專利名稱：流化床聚合反應(yīng)器的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對流化床聚合反應(yīng)器的改進(jìn)，更具體地涉及對流化床聚合反應(yīng)器底部導(dǎo)流器的改進(jìn)。
在用流化床反應(yīng)器進(jìn)行放熱的聚合反應(yīng)時，對反應(yīng)速率要有所限制以便使放出的熱量來得及從流化床中轉(zhuǎn)移出去。一種提高反應(yīng)熱轉(zhuǎn)移速率的方法是將所需循環(huán)返回反應(yīng)器的呈單體狀態(tài)的氣體加以壓縮和冷卻，使之發(fā)生部分的冷凝。所產(chǎn)生的液體被循環(huán)的單體氣流所夾帶并隨之返回到反應(yīng)器中。這稱之為“冷凝模式”的聚合反應(yīng)操作法。Jenkins等人的美國專利4，543，399和4，588，790公開了這一操作法，該專利文獻(xiàn)指出這種“冷凝模式”操作法可以降低循環(huán)氣流的溫度，并且由于液體的蒸發(fā)要吸收熱量，在這兩種作用的結(jié)合下使得此方法的時空產(chǎn)率明顯高于“非冷凝模式”。
上述兩種操作模式要求使用不同的反應(yīng)器入口裝置，當(dāng)需要操作模式變換時要將反應(yīng)器停車來更換入口裝置。為了解決這一問題和進(jìn)一步提高流化床反應(yīng)器的生產(chǎn)效率，美國聯(lián)合碳化物公司的中國專利申請85106978中公開一種新型反應(yīng)器入口裝置一導(dǎo)流器。該導(dǎo)流器安裝在流化床反應(yīng)器分布板的下方，可提供兩個使氣體進(jìn)入混合室的氣流通道，即沿著混合室壁的第一氣流通道和直接向上的第二氣流通道。較佳的導(dǎo)流器是一種環(huán)形導(dǎo)流器，中間有一通孔提供一條在中央的向上氣流通道，另外它還提供一個環(huán)繞導(dǎo)流器周圍并沿著混合室壁的周邊氣流通道。據(jù)稱，在這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流器的操作過程中，通過導(dǎo)流器和混合室壁之間的外周環(huán)形第二氣流通道進(jìn)入的氣流使混合室壁被沖刷，從而防止固體粒子的聚集，也防止了液體在混合室中的聚集。正如該文獻(xiàn)

圖1和圖2中箭頭所示，中央向上氣流和周邊的氣流發(fā)生混合，從而保證了氣流中任何液體和/或固體物質(zhì)達(dá)到更均勻的分布。
然而根據(jù)我們對這種從聯(lián)碳引進(jìn)的Unipol流化床聚合反應(yīng)器普遍采用的這種環(huán)形導(dǎo)流板的多年操作實踐發(fā)現(xiàn)這種導(dǎo)流器在冷凝狀態(tài)操作時，有以下缺點1.氣體分布不均。環(huán)形導(dǎo)流板中央氣流量過大，速度過快，循環(huán)物流及其夾帶的粉末、液體直接沖擊到分布板底表面上，若循環(huán)物流夾帶塊狀聚合物時，小于φ16mm的塊狀聚合物在高速物流的作用下，進(jìn)入分布孔內(nèi)，造成堵塞。而分布板外周邊沿徑向內(nèi)約500mm的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，物流速度減少，經(jīng)常沉積粉末，造成分布板區(qū)域堵塞。
2.沉積粉末，容易結(jié)片。環(huán)形導(dǎo)流板的上表面(即背向循環(huán)物流流動的方向上)，因面積相對較大，物流又從兩側(cè)流動，使得此表面上方是一個“死區(qū)”，經(jīng)常沉積粉末。這些粉末在入口物流溫度達(dá)到足以使其軟化粘結(jié)時，便形成和環(huán)形導(dǎo)流板上表面積相同大的片狀聚合物。當(dāng)在冷凝操作時，這些片狀物因沖擊、液體浸泡脫落且被物流沖擊破碎后，沖向分布板，造成堵塞。
