CN106084098B - 一种丁烯-1聚合反应釜和丁烯-1聚合反应取热方法 - Google Patents

一种丁烯-1聚合反应釜和丁烯-1聚合反应取热方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种丁烯‑1聚合反应釜和丁烯‑1聚合反应取热方法，涉及化工技术领域，以降低反应物料在反应釜的径向方向的温度梯度，提高聚丁烯‑1的聚合速度和聚合度。该丁烯‑1聚合反应釜包括反应釜本体和冷凝器；反应釜本体上设有搅拌装置，冷凝器的吸热侧与制冷剂循环管路连通，反应釜本体的蒸汽出口和冷凝器的放热侧入口通过抽气管路相连，冷凝器的放热侧出口通过回流管路与反应釜本体的回流口相连；抽气管路抽取所述反应釜本体内丁烯‑1聚合反应体系的饱和蒸汽，饱和蒸汽中含有丁烯单体蒸汽。该丁烯‑1聚合反应取热方法应用于上述丁烯‑1聚合反应釜。本发明提供的丁烯‑1聚合反应釜用于聚丁烯‑1的生产。

Description

一种丁烯-1聚合反应釜和丁烯-1聚合反应取热方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种丁烯-1聚合反应釜和丁烯-1聚合反应取热方法。
背景技术
目前，聚丁烯-1一般采用液相本体聚合工艺实现工业化生产，在工业化生产过程中，聚合反应在反应釜中进行，且丁烯-1聚合反应体系所放出的热量通过反应釜外部的冷却夹套中循环的冷媒取出。
但是，由于随着丁烯-1聚合反应时间的增加，丁烯-1聚合反应的反应体系物料粘度会越来越高，这样就会增加反应釜内的传热、传质困难，导致反应物料在反应釜的径向方向存在较大的温度梯度，从而影响聚丁烯-1的物性和质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种丁烯-1聚合反应釜和丁烯-1聚合反应取热方法，以在丁烯-1聚合反应的时间增加过程中，降低反应物料在反应釜的径向方向的温度梯度，提高聚丁烯-1的聚合速度和聚合度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种丁烯-1聚合反应釜，包括反应釜本体和冷凝器；所述反应釜本体上设有伸入反应釜本体内部的搅拌装置，所述冷凝器的吸热侧与制冷剂循环管路连通，所述反应釜本体的蒸汽出口和冷凝器的放热侧入口通过抽气管路相连，所述冷凝器的放热侧出口通过回流管路与反应釜本体的回流口相连；其中，
所述抽气管路用于抽取所述反应釜本体内丁烯-1聚合反应体系的饱和蒸汽，所述饱和蒸汽中含有丁烯单体蒸汽。
优选的，所述饱和蒸汽中还含有不凝气体，所述反应釜本体的回流口包括所述反应釜本体的液体回流口和所述反应釜本体的气体回流口，所述回流管路的出口设有气液分离装置，所述气液分离装置的液体出口与所述反应釜本体的液体回流口相连，所述气液分离装置的气体出口与所述反应釜本体的气体回流口相连。
较佳的，所述气液分离装置的气体出口与所述反应釜本体的气体入口之间设有循环风机。
较佳的，所述气液分离装置的液体出口处设有用于使所述气液分离装置中保持有液体的液封。
较佳的，所述入口所在高度高于所述液体入口的所在高度。
较佳的，所述冷凝器的放热侧出口包括放热侧气体出口和放热侧冷凝液出口，所述回流管路包括气体回流管路和冷凝液回流管路；所述放热侧气体出口通过气体回流管路与所述气液分离装置的入口相连，所述放热侧冷凝液出口通过冷凝液回流管路与所述气液分离装置的入口相连。
本发明提供一种丁烯-1聚合反应取热方法，应用于上述技术方案所述的丁烯-1聚合反应釜，所述丁烯-1聚合反应取热方法包括：
抽取反应釜本体内，丁烯-1聚合反应体系的饱和蒸汽；
利用冷凝器将饱和蒸汽冷凝后，得到冷凝物；
