CN102455219B - 流化床反应器及检测反应器内的温度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于检测流化床反应器内的温度的方法，其中，该方法包括：将反应器(1)的壁设置成具有至少一个透明部件(5)；使用红外检测器(10)透过所述透明部件(5)检测反应器(1)内的不同位置的温度。采用该检测方式，能够更准确直观地检测出流化床反应器(1)内部的真实状态。

Description

流化床反应器及检测反应器内的温度的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测流化床反应器内的温度的方法和装置以及该流化床反应器。

背景技术

在烯烃聚合工艺中，气相法聚合工艺具有流程短，不需要使用溶剂、原料和能量消耗低等优点，因此发展十分迅速。在现有的气相聚合工艺中，使用较多的是装有气体分布板的流化床气相聚合反应器。

图1示出了现有技术中常用的反应器1。如图1所示，反应器1是一个分段的圆柱体罐，其上部的直径较大。在罐的下部安装了一块气体分布板4闭住罐底。反应器1在气体分布板4的下方有一个气体引入区1a；在气体分布板4上方有一个流化床区(聚合反应系统)1b，反应时内部装有催化剂；还有一个减速区1c，它是流化床区1b上方直径较大的部分。

在气相聚合中，利用压缩机3(或风机)将烯烃等气体引入反应器1底部，气体通过气体分布板4均匀分散，在反应器1内上升，与催化剂固体颗粒接触，发生聚合反应形成聚合物，未反应的气体经过控制聚合物颗粒扩散的减速区1c，经换热器2后重新回到反应器1底部。

为了进行连续气相聚合反应而长期运行流化床聚合反应器时，有时可能会出现下述问题。

(1)如果流化床区域内固体颗粒分散得不均匀，固体颗粒会粘附到流化床反应器的内壁上。如果聚合反应在这样的状态下进行，聚合反应热就不能充分地从粘附部位上去除，结果造成该部位温度的局部升高。

(2)烯烃聚合物颗粒会熔在一起形成块状或片状聚合物，这种增大大的颗粒会下降并沉积在流化床反应器的底部，或者停留在中部，结果造成这些局部位置的温度降低。

(3)当聚合反应在短期内快速进行时，反应器内部的温度会迅速升高，造成聚合反应的进行速度异常。特别是，当出现局部的突发反应时会出现热点。这会形成新的片状或块状聚合物，使得反应器运行不稳定。

因此流化床反应器的内部情况对于气相烯烃聚合的流化床反应器十分重要，如：反应器内部温度分布、静电情况、流化状态等的异常情况要及时发现，并尽快处理，确保气相流化床反应器的长周期稳定运行。

目前，工业上已有很多探测技术应用于流化床反应器。CN 1214958A公开了在反应器外壁上安装热电偶温度计或红外温度测量装置，用于测定反应器外壁温度及温度分布。通过测量反应器外壁表面上温度和温度分布，来预计反应器内的反应进展状态，发现热点出现的时间和位置。改变聚合反应的条件来抑制聚合物块的形成并使聚合反应设备长期稳定地运行成为可能。该方法在反应器的外壁表面上安装热电偶温度计，由于温度计的物理尺寸致使温度计不可能安装的很密集；而庞大的反应器则要求安装的温度计很多，这对仪表和通讯的需求量很大。受实际情况限制温度计并不可能安装很多，这限制了该方法。另一方法采用环绕反应器的周围安装红外温度测量装置，测量外壁表面的温度和温度分布。该方法能够克服温度计安装不够密集和数量不多的缺点，但会带来新的问题。本行业的人员公知聚烯烃反应器通常在60～100℃的温度运行。这要求对反应器进行保温隔热。而红外探测必然要破坏反应器的保温层，这使得进行红外探测的外壁面不能太大，因此可以进行红外探测的区域不足够反映反应器内的状况。此外工业上使用的反应器为露天安装，这使得红外探测的结果不可避免的受到阳光、气温、风云雨雪等天气因素的影响。

如上所述，上述方法存在难以迅速而准确地检测出反应器内的温度。所以，一直以来都难以长时期连续地稳定运行流化床反应器。因此，需要提供一种切实可行的在线监测反应器内的温度的方法，根据检测到的温度对反应器进行调控，实现流化床聚合反应器的长期稳定运转。