3.冷凝劑用量范圍小。這種環(huán)形導(dǎo)流板只限于冷凝劑用量在3～10％(wt)的范圍，不適合于更高冷凝劑用量的使用。
為此，本發(fā)明對導(dǎo)流器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大膽的改進(jìn)。實際使用情況證明本發(fā)明的導(dǎo)流器完全克服了現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)流器的上述缺點。循環(huán)物流中的液相含量在3-25％(wt)范圍內(nèi)均可安全穩(wěn)定運行。由于冷凝量增加，使移熱量增大，反應(yīng)器的時空收率可進(jìn)一步提高到原設(shè)計能力的200％。
因此，本發(fā)明提供一種新型流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括a.安裝在反應(yīng)器流化段下面的一個分布板；b.由該分布板將其下面的反應(yīng)器空間限定而成的一個混合室；和c.安裝在分布板下方、反應(yīng)器底部入口的一個導(dǎo)流器；其特征在于該導(dǎo)流器包括一環(huán)形板和一錐形板，該環(huán)形板借助于定位架固定在孔徑為D1的反應(yīng)器底部入口的上方，其中心有一孔徑為D2的通孔；和該錐形板位于環(huán)形板之上與環(huán)形板同心，借助于定位架固定在環(huán)形板上，該錐形板為倒錐形，與水平面呈α錐角，其中心有一孔徑為D3的通孔；環(huán)形板與反應(yīng)器底部的最小截面積為S1，和環(huán)形板與錐形板的最小截面積為S2；該導(dǎo)流器至少可提供三條使氣流通入混合室的通道，即氣流進(jìn)入反應(yīng)器底部入口形成沿著混合室器壁通過截面S1向上流動的第一氣流通道、流經(jīng)環(huán)形板中心孔D2向上沿著錐形板下部通過截面S2向側(cè)面流動的第二氣流通道和繼續(xù)向上流經(jīng)錐形板中心孔D3直接向上流動的第三氣流通道。
本發(fā)明的上述特點及與現(xiàn)有技術(shù)對比的優(yōu)點可參見下述附圖給予更詳細(xì)的說明。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)使用的流化床反應(yīng)器底部截面立視圖，包括分布板、混合室和導(dǎo)流器；圖2是圖1中入口裝置和導(dǎo)流器的放大圖；圖3是本發(fā)明使用的流化床反應(yīng)器底部的截面立視圖，包括分布板、混合室和導(dǎo)流器；和圖4是圖3中的入口裝置和導(dǎo)流器的放大圖。
如圖3和圖4所示，環(huán)形板3借助于定位架2固定在反應(yīng)器底部入口1的上方，錐形板5借助于定位架4固定在環(huán)形板3上。從入口裝置1進(jìn)入的循環(huán)物流，在環(huán)形板3周邊的導(dǎo)引下形成沿混合室壁通過最小截面S1向上流動的氣流Ⅰ，它將因重力和器壁作用而從混合室器壁回落的液體向上沖擊，防止了液體在反應(yīng)器底部和混合室壁的積聚；另一部分循環(huán)物流通過環(huán)形板的中心孔，在錐形板5周邊的導(dǎo)引下形成沿錐形板錐角α方向通過最小截面S2向側(cè)面流動的氣流Ⅱ，它對環(huán)形板上方表面造成沖刷，同時它與氣流Ⅰ形成剪切、沖擊，從而使脫離夾帶或回落的液體再夾帶和再霧化，而懸浮在氣相物流中；通過環(huán)形板3中心孔的另一部分物流繼續(xù)向上通過錐形板5的中心孔形成氣流Ⅲ，它直接流向分布板，但由于氣流Ⅱ的分流，它向分布板的沖擊已減弱，并和氣流Ⅰ和氣流Ⅱ在混合室內(nèi)產(chǎn)生剪切、沖擊和混合，進(jìn)一步使分離出的液體重新霧化和被夾帶，正如圖中氣流的箭頭方向所示，使分布板下的整個反應(yīng)器空間內(nèi)的任何液體和/或固體物質(zhì)實現(xiàn)更完美的混合，而不留任何死角，從而使氣流通過分布板進(jìn)入流化床時能充分地均勻分布。
