CN208302787U - 一种环管反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液固淤浆反应技术领域，公开了一种环管反应器，包括由多根管路循环连通的环管本体、以及连通环管本体中相邻两根管路的连通管路，连通管路与环管本体中相邻的两根管路形成循环回路，环管本体内设置有至少两个轴流泵。本实用新型提出的环管反应器通过连通管路将环管本体中相邻的两根管路连通，形成局部的循环回路，使得环管反应器内的液固混合更均匀，流场中温度分布也更加均匀，因而可以降低触发溶胀聚并的风险；环管本体内设置有至少两个轴流泵，可以在颗粒发生溶胀聚并后依然保证液固混合均匀性，减缓颗粒溶胀程度，防止环管反应器堵塞。

Description

一种环管反应器

技术领域

本实用新型涉及液固淤浆反应技术领域，尤其涉及一种环管反应器。

背景技术

输运液固淤浆的管道型反应器中，液固淤浆颗粒往往由于具有粘附性而容易发生聚并，严重时甚至会堵塞反应器，造成极大经济损失。以淤浆法合成聚乙烯工艺为例，该工艺中常使用环管反应器进行乙烯单体的高温聚合反应。生产低分子量的聚乙烯时聚合反应最优温度为80℃，而聚乙烯颗粒溶胀变性的临界温度为85℃，颗粒溶胀变性的物理特征体现为颗粒变得极具粘附性容易发生聚并，稀释剂分子扩散进入颗粒内部使颗粒变得透明，颗粒表面低分子量的聚乙烯溶解到液相中，使浆液粘度上升、流动性变差。通常采用在环管外侧包裹冷却套管的方式来移走反应热，控制系统温度维持在80℃。然而，由于聚乙烯颗粒导热性较差，所以一旦环管内颗粒分布不均匀，出现局部颗粒浓度过高的情况，此时局部的反应热无法及时疏散，导致局部温度超过85℃，从而引发颗粒聚并，严重时甚至导致反应器堵塞。

现有技术对此类情形的处理有两种技术方案：

一种是保持系统的反应温度低于预设值，该预设值通过测量颗粒的溶胀曲线来获得，以此来降低颗粒溶胀的可能性。这种方法所确定的操作温度往往远低于最优反应温度，因此无法发挥反应催化剂的最佳活性；

第二种方法是监测环管反应器中的关键流动参数，包括环管中浆液的环流速度、特定测量点之间的压力信号以及泵的功率信号，颗粒溶胀聚并往往导致浆液流动性变差、泵功率上升，所以一旦监测到环流速度过低、压力信号过大、泵功率值达到了安全线，此时会触发自动装置向环管中注射稀释剂，以降低固相浓度，缓解溶胀程度。这种方法的不足在于，反应器中共聚单体的浓度和反应温度需要保持恒定才能保证聚乙烯产品的密度及分子量在符合需求的范围之内，一旦注射稀释剂将破坏这种恒定状态，导致产品质量下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种环管反应器，解决了现有环管反应器在不影响催化剂反应活性,以及产品质量的前提下有效防止颗粒溶胀聚并的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种环管反应器，包括由多根管路循环连通的环管本体、以及连通所述环管本体中相邻两根管路的连通管路，所述连通管路与所述环管本体中相邻的两根管路形成循环回路，所述环管本体内设置有至少两个轴流泵。

该环管反应器将环管本体中相邻的两根管路连通，形成局部的循环回路，使得环管反应器内的液固混合更均匀，流场中温度分布也更加均匀，因而可以降低触发溶胀聚并的风险；环管本体内设置有至少两个轴流泵，可以在颗粒发生溶胀聚并后依然保证液固混合均匀性，减缓颗粒溶胀程度，防止环管反应器堵塞。

作为上述环管反应器的一种优选方案，所述连通管路上设置有开关阀。开关阀的设置用于连通或切断循环回路。

作为上述环管反应器的一种优选方案，所述开关阀与控制器相连，所述控制器控制所述开关阀的开关。通过控制器控制开关阀的开关，操作方便。

作为上述环管反应器的一种优选方案，所述连通管路的两端分别与所述环管本体中相邻的两根管路的中部相连通。

作为上述环管反应器的一种优选方案，所述连通管路包括相连通且成直角设置的第一管路和第二管路，所述第一管路、第二管路以及所述环管本体中相邻的两根管路形成所述循环回路。

作为上述环管反应器的一种优选方案，所述轴流泵设置在所述环管本体的底部的管路内。轴流泵设置在环管本体的底部的管路内有利于液体沿底部管路的轴向方向移动。

作为上述环管反应器的一种优选方案，所述轴流泵与信号监测装置相连，所述信号监测装置与控制器相连，所述信号监测装置监测所述轴流泵的功率信号并将监测的功率信号传输给所述控制器。

