專利名稱：流化床聚合反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流化床，尤其一種涉及流化床聚合反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
在用流化床反應(yīng)器進行放熱的聚合反應(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，防止流化床中故障的產(chǎn)生。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。這被稱為“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”。DeChellis等人宣稱進入流化床的冷凝液量可以大大超過“冷凝模式”專利所規(guī)定的限度，這被稱為“超冷凝模式”的聚合反應(yīng)操作法，其時空產(chǎn)率明顯高于“冷凝模式”。
上述的三種操作模式要求使用不同的反應(yīng)器入口裝置，當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一步提高流化床反應(yīng)器的生產(chǎn)效率，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)流器的操作工程中，通過導(dǎo)流器和混合室壁之間的外周環(huán)形第二氣流通道進入的氣流使混合室壁被沖刷，從而防止液體和固體在混合室中的聚集。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/或固體無知達到更均勻的分布。
然而通過我們對這種從聯(lián)碳公司引進的Unipol流化床聚合反應(yīng)器普遍采用的這種環(huán)形導(dǎo)流器的多年操作實踐發(fā)現(xiàn)這種導(dǎo)流器在冷凝狀態(tài)操作時，有以下不足
1)氣體分布不均。環(huán)形導(dǎo)流器中央氣流量過大，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的底表面上，如循環(huán)物流夾帶塊狀聚合物時，小于φ16mm底塊狀聚合物在高速物流的作用下，進入分布孔內(nèi)，造成堵塞。而分布板外周邊沿徑向內(nèi)約500mm底環(huán)形區(qū)域內(nèi)，物流速度降低，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)流器底上表面(即背向循環(huán)物流流動底方向上)，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到足以使其軟化粘結(jié)時，便形成和環(huán)形導(dǎo)流器上表面積相同大的片狀聚合物。當在冷凝操作時，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)流器只限于冷凝劑用量在3～10％(wt)的范圍，不適合更高冷凝劑用量的使用。
中國專利99118186.7(申請?zhí)?對此導(dǎo)流器進行了改進，該導(dǎo)流器至少可提供三條使氣流通入混合室的通道，即氣流進入反應(yīng)器底部入口形成沿著混合室器壁向上流動的第一氣流通道、流經(jīng)環(huán)形板中心孔向上沿錐形板下部向側(cè)面流動的第二氣體通道和繼續(xù)向上流經(jīng)錐形板中心孔直接向上流動的第三氣流通道。此發(fā)明防止通過混合室壁的循環(huán)氣液流因重力和器壁作用而從混合室器壁回落，避免了液體在反應(yīng)器底部和混合室壁的集聚；另一部分循環(huán)物流通過環(huán)形板的中心孔中錐形板的側(cè)壁，與第一氣流形成剪切、沖擊，從而使脫離夾帶或回落的液體再夾帶和再霧化，而懸浮再氣相物流中；通過環(huán)形板中心孔的另一部分物流繼續(xù)向上形成第三氣流繼續(xù)和第一、第二氣流在混合室內(nèi)產(chǎn)生剪切、沖擊和混合，進一步將分離出的液體重新霧化和被夾帶。
經(jīng)過實踐，這樣的方法仍有以下缺點如果來自輸送管道的液膜和液塊含量高，即持液率較高，則在第三氣流的中心孔可能形成“液卷”，液塊和液卷在下落的過程中被側(cè)壁通道內(nèi)的氣流進一步分散并夾帶，這種再分散左右產(chǎn)生的液滴通常比較大，并且大多以液滴團的形式向上運動，容易導(dǎo)致混合室內(nèi)的滴雨現(xiàn)象，也容易導(dǎo)致分布板局部區(qū)域的銳孔形成間歇噴泉。
為此，本發(fā)明對導(dǎo)流器的結(jié)構(gòu)進行了改造，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)物流的液相含量在3～35％(wt)范圍內(nèi)均可安全穩(wěn)定運行，由于冷凝量的增加，是移熱量增大，反應(yīng)器的時空收率可提高到原有技術(shù)能力的250％。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種流化床聚合反應(yīng)器。
它包括反應(yīng)器上端的擴大段、反應(yīng)器直筒反應(yīng)部分、氣體分布板、氣體混合室，在所說的氣體混合室上設(shè)有一個或多個氣體導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器包括一個環(huán)形板，在環(huán)形板內(nèi)圈設(shè)有一個中空的倒置環(huán)形錐臺，環(huán)形板中心設(shè)有中心撞針，并由中空的倒置環(huán)形錐臺的肋板固定。