将冷凝物送入到反应釜本体内，使冷凝物回到丁烯-1聚合反应体系中，通过搅拌装置搅拌丁烯-1聚合反应体系，使所述丁烯-1聚合反应体系沿反应釜本体的轴向对流。
优选的，所述饱和蒸汽中含有不凝气体，所述回流管路的出口设有气液分离装置，所述气液分离装置的液体入口与所述反应釜本体的回流口相连；所述丁烯-1聚合反应取热方法还包括：
利用冷凝器将饱和蒸汽冷凝后，将冷凝物通过气液分离装置进行气液分离；
分离出的气体组分和液体组分分别送入反应釜本体内。
较佳的，所述气液分离装置的气体出口与所述反应釜本体的气体入口之间设有循环风机；
所述丁烯-1聚合反应取热方法还包括：利用冷凝器将饱和蒸汽冷凝时，饱和蒸汽中的部分不凝气体积聚在冷凝器中，通过循环风机抽取冷凝器中积聚的部分不凝气体，使部分不凝气体进入气液分离装置。
与现有技术相比，本发明提供的丁烯-1聚合反应釜具有以下有益效果：
本发明提供的丁烯-1聚合反应釜中，反应釜本体的蒸汽出口与冷凝器的放热侧入口通过抽气管路相连，冷凝器的放热侧出口通过回流管路与反应釜本体的回流口相连；而由于抽气管路用于抽取反应釜本体内的饱和蒸汽，且饱和蒸汽中含有丁烯单体蒸汽，这样当反应釜本体内丁烯-1聚合反应体系随着反应时间的增加，使得反应釜本体内的蒸汽处在饱和状态，此时的蒸汽被称作饱和蒸汽，而饱和蒸汽通过反应釜本体的蒸汽出口进入冷凝器的放热侧冷凝，得到的冷凝物通过回流管路从反应釜本体的回流口回到丁烯-1聚合反应体系中即可实现丁烯-1聚合反应体系的降温，可见，本发明提供的丁烯-1聚合反应釜能够通过在反应釜本体的外侧增设的冷凝器冷凝丁烯-1聚合反应体系的饱和蒸汽，然后将冷凝物送回丁烯-1聚合反应体系中，以此降低丁烯-1聚合反应体系的温度。
而且，由于饱和蒸汽中含有丁烯单体蒸汽，且反应釜本体内的饱和蒸汽在进入冷凝器时，反应釜本体内丁烯-1聚合反应体系表面的丁烯单体分子也会的蒸发，使得丁烯单体分子在蒸发的过程中不仅带走丁烯-1聚合反应体系所放出的热量，也减少了丁烯-1聚合反应体系中丁烯单体的含量，这样就使得丁烯单体与聚丁烯-1的混合度降低，保证饱和蒸汽冷凝后，回流到丁烯-1聚合反应体系时，与聚丁烯-1没有充分接触的丁烯单体能够更加快速的发生聚合反应，提高聚丁烯-1的聚合度。
此外，由于本发明提供的丁烯-1聚合反应釜并没有通过冷却夹套中的冷媒取出丁烯-1聚合反应体系所放出的热量，因此，丁烯-1聚合反应体系在反应釜本体的径向上并不会产生温度梯度，而由于反应釜本体内的饱和蒸汽在进入冷凝器时，反应釜本体内的丁烯-1聚合反应体系表面的丁烯单体分子也会的蒸发，而位于丁烯-1聚合反应体系下方的丁烯单体分子也会不断的向丁烯-1聚合反应体系表面移动，这样丁烯-1聚合反应体系就在反应釜本体的轴向上产生温度梯度，而由于反应釜本体上设置伸入反应釜本体内部的搅拌装置，通过搅拌装置搅拌反应釜本体内的丁烯-1聚合反应体系，使得丁烯-1聚合反应体系沿反应釜本体的轴向对流，以迅速更新丁烯-1聚合反应体系表面的丁烯单体分子，这样就能够使得丁烯-1聚合反应体系的轴向温度均一化，从而解决丁烯-1聚合反应体系存在温度梯度的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的丁烯-1聚合反应釜的一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的丁烯-1聚合反应釜的另一种结构示意图；
附图标记：
1-反应釜本体， 11-搅拌装置；
2-冷凝器， 201-抽气管路；
202-回流管路， 212-气体回流管路；
222-冷凝液回流管路， 203-制冷剂入口管路；
204-制冷剂出口管路， 3-气液分离装置；
