐内设有搅拌器。催化剂罐内加入搅拌器，有效的防止催化剂罐内催化剂的结块和架桥，保证了催化剂的顺利下料。
进一步的，所述搅拌器为带有电动机的螺带式搅拌器、磁力搅拌器、磁力加热搅拌器、折叶式搅拌器、变频双层搅拌器、旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、桨式搅拌器或锚式搅拌器。
进一步的，所述搅拌器的搅拌方式为间歇搅拌、连续搅拌或变频搅拌。
进一步的，所述催化剂罐外部设有温度控制装置。可以根据催化剂的特性，对催化剂罐内催化剂进行温度控制，温度的控制范围在±50℃，温度的控制精度要大于±1℃。
进一步的，所述催化剂罐外部设有振荡器。振荡器的作用保证了催化剂的连续下料，并有效的防止催化剂罐内催化剂的结块和架桥。
进一步的，所述振荡器能够进行间歇震荡、连续振荡或变频振荡。
本发明的有益效果是：本发明所述的一种聚烯烃固体催化剂的连续加料***可用于高端牌号或温敏型固体聚烯烃催化剂进料，避免温度波动影响催化剂的性能；利用搅拌器搅动催化剂罐中储存的催化剂，以及利用振荡器振荡催化剂罐中储存的催化剂，避免固体催化剂粘结抱团或架桥，催化剂可顺利加入到进料体系中；催化剂罐罐底管线上设置有旋转加料器，可以通过调节旋转加料器旋转的速度控制催化剂进料量，保证加料***在运行过程中将固体催化剂连续、精确且稳定地加入到聚合反应器中。另外还可以在各段管线均加装高压气体吹扫管线，避免了催化剂在管线及各处阀门上沉积、堵塞的问题，保证整个管线通畅，使催化剂能够稳定、精确的加入到聚合反应器中，既节省了聚烯烃的生产成本，又便于设备的维修维护。
附图说明
图1为本发明所述的旋转加料器的结构示意图。
图2为本发明所述的旋转加料器中圆柱体的剖面图。
图3为本发明所述的聚烯烃固体催化剂的加料***的结构示意图。
图4为本发明所述的聚烯烃固体催化剂的加料***的另一结构示意图。
其中，附图标记：
1、外壳
2、圆柱体
3、凹槽
4、催化剂罐
5、旋转加料器
6、阀门
7、搅拌器
8、温度控制装置
9、第一管线
10、第二管线
11、连接轴
α、夹角
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域人员可以根据上述本发明的内容做出相应的一些非本质的改进和调整。
一种聚烯烃固体催化剂的加料***，包括催化剂罐4和旋转加料器5，所述催化剂罐4的出料口与所述旋转加料器5的上部通过第一管线9相连，所述旋转加料器5的下部连接有第二管线10，所述第一管线9及第二管线10上均设有阀门6，所述旋转加料器5包括：
一外壳1，所述外壳1内部形成有一腔体；
一圆柱体2，所述圆柱体2横向设置，所述圆柱体2表面设有一圈凹槽3，所述圆柱体3设于所述腔体内并与所述腔体紧密贴合且能在所述腔体内绕轴线滚动；以及
一连接轴11，所述连接轴11设于圆柱体2的轴线上，所述外壳1上对应于所述连接轴11的位置设有一孔，所述连接轴11穿过所述孔。
进一步的，所述腔体的上方与下方空间始终与所述凹槽3相通。催化剂连续进入凹槽3中，能够随着圆柱体2旋转通过凹槽3进行连续下料。
进一步的，所述凹槽3为坡形。凹槽3的大小和形状，直接影响催化剂连续下料、精确计量和控制，圆柱体2表面的凹槽3呈凹坡形，有利于催化剂连续进入凹槽3中，更加有利于随着圆柱体2旋转通过凹槽3连续下料。
进一步的，所述凹槽3与轴线的夹角α大于0°且小于90°，优选的大于15°且小于75°，更优选的大于30°且小于60°。凹槽3与轴线之间夹有一定角度，更容易控制催化剂的下料速度和下料量。
进一步的，所述腔体表面、圆柱体2表面及凹槽3表面均为光滑表面。圆柱体2表面的光滑有利于圆柱体2与腔体表面之间的密封，凹槽3表面的光滑有利于催化剂的下料，有效的防止凹槽3内催化剂的残留，有利于催化剂下料的精确计量和控制。
进一步的，所述连接轴11连接有能够控制和调节圆球体2旋转速度的电动机。
进一步的，所述催化剂罐4内设有搅拌器7。催化剂罐4内加入搅拌器7，有效的防止催化剂罐4内催化剂的结块和架桥，保证了催化剂的顺利下料。
进一步的，所述搅拌器7为带有电动机的螺带式搅拌器、磁力搅拌器、磁力加热搅拌器、折叶式搅拌器、变频双层搅拌器、旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、桨式搅拌器或锚式搅拌器。
进一步的，所述搅拌器7的搅拌方式为间歇搅拌、连续搅拌或变频搅拌。
进一步的，所述催化剂罐4外部设有温度控制装置8。可以根据催化剂的特性，对催化剂罐4内催化剂进行温度控制，温度的控制范围在±50℃，温度的控制精度要大于±1℃。
进一步的，所述催化剂罐4外部设有振荡器。振荡器的作用保证了催化剂的连续下料，并有效的防止催化剂罐内催化剂的结块和架桥。
进一步的，所述振荡器能够进行间歇震荡、连续振荡或变频振荡。
实施例1
