CN88211364U - 间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器 - Google Patents

Abstract

一种间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器，其主体部件是内部换热面，气体分配器及搅拌装置。所设置的换热面有直列指形夹套管，直立管束形及U形管束三种形式，加热与冷却时，均能提供较大的传热系数；所装的特殊气体分配圈，适应间歇过程受料时的压力骤变与物料的冲击；所附设的搅拌装置的底部有固相出料口，可适应间歇过程全部出料的要求。本装置具有较大的处理能力，可以一次实现置换，加热、反应、冷却、出料等一系列操作。

Description

间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器

本实用新型属于石油化工设备。

聚丙烯间歇本体聚合是一种特有的生产技术。为了将聚丙烯中的氯脱除，比较合适的方法，是用脱氯剂在一定温度下进行气相脱氯。

目前的聚丙烯气相脱氯反应器大致有下面几种类型：

（本体聚丙烯流化床脱氯新工艺1984、10全国聚烯烃树脂行业第一届年会文集P254～P256）

（1）釜式反应器

可以适应间歇过程受料、置换、加热、脱氯、冷却、出料等各种不同阶段的工艺要求。但是由于仅仅靠套管加热与冷却，传热面积有限，传热效率较差，因此处理能力较低。只能用于年产1000吨聚丙烯以下的小装置。

（2）连续的流化床反应器

处理能力较大。此流化床反应器仅能承担气相脱氯的功能，因此，脱氯之前的受料、置换、加热等过程，以及脱氯之后的冷却、出料等过程，均要在专门的辅助设备中进行，流程长，占地多，总投资大。上述两种反应器，前者比较适合间歇生产的特点，但处理量太少；后者处理量虽大，但不适合间歇生产的特点。

一般的流化床反应装置内的换热面如图2a，b所示，加热时采用图2a（直立管束）的形式，冷却时采用图2b（U形管束）的形式。图2a的形式用于冷却时，由于流速较低，传热系数也较低；图2b的形式用于加热时，其中约一半的传热管被蒸汽冷凝水所充满，传热面不能充分利用图2a、b两种型式，均难以满足同时需要加热与冷却的间歇过程的工艺要求。

本实用新型的目的，是要提供一种新的气相脱氯反应器，既能够适应间歇生产的特点，又具有较大的处理能力。

本实用新型是这样实现的：提出一个内部设置换热面的气相流化床反应器，此内部换热面在加热与冷却时均能提供较大的传热系数；此气相流化床带有特殊的气体分配器，可以适应间歇过程受料时的压力骤变与物料流的冲击；此气相流化床附有搅拌装置，固相出料口设置在最底部，以适应间歇过程需全部出料的要求。（此三者为反应器的核心部件）这就保证了此新的气相流化床脱氯反应器能够承担间歇过程由受料、置换、加热、脱氯、冷却直至全部出料这样整个过程的要求；也保证了其具有较大的处理能力。

本实用新型的具体结构说明如下：

考虑到间歇过程的特点，本实用新型的内部换热面与一般气相流化床反应器的内部换热面有所不同。

本实用新型提出了三种内部换热面。一种如图3a所示，内部换热面由直立管束组成，彼此用水平管相互联结，直立管束分为若干组。蒸汽加热时各组并联，加热蒸汽由上部14A进入，蒸汽冷凝水由管束底部15A排出；冷却时各组串联，冷却介质由14B进入，15B排出。可在加热与冷却时均提供较高的传热系数。

一种如图3c所示，内部换热面由U形管束组成，加热时用高压热水，冷却时用低温水，不改变换热面的组合方式与传热介质的流动方式，可在加热与冷却时均提供较高的传热系数。

图3a的直立管束各组串联时，也可以采用与图3c相同的加热与冷却方式，如图3b所示。

一种如图3E所示，内部换热面由直立的夹套管束组成，加热时用高压热水或蒸汽；冷却时用低温水。

为了防止加热反应后温度较高，通入冷却水容易结垢，本实用新型还考虑了软水冷却系统，此软水直接来自加热时的蒸汽冷凝水。详见图3b、图3c、图3d、图3e。

换热管束用槽钢或I字钢悬挂于流化床内，检修时，可以方便地将全部或部分管束快速起吊。即使万一聚丙烯的等规度特别低（85－87％）同时搅拌停止，无法出料时，也可以方便地进行清理。

