CN110918018A - 一种釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，主要解决现有技术存在大型聚合反应器撤热困难、生产装置规模受到限制的瓶颈问题。本发明通过采用一种釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，对于生产能力1～100万吨/年的聚乙烯装置来说，将溶剂蒸发和淤浆外循环以及反应釜夹套三种撤除聚合反应热方法进行组合，并同时运用在聚合反应流程中以强化撤热效果的技术方案较好地解决了上述问题，可用于釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热中。

Description

一种釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯生产技术领域，尤其涉及一种釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法。
背景技术
乙烯聚合是放热反应，聚合热约为25千卡/克分子，放热量很大。因此，反应热的撤除是聚合反应釜设计的关键之一，也是聚乙烯装置规模放大过程中必须跨越的瓶颈问题。
在聚乙烯工艺中，搅拌釜式浆液聚合工艺主要用于生产高密度聚乙烯，多采用双聚合釜并联或串联操作。与其他聚合工艺相比，该工艺反应条件较为平和：通常反应操作压力<3.0MPaG，反应操作温度60～95℃；催化剂对原料杂质要求也较低；可生产高质量及特殊性能的聚乙烯产品；因此，目前国内外该釜式淤浆聚乙烯工艺有十分广泛的应用前景。
在日本三井油化公司CX聚乙烯工艺技术中，聚合反应热主要通过聚合釜釜顶己烷物料蒸发和聚合釜夹套换热撤除。现有技术中的发明专利申请号200710121286.9一种生产超高分子量聚乙烯树脂的方法，公开了超高分子量聚乙烯UHMW-PE树脂聚合过程中气体外循环撤热方法，将聚合釜逸出的气相乙烯、氢气和己烷蒸汽进入冷凝器，己烷换热冷凝，再经过冷凝液罐进行气液分离，液相己烷通过冷凝液泵送回到聚合釜，达到己烷蒸发循环撤热的目的，从而避免局部过热产生粉料结块的可能性。但是，当聚乙烯装置生产规模增大时，如果聚合反应热的绝大部分仍然依靠己烷蒸发撤除，为了防止气相雾沫夹带，聚合釜的直径不得不设置很大，给聚合釜的制造、搅拌器的设计和聚合反应过程都带来极为不利的影响。
在巴塞尔聚乙烯工艺技术中，聚合反应热通过淤浆外循环和聚合釜夹套换热撤除。现有技术中的发明专利申请号200410093256.8聚乙烯的淤浆外循环生产装置，公开了将聚乙烯浆液在聚合反应器外循环冷却撤热，增加换热面积移出反应过程的一部分聚合反应热，使原有装置可提高生产能力50％以上。但是，外循环系统的稳定性较差，容易因低聚物固化粘附在换热管壁而影响冷却效率；而且冷却器进出口淤浆温度差也需控制在6℃之内，以减少低聚物的固化过程，由此上述几种因素将影响大型聚合反应器的撤热效果。
对于聚合反应热的撤除问题，各国研究者在不同工艺中，开发出一系列不同的撤热方式。现有技术中的中国实用新型专利200920110306.7公开了一种聚合反应器的撤热装置，公开了将换热管束直接放置于反应设备中，对反应产生的热能进行撤热，采用一些针对性的结构设计，使反应设备更加紧凑，达到良好的撤热效果，并能够安全平稳运行。但是，该反应器及其撤热装置仅仅适用于液-液反应过程，没有釜式淤浆聚乙烯反应的大规模工业操作运行实例。现有技术中的中国实用新型专利201520768934.X公开了改进的连续进料快速撤热化工反应器，公开了该化工反应器由反应罐、调速电机、均化搅拌头组成，反应罐的外壁上设有冷却夹套，而且开有冷却或加热进出口，反应罐为水平布置，从而有利于温度、压力、流速以及质量等监测传感器的设置，可为智能化生产提供核心设备，实现氯化、氧化、磺化、卤化、烷基化、橡胶聚合的连续化工业生产。但是，该方法仅仅依靠反应罐外壁的冷却夹套进行聚合反应撤热，无法实现淤浆聚乙烯的大规模工业操作运行。
