CN107362761B - 气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制装置及方法。包括设置于反应器浮动端内的恒温保护设备，其相对隔离的小空间内部通过气相丙烯环形喷嘴和液相丙烯直喷嘴引入撤热丙烯控制，保证了浮动端轴承座及轴承在恒温保护设备内温度的相对恒定。本发明的应用，将浮动端轴承座及轴承的工作环境温度控制在轴承及润滑脂最佳工作温度，防止反应器浮动端轴承工作环境温度过高，可以实现气相法聚丙烯工艺反应器的平稳运行，减少了因浮动端轴承损坏造成停工，增加了经济效益。本发明采用静设备，具有投资小、实施方便、运行维护成本低等特点，可靠性和经济性较强。

Description

气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制装置及方法

技术领域

本发明涉及气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温调控，特别涉及一种气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制装置及方法。

背景技术

目前国内采用的INEOS气相法聚丙烯工艺，主要特点是采用接近活塞流的卧式搅拌床反应器。在实际生产运行过程中经常会出现反应器搅拌器浮动端轴承温度高而无法有效调控的现象。过高的温度造成润滑脂变质、轴承不能在最佳环境温度下工作，大大降低了轴承使用寿命，甚至会因温度过高而在短期内造成轴承损坏被迫停车，影响装置的长周期稳定运行。

传统的反应器浮动端(反应器封头与隔板之间的空间)设计对反应器搅拌器轴承的正常工作存在以下不利因素：

1)反应器浮动端与反应器穹顶之间有一条“压力平衡线”，用于平衡反应器内部与浮动端侧的压力，防止反应器内部与浮动端之间的隔板因压差而发生变形。在装置开停车或系统操作出现波动时，反应器内会有少量仍有反应活性的聚丙烯粉末以及还没有来得及参与反应的携带有催化剂/助催化剂的气相组份通过压力平衡线进入到浮动端继续反应，生成聚丙烯粉料并释放出反应热，造成浮动端环境温度上升，从而导致轴承温度上升。

2)传统降温方法是从浮动端底部接口处将常温的中压氮气(2.7Mpa)引入浮动端侧并通过压力平衡线进入反应器，将浮动端内的热量带走，从而达到降温的目的。但是中压氮气吹扫降温时，氮气进入反应器内过多会导致反应器内部气相惰性组分增加，影响聚合反应活性甚至增加原辅料的消耗，因此吹扫时间不宜过长，导致浮动端轴承温度达不到预期的降温效果。

3)装置长周期运行后通过压力平衡线带入浮动端空间的未失活组份生成聚丙烯粉料并日积月累，将轴承座包围、覆盖，甚至将浮动端整个空间充满并形成板结，此时通过传统引入氮气降温的方法已无法达到降低轴承座和轴承温度的效果，甚至轴承转动产生的摩擦热也无法散出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制装置，包括设置于反应器浮动端内的恒温保护设备，所述恒温保护设备包括用于封闭反应器浮动端轴承及轴承座的筒体A以及与筒体A相连的向反应器封头一侧延伸的筒体B，所述筒体B内设置有气相丙烯环形喷嘴和液相丙烯直喷嘴，筒体B上设置有排气导管(与筒体B内部连通)，排气导管位于反应器浮动端内。

所述筒体A与反应器浮动端隔板相连。

所述筒体B的一端与筒体A相连通，另一端设置有可拆卸的端面盖板。

所述气相丙烯环形喷嘴与由反应器封头底部引入的吹扫气进气管线相连，该管线上设置有针型阀，液相丙烯直喷嘴与由反应器封头顶部引入的急冷液进液管线相连，该管线上设置有手阀。

一种气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制方法，包括以下步骤：

1)在反应器浮动端内安装恒温保护设备，所述恒温保护设备包括用于封闭反应器浮动端轴承及轴承座的筒体A以及与筒体A相连的向反应器封头一侧延伸的筒体B，将筒体A与反应器浮动端隔板相连；

2)在筒体B的上端安装排气导管(与筒体B内部连通)，在筒体B内安装气相丙烯环形喷嘴和液相丙烯直喷嘴，将气相丙烯环形喷嘴、液相丙烯直喷嘴分别与延伸至反应器封头外的吹扫气进气管线、急冷液进液管线相连；

