CN103257090A

CN103257090A - 一种检测搅拌床反应器内结块的方法

Info

Publication number: CN103257090A
Application number: CN2012100377174A
Authority: CN
Inventors: 仝钦宇; 杨芝超; 陈江波; 杜亚锋; 刘旸
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: CN103257090B

Abstract

本发明公开了一种检测搅拌床反应器内结块的方法，包括：步骤1，在搅拌床反应器壁上设置至少一个放射源和至少一个放射源检测器；步骤2，利用放射源检测器检测搅拌床反应器内的结块。本发明通过在搅拌床反应器的器壁上安装放射源，能够准确检测出搅拌桨上粘附结块的数量，随后通过适当技术手段控制结块增大速度，或者停止增大并将其排出。

Description

一种检测搅拌床反应器内结块的方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种检测搅拌床反应器内结块的方法。

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。气相聚丙烯工艺主要有ABB公司的Novolen工艺、INEOS(原BP-Amoco)的Innovene工艺和JPP的气相法工艺，Dow化学的UNIPOL工艺，以及Basell的Catalloy和Spherizone工艺等。气相聚丙烯工艺所采用的反应器主要有三种：立式搅拌床、卧式搅拌床和流化床。分别以Novolen气相工艺、BP Amoco气相工艺和Unipol气相工艺为代表。

Innovene和JPP气相法工艺突出特点是近平推流反应器，物料停留时间均匀、牌号切换快。气相平推流反应器有利于高共聚单体含量聚丙烯的生产，近年来发展很快。Innovene工艺生产过程简单，装置投资少，生产控制容易，聚合反应的压力相对较低，安全性较高。它能稳定地生产抗冲共聚物，并能很好地保持产品低温冲击强度与刚性之间的平衡。目前世界上采用Innovene工艺技术的聚丙烯生产装置有20多套，总生产能力约为625.5万吨/年。采用Chisso气相法聚丙烯工艺的生产装置有6套，总生产能力为142.2万吨/年。

Novolen气相工艺采用两台带双螺带搅拌的立式反应器，该反应器使气相聚合中气固两相之间分布比较均匀。由于它采用搅拌混合形式，物料在聚合釜中的停留时间难以控制均匀，使产品分子量分布变宽。目前世界上采用Novolen工艺的生产装置有25套，总生产能力约为470.0万吨/年。(气相法聚丙烯生产技术进展，化工进展，2010，29(12)，2220～2227)

尽管气相法优点很多，但是气相反应器内容易结块，如果反应器内块料过多就会影响正常生产，导致装置停车，各种气相法工艺均无法回避该问题。气相法聚丙烯工艺通常采用两个反应器串联的形式，这使气相法工艺能够生产附加值比较高的抗冲聚丙烯。此时在第一反应器进行均聚，在第二反应器进行乙丙共聚提高聚丙烯产品的抗冲击性能。催化剂桨液加入第一反应器中，催化剂如果附着于釜壁上或搅拌桨上，会使催化剂分散不好，这样很容易造成结块。如果反应器中的某些区域没有充分的搅拌作用，或撤热的喷淋丙烯偏少，也会形成结块。结块长大到影响正常反应的进行且不能排除，就只能停车，拆开反应器清理。气相法工艺在生产乙丙抗冲共聚物时，第一反应器生产均聚物出料至第二反应器，第二反应器加入丙烯和乙烯，依附于均聚物上生成乙丙共聚物。聚丙烯颗粒中含有过多的乙丙共聚物就会使聚丙烯颗粒发粘。由于搅拌床内某些区域没有充分的搅拌或撤热的喷淋丙烯偏少也会形成一些粘性的聚合物。这些粘性聚合物附着造搅拌、反应器壁形成结块，结块逐渐积累最终只能停车进行清理。

目前的生产技术对于在反应过程中反应器内何时因何种原因形成结块，缺乏有效的检测手段。通常只能采取一些尝试性的措施，其效果如何难以确定，只能在拆开反应器时粗略评估。因此克服反应器结块，连续探知反应器内部聚合物颗粒情况，成为了亟待解决的问题。

已公开的大多数专利文献是通过向反应器中或向从一釜到二釜输送物料的气锁中添加钝化剂、惰性材料来试图解决这一问题。如专利文献JP8846211、US4650841、US3962196和WO95/07943是向反应器中加入表面钝化剂，来控制反应程度。专利文献US3950303、US4104243、US4994543、US5200477、CN1323853A、CN1307074A、CN1150161、CN1289786A和CN102060951A是向反应器或两反应气连接的气锁中加入惰性物质，如炭黑、滑石粉和纳米材料。这些方法同样需要一种直观观察的方法。

