專(zhuān)利名稱(chēng)：流化床聚合反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及流化床，尤其一種涉及流化床聚合反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
在用流化床反應(yīng)裝置進(jìn)行放熱的聚合反應(yīng)時(shí)，對(duì)反應(yīng)速率要有所限制，以便使放出的熱量來(lái)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)裝置的呈單體狀態(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)裝置中。這被稱(chēng)為“冷凝模式”的聚合反應(yīng)操作法，Jenkins等人的美國(guó)專(zhuān)利4,543,399和4,588,790公開(kāi)了這一操作法，該專(zhuān)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(shí)空產(chǎn)率明顯高于“非冷凝模式”。DeChellis等人宣稱(chēng)進(jìn)入流化床的冷凝液量可以大大超過(guò)“冷凝模式”專(zhuān)利所規(guī)定的限度，這被稱(chēng)為“超冷凝模式”的聚合反應(yīng)操作法，其時(shí)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)裝置入口裝置，當(dāng)需要操作模式變換時(shí)要將反應(yīng)裝置停車(chē)來(lái)更換入口裝置。為了解決這一問(wèn)題和進(jìn)一步提高流化床反應(yīng)裝置的生產(chǎn)效率，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)85106978中公開(kāi)一種新型反應(yīng)裝置入口裝置一導(dǎo)流器。該導(dǎo)流器安裝在流化床反應(yīng)裝置分布板的下方，可提供兩個(gè)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(gè)環(huán)繞導(dǎo)流器周?chē)⒀刂旌鲜冶诘闹苓厷饬魍ǖ?。?jù)稱(chēng)，在這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流器的操作工程中，通過(guò)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(wú)知達(dá)到更均勻的分布。
然而通過(guò)我們對(duì)這種從聯(lián)碳公司引進(jìn)的Unipol流化床聚合反應(yīng)裝置普遍采用的這種環(huán)形導(dǎo)流器的多年操作實(shí)踐發(fā)現(xiàn)這種導(dǎo)流器在冷凝狀態(tài)操作時(shí)，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(guò)大，速度過(guò)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(shí)，小于φ16mm底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(dòng)底方向上)，因面積相對(duì)較大，物流又從兩側(cè)流動(dòng)，使得此表面上方是一個(gè)“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(shí)，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(dāng)在冷凝操作時(shí)，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(guó)專(zhuān)利99118186.7(申請(qǐng)?zhí)?對(duì)此導(dǎo)流器進(jìn)行了改進(jìn)，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)裝置底部入口形成沿著混合室器壁向上流動(dòng)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(dòng)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(dòng)的第三氣流通道。此發(fā)明防止通過(guò)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)裝置底部和混合室壁的集聚；另一部分循環(huán)物流通過(guò)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(guò)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(jìn)一步將分離出的液體重新霧化和被夾帶。
經(jīng)過(guò)實(shí)踐，這樣的方法仍有以下缺點(diǎn)如果來(lái)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(guò)程中被側(cè)壁通道內(nèi)的氣流進(jìn)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(tuán)的形式向上運(yùn)動(dòng)，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，本實(shí)用新型對(duì)導(dǎo)流器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，實(shí)際使用情況證明本實(shí)用新型的導(dǎo)流器完全克服了現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)流器的上述缺點(diǎn)，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(yùn)行，由于冷凝量的增加，是移熱量增大，反應(yīng)裝置的時(shí)空收率可提高到原有技術(shù)能力的250％。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種流化床聚合反應(yīng)裝置。
它包括反應(yīng)裝置上端的擴(kuò)大段、反應(yīng)裝置直筒反應(yīng)部分、氣體分布板、氣體混合室，在所說(shuō)的氣體混合室上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)氣體導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器包括一個(gè)環(huán)形板，在環(huán)形板內(nèi)圈設(shè)有一個(gè)中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)，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(tái)的肋板固定。
本實(shí)用新型的導(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(diǎn)1)環(huán)物流進(jìn)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(duì)分布板的沖擊作用力，使夾帶的塊狀聚合物不易進(jìn)入分布孔中。
2)霧化更均勻，中心撞針和肋板的設(shè)計(jì)，增加對(duì)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(shí)，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(huì)出現(xiàn)液體的噴射現(xiàn)象。
3)倒置環(huán)形錐臺(tái)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(shí)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(dòng)區(qū)域的尺寸。
4)現(xiàn)有技術(shù)中改變導(dǎo)向角遠(yuǎn)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(jìn)行設(shè)計(jì)。
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(yùn)行，反應(yīng)裝置的時(shí)空收率可進(jìn)一步提高到原設(shè)計(jì)值的250％，反應(yīng)裝置的連續(xù)運(yùn)行周期可以提高到原有周期的2倍以上，反應(yīng)裝置調(diào)整時(shí)間縮短為原來(lái)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是流化床聚合反應(yīng)裝置底部入口裝置和導(dǎo)流器的放大圖。
具體實(shí)施方式
