[发明专利]流化床反应器及检测反应器中反应状态的检测方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测流化床反应器中反应状态的检测方法和装置以及该流化床反应器。

背景技术

在烯烃聚合工艺中，气相法聚合工艺具有流程短，不需要使用溶剂、原料和能量消耗低等优点，因此发展十分迅速。在现有的气相聚合工艺中，使用较多的是装有气体分布板的流化床气相聚合反应器。

图1示出了现有技术中常用的反应器1。如图1所示，反应器1是一个分段的圆柱体罐，其上部的直径较大。在罐的下部安装了一块气体分布板4闭住罐底。反应器1在气体分布板4的下方有一个气体引入区1a；在气体分布板4上方有一个流化床区(聚合反应系统)1b，反应时内部装有催化剂；还有一个减速区1c，它是流化床区1b上方直径较大的部分。

在气相聚合中，利用压缩机3(或风机)将烯烃等气体引入反应器1底部，气体通过气体分布板4均匀分散，在反应器1内上升，与催化剂固体颗粒接触，发生聚合反应形成聚合物，未反应的气体经过控制聚合物颗粒扩散的减速区1c，从减速区1c排出，经换热器2后重新回到反应器1底部。

为了进行连续气相聚合反应而长期运行流化床反应器时，有时可能会出现下述问题。

(1)如果流化床区域内固体颗粒分散得不均匀，固体颗粒会粘附到流化床反应器的内壁上。如果聚合反应在这样的状态下进行，聚合反应热就不能充分地从粘附部位上去除，结果造成该部位温度的局部升高。

(2)烯烃聚合物颗粒会熔在一起形成块状或片状聚合物，这种增大大的颗粒会下降并沉积在流化床反应器的底部，或者停留在中部，结果造成这些局部位置的温度降低。

(3)当聚合反应在短期内快速进行时，反应器内部的温度会迅速升高，造成聚合反应的进行速度异常。特别是，当出现局部的突发反应时会出现热点。这会形成新的片状或块状聚合物，使得反应器运行不稳定。

因此流化床反应器的内部情况对于气相烯烃聚合的流化床反应器十分重要，如：反应器内部温度分布、静电情况、流化状态等的异常情况要及时发现，并尽快处理，确保气相流化床反应器的长周期稳定运行。

目前，工业上已有很多探测技术应用于流化床反应器。CN 1214958A公开了在反应器外壁上安装热电偶温度计或红外温度测量装置，用于测定反应器外壁温度及温度分布。通过测量反应器外壁表面上温度和温度分布，来预计反应器内的反应进展状态，发现热点出现的时间和位置。改变聚合反应的条件来抑制聚合物块的形成并使聚合反应设备长期稳定地运行成为可能。该方法在反应器的外壁表面上安装热电偶温度计，由于温度计的物理尺寸致使温度计不可能安装的很密集；而庞大的反应器则要求安装的温度计很多，这对仪表和通讯的需求量很大。受实际情况限制温度计并不可能安装很多，这限制了该方法。另一方法采用环绕反应器的周围安装红外温度测量装置，测量外壁表面的温度和温度分布。该方法能够克服温度计安装不够密集和数量不多的缺点，但会带来新的问题。本行业的人员公知聚烯烃反应器通常在60～100℃的温度运行。这要求对反应器进行保温隔热。而红外探测必然要破坏反应器的保温层，这使得进行红外探测的外壁面不能太大，因此可以进行红外探测的区域不足够反映反应器内的状况。此外工业上使用的反应器为露天安装，这使得红外探测的结果不可避免的受到阳光、气温、风云雨雪等天气因素的影响。

CN 1831494A公开了一种用于流化床反应器的声波检测方法，通过选取声波的特征参数确定反应器床层料位等，也可以判断床层内部流化状态及结块情况。其所用仪器复杂，需要在流化床反应器轴向安装多个检测器，并且需要专人维护，并使用复杂的数学方法进行分析判断。该方法不易在现场安装和操作，在线化使用困难，而且无法直接获得反应器内的结块状况，目前难以推广使用。

CN 1958625A涉及使用位于分配板处并包括分配板帽的静电探头测量反应器中的静电的方法。通过仔细监控反应器中的静电水平，来发现在反应器中的改变的征兆的电荷改变，以便有更多时间采取正确措施来避免或最大程度减少反应器结皮和结块形成现象。正如该方法所述静电测量只对因静电使反应器内产生结块的现象有一定预测作用。而对于反应器内由于流化状态不佳，颗粒粘性较大等其他原因产生局部热点是不能预测、不能发现的，这限制了该方法的使用。

如上所述，上述方法都存在难以迅速而准确地检测出反应器内的情况。所以，一直以来都难以长时期连续地稳定运行流化床聚合反应器。因此，需要提供一种切实可行的在线监测反应器内的结块或热点的方法，根据检测数据对反应器进行调控，实现流化床聚合反应器的长期稳定运转。

发明内容