CN219232299U - 预聚合反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了预聚合反应器(简称：小环管)，属于聚烯烃生产技术领域，包括用于循环反应的预聚合反应器本体，预聚合反应器本体包括两个竖向设置的反应竖管，反应竖管包括外部套设有换热夹套的内反应管，两个内反应管的顶部通过180°弯头连接，180°弯头上沿循环方向依次设有顶部浆料出口、顶部排污口以及氮气进口，其中一个内反应管的底部连接有进料竖管，进料竖管上设有进料口和循环反应进口，另一个内反应管的底部连接有L形弯头，L形弯头沿循环方向依次设有底部浆料出口、底部排污口以及循环反应出口，循环反应出口和循环反应进口通过轴流泵连接，能够为给下游环管反应器不断提供催化剂，使生产加工更加安全、可靠以及高效。

Description

预聚合反应器

技术领域

本实用新型涉及聚烯烃生产技术领域，特别是涉及预聚合反应器。

背景技术

环管反应器(简称“大环管”)已经成功应用于聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃领域，是聚烯烃装置中的核心设备。以聚丙烯生产工艺为例，丙烯聚合的生产方法主要有溶液法、淤浆法、本体法、气相法和本体-气相组合工艺这五大类。其中，气相法工艺和本体-气相组合工艺是相对先进的生产工艺，也是目前工业化中的主要方法。本体-气相组合工艺的主反应器就是环管反应器，代表性的工艺是Lyondellbasell公司的Spheripol工艺，由于环管反应器的独特优势，使Spheripol工艺成为最流行的聚丙烯生产工艺。环管反应器在进行反应时，需要其他设备为环管反应器的内部通入活性催化剂，以促进其内部的浆料发生反应，但是目前市面上对于环管反应器的设计和改进相关技术较多，如专利号为“202120027290.4”所公开的“大型聚合环管反应器”，而对于生成活性剂的设备改进却少之又少，尚未有生产稳定、生产效率高的专门为聚合环管反应器生产并提供活性催化剂的设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述技术问题，提供一种预聚合反应器(简称“小环管”)，目的在于为了给下游环管反应器不断提供活性催化剂，能够使生产加工更加安全、可靠以及高效。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型公开了预聚合反应器，包括用于循环反应的预聚合反应器本体，所述预聚合反应器本体包括两个竖向设置的反应竖管，所述反应竖管包括外部套设有换热夹套的内反应管，两个所述反应竖管的所述内反应管的顶部通过180°弯头连接，所述180°弯头上沿循环方向依次设有顶部浆料出口、顶部排污口以及氮气进口，其中一个所述反应竖管的所述内反应管的底部连接有进料竖管，所述进料竖管上设有进料口和循环反应进口，另一个所述反应竖管的所述内反应管的底部连接有L形弯头，所述L形弯头沿循环方向依次设有底部浆料出口、底部排污口以及循环反应出口，所述循环反应出口和所述循环反应进口通过轴流泵连接。

优选地，所述180°弯头上的顶部设有弯管安全阀。

优选地，所述180°弯头上设有顶部测温口，所述进料竖管和所述L形弯头上分别设有第一底部测温口和第二底部测温口。

优选地，两个所述反应竖管的所述换热夹套的顶部通过夹套连接管连接，所述夹套连接管上设有换热夹套连接管安全阀，两个所述反应竖管的所述换热夹套的底部分别设有夹套循环冷却水进口和夹套循环冷却水出口。

优选地，所述夹套循环冷却水进口处设有第一防冲板，所述夹套连接管的出水端设有第二防冲板。

优选地，两个所述反应竖管的所述换热夹套的顶部和底部分别设有夹套放空口和夹套排放口。

优选地，所述换热夹套靠近所述夹套连接管的管段上设有换热夹套膨胀节。

优选地，所述换热夹套的底部通过环形支座竖向设置，所述换热夹套沿其轴线上设有若干间距布设的径向限位支架。

优选地，两个所述反应竖管的所述换热夹套之间通过若干工字连接梁连接，若干所述工字连接梁沿所述换热夹套的轴线方向间距排布，所述换热夹套通过连接梁牛腿与工字连接梁相连，所述连接梁牛腿通过连接板与所述工字连接梁相连。