发明内容

为了能迅速准确地检测出反应器内的情况，本发明的目的是提供一种流化床反应器以及用于检测流化床反应器内的温度的方法和装置。

本发明的一个方面提供用于检测流化床反应器内的温度的方法，其中，该方法包括：将反应器的壁设置成具有至少一个透明部件；使用红外检测器透过所述透明部件检测反应器内的不同位置的温度。

本发明的另一个方面提供一种流化床反应器，所述流化床反应器包括气体引入区、流化床区和减速区，其中，至少一个开口被设置在所述气体引入区、流化床区和减速区中至少一者中的流化床反应器的壁上，并且该开口被透明部件密封。

本发明的还一个方面提供一种用于检测流化床反应器中反应状态的检测装置，包括：本发明提供的上述流化床反应器；红外检测器，用于透过所述流化床反应器的透明部件检测反应器内的不同位置的温度，以及根据检测到的温度生成温度信号。

本发明提供的检测方法及装置，在流化床反应器的器壁上设置至少一个透明部件，红外检测器透过该透明部件检测反应器内部的温度变化。采用该检测方式，能够更准确地检测出流化床反应器内部的温度情况。

附图说明

图1示出了现有常用的反应器的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施方式的检测方法的流程图；

图3示出了根据本发明的一个实施方式的反应器的示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施方式的检测装置的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式作进一步地描述。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的检测方法的流程图，图3示出了根据本发明的一个实施方式的反应器的示意图，图4示出了根据本发明的一个实施方式的检测装置的示意图。如图2所示，并参考图3和图4，根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于检测流化床反应器内的温度的方法，其中，该方法包括：

将反应器1的壁设置为具有至少一个透明部件5；

使用红外检测器10透过该透明部件5检测反应器1内的不同位置的温度。

该方法还可以包括根据所检测的温度产生温度信号。

其中，将反应器1的壁设置为具有至少一个透明部件5包括：

在所述反应器1的壁上设置至少一个开口；

用透明材料的部件密闭地封住该开口。

优选地，所述透明部件5位于该反应器1的减速区1c顶部的壁上。该透明部件5可以为各种形状，优选为圆形，其直径不小于红外检测器10的探头。

透明部件5的材料强度需要符合反应器1压力要求，并且该材料能通过所用红外检测器10的工作波长范围。可以选用Ge或Si材料，不透可见光。当然也可以采用既透红外光又透可见光的光学材料，例如ZnSe或BaF2等。

在本发明的一个实施方式中，所述红外检测器10可以采用红外热检测装置。该红外检测器10透过透明部件5检测反应器1内的不同位置的温度，根据检测到的温度生成温度信号。该温度信号可以供处理器20，例如计算机、单片机等来处理。处理器20可以获取该温度信号，对该信号进行处理，可以将该信号输出到显示器30，以供显示器30显示。显示的方式可以是文字或图形显示。在该实施方式中，采用的检测技术是本领域技术人员公知的热红外检测技术。

在本发明的一个实施方式中，所述红外检测器10可以将生成的温度信号发送给用于监测和控制反应器1中反应过程的集散控制系统(DCS)，DCS可以根据该温度信号显示相应的温度。在这种情况中，所述温度信号为用于与所述反应器1连接的集散控制系统的标准信号，优选为4-20mA的电信号，这样，红外检测器10输出的信号与DCS兼容而不需要进一步的转换过程。

在生产操作中，可以预先设定反应器1内热点温度的临界值，当检测到的局部温度达到该临界值时，DCS可以进行报警。此时操作员通过调节反应器1的固体催化剂的加入量、增大或减小循环气流量、调节反应器料位或调节原料以及去活化组分的进料流量等操作可及时消除热点防止反应器1内出现结块，从而保持聚合反应的长期稳定运行。

如图3所示，根据本发明的一个实施方式，提供了一种流化床反应器1。该流化床反应器1包括气体引入区1a、流化床区1b和减速区1c，其中，至少一个开口被设置在所述引入区1a、流化床区1b和减速区1c中至少一者中的流化床反应器1的壁上，并且该开口被透明部件5密封。

优选地，所述透明部件5位于该反应器1的减速区1c顶部的壁上。该透明部件5可以为各种形状，优选为圆形，其直径不小于红外检测器10的探头。

透明部件5的材料强度需要符合反应器1压力要求，并且该材料能通过所用红外检测器10的工作波长范围。可以选用Ge或Si材料，不透可见光。当然也可以采用既透红外光又透可见光的光学材料，例如ZnSe或BaF2等。