3)反应器运行后始终保持气相丙烯环形喷嘴向恒温保护设备内喷吹丙烯气，以及保持液相丙烯直喷嘴向恒温保护设备内喷吹雾化的液相丙烯，当监测到反应器浮动端轴承温度异常升高时，调节液相丙烯喷吹流量直至反应器浮动端轴承温度恢复至正常范围。

所述正常范围根据轴承最佳工作温度确定。

所述温度异常升高是指轴承温度达到75℃以上，所述正常范围为≤60℃。

所述丙烯气喷吹流量按照维持恒温保护设备内压力相对于反应器内部为正压的原则进行控制，所述液相丙烯的喷吹流量为5～100kg/h。

本发明的有益效果体现在：

与原反应器浮动端轴承及轴承座等设施工作环境相比，本发明将保证浮动端侧与反应器通过压力平衡线平衡压力的过程中，气相丙烯流向始终是从浮动端侧进入反应器内部，一方面有效阻止了反应器内带有活性的组份进入到浮动端侧生成聚丙烯粉料，另一方面也保证了即使在浮动端侧生成了聚丙烯粉料，无法进入到恒温保护装设备内的轴承等关键设施处。恒温保护装设备所形成的相对隔离的小空间通过由气相丙烯环形喷嘴和液相丙烯直喷嘴引入的撤热丙烯控制，保证了浮动端轴承座及轴承在恒温保护装设备内温度的相对恒定。本发明的应用，将浮动端轴承座及轴承的工作环境温度控制在轴承最佳工作温度，防止反应器浮动端轴承工作环境温度过高，可以实现气相法聚丙烯工艺反应器的平稳运行，减少了因浮动端轴承损坏造成的停工，增加了经济效益。本发明采用静设备，具有投资小、实施简单、运行维护成本低等特点，可靠性和经济性较强。

附图说明

图1为本发明所述气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制装置的结构示意图；

图2为本发明所述恒温保护设备内气相丙烯环形喷嘴及液相丙烯直喷嘴的结构示意图；

图中：1.气相丙烯环形喷嘴；2.液相丙烯直喷嘴；3.吹扫气进气管线；4.急冷液进液管线；5.端面盖板；6.排气导管；7.隔板；8.反应器封头；9.人孔；10.轴承箱；11.轴承座支架；12.搅拌器；13.针型阀，14.手阀。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的详细说明，但本发明的实施例不限于此。

本发明的思路为在反应器浮动端内部增加一个恒温保护设备，将反应器浮动端轴承箱10内的轴承座及轴承与浮动端原空间相对隔离并形成封闭的小空间。在恒温保护设备内部增设喷嘴，用于向小空间内喷射温度相对较低的反应气丙烯以及用于吸热的雾化液相丙烯，恒温保护设备顶部设置一个与恒温保护设备相连的排气导管6。排气导管6将进入上述小空间的丙烯排出小空间，进而通过反应器的压力平衡线进入到反应器内。排气导管6的高点设置(即上端排气口与反应器顶部压力平衡线接近)，一方面能使小空间始终保持微正压，防止粉末进入恒温保护设备内；另一方面保证新鲜丙烯始终通过压力平衡线进入反应器参与反应，避免原来反应器带有活性的组份倒窜到浮动端的现象。

以下实施例仅是以本发明在INEOS气相法聚丙烯工艺装置上的应用举例。

如图1所示，所述恒温保护设备为筒状，直径为D，一端与分布在反应器浮动端隔板7上的可拆卸装置(例如，将螺帽焊接在反应器浮动端隔板上，通过螺栓将保护设备与隔板固定)即A1、A2、A3及A4相连，便于检修拆装。另一端(即顶部盖板5)与恒温保护设备的顶部盖板固定装置(是将螺帽焊接在筒状保护设备上，通过螺栓将筒状保护设备与顶部盖板相连)即B1、B2、B3及B4相连，便于内件安装和检查，并与反应器封头8上的人孔9相对；排气导管6用螺栓固定在恒温保护设备上端，有效防止粉末进入保护设备内且方便拆装；

所述恒温保护设备与隔板7相连的一端，径向截面为圆缺(例如为半圆)，圆缺部分的高度为H1，轴向截面长度为L2，H1和L2以能够包围轴承箱10为宜，恒温保护设备顶部轴向长度为L1，底部轴向长度(即截面为圆形的部分)为L3，排气导管6高度为H2。