优选地，所述180°弯头的两端分别设有第一压力变送器口和第二压力变送器口。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型中提供了预聚合反应器，主要用于生产活性催化剂，并为环管提供纯净的活性催化剂和丙烯等，本预聚合反应器主要由进料竖管、内反应管、180°弯头以及L形弯头等结构构成，结构简单，设计制造成本低，采用换热夹套，单位体积的传热面积大，传热系数大，可有效消除热点，预聚合反应器内的浆液用轴流泵高速循环，因此可使聚合物淤浆搅拌均匀，活性催化剂体系分布均勾，聚合反应条件容易控制而且可以控制得很精确，产品质量均一，不容易粘壁，轴流泵的能耗也较低，原始丙烯和催化剂在轴流泵的驱动下，进入预聚合反应器的循环系统，在系统内进行循环往复运动，并发生预聚合反应，形成完整的活性催化剂，并进入到下一段工序的环管反应器中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为预聚合反应器的整体结构图；

图2为预聚合反应器的顶部放大图；

图3为预聚合反应器的中部放大图；

图4为预聚合反应器的底部放大图。

附图标记说明：1、180°弯头；2、顶部排污口；3、弯管安全阀；4、顶部测温口；5、顶部浆料出口；6、第一夹套放空口；7、第一防冲板；8、径向限位支架；9、换热夹套膨胀节；10、工字连接梁；11、内反应管；12、换热夹套；13、环形支座；14、夹套循环冷却水出口；15、第一夹套排放口；16、第一进料口；17、第二进料口；18、第一底部测温口；19、进料竖管；20、轴流泵；21、第一导流板；22、底部排污口；23、第一压力变送器口；24、底部浆料出口；25、L形弯头；26、第二底部测温口；27、第二压力变送器口；28、第二夹套排放口；29、夹套循环冷却水进口；30、第二防冲板；31、径向支撑板；32、导向垫板；33、连接梁牛腿；34、连接板；35、夹套连接管；36、换热夹套连接管膨胀节；37、换热夹套连接管安全阀；38、第二导流板；39、第二夹套放空口；40、氮气进口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了预聚合反应器，如图1至图4所示，包括类似于环形形状的预聚合反应器本体，预聚合反应器本体主要用于循环反应生成活性催化剂，并将活性催化剂通入环管反应器中。预聚合反应器本体包括两个竖向设置的反应竖管，反应竖管包括内反应管11和换热夹套12，换热夹套12套设在内反应管11外部，换热夹套12和内反应管11之间形成循环冷却水空腔，通过向该空腔内循环通入冷却水，继而对内反应管11内的反应进行换热降温，使反应在恒温下顺利进行，同时能够消除内反应管11的热点，避免反应物质挂壁。两个反应竖管的内反应管11的顶部通过180°弯头1连接，180°弯头1，以使两个反应竖管的内反应管11形成一个闭合回路，使使预聚合反应能够顺利进行。180°弯头1上沿循环方向依次设有顶部浆料出口5、顶部排污口2以及氮气进口40，其中顶部浆料出口5用于将反应生成的活性催化剂和丙烯排出，以输送至下一工序的聚合环管反应器中，顶部排污口2目的是排出预聚合反应所产生的废料，以保证为下游聚合环管反应器提供纯净的丙烯与活性催化剂，氮气进口40则是为预聚合反应器内部预聚合反应提供氮气。其中一个反应竖管的内反应管11的底部连接有进料竖管19，进料竖管19上设有进料口和循环反应进口，通过进料口可为预聚合反应提供所需要的浆料，作为优选地进料口可设置两个：第一进料口16和第二进料口17，以提高进料效率，且第一进料口16和第二进料口17分设在进料竖管19的两侧对称设置。另一个反应竖管的内反应管11的底部连接有L形弯头25，L形弯头25沿循环方向依次设有底部浆料出口24、底部排污口22以及循环反应出口。L形弯头25是为了将将反应生成的活性催化剂和丙烯排出，以输送至下一工序的聚合环管反应器中，底部排污口22目的是排出预聚合反应所产生的废料。循环反应出口和循环反应进口通过轴流泵20连接，目的是使两个反应竖管的内反应管11形成一个闭合回路，使预聚合反应能够循环进行，轴流泵20一方面为反应物料在反应器内能够循环流动提供动力，同时还起到对反应物料的搅拌作用。原始丙烯和催化剂在轴流泵20的驱动下，进入预聚合反应器的循环系统，通过进料竖管19、内反应管11、180°弯头1以及L形弯头25等结构，在系统内进行循环往复运动，并发生预聚合反应。停留大约5分钟后，形成完整的活性催化剂，并进入到下一段工序中。

