本發(fā)明涉及超高分子量聚乙烯材料，特別是一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備及工藝。

背景技術(shù)：

1、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)，是指相對(duì)分子質(zhì)量在150萬以上的線性結(jié)構(gòu)的聚乙烯，由于其分子量較高，使得其表現(xiàn)出普通聚乙烯不具備的耐磨性、抗沖擊性，自潤滑性，耐低溫性能等，在工業(yè)和民用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

2、現(xiàn)有的超高分子量聚乙烯生產(chǎn)工藝多采用淤漿法，即將反應(yīng)的乙烯單體、催化劑、溶劑共同投入反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行聚合生產(chǎn)，聚合反應(yīng)的聚乙烯懸浮在溶劑中形成淤漿狀，聚合完成后再排入后方的固液分離系統(tǒng)、溶劑回收系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)等各工序，整個(gè)過程間歇進(jìn)行，無法連續(xù)化生產(chǎn)，同時(shí)反應(yīng)在釜內(nèi)進(jìn)行，傳質(zhì)傳熱不易控制，容易產(chǎn)生團(tuán)聚、結(jié)垢等問題，需要不定期停工清理，也嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

3、專利202110172679.2公開了一種超高分子量聚乙烯的生產(chǎn)工藝，該發(fā)明通過將反應(yīng)液在第一聚合釜進(jìn)行初步聚合后，排入第二聚合釜進(jìn)行二次聚合，然后排入后方進(jìn)行后續(xù)工段處理，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化聚合反應(yīng)，但是該方案中仍然使用傳統(tǒng)反應(yīng)釜控制反應(yīng)條件，團(tuán)聚結(jié)垢導(dǎo)致的停工停產(chǎn)問題仍然無法有效解決。

4、專利202111528663.7公開了一種超高分子量聚乙烯連續(xù)化生產(chǎn)方法，該方法在微通道反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，控溫混合效果得到了加強(qiáng)，連續(xù)化生產(chǎn)能力提高，為了避免團(tuán)聚問題堵塞微通道反應(yīng)器，雖然該方法在反應(yīng)液中加入了抗靜電劑及分散劑解決了該問題，但是其他產(chǎn)品的加入導(dǎo)致生產(chǎn)的聚乙烯產(chǎn)品純度降低。

5、如何在現(xiàn)有淤漿法生產(chǎn)聚乙烯工藝中提高生產(chǎn)效率，避免產(chǎn)品團(tuán)聚堵塞，是對(duì)現(xiàn)有企業(yè)提出的重要要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備及工藝，以解決現(xiàn)有淤漿法生產(chǎn)工藝無法長久保持連續(xù)化生產(chǎn)的問題。

2、本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備，包括微通道、分離破碎器，所述分離破碎器安裝在彎折形分布的所述微通道之間，所述微通道上設(shè)置有控溫夾套，所述分離破碎器用于將送入其內(nèi)的團(tuán)聚大顆粒產(chǎn)品分離并進(jìn)行破碎。

3、優(yōu)選的，所述分離破碎器從進(jìn)入端到送出端依次設(shè)有包括分離機(jī)構(gòu)、真空機(jī)構(gòu)、破碎機(jī)構(gòu)、再混合機(jī)構(gòu)。

4、優(yōu)選的，所述分離機(jī)構(gòu)包括分離筒、蒸發(fā)筒、轉(zhuǎn)軸、排料板、濾網(wǎng)、第一絞龍、電機(jī)，所述排料板上設(shè)置有多個(gè)排料孔，所述排料板安裝在所述分離筒的筒底，所述分離筒的另一端開口，所述蒸發(fā)筒同軸心套裝在所述分離筒外，所述分離筒與所述蒸發(fā)筒之間圍成密閉的分離腔，所述分離腔設(shè)有濾液排出管，所述濾網(wǎng)為管狀結(jié)構(gòu)，所述濾網(wǎng)的內(nèi)徑與分離筒的內(nèi)徑相同，所述濾網(wǎng)安裝在所述分離筒中部，所述第一絞龍位于所述分離筒內(nèi)，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述排料板，并固定連接所述第一絞龍，所述電機(jī)連接并用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

5、優(yōu)選的，所述真空機(jī)構(gòu)包括第一封板、抽真空設(shè)備，所述分離筒部分套裝在所述蒸發(fā)筒內(nèi)，所述第一封板套裝在所述分離筒外，且位于所述濾網(wǎng)與所述排料板之間，所述第一封板將所述分離腔的一部分隔斷為真空腔，所述真空腔設(shè)置有抽氣管，所述抽真空設(shè)備的抽氣口連通所述抽氣管。

6、優(yōu)選的，所述破碎機(jī)構(gòu)包括第二絞龍、隔料板、第一破碎組件、第二破碎組件，所述第二絞龍、隔料板、第一破碎組件、第二破碎組件從左到右依次分布在所述真空腔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述隔料板，并與其轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二絞龍同軸心固定安裝在所述轉(zhuǎn)軸上，所述隔料板的下部設(shè)置有多個(gè)過料孔。

