一种多区聚乙烯流化床反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种多区聚乙烯流化床反应器，包括：反应器壳体，从上到下依次包括上封头、扩大段、直筒段和下封头，上封头顶部设有出口管线，下封头底部设有出口管线；内部挡板，竖直设置于直筒段；进料管线，包括至少两个单体进料管线和至少两个催化剂进料管线，单体进料管线和催化剂进料管线位于直筒段外部并与直筒段相通，至少两个单体进料管线分别位于内部挡板的两侧，至少两个催化剂进料管线分别位于内部挡板的两侧；出料管线，位于位于直筒段外部并与直筒段相通，出料管线上设有出料阀；气体分布器，位于反应器壳体内部并靠近反应器壳体底部；分布板，位于气体分布器上方。位于气体分布器上方。位于气体分布器上方。

【技术实现步骤摘要】
一种多区聚乙烯流化床反应器


[0001]本专利技术涉及流化床反应器领域，尤其涉及一种多区聚乙烯流化床反应器。

技术介绍

[0002]气相流化床聚乙烯工艺由于工艺流程简单、设备投资低、装置操作灵活、产品范围广等优点，逐渐成为聚乙烯生产工艺的主流。尤其在中国，随着煤化工聚乙烯的逐渐投产，气相流化床工艺更是占据了聚乙烯产能的半壁江山。在聚乙烯流化床反应器中，聚乙烯颗粒像流体一样进行向上流动，乙烯聚合主要发生在聚乙烯粒子的流化过程中。聚合反应产生的热量主要依靠乙烯、其他聚合单体、氢气、惰性稀释剂以及惰性气体的循环气经反应器和流化床循环而除去的。在整个流化过程中，循环气体经过置于反应器外的冷却器中将聚合热带出反应器，然后返回流化床反应器的下部，经反应器上升的循环气体保持流化床呈流化态，并维持流化床的有效传质和返混。近年来随着聚烯烃工业的发展和规模装置的扩大，流化床反应器的直径不断增加。作为气相聚乙烯工艺的核心设备，如何设计新型反应器使得装置稳定、安全和高效运行成了气相工艺生产高性能聚乙烯和高端牌号聚乙烯的关键问题之一。
[0003]为了提高流化床的传热效率，人们通过使用可增强搅拌作用的各种类型的机械搅拌器元件，来完善设计流化床反应器。美国专利4,188,132公开了一种流化床反应器的螺旋搅拌器。只有螺旋搅拌器的下部连于驱动轴的末端，其下端高于第一圈螺旋的长度处还装有分离的分配器螺旋元件。作为冷却介质的新鲜气体通过驱动轴的入口通道进入反应器。分配器螺旋元件的目的是反转进入反应器的气流方向，从而防止在反应器底生成聚合物附聚块。该专利主要用于改善流化床反应器的传热效率，对聚乙烯的高性能化和高端化生产并未涉及。
[0004]专利CN201621087883.5公布了一种聚乙烯流化床反应器，主要由反应器(1)、混合物出口(2)、旋风分离器(3)、冷却器出口(4)、控制阀(5)、聚乙烯出口(6)、压缩机(7)、乙烯储罐(8)、乙烯进口(9)、带孔斜板(10)、蛇形管(11)、冷却剂进口(12)、惰性气体储罐(13)、催化剂(14)和催化剂进口(15)组成，其特征在于：反应器(1)左部设有惰性气体储罐(13)、催化剂(14)和催化剂进口(15)和冷却剂进口(12)；右部设有旋风分离器(3)、冷却器出口(4)、控制阀(5)、聚乙烯出口(6)；下部设有压缩机(7)、乙烯储罐(8)和乙烯进口(9)；惰性气体与催化剂(14)混合后从催化剂进口(15)进入反应器。该专利技术主要用于改善反应器的撤热能力、提高聚乙烯的生成效率，无法用于宽/多峰聚乙烯等高性能拍好的生产。
[0005]专利CN202010132200.8公布了一种用于费托合成的流化床反应器，包括反应器筒体和设于反应器筒体内的内构件，内构件包括气体分布机构、换热机构、固体催化剂分离循环机构和催化剂在线进料出料机构；气体分布机构包括设置在入反应器筒体底部的一级气体分布器、二级气体分布器和设置在流化床反应器的主反应密相区的三级气体分布器，该三级气体分布器的气体喷嘴横向喷出气体，对纵向上升的气流进行横向切割。该专利技术可以避免流化床反应器内的空穴的产生，系统移热效率高，温度分布均匀，气固分离效果好，但
仅适用于规模化费托合成，不能用于聚乙烯的高性能化和高端化生产。
[0006]专利CN201911351296.0公布了一种均匀进料式循环流化床反应器，包括炉膛、导流筒、旋风分离器、伴床、出料管、下降管及返料管，炉膛内部经由布风板分隔成进风腔室和反应腔室，进风腔室中部竖直穿设有用以向上输送提升风的提升风输送管，进风腔室的侧壁设有流化风输入口；导流筒呈锥形状且设于反应腔室的下端，导流筒的下端口位于提升风输送管的正上方，导流筒的上端进口经由出料管与旋风分离器的输入口相连接，旋风分离器的下端出口连接伴床，所述伴床和下降管连接，下降管与返料管的一端相连接，返料管的另一端与反应腔室的下端相连接。该专利技术公布的流化床反应器主要适用于将煤炭转化为H2、CO和CH4等清洁能源，也无法用于气相聚乙烯的生产。