作为上述环管反应器的一种优选方案，所述环管本体包括：

至少一组水平管路，每组水平管路均包括两根水平底管；

分别与所述水平底管的端部对应连通的上升管路和下降管路；及

连通所述上升管路和所述下降管路的连接管；

所述水平底管、所述上升管路、所述下降管路和所述连接管形成循环连通的管路。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的环管反应器，该环管反应器通过连通管路将环管本体中相邻的两根管路连通，形成局部的循环回路，使得环管反应器内的液固混合更均匀，流场中温度分布也更加均匀，因而可以降低触发溶胀聚并的风险；环管本体内设置有至少两个轴流泵，可以在颗粒发生溶胀聚并后依然保证液固混合均匀性，减缓颗粒溶胀程度，防止环管反应器堵塞。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的环管反应器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的环管反应器的结构示意图。

图中：

1、环管本体；11、水平底管；12、上升管路；13、下降管路；14、连接管；

2、连通管路；21、第一管路；22、第二管路；

3、轴流泵。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一：

本实施例提供一种环管反应器，如图1所示，环管反应器包括由多根管路循环连通的环管本体1、以及连通环管本体1中相邻两根管路的连通管路2，连通管路2与环管本体1中相邻的两根管路形成循环回路，使得环管反应器内的液固混合更均匀，流场中温度分布也更加均匀，因而可以降低触发溶胀聚并的风险。环管本体1内设置有至少两个轴流泵3，可以在颗粒发生溶胀聚并后依然保证液固混合均匀性，减缓颗粒溶胀程度，防止环管反应器堵塞。

进一步地，环管本体1包括至少一组水平管路，每组水平管路均包括至少一根水平底管11；分别与水平底管11的端部对应连通的上升管路12和下降管路13；及连通上升管路12和下降管路13的连接管14。本实施例中，环管本体1包括一组水平管路以及上升管路12、下降管路13和连接管14，水平管路包括两根水平底管11，上升管路12和下降管路13分别对应与水平底管11的端部相连通，连接管14连通上升管路12和下降管路13，水平底管11、上升管路12、下降管路13和连接管14形成循环连通的管路。本实施例中，连通管路2连通在环管本体1中相邻的水平底管11和上升管路12。环管本体1可以包括多组水平管路，每组水平管路可以包括多根水平底管11。

如图1所示，轴流泵3设置在环管本体1的水平底管11内，有利于液体沿底部的管路的轴向方向移动。进一步地，轴流泵3与信号监测装置(图中未示出)相连，信号监测装置与控制器相连，信号监测装置监测轴流泵3的功率信号并将监测的功率信号传输给控制器。本实施例中，水平底管11上设置有两个轴流泵3，两个轴流泵3分别设置在该水平底管11的两端。环管本体1内可以设置两个轴流泵3，还可以设置三个、四个、五个等，轴流泵3的个数以及位置根据需求设置即可。

如图1所示，连通管路2的两端分别与环管本体1中相邻的两根管路的中部相连通。具体地，连通管路2包括相连通且成直角设置的第一管路21和第二管路22，第一管路21、第二管路22以及环管本体1中相邻的两根管路形成循环回路。本实施例中，第一管路21与上升管路12相连通，第二管路22与水平底管11相连通。

进一步地，连通管路2上设置有开关阀(图中未示出)，用于连通或切断循环回路。优选地，连通管路2的两端均设置有开关阀，开关阀设置在连通管路2的两端，防止液体进入到连通管路2内。开关阀与控制器相连，控制器控制开关阀的开关，操作方便。

本实施例中，环管本体1的内径为15cm，上升管路12和下降管路13的高度为3.3m，水平底管11长度1.4m。连通管路2的内径为13cm，连通管路2在上升管路12的开口位置位于距离水平底管11上沿1.8m处，在水平底管11的开口位置位于中轴线处，水平底管11内设置两个轴流泵3，两个轴流泵3分别设置在水平底管11与上升管路12和下降管路13的连接处。轴流泵3的搅拌速度为400弧度/秒。本实施例中，在水平底管11的两端均设置有轴流泵3，而现有技术中，未设置连通管路2，仅在水平底管与上升管路的连接处设置有轴流泵。下表为的现有环管反应器与本实施例中的环管反应器在非溶胀状态和溶胀聚并状态下的固相均匀度的对比表。