7、優(yōu)選的，所述第一破碎組件包括撥球片、多個(gè)撞擊球，所述撥球片的兩端固定連接所述轉(zhuǎn)軸，所述撥球片從所述轉(zhuǎn)軸延伸至所述蒸發(fā)筒內(nèi)壁，所述撞擊球位于所述蒸發(fā)筒內(nèi)。

8、優(yōu)選的，所述第二破碎組件包括研磨環(huán)、研磨盤、研磨球，所述研磨環(huán)的外徑與所述蒸發(fā)筒的內(nèi)徑相等，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述研磨盤的軸心并與其固定連接，所述研磨盤同軸心安裝在所述研磨環(huán)內(nèi)，所述研磨盤與所述研磨環(huán)之間設(shè)有研磨間隙，所述研磨盤的圓周面上設(shè)置有安裝孔，所述安裝孔為球缺形，所述研磨球位于所述安裝孔內(nèi)，所述研磨球直徑小于安裝孔的直徑。

9、優(yōu)選的，所述再混合機(jī)構(gòu)包括第二封板、第三封板、離心葉輪，所述轉(zhuǎn)軸依次穿過所述離心葉輪、第三封板、第二封板的軸心，所述轉(zhuǎn)軸與所述離心葉輪固定連接，所述轉(zhuǎn)軸與所述第三封板、第二封板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二封板、第三封板、蒸發(fā)筒圍成密閉的混料腔，所述第二封板上設(shè)置有進(jìn)料孔，所述第三封板上設(shè)置有進(jìn)料管，所述進(jìn)料管的一端穿過所述第三封板并連通所述離心離心葉輪的中部空腔，所述進(jìn)料管的另一端延伸至所述混料腔內(nèi)，且高度低于所述進(jìn)料孔，所述混料腔設(shè)置有液相進(jìn)口管，所述蒸發(fā)筒上設(shè)置有液相出口管，所述液相出口管一端穿過所述蒸發(fā)筒并延伸至所述離心葉輪的外沿，所述液相出口管的另一端連通位于所述分離破碎器后方的所述微通道。

10、一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)工藝，包括如下步驟，

11、s1.將反應(yīng)液投入蛇形的微通道內(nèi)進(jìn)行控溫反應(yīng)；

12、s2.將聚合過程中產(chǎn)生的團(tuán)聚大顆粒從反應(yīng)液中分離出來并破碎解聚為小顆粒；

13、s3.將小顆粒再次循環(huán)投入微通道內(nèi)。

14、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：提供了一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)工藝，該工藝的實(shí)現(xiàn)依賴于分離破碎器，該分離破碎器安裝在微通道反應(yīng)器之間，能夠?qū)酆袭a(chǎn)生的團(tuán)聚大顆粒依次進(jìn)行收集、分離、脫溶劑、撞擊破碎、研磨粉碎、混料、排料操作，使團(tuán)聚大顆粒再次分散為小顆粒并在微通道內(nèi)進(jìn)行傳輸，解決了微通道內(nèi)壁團(tuán)聚結(jié)垢堵塞問題，無需停工停產(chǎn)清理，實(shí)現(xiàn)了長時(shí)間連續(xù)化合成超高分子量聚乙烯的功能。