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)環(huán)物流進入混合室后，液相物料及粉末均勻分布在氣相中，減少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入分布孔中。
2)霧化更均勻，中心撞針和肋板的設(shè)計，增加對向上氣流的剪切破碎作用，使上升的液絲/液塊撞到中心撞針時，一部分液絲/液塊直接變成小液滴被氣流帶走，另一部分液絲/液塊在撞針壁上形成了極薄的液膜，這樣在導(dǎo)流器軸心區(qū)域由于撞針的霧化作用就避免了液體的噴射現(xiàn)象，分布板軸心附近區(qū)域的銳孔也不會出現(xiàn)液體的噴射現(xiàn)象。
3)倒置環(huán)形錐臺的錐角、導(dǎo)向角和中心撞針的中心導(dǎo)向角使上升的液絲/液塊受到了剪切、沖擊的作用，形成了良好的再分散作用及霧化效果，并且可以盡量避免側(cè)壁通道內(nèi)氣流旋渦的形成。導(dǎo)向角同時使得液滴能更均勻分布，并可以縮小混合室內(nèi)氣體向下流動區(qū)域的尺寸。
4)現(xiàn)有技術(shù)中改變導(dǎo)向角遠比在這種錐體式導(dǎo)流器上難，我們這種技術(shù)的導(dǎo)向角可以根據(jù)具體的操作條件進行設(shè)計。
5)環(huán)物流料中的液相含量在3％～35％(wt)范圍內(nèi)均可以安全穩(wěn)定運行，反應(yīng)器的時空收率可進一步提高到原設(shè)計值的250％，反應(yīng)器的連續(xù)運行周期可以提高到原有周期的2倍以上，反應(yīng)器調(diào)整時間縮短為原來的1/3。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)使用的流化床截面立視圖；圖2是本發(fā)明使用的流化床反應(yīng)器底部入口裝置和導(dǎo)流器的放大圖。
具體實施例方式
流化床聚合反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器上端的擴大段1、反應(yīng)器直筒反應(yīng)部分2、氣體分布板3、氣體混合室4，氣體混合室上設(shè)有一個或多個氣體導(dǎo)流器5，該導(dǎo)流器包括一個環(huán)形板6，在環(huán)形板內(nèi)圈設(shè)有一個中空的倒置環(huán)形錐臺7，環(huán)形板中心設(shè)有中心撞針9，并由中空的倒置環(huán)形錐臺7的肋板8固定。
中空的倒置環(huán)形錐臺7、肋板8和中心撞針9的剖面為一個頂角為90-α的等腰三角形，其中α＝30°～60°，α＝45°為佳。
中心撞針9的直徑Ds＝5～20mm，其中Ds＝15mm為佳，中空的倒置環(huán)形錐臺7的內(nèi)徑與入口管徑比Di/De＝0.5～0.8，其中Di/De＝0.6為佳，環(huán)形板6的內(nèi)徑與入口管徑比Dc/De＝0.8～1.2，其中Dc/De＝1.0為佳，環(huán)形板6的外徑Do/De＝1.4～2.2，其中Do/De＝1.8為佳。
中空的倒置環(huán)形錐臺7的導(dǎo)向角為γ＝10°～40°，其中γ＝15°為佳。
中心撞針9為β＝0°～30°，其中β＝5°為佳。
如圖1和圖2所示，環(huán)形板借助于定位架固定在反應(yīng)器底部入口的上方，中空的倒置環(huán)形錐臺借助于定位架固定在環(huán)形板上，中心撞針借助于肋板固定在環(huán)形板和中空的倒置環(huán)形錐臺同心的中心孔上。從入口裝置進入的循環(huán)物流，在環(huán)形板周邊的導(dǎo)引下形成沿混合室壁通過最小截面向上流動的第一氣流，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集聚；另一部分循環(huán)物流通過中空的倒置環(huán)形錐臺的中心孔形成第二氣流，受到中心撞針和肋板以及肋板與錐形板連接處對液塊撕裂作用后即繼續(xù)向上，并和第一氣流在混合室內(nèi)產(chǎn)生剪切、沖擊和混合，進一步使分離出的液體重新霧化和被夾帶，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，而不留任何的死角，從而使氣流通過分布板進入流化床時能充分地均勻分布。
本發(fā)明所用的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。并包括過濾組分或金屬茂以及雙峰產(chǎn)品催化劑。
環(huán)形板上無熱合粉末及結(jié)片，非常清潔，達到金屬光澤水平。
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2077個φ16mm的孔無堵塞。
反應(yīng)器尺寸直徑5.2m；直筒段高度14.3m導(dǎo)流器尺寸入口管徑De＝900mm，輸氣管徑Dl＝900mm，流化床分布板直徑Db＝5200mm，混合室直徑Dm＝5200mm，錐形板中心孔徑Di＝600mm，環(huán)形板中心孔徑Dc＝900mm，導(dǎo)流器厚hl＝9.5mm，軸心構(gòu)件(撞針)直徑Ds＝20mm，肋板厚ha＝7mm，導(dǎo)流器大圓盤的外緣直徑Do＝1650mm，混合室高Hm＝0.8*5200＝4160mm。
