CN117899752A - 一种高压聚乙烯装置的引发剂进料系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压聚乙烯装置的引发剂进料系统，该系统由内径为30‑50mm的聚合单体进料管和内径为2‑3mm、外径为9‑10mm的引发剂进料管组成，其中引发剂进料管垂直伸入聚合单体进料管，并在伸入深度为聚合单体进料管内径的1/2处开有面向聚合单体流动方向的5‑7mm的圆形进料孔。本发明结构简单、实施方便，可在有效降低引发剂单耗的前提下避免由于引发剂分散不均导致的局部热点，降低反应器的分解风险。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种多流体混合进料的系统。具体地，本发明涉及一种将高压自由基聚合的引发剂引入到高压聚合反应釜的进料系统。
背景技术
低密度聚乙烯(LDEP)是在超高压条件下(150～300MPa)生产得到的一种通用高分子聚合物，因具有优越的光学性能和电绝缘性，在国民经济生活中扮演着重要的角色。低密度聚乙烯的优越性能部分得益于其遵循自由基聚合机理，聚合过程不采用固体金属催化剂，而是采用自由基引发剂。这些自由基引发剂在聚合过程中率先断键并引发后续的聚合反应，产品中没有明显的催化剂/引发剂残留，使得产品的纯净度大幅提升。
低密度聚乙烯生产过程中引发剂的注入是整个生产过程的关键步骤之一。由于常用引发剂在聚合条件下的半衰期大多在1s以下，注入的引发剂需达到快速分散与混合的效果。因此，开发适用于高压聚乙烯过程的引发剂高效注入系统极为重要。在本领域已有大量公开的专利技术。例如，专利ZL01820117.2公开了一种利用涡流结构的引发剂注入装置及系统；专利00808647.8公开了一种利用旋流原理的混合装置；专利ZL102369055B公开了一种类似于文丘里管设计的引发剂注射喷嘴；专利ZL201880005973.0公开了一种带支撑结构的引发剂注入系统。
上述专利技术起到了强化混合的效果，可有效降低由于混合不均带来的“热点”和分解风险。但是上述专利为达到强化混合的目的，均设计了一系列复杂的混合结构，这些混合结构在真实场景中的应用存在着堵塞、压降过大的风险。目前，上述复杂混合系统仍未在工业中广泛应用。
发明内容
本发明要解决的问题是高压聚乙烯生产过程中，引发剂在管道内混合效率低下，易诱发局部热点和分解事故的问题。
为解决上述问题，本发明提出一种用于高压聚乙烯装置的引发剂进料系统，所述系统由聚合单体进料管和引发剂进料管组成，其中引发剂进料管垂直伸入聚合单体进料管，伸入深度不大于聚合单体进料管内径的3/4，不小于聚合单体进料管内径的1/2；
所述引发剂进料管伸入聚合单体进料管的一端封闭，在引发剂进料管伸入深度为聚合单体进料管内径1/2处开设1个圆形进料孔，进料孔位于迎流面的中心线上，引发剂进料方向与聚合单体的流动方向呈180°夹角；
所述聚合单体进料管的内径是30-50mm，引发剂进料管外径9-10mm，内径2-3mm，开孔直径5-7mm。
在本发明的一种优选实施方式中，与进料系统连接的聚合反应器为单区或多区釜式反应器，反应器的高径比在6-17之间，分区数在1-5之间。
在本发明的一种优选实施方式中，可选的所述聚合单体进料管上位于引发剂进料管的下游设置有管道式静态混合器，静态混合器的入口距引发剂入口的距离不大于聚合单体进料管内径的3倍，静态混合器的出口距引发剂入口的距离需大于聚合单体进料管内径的2倍。
在本发明的一种优选实施方式中，当聚合单体进料管上无静态混合器时，引发剂进料管距聚合反应器的距离需大于聚合单体进料管内径的5倍。
在本发明的一种优选实施方式中，所述的聚合单体为乙烯或乙烯与其他聚合单体的混合物，所述引发剂为过氧化物类引发剂，所述引发剂可选的与溶剂混合后注入，溶剂包括但不限于丙烯、丁烯等。
本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的引发剂进料系统结构简单，在基础实施方案中仅包含聚合单体进料管和引发剂进料管，在优选实施方案中也仅添加管道式静态混合器等组件，组件安装和实施方便；
(2)本发明提供的引发剂进料系统可以提高引发剂在管道内混合效率，由于引发剂的混合效果得到强化，引发剂在反应釜内的使用效率大幅提升，引发剂单耗降低；
(3)本发明提供的引发剂进料系统避免了由于引发剂分散不均导致的局部热点，有效降低了反应器的分解风险。
附图说明
图1一种用于高压聚乙烯装置的引发剂进料系统示意图。
具体实施方式
