[发明专利]流化床聚合反应器中引入冷凝剂方式的改进及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种流化床聚合反应器中引入冷凝剂方式及其装置，尤其涉及一种流化床烯烃聚合反应器引入冷凝剂方式的改进及其装置。

背景技术

在现代生活中，聚烯烃树脂已和人类的衣食住行密不可分，从简单的包装袋到复杂的飞机构件，聚烯烃树脂都在发挥着不可替代的作用，特别是聚乙烯树脂，由于其物化性能优异、成型加工简易和价格相对便宜等特点，产量和制品应用消费量均位列前茅。工业上生产聚乙烯的方法主要有三种：淤浆聚合法、溶液聚合法以及气相聚合法。其中，气相法聚乙烯工艺具有的工艺流程简单，生产能力和灵活性强，物耗能耗低和安全性能好的众多优点，逐渐成为了聚乙烯工艺中的主流。

上世纪八十年代，美国专利US 4543399，US 4588790公开的工艺通过改进流化床气体分布装置以及导入装置的结构，并且采用适当的操作方法(如将循环气体冷却到露点以下)，可以实现流化床的带液操作。在该工艺中，聚合热不仅可以通过气流的升温移出，更重要的是还可以通过流化床中冷凝液体的蒸发移出，这样就极大地提高了反应器的时空收率，也相对地降低了投资与能耗。为区别起见，传统的非带液流化床法聚烯烃工艺称为“非冷凝模式聚烯烃工艺”，简称“非冷凝模式”或“非冷凝工艺”；带液流化床法则称为“冷凝模式聚烯烃工艺”，简称“冷凝模式”或“冷凝工艺”。在冷凝工艺中流化床内所带的液体通常称为“冷凝液体”，对应的组分称为“冷凝组分”。冷凝组分既可以是共聚单体(如己烯、庚烯等)，也可以是不参与反应的饱和烷烃(如C5-C8的饱和烷烃)。如果冷凝组分是参与反应的共聚单体，则该冷凝模式称为“自然冷凝模式”；如果冷凝组分是不参与反应的饱和烷烃，则该冷凝模式称为“诱导冷凝模式”。

冷凝工艺不仅可以实现高产和低耗的目标，还具有生产弹性大的优点，因而该工艺的发明立刻受到工业界的普遍重视。许多公司相继开发了各自的相关技术。虽然这些技术有种种的不同之处，但总的来说，依据冷凝液体的导入方式，冷凝工艺可以分为两类：一类是冷凝液体从流化床分布板下部通过一定的装置由循环气流带入反应器；冷凝工艺的另一类是通过伸入流化床内部的喷头或雾化器将液体直接引入流化床层。

联合碳化物公司的中国专利85106978指出：在进行冷凝模式操作时，是有意地提高循环气流的露点以进一步提高热量的去除。一种方法是提高在循环气流中可冷凝气体的浓度。例如，可以把一种对催化剂、反应物和聚合反应产物皆呈惰性的可冷凝气体加入到循环气流中，借此提高循环气流的露点。所说被加入循环气流中的气体可与补充气体一起加入或以任何其它装置或在该系统中的任何其它部位加入。这种可冷凝气体的例子是包括丁烷、戊烷或己烷等饱和烃类。

埃克森公司的中国专利93105791.4中进一步给出了作为惰性冷凝剂的易挥发液态烃的更广泛例子：可选自2～8个碳的饱和烃，如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、异己烷和其它饱和C₆烃、正庚烷、正辛烷以及其它C₇和C₈烷烃或其混合物。其中优选C₅和C₆饱和烃。

中国石油化工集团公司的中国专利99118185.9提出利用环戊烷作为惰性冷凝剂，其分子量近似于异戊烷，但其汽化潜热比异戊烷高25％，即在同样的惰性冷凝剂用量的情况下，时空收率可提高25％。

联合碳化物公司的美国专利US 6455644B1公开了一种在进行冷凝模式操作时流化床反应器结构。在流化床的底部循环气流被分为两股，一股(流量大)由流化床底部的分布板返回流化床，另一股(流量小)利用离心力将冷凝的液滴从循环气流中分离出来，并从分布板的上部返回流化床，该流股富集的液相含量可达到分离前的1.01～3倍。但是在该专利提出的方法中，从分布板上部返回流化床的冷凝液的含量最多仅占循环气流中冷凝液总含量的28.82％，大部分的冷凝液体还是从流化床的底部返回反应器中。如果进一步提高循环气流中冷凝液的含量，就可能会造成流化床底部积液的现象。同时该专利中富集冷凝液的流股只依靠从压缩机获得的动能返回到流化床反应器中，如果该流股冷凝液的量增大，则流股的密度增加，返回流化床反应器所需的动能也要增加。当冷凝液含量达到一定程度，就需要额外的动力将该流股抽回流化床反应器中。

发明内容

本发提供一种流化床聚合反应器中引入冷凝剂方式的改进，尤其涉及烯烃聚合反应器，并可用于任何涉及放热反应的并且需要外部冷却的流化床反应器。