CN1172959C - 一种聚合釜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚合釜，特别涉及一种间歇式液相本体法聚丙烯聚合釜。其主要特征是：搅拌器采用上部双螺带，底部四斜叶底刮刀；轴封采用填料密封与迷宫密封的组合，并在底部增设顶冲底填料装置；夹套采用带双螺旋导流板和散热翅片的组合结构；内冷管采用异型排管结构；在封头顶部设有气相冷凝回流系统；釜体容积在16m3～50m3之间。它解决了聚合釜大型化和撤热能力不够的问题，强化了氢调效果，使单釜产量和产品质量均得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合釜，特别涉及一种间歇式液相本体法聚丙烯聚合釜。
背景技术
目前，我国使用的丙烯聚合釜绝大部分为80年代开发出的12m3聚合釜，仅有极少量的4m3、15m3聚合釜。其中，4m3聚合釜正逐步淘汰，15m3聚合釜的技术性能由于没有突破，长期以来未能得到推广应用。12m3聚合釜由于容积偏小，加之撤热能力在使用高效催化剂开车时明显不够，使得单釜年产量不足5000吨。这样不仅增加了设备使用场地、工艺管线、控制等的投资，而且给设备管理带来了较大的难度。
在搅拌器设计方面，12m3聚合釜中使用最多的是单螺带，但单螺带存在运转不平稳，轴封寿命短的致命弱点；而双螺带的搅拌功率又偏大，目前很少采用。封头底部刮刀最早是锚式，后来发展为单螺带刮刀、双螺带刮刀，但制造复杂，难于保证与封头内表面间隙，而且搅拌强度较弱，易出现催化剂沉底而产生结杯现象。
在轴封方面，普遍采用双填料函密封，但底填料磨损快、漏油严重，影响产品质量和催化剂活性，而且底填料更换困难。
在传热方面，普遍采用带双螺旋导流板的夹套结构和内部指形管结构，但是，由于制造偏差，螺旋导流板的漏流严重，而指形管的传热面积太小，阻力大。后来，有人将指形管改为U形管，传热面积虽然有所增加，但流速太低，易在U形弯管段结垢堵管。况且，指形管和U形管的档板作用不明显，影响搅拌效果。
随着国内液相本体法工艺的发展、新型高效催化剂的涌现以及聚合釜大型化的趋势，使得液相本体聚合工艺对反应釜的搅拌和撤热性能提出了更加苛刻的要求，现有12m3聚合釜成了制约聚合效率、产品质量、生产规模的瓶颈。
发明内容
本发明的目的就在于通过强化搅拌和传热性能，解决聚合釜大型化和撤热能力不够的问题，并通过改进轴封，进一步稳定和强化氢调效果，从而使单釜产量和产品质量均得到提高。
实现上述目的的技术方案是：本发明包括釜体(1)、搅拌器(2)、夹套(3)、轴封(4)、内冷管(5)。必要时还可以在封头顶部设有气相冷凝回流装置(6)。
釜体(1)的容积在16m3～50m3之间。
釜体(1)的高径比在1.5～3之间。
搅拌器(2)的上部双螺带(8)上开有长圆形孔，底部四斜叶底刮刀(7)形状与底封头曲面相似，二者之间的间隙均匀。
夹套(3)进出口附近设有散热翅片(14)，夹套中部设有散热翅片(14)和螺旋导流板(15)。
轴封(4)的填料密封的底填料(11)采用高弹填料，迷宫密封分上、下两段，下迷宫(12)为迷宫动力轴承，上迷宫(13)为迷宫动力油环。
内冷管(5)采用异型排管结构。
通过以上改进，使本发明的轴功率消耗比原有双螺带降低18％，轴封不再向釜内漏油，轴封寿命延长3倍，底填料更换容易，夹套的传热得到进一步强化，内冷管的传热面积是原指形管的3倍、U形管的2倍。它解决了聚合釜大型化和开高效存在的撤热能力不够的问题，强化了氢调效果，使聚合釜的大型化成为可行，并使单釜产量和产品质量均得到提高。