[0007]专利CN201911095519.1公布了一种内构件和多级流化床反应器，该内构件应用于流化床反应器的腔室内，包括：外侧壁为第一圆锥形结构的壳体以及固定连接结构，其中，壳体的锥端封闭；与锥端相对应的所述第一圆锥形结构的底端设置有开口，在腔室内，开口向下；固定连接结构，设置于壳体的外侧壁，并与流化床反应器固定连接，以使第一圆锥形结构的壳体将腔室划分成上下结构的至少两个反应区。该专利技术主要适用于反应强放热或催化剂需要连续反应
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再生的情况，如催化裂化，粉煤燃烧，硝基芳香化合物加氢，芳烃氨氧化，甲醇制烯烃、芳烃以及合成气一步法制烯烃与芳烃等。
[0008]专利CN201920311047.8公开了一种强化传热的流化床反应器，通过向流化床中喷入冷凝液以吸收反应过程中产生的过量热量。为避免积液累积造成对生产稳定性的影响，该流化床反应器使用抗液体沉积的气体分布板，并在流化床器壁上进行特殊处理。该分布板表面及流化床器壁表面为超疏液的固体表面层，进入反应器的冷凝液以液滴的形态散开在分布板表面和反应器器壁表面，增大了液相的比表面积，提高了液滴的蒸发速率和传热速率，解决了现有技术中因积液导致的分布板进气孔堵塞和固体颗粒聚团结块的问题。
[0009]随着人们生活水平的提高，高端聚乙烯尤其是宽/多峰聚乙烯产品的需求量持续增加。现有的多峰聚乙烯一般包含一种高分子量组分和一种低分子量组分。高分子量组分为聚合物体系提供优良的机械性能，而低分子量组分为聚合物体系提供优良的加工性能。多峰聚乙烯聚合物体系具有广泛的应用领域，例如生产薄膜和管材等。高性能管材在使用过程中，要求树脂具有高刚性和良好的韧性，使其具有较高的耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能。为了获得具有较好物理性能或加工性能的聚合物产品，在传统的烯烃聚合反应器及其工艺的基础上，采用双串联或多串联反应器，可以使烯烃聚合形成具有分子量分布显多峰或宽峰的聚合物，在不同的反应温度或气体组成下，烯烃聚合能形成分子量大小不同的聚合物。本领域已公认的是，将催化剂或带有活性中心的聚合物置于两种或两种以上不同的反应条件或气体组成内，使其连续反应，便能生产出具有宽/多峰分布的聚乙烯。
[0010]串反应器工艺分为淤浆
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淤浆、淤浆
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气相、气相
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气相方式。通过常规反应器的组合，用于生产双峰聚乙烯是一种简便、实用的工艺开发方法，然而多个串联会造成设备投资费用增加，操作复杂程度增加等问题。
[0011]欧洲专利EP
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A
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691353描述了两个传统的气相反应器串联生产宽/双峰聚乙烯的方法；该方法存在两个气相反应器之间反应物互相串流、聚合物和反应物料在输送管道继续反应造成管道堵塞等问题。
[0012]美国专利US 7115687B中公布了一种第一环管反应器和第二气相流化床反应器串联的工艺；该工艺存在聚合物颗粒在两个气相反应器中的停留时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多区聚乙烯流化床反应器，其特征在于，包括：反应器壳体，所述反应器壳体从上到下依次包括上封头、扩大段、直筒段和下封头，所述上封头顶部设有出口管线，所述下封头底部设有出口管线；内部挡板，所述内部挡板竖直设置于直筒段；进料管线，包括至少两个单体进料管线和至少两个催化剂进料管线，所述单体进料管线和催化剂进料管线位于直筒段外部并与直筒段相通，所述至少两个单体进料管线分别位于内部挡板的两侧，所述至少两个催化剂进料管线分别位于内部挡板的两侧；出料管线，所述出料管线位于位于直筒段外部并与直筒段相通，所述出料管线上设有出料阀；气体分布器，所述气体分布器位于反应器壳体内部并靠近反应器壳体底部；分布板，所述分布板位于气体分布器上方。2.根据权利要求1所述的多区聚乙烯流化床反应器，其特征在于，所述单体进料管线和催化剂进料管线的高度相同。3.根据权利要求1所述的多区聚乙烯流化床反应器，其特征在于，所述内部挡板位于直筒段的中轴线上。4.根据权利要求1所述的多区聚乙烯流化床反应器，其特征在于，所述内部挡板的高度为直筒段高度的1/5～4/5。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登飞，闫义彬，何书艳，任鹤，吴薇，王玉如，赵增辉，李广东，王淑英，王熺，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：