[发明专利]一种烯烃聚合反应的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工领域，进一步地说，是涉及一种烯烃聚合反应的装置和方法。

背景技术

本发明涉及一种烯烃聚合工艺，具体地说就是发明了一种使烯烃聚合物颗粒在流化床反应器中不断聚合反应的方法，通过减小细颗粒被反应气体夹带、气体分布器堵塞以及局部过热等现象，实现延长生产周期的目的。

传统的气相流化床聚合反应装置是由一个流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器组成密闭的循环回路，由反应单体乙烯、α-烯烃、氢气和惰性气体氮气组成的循环气体在回路中循环运转，保持聚合物始终流化和聚合热移出。气相流化床聚合反应工艺使用的催化剂包括齐格勒-纳塔催化剂、氧化铬催化剂、茂金属催化剂。由于气相流化床工艺的工业化应用装置流程短，设备少，是经济型的石化工业技术，而且排放少，无溶剂，噪音低，属环保型化工生产装置，反应器内气相组成可按任意比例组合从而可生产高、中、低密度的聚乙烯产品。

但由于聚合反应热较大(约为800kcal/kg-PE)，气体的传热效率和热容量较低，使得传统的气相流化床反应器内床层局部易产生过热，导致不稳定现象发生。由于气相流化床反应器受移出反应热量速率的限制，聚合温度稳定性降低。一种提高反应热移出速率的方法是将循环反应器的气体物流加以压缩和冷却，使之冷凝产生部分液体物流。所产生的液体物流随气体物流返回进入反应器中用汽化潜热吸收并移出反应热，这种操作被称之为“冷凝模式”的聚合反应操作法，正如中国专利95195264公布的“流化床聚合反应器的操作方法”中所描述，能快速地移出反应热提高反应速度，并且稳定了反应器聚合温度。但是，液态的冷凝剂与反应气体一起从反应器底部进入分布器，再进入主反应区。这种方式会在气体分布器的上方形成一个较大的温度梯度，从而影响到这种操作方式容易使分布器上部的颗粒因为突然遇到冷凝液而凝结在分布器附近，堵塞气体分布器，造成分布器压降逐渐升高，导致停车次数以及生产成本的增加。

中国专利88104698公布了一种气相流化床顶部与分尘器(即旋风分离器)串联的生产装置。在该方法中，夹带有固体颗粒的气体混合物从流化床顶部扩大段出来后，通向分尘器。颗粒与气体混合物在分尘器中实现气固分离后，气体混合物被冷却、压缩后返回反应器底部，形成循环气，而分尘器中分离出的固体颗粒则在一个混合装置中与载气接触混合后导入反应器料位上部。虽然该专利没有提及载气的来源，但显然，与重力作用相比，采用载气输送颗粒需要额外的动力消耗或设备投资。

法国专利2137441公布了一种没有昂贵的顶部扩大段的流化床反应器，该专利采用了旋风分离器进行流化床反应器顶部的气固分离。分离出的固体颗粒依靠喷射泵送回反应器。但该反应器仅适用于低活性催化剂，因为高活性催化剂持续的活性会造成固体返回管线等处的堵塞。

英国专利954078公布了流化床反应器与旋风分离器相连的反应系统。旋风分离器分离出的固体颗粒依靠重力返回反应器，取消了上述法国专利2137441工艺中的喷射泵。但显然固体颗粒在返回管线中停留时间更长，更容易因催化剂持续的活性造成堵塞。

在工业实际应用中，这种带有活性的聚乙烯细粉容易被反应气体夹带，进入后续的操作单元换热器内，细粉与反应气体会继续反应，堵塞换热器以及气体分布器，使生产被迫中止。

因此，需要找出一种更为经济也更为可靠地解决颗粒夹带问题的气固相流化床聚合反应工艺。

发明内容

为解决现有技术中存在的颗粒夹带问题，本发明提供了一种烯烃聚合反应装置和方法。可以解决气固流化床技术中颗粒夹带、气体分布器堵塞以及局部过热的问题，从而达到延长生产周期，降低停车次数的目的。

本发明的目的之一是提供一种烯烃聚合反应装置。

所述烯烃聚合反应装置包括气体分布器1、第一反应器2、第二反应器3、旋风分离器4、集液罐7、气提段9、返料腿10；

第一反应器2为鼓泡流化床，底部内置气体分布器1，第一反应器2顶部连接第二反应器3；

所述第二反应器3为快速流化床，第二反应器3与所述旋风分离器4连接；

所述旋风分离器4下端连接气提段9，所述气提段9下端连接返料腿10，返料腿10与第一反应器2或第二反应器3连接；

所述旋风分离4器顶部连接集液罐7；

所述集液罐7顶部连接所述第一反应器2、气提段9，集液罐7底部分别与第一反应器2、第二反应器3、气提段9连接；

所述第一反应器2与第二反应器3床径比为1.2～3∶1，优选2∶1，高度比为：0.2～2∶1，优选1∶1。