综上所述，溶剂蒸发撤热由于气相溶剂雾沫夹带，导致物料返混而影响聚合反应效果；淤浆外循环撤热稳定性较差，容易因低聚物固化粘附在换热管壁而影响冷却效果；反应釜夹套撤热受反应釜外表面积的限制，反应釜越大，撤热所占比例越小。因此当釜式淤浆聚乙烯工艺装置生产规模扩大到一定程度时，撤热问题依然成为生产装置的瓶颈，从而限制聚乙烯工艺生产装置规模的进一步扩大。
因此，亟需一种新型的撤热方法，能够解决气相溶剂雾沫夹带、低聚物固化等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，所述釜式淤浆聚乙烯反应器包括聚合反应釜、釜顶冷凝器、溶剂收集罐、循环气鼓风机、凝液循环泵、淤浆循环泵和淤浆循环冷却器，其中，所述聚合反应釜、所述釜顶冷凝器、所述溶剂收集罐和所述循环气鼓风机通过管道连接形成第一管路，所述聚合反应釜、所述釜顶冷凝器和所述凝液循环泵通过管道连接形成第二管路，所述聚合反应釜、所述淤浆循环泵和所述淤浆循环冷却器通过管道连接形成第三管路；
包括以下步骤：
a)溶剂蒸发撤热
位于所述聚合反应釜内的溶剂蒸发吸收反应热后，在所述第一管路中，经所述聚合反应釜、所述釜顶冷凝器、所述溶剂收集罐和所述循环气鼓风机，冷却的不凝气返回至所述聚合反应釜底部，采用鼓泡的方式进行气液接触，对所述反应热进行撤热；在所述第二管路中，经所述釜顶冷凝器、所述溶剂收集罐和所述凝液循环泵，冷凝的液相溶剂返回至所述聚合反应釜，对所述反应热进行溶剂蒸发撤热；
b)淤浆外循环撤热
位于所述聚合反应釜内的淤浆吸收所述反应热后，在所述第三管路中，经所述淤浆循环泵和所述淤浆循环冷却器后返回至所述聚合反应釜，对所述反应热进行淤浆外循环撤热；
c)夹套撤热
在所述聚合反应釜的外壁设置夹套，向所述夹套内输入循环冷却水以对所述反应热进行夹套撤热；
d)将以上所述三种撤热方式同时运用于所述聚合反应釜，所有反应热由所述三种撤热方式撤除；其中，所述溶剂蒸发撤热、所述淤浆外循环撤热和所述夹套撤热按比例进行组合撤热。
优选地，在所述溶剂蒸发撤热中，位于所述聚合反应釜内的液相溶剂吸收反应热后，在所述聚合反应釜中蒸发为气相溶剂，并随循环气在所述釜顶冷凝器中冷凝、冷却，再进入所述溶剂收集罐中进行气液分离后，冷凝的液相溶剂由所述凝液循环泵增压后返回到所述聚合反应釜中；冷却的不凝气由所述循环气鼓风机增压后返回到所述聚合反应釜底部；
在所述淤浆外循环撤热中，位于所述聚合反应釜内的淤浆由所述淤浆循环泵强制抽出外循环并增压后返回所述聚合反应釜，在所述第三管路中，设置所述淤浆循环冷却器撤除所述反应热；
在所述聚合反应釜外壁夹套撤热中，所述聚合反应釜开车运行时，通入蒸汽以预热物料；所述聚合反应釜正常运行时，通入循环冷却水以撤除反应热。
优选地，所述溶剂为C3～C30烷烃。
优选地，所述溶剂为丙烯、丙烷、丁烯、丁烷、戊烷、己烷、壬烷、癸烷、十五烷、二十烷、三十烷中的任意一种或几种的组合。
优选地，在所述第二管路中，所述淤浆循环冷却器的进口温度和所述淤浆循环冷却器的出口温度的差值小于5℃。
优选地，所述夹套为传统整体型夹套或改进型螺旋半圆管。
优选地，对于聚乙烯装置生产能力为1～100万吨/年来说，所述聚合反应釜的数量为一台或若干台；
其中，若干台所述聚合反应釜进行串联连接或并联连接或串并联连接。
优选地，所述聚合反应釜的反应压力为1.3～3.3MPaA，反应温度为55～105℃。
优选地，所述溶剂蒸发撤热的撤热量占撤热总量的10～80％；
所述淤浆外循环撤热的撤热量占撤热总量的10～80％；
所述夹套撤热的撤热量占撤热总量的2～50％。
优选地，所述溶剂蒸发撤热的撤热量占撤热总量的20～70％；
所述淤浆外循环撤热的撤热量占撤热总量的20～70％；
所述夹套撤热的撤热量占撤热总量的5～40％。
优选地，所述溶剂蒸发撤热的撤热量占撤热总量的30～60％；
所述淤浆外循环撤热的撤热量占撤热总量的30～60％；
