專利名稱：：一種降低流化床反應器內靜電水平的方法
技術領域：
：本發明涉及流化床反應器的靜電監控，尤其涉及一種流化床反應器內靜電水平降低的方法。
背景技術：
：靜電問題是長期困擾氣相法聚乙烯流化床生產過程的突出技術難題。靜電的存在不僅會影響流化床內流體力學行為，還會引起諸如結片、分布板堵塞乃至停車等嚴重影響裝置連續性的問題。目前對靜電進行控制的本質是減少靜電的積累量，主要可以通過以下途徑實現器壁的表面處理，改變操作條件，加入細顆粒，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。通過對以上設備或儀器目前的應用的分析，現有的降低或者消除靜電水平方法存在以下不足a.器壁的表面處理對工業反應器來說較不切實際的，難度很大，靜電的消除效果不明顯，只能實驗室冷模裝置上使用；b.改變操作條件有很大的局限性，催化劑類型，反應器溫度和反應器氣體組成在很大程度上由所需的產品規格決定，操作人員對操作條件的變動受到4艮多限制；c.加入細顆粒，加入導電性能不同的導體(活性^碳)、半導體(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，但是細顆粒的量一旦超過一定的限制，靜電水平會直線上升；d.安裝接地裝置，只能減少顆粒-器壁間的相互作用所產生的靜電荷，將設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，這種方法不能應用氣固流化床反應器中。在高溫的環境中增大相對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器的抗靜電劑時，需要考慮多方面其它因素，如添加劑必須要滿足產品規格要求，還需要得到國家食品和藥品管理部門的批準。同時，抗靜電劑還不能對催化劑活性或者產品的分子量/分子量分布產生不良影響；g.安裝靜電消除器，由于其不能有效中和電荷，同時因為不安全性安裝靜電消除裝置在工業反應器中并不常用。因此，發展基于精確有效、簡易快捷、安全環保的的靜電消除方法，對提高流化床內部穩定、連續生產具有重要意義。
發明內容本發明提供了一種降低流化床反應器內靜電的方法，能有效P爭低氣固流化床內的靜電水平，以保證連續穩定的生產運行。一種降低流化床反應器內靜電水平的方法，包括以下步驟a.檢測并接收流化床反應器內部的靜電信號；b.分析接收到的靜電信號，當靜電信號達到穩態，計算一段時間內穩態靜電信號的靜電勢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/。進行比較當t/s/t/0>1.2,即認為該工況下流化床內處于高正靜電水平或高負靜電水平，需要對靜電水平進行調節；d.將通入流化床反應器內的氣流分為兩股，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圍流入；通過調節兩股氣流的氣速，降低流化床反應器內的靜電水平。當流化床中正靜電水平偏高，增加有利于負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；調節過程中靜電水平呈現先降低后增加的趨勢，呈現增加的趨勢時，說明已經達到過調的狀態，需要適當回調。當流化床中負靜電水平偏高，增加有利于正靜電水平增加的氣流的氣速，P爭低有利于負靜電水平增加的氣流的氣速；調節過程中靜電水平呈現先降低后增加的趨勢，呈現增加的趨勢時，說明已經達到過調的狀態，需要適當回調。對于流化床而言，不同區域(包括分布板的不同區域還有流化床的不同區域)顆粒-顆粒作用，顆粒-氣體作用，最終對整個流化床整體帶靜電的水平和所帶靜電電性的貢獻是不一樣的。發明人經研究發現，比如，對于氣相法生產聚乙烯反應體系，反應器內軸向中心區域氣速的增加有利于正靜電的產生，而中心區域四周的環形區域氣速的增加有利于負靜電的產生。研究還發現，反應物料、流化床器壁改變后有可能引起不同區域對于靜電水平和所帶電量的貢獻。本發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。一種用于實施本發明方法的裝置，包括流化床反應器、分布板和流化床反應內用于檢測靜電信號的靜電檢測裝置，流化床反應器內的分布板上方設置兩通氣管路，其中一通氣管路的出氣口位于流化床反應器中心。不在中心的通氣管路的出氣口最優靠近流化床反應器的內壁設置。兩通氣管路的設置可以實現流化床內不同區域的氣速調節。