进一步，本实施例中，如图1至图4所示，180°弯头1上的顶部设有弯管安全阀3，弯管安全阀3一方面能够避免由于压力过大而导致的安全事故，另一方面还可以起到预聚合反应器内部恒压的作用。

进一步，本实施例中，180°弯头1上设有顶部测温口4，目的是在顶部对预聚合反应器内部的温度进行检测以控制预聚合反应在合适的温度下正常进。进料竖管19上设有第一底部测温口18，L形弯头25上设有第二底部测温口26。目的是在底部对预聚合反应器内部的温度进行检测以控制预聚合反应在合适的温度下正常进行。

本实施例中，两个反应竖管的换热夹套12的顶部通过夹套连接管35连接，其中一个反应竖管的换热夹套12的底部设有夹套循环冷却水进口29，另一个反应竖管的换热夹套12的底部设有夹套循环冷却水出口14，作为优选地夹套循环冷却水出口14设置在设有进料竖管19的换热夹套12上。通过夹套循环冷却水进口29、夹套循环冷却水出口14能够使循环冷却水在换热夹套12内部循环流动，移除预聚合反应产生的热量，使反应在恒温下顺利进行。夹套连接管35上设有换热夹套连接管安全阀37，目的是避免由于压力过大而导致的安全事故。换热夹套连接管安全阀37还可以起到保持换热夹套12内部恒压的作用。

进一步，本实施例，如图1至图4所示，夹套循环冷却水进口29处设有第一防冲板7，夹套连接管35的出水端设有第二防冲板30，目的是缓解循环冷却水在流动过程中对内反应管11的冲击，起到对内反应管11加强的作用。

进一步，本实施例，如图1至图4所示，与进料竖管19连接的反应竖管的换热夹套12的顶部和底部分别设有第一夹套放空口6和第一夹套排放口15。另一个反应竖管的换热夹套12的顶部和底部分别设有第二夹套放空口39和第二夹套排放口28。第一夹套放空口6和第二夹套放空口39目的是在换热夹套12内部循环冷却水灌满的过程中，起到排气与排水的作用。第一夹套排放口15和第二夹套排放口28目的是将换热夹套12内部的循环冷却水排出，起到定期更换循环冷却水的作用。

本实施例中，如图1至图4所示，换热夹套12靠近夹套连接管35的管段上设有换热夹套膨胀节9，目的是消除内反应管11与换热夹套12因温差而产生的不同步热膨胀与热应力，起到补偿作用。作为优选地，夹套连接管35上设有换热夹套连接管膨胀节36，目的是消除夹套连接管35因温差而产生的不同步热膨胀与热应力，起到补偿作用。

本实施例中，如图1至图4所示，换热夹套12的底部通过环形支座13竖向设置，对整个预聚合反应器起到支撑与固定的作用。换热夹套12沿其轴线上设有若干间距布设的径向限位支架8，目的是限制反应竖管的横向位移，使反应竖管只有轴向位移，同时还可以起到承载的作用。它可以使反应竖管在发生热膨胀时沿着轴向自由伸缩。

