一種適用于多區聚合反應的單氣相流化床反應器排料口的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種單氣相流化床反應器排料口，尤其是涉及一種適用于多區聚合反應的單氣相流化床反應器排料口。
【背景技術】
[0002]隨著聚乙烯工業的不斷發展，氣相流化床聚乙烯工藝技術及生產線被廣泛應用(全球超過70% )，并且普遍呈現出大型化、深度冷凝化的特點。其中最為廣泛采用的美國Univat1n氣相流化床聚乙烯工藝(全球超過50%，約200套)和中國石化的ST氣相流化床聚乙烯工藝(約6套)，在現有裝置條件下不斷提高產能已經成為各大石化企業追求效益的有效措施。現代冷凝技術的出現，尤其是深度冷凝將反應器負荷從原有的設計能力提高了 I?2倍，給石化企業帶來了相當可觀的效益。
[0003]隨著超冷凝技術的應用，冷凝深度的加大，傳統意義上的氣一固兩項氣相流化床正在演變為氣一液一固三項并存的氣相流化床，意味著一部分的聚合反應可能在流化床下部的液相含量較大區域被引發、發生，未反應聚合完成的粒子隨上升氣流進入流化床上部的氣一固區域繼續進行聚合反應。由于整個流化床中溫度梯度和反應物濃度梯度的存在，不同區域的聚合產物是有區別的。這種情況下，只在同一水平面上設計一個或數個排料口的原有排料系統已經不能完全滿足排料要求。另外在傳統設計的緊靠氣體分布板上方的排料口附近，剛進入反應器的冷凝劑(惰性長鏈烷烴:如戊烷、異戊烷、正己烷等)和共聚單體(如丁烯-1、己烯-1等)還未完全由液相變為氣相，就隨樹脂粉料排料一起被帶出，不但破壞了流化床下部的氣一液一固三項平衡而影響下部目標產物的實現，而且造成補充進入流化床的新鮮物料未參加聚合反應即被排出而浪費，還使樹脂粉料因為含液量高而發粘及冷凝劑的大量浪費，也容易造成排料管線堵塞無法排料和加重了下游脫氣脫烴及回收系統負擔，最終造成物料、能源及生產效率的降低或浪費。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用于多區聚合反應的單氣相流化床反應器排料口。
[0005]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]—種適用于多區聚合反應的單氣相流化床反應器排料口，該排料口設置所在反應器上，其特征在于，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，各排料口均設有隔斷用柱塞閥，各柱塞閥連接一電動旋轉閥，通過設定料位來控制電動旋轉閥的旋轉速度及旋轉方式，從而控制排料量。
[0007]所述的上層排料口設有I?3個，該上層排料口位于氣相流化床正常操作料面下方、相當于正常操作料面高度的80%?90%位置處。
[0008]所述的中層排料口設有I?3個，該中層排料口位于氣相流化床正常操作料面下方、相當于正常操作料面高度的40%?60%位置處。
[0009]所述的下層排料口(14)設有I?2個，該下層排料口位于反應器中的分布板上方0.2 ?0.5m 處。
[0010]所述的上層排料口的排料量占總排料量的50wt%? 100wt% ;所述的中層排料口的排料量占總排料量的50wt%?Owt % ;所述的下層排料口用于排出下沉塊料。
[0011]所述的反應器排料口分別連接有排料管線，該排料管線與反應器的側壁呈45°?60°角，所述的柱塞閥設置在排料管線上，排料管口的傾斜管線設計大大的降低的粉料排出時對于管線出口的沖擊力和循環應力，保護粉料的粒度大小，可以得到理想的粉料產品，電動旋轉閥的控制能夠及時有效的在控制系統顯示和控制。
[0012]所述的柱塞閥有常開和常閉工作兩種工作狀態，當排料口投入使用，柱塞閥為常開狀態，當排料口停用，柱塞閥為常關狀態，正常狀態下，被投用的排料口柱塞閥是常開的，這種自流式設計可以省去需要大量氣體吹掃及其配套設施的傳統設計。
[0013]所述的柱塞閥常關狀態時，柱塞凸出延伸至氣相流化床反應器壁，并與內壁平滑無死角，防止反應原料流入排料管線，造成原料浪費。
[0014]所述的氣相流化床反應器的工作壓力為2.0?2.4MPa。
[0015]三層排料口中，上層排料口與中層排料口的作用是單獨或聯合投用作為承擔正常狀態下的排料，下層排料口的作用是排出小塊料、檢查反應器內部狀況及其它排料系統的輔助或補充。在深度冷凝狀態下，反應器進入高負荷運轉，大量冷凝劑、共聚單體的加入造成反應器內氣固相轉變為氣固液三相，尤其在下層排料口位置，冷凝劑和共聚單體剛剛隨循環流化氣體進入反應器，液相所占比例較高，在排料時容易被攜帶出來，造成浪費和損失，因此下層排料口幾乎不承擔排料任務。只用于每天常規檢查或反應器內出現波動后，從此處排部分料，預防有下沉的小塊料等積累。如果流化床反應器內因故障發生結塊結片，流化效果被破壞，需要卸空床層，那么也具有盡可能快速盡可能多的排空反應器的優點，而不是像只有下層排料口的傳統設計，清理作業只能從頂部進入向下慢慢開挖，不但減少了安全風險，還大大提供了清理效率，節約了生產時間。
