專利名稱：：一種降低流化床反應(yīng)器內(nèi)靜電水平的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及流化床反應(yīng)器的靜電監(jiān)控，尤其涉及一種流化床反應(yīng)器內(nèi)靜電水平降低的方法。
背景技術(shù)：
：靜電問(wèn)題是長(zhǎng)期困擾氣相法聚乙烯流化床生產(chǎn)過(guò)程的突出技術(shù)難題。靜電的存在不僅會(huì)影響流化床內(nèi)流體力學(xué)行為，還會(huì)引起諸如結(jié)片、分布板堵塞乃至停車(chē)等嚴(yán)重影響裝置連續(xù)性的問(wèn)題。目前對(duì)靜電進(jìn)行控制的本質(zhì)是減少靜電的積累量，主要可以通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)器壁的表面處理，改變操作條件，加入細(xì)顆粒，安裝接地裝置，增加氣體濕度，加入抗靜電劑，安裝靜電消除器。通過(guò)對(duì)以上設(shè)備或儀器目前的應(yīng)用的分析，現(xiàn)有的降低或者消除靜電水平方法存在以下不足a.器壁的表面處理對(duì)工業(yè)反應(yīng)器來(lái)說(shuō)較不切實(shí)際的，難度很大，靜電的消除效果不明顯，只能實(shí)驗(yàn)室冷模裝置上使用；b.改變操作條件有很大的局限性，催化劑類(lèi)型，反應(yīng)器溫度和反應(yīng)器氣體組成在很大程度上由所需的產(chǎn)品規(guī)格決定，操作人員對(duì)操作條件的變動(dòng)受到4艮多限制；c.加入細(xì)顆粒，加入導(dǎo)電性能不同的導(dǎo)體(活性^碳)、半導(dǎo)體(二氧化硅)及絕緣體(顏料)微粒，能有效地減少流化床中靜電的積累，但是細(xì)顆粒的量一旦超過(guò)一定的限制，靜電水平會(huì)直線上升；d.安裝接地裝置，只能減少顆粒-器壁間的相互作用所產(chǎn)生的靜電荷，將設(shè)備接地并不是一種控制靜電的有效方法；e.增加氣體濕度，由于水是乙烯聚合催化劑的毒物，這種方法不能應(yīng)用氣固流化床反應(yīng)器中。在高溫的環(huán)境中增大相對(duì)濕度的方法效果不佳；f.加入抗靜電劑，選擇用于流化床聚合反應(yīng)器的抗靜電劑時(shí)，需要考慮多方面其它因素，如添加劑必須要滿足產(chǎn)品規(guī)格要求，還需要得到國(guó)家食品和藥品管理部門(mén)的批準(zhǔn)。同時(shí)，抗靜電劑還不能對(duì)催化劑活性或者產(chǎn)品的分子量/分子量分布產(chǎn)生不良影響；g.安裝靜電消除器，由于其不能有效中和電荷，同時(shí)因?yàn)椴话踩园惭b靜電消除裝置在工業(yè)反應(yīng)器中并不常用。因此，發(fā)展基于精確有效、簡(jiǎn)易快捷、安全環(huán)保的的靜電消除方法，對(duì)提高流化床內(nèi)部穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種降低流化床反應(yīng)器內(nèi)靜電的方法，能有效P爭(zhēng)低氣固流化床內(nèi)的靜電水平，以保證連續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)行。一種降低流化床反應(yīng)器內(nèi)靜電水平的方法，包括以下步驟a.檢測(cè)并接收流化床反應(yīng)器內(nèi)部的靜電信號(hào)；b.分析接收到的靜電信號(hào)，當(dāng)靜電信號(hào)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)態(tài)靜電信號(hào)的靜電勢(shì)的平均值作為特征值，記正常工況下的特征值為t/0，某一工況下的特征值為t/s;c.將某一工況下的特征值t/s與正常工況下的特征值為t/。進(jìn)行比較當(dāng)t/s/t/0>1.2,即認(rèn)為該工況下流化床內(nèi)處于高正靜電水平或高負(fù)靜電水平，需要對(duì)靜電水平進(jìn)行調(diào)節(jié)；d.將通入流化床反應(yīng)器內(nèi)的氣流分為兩股，一股沿流化床軸向中心流入，另一股沿流化床軸向中心的周?chē)魅?；通過(guò)調(diào)節(jié)兩股氣流的氣速，降低流化床反應(yīng)器內(nèi)的靜電水平。