CN102050899A - 一种提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，该方法通过向反应器下部或底部的循环气进料管线中加入一定量易汽化的液相成分，所加入的液相成分在进料气体的携带下，高速均匀地喷射到反应器内的聚合物床层内并汽化，有效减少或消除局部热点，进而降低了聚合物块料产生的可能，有效地提高了装置的操作稳定性。

Description

一种提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法

技术领域

本发明涉及一种提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，属于烯烃聚合领域。

背景技术

气相反应器在多种烯烃聚合工艺中是非常关键的设备，如Unipol工艺所用(包括聚乙烯工艺和聚丙烯工艺)的流化床反应器，Innovene工艺、Horizone工艺以及SPG工艺所用的卧式搅拌床反应器，以及Novolen工艺的立式搅拌床反应等。由于烯烃聚合过程都是强放热过程，因此，反应器内反应热的撤除对装置的产能及操作稳定性有很大的影响。

众所周知，反应装置撤热系统的能力直接影响装置的产能，而其撤热效果则对装置的操作稳定性有很大影响，例如，当反应器内局部位置撤热效果不好时，就可能导致该位置温度升高，进而反应加剧，最终由于温度过高使得聚合物塑化而结块，而块料的产生就会影响到反应器的操作稳定性。因此，提高反应器内的撤热效果，对装置的稳定运转有很重要的意义。

对于流化床反应器和立式搅拌床反应器，主要靠循环气来撤除反应热，通过优化气体分布器结构，控制反应器内气体的均匀分布，即可有效消除局部热点，进而减少聚合物结块的可能，从而延长了装置的平稳运行周期。在部分采用流化床反应器的聚乙烯工艺中，如CN1275136A、CN1438250A、CN2603689Y和CN101113184A中均提到，选择性地向反应器内引入一定量的低沸点惰性烃(如C4～C7的各种饱和链烷烃和环烷烃)，以提高反应器内混合气体组成的循环气的露点，该循环气部分冷凝后循环到反应器中，在反应器内发生汽化而提高了系统的撤热能力，进而提高了装置的生产能力。应该指出的是，加入低沸点惰性烃的目的是为了提高装置的撤热能力，装置的撤热效果仍然靠反应器内循环气的分布来控制。

对于卧式搅拌床反应器，目前仅在公知的Innovene、Horizone以及SPG等三种聚丙烯工艺上用到。在这三种工艺中，聚合反应热依靠从反应器上部多点喷洒到床层表面的液相丙烯的汽化来撤除，虽然反应器内设有多层搅拌桨，以求最大可能地使聚合物床层的温度均匀。在这种反应器内，固体颗粒为密集相，通常为了使分子量调节剂(一般采用氢气)能均匀分布到整个床层内，会在反应器底部通入一股由反应单体组成的循环气。需要指出的是，该股循环气对提高装置的撤热能力没有作用(相对大量的液相丙烯可忽略)，但能稍稍改善床层内的撤热效果。在搅拌桨和循环气的作用下，聚合物颗粒处于微流动状态，在这种状态下，床层的传热效果要逊于流化床的传热效果，因此床层内不可避免地存在局部热点，一旦热点没有及时被消除，就可能产生块料，进而会影响装置运行的稳定性。也就是说，目前，卧式搅拌床反应器的这种撤热方法并不完善。

对于卧式搅拌床反应器，聚合反应热依靠喷洒到床层表面液相丙烯的汽化来撤除。因此，粉料床层表面的温度就要低一些，通过反应器内搅拌，使床层体相与表面翻转混合使反应器内床层温度均匀。通常在工业装置会将装置的产量提高到设计产量以上，此时反应器的丙烯喷淋量增大，但粉料床层本体与表面的混合强度没有增加。床层内局部出现的热点会更严重，使床层局部温度过高产生块料，严重时会使装置停车。

本发明提供了一种提高气相反应装置操作稳定性的方法，采用本发明的方法，在不影响反应器总生产能力的前提下，可以有效改善气相反应器内的传热效果，进而改善装置的操作稳定性。本发明的方法尤其是针对卧式搅拌床反应器，也可用于流化床反应器和立式搅拌床反应器。

发明内容

本发明一种提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，该方法通过向反应器下部或底部的循环气进料管线中加入一定量易汽化的液相成分，所加入的液相成分在进料气体的携带下，高速均匀地喷射到反应器内的聚合物床层内并汽化，有效减少或消除局部热点，进而降低了聚合物块料产生的可能，有效地提高了装置的操作稳定性。

本发明的具体实施方法是：在气相反应器下部或底部的循环气相进料管线中加入一定量易汽化的液相成分，这些液相成分被反应气体携带并高速均匀地喷射到聚合物床层内并迅速汽化，这样会有效减少或消除聚合物床层中的局部热点，进而降低了块料产生的可能，从而有效地提高了装置的操作稳定性。本方法所用的易汽化液相成分可以是丙烯、丙烷、C4～C7的各种饱和链烷烃和环烷烃或它们的混合物，优选丙烯。