聚合结束之后，聚合釜内尚有15Kgf／cm²左右的等压，向脱氯反应器排料时，气流与粉料带有很大的冲击力，因此不能采用通常的流化床反应器所用的多孔板气体分布装置。本实用新型在流化床内设置了特殊的气体分配器，此气体分配器可以承受进料时的压力骤变与物料流的冲击，也不容易被粉料堵塞，即使进入气体分配器的粉料，也可以重新被吹出。气体分配器的形式之一如图4所示，流化气体先经18入口进入气体分配圈3，气体经分配圈3进入床层。

一部分气体由分配圈3上部开口5进入床层，此部分气体被附于反应器壁的1个或多个气体再分布器22阻挡，基本上沿反应器壁上升，可增加反应器壁附近的气固相扰动，减少物料在壁上挂壁结垢。

一部分气体由分配圈3底部开口6以切线方向，与垂直夹角≤60°方向，向下进入床层底部，以加强床层底部气固相间的扰动，对不带搅拌的间歇操作的流化床反应器的出料有利。

大部分气体（70％～100％的进入流化气体）由分配圈3进入栅状平行布置的气体分配管7，经孔8，喷射管9进入床层。

喷射管9的外面可以包以不锈钢过滤网，也可以不包过滤网。包以不锈钢过滤网时，可以在置换时，氮气由流化床反应器的顶部进入，而含有丙烯的气体由床层底部经过滤网进入喷射管9，经孔8，气体分配管7，分配圈3，气体入口18离    开流化床反应器，这样置换方式耗用的氮气量较少。喷射管9的外面不包以不锈钢过滤网时，置换时氮气进入的方式恰好相反。进料时进入气体分配系统的聚丙烯粉料，仍会被置换氮气吹出。

对某些锥形底的气相流化床反应器，本实用新型提出了另二种气体分配器，其形式如图8，图9所示。在图8中，流化气体由管口18进入气体分配圈3，经过孔8，喷射管9，以与水平夹角≤60°的斜线方向进入床层。在图9中，流化气体经螺旋通道9A喷入床层。螺旋通道的数量可以是单个的、也可以是多个的，数量多时，气体分布比较均匀。

本实用新型的搅拌装置与出料口如图1a，1b，1c所示。

图1a中，搅拌器12的位置位于气体喷射管9的下方，与底面的距离≤10mm，搅拌叶片12与底面的夹角≤60°，叶端线速≤3米／秒。搅拌器12的主要作用是出料，对于间歇过程，每次反应完毕要将反应器内部的物料放尽，此搅拌器可以起到将物料放净作用，同时也可以加强床层底部气固相之间的接触，对流散性始终很好的物料，可以取消搅拌，但对间歇过程，出料阶段仍应通入流化气体。

图1c与图1a的区别在于在封头底内增加了一个锥形底，对出料更为有利。

图1b（反应器为锥形底时）中，搅拌器12不一定局限于气体喷入口9的下方，在气体喷入口9的上方也可以有搅拌叶片。搅拌叶片12与锥形壁面的距离≤10mm，与锥形壁面的夹角≤60°，叶端线速≤3米／秒。搅拌叶片12的作用与图1a中搅拌叶片12的作用相同。对流散性始终很好，又不粘底的物料，可以取消搅拌，但对间歇过程，在出料阶段仍应通入流化气体。

图1a、b、c、中，固相出料口21均位于反应器的    底部。如果电机及减速机10安装在反应器底部（底搅拌）时，固相出料口21稍偏离    反应器的中心，但仍应位于反应器中尽可能低的位置。

本实用新型即使对不正常的块料，也可以顺利出料，不存在块料堵塞气体分布孔及出料器的问题。

凡与物料接触的部分，根据温度的不同与介质的腐蚀情况，或采用不锈钢，或采用金属镀层（Cr或Ni－P）或采用    非    金属涂层。

本实用新型具有下列优点

本实用新型在聚丙烯间歇本体聚合聚丙烯的气相脱氯中取得了很好的效果。由于在一台气相流化床反应器中实现了置换、加热、反应、冷却、出料等一系列操作，节约了一系列的辅助设备，可节省投资40％。

