適用于多區(qū)聚合反應的單氣相流化床排料系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種單氣相流化床排料系統(tǒng)及排料方法，尤其是涉及一種適用于多區(qū)聚合反應的單氣相流化床排料系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]聚烯烴是世界通用合成樹脂的最大品種，其中聚乙烯樹脂預計在2015年的消費量可達1800萬噸，預計生產(chǎn)能力在1600萬噸。聚乙稀生產(chǎn)的工藝改進，創(chuàng)新和新的催化劑的開發(fā)是目前研究的熱點。在80年代時聚乙烯的生產(chǎn)方法按照介質(zhì)即可分為淤漿法、溶液法和氣相法。UCC(US5453471)、BP(W094/28032)、Exxon(W096/10591)通過開發(fā)冷凝和超冷凝技術，克服反應器撤除反應熱困難和共聚單體選擇及加入量受到限制等問題使得氣相法流化床工藝技術成為目前普遍應用的聚乙烯生產(chǎn)工藝技術。
[0003]氣相法流化床工藝技術一般都是依次進行原料配置、聚合反應、粉料脫氣、造粒、輸送、包裝等幾個步驟進行。原料配置過程一般都是對于原料進行干燥、脫氧、脫一氧化碳等處理防止原料中的雜質(zhì)影響催化劑的活性。聚合反應步驟主要是精制處理過的乙烯、共聚單體(丁烯-1或己烯-1)、異戊烷(誘導冷凝劑)和氫氣加入流化床反應器之后，將催化劑注入反應器進行的聚合反應。未發(fā)生反應的原料氣體從反應器頂部排出經(jīng)過循環(huán)氣壓縮機壓縮循環(huán)使用。反應循環(huán)氣體使反應器中形成的聚乙烯粉料流化，并通過循環(huán)冷凝器撤走反應熱。反應器中聚合反應進行到一定程度后，生成的樹脂經(jīng)料位控制，直接從反應器底部(分布板上方)間斷排入兩個設計布置在反應器分布板上方0.2?0.5米處的排料系統(tǒng)，然后由氮氣或排放氣回收氣輸送至產(chǎn)品脫氣倉。從脫氣倉下部通入的氮氣攜帶樹脂粉料中的烴類組分由脫氣倉塔頂吹出進入排放氣回收系統(tǒng)，經(jīng)過過濾、冷卻、冷凝、除沫、加壓、再冷卻、再冷凝、再除沫后，回收相應的共聚單體、誘導冷凝劑等液態(tài)物料，栗送會流化床反應器回路，不凝性氣體送回排料系統(tǒng)作為輸送氣體，或因壓力控制需要部分排放火炬;最新設計的中國石化ST技術，其流程是把這部分氣體再經(jīng)過膜分離設施，在加壓下逐級滲透，最大限度回收烴類氣體。但設備投資大，步驟多、流程更長、能耗高，而且不是從源頭減少和治理。
[0004]目前應用的粉料排出方式都是物料從設計布置在分布板上0.2?0.5米處的2個或4個大口徑排料口排出的。每2套排料系統(tǒng)為一對，大型反應器設計了兩對(4個排料口)。在排料過程中樹脂粉料從流化床反應器底部(分布板上方)排出，并夾帶了大量剛剛進入反應器、還未參加聚合反應的原料氣體和吸附溶解在樹脂中的共聚單體及冷凝劑，經(jīng)過氣體輸送進入脫氣倉。在脫氣倉中，夾帶的氣體和汽化的共聚單體及冷凝劑在加熱氮氣幫助下，與樹脂分離并進入排放氣回收系統(tǒng)，經(jīng)過過濾、冷卻、冷凍、除沫、壓縮、再冷卻、再冷凍、再除沫處理后，液體經(jīng)栗送回反應器系統(tǒng)，大部分不凝氣體(主要是乙烯、氮氣、氫氣)返回作為排料系統(tǒng)的輸送氣體回收利用，小部分氣體排放至火炬。