另一種用于實施本發明方法的裝置，包括流化床反應器、分布板和流化床反應內用于檢測靜電信號的靜電檢測裝置，分布板由內部的圓和外部的圓環構成，兩部分分別由不同的進氣管路進氣，從而實現流化床內不同區域的氣速調節。內部圓的半徑為r，分布板的半徑為R，r/R優選為0.60.8。該裝置無需在流化床內增加構建，只需對原有分布板進行改進，就能達到分區調節氣速的目的。所述的靜電檢測裝置一般包括靜電計、伏特計、歐姆計、示波器和皮可安培計，可選用現有檢測設備，如專利2007101560439所述的裝置。靜電檢測裝置安裝在流化床反應器內分布板以上的側壁或循環管線的任意位置。優選安裝流化床反應器內分布板以上料位以下，料位高度四分之一至三分之一處，由工廠的生產經驗，該位置是靜電結片多發的區域。靜電檢測裝置可以設置一個或多個。流化床反應器內部的靜電信號通過設置在流化床反應器內的靜電檢測裝置的檢測探頭檢測，進入靜電信號采集裝置進行信號的A/D轉換，最后進入靜電信號的處理裝置(計算機)進行分析和處理。本發明可用于流化床反應器的類型包括氣固流化床反應器、液固流化床反應器和氣液固三項流化床反應器的均聚和共聚。本發明與現有的方法相比具有如下的優點a.不影響生產過程的連續性，保證生產的穩定運行。b.不影響產品，沒有附加處理步驟。c.是一種安全、綠色、環保的方法。d.方法簡便，容易實現，有工業推廣前景。圖1為實施例1中實驗室水平調控前后靜電勢對比圖；圖2為實施例2中實驗室水平調控前后靜電勢對比圖；圖3為由內部的圓和外部的圓環構成的分布板的結構示意圖。具體實施方式實施例1在高1000mm,內徑150mm有機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，開孔率為2.6%，并且，分布板由直徑為100mm內圓和外部的環組成(如圖3所示，分布板上的孔沒有標出)，能進行兩個區域表觀氣速的控制。以空氣作為流化氣體，表觀氣速為0.5m/s。流化介質為經篩分、混合的LLDPE顆粒。LLDPE經篩分，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，每次采樣時間為300s。分別改變靜電檢測器置于分布板上方27mm,107mm,187mm，267mm，346mm,426mm，504mm,529mm高度，距離壁面處，測得流化床內的靜電勢分布如圖1所示。表l篩分后5種顆粒的平均粒徑<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>適當增加內圓的表觀氣速，降低外環的表觀氣速，保持總進氣量不變，得到一組新的靜電勢分布，如圖1所示。實,驗結果顯示靜電勢水平在床層下部有明顯的降低。實施例2在高1000mm,內徑150mm有機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開孔率為2.6%，分布板由直徑為100mm內圓和外部的環組成，能進行兩個區域表觀氣速的控制。以空氣作為流化氣體，表觀氣速為0.5m/s。流化介質為經篩分、混合的LLDPE顆粒。LLDPE經篩分，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，每次采樣時間為300s。分別改變靜電檢測器置于分布板上方27mm,107mm,187mm,267mm,346mm,426mm，504mm，529mm高度，-巨離壁面處，測4尋流化床內的靜電勢分布如圖2所示。適當增加外環的表觀氣速，降低內圓的表觀氣速，保持總進氣量不變，得到一組新的靜電勢分布，如圖2所示。實驗結果顯示靜電勢水平在床層上部有明顯的降低。實施例3在高12000mm，內徑3050mm，分布板為多孔平板(內圓直徑為2000mm),孔徑為16mm開孔率為2.5%的工業中試流化床裝置中(氣相法工藝生產聚乙烯)，反應溫度為87。C，靜電檢測器置于分布板上方2100mm,距離壁面5mm處。表觀氣速為0.7m/s,采樣頻率為100Hz,每次采樣時間為100s。將采集到的靜電信號進行計算，求出穩態靜電勢t/s。異常工況下負靜電勢大于2800V,即流化床中正電勢水平偏高，于是增加分布板有利于負靜電勢水平增加區域即外環區域的的氣速至0.75m/s,降低有利于正靜電勢水平增加的分布板區域即內圓區域的氣速至0.65m/s，靜電勢水平有所降低。繼續進行調節，增加外環區域的的氣速至0.80m/s，P爭低內圓區域的氣速至0.60m/s，靜電勢降至2156V。再次進行調節，靜電勢達到1609V，第三次進行調節，發現已經過調，靜電勢達到1843V，于是回調至內圓區域的的氣速0.85m/s，外環區域的氣速0.55m/s，檢測靜電勢為-1600V。