确定了圆柱体2表面的一圈凹槽3的方向与轴线的夹角α为15℃，并用失效Ti系催化剂对圆柱体2的不同旋转速度进行精确计量标定，具体过程是将圆柱体2的旋转速度分别设定为2转/分、4转/分、6转/分、7转/分、8转/分、9转/分、10转/分、12转/分、14转/分、16转/分、20转/分、30转/分，测量其在5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、1小时的催化剂下料量，并取平均值，然后绘制出该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线，并确定其关系式。得到该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线或关系式，确定可以通过调节圆柱体2的旋转速度，对催化剂下料量进行精确计量和控制，圆柱体2的旋转是由电动机控制的。
实施例2
确定了圆柱体2表面的一圈凹槽3的方向与轴线的夹角α为20℃，并用失效Cr系催化剂对圆柱体2的不同旋转速度进行精确计量标定，具体过程是将圆柱体2的旋转速度分别设定为2转/分、4转/分、6转/分、7转/分、8转/分、9转/分、10转/分、12转/分、14转/分、16转/分、20转/分、30转/分，测量其在5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、1小时的催化剂下料量，并取平均值，然后绘制出该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线，并确定其关系式。得到该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线或关系式，确定可以在现通过调节圆柱体2的旋转速度，对催化剂下料量进行精确计量和控制，圆柱体2的旋转是由电动机控制的。
实施例3
确定了圆柱体2表面的一圈凹槽3的方向与轴线的夹角α为30℃，并用失效茂金属催化剂对圆柱体2的不同旋转速度进行精确计量标定，具体过程是将圆柱体2的旋转速度分别设定为2转/分、4转/分、6转/分、7转/分、8转/分、9转/分、10转/分、12转/分、14转/分、16转/分、20转/分、30转/分，测量其在5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、1小时的催化剂下料量，并取平均值，然后绘制出该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线，并确定其关系式。得到该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线或关系式，确定可以在现通过调节圆柱体2的旋转速度，对催化剂下料量进行精确计量和控制，圆柱体2的旋转是由电动机控制的。
实施例4
确定了圆柱体2表面的一圈凹槽3的方向与轴线的夹角α为40℃，并用失效茂金属催化剂对圆柱体2的不同旋转速度进行精确计量标定，具体过程是将圆柱体2的旋转速度分别设定为2转/分、4转/分、6转/分、7转/分、8转/分、9转/分、10转/分、12转/分、14转/分、16转/分、20转/分、30转/分，测量其在5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、1小时的催化剂下料量，并取平均值，然后绘制出该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线，并确定其关系式。得到该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线或关系式，确定可以在现通过调节圆柱体2的旋转速度，对催化剂下料量进行精确计量和控制，圆柱体2的旋转是由电动机控制的。
实施例5
确定了圆柱体2表面的一圈凹槽3的方向与轴线的夹角α为50℃，并用失效Cr系催化剂对圆柱体2的不同旋转速度进行精确计量标定，具体过程是将圆柱体2的旋转速度分别设定为2转/分、4转/分、6转/分、7转/分、8转/分、9转/分、10转/分、12转/分、14转/分、16转/分、20转/分、30转/分，测量其在5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、1小时的催化剂下料量，并取平均值，然后绘制出该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线，并确定其关系式。得到该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线或关系式，确定可以在现通过调节圆柱体2的旋转速度，对催化剂下料量进行精确计量和控制，圆柱体2的旋转是由电动机控制的。
实施例6
确定了圆柱体2表面的一圈凹槽3的方向与轴线的夹角α为60℃，并用失效Cr系催化剂对圆柱体2的不同旋转速度进行精确计量标定，具体过程是将圆柱体2的旋转速度分别设定为2转/分、4转/分、6转/分、7转/分、8转/分、9转/分、10转/分、12转/分、14转/分、16转/分、20转/分、30转/分，测量其在5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、1小时的催化剂下料量，并取平均值，然后绘制出该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线，并确定其关系式。得到该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线或关系式，确定可以在现通过调节圆柱体2的旋转速度，对催化剂下料量进行精确计量和控制，圆柱体2的旋转是由电动机控制的。