[0005]由于流化床反應器的結(jié)構(gòu)設計特點為反應器底部進料，同時在底部粉料排出，所以粉料排出過程即出現(xiàn)了未參加反應物料被粉料夾帶出反應器。未參加反應被排出的原料造成了物料的損耗、能量的消耗增加，排放氣回收系統(tǒng)的處理負荷加大等一系列的增加生產(chǎn)成本的問題。另一種粉料排出方法是兩套由產(chǎn)品出料罐(PC)和產(chǎn)品吹送罐(PBT)組成的產(chǎn)品排放系統(tǒng)(PDS)間歇式進行粉料排出。在并聯(lián)交替操作模式中，每一對PDS內(nèi)的出料系統(tǒng)之間實施氣體輸送，以減少離開反應系統(tǒng)的單體量。此種間歇式排料方法能夠在一定程度上降低夾帶浪費問題，但是仍然存在物料、能源及生產(chǎn)效率的降低或浪費、排出的粉料流動性變差和脫氣難度加大等問題。而且由于未反應物料從離開反應器，到返回的路徑長、回收氣的溫度及壓力被數(shù)次重復升降、經(jīng)過的步驟多、設備多，易于被污染，常常發(fā)生把回收的氣體、液體排放至火炬的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種適用于多區(qū)聚合反應的單氣相流化床排料系統(tǒng)。
[0007]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0008]適用于多區(qū)聚合反應的單氣相流化床排料系統(tǒng)，該排料系統(tǒng)設置在單氣相流化床反應系統(tǒng)上，其特征在于，所述的排料系統(tǒng)包括一級閃蒸罐、二級閃蒸罐和脫活緩沖倉，所述的一級閃蒸罐進料口連接至單氣相流化床反應系統(tǒng)排料口，一級閃蒸罐底部連接至二級閃蒸罐進料口，二級閃蒸罐底部連接至脫活緩沖倉，所述的一級閃蒸罐和二級閃蒸罐頂部均連接至所述的單氣相流化床反應系統(tǒng)中。
[0009]所述的單氣相流化床反應系統(tǒng)包括由依次連接的氣相流化床反應器、循環(huán)氣壓縮機及冷凝器構(gòu)成的循環(huán)氣體回路，還包括催化劑加料系統(tǒng)、各種原料加料系統(tǒng)，所述的排料口設置在氣相流化床反應器上。
[0010]所述的一級閃蒸罐和二級閃蒸罐頂部均設有過濾器，底部均設有出料緩沖罐，其中一級閃蒸罐頂部過濾器a通過一離心壓縮機連接至所述循環(huán)氣壓縮機入口，一級閃蒸罐底部出料緩沖罐a設置在一級閃蒸罐底部排料口與至二級閃蒸罐進料口之間；
[0011]二級閃蒸罐頂部過濾器b分別連接至所述的離心壓縮機和回收系統(tǒng)，二級閃蒸罐底部出料緩沖罐b連接至脫活緩沖倉。
[0012]所述的過濾器a、過濾器b、出料緩沖罐a和出料緩沖罐b均設置有兩個。
[0013]所述的排料口設置有三層，分別為上層排料口、中層排料口和下層排料口，三層排料口均通過管道和閥門匯集到一級閃蒸罐的進料口，各排料口均設有隔斷用柱塞閥，各柱塞閥連接一電動旋轉(zhuǎn)閥，通過設定料位來控制電動旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)速度，從而控制排料量，與傳統(tǒng)設計的反應器底部排料中存在的大量液相相比，設置三層排料口排料中夾帶的未反應液減少，這樣就能確保在負荷提高時，保證物料流動性，使得下游回收系統(tǒng)的負擔減輕。同時還能有效節(jié)省冷凝劑，增加其制冷效率。
[0014]所述的上層排料口位于氣相流化床正常操作時物料面高度的80%?90%位置處，所述的中層排料口位于氣相流化床正常操作時物料面高度的40 %?60 %位置處，所述的下層排料口位于反應器中的分布板上方0.2?0.5m處。