如图2所示，所述恒温保护装设备的截面为圆形的部分内部设置有气相丙烯环形喷嘴1和液相丙烯直喷嘴2，两个喷嘴喷射方向相同，所述气相丙烯环形喷嘴1靠近轴承箱10，将气相丙烯通过环形管的各个吹扫孔吹扫到小空间和轴承座上，用于小空间的恒温吹扫控制(形成流向排气导管的撤热气流)。所述液相丙烯直喷嘴2距离轴承箱10较远，将液相丙烯雾化并喷入小空间并气化吸热，用于反应器高负荷状态下小空间的紧急降温控制。

吹扫气进气管线3是从反应器封头8底部原设计预留口将气相丙烯气源引入保护设备，并连接至气相丙烯环形喷嘴1。急冷液进液管线4是从反应器封头8原设计顶部预留口将液相丙烯引入保护设备，并连接至液相丙烯直喷嘴2。

气相丙烯恒温控制方法：气相丙烯通过现场针型阀13调节吹扫气流量，从现场流量计处查看流量，将流量调至合适范围内，保证小空间相对于反应器内部处于微正压，且能防止粉料从平衡线窜至反应器浮动端。

液相丙烯恒温控制方法：当浮动端轴承温度异常上涨时(≥75℃)，可通过现场手阀14调节液相丙烯流量(调节范围为5～100kg/h)，从远传流量计判断流量大小。通过液相丙烯气化降低小空间温度，实现小空间维持恒温状态(60℃左右)。

以上实施例解决了INEOS气相法聚丙烯反应器浮动端传统设计对反应器搅拌器12轴承的正常工作所存在的缺点和不足，降低因反应器浮动端轴承温度高导致装置停车的概率，以简单实用的装置和灵活的控制方法实现将反应器浮动端轴承座及轴承形成相对密闭的工作空间和空间内相对稳定的工作环境，完全消除反应器活性组份通过压力平衡线进入浮动端侧的可能性，也避免了浮动端侧聚丙烯粉料因日积月累将轴承座包围、覆盖，甚至将浮动端整个空间充满并形成板结而影响散热等一系列问题。

与现有喷吹氮气的工艺相比，可以将轴承温度由稳定在80℃降低至稳定在60℃，且温度调节更为高效，一般10分钟内即可将轴承温度由75℃降低至60℃。

本发明的优点如下：

(1)本发明采用了结构较为简单的隔离装置，具有投资小、安装及操作简单、运行维护成本低，拆装方便和可靠性高的特点。

(2)本发明未在压力容器本体上切割、补焊等，保证新增保护设备不承压，降低了安全风险，达到安全稳定运行的目的。

(3)本发明在生产过程中保证了轴承的最佳工作环境温度，延长了轴承的使用寿命，增加了经济效益，减少停工所造成的环境污染。

(4)本发明可以维持反应器系统的气相组分恒定，减少了因中压氮气对轴承降温进入反应系统而导致的反应活性减弱的局限性。

Claims (4)

1.一种气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在反应器浮动端内安装恒温保护设备，所述恒温保护设备包括用于封闭反应器浮动端轴承及轴承座的筒体A以及与筒体A相连的向反应器封头(8)一侧延伸的筒体B，将筒体A与反应器浮动端隔板(7)相连；

2)在筒体B的上端安装排气导管(6)，在筒体B内安装气相丙烯环形喷嘴(1)和液相丙烯直喷嘴(2)，将气相丙烯环形喷嘴(1)、液相丙烯直喷嘴(2)分别与延伸至反应器封头(8)外的吹扫气进气管线(3)、急冷液进液管线(4)相连；

3)反应器运行后始终保持气相丙烯环形喷嘴(1)向恒温保护设备内喷吹丙烯气，以及保持液相丙烯直喷嘴(2)向恒温保护设备内喷吹雾化的液相丙烯，当监测到反应器浮动端轴承温度异常升高时，调节液相丙烯喷吹流量直至反应器浮动端轴承温度恢复至正常范围。

2.根据权利要求1所述一种气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制方法，其特征在于：所述正常范围根据轴承最佳工作温度确定。

3.根据权利要求1所述一种气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制方法，其特征在于：所述温度异常升高是指轴承温度达到75℃以上，所述正常范围为≤60℃。

4.根据权利要求1所述一种气相法聚丙烯工艺反应器浮动端轴承恒温控制方法，其特征在于：所述丙烯气喷吹流量按照维持恒温保护设备内压力相对于反应器内部为正压的原则进行控制，所述液相丙烯的喷吹流量为5～100kg/h。