當(dāng)流化床中正靜電水平偏高，增加有利于負(fù)靜電水平增加的氣流的氣速，降低有利于正靜電水平增加的氣流的氣速；調(diào)節(jié)過(guò)程中靜電水平呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到過(guò)調(diào)的狀態(tài)，需要適當(dāng)回調(diào)。當(dāng)流化床中負(fù)靜電水平偏高，增加有利于正靜電水平增加的氣流的氣速，P爭(zhēng)低有利于負(fù)靜電水平增加的氣流的氣速；調(diào)節(jié)過(guò)程中靜電水平呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到過(guò)調(diào)的狀態(tài)，需要適當(dāng)回調(diào)。對(duì)于流化床而言，不同區(qū)域(包括分布板的不同區(qū)域還有流化床的不同區(qū)域)顆粒-顆粒作用，顆粒-氣體作用，最終對(duì)整個(gè)流化床整體帶靜電的水平和所帶靜電電性的貢獻(xiàn)是不一樣的。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，比如，對(duì)于氣相法生產(chǎn)聚乙烯反應(yīng)體系，反應(yīng)器內(nèi)軸向中心區(qū)域氣速的增加有利于正靜電的產(chǎn)生，而中心區(qū)域四周的環(huán)形區(qū)域氣速的增加有利于負(fù)靜電的產(chǎn)生。研究還發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)物料、流化床器壁改變后有可能引起不同區(qū)域?qū)τ陟o電水平和所帶電量的貢獻(xiàn)。本發(fā)明靜電降低方法適宜裝置工作溫度為-20。C-140°C，工作壓力為0~8MPa。一種用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置，包括流化床反應(yīng)器、分布板和流化床反應(yīng)內(nèi)用于檢測(cè)靜電信號(hào)的靜電檢測(cè)裝置，流化床反應(yīng)器內(nèi)的分布板上方設(shè)置兩通氣管路，其中一通氣管路的出氣口位于流化床反應(yīng)器中心。不在中心的通氣管路的出氣口最優(yōu)靠近流化床反應(yīng)器的內(nèi)壁設(shè)置。兩通氣管路的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)流化床內(nèi)不同區(qū)域的氣速調(diào)節(jié)。另一種用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置，包括流化床反應(yīng)器、分布板和流化床反應(yīng)內(nèi)用于檢測(cè)靜電信號(hào)的靜電檢測(cè)裝置，分布板由內(nèi)部的圓和外部的圓環(huán)構(gòu)成，兩部分分別由不同的進(jìn)氣管路進(jìn)氣，從而實(shí)現(xiàn)流化床內(nèi)不同區(qū)域的氣速調(diào)節(jié)。內(nèi)部圓的半徑為r，分布板的半徑為R，r/R優(yōu)選為0.60.8。該裝置無(wú)需在流化床內(nèi)增加構(gòu)建，只需對(duì)原有分布板進(jìn)行改進(jìn)，就能達(dá)到分區(qū)調(diào)節(jié)氣速的目的。所述的靜電檢測(cè)裝置一般包括靜電計(jì)、伏特計(jì)、歐姆計(jì)、示波器和皮可安培計(jì)，可選用現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備，如專利2007101560439所述的裝置。靜電檢測(cè)裝置安裝在流化床反應(yīng)器內(nèi)分布板以上的側(cè)壁或循環(huán)管線的任意位置。優(yōu)選安裝流化床反應(yīng)器內(nèi)分布板以上料位以下，料位高度四分之一至三分之一處，由工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，該位置是靜電結(jié)片多發(fā)的區(qū)域。靜電檢測(cè)裝置可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)。流化床反應(yīng)器內(nèi)部的靜電信號(hào)通過(guò)設(shè)置在流化床反應(yīng)器內(nèi)的靜電檢測(cè)裝置的檢測(cè)探頭檢測(cè)，進(jìn)入靜電信號(hào)采集裝置進(jìn)行信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)入靜電信號(hào)的處理裝置(計(jì)算機(jī))進(jìn)行分析和處理。