专利文献CN101241023中公布了一种卧式搅拌床反应器内结块的检测方法及装置，利用超声发射信号接收装置，搜集反应器内部颗粒撞击反应器壁的超声发射信号，通过与异常时候的信号作比较，探测出反应器内部的结块。该方法对于及时发现床层内的结块，尽早安排停车清理，防止装置事故停车有很大帮助。但该方法只有在反应器壁或搅拌桨上生成的结块掉落到粉料床层中时，才能发现，不能判断生成结块的具体位置、时间和原因，对于如何消除产生结块的因素也没什么帮助。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种检测搅拌床反应器内结块的方法。

本发明提供了一种检测搅拌床反应器内结块的方法，包括：

步骤1，在搅拌床反应器壁上设置至少一个放射源和至少一个放射源检测器；

步骤2，利用放射源检测器检测搅拌床反应器内的结块。

在一个示例中，所述放射源安装在搅拌床反应器内料平面的上方，使放射源能够对准内料平面上方的搅拌桨叶。

在一个示例中，搅拌床反应器为卧式搅拌床反应器，放射源设置在器壁上；或者，搅拌床反应器为立式搅拌床反应器，放射源设置在立式搅拌床反应器的上部封头。

在一个示例中，步骤2中，利用射线检测仪检测搅拌床反应器一区和/或末区的结块。

在一个示例中，步骤2中，利用射线检测仪检测加入催化剂的位置以及一反应器到二反应器送料的位置的结块。

在一个示例中，步骤2中，根据结块量和射线强度的关系检测搅拌床反应器内的结块。

在一个示例中，放射源检测器为核密度计；核密度计根据Beer-Lambert定律检测核密度。

在一个示例中，处理器将检测的结块以文字或图像的方式显示。

在一个示例中，搅拌床反应器用于生产聚烯烃的气-固搅拌床反应器。

在一个示例中，聚烯烃为聚丙烯。

本发明通过在搅拌床反应器的器壁上安装放射源，能够准确检测出搅拌桨上粘附结块的数量，随后通过适当技术手段控制结块增大速度，或者停止增大并将其排出。

附图说明

下面结合附图来对本发明作进一步详细说明，其中：

图1是卧式搅拌床安装放射源和射线检测仪的位置示意图；

图2是检测搅拌床反应器内结块的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种用于检测搅拌床反应器内结块的检测方法，包括：将搅拌床的壁上安装核密度计，探测搅拌床反应器的气相空间，测量搅拌桨上存在的结块量。

射线检测依据的是Beer-Lambert定律：

I＝I₀e^-μρδ

式中

I-射线透过介质后的强度；

I₀-在给定距离处无干扰介质时的初始射线强度；

μ-吸收系数，与所测介质有关，对固定物质是常数；

ρ-介质(通常指吸收物质)的密度；

δ-介质的厚度。

γ射线是放射性物质的原子核发生能级跃迁时产生的，具有很强的穿透力。γ射线穿透物质后射线的强度会减弱，其中部分射线光子可直接穿透物质，其余射线光子在与物质作用时其能量被物质吸收，一部分产生各种电子和射线，一部分转变为热能

γ射线辐射技术正是利用了在射线源和检测器之间物质对γ射线的吸收率的不同，而对被检测对象进行“透视”。

射线检测仪以美国OHMART公司的DSG GEN 2000型核密度计为例：

放射源是Cs137，活度有5，20，50，100，200mci几种，可根据工况条件的需要来选择，半衰期是30年。放射源放在一个不锈钢焊接的双层密封盒内，确保放射源不泄露，又对射线吸收较少。密封盒被放入厚壁的铅罐，固定在装置上。铅罐能够屏蔽射线，射线照射方向开一条狭窄缝隙，可以通过一条挡板来关闭或打开放射源。当挡板打开放射线以一个狭窄的平行束透过卧式搅拌床，并且避免辐射向其它方向。

放在对侧的接收器，利用碘化钠NaI(TL)闪烁晶体受到辐射后会发光，而发光强度与辐射强度成正比。一个光电倍增管将检测到的光转化成电压脉冲，经放大传送给微处理器。信号经处理后产生4-20mA HART信号。