验证结果见下表：

上表中固相均匀度的定义为公式中α_s表示局部固含率，α_s,avg表示平均固含率，该值越小，说明固相均匀度越高。

从验证结果可以看出，相比于现有技术的环管反应器，本实施例的环管反应器在非溶胀状态下的固相均匀度更高，更不容易触发颗粒的溶胀聚并行为。本实施例中的两个轴流泵3的设计可以有效减缓颗粒的聚并区域的增长。

本实施例还提供一种环管反应器的控制方法，包括：

首先，打开连通管路2上的开关阀，连通循环回路；打开环管本体1内的至少一个轴流泵3。

打开连通管路2上的开关阀，循环回路连通，能够使得液固混合更均匀，降低发生溶胀聚并的风险。

然后，当环管本体1内颗粒发生聚并时，关闭连通管路2上的开关阀，同时打开环管本体1内的至少两个轴流泵3。本实施例中，环管本体1上设置两个轴流泵3，连通循环回路，打开环管本体1内的一个轴流泵3。当发生颗粒聚并时，打开环管本体1内的两个轴流泵3。

具体地，本实施例中通过设置信号监测装置监测设置在环管本体1内的轴流泵3的功率信号，颗粒溶胀聚并往往导致液体流动性变差，环管本体1内液体流速降低，此时轴流泵3的压力信号过大，轴流泵3的功率信号上升，所以一旦信号监测装置监测到轴流泵3的功率信号过大，当监测的功率信号大于第一预设值时，环管本体1内颗粒发生聚并，此时，通过控制器关闭连通管路2上的开关阀，同时打开环管本体1内的两个轴流泵3，能够保证液固混合的均匀性，减缓颗粒溶胀程度。

当监测的功率信号小于第二预设值时，环管本体1内颗粒并未发生聚并。环管本体1内颗粒发生聚并的情况得到缓解，此时，控制器控制一个轴流泵3打开，另一个轴流泵3关闭，控制器控制打开连通管路2的开关阀，使得循环回路重新循环连通。其中，第一预设值大于第二预设值，第一预设值和第二预设值根据需求设置。

实施例二：

本实施例提供一种环管反应器，本实施例与实施例一的区别在于，环管本体1的结构不同，以及连通管路2的设置不同。

如图2所示，环管本体1包括两组水平管路，每组水平管路均包括两根水平底管11，水平底管11的两端分别对应连通上升管路12和下降管路13，以及连通上升管路12和下降管路13的连接管14，水平底管11、上升管路12、下降管路13和连接管14形成循环连通的管路。环管本体1还可以包括三组水平管路、四组水平管路、五组水平管路等，环管本体1的具体结构并不限定于上述结构，只要满足环管本体1为循环且连通的管路即可。

环管反应器可以设置多个连通管路2，连通管路2连通环管本体1中相邻的两根管路，如图2所示，本实施例中，环管反应器设置两个连通管路2，通过设置连通管路2实现局部的循环，使环管本体1内的液固混合更均匀。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种环管反应器，其特征在于，包括由多根管路循环连通的环管本体(1)、以及连通所述环管本体(1)中相邻两根管路的连通管路(2)，所述连通管路(2)与所述环管本体(1)中相邻的两根管路形成循环回路，所述环管本体(1)内设置有至少两个轴流泵(3)。

2.根据权利要求1所述的环管反应器，其特征在于，所述连通管路(2)上设置有开关阀。

3.根据权利要求2所述的环管反应器，其特征在于，所述开关阀与控制器相连，所述控制器控制所述开关阀的开关。

4.根据权利要求1所述的环管反应器，其特征在于，所述连通管路(2)的两端分别与所述环管本体(1)中相邻的两根管路的中部相连通。

5.根据权利要求1所述的环管反应器，其特征在于，所述连通管路(2)包括相连通且成直角设置的第一管路(21)和第二管路(22)，所述第一管路(21)、第二管路(22)以及所述环管本体(1)中相邻的两根管路形成所述循环回路。

6.根据权利要求1所述的环管反应器，其特征在于，所述轴流泵(3)设置在所述环管本体(1)的底部的管路内。

7.根据权利要求1所述的环管反应器，其特征在于，所述轴流泵(3)与信号监测装置相连，所述信号监测装置与控制器相连，所述信号监测装置监测所述轴流泵(3)的功率信号并将监测的功率信号传输给所述控制器。

8.根据权利要求1所述的环管反应器，其特征在于，所述环管本体(1)包括：

至少一组水平管路，每组水平管路均包括至少一根水平底管(11)；

分别与所述水平底管(11)的端部对应连通的上升管路(12)和下降管路(13)；及

连通所述上升管路(12)和所述下降管路(13)的连接管(14)；

所述水平底管(11)、所述上升管路(12)、所述下降管路(13)和所述连接管(14)形成循环连通的管路。