流化床聚合反應(yīng)裝置，它包括反應(yīng)裝置上端的擴(kuò)大段1、反應(yīng)裝置直筒反應(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(gè)或多個(gè)氣體導(dǎo)流器5，該導(dǎo)流器包括一個(gè)環(huán)形板6，在環(huán)形板內(nèi)圈設(shè)有一個(gè)中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)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(tái)7的肋板8固定。
中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)7、肋板8和中心撞針9的剖面為一個(gè)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(tái)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(tái)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)裝置底部入口的上方，中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)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(tái)同心的中心孔上。從入口裝置進(jìn)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(guò)最小截面向上流動(dòng)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)裝置底部和混合室壁的集聚；另一部分循環(huán)物流通過(guò)中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)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(duì)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(jìn)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(gè)反應(yīng)裝置空間內(nèi)的任何液體和/或固體物質(zhì)實(shí)現(xiàn)更完美的混合，而不留任何的死角，從而使氣流通過(guò)分布板進(jìn)入流化床時(shí)能充分地均勻分布。
本實(shí)用新型所用的催化劑包括配位陰離子催化劑、陽(yáng)離子催化劑、自由基催化劑。并包括過(guò)濾組分或金屬茂以及雙峰產(chǎn)品催化劑。
環(huán)形板上無(wú)熱合粉末及結(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(gè)分布板下表面無(wú)粉末沉積、掛吊、粘附等情況，非常干凈。
分布板上2077個(gè)φ16mm的孔無(wú)堵塞。
反應(yīng)裝置尺寸直徑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Di＝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hi＝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(pán)的外緣直徑Do＝1650mm，混合室高Hm＝0.8*5200＝4160mm。
結(jié)果表明使用本實(shí)用新型的導(dǎo)流器未觀測(cè)到生產(chǎn)運(yùn)行的操作問(wèn)題和對(duì)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(yùn)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(huì)在反應(yīng)裝置底部急劇和產(chǎn)生液泛，反應(yīng)裝置停車(chē)檢查時(shí)未發(fā)現(xiàn)由于樹(shù)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)裝置，它包括反應(yīng)裝置上端的擴(kuò)大段(1)、反應(yīng)裝置直筒反應(yīng)部分(2)、氣體分布板(3)、氣體混合室(4)，其特征在于在所說(shuō)的氣體混合室(4)上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)氣體導(dǎo)流器(5)，該導(dǎo)流器包括一個(gè)環(huán)形板(6)，在環(huán)形板內(nèi)圈設(shè)有一個(gè)中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)(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(tái)(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)裝置，其特征在于所說(shuō)的中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)(7)、肋板(8)和中心撞針(9)的剖面為一個(gè)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)裝置，其特征在于所說(shuō)的中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)(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)裝置，其特征在于所說(shuō)的中心撞針(9)的直徑Ds＝5～20mm，中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)(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)裝置，其特征在于所說(shuō)的中心撞針(9)的直徑Ds＝15mm，中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)(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)裝置，其特征在于中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)(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)裝置，其特征在于中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)(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)裝置，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)裝置，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°。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種流化床聚合反應(yīng)裝置。它包括反應(yīng)裝置上端的擴(kuò)大段、反應(yīng)裝置直筒反應(yīng)部分、氣體分布板、氣體混合室，在所說(shuō)的氣體混合室上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)氣體導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器包括一個(gè)環(huán)形板，在環(huán)形板內(nèi)圈設(shè)有一個(gè)中空的倒置環(huán)形錐臺(tái)，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(tái)的肋板固定。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1)環(huán)物流進(jìn)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(duì)分布板的沖擊作用力，使夾帶的塊狀聚合物不易進(jìn)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(yùn)行，反應(yīng)裝置的時(shí)空收率可進(jìn)一步提高到原設(shè)計(jì)值的250％，反應(yīng)裝置的連續(xù)運(yùn)行周期可以提高到原有周期的2倍以上，反應(yīng)裝置調(diào)整時(shí)間縮短為原來(lái)的1/3。
文檔編號(hào)B01J8/24GK2603688SQ03229170
公開(kāi)日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者陳紀(jì)忠, 陽(yáng)永榮, 侯琳熙, 胡曉萍, 王靖岱 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)