本發(fā)明可用于流化床反應(yīng)器的類(lèi)型包括氣固流化床反應(yīng)器、液固流化床反應(yīng)器和氣液固三項(xiàng)流化床反應(yīng)器的均聚和共聚。本發(fā)明與現(xiàn)有的方法相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)a.不影響生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。b.不影響產(chǎn)品，沒(méi)有附加處理步驟。c.是一種安全、綠色、環(huán)保的方法。d.方法簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)，有工業(yè)推廣前景。圖1為實(shí)施例1中實(shí)驗(yàn)室水平調(diào)控前后靜電勢(shì)對(duì)比圖；圖2為實(shí)施例2中實(shí)驗(yàn)室水平調(diào)控前后靜電勢(shì)對(duì)比圖；圖3為由內(nèi)部的圓和外部的圓環(huán)構(gòu)成的分布板的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1在高1000mm,內(nèi)徑150mm有機(jī)玻璃建造的氣固流化床中，分布板為直徑為150mm多孔平板，孔徑為2.0mm，開(kāi)孔率為2.6%，并且，分布板由直徑為100mm內(nèi)圓和外部的環(huán)組成(如圖3所示，分布板上的孔沒(méi)有標(biāo)出)，能進(jìn)行兩個(gè)區(qū)域表觀氣速的控制。以空氣作為流化氣體，表觀氣速為0.5m/s。流化介質(zhì)為經(jīng)篩分、混合的LLDPE顆粒。LLDPE經(jīng)篩分，成為P1、P2、P3、P4、P5五種平均粒徑不一的顆粒，粒徑分布見(jiàn)表1，將其4姿照P1:P2:P3:P4:P5=50:20:10:10:IO的比例混合。靜床高為300mm，采樣頻率為100Hz，每次采樣時(shí)間為300s。分別改變靜電檢測(cè)器置于分布板上方27mm,107mm,187mm，267mm，346mm,426mm，504mm,529mm高度，距離壁面處，測(cè)得流化床內(nèi)的靜電勢(shì)分布如圖1所示。表l篩分后5種顆粒的平均粒徑<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>適當(dāng)增加內(nèi)圓的表觀氣速，降低外環(huán)的表觀氣速，保持總進(jìn)氣量不變，得到一組新的靜電勢(shì)分布，如圖1所示。實(shí),驗(yàn)結(jié)果顯示靜電勢(shì)水平在床層下部有明顯的降低。實(shí)施例2在高1000mm,內(nèi)徑150mm有機(jī)玻璃建造的氣固流化床中，分布板為直徑為150mm多孔平板，孔徑為2.0mm開(kāi)孔率為2.6%，分布板由直徑為100mm內(nèi)圓和外部的環(huán)組成，能進(jìn)行兩個(gè)區(qū)域表觀氣速的控制。以空氣作為流化氣體，表觀氣速為0.5m/s。流化介質(zhì)為經(jīng)篩分、混合的LLDPE顆粒。LLDPE經(jīng)篩分，成為P1、P2、P3、P4、P5五種平均粒徑不一的顆粒，粒徑分布見(jiàn)表l，將其按照P1:P2:P3:P4:P5=10:10:10:20:50的比例混合。靜床高為300mm,采樣頻率為100Hz，每次采樣時(shí)間為300s。分別改變靜電檢測(cè)器置于分布板上方27mm,107mm,187mm,267mm,346mm,426mm，504mm，529mm高度，-巨離壁面處，測(cè)4尋流化床內(nèi)的靜電勢(shì)分布如圖2所示。適當(dāng)增加外環(huán)的表觀氣速，降低內(nèi)圓的表觀氣速，保持總進(jìn)氣量不變，得到一組新的靜電勢(shì)分布，如圖2所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示靜電勢(shì)水平在床層上部有明顯的降低。實(shí)施例3在高12000mm，內(nèi)徑3050mm，分布板為多孔平板(內(nèi)圓直徑為2000mm),孔徑為16mm開(kāi)孔率為2.5%的工業(yè)中試流化床裝置中(氣相法工藝生產(chǎn)聚乙烯)，反應(yīng)溫度為87。C，靜電檢測(cè)器置于分布板上方2100mm,距離壁面5mm處。