设置的气体分配装置可以适应间歇过程进料阶段中的压力骤变与物料流的冲击。

设置的内部换热面可以适应间歇过程加热、反应、冷却阶段的传热要求。可以节省一系列的辅助设备，可以大大减少循环气体（流化气体）的热负荷。本实用新型有可能在较小的流化数下操作。

设置的搅拌装置可以加强气固相间的接触，有利于出料。

出料系统考虑到了不正常块料的正常下料，对间歇过程，可以方便地将固相物料全部排净。

由于本实用新型具有上述优点，因此可以适应于除脱氯以外的其它的间歇过程，如在聚丙烯间歇本体聚合聚丙烯的乙烯、丙烯嵌段共聚气相聚合中也可取得明显的效果。对于一般的        需要在同一台反应器中进行受料、加热、反应、冷却的气固相反应，本实用新型也可取得很好的效果。

附图的简单说明：

图1是间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器的剖面图。

图1a、图1b、图1c为本实用新型气相流化床反应器的概略剖面图。

图2a、图2b为通常的流化床内部传热构件传热介质的流向图。

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e为本实用新型气相流化床反应器内部传热构件传热介质的流向图。

图4为图1a的气体分配器的详图。

图5为图4的A－A断面图。

图6、图7为图4的局部详图。

图8为图1b的气体分配器（之一）的详图。

图9为图1b的气体分配器（之二）的详图。

1－流化床，2－设备壁，3－气体分配圈，4－内部换热面，5－分配圈上部气相出口，6、6a－分配圈底部气相出口，7－气体分配管，8－节流孔，9－气体喷射管，9A－气体螺旋通道，110－电动机及减速机，11－搅拌轴，12－搅拌叶片，13－夹套，14A－加热介质入口，14B－冷却介质入口，14－加热介质或冷却介质的入口，15A－加热介质出口，15B－冷却介质出口，15－加热介质或冷却介质的出口，16－夹套部分加热介质或冷却介质的入口，17－夹套部分加热介质或冷却介质的出口，18－流化床气相入口，19－流化床气相出口，20－流化床固相入口，221－流化床固相出口，22－气体再分布器，23－出料锥形管，24－安装底轴承部位，25－冷却器，26泵，27－加热介质及冷却介质储罐。

实施例一、间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器整体结构的组装。

结合图1C及图4、5、6、7组装反应器的整体结构。

反应器分上、下两个部分。核心部件是：内部换热面4、气体分配圈3及搅拌叶片12。

在上半部设备壁2的上方开一孔19，作为流化床的气相出口；壁2的一侧开一固相入口20；通过搅拌轴11将位于顶部的电机一减速机10与反应器下部的主体流化床1相连。轴11的下端带有搅拌叶片12；内部换热面4悬挂在几根水平放置的槽钢或工字钢上；此槽钢或工字钢与反应器壁用螺栓连接呈可卸式。

在流化床1一侧的管口14，作为加热或冷却介质的入口；另一侧侧开有管口15，作为加热或冷却介质的出口。14、15与内部换热面4相连通。

16、17分别为夹套13部分的加热或冷却介质的入、出口。

流化床1下部的一侧有气相入口18、流化床底部有一个入孔，入孔下面接一个出料锥形管23；固相出口21位于23的底部。当轴11太长时，可在24位置，安装一个底轴承。

位于流化床1腔内的内部换热面4的下方，装气体分配圈3；3与壁2之间形成一个环隙；3的底部可做成锥形以利于出料；3的上部，设一气相出口5；3的底部两侧有气相出口6、6a、分别沿切线方向与垂直接成≤60度，在气体分配圈3上设置气体分配管7，节流孔8及气体喷射管9，3的上部两侧，各设有一个（也可以是多个）气体再分配器22；22与垂直线成≤45度角。

反应器的材料可采用不锈钢、或碳钢加金属（铬、镍－磷）镀层、非金属镀层。

实施二    搅拌叶片12的设置

结合图1a、1b、1c

搅拌叶片12可以设置在气体喷射管9的下方（图1a），与底面的距离≤10毫米；与底面的夹角≤60度；当流化床1为锥形底时，搅拌叶片12也可以设置在喷射管9的上方（图1b），与锥形壁面的距离≤10毫米；与锥形壁面夹角≤60度。