所述夹套撤热的撤热量占撤热总量的10～30％。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明一种釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，采用溶剂蒸发和淤浆外循环以及反应釜夹套三种组合撤除聚合反应热，解决了溶剂蒸发撤热气相雾沫夹带、淤浆外循环撤热低聚物固化、反应釜夹套撤热外表面积受限制的问题。由于三种组合撤热降低了气相溶剂雾沫夹带、避免了低聚物固化、减少了反应釜夹套换热，从而使聚乙烯工艺生产装置规模得到了进一步的扩大。
附图说明
图1是本发明一个示意性实施例的工艺流程图。
其中的附图标记为：聚合反应釜1、釜顶冷凝器2、溶剂收集罐3、循环气鼓风机4、凝液循环泵5、淤浆循环泵6、淤浆循环冷却器7、聚合原料10、反应产物11。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
实施例1
本发明的一个示意性实施例，如图1所示，一种釜式淤浆聚乙烯反应器，包括聚合反应釜1、釜顶冷凝器2、溶剂收集罐3、循环气鼓风机4、凝液循环泵5、淤浆循环泵6和淤浆循环冷却器7，聚合反应釜1、釜顶冷凝器2、溶剂收集罐3和循环气鼓风机4通过管道连接形成第一管路，聚合反应釜1、釜顶冷凝器2和凝液循环泵5通过管道连接形成第二管路，聚合反应釜1、淤浆循环泵6和淤浆循环冷却器7通过管道连接形成第三管路。
在第一管路中，聚合原料10进入循环气鼓风机4和聚合反应釜1之间的管道，随循环气鼓风机4输送的循环气进入聚合反应釜1底部，在聚合反应釜1内，聚合原料10发生聚合反应生成反应产物11，反应产物11由聚合反应釜1的顶部排出并被输送至下游单元。
其中，聚合原料10包括聚合单体乙烯、共聚单体丙烯、丁烯、己烯等原料。
在釜式淤浆聚乙烯反应器中，组合撤热方法包括以下步骤：
a)溶剂蒸发撤热
位于所述聚合反应釜1内的溶剂蒸发吸收反应热后，在所述第一管路中，经所述聚合反应釜1、所述釜顶冷凝器2、所述溶剂收集罐3和所述循环气鼓风机4，冷却的不凝气返回至所述聚合反应釜1底部，采用鼓泡的方式进行气液接触，对所述反应热进行撤热；在所述第二管路中，经所述釜顶冷凝器2、所述溶剂收集罐3和所述凝液循环泵5，冷凝的液相溶剂返回至所述聚合反应釜1，对所述反应热进行溶剂蒸发撤热；
b)淤浆外循环撤热
位于聚合反应釜1内的淤浆吸收反应热后，在第三管路中，经淤浆循环泵6和淤浆循环冷却器7后返回至聚合反应釜1，对反应热进行淤浆外循环撤热；
c)夹套撤热
在聚合反应釜1的外壁设置夹套，向夹套内输入循环冷却水以对反应热进行夹套撤热；
d)将以上所述三种撤热方式同时运用于所述聚合反应釜1，所有反应热由所述三种撤热方式撤除；其中，溶剂蒸发撤热、淤浆外循环撤热和夹套撤热按比例进行组合撤热。
进一步地，溶剂为C3～C30烷烃，且为丙烯、丙烷、丁烯、丁烷、戊烷、己烷、壬烷、癸烷、十五烷、二十烷、三十烷中的任意一种或几种的组合。
进一步地，在第二管路中，淤浆循环冷却器7的进口温度和淤浆循环冷却器7的出口温度的差值小于5℃。
进一步地，设置在聚合反应釜1的外壁的夹套为传统整体型夹套或改进型螺旋半圆管。
进一步地，聚合反应釜1的数量为一台或若干台。
进一步地，若干台聚合反应釜1进行串联连接或并联连接或串并联连接。
进一步地，聚合反应釜1的反应压力为1.3～3.3MPaA，反应温度为55～105℃。
进一步地，溶剂蒸发撤热的撤热量占撤热总量的10～80％；
淤浆外循环撤热的撤热量占撤热总量的10～80％；
夹套撤热的撤热量占撤热总量的2～50％。
进一步地，溶剂蒸发撤热的撤热量占撤热总量的20～70％；
淤浆外循环撤热的撤热量占撤热总量的20～70％；
夹套撤热的撤热量占撤热总量的5～40％。
进一步地，溶剂蒸发撤热的撤热量占撤热总量的30～60％；
淤浆外循环撤热的撤热量占撤热总量的30～60％；
夹套撤热的撤热量占撤热总量的10～30％。
本发明的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的具体实施方式如下：
a)溶剂蒸发撤热