為正常靜電勢水平。工業中試裝置異常工況下對靜電勢水平具體調控過程見表2。8表2異常工況下工業中試裝置中靜電水平的調控<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例4在高12000mm,內徑3050mm,分布板為多孔平板(內圓直徑為2000mm),孔徑為16mm開孔率為2.205%的工業鑄鐵氣固流化床中(氣相法工藝生產聚乙烯)，反應溫度為110°C，靜電檢測器置于分布板上方3000mm，距離壁面5mm處。表觀氣速為0.7m/s，釆樣頻率為100Hz，每次采樣時間為100s。將采集到的靜電信號進行計算，求出穩態靜電勢C4。異常工況下負靜電勢大于6600V，即流化床中負電勢水平偏高，增加分布板有利于正靜電勢水平增加區域即內圓區域的的氣速至0.75m/s，降低有利于負靜電勢水平增加的分布板區域即外環區域的氣速至0.65m/s，靜電勢水平有所降低。繼續進行調節，增加內圓區域的的氣速至0.80m/s，降低外環區域的氣速至0.60m/s，靜電勢降至-3455V。再次進行調節，發現已經過調，靜電勢達到-3928V,于是回調至內圓區域的的氣速0.80m/s,外環區域的氣速0.60m/s,檢測靜電勢為-3456V。為正常靜電勢水平。工業裝置中異常工況下對靜電勢水平具體調控過程見表3。表3異常工況下工業裝置中靜電水平的調控<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權利要求1、一種降低流化床反應器內靜電水平的方法，包括以下步驟a.檢測并接收流化床反應器內部的靜電信號；b.分析接收到的靜電信號，當靜電信號達到穩態，計算一段時間內穩態靜電信號的靜電勢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進行比較當Us/U0≥1.2，即認為該工況下流化床內處于高正靜電水平或高負靜電水平，需要對靜電水平進行調節；d.將通入流化床反應器內的氣流分為兩股，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圍流入；通過調節兩股氣流的氣速，降低流化床反應器內的靜電水平。2、如權利要求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、一種實施權利要求1所述方法的裝置，包括流化床反應器、分布板和流化床反應器內用于檢測靜電信號的靜電檢測裝置，其特征在于流化床反應器內的分布板上方設置兩通氣管路，其中一通氣管路的出氣口位于流化床反應器中心。4、如權利要求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器中心，另一通氣管路的出氣口靠近流化床反應器的內壁。5、如權利要求3所述的裝置，其特征在于所述的靜電檢測裝置安裝在流化床反應器內分布板以上的側壁或循環管線的任意位置。6、如權利要求3所述的裝置，其特征在于所述的靜電檢測裝置安裝在流化床反應器內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、一種實施權利要求1所述方法的裝置，包括流化床反應器、分布板和流化床反應內用于檢測靜電信號的靜電檢測裝置，其特征在于分布板由內部的圓和外部的圓環構成，兩部分分別由不同的進氣管路進氣。8、如權利要求7所述的裝置，其特征在于內部的圓的半徑與分布板的半徑比為0.6~0.8。9、如權利要求7所述的裝置，其特征在于所述的靜電檢測裝置安裝在流化床反應器內分布板以上的側壁或循環管線的任意位置。10、如權利要求7所述的裝置，其特征在于所述的靜電檢測裝置安裝在流化床反應器內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。全文摘要本發明公開了一種降低流化床反應器內靜電水平的方法，通過接收流化床反應器內部的靜電信號、分析接受的靜電信號、選取靜電信號的特征參數確定流化床內的靜電勢水平、調節不同區域的表觀氣速，達到降低氣固流化床內靜電水平。本發明方法能有效降低流化床內的靜電水平，以保證連續穩定的生產運行。具有環保、安全、簡易快捷等特點，能很大程度減少流化床內靜電，并根據檢測的結果對生產參數進行控制。文檔編號B01J8/24GK101670254SQ20091015306公開日2010年3月17日申請日期2009年9月29日優先權日2009年9月29日發明者怡徐,王靖岱,蔣斌波,南許,陽永榮,黃正梁申請人:浙江大學