4-循环风机。
具体实施方式
为了进一步说明本发明实施例提供的丁烯-1聚合反应釜和丁烯-1聚合反应取热方法，下面结合说明书附图进行详细描述。
请参阅图1，本发明实施例提供的丁烯-1聚合反应釜，包括反应釜本体1和冷凝器2；反应釜本体1上设有伸入反应釜本体1内部的搅拌装置11，冷凝器2的吸热侧与制冷剂循环管路连通，反应釜本体1的蒸汽出口和冷凝器2的放热侧入口通过抽气管路201相连，冷凝器2的放热侧出口通过回流管路202与反应釜本体1的回流口相连；其中，
抽气管路201用于抽取反应釜本体1内丁烯-1聚合反应体系的饱和蒸汽，且饱和蒸汽中含有丁烯单体蒸汽。
可选的，反应釜本体1的蒸汽出口设在反应釜本体的顶部。
其中，本实施例中冷凝器2的吸热侧与制冷剂循环管路连通时，制冷剂循环管路包括制冷剂入口管路203和制冷剂出口管路204，且制冷剂入口管路203与冷凝器2的吸热侧入口相连，制冷剂出口管路204与冷凝器2的吸热侧出口相连。
具体实施时，抽取反应釜本体1内，丁烯-1聚合反应体系的饱和蒸汽；
利用冷凝器2将饱和蒸汽冷凝后，得到冷凝物；
将冷凝物送入到反应釜本体1内，使冷凝物回到丁烯-1聚合反应体系中，通过搅拌装置搅拌丁烯-1聚合反应体系，使所述丁烯-1聚合反应体系沿反应釜本体1的轴向对流。
通过上述具体实施过程可知，本发明实施例提供的丁烯-1聚合反应釜中，反应釜本体1的蒸汽出口与冷凝器2的放热侧入口通过抽气管路201相连，冷凝器2的放热侧出口通过回流管路202与反应釜本体1的回流口相连；而由于抽气管路201用于抽取反应釜本体1内的饱和蒸汽，饱和蒸汽中含有丁烯单体蒸汽，这样当反应釜本体1内丁烯-1聚合反应体系随着反应时间的增加，使得反应釜本体1内的蒸汽处在饱和状态，此时的蒸汽被称作饱和蒸汽，而饱和蒸汽够通过反应釜本体1的蒸汽出口进入冷凝器2的放热侧冷凝，得到的冷凝物通过回流管路202从反应釜本体1的回流口回到丁烯-1聚合反应体系中即可实现丁烯-1聚合反应体系的降温，可见，本发明实施例提供的丁烯-1聚合反应釜能够通过在反应釜本体1的外侧增设的冷凝器2冷凝饱和蒸汽，然后将冷凝物送回丁烯-1聚合反应体系中，以此降低丁烯-1聚合反应体系的温度。
而且，由于饱和蒸汽中含有丁烯单体蒸汽，且反应釜本体1内的饱和蒸汽在进入冷凝器2时，反应釜本体1内丁烯-1聚合反应体系表面的丁烯单体分子也会的蒸发，使得丁烯单体分子在蒸发的过程中不仅带走丁烯-1聚合反应体系所能放出的热量，也减少了丁烯-1聚合反应体系中丁烯单体的含量，这样就使得丁烯单体与聚丁烯-1的混合度降低，保证饱和蒸汽冷凝后，回流到丁烯-1聚合反应体系时，与聚丁烯-1没有充分接触的丁烯单体能够更加快速的发生聚合反应，提高聚丁烯-1的聚合度。
此外，由于本发明实施例提供的丁烯-1聚合反应釜并没有通过冷却夹套中的冷媒取出丁烯-1聚合反应体系所放出的热量，因此，丁烯-1聚合反应体系在反应釜本体1的径向上并不会产生温度梯度，而由于反应釜本体1内的饱和蒸汽在进入冷凝器2时，反应釜本体1内的丁烯-1聚合反应体系表面的丁烯单体分子也会的蒸发，而位于丁烯-1聚合反应体系下方的丁烯单体分子也会不断的向丁烯-1聚合反应体系表面移动，这样丁烯-1聚合反应体系就在反应釜本体1的轴向上产生温度梯度，而由于反应釜本体1上设置伸入反应釜本体1内部的搅拌装置11，搅拌装置11不仅能够起到普通的搅拌作用，使得反应釜本体1内的丁烯-1聚合反应体系混合均匀，而且还能够使得丁烯-1聚合反应体系沿反应釜本体1的轴向对流，以迅速更新丁烯-1聚合反应体系表面的丁烯单体分子，这样就能够使得丁烯-1聚合反应体系的轴向温度均一化，从而解决丁烯-1聚合反应体系存在温度梯度的问题。