在聚合反应釜1内，液相溶剂吸收聚合反应热后，形成气相溶剂，气相溶剂与未反应的聚合原料10(如乙烯、丙烯等)由聚合反应釜1的顶部排出，经釜顶冷凝器2冷凝、冷却后，气相溶剂冷凝为液相溶剂，液相溶剂和未反应的聚合原料10在溶剂收集罐3进行气液分离，未反应的聚合原料10经循环气鼓风机4加压后通过第一管路返回至聚合反应釜1内继续参与聚合反应，液相溶剂经凝液循环泵5通过第二管路返回至聚合反应釜1内；
b)淤浆外循环撤热
通过淤浆循环泵6将聚合反应釜1内的淤浆抽出，并输送至淤浆循环冷却器7进行撤热，增加循环量，使淤浆循环冷却器7的进口温度和淤浆循环冷却器7的出口温度的差值小于5℃，冷却后的淤浆经淤浆循环冷却器7通过第三管路返回至聚合反应釜1内；
c)夹套撤热
在聚合反应釜1的外壁设置传统整体型夹套或改进型螺旋半圆管，在开车运行过程中，向夹套通入蒸汽，从而对聚合反应釜1进行加热操作；在正常运行中，向夹套通入循环冷却水，对聚合反应釜1进行撤热。
d)将以上所述三种撤热方式同时运用于所述聚合反应釜，所有反应热由所述三种撤热方式撤除；其中，所述溶剂蒸发撤热、所述淤浆外循环撤热和所述夹套撤热按比例进行组合撤热。
本实施例的优点在于，通过将上述三种撤热方法进行组合，能够有效地移除聚合反应放出的热量，并进一步控制聚合反应釜的温度，使聚合反应釜能够长周期稳定运行。
实施例2
为验证上述釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的可靠性，发明人进行了对照实验，如下：
实验组1
一采用本发明釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的聚乙烯工艺装置，其生产规模为30万吨/年，设置有2台聚合反应釜，反应压力为1.9MPaA，反应温度为68℃，溶剂为50％丙烷+50％己烷。经过计算，聚合反应体系的放热总量达到99750MJ/hr，反应产物带走的热量6050MJ/hr，需要撤走的热量93700MJ/hr。根据溶剂蒸发量、雾沫夹带气速及夹套撤热量核算聚合反应釜直径为6000mm，切线高7000mm，溶剂蒸发撤走热量为55860MJ/hr，占需要撤热总量的59.62％；根据外循环物料进出温差4.92℃以及外循环物料流量，核算外循环撤走热量为32930MJ/hr，占需要撤热总量的35.14％；聚合反应釜夹套面积为125m2，夹套撤热量为4910MJ/hr；占需要撤热总量的5.24％。
对照组1
一采用溶剂蒸发撤热和聚合反应釜夹套撤热的聚乙烯工艺装置，其生产规模为30万吨/年。经过计算，聚合反应体系的放热总量达到99750MJ/hr，反应产物带走的热量6050MJ/hr，需要撤走的热量93700MJ/hr。根据己烷蒸发量、雾沫夹带气速及夹套撤热量核算聚合反应釜直径为8000mm，切线高7000mm，己烷蒸发撤走热量为87800MJ/hr，占需要撤热总量的93.70％；聚合反应釜夹套面积为150m2，夹套撤热量为5900MJ/hr；占需要撤热总量的6.30％。聚合反应釜系统工程投资为1100万元。
对照组2
一采用淤浆外循环撤热和聚合反应釜夹套撤热的聚乙烯工艺装置，其生产规模为30万吨/年。经过计算，聚合反应体系的放热总量达到99750MJ/hr，反应产物带走的热量6050MJ/hr，需要撤走的热量93700MJ/hr。根据外循环撤热量核算聚合反应釜直径为6500mm，切线高8500mm，外循环撤走热量为87800MJ/hr，占需要撤热总量的93.70％；聚合反应釜夹套面积为150m2，夹套撤热量为5900MJ/hr；占需要撤热总量的6.30％。聚合反应釜系统工程投资为1260万元。
将实验组1与对照组1进行对比可知，在实验组1中，虽然增加了淤浆循环泵、淤浆冷却器及相关管道，但是聚合反应釜直径明显缩小，大大降低了反应釜的制造成本及难度。溶剂蒸发撤热由93.70％下降到59.62％，聚合釜釜顶冷却器的处理能力大幅下降，溶剂收集罐尺寸也明显缩小，凝液循环泵能力也显著降低，相关管道投资也降低了。综合各方面的变化，整个工艺流程设备投资有所减少。