根据本发明的另一个实施方式，还提供了一种用于实施上述方法的检测装置。图4示出了根据该实施方式的检测装置。参考图3，示出了一种用于检测流化床反应器1内的温度的检测装置，该检测装置包括：

根据本发明的实施方式提供的流化床反应器1；

红外检测器10，用于透过所述流化床反应器1的透明部件5检测反应器1内的不同位置的温度，以及根据检测到的温度生成温度信号。

在本发明的一个实施方式中，所述红外检测器10可以采用红外热检测装置。该红外检测器10透过透明部件5检测反应器1内的不同位置的温度，根据检测到的温度生成温度信号。该温度信号可以供处理器20，例如计算机、单片机等来处理。处理器20可以获取该温度信号，对该信号进行处理，可以将该信号输出到显示器30，以供显示器30显示。显示的方式可以是文字或图形显示。在该实施方式中，采用的检测技术是本领域技术人员公知的热红外检测技术。

在本发明的一个实施方式中，所述红外检测器10可以将生成的温度信号发送给用于监测和控制反应器1中反应过程的集散控制系统(DCS)，DCS可以根据该温度信号显示相应的温度。在这种情况中，温度信号为用于与所述反应器1连接的集散控制系统的标准信号，优选为4-20mA的电信号，这样，红外检测器10输出的信号与DCS兼容而不需要进一步的转换过程。

另外，根据本发明的一个实施方式，红外检测器10可装有将角度固定在各个方向的变角装置，用来对反应器1内各方向固定像角进行测量。这样通过变角装置将测量探头按照某种运动方式进行移动扫描，红外检测器10可测量反应器1中表层流化物料、流化物料上侧区域以及减速区1c内的温度。另外红外检测器10还可装有广角镜头用来测量大角度内的反应器1内壁温度情况；以及变焦装置则用来测量内壁局部区域的温度变化。

为了防止在反应过程中，有固体颗粒粘附到透明部件5以阻碍透明部件5的通透性，需要扫除粘附到透明部件5的颗粒。因此，根据本发明的一个实施方式，该检测装置还可以包括清扫装置，例如气体吹扫器(未示出)，该气体吹扫器所用吹扫气可以选择反应器1中各种气相成分，优选采用反应烯烃成分。

本发明的实施方式提供的用于检测流化床反应器1内的温度的方法及装置，通过反应器1壁上的透明部件5探测反应器1内的情况，能够准确直接地检测反应器1内的不同位置的温度。与现有的检测技术相比，既不需要加入插入管造成在插入管上形成聚合物结块，也不会受到现有的反应器1壁降低检测准确性的影响。

Claims (8)

1.一种用于检测聚烯烃流化床反应器内的热点的方法，其中，该方法包括：

将聚烯烃流化床反应器(1)的壁设置成具有至少一个透明部件(5)；

使用红外检测器(10)透过所述透明部件(5)检测聚烯烃流化床反应器(1)内的不同位置的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：

根据所检测到的温度产生温度信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述温度信号为用于与所述聚烯烃流化床反应器(1)连接的集散控制系统的标准信号。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述聚烯烃流化床反应器(1)包括气体引入区(1a)、流化床区(1b)和减速区(1c)，所述透明部件(5)被设置在所述气体引入区(1a)、流化床区(1b)和减速区(1c)中至少一者的壁上。

5.一种聚烯烃流化床反应器，所述聚烯烃流化床反应器(1)包括气体引入区(1a)、流化床区(1b)和减速区(1c)，其特征在于，至少一个开口被设置在所述气体引入区(1a)、流化床区(1b)和减速区(1c)中至少一者中的聚烯烃流化床反应器(1)的壁上，并且该开口被透明部件(5)密封。

6.根据权利要求5所述的聚烯烃流化床反应器，其中，所述开口被设置在所述减速区(1c)顶部的壁上。

7.一种用于检测聚烯烃流化床反应器内的热点的检测装置，包括：

根据权利要求5或6所述的聚烯烃流化床反应器(1)；

红外检测器(10)，用于透过所述聚烯烃流化床反应器(1)的透明部件(5)检测聚烯烃流化床反应器(1)内的不同位置的温度，以及根据检测到的温度生成温度信号。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其中，所述温度信号为用于与所述聚烯烃流化床反应器(1)连接的集散控制系统的标准信号。