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％～35％(wt)范圍內(nèi)均可以安全穩(wěn)定運行。這表明在如此高的含液量下液體仍能很好的被夾帶和霧化而不會在反應(yīng)器底部急劇和產(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
1.一種流化床聚合反應(yīng)器，它包括反應(yīng)器上端的擴大段(1)、反應(yīng)器直筒反應(yīng)部分(2)、氣體分布板(3)、氣體混合室(4)，其特征在于在所說的氣體混合室(4)上設(shè)有一個或多個氣體導(dǎo)流器(5)，該導(dǎo)流器包括一個環(huán)形板(6)，在環(huán)形板內(nèi)圈設(shè)有一個中空的倒置環(huán)形錐臺(7)，環(huán)形板中心設(shè)有中心撞針(9)，并由中空的倒置環(huán)形錐臺(7)的肋板(8)固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床聚合反應(yīng)器，其特征在于所說的中空的倒置環(huán)形錐臺(7)、肋板(8)和中心撞針(9)的剖面為一個頂角為90-α的等腰三角形。其中α＝30°～60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種流化床聚合反應(yīng)器，其特征在于所說的中空的倒置環(huán)形錐臺(7)、肋板(8)和中心撞針(9)的剖面頂角為45度的等腰三角形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床聚合反應(yīng)器，其特征在于所說的中心撞針(9)的直徑Ds＝5～20mm，中空的倒置環(huán)形錐臺(7)的內(nèi)徑與入口管徑比Di/De＝0.5～0.8，環(huán)形板(6)的內(nèi)徑與入口管徑比Dc/De＝0.8～1.2，環(huán)形板(6)的外徑Do/De＝1.4～2.2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種流化床聚合反應(yīng)器，其特征在于所說的中心撞針(9)的直徑Ds＝15mm，中空的倒置環(huán)形錐臺(7)的內(nèi)徑與入口管徑比Di/De＝0.6，環(huán)形板(6)的內(nèi)徑與入口管徑比Dc/De＝1.0，環(huán)形板(6)的外徑Do/De＝1.8。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床聚合反應(yīng)器，其特征在于中空的倒置環(huán)形錐臺(7)與肋板(8)的連線與中軸線所成的導(dǎo)向角為γ其中γ＝0°～40°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種流化床聚合反應(yīng)器，其特征在于中空的倒置環(huán)形錐臺(7)與肋板(8)的連線與中軸線所成的導(dǎo)向角為γ其中γ＝15°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床聚合反應(yīng)器，其特征在于中心撞針(9)與肋板(8)的連線與中軸線所成的中心導(dǎo)向角為β其中β＝0°～30°。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種流化床聚合反應(yīng)器，其特征在于中心撞針(9)與肋板(8)的連線與中軸線所成的中心導(dǎo)向角為β其中β＝5°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流化床聚合反應(yīng)器。它包括反應(yīng)器上端的擴大段、反應(yīng)器直筒反應(yīng)部分、氣體分布板、氣體混合室，在所說的氣體混合室上設(shè)有一個或多個氣體導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器包括一個環(huán)形板，在環(huán)形板內(nèi)圈設(shè)有一個中空的倒置環(huán)形錐臺，環(huán)形板中心設(shè)有中心撞針，并由中空的倒置環(huán)形錐臺的肋板固定。本發(fā)明的優(yōu)點1)環(huán)物流進入混合室后，液相物料及粉末均勻分布在氣相中，減少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入分布孔中；2)環(huán)物流料中的液相含量在3％～35％(wt)范圍內(nèi)均可以安全穩(wěn)定運行，反應(yīng)器的時空收率可進一步提高到原設(shè)計值的250％，反應(yīng)器的連續(xù)運行周期可以提高到原有周期的2倍以上，反應(yīng)器調(diào)整時間縮短為原來的1/3。
文檔編號C08F2/01GK1445246SQ0215448
公開日2003年10月1日 申請日期2002年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者陳紀忠, 陽永榮, 侯琳熙, 胡曉萍, 王靖岱 申請人:中國石化股份有限公司, 浙江大學(xué)