将实验组1与对照组2进行对比可知，在实验组1中，虽然增加了循环气系统，但是保证了聚合反应釜中的气液混合效果。外循环物料进出温差由6.00℃下降到4.92℃，外循环撤热由93.70％下降到35.14％，外循环系统处理能力大幅下降，对该系统的操作难度也有所下降。综合各方面的变化，整个工艺流程设备投资进一步减少。
因此，由上述对照实验可知，在大型聚乙烯工业生产装置中，通过以上三种组合撤热过程，有效地移除聚合反应放出的热量，进一步控制聚合反应釜的温度，使聚合反应釜能够长周期稳定运行。
实施例3
为验证上述釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的可靠性，发明人进行了实验，如下：
实验组2
一采用本发明釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的聚乙烯工艺装置，其生产规模为1万吨/年，设置有1台聚合反应釜，反应压力为1.3MPaA，反应温度为55℃，溶剂为75％丙烯+20％戊烷+5％二十烷。经过计算，聚合反应体系的放热总量达到3325MJ/hr，反应产物带走的热量200MJ/hr，需要撤走的热量3125MJ/hr。根据溶剂蒸发量、雾沫夹带气速及夹套撤热量核算聚合反应釜直径为2600mm，切线高4000mm，溶剂蒸发撤走热量为933MJ/hr，占需要撤热总量的29.84％；根据外循环物料进出温差5.00℃以及外循环物料流量，核算外循环撤走热量为630MJ/hr，占需要撤热总量的20.16％；聚合反应釜夹套面积为40m2，夹套撤热量为1563MJ/hr；占需要撤热总量的50.00％。
实施例4
为验证上述釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的可靠性，发明人进行了实验，如下：
实验组3
一采用本发明釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的聚乙烯工艺装置，其生产规模为100万吨/年，设置有5台聚合反应釜，反应压力为3.3MPaA，反应温度为105℃，溶剂为45％丙烷+50％丁烷+5％三十烷。经过计算，聚合反应体系的放热总量达到332500MJ/hr，反应产物带走的热量20170MJ/hr，需要撤走的热量312330MJ/hr。根据溶剂蒸发量、雾沫夹带气速及夹套撤热量核算聚合反应釜直径为6400mm，切线高8200mm，溶剂蒸发撤走热量为130660MJ/hr，占需要撤热总量的41.83％；根据外循环物料进出温差5.00℃以及外循环物料流量，核算外循环撤走热量为175425MJ/hr，占需要撤热总量的56.17％；聚合反应釜夹套面积为159m2，夹套撤热量为6245MJ/hr；占需要撤热总量的2.00％。
实施例5
为验证上述釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的可靠性，发明人进行了实验，如下：
实验组4
一采用本发明釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的聚乙烯工艺装置，其生产规模为30万吨/年，设置有2台聚合反应釜，反应压力为2.1MPaA，反应温度为82℃，溶剂为20％丙烷+70％丁烷+10％己烷。经过计算，聚合反应体系的放热总量达到99750MJ/hr，反应产物带走的热量6050MJ/hr，需要撤走的热量93700MJ/hr。根据溶剂蒸发量、雾沫夹带气速及夹套撤热量核算聚合反应釜直径为6000mm，切线高7000mm，溶剂蒸发撤走热量为9370MJ/hr，占需要撤热总量的10.00％；根据外循环物料进出温差4.93℃以及外循环物料流量，核算外循环撤走热量为79100MJ/hr，占需要撤热总量的84.42％；聚合反应釜夹套面积为133m2，夹套撤热量为5230MJ/hr；占需要撤热总量的5.58％。
实施例6
为验证上述釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的可靠性，发明人进行了实验，如下：
实验组5