表觀氣速為0.7m/s,采樣頻率為100Hz,每次采樣時(shí)間為100s。將采集到的靜電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，求出穩(wěn)態(tài)靜電勢(shì)t/s。異常工況下負(fù)靜電勢(shì)大于2800V,即流化床中正電勢(shì)水平偏高，于是增加分布板有利于負(fù)靜電勢(shì)水平增加區(qū)域即外環(huán)區(qū)域的的氣速至0.75m/s,降低有利于正靜電勢(shì)水平增加的分布板區(qū)域即內(nèi)圓區(qū)域的氣速至0.65m/s，靜電勢(shì)水平有所降低。繼續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加外環(huán)區(qū)域的的氣速至0.80m/s，P爭(zhēng)低內(nèi)圓區(qū)域的氣速至0.60m/s，靜電勢(shì)降至2156V。再次進(jìn)行調(diào)節(jié)，靜電勢(shì)達(dá)到1609V，第三次進(jìn)行調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過(guò)調(diào)，靜電勢(shì)達(dá)到1843V，于是回調(diào)至內(nèi)圓區(qū)域的的氣速0.85m/s，外環(huán)區(qū)域的氣速0.55m/s，檢測(cè)靜電勢(shì)為-1600V。為正常靜電勢(shì)水平。工業(yè)中試裝置異常工況下對(duì)靜電勢(shì)水平具體調(diào)控過(guò)程見(jiàn)表2。8表2異常工況下工業(yè)中試裝置中靜電水平的調(diào)控<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例4在高12000mm,內(nèi)徑3050mm,分布板為多孔平板(內(nèi)圓直徑為2000mm),孔徑為16mm開(kāi)孔率為2.205%的工業(yè)鑄鐵氣固流化床中(氣相法工藝生產(chǎn)聚乙烯)，反應(yīng)溫度為110°C，靜電檢測(cè)器置于分布板上方3000mm，距離壁面5mm處。表觀氣速為0.7m/s，釆樣頻率為100Hz，每次采樣時(shí)間為100s。將采集到的靜電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，求出穩(wěn)態(tài)靜電勢(shì)C4。異常工況下負(fù)靜電勢(shì)大于6600V，即流化床中負(fù)電勢(shì)水平偏高，增加分布板有利于正靜電勢(shì)水平增加區(qū)域即內(nèi)圓區(qū)域的的氣速至0.75m/s，降低有利于負(fù)靜電勢(shì)水平增加的分布板區(qū)域即外環(huán)區(qū)域的氣速至0.65m/s，靜電勢(shì)水平有所降低。繼續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加內(nèi)圓區(qū)域的的氣速至0.80m/s，降低外環(huán)區(qū)域的氣速至0.60m/s，靜電勢(shì)降至-3455V。再次進(jìn)行調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過(guò)調(diào)，靜電勢(shì)達(dá)到-3928V,于是回調(diào)至內(nèi)圓區(qū)域的的氣速0.80m/s,外環(huán)區(qū)域的氣速0.60m/s,檢測(cè)靜電勢(shì)為-3456V。為正常靜電勢(shì)水平。工業(yè)裝置中異常工況下對(duì)靜電勢(shì)水平具體調(diào)控過(guò)程見(jiàn)表3。表3異常工況下工業(yè)裝置中靜電水平的調(diào)控<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種降低流化床反應(yīng)器內(nèi)靜電水平的方法，包括以下步驟a.檢測(cè)并接收流化床反應(yīng)器內(nèi)部的靜電信號(hào)；b.分析接收到的靜電信號(hào)，當(dāng)靜電信號(hào)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)態(tài)靜電信號(hào)的靜電勢(shì)的平均值作為特征值，記正常工況下的特征值為U0，某一工況下的特征值為Us；c.