进一步，本实施例中，如图1至图4所示，两个反应竖管的换热夹套12之间通过若干工字连接梁10连接，若干工字连接梁10沿换热夹套12的轴线方向间距排布，目的是对预聚合反应器起到连接固定的作用，使预聚合反应器运行时更加安全可靠。作为优选地，换热夹套12上设置有径向支撑板31，通过角焊缝的形式将径向支撑板31与环形支座13焊接在一起，起到对换热夹套12固定的作用。换热夹套12通过连接梁牛腿33与工字连接梁10相连，连接梁牛腿33通过连接板34与工字连接梁10相连。

本实施例中，如图1至图4所示，180°弯头1的两端分别设有第一压力变送器口23和第二压力变送器口27，目的是对预聚合反应器内部的压力进行检测以控制预聚合反应在合适的压力下正常进行。

进一步，本实施例中，如图1至图4所示，内反应管11和换热夹套12之间通过导向垫板32连接，以对内反应管11在换热夹套12中的位置进行固定，同时保证内反应管11具备一定的直线度。

进一步，本实施例中，如图1至图4所示，L形弯头25的循环反应出口设置有第一导流板21和第二导流板38，目的是防止物料在循环反应出口流向轴流泵20时产生非均匀流动。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.预聚合反应器，其特征在于，包括用于循环反应的预聚合反应器本体，所述预聚合反应器本体包括两个竖向设置的反应竖管，所述反应竖管包括外部套设有换热夹套的内反应管，两个所述反应竖管的所述内反应管的顶部通过180°弯头连接，所述180°弯头上沿循环方向依次设有顶部浆料出口、顶部排污口以及氮气进口，其中一个所述反应竖管的所述内反应管的底部连接有进料竖管，所述进料竖管上设有进料口和循环反应进口，另一个所述反应竖管的所述内反应管的底部连接有L形弯头，所述L形弯头沿循环方向依次设有底部浆料出口、底部排污口以及循环反应出口，所述循环反应出口和所述循环反应进口通过轴流泵连接。

2.根据权利要求1所述的预聚合反应器，其特征在于，所述180°弯头上的顶部设有弯管安全阀。

3.根据权利要求2所述的预聚合反应器，其特征在于，所述180°弯头上设有顶部测温口，所述进料竖管和所述L形弯头上分别设有第一底部测温口和第二底部测温口。

4.根据权利要求1所述的预聚合反应器，其特征在于，两个所述反应竖管的所述换热夹套的顶部通过夹套连接管连接，所述夹套连接管上设有换热夹套连接管安全阀，两个所述反应竖管的所述换热夹套的底部分别设有夹套循环冷却水进口和夹套循环冷却水出口。

5.根据权利要求4所述的预聚合反应器，其特征在于，所述夹套循环冷却水进口处设有第一防冲板，所述夹套连接管的出水端设有第二防冲板。

6.根据权利要求5所述的预聚合反应器，其特征在于，两个所述反应竖管的所述换热夹套的顶部和底部分别设有夹套放空口和夹套排放口。

7.根据权利要求6所述的预聚合反应器，其特征在于，所述换热夹套靠近所述夹套连接管的管段上设有换热夹套膨胀节。

8.根据权利要求1所述的预聚合反应器，其特征在于，所述换热夹套的底部通过环形支座竖向设置，所述换热夹套沿其轴线上设有若干间距布设的径向限位支架。

9.根据权利要求8所述的预聚合反应器，其特征在于，两个所述反应竖管的所述换热夹套之间通过若干工字连接梁连接，若干所述工字连接梁沿所述换热夹套的轴线方向间距排布，所述换热夹套通过连接梁牛腿与工字连接梁相连，所述连接梁牛腿通过连接板与所述工字连接梁相连。

10.根据权利要求9所述的预聚合反应器，其特征在于，所述180°弯头的两端分别设有第一压力变送器口和第二压力变送器口。

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