一采用本发明釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的聚乙烯工艺装置，其生产规模为30万吨/年，设置有2台聚合反应釜，反应压力为2.1MPaA，反应温度为82℃，溶剂为20％丙烷+70％丁烷+10％己烷。经过计算，聚合反应体系的放热总量达到99750MJ/hr，反应产物带走的热量6050MJ/hr，需要撤走的热量93700MJ/hr。根据溶剂蒸发量、雾沫夹带气速及夹套撤热量核算聚合反应釜直径为6000mm，切线高7000mm，溶剂蒸发撤走热量为74960MJ/hr，占需要撤热总量的80.00％；根据外循环物料进出温差4.93℃以及外循环物料流量，核算外循环撤走热量为13620MJ/hr，占需要撤热总量的14.54％；聚合反应釜夹套面积为130m2，夹套撤热量为5120MJ/hr；占需要撤热总量的5.46％。
实施例7
为验证上述釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的可靠性，发明人进行了实验，如下：
实验组6
一采用本发明釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的聚乙烯工艺装置，其生产规模为40万吨/年，设置有3台聚合反应釜，反应压力为2.4MPaA，反应温度为91℃，溶剂为40％丁烷+60％戊烷。经过计算，聚合反应体系的放热总量达到133000MJ/hr，反应产物带走的热量8070MJ/hr，需要撤走的热量124930MJ/hr。根据溶剂蒸发量、雾沫夹带气速及夹套撤热量核算聚合反应釜直径为5800mm，切线高6600mm，溶剂蒸发撤走热量为105670MJ/hr，占需要撤热总量的84.58％；根据外循环物料进出温差4.94℃以及外循环物料流量，核算外循环撤走热量为12495MJ/hr，占需要撤热总量的10.00％；聚合反应釜夹套面积为172m2，夹套撤热量为6765MJ/hr；占需要撤热总量的5.42％。
实施例8
为验证上述釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的可靠性，发明人进行了实验，如下：
实验组7
一采用本发明釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法的聚乙烯工艺装置，其生产规模为40万吨/年，设置有3台聚合反应釜，反应压力为2.4MPaA，反应温度为91℃，溶剂为40％丁烷+60％戊烷。经过计算，聚合反应体系的放热总量达到133000MJ/hr，反应产物带走的热量8070MJ/hr，需要撤走的热量124930MJ/hr。根据溶剂蒸发量、雾沫夹带气速及夹套撤热量核算聚合反应釜直径为5800mm，切线高6600mm，溶剂蒸发撤走热量为18350MJ/hr，占需要撤热总量的14.69％；根据外循环物料进出温差4.94℃以及外循环物料流量，核算外循环撤走热量为99945MJ/hr，占需要撤热总量的80.00％；聚合反应釜夹套面积为169m2，夹套撤热量为6635MJ/hr；占需要撤热总量的5.31％。
对照组1～2和实验组1～7的工艺参数汇总，见下表：
Figure BDA0002239768520000121
Figure BDA0002239768520000131
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，所述的釜式淤浆聚乙烯反应器包括聚合反应釜、釜顶冷凝器、溶剂收集罐、循环气鼓风机、凝液循环泵、淤浆循环泵和淤浆循环冷却器，其中，所述聚合反应釜、所述釜顶冷凝器、所述溶剂收集罐和所述循环气鼓风机通过管道连接形成第一管路，所述聚合反应釜、所述釜顶冷凝器和所述凝液循环泵通过管道连接形成第二管路，所述聚合反应釜、所述淤浆循环泵和所述淤浆循环冷却器通过管道连接形成第三管路；
包括以下步骤：
a)溶剂蒸发撤热