实施例7
确定了圆柱体2表面的一圈凹槽3的方向与轴线的夹角α为65℃，并用失效Ti系催化剂对圆柱体2的不同旋转速度进行精确计量标定，具体过程是将圆柱体2的旋转速度分别设定为2转/分、4转/分、6转/分、7转/分、8转/分、9转/分、10转/分、12转/分、14转/分、16转/分、20转/分、30转/分，测量其在5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、1小时的催化剂下料量，并取平均值，然后绘制出该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线，并确定其关系式。得到该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线或关系式，确定可以在现通过调节圆柱体2的旋转速度，对催化剂下料量进行精确计量和控制，圆柱体2的旋转是由电动机控制的。
实施例8
确定了圆柱体2表面的一圈凹槽3的方向与轴线的夹角α为75℃，并用失效Ti系催化剂对圆柱体2的不同旋转速度进行精确计量标定，具体过程是将圆柱体2的旋转速度分别设定为2转/分、4转/分、6转/分、7转/分、8转/分、9转/分、10转/分、12转/分、14转/分、16转/分、20转/分、30转/分，测量其在5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、1小时的催化剂下料量，并取平均值，然后绘制出该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线，并确定其关系式。得到该种催化剂下料量与圆柱体2旋转速度的关系曲线或关系式，确定可以在现通过调节圆柱体2的旋转速度，对催化剂下料量进行精确计量和控制，圆柱体2的旋转是由电动机控制的。
从实施例1-8中可以看出，采用本发明的固体聚烯烃催化剂的加料器以及与其相配套的催化剂加料***，固体聚烯烃催化剂颗粒能够连续、平稳而又精确地加入到聚合反应器中；并且从催化剂的加料器的标定结果来看，不用对每一种催化剂进行标定，精确进行一次标定就可以，通过体积流量以及催化剂的密度，就可以计算出催化剂的加入质量。从而说明采用本发明的固体聚烯烃催化剂的加料器以及与其相配套的催化剂加料***，是一种设备构造简单，能够固体聚烯烃催化剂颗粒可以连续、平稳而又精确地加入到聚合反应器中的催化剂加料***。该加料器以及与其相配套的催化剂加料***，既节省了聚烯烃的生产成本，又便于设备的维修维护。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚烯烃固体催化剂的加料***，该加料***用于颗粒状固体的加料，包括催化剂罐和旋转加料器，所述催化剂罐的出料口与所述旋转加料器的上部通过第一管线相连，所述旋转加料器的下部连接有第二管线，所述第一管线及第二管线上均设有阀门，其特征在于，所述旋转加料器包括：
一外壳，所述外壳内部形成有一腔体；
一圆柱体，所述圆柱体横向设置，所述圆柱体表面设有一圈凹槽，所述圆柱体设于所述腔体内并与所述腔体紧密贴合且能在所述腔体内绕轴线滚动；以及
一连接轴，所述连接轴设于圆柱体的轴线上，所述外壳上对应于所述连接轴的位置设有一孔，所述连接轴穿过所述孔；
其中，所述凹槽与轴线的夹角大于30°且小于60°，所述腔体的上方与下方空间始终与所述凹槽相通。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃固体催化剂的旋转加料器，其特征在于，所述凹槽为坡形。
3.根据权利要求1所述的聚烯烃固体催化剂的旋转加料器，其特征在于，所述腔体表面、圆柱体表面及凹槽表面均为光滑表面。
4.根据权利要求1所述的聚烯烃固体催化剂的加料***，其特征在于，所述连接轴连接有能够控制和调节圆球体旋转速度的电动机。
5.根据权利要求1所述的聚烯烃固体催化剂的加料***，其特征在于，所述催化剂罐内设有搅拌器。
6.根据权利要求5所述的聚烯烃固体催化剂的加料***，其特征在于，所述搅拌器为带有电动机的螺带式搅拌器、磁力搅拌器、磁力加热搅拌器、折叶式搅拌器、变频双层搅拌器、旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、桨式搅拌器或锚式搅拌器。
7.根据权利要求5所述的聚烯烃固体催化剂的加料***，其特征在于，所述搅拌器的搅拌方式为间歇搅拌、连续搅拌或变频搅拌。
8.根据权利要求1所述的聚烯烃固体催化剂的加料***，其特征在于，所述催化剂罐外部设有温度控制装置。
9.根据权利要求1所述的聚烯烃固体催化剂的加料***，其特征在于，所述催化剂罐外部设有振荡器。
10.根据权利要求9所述的聚烯烃固体催化剂的加料***，其特征在于，所述振荡器能够进行间歇震荡、连续振荡或变频振荡。
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