[0015]三層排料口連接的排料管線與氣相流化床反應器的側(cè)壁呈60°角，所述的柱塞閥設置在排料管線上。
[0016]適用于多區(qū)聚合反應的單氣相流化床排料系統(tǒng)的排料方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0017](I)原料氣體經(jīng)循環(huán)氣壓縮機壓縮并經(jīng)冷凝器冷凝后從底部進入氣相流化床反應器進行聚合反應，未發(fā)生反應的氣體從反應器頂部排出再次進入循環(huán)氣壓縮機壓縮循環(huán)使用，從而構(gòu)成循環(huán)氣體回路，聚合產(chǎn)物則經(jīng)反應器排料口排出；
[0018](2)反應器排料口排出的聚合產(chǎn)物進入一級閃蒸罐閃蒸，閃蒸罐罐頂蒸出的氮氣、氫氣、輕烴以及部分共聚單體氣體，經(jīng)一級閃蒸罐頂部的過濾器a過濾后，部分從過濾器a頂部排出并經(jīng)離心壓縮機增壓后進入循環(huán)氣體回路，其余部分從過濾器a底部排出并與一級閃蒸罐底部排出的樹脂粉料一起進入二級閃蒸罐；
[0019](3)樹脂粉體在二級閃蒸罐內(nèi)進行二次閃蒸，二級閃蒸罐罐頂蒸出氣體經(jīng)過頂部的過濾器b過濾后，易凝類烴類氣體經(jīng)離心壓縮機增壓后進入循環(huán)氣體回路，部分不凝性氣體排出至回收系統(tǒng)，部分不凝性氣體由過濾器b底部排出并送回二級閃蒸罐底部的出料緩沖罐b的底部作為攜帶氣體，與輸送氮氣一起攜帶二級閃蒸罐底部排出的樹脂粉料輸送至緩沖倉；
[0020](4)二級閃蒸罐底部排出的樹脂粉料從頂部進入緩沖倉繼續(xù)分離雜質(zhì)，氣體雜質(zhì)由緩沖倉頂部過濾器排出并進入回收系統(tǒng)，樹脂粉料從緩沖倉底部排出，即得到成品的樹脂粉料產(chǎn)品。
[0021]所述的步驟(3)中還有部分不凝性氣體進入緩沖倉下部，在緩沖倉)分離完樹脂粉料中氣體雜質(zhì)后，若樹脂粉料需要與空氣接觸，則將不凝性氣體經(jīng)過水蒸氣加濕后去除樹脂粉料中催化劑及助催化劑殘留物。
[0022]氣相流化床反應器的工作壓力為2.0?2.4MPa，一級閃蒸罐的運行壓力為0.7?1.6MPa，二級閃蒸罐的運行壓力為0.05?0.1MPa，脫活緩沖倉的運行壓力為0.0I?0.03MPao
[0023]不凝性氣體一部分可以作為輸送氣體(氮氣作為補充氣)，進入二級閃蒸罐把其底部排出的樹脂粉料輸送至脫活緩沖倉，另一部分氣體(氮氣作為補充氣)作為脫活緩沖倉的吹掃氣體，從該倉中下部進入，協(xié)助脫除樹脂中殘留的共聚單體和冷凝劑。不凝性氣體還作為二級閃蒸罐和脫活緩沖倉頂部過濾器的反吹氣。
[0024]氣相流化床反應器中聚合產(chǎn)物通過壓降來驅(qū)動進入一級閃蒸罐，而不需要額外的氣體輸送，通過每套排料系統(tǒng)高頻次、脈沖式排料，匯集形成連續(xù)、穩(wěn)定的排料物流進入已經(jīng)緩沖倉。這樣加上排料管線的自排功能設計，可以防止殘留在閥芯及排料管道中的聚合物熔融塑化。
[0025]一級閃蒸罐的作用是脫除聚合產(chǎn)品一一樹脂粉料中的N2、H2及輕烴中的全部或絕大部分，少量共聚單體氣體經(jīng)一級閃蒸罐頂部的過濾器和離心壓縮機增壓后，直接返回反應循環(huán)氣體回路;經(jīng)一級閃蒸緩沖罐閃蒸后的樹脂粉料，在料面控制及壓力控制下和自身重力作用下進入二級閃蒸罐脫除所剩余的少量輕烴和絕大部分剩余部分烴類氣體，經(jīng)過加壓后直接返回反應循環(huán)氣體回路。
[0026]二次閃蒸后的樹脂粉料在攜帶氣體的作用下，輸送至大容積的