將某一工況下的特征值Us與正常工況下的特征值為U0進(jìn)行比較當(dāng)Us/U0≥1.2，即認(rèn)為該工況下流化床內(nèi)處于高正靜電水平或高負(fù)靜電水平，需要對(duì)靜電水平進(jìn)行調(diào)節(jié)；d.將通入流化床反應(yīng)器內(nèi)的氣流分為兩股，一股沿流化床軸向中心流入，另一股沿流化床軸向中心的周?chē)魅?；通過(guò)調(diào)節(jié)兩股氣流的氣速，降低流化床反應(yīng)器內(nèi)的靜電水平。2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于工作溫度為-20。C140°C，工作壓力為0~8MPa。3、一種實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的裝置，包括流化床反應(yīng)器、分布板和流化床反應(yīng)器內(nèi)用于檢測(cè)靜電信號(hào)的靜電檢測(cè)裝置，其特征在于流化床反應(yīng)器內(nèi)的分布板上方設(shè)置兩通氣管路，其中一通氣管路的出氣口位于流化床反應(yīng)器中心。4、如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的兩通氣管路，一通氣管路的出氣口位于流化床反應(yīng)器中心，另一通氣管路的出氣口靠近流化床反應(yīng)器的內(nèi)壁。5、如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的靜電檢測(cè)裝置安裝在流化床反應(yīng)器內(nèi)分布板以上的側(cè)壁或循環(huán)管線的任意位置。6、如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的靜電檢測(cè)裝置安裝在流化床反應(yīng)器內(nèi)分布板以上料位以下，且料位高度四分之一至三分之一處的位置。7、一種實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的裝置，包括流化床反應(yīng)器、分布板和流化床反應(yīng)內(nèi)用于檢測(cè)靜電信號(hào)的靜電檢測(cè)裝置，其特征在于分布板由內(nèi)部的圓和外部的圓環(huán)構(gòu)成，兩部分分別由不同的進(jìn)氣管路進(jìn)氣。8、如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于內(nèi)部的圓的半徑與分布板的半徑比為0.6~0.8。9、如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述的靜電檢測(cè)裝置安裝在流化床反應(yīng)器內(nèi)分布板以上的側(cè)壁或循環(huán)管線的任意位置。10、如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述的靜電檢測(cè)裝置安裝在流化床反應(yīng)器內(nèi)分布板以上料位以下，且料位高度四分之一至三分之一處的位置。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種降低流化床反應(yīng)器內(nèi)靜電水平的方法，通過(guò)接收流化床反應(yīng)器內(nèi)部的靜電信號(hào)、分析接受的靜電信號(hào)、選取靜電信號(hào)的特征參數(shù)確定流化床內(nèi)的靜電勢(shì)水平、調(diào)節(jié)不同區(qū)域的表觀氣速，達(dá)到降低氣固流化床內(nèi)靜電水平。本發(fā)明方法能有效降低流化床內(nèi)的靜電水平，以保證連續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)行。具有環(huán)保、安全、簡(jiǎn)易快捷等特點(diǎn)，能很大程度減少流化床內(nèi)靜電，并根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果對(duì)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行控制。文檔編號(hào)B01J8/24GK101670254SQ20091015306公開(kāi)日2010年3月17日申請(qǐng)日期2009年9月29日優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日發(fā)明者怡徐,王靖岱,蔣斌波,南許,陽(yáng)永榮,黃正梁申請(qǐng)人:浙江大學(xué)