需要说明的是，由于饱和蒸汽中含有的丁烯单体的粘度低，传热系数大，仅仅依靠普通的冷却水即可实现其冷凝，因此，上述实施例的制冷剂循环管路中所流动的制冷剂为冷却水。
请参阅图2，而考虑到丁烯-1聚合反应过程中，一般会通入惰性气体调节丁烯-1聚合反应体系的反应压力，而当饱和蒸汽中还含有调节反应压力的惰性气体，饱和蒸汽在冷凝器2中冷凝时，其中的丁烯单体蒸汽会被冷凝成丁烯单体液体，而惰性气体不会被冷凝，这种类型的气体被称作不凝气体，导致冷凝器2对饱和蒸汽冷凝得到的冷凝物出现气液混流的现象，因此，当饱和蒸汽中还含有不凝气体时，回流管路202的出口设有气液分离装置3，气液分离装置3的液体出口和气体出口均与反应釜本体1的回流口相连，这样就能将冷凝物中的气液进一步冷凝，并对其进行气液分流，然后进入反应釜本体1，这样就能使得冷凝物以气液分流的形式进入反应釜本体1中，避免冷凝物以气液回流的形式进入反应釜本体1时所出现的安全问题。换句话说，冷凝物通过气液分离装置3分离后，将得到的气体组分和液体组分分别送入到反应釜本体1中。
可选的，反应釜本体1的回流口包括反应釜本体1的液体回流口和反应釜本体1的气体回流口，此时，气液分离装置3的液体出口与反应釜本体1的液体回流口相连，气液分离装置3的气体出口与所述反应釜本体的气体回流口相连。
而为了防止惰性气体残留或积聚在冷凝器2中，在冷凝器2中形成气体死区，可以如图2所示的，在气液分离装置3的气体出口与反应釜本体1的气体入口之间设有循环风机4，以利用循环风机4的驱动力，抽取冷凝器2中积聚的部分不凝气体，使部分不凝气体进入气液分离装置3中，并通过气液分离装置3的气体出口进入反应釜本体1中，这样就能减少冷凝器2中形成气体死区的可能性。
可选的，气液分离装置3的液体出口处设有用于使气液分离装置3中保持有液体的液封，通过在气液分离装置3的液体出口设置液封，使得冷凝物进入气液分离装置3后，有一部分液体组分能够始终留在气液分离装置3的液体出口位置，这样就能防止冷凝物中的气体组分通过气液分离装置3的液体出口扩散出去，而且，还能够避免循环风机4和反应釜1形成气相短路，保证循环风机4能够抽取不凝气体。
示例性的，气液分离装置3的气体出口开设在气液分离装置3的侧壁，气液分离装置3的液体出口开设在气液分离装置3的底部，
值得注意的是，在利用循环风机4抽取部分不凝气体时，需要同时调节制冷剂循环管路中制冷剂的流量以及循环风机4的转速，使得冷却速度和蒸发速度达到平衡，这是本领域技术人员通过常规技术手段可控的，在此不做详述。
请参阅图2，为了使得冷凝器2中冷凝饱和蒸汽所产生的冷凝物能够尽早的实现气液分流，可选的，冷凝器2的放热侧出口包括放热侧气体出口和放热侧冷凝液出口，回流管路包括气体回流管路212和冷凝液回流管路222；放热侧气体出口通过气体回流管路212与反应釜本体1的气体回流口相连，使得气体回流管路212将残留或积聚在冷凝器2中的不凝气体排出；而放热侧冷凝液出口通过冷凝液回流管路222与反应釜本体1的液体回流口相连，使得冷凝器2得到的冷凝物中的液体组分从冷凝液回流管路222排出。
示例性的，当回流管路202的出口设有气液分离装置3时，气体回流管路212的出口和冷凝液回流管路222的出口均与气液分离装置3的入口相连，而气液分离装置3的气体出口与反应釜本体1的气体回流口之间设有循环风机4，这样循环风机4抽取冷凝器2中残留或积聚的不凝气体时，就能够使得不凝气体与冷凝物分开，从气体回流管路212进入气液分离装置3中，进行气液分离，然后经循环风机4进入反应釜本体1内。