附图说明
图1为本发明简图；
图2为本发明搅拌器简图；
图3为本发明轴封简图；
图4为本发明夹套的导流板和翅片简图；
图5为本发明内冷管简图；
图6为本发明气相冷凝回流装置简图。
图中1-釜体，2-搅拌器，3-夹套，4-轴封，5-内冷管，6-气相冷凝回流装置，7-四斜叶底刮刀，8-双螺带，9-圆杆支撑，10-气力顶冲底填料装置，11-底填料，12-迷宫动力轴承，13-迷宫油环，14-散热翅片，15-螺旋导流板，16-出水口，17-切向进水口，18-下上总管，19-列管组，20-连通管，21-出水管，22-进水管，23-不凝气返回口，24-压缩机，25-过滤器，26-管线，27-气相出口，28-冷凝器。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明实施方式的具体结构：
如图1所示，本发明包括釜体(1)、搅拌器(2)、夹套(3)、轴封(4)、内冷管(5)、气相冷凝回流装置(6)。
如图2所示，本发明的搅拌器(2)由双螺带(8)和四斜叶底刮刀(7)组合而成。在螺带的中间开有长圆形孔，有利于减小双螺带的搅拌功率，而对混合效果影响不大。螺带采用圆管支撑(9)，可减小搅拌阻力，从而降低功耗，万一由于物料发粘结垢时，也比以往的不等边角钢易清理，同时，也减少了角钢造成的局部死区现象，由于圆管支撑各向的抗弯强度是相等的，它很适合螺带的复杂受力状况。底部采用四斜叶底刮刀与原有双螺旋底刮刀相比，结构简单，便于保证刮刀强度和与封头内表面的间隙均匀性，使物料的向上翻动效果也得到加强，从而防止催化剂沉底、排料更彻底。
如图3所示，本发明的轴封(4)由双层填料密封和上、下迷宫密封组合而成。以往采用双填料密封存在的问题有：①填料磨损快；②密封效果差，密封周期短；③底填料更换不方便，目前各化工厂更换底填料时均利用釜内丙烯压力，将底填料顶出，由于丙烯易燃、易爆，这样做非常危险。为了克服上述缺点，本发明轴封(4)的填料密封的底填料(11)采用高弹填料，材质为芯部弹性硅胶芯、添加特种润滑剂的四氟石墨纤维盘根(非石棉制品)，其特点是：耐磨，自润滑性好，良好的导热性，使底填料更换周期由原来的6个月，可延长至1.5年；迷宫密封的下迷宫(12)为迷宫动力轴承，既起到滑动轴承作用，又在轴与轴承间形成多道环形压力油膜，这种油膜的稳定性比一般的均匀薄层油膜要稳定，迷宫效应使釜内气体往上走时产生多级压降，也可阻止粉料外漏；迷宫密封的上迷宫(13)为迷宫动力油环，可进一步产生压降，减少气体外泄，从而改善氢调效果；为方便底填料更换，设置气力顶冲底填料装置(10)，其工作原理是：聚合釜停车检修时，氮气从下填料箱底部进入，O形橡胶圈受压后弹性变形，与凹槽和轴贴紧，迫使氮气向上顶下填料(11)，当氮气压力达到一定值时，就会泄压，因泄压过程时间很短暂，可产生相当大的冲量，将底填料冲出。
如图4所示，本发明的夹套的内设有导流板(15)和散热翅片(14)组成。原有夹套内的筒体和封头部分只设有螺旋导流板，由于封头实际形状误差，底部封头部分的径向螺旋导流板成型和组焊的难度大、误差也大，极易造成底部切向进口和出口附近的流线短路，使得夹套的结垢严重、传热效果不好。本发明的夹套取消了上下部分的螺旋导流板，改为在切向进口(17)和上部出口(16)附近设置较密的散热翅片(14)，其高度小于夹套间隙的1/2，起到增加夹套侧釜体的传热面积、增大流体的紊流程度，从而强化传热效果。为了进一步提高螺旋导流板(15)段流体的紊流程度、减少结垢，在螺旋导流板之间也设置了较稀的散热翅片(14)，一定流速的流体翻越翅片后，会产生强烈的旋流，有助于结垢的在线冲洗。