实例三    出料口21的设置

固相出料口21位于反应器的底部，如果搅拌电机－减速机10安装在反应器底部作为搅拌时，21可以位于稍偏离反应器的中心，但仍处于反应器底部尽可能低的部位。

实例四    气体分配圈3的另外两种形式

1、结合图8

气体分配圈3做成锥形，其一侧有气相入口18，18的下方留有节流孔8及气体喷射管9，锥形底部有固相出口21。

2、结合图9

上例喷射管9改为螺旋通道9A、9A可以是单个或多个。固相出口21位于锥形底部。

实例五    内部换热面4的四种形式

1、结合图3a、3d

在反应器壁2内部的换热面4，由彼此用水平管相互联结沟通的数组直立管束组成；其一侧设置蒸汽入口14A；另一侧设置冷却介质入口14B；它们的出口分别为15A，15B；换热面外部线路设置冷却器25，泵26，及冷却介质储罐27。

加热时，管束间各组並联；冷却时各组串联。

设有内部封闭的软水冷却系统。

2、结合图3b

由彼此用水平管相互联结沟通的数组直立管束组成；各组直立管束按串联排列。加热与冷却介质入口为14，出口为15。25、26同上；27为加热与冷却介质储罐。

3、结合图3c

由U型管束组成，其余同3b；

4、结合图3E

由直立夹套管束组成，其余同3b。

Claims (7)

1、一种间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器，其特征在于由核心部件：内部换热面4，气体分配圈3及搅拌叶片组成；整个反应器分上、下两个部分；其整体结构特征是：

在上部设备壁2的上方有气相出口19；壁2的一侧有固相入口20；通过搅拌轴11将位于预部的电机-减速机10与反应器下部的主体流化床1相连；轴11的下端带有搅拌叶片12；内部换热面4悬挂在几根水平放置的槽钢或工字钢上；此槽钢或工字钢与反应器壁用螺栓连接呈可卸式；

在流化床1的一侧有加热或冷却介质的入口14，另一侧有加热或冷却介质的出口15；14、15与内部换热面4相连通；夹套113的加热或冷却介质的入、出口分别为16、17；

流化床下部的一侧有气相入口18；1的底部有一个入孔，其下接一个出料锥形管23，固相出口21位于23的底部；24位置可安装一个底轴承；在流化床1腔内的内部换热面4的下方，装有气体分配圈3，3与壁2之间形成一个环隙；3的上部，有气相出口5；3的底部有气相出口6、6a，分别沿切线与垂直线成≤60度角；在气相分配圈3上设置气体分配管7，节流孔8及气体喷射管9；气体分配器3上部的两侧各设置一个或多个气体再分配器22，22与垂直线夹角≤45度。

2、根据权利要求1的间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器，其特征在于反应器的材料可采用不锈钢、碳钢加金属（铬、镍－磷）涂层，非金属涂层。

3、根据权利要求1的间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器，其特征在于：

A、搅拌叶片12可以设置在气体喷射管9的下方（图1a），与底面的距离≤10毫米；与底面的夹角≤60度；

B、流化床为锥形底时，搅拌叶片12也可以设置在喷射管9的上方（图1b），与锥形壁面的距离≤10毫米；与锥形壁面的夹角≤60度。

4、根据权利要求1的间歇式聚丙烯气相流化床反应器，其特征在于：固相出料口21均位于反应器的底部；当搅拌电机－减速机10安装在反应器底部作底搅拌时，21可位于稍偏离反应器的中心。

5、根据权利要求1的反应器，其特征在于所述气体分配圈3的形式有：

A、3做成锥形，其一侧有气相入口18；18的下方留有节流孔8及气体喷射管9；锥形底有固相出口21；B、喷射管9改为螺旋通道9A；9A可以是单个，也可以是多个。

6、根据权利要求1的反应器，其特征在于所述内部换热面4是：

A、由彼此用水平管相互联结沟通的数组直立管束组成；其一侧设置蒸汽入口14A；另一侧设置冷却介质入口14B；出口分别为15A、15B；加热时管束间各组並联；冷却时各组串联；

B、彼此用水平管相互联结沟通的数组直立管束组成；各组直立管束按串联排列；加热或冷却介质的入口为14，出口为15；

C、由U型管束组成；

D、由直立夹套管束组成；

7、根据权利要求1或6的反应器，其特征在于：

A、各组换热面4均设有内部封闭的软水冷却系统；

B、外部线路均设置冷却器25，泵26及加热或冷却介质储罐27。

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