導(dǎo)流器各組件的結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)可按如下所列范圍進(jìn)行選擇。
1.錐形板、環(huán)形板和反應(yīng)器底部入口裝置的孔徑比D1-入口裝置孔徑D2-環(huán)形板中心孔孔徑D3-錐形板中心孔孔徑D1/D2=1.2-1.6，優(yōu)選D1/D2=1.44D2/D3=1.5-2.0，優(yōu)選D2/D3=1.77。
2.通道面積比S1-氣流Ⅰ流經(jīng)的最小環(huán)形截面積S2-氣流Ⅱ流經(jīng)的最小環(huán)形截面積
S3-氣流Ⅲ流經(jīng)的最小園形面積S1/S2=3.8-4.8，優(yōu)選S1/S2=4.28S2/S3=2.0-3.5，優(yōu)選S2/S3=2.743.導(dǎo)流器的阻力降導(dǎo)流器的阻力降ΔP是按導(dǎo)流器的總流通面積計算。
ΔP=7.0-16kPa，優(yōu)選11kPa。
4.錐形板的錐角αα=30-60°，優(yōu)選α=45°。其中錐形板也可以采取近似于錐形的其它形狀。
本發(fā)明的導(dǎo)流器與現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流器相比有如下一些優(yōu)點。
1.使循環(huán)物流進(jìn)入混合室后，液相物流及粉末均勻分布在氣相中，減少了中心孔的氣流直接對分布板的沖擊作用力，使夾帶的塊狀聚合物不易進(jìn)入φ16的分布孔中。
2.液相霧化更均勻。45度錐形環(huán)，增加斜側(cè)面方向的沖擊、摩擦、剪切作用，使液滴群在回落時再次被霧化而懸浮在上升的物流中，均勻地通過分布板進(jìn)入反應(yīng)器中。
3.由于增加了45度側(cè)向氣流量，因而減少了分布板外周邊沿徑向500mm環(huán)形區(qū)域內(nèi)的粉末沉積，減少了分布板被堵塞的機(jī)率。
4.45度側(cè)向物流，使環(huán)形導(dǎo)流板上方不再沉積粉末，總是保持清潔，無“死區(qū)”存在，無粘結(jié)片現(xiàn)象。
5.由于導(dǎo)流器增加了11kPa的阻力降，節(jié)流效應(yīng)較好，提高了霧化效果。
6.使循環(huán)物流中的液相含量在3-25％(wt)范圍內(nèi)均可安全穩(wěn)定運行，反應(yīng)器的時空收率可進(jìn)一步提高到原設(shè)計值的200％。反應(yīng)器連續(xù)運行周期提高到原有周期的2倍以上。
本發(fā)明所用的冷凝劑包括易揮發(fā)的液態(tài)飽和烴。如異戊烷和正己烷。但優(yōu)選環(huán)戊烷，這是與本申請共同擁有、共同未決的另一申請×××××的主要發(fā)明點。在此將該申請全文引入本文作為參考。
本發(fā)明所用催化劑包括配位陰離子催化劑、陽離子催化劑、自由基催化劑，并包括過濾金屬組分或金屬茂以及雙峰產(chǎn)品催化劑。
1.DGM-1820低密謀產(chǎn)品運行數(shù)據(jù)反應(yīng)原料乙烯、丁烯-1、氫氣循環(huán)物流量552000Kg/h循環(huán)物流中液體含量10-22％wt時空收率180-230Kg/h·M3生產(chǎn)產(chǎn)品低密度薄膜產(chǎn)品DGM-1820。
催化劑α型2.連續(xù)運行18個月的情況。
循環(huán)物流流量穩(wěn)定，無波動現(xiàn)象，證明導(dǎo)流器霧化均勻。
分布板壓差無增長現(xiàn)象，始終保持在15-25Kpa之間，表明分布板無堵塞現(xiàn)象。
分布板上四個溫度檢測點的溫度非常均勻，任意兩點溫差小于0.05℃，表明分布板無堵塞情況，樹脂床層流化狀態(tài)良好。
循環(huán)物流中液體總量瞬時達(dá)到31％(wt)，反應(yīng)器運行穩(wěn)定。
3.連續(xù)運行18個月后的檢查情況。