技術(shù)特征：

1.一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，包括微通道(1)、分離破碎器(2)，所述分離破碎器(2)安裝在彎折形分布的所述微通道(1)之間，所述微通道(1)上設(shè)置有控溫夾套(4)，所述分離破碎器(2)用于將送入其內(nèi)的團(tuán)聚大顆粒產(chǎn)品分離并進(jìn)行破碎。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述分離破碎器(2)從進(jìn)入端到送出端依次設(shè)有包括分離機(jī)構(gòu)、真空機(jī)構(gòu)、破碎機(jī)構(gòu)、再混合機(jī)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述分離機(jī)構(gòu)包括分離筒(5)、蒸發(fā)筒(6)、轉(zhuǎn)軸(7)、排料板(8)、濾網(wǎng)(17)、第一絞龍(16)、電機(jī)(3)，所述排料板(8)上設(shè)置有多個(gè)排料孔(9)，所述排料板(8)安裝在所述分離筒(5)的筒底，所述分離筒(5)的另一端開口，所述蒸發(fā)筒(6)同軸心套裝在所述分離筒(5)外，所述分離筒(5)與所述蒸發(fā)筒(6)之間圍成密閉的分離腔(31)，所述分離腔(31)設(shè)有濾液排出管(18)，所述濾網(wǎng)(17)為管狀結(jié)構(gòu)，所述濾網(wǎng)(17)的內(nèi)徑與分離筒(5)的內(nèi)徑相同，所述濾網(wǎng)(17)安裝在所述分離筒(5)中部，所述第一絞龍(16)位于所述分離筒(5)內(nèi)，所述轉(zhuǎn)軸(7)穿過所述排料板(8)，并固定連接所述第一絞龍(16)，所述電機(jī)(3)與轉(zhuǎn)軸(7)連接并用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸(7)旋轉(zhuǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述真空機(jī)構(gòu)包括第一封板(10)、抽真空設(shè)備，所述分離筒(5)部分套裝在所述蒸發(fā)筒(6)內(nèi)，所述第一封板(10)套裝在所述分離筒(5)外，且位于所述濾網(wǎng)(17)與所述排料板(8)之間，所述第一封板(10)將所述分離腔(31)的一部分隔斷為真空腔(32)，所述真空腔(32)設(shè)置有抽氣管(30)，所述抽真空設(shè)備的抽氣口連通所述抽氣管(30)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述破碎機(jī)構(gòu)包括第二絞龍(21)、隔料板(22)、第一破碎組件、第二破碎組件，所述第二絞龍(21)、隔料板(22)、第一破碎組件、第二破碎組件從左到右依次分布在所述真空腔(32)內(nèi)，所述轉(zhuǎn)軸(7)穿過所述隔料板(22)，并與其轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二絞龍(21)同軸心固定安裝在所述轉(zhuǎn)軸(7)上，所述隔料板(22)的下部設(shè)置有多個(gè)過料孔(23)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述第一破碎組件包括撥球片(24)、多個(gè)撞擊球(25)，所述撥球片(24)的兩端固定連接所述轉(zhuǎn)軸(7)，所述撥球片(24)從所述轉(zhuǎn)軸(7)延伸至所述蒸發(fā)筒(6)內(nèi)壁，所述撞擊球(25)位于所述蒸發(fā)筒(6)內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述第二破碎組件包括研磨環(huán)(26)、研磨盤(27)、研磨球(28)，所述研磨環(huán)(26)的外徑與所述蒸發(fā)筒(6)的內(nèi)徑相等，所述轉(zhuǎn)軸(7)穿過所述研磨盤(27)的軸心并與其固定連接，所述研磨盤(27)同軸心安裝在所述研磨環(huán)(26)內(nèi)，所述研磨盤(27)與所述研磨環(huán)(26)之間設(shè)有研磨間隙，所述研磨盤(27)的圓周面上設(shè)置有安裝孔(29)，所述安裝孔(29)為球缺形，所述研磨球(28)位于所述安裝孔(29)內(nèi)，所述研磨球(28)直徑小于安裝孔(29)的直徑。

8.根據(jù)權(quán)利要求2至7任一所述的一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述再混合機(jī)構(gòu)包括第二封板(11)、第三封板(13)、離心葉輪(14)，所述轉(zhuǎn)軸(7)依次穿過所述離心葉輪(14)、第三封板(13)、第二封板(11)的軸心，所述轉(zhuǎn)軸(7)與所述離心葉輪(14)固定連接，所述轉(zhuǎn)軸(7)與所述第三封板(13)、第二封板(11)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二封板(11)、第三封板(13)、蒸發(fā)筒(6)圍成密閉的混料腔(34)，所述第二封板(11)上設(shè)置有進(jìn)料孔(12)，所述第三封板(13)上設(shè)置有進(jìn)料管(15)，所述進(jìn)料管(15)的一端穿過所述第三封板(13)并連通所述離心葉輪(14)的中部空腔，所述進(jìn)料管(15)的另一端延伸至所述混料腔(34)內(nèi)，且高度低于所述進(jìn)料孔(12)，所述混料腔(34)設(shè)置有液相進(jìn)口管(19)，所述蒸發(fā)筒(6)上設(shè)置有液相出口管(20)，所述液相出口管(20)一端穿過所述蒸發(fā)筒(6)并延伸至所述離心葉輪(14)的外沿，所述液相出口管(20)的另一端連通位于所述分離破碎器(2)后方的所述微通道(1)。

9.一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)工藝，其特征在于，包括如下步驟，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種聚乙烯連續(xù)聚合反應(yīng)設(shè)備及工藝，包括微通道、分離破碎器，所述分離破碎器安裝在蛇形分布的所述微通道之間，所述微通道上設(shè)置有控溫夾套，所述分離破碎器用于將送入其內(nèi)的團(tuán)聚大顆粒產(chǎn)品分離并進(jìn)行破碎。本發(fā)明使超高分子量聚乙烯在微通道內(nèi)進(jìn)行控溫連續(xù)反應(yīng)，解決了微通道內(nèi)壁團(tuán)聚結(jié)垢問題，實(shí)現(xiàn)了長時(shí)間連續(xù)化合成超高分子量聚乙烯的功能。

技術(shù)研發(fā)人員：李秋田,張馨恬,陳惠琦,趙欣欣,張鳳娟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南沃森超高化工科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15