实施例1：采用如图1所示的注入系统在10万吨/年高压聚乙烯生产装置上进行生产，不采用管道混合器，聚合单体进料管的内径是40mm，引发剂管线外径10mm，内径3mm，开孔6mm，引发剂进料管距反应器距离210mm。反应器轴向上有两股乙烯与引发剂混合进料的进料口，乙烯流量与引发剂进料量(引发剂与溶剂的混合进料，引发剂质量百分比浓度20％)如下。
1号进料口：乙烯19000-24000kg/h；引发剂(过氧化苯甲酸特丁酯)29-37kg/h；
2号进料口：乙烯21600-26500kg/h；引发剂(过氧化苯甲酸特丁酯)20-24kg/h；
反应压力：180MPa，反应温度：267℃。
在上述条件下，引发剂的单耗为1.05-1.15kg引发剂/t乙烯，乙烯平均分解频次为1年3次，相比于对比例降低25％。
实施例2：采用如图1所示的注入系统在10万吨/年高压聚乙烯生产装置上进行生产，采用管道混合器，聚合单体进料管的内径是40mm，引发剂管线外径10mm，内径3mm，开孔6mm，引发剂进料管距反应器距离210mm。反应器轴向上有两股乙烯与引发剂混合进料的进料口，乙烯流量与引发剂进料量(引发剂与溶剂的混合进料，引发剂质量百分比浓度20％)如下。
1号进料口：乙烯19000-24000kg/h；引发剂(过氧化苯甲酸特丁酯)29-37kg/h；
2号进料口：乙烯21600-26500kg/h；引发剂(过氧化苯甲酸特丁酯)20-24kg/h；
反应压力：180MPa，反应温度：267℃。
在上述条件下，引发剂的单耗相比于实施例1进一步降低为1.01-1.13kg引发剂/t乙烯，乙烯平均分解频次为1年3次，相比于对比例降低25％。
实施例3：采用如图1所示的注入系统在10万吨/年高压聚乙烯生产装置上进行生产，不采用管道混合器，聚合单体进料管的内径是40mm，引发剂管线外径10mm，内径3mm，开孔6mm，引发剂进料管距反应器距离100mm。反应器轴向上有两股乙烯与引发剂混合进料的进料口，乙烯流量与引发剂进料量(引发剂与溶剂的混合进料，引发剂质量百分比浓度20％)如下。
1号进料口：乙烯19000-24000kg/h；引发剂(过氧化苯甲酸特丁酯)29-37kg/h；
2号进料口：乙烯21600-26500kg/h；引发剂(过氧化苯甲酸特丁酯)20-24kg/h；
反应压力：180MPa，反应温度：267℃。
在上述条件下，由于引发剂进料管距反应器距离过短，引发剂的单耗相比于实施例1增加为1.1-1.2kg引发剂/t乙烯，但仍低于对比例。乙烯平均分解频次为1年4次，与对比例相当。
对比例：在对比例中，将两股乙烯与引发剂混合进料的进料口对应的引发剂进料管的末端均直接作为引发剂进料口(迎流面上不设置引发剂进料口)，并控制其伸入深度为20mm(聚合单体进料管内径的一半)。在与实施例1同样的生产条件下，引发剂单耗为1.2-1.3kg引发剂/t乙烯，乙烯平均分解频次约为1年4次。
Claims (6)
1.一种用于高压聚乙烯装置的引发剂进料系统，其特征在于，
所述系统由聚合单体进料管和引发剂进料管组成，其中引发剂进料管垂直伸入聚合单体进料管内，伸入深度不大于聚合单体进料管内径的3/4，不小于聚合单体进料管内径的1/2；
所述引发剂进料管伸入聚合单体进料管的一端封闭，在引发剂进料管伸入深度为聚合单体进料管内径1/2处开设1个圆形进料孔，进料孔位于迎流面的中心线上，引发剂进料方向与聚合单体的流动方向呈180°夹角；
所述聚合单体进料管的内径是30-50mm，引发剂进料管外径9-10mm，内径2-3mm，开孔直径5-7mm。
2.如权利要求1所述的引发剂进料系统，其特征在于，与进料系统连接的聚合反应器为单区或多区釜式反应器，反应器的高径比在6-17之间，分区数在1-5之间。
3.如权利要求1所述的引发剂进料系统，其特征在于，所述聚合单体进料管上位于引发剂进料管的下游设置有管道式静态混合器，静态混合器的入口距引发剂入口的距离不大于聚合单体进料管内径的3倍，静态混合器的出口距引发剂入口的距离需大于聚合单体进料管内径的2倍。
4.如权利要求1所述的引发剂进料系统，其特征在于，当聚合单体进料管上无静态混合器时，引发剂进料管距聚合反应器的距离需大于聚合单体进料管内径的5倍。
5.如权利要求1所述的引发剂进料系统，其特征在于，所述的聚合单体为乙烯或乙烯与其他聚合单体的混合物，所述引发剂为过氧化物类引发剂。
6.如权利要求1所述的引发剂进料系统，其特征在于，所述引发剂可选与溶剂混合后注入，溶剂包括但不限于丙烯、丁烯。
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