環(huán)形板上方無任何粉末及結(jié)片，非常清潔，達(dá)到金屬光澤水平。
分布板下表面外周邊沿徑向500mm環(huán)形區(qū)域內(nèi)至整個分布板下表面無粉末沉積、掛吊、粘附等情況，非常干凈。
分布板上679個φ16的孔無堵塞。
°反應(yīng)器及導(dǎo)流器尺寸反應(yīng)器尺寸直徑3.05m；直筒段高度12m導(dǎo)流器尺寸D1=467mm；D2=330mm；D3=186mm。
結(jié)果表明使用本發(fā)明的導(dǎo)流器未觀測到生產(chǎn)運行的操作問題和對產(chǎn)品的不利影響。氣流中含液量在3-25％(wt)范圍內(nèi)均可安全穩(wěn)定運行。這表明在如此高的含液量下液體仍能很好被夾帶和霧化而不會在反應(yīng)器底部積聚和產(chǎn)生液泛。反應(yīng)器停車檢查時未發(fā)現(xiàn)由于樹脂堆積而造成分布板堵塞，在混合室器壁及導(dǎo)流器表面均是清潔的。
權(quán)利要求
1．流化床聚合反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括a.在反應(yīng)器流化段下面的一個分布板；b.由該分布板將其下面的反應(yīng)器空間限定而成的一個混合室；和c.安裝在分布板下方、反應(yīng)器底部入口的一個導(dǎo)流器，其特征在于該導(dǎo)流器包括一環(huán)形板和一錐形板，該環(huán)形板借助于定位架將環(huán)形板固定在孔徑為D1的反應(yīng)器底部入口的上方，所說環(huán)形板有一孔徑為D2的中心孔；和該錐形板位于環(huán)形板之上與環(huán)形板同心，借助于定位架固定在環(huán)形板上，該錐形板為倒錐形，與水平面呈α錐角，該錐形板有一孔徑為D3的中心孔；環(huán)形板與反應(yīng)器底部的最小截面積為S1，和環(huán)形板與錐形板的最小截面積為S2，該導(dǎo)流器至少可提供三條使氣流通入混合室的通道，即氣流進(jìn)入反應(yīng)器底部入口形成沿著混合室器壁通過S1向上流動的第一氣流通道、流經(jīng)環(huán)形板中心孔D2向上沿著錐形板下部通過截面S2向側(cè)面流動的第二氣流通道和繼續(xù)向上流經(jīng)錐形板中心孔D3的直接向上的第三氣流通道。
2．權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其中導(dǎo)流器各組件的結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)如下α=30-60°；D1/D2=1.2-1.6；D2/D3=1.5-2.0；S1/S2=3.8-4.8；S2/S3=2.0-3.5；和ΔP=7.0-16kPa。
3．權(quán)利要求2的反應(yīng)器，其中導(dǎo)流器各組件的結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)如下α=45°；D1/D2=1.44；D2/D3=1.77；S1/S2=4.28；S2/S3=2.74；和ΔP=11kPa。
全文摘要
公開了一種用于烯烴聚合的流化床反應(yīng)器的新型導(dǎo)流器,它安裝于反應(yīng)器底部入口裝置上,包括一環(huán)形板和一錐形板,為循環(huán)氣流進(jìn)入混合室至少提供三條通道,從而使混合室內(nèi)所有液體和/或固體物質(zhì)達(dá)到更充分和均勻的混合。
文檔編號C08F210/16GK1286136SQ9911818
公開日2001年3月7日 申請日期1999年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月30日
發(fā)明者吳文清 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 天津聯(lián)合化學(xué)有限公司