需要做的工作是测试电信号与检测范围的密度相对应。

初始射线强度I₀可定为穿过空气接收到的射线强度，或者穿过试验初始条件下(如：70℃，2.0MPa)丙烯气体的射线强度，与之对应的输出电流是4mA。再在接近放射源位置桨叶上放较大结块，结块大小以第一反应器出料管线孔径大小为准，测量此时的射线强度，定为最高量程20mA。这样就可以建立一个射线强度和结块量的对应关系，随着结块量增加，检测出穿过反应器的射线量减小。并且为了积累经验，应当作不同结块量以及不同转速下的试验，如果是一片桨叶上的结块，信号会是脉冲式的，频率也会随着搅拌转速的变化而变化。观察记录不同情况下输出到DCS的数字或图像，利于生产当中进行判断。

对于工业上使用的卧式搅拌床反应器第一反应器的结块常常在催化剂喷头的附近，或粘附在搅拌桨上；第二反应器的结块也常常是粘附搅拌桨上，多是处于搅拌轴的两端桨叶上，即反应器的一区或末区。本发明采集射线强弱变化的射线检测仪很容易检测出粘附于反应器搅拌上结块。

如图1所示，放射源设置在搅拌床反应器的侧壁上，在与放射源相对的侧壁上设置射线检测仪2，射线检测仪2检测搅拌床反应器的气相空间，从而测量出催化剂喷头或者搅拌桨4上的结块5数量。射线检测仪至少有1个；所述放射源和检测仪安装位置是在反应器内持料面4的上方，放射源能够正向或侧向经过料平面上方。

如图2所示，本发明提供的检测方法包括：

步骤10，在搅拌床反应器壁上设置至少一个放射源和至少一个放射源检测器；

步骤11，利用放射源检测器检测搅拌床反应器内的结块；

步骤12，处理器将检测的结块以文字或图像的方式显示。

本发明提供的检测方法，通过在搅拌床反应器的器壁上安装放射源，能够准确检测出搅拌桨上粘附结块的数量。随后通过适当技术手段控制结块增大速度，或者停止增大并将其排出。应当在结块生成初期作出判断，可以设定一个适当的低位预警值提醒操作人员，比如满量程的20％即对应电流值7.2mA。低位报警值不能设置太低，因为测量误差或者搅拌扬起反应器中聚丙烯粉料，都可能造成测量值的波动。得到了结块正在生成的信号，操作人员可通过采取降低料位，适当降低催化剂加入量，减少急冷液流量，钝化剂，在作抗冲共聚时减少乙烯加入量，减少汽液比等措施减慢结块增加的状况。并且能够看到结块是否已经减少或排出。

另外设定一个高位报警值，比如满量程的90％即对应电流值18.4mA，此时说明前边作的减少结块的操作没有很快见效，需要加大操作强度，比如暂时停止加入催化剂，加入杀死剂，加大搅拌转速，加大急冷液或循环气量。

如果测量值已经超过满量程，这时测量值变为了一个指导是否停车的判断依据，再结合反应器内温度和温度分布情况，以及出料情况，及时安排装置停车检修清除反应器内结块。因此通过使用本发明能够帮助判断结块，能够有效减少搅拌床反应器因结块过多造成的意外停车，并且对减少反应器内结块的手段和条件进行指导和即时反馈。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此。任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，均可对其进行适当的改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种检测搅拌床反应器内结块的方法，其特征在于，包括：

步骤2，利用放射源检测器检测搅拌床反应器内的结块。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述放射源安装在搅拌床反应器内料平面的上方，使放射源能够对准内料平面上方的搅拌桨叶。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，搅拌床反应器为卧式搅拌床反应器，放射源设置在器壁上；或者，搅拌床反应器为立式搅拌床反应器，放射源设置在立式搅拌床反应器的上部封头。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，利用射线检测仪检测搅拌床反应器一区和/或末区的结块。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，利用射线检测仪检测加入催化剂的位置以及一反应器到二反应器送料的位置的结块。

6.如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，步骤2中，根据结块量和射线强度的关系检测搅拌床反应器内的结块。

7.如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，放射源检测器为核密度计；核密度计根据Beer-Lambert定律检测核密度。

8.如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，处理器将检测的结块以文字或图像的方式显示。

9.如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，搅拌床反应器用于生产聚烯烃的气-固搅拌床反应器。

10.如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，聚烯烃为聚丙烯。