需要说明的是，由于重力作用的原因，反应釜本体1的液体回流口如果距离反应釜本体1内丁烯-1聚合反应体系表面过高，液体组分通过反应釜本体1的液体回流口进入反应釜本体1时，会对丁烯-1聚合反应体系造成一定的冲击，这不仅影响了丁烯-1聚合反应，而且也对反应釜本体1的安全性造成一定的影响。因此，反应釜本体1的液体回流口所在高度相较反应釜本体1的气体回流口所在高度低。
请参阅图1，本发明还提供了一种丁烯-1聚合反应取热方法，应用于上述技术方案提供的丁烯-1聚合反应釜，丁烯-1聚合反应取热方法包括：
抽取反应釜本体1内，丁烯-1聚合反应体系的饱和蒸汽；
利用冷凝器2将饱和蒸汽冷凝后，得到冷凝物；
将冷凝物送入到反应釜本体1内，使冷凝物回到丁烯-1聚合反应体系中，通过搅拌装置11搅拌丁烯-1聚合反应体系，使丁烯-1聚合反应体系沿反应釜本体1的轴向对流。
与现有技术相比，本发明实施例提供的丁烯-1聚合反应取热方法的有益效果与上述技术方案提供的丁烯-1聚合反应釜的有益效果相同，在此不做赘述。
请参阅图2，具体的，回流管路202的出口设有气液分离装置3，气液分离装置3的液体入口与所述反应釜本体的回流口相连；丁烯-1聚合反应取热方法还包括：
利用冷凝器2将饱和蒸汽冷凝后，将冷凝物通过气液分离装置3进行气液分离；
分离出的气体组分和液体组分分别送入反应釜本体1内。
进一步，气液分离装置3的气体出口与反应釜本体1的气体入口之间设有循环风机4；丁烯-1聚合反应取热方法还包括：利用冷凝器2将饱和蒸汽冷凝时，饱和蒸汽中的部分不凝气体积聚在冷凝器2中，通过循环风机4抽取冷凝器2中积聚的部分不凝气体，使部分不凝气体进入气液分离装置。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种丁烯-1聚合反应取热方法，其用于丁烯-1液相本体聚合工艺，应用于丁烯-1聚合反应釜，所述丁烯-1聚合反应釜包括反应釜本体和冷凝器；所述反应釜本体上设有伸入反应釜本体内部的搅拌装置，所述冷凝器的吸热侧与制冷剂循环管路连通，所述反应釜本体的蒸汽出口和冷凝器的放热侧入口通过抽气管路相连，所述冷凝器的放热侧出口通过回流管路与反应釜本体的回流口相连；
其中，所述抽气管路用于抽取所述反应釜本体内丁烯-1聚合反应体系的饱和蒸汽；所述反应釜本体的回流口包括所述反应釜本体的液体回流口和所述反应釜本体的气体回流口，所述回流管路的出口设有气液分离装置，所述气液分离装置的液体出口与所述反应釜本体的液体回流口相连，所述气液分离装置的气体出口与所述反应釜本体的气体回流口相连；
所述气液分离装置的气体出口与所述反应釜本体的气体入口之间设有循环风机；
其特征在于，所述丁烯-1聚合反应取热方法包括：
抽取反应釜本体内，丁烯-1聚合反应体系的饱和蒸汽；
利用冷凝器将饱和蒸汽冷凝后，得到冷凝物；
其中，所述饱和蒸汽中含有不凝气体和丁烯-1单体蒸汽，所述不凝气体为惰性气体；
所述丁烯-1聚合反应取热方法还包括：将冷凝物通过气液分离装置进行气液分离；
分离出的气体组分和液体组分分别送入反应釜本体内；
利用冷凝器将饱和蒸汽冷凝时，饱和蒸汽中的部分不凝气体积聚在冷凝器中，通过循环风机抽取冷凝器中积聚的部分不凝气体，使部分不凝气体进入气液分离装置。
2.根据权利要求1所述的丁烯-1聚合反应取热方法，其特征在于，所述气液分离装置的液体出口处设有用于使所述气液分离装置中保持有液体的液封。
3.根据权利要求1或2所述的丁烯-1聚合反应取热方法，其特征在于，所述冷凝器的放热侧出口包括放热侧气体出口和放热侧冷凝液出口，所述回流管路包括气体回流管路和冷凝液回流管路；所述放热侧气体出口通过气体回流管路与所述气液分离装置的入口相连，所述放热侧冷凝液出口通过冷凝液回流管路与所述气液分离装置的入口相连。
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