[發明專利]一種氣相法聚乙烯工藝中旋流板的使用方法及旋流板裝置

有效

• 申請號: 201010617116.1
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102532359A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 陽永榮;孫婧元;樓佳明;王靖岱;駱廣海;吳文清;蔣斌波;黃正梁;朱子川
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;中國石化工程建設公司;浙江大學
• 主分類號: C08F10/02
• 分類號: C08F10/02;C08F2/34;C08F2/01;B01D45/16
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 韋慶文

技術領域

本發明涉及一種流化床引入冷凝液的操作方法及裝置，更進一步說，涉及一種氣相法聚乙烯工藝中旋流板的使用方法及旋流板裝置。

背景技術

聚乙烯是一類由多種工藝方法生產的，具有多種結構和特性的系列品種熱塑性通用塑料，是合成樹脂的主要品種之一，廣泛應用于農業、化工、輕工、紡織、機械和國防等領域。工業上生產聚乙烯的方法主要有淤漿聚合法、溶液聚合法以及氣相聚合法三種。其中，氣相法聚乙烯工藝具有流程簡單，生產能力大，生產靈活性強，物耗能耗低和安全性能好等優點，因而成為了聚乙烯工藝中的主流。

隨著國民經濟的發展，聚乙烯樹脂的需求量不斷增加，提高現有裝置的聚乙烯產量成為工業研發矚目的焦點。在傳統的氣相法聚乙烯工藝中，聚合熱主要通過循環氣流的溫升移除，因而聚乙烯的時空收率受到反應器移熱能力的限制，無法大幅度提高。上世紀80年代初，國外出現了“氣相流化床聚乙烯冷凝模式操作工藝”(簡稱為“冷凝工藝”或“冷凝模式操作”)。冷凝工藝通過引入易冷凝的液體，即冷凝介質(一般為共聚的高級α烯烴和惰性飽和烴)，使其在流化床反應器中蒸發以強化聚合反應熱的移出，從而使反應器的時空收率成倍提高。冷凝態工藝的出現標志著聚乙烯生產技術得到了新的突破性進展。

依據冷凝液引入流化床的方式，可將現有工藝路線分為兩類：一類是冷凝液從流化床分布板下部通過一定的裝置直接由循環氣流帶入反應器；另一類是通過一定的分離裝置將冷凝液從循環氣流中分離出來，部分或全部從流化床分布板上部通過噴頭或霧化裝置引入床層。在第一種方式中，使用一定的導流結構可實現流化床的帶液操作，但隨之帶來的問題是，當不斷加大冷凝液量時，過多的液體將會在底部混合室聚集，導致粒子容易粘結、結塊，發生局部過熱，嚴重時甚至“熔床”。同時，過量的冷凝液伴隨著氣、固相一同出料，致使料倉內溫度下降和壓力升高，降低了出料系統的填充效率。因此，第一種引入方式限制了冷凝液量的進一步增加，反應器的時空收率難以大幅度提高。在第二種方式中，冷凝液經過分離后單獨引入流化床，不僅提高了進入反應器的冷凝液量，并且可以使用精確的測量手段來控制進入流化床的冷凝液量的多少。因此近年來，國內外的研究者主要針對第二種冷凝液引入方式進行工藝路線的改進。

BP公司的美國專利US?5541270、US?5668228、US?5733510和US?5804677提出了一種新的冷凝液引入方式，該方式使用了如分離容器、旋風分離器、除沫器、去霧器、泵、壓縮機、或噴嘴等機械設備來使冷凝液相得以分離和富集，并從分布板或出料口以上部位注入流化床反應器。

聯合碳化物公司的美國專利US?6455644B1、US?6815512B2、US?7025938B2提出氣液分離不需要使用例如分離器、旋風分離器、除沫器、泵、壓縮機或噴霧器等機械設備，憑借彎頭，三通或其它管道結構，可將循環管線中的冷凝液富集，無機械部件和能量消耗。但是該專利中公開的導管結構的氣液分離效果有限，從分布板上部返回流化床的冷凝液含量最多僅占循環氣流中冷凝液總含量的28.82％，大部分的冷凝液體還是從流化床底部返回反應器中，如果進一步提高循環氣流中冷凝液的含量，可能造成流化床底部積液的現象。

浙江大學發表的中國專利ZL?200810062156.7中，通過增設氣液射流泵和改造循環管線為氣液分離器，將循環氣流經過氣液分離器后分成兩股，一個流股從流化床分布板下部通過導流器由循環氣流帶入反應器，另外一個富含液相的流股從分布板上方的一點或多點引入到流化床出料口上方，其動力來自以反應原料氣為動力流體的射流泵，同時可直接從流化床反應器的底部封頭抽取冷凝液，避免流化床底部積液現象的發生。

由上可見，在第二種冷凝液引入方式中，氣液分離設備的設計和選擇至關重要，決定了從分布板上部和下部進入的冷凝液量的分配比例及流量，進而對反應器的時空收率產生重要影響。同時，由于氣液分離器存在一定的壓降損失，若壓降過大，勢必將影響床層的流化氣速和流態化質量。因此，如何選擇合適的氣液分離設備實現循環氣與冷凝液的高效率、低壓降分離，保證裝置的穩定運行是本行業一直急需解決的問題。

發明內容

本發明提供一種氣相法聚乙烯工藝中旋流板的使用方法及旋流板裝置，其可用于任何涉及放熱反應的并且需要外部冷卻的流化床反應器。本發明通過在循環管線上增設旋流板分離器，將部分或全部冷凝液從循環氣流中分離出來，形成富含液相的流股，從分布板上部噴入流化床內，可以提高進入床層的冷凝液量和調控的靈活性，減小分布板和床層的溫差，增強生產的穩定性。