位于所述聚合反应釜内的溶剂蒸发吸收反应热后，在所述第一管路中，经所述聚合反应釜、所述釜顶冷凝器、所述溶剂收集罐和所述循环气鼓风机，冷却的不凝气返回至所述聚合反应釜底部，采用鼓泡的方式进行气液接触，对所述反应热进行撤热；在所述第二管路中，经所述釜顶冷凝器、所述溶剂收集罐和所述凝液循环泵，冷凝的液相溶剂返回至所述聚合反应釜，对所述反应热进行溶剂蒸发撤热；
b)淤浆外循环撤热
位于所述聚合反应釜内的淤浆吸收所述反应热后，在所述第三管路中，经所述淤浆循环泵和所述淤浆循环冷却器后返回至所述聚合反应釜，对所述反应热进行淤浆外循环撤热；
c)夹套撤热
在所述聚合反应釜的外壁设置夹套，向所述夹套内输入循环冷却水以对所述反应热进行夹套撤热；
d)将以上所述三种撤热方式同时运用于所述聚合反应釜，所有反应热由所述三种撤热方式撤除；其中，所述溶剂蒸发撤热、所述淤浆外循环撤热和所述夹套撤热按比例进行组合撤热。
2.根据权利要求1所述的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，在所述溶剂蒸发撤热中，位于所述聚合反应釜内的液相溶剂吸收反应热后，在所述聚合反应釜中蒸发为气相溶剂，并随循环气在所述釜顶冷凝器中冷凝、冷却，再进入所述溶剂收集罐中进行气液分离后，冷凝的液相溶剂由所述凝液循环泵增压后返回到所述聚合反应釜中；冷却的不凝气由所述循环气鼓风机增压后返回到所述聚合反应釜底部；
在所述淤浆外循环撤热中，位于所述聚合反应釜内的淤浆由所述淤浆循环泵强制抽出外循环并增压后返回所述聚合反应釜，在所述第三管路中，设置所述淤浆循环冷却器撤除所述反应热；
在所述聚合反应釜外壁夹套撤热中，所述聚合反应釜开车运行时，通入蒸汽以预热物料；所述聚合反应釜正常运行时，通入循环冷却水以撤除反应热。
3.根据权利要求2所述的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，所述溶剂为C3～C30烷烃；
所述溶剂为丙烯、丙烷、丁烯、丁烷、戊烷、己烷、壬烷、癸烷、十五烷、二十烷、三十烷中的任意一种或几种的组合。
4.根据权利要求2所述的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，在所述第二管路中，所述淤浆循环冷却器的进口温度和所述淤浆循环冷却器的出口温度的差值小于5℃。
5.根据权利要求1所述的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，所述夹套为传统整体型夹套或改进型螺旋半圆管。
6.根据权利要求1所述的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，对于聚乙烯装置生产能力为1～100万吨/年来说，所述聚合反应釜的数量为一台或若干台；
其中，若干台所述聚合反应釜进行串联连接或并联连接或串并联连接。
7.根据权利要求1所述的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，所述聚合反应釜的反应压力为1.3～3.3MPaA，反应温度为55～105℃。
8.根据权利要求1所述的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，所述溶剂蒸发撤热的撤热量占撤热总量的10～80％；
所述淤浆外循环撤热的撤热量占撤热总量的10～80％；
所述夹套撤热的撤热量占撤热总量的2～50％。
9.根据权利要求8所述的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，所述溶剂蒸发撤热的撤热量占撤热总量的20～70％；
所述淤浆外循环撤热的撤热量占撤热总量的20～70％；
所述夹套撤热的撤热量占撤热总量的5～40％。
10.根据权利要求9所述的釜式淤浆聚乙烯反应器组合撤热方法，其特征在于，所述溶剂蒸发撤热的撤热量占撤热总量的30～60％；
所述淤浆外循环撤热的撤热量占撤热总量的30～60％；
所述夹套撤热的撤热量占撤热总量的10～30％。
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