[0016]根據流化床反應器內狀況變化或作用不同，不同高度的排料口承擔的負荷分配是可以調節的，比如流化床反應器正在進行干態生產，而且樹脂粉料本身耐磨性強，那么這種設計的排料方式比較方便靈活，選擇余度大；如果生產的樹脂是高熔融指數或者對細粉敏感的或者在產品牌號切換期間為了減少過渡料，那么這種設計的排料方式可以比較方便縮短樹脂停留路徑；如果流化床反應器正在進行深度冷凝操作，意味著流化床下部分布板以上的特定區域，存在較大的溫度梯度和反應物濃度梯度，此時仍然從傳統的分布板上排料，那么大量液相冷劑和共聚單體還未參加反應就被排出流化床反應器外。不但破壞了物料平衡和組分濃度控制，還加重了下游系統的負擔、浪費能源和物耗、樹脂粉料的流動性也變差等缺點。如果采用專門催化劑并在流化床反應器內形成多區，生產雙峰產品，那么更希望樹脂粉料從上部排出。
[0017]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0018](I)反應器排料口設置了上層排料口、中層排料口和下層排料口，這從根本上解決了在三相條件超冷凝態下反應器所遇到的出料問題，在進行三相超冷凝操作時，通過增加上層或中層出料量，減少甚至不從底部出料的方法，與傳統設計的反應器底部排料中存在的大量液相相比，該布置設計及排料方法的排料中夾帶的未反應液相應要減少60 %左右，這樣就能確保在負荷提高時，保證物料流動性，使得下游回收系統的負擔減輕。同時還能有效節省冷凝劑，增加其制冷效率。
[0019](2)在三相條件下三層排料口也可以根據產品需要，通過調節電動旋轉閥的轉速來控制不同位置的出料負荷分配，可以獲得更加理想的粉料產品，從中間和上部出料可以有效減少粉料粒子在反應器中的停留時間，更快的獲得合格粉料(預計在產品牌號切換期間，節省切換時間30%?50% )，進一步提高產能。
[0020](3)下層排料口的設計還能在反應器發生暴聚等異常狀態時，作為緊急排料口，可以有效地排出大部分粉料，方便裝置更快的處理問題。
[0021](4)反應器排料口連接的排料管線與氣相流化床反應器的側壁呈45°?60°角，雙口的傾斜管線設計大大的降低的粉料排出時對于管線出口的沖擊力，保護粉料的粒度大小，可以得到理想的粉料產品，而且這種自流式設計可以省去需要大量氣體吹掃及相應配套設施的傳統設計。
[0022](5)通過三層排料口的單獨使用，或分配聯合使用，或交替使用，可以改變反應器中聚合物的運動軌跡，從而有助于減輕沖刷器壁，減少細粉積聚和靜電危害及結片風險，利于反應器的長周期運行。同時因粉料樹脂在流化床中的停留路徑縮短，從而減少了磨損和細粉產生的機會。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的帶排料口的氣相流化床反應器結構示意圖；
[0024]圖2為本發明的氣相流化床反應器結構示意圖；
[0025]圖3為本發明的流化床反應器排料口的放大結構示意圖。
[0026]圖中，I為氣相流化床反應器，12為上層排料口，13為中層排料口，14為下層排料口，15為分布板，16為柱塞閥，17為電動旋轉閥。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0028]實施例1
[0029]以一套年產30萬噸線型低密度聚乙烯(LLDPE)的氣相流化床反應器為例，其設計負荷通常為37.5T/HR，生產常規單峰LLDPE薄膜產品，每小時排料約為25次，流化床入口溫度約39°C，排料溫度約為60?65°C，其帶排料口的氣相流化床反應器I如圖1所示，所述的排料口設置在氣相流化床反應器I上，所述的排料口設置有三層，分別為上層排料口12、中層排料口 13和下層排料口 14，各排料口均設有隔斷用柱塞閥16，各柱塞閥16連接一電動旋轉閥17，通過設定料位來控制電動旋轉閥17的旋轉速度及旋轉方式，從而控制排料量。氣相流化床反應器I內部的氣液固濃度如圖2所示，氣相流化床反應器I的工作壓力為2.0MPa,從反應器下部到反應器上部，原料氣體的濃度依次降低，一部分原料氣體在反應器的下部發生聚合反應，未反應聚合完全的粒子隨上升原料氣流在氣相流化床反應器I上部繼續發生聚合反應，部分未發生反應的原料氣體從氣相流化床反應器I頂部排出并與原料氣體一起循環使用并構成循環氣體回路。排料口的放大結構示意圖如圖3所示，所述的上層排料口 12設有I個，該上層排料口 12位于氣相流化床正常操作料面高度的80%位置處，所述的中層排料口 13設有I個，該中層排料口 13位于氣相流化床正常操作料面高度的40%位置處，所述的下層排料口 14設有I個，該下層排料口 14位于反應器中的分布板15上方0.2m處。采用相對多股的、壓差適中的、較小口徑的、近連續的排料方式，以減少或降低因每次大排量、間歇式排料對反應器組分、料位、壓力、溫度等參數的沖擊和影響，以及對排料系統管道、設備、閥門及其結構支撐的循環沖擊及應力影響，從而不但提高了安全性及可靠性，還降低了設備設施及閥門的設計制造成本。所述的上層排料口 12的排料量占總排料量的50wt% ;所述的中層排料口 13