如图5所示，本发明的内冷管采用异型排管结构，排管主要由上下总管(18)、列管组(19)连通管(20)组成。列管组由多根换热管并列布置，上下端与上下总管(18)焊接，连通管(20)使各列管组(19)串联起来。这样，与原有指形管和U形管结构相比，釜内的传热面积大大增加。由于列管的直径比原有指形管和U形管的直径小，获得同样的换热面积时内冷管所占去的釜内容积要小，列管可为光管、波纹管或具有内插物的光管。由于列管呈径向并列，其挡板作用明显，能显著改善搅拌、传热效果。
如图6所示，本发明还在封头顶部设有气相冷凝回流装置，该装置主要由冷凝器(28)、压缩机(24)组成。其工作原理：当撤热高峰时，釜内丙烯蒸汽经气相出口(27)引入釜顶冷凝器(28)，大部分丙烯蒸汽在管程冷凝成液相丙烯靠重力回流入釜内，未冷凝的丙烯蒸汽和分子量调节剂(氢气)经管线(26)、过滤器(25)，在压缩机(24)的增压作用下，经不凝气返回口(23)进入釜内，在搅拌作用下，氢气可充分与物料接触，从而使氢调效果大大增强，使产品的熔体流动速率、分子量分布等质量指标均得到改善。
Claims (10)
1、一种聚合釜，包括釜体(1)、搅拌器(2)、轴封(4)、夹套(3)、内冷管(5)，其特征在于：搅拌器(2)采用上部双螺带(8)，底部四斜叶底刮刀(7)结构；轴封(4)采用填料密封与迷宫密封的组合，并在底部增设顶冲底填料装置(10)；夹套(3)采用带双螺旋导流板(15)和散热翅片(14)的组合结构；内冷管(5)采用异型排管结构。
2、根据权利要求1所述的聚合釜，其特征在于釜体(1)的容积在16m3～50m3之间。
3、根据权利要求1所述的聚合釜，其特征在于釜体(1)的高径比在1.5～3之间。
4、根据权利要求1或2或3所述的聚合釜，其特征在于在封头顶部还设有气相冷凝回流装置(6)。
5、根据权利要求1或2或3所述的聚合釜，其特征在于搅拌器(2)的上部双螺带(8)上开有长圆形孔，底部四斜叶底刮刀(7)形状与底封头曲面相似，二者之间的间隙均匀。
6、根据权利要求4所述的聚合釜，其特征在于搅拌器(2)的上部双螺带(8)上开有长圆形孔，底部四斜叶底刮刀(7)形状与底封头曲面相似，二者之间的间隙均匀。
7、根据权利要求1或2或3所述的聚合釜，其特征在于轴封(4)的填料密封的底填料(11)采用高弹填料，迷宫密封分上、下两段，下迷宫(12)为迷宫动力轴承，上迷宫(13)为迷宫动力油环。
8、根据权利要求4所述的聚合釜，其特征在于轴封(4)的填料密封的底填料(11)采用高弹填料，迷宫密封分上、下两段，下迷宫(12)为迷宫动力轴承，上迷宫(13)为迷宫动力油环。
9、根据权利要求1或2或3所述的聚合釜，其特征在于夹套(3)进出口附近设有散热翅片(14)，夹套中部设有散热翅片(14)和螺旋导流板(15)。
10、根据权利要求4所述的聚合釜，其特征在于夹套(3)进出口附近设有散热翅片(14)，夹套中部设有散热翅片(14)和螺旋导流板(15)。
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