需要指出的是，为了不影响聚合物床层内气体的分布效果，进入反应器的循环气的流量必须保持在某一定值及以上，该流量值根据实际生产工艺要求确定，因此，加入液相后的循环气应满足如下要求：(1)循环气的温度应保持在其露点温度以上；(2)液相对循环气的流动的影响较小。因此，对加入循环气的液相的温度不应过低，最好在泡点状态下加入，另外，液相的加入量也不应过多，以气、液混合物中液相体积分率在1～20％，优选5～10％。

本发明所述的提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法是在丙烯聚合气相反应器的循环气进料管线加入一定量易汽化的液相成分，这些液相成分被反应气体携带并高速均匀地喷射到聚合物床层内并迅速汽化，这样会有效减少或消除聚合物床层中的局部热点，进而降低了块料产生的可能，从而有效地提高了装置的操作稳定性。

附图说明

图1为采用卧式搅拌床反应器的丙烯气相聚合中试流程图。

图2为采用流化床反应器的丙烯气相聚合中试流程图。

实施例1

如图1所示为一套产量为30kg/hr的中间试验规模的丙烯聚合气相反应装置流程，其中9为卧式搅拌床反应器，主催化剂1、助催化剂和外给电子体2分别由新鲜丙烯携带进入反应器9，反应器内未反应的单体(含少量不凝气及惰性组分)从其顶部流出，经换热器5冷却后，进入气、液分离罐6，罐内液相部分由泵4输送至反应器9内，吸收反应热而发生汽化，反应装置所需的补充单体3加入到气、液分离罐6内。气、液分离罐内的气相(即循环气)部分经过压缩机7升压后送入到反应器9的底部加入到反应器内，其中用于调节聚合物分子量的氢气8在压缩机前、后的循环气管线的任一位置加入(图示中氢气在压缩机后的循环气管线段加入)。循环气(其温度和压力分别120℃和2.6MPa)在进入反应器前，要向其管线中加入体积流量为循环气体积流量5％的新鲜丙烯11，新鲜丙烯流量与循环气流量通过串级控制，所加新鲜丙烯的温度和压力分别为55℃和2.6MPa。

在向循环气进料管线中加入液相丙烯前，由于聚合物床层内撤热效果不好，床层内经常有局部的热点出现，造成床层温度的波动，严重的时候还导致结块，这都大大的影响了装置的稳定运转；通过上述的改造后，床层的温度波动问题大大减弱，块料也大大减少，显著改善了装置运行的稳定性。

实施例2

如图2所示为一套产量为25kg/hr的中间试验规模的丙烯聚合气相反应装置，其中7为流化床反应器，主催化剂8、助催化剂和外给电子体9分别由新鲜丙烯携带进入反应器7，反应器内未反应的单体(含少量不凝气及惰性组分)从其顶部流出，经换热器4冷却后，由压缩机3升压后送入到反应器7的底部加入到反应器内，其中用于调节聚合物分子量的氢气5在压缩机前、后的循环气管线的任一位置加入(图示中氢气在压缩机后的循环气管线段加入)。循环气(其温度和压力分别75℃和1.3MPa)在进入反应器前，要向其管线中加入体积流量为循环气体积流量8％的新鲜丙烯6，新鲜丙烯流量与循环气流量通过串级控制，所加新鲜丙烯的温度和压力分别为25℃和1.3MPa。

在向循环气进料管线中加入液相丙烯后，床层的温度更加稳定，块料也稍稍减少，改善了装置运行的稳定性。

Claims (7)

1.一种提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，其特征在于，该方法通过向反应器下部或底部的循环气进料管线中加入一定量易汽化的液相成分，所加入的液相成分在进料气体的携带下，高速均匀地喷射到反应器内的聚合物床层内并汽化，有效减少或消除局部热点，进而降低了聚合物块料产生的可能，有效地提高了装置的操作稳定性。

2.根据权利要求1所述的提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，其特征在于，所述的丙烯聚合气相反应装置为卧式搅拌床反应器，流化床反应器或立式搅拌床反应器。

3.根据权利要求2所述的提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，其特征在于，所述的丙烯聚合气相反应装置为卧式搅拌床反应器。

4.根据权利要求1所述的提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，其特征在于，向反应器下部或底部的循环气进料管线中加入的易汽化的液相成分为不影响反应装置内反应的易汽化的液相成分。

5.根据权利要求4所述的提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，其特征在于，向反应器下部或底部的循环气进料管线中加入的易汽化的液相成分为新鲜液体丙烯。

6.根据权利要求4所述的提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，其特征在于，加入的易汽化液相成分的量为在加入液体以后的气、液混合物中，保持液体的体积含率范围在1～20％。

7.根据权利要求6所述的提高丙烯聚合气相反应装置操作稳定性的方法，其特征在于，加入的易汽化液相成分的量为在加入液体以后的气、液混合物中，保持液体的体积含率范围在5～10％。

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