射流流化床反应装置及其烯烃聚合的方法
射流流化床反应装置及其烯烃聚合的方法
【专利摘要】一种射流流化床反应装置包括聚合反应器单元，颗粒气体循环输送单元二个单元，所述的聚合反应器单元包括下部垂直圆筒（1），中部变径扩大段（2）和上部扩大段（3），所述的颗粒气体循环输送单元包括一级旋风分离器（19）二级旋风分离器（22）。利用本发明的装置使用公知的加聚催化剂对C1-C6的烯烃原料气进行聚合烯烃反应。本发明具有结构简单，成本低，可大规模生产聚烯烃的优点。
【专利说明】射流流化床反应装置及其烯烃聚合的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种用于聚合烯烃的方法及装置，具体涉及一种射流流化床反应装置及其烯烃聚合的方法。
【背景技术】
[0002]气相聚合是用于制备聚合物的已知方法。气相流化床聚合工艺以其简单的合成工艺过程引起聚烯烃行业的关注。气相聚合反应器的生产能力一般以时空收率为指标，这是反应器设计的关键参数，除了与聚合催化剂的特性有关，主要受制于系统的换热能力。在气相法流化床聚合反应器中，系统的传热能力主要由流化床单位体积所具有的传热能力决定，聚合反应产生的热量需大量的循环气及添加部分冷凝液带走。但是由于反应器操作在聚合物的软化温度附近，如果床内聚合物粉体的温度达到其软化温度点，自由流动的聚合物粉体就会开始团聚并黏附在器壁和内构件上，而这些团聚物若不及时被破碎或移走，将进一步破坏床层的流化质量，发生失流态化现象，将迫使流化床反应器停车。如果能够防止大的团聚物的产生或能够及时移走大的团聚物，将对聚烯烃的安全和稳定生产起到至关重要的作用。气相流化床聚合工艺多是周期性的出料，周期性的出料会对流化床产生较大的干扰，如果能够连续性的排出产品，将有利于气相流化床的连续稳定操作。
[0003]在多种开发的不同聚烯烃生产方法中，气相流化床反应器内产生的聚合热通过大量的循环气体带走，加大了流化所需要的气体流量，增加聚合烯烃的生产成本。
[0004]如何实现降低聚合烯烃的生产成本，防止大的团聚物的产生，一旦产生大团聚物，如何能够及时移走大团聚物，以及连续稳定性的出料，开发出结构优化的聚合烯烃反应器对聚合工艺的发展至关重要。
【发明内容】
[0005]本发明的第一个目的在于设计一种结构简单，成本低，可生产聚烯烃的射流流化床反应装置。
[0006]本发明的第二个目的是提供一种可适合于大规模生产聚烯烃的射流流化床聚合方法。
[0007]为了实现本发明设计了一种射流流化床反应装置。
[0008]本发明的射流流化床反应装置包括聚合反应器单元，颗粒气体循环输送单元二个单元，所述的聚合反应器单元包括下部垂直圆筒，中部变径扩大段和上部扩大段，侧排料口位于下部垂直圆筒的下部，在侧排料口之上依次有进料管和循环颗粒输送管，下加料斗与进料管相连，下加料斗之上是上加料斗，在侧排料口之下的下部垂直圆筒内有呈倒锥状的锥形分布板，锥形分布板上有均匀分布的气体出口，锥形分布板下端与锥形渐缩管顶端相连，锥形分布板上端与下部垂直圆筒内壁相连，锥形渐缩管下端与环形分离管顶端连接，射流管位于环形分离管中，并位于中轴线上，射流管出口与锥形渐缩管顶端位于同一水平面，射流管的进口与射流管进气管相连，环形分离管下部设有环形分离管进气管，环形分离管上部有射流管进气管，在锥形分布板下方的下部垂直圆筒设有分布板进气管；环形分离管底端依次与上排料斗和下排料斗相连，上部扩大段的顶端有气体排出口。
[0009]所述的颗粒气体循环输送单元中的一级旋风分离器与气体排出口相连，一级旋风分离器的底部连接一级立式循环管，一级立式循环管的下端与循环颗粒输送管相连，一级旋风分离器的顶部与二级旋风分离器相连，二级旋风分离器的底部连接二级立式循环管，二级立式循环管与一级立式循环管相连，二级旋风分离器的顶部与循环气压缩机，废热回收锅炉，循环气管道依次相连，循环气管道与分布板进气管和环形分离管进气管相连。
[0010]所述的上部扩大段的直径与下部垂直圆筒的直径比为2-4，上部扩大段的高度与下部垂直圆筒的高度比为0.5-1 ;中部变径扩大段的高度与下部垂直圆筒高度比为0.02_0.2 ο
[0011]所述锥形分布板的开孔率为0.3% _9%，孔径为0.1-2_，锥形分布板的母线与中心轴的夹角为20° -70°，以55°为佳，锥形分布板的气体出口与锥形分布板母线垂直，锥形分布板的高度与下部垂直圆筒的直径比为0.12-0.92。
[0012]所述的锥形渐缩管的圆锥母线与中心轴的夹角为3° -12°，锥形渐缩管的高度与下部垂直圆筒的直径比为0.1-1.5。
[0013]本发明的射流流化床装置聚合烯烃的方法包括如下步骤:
[0014]⑴聚合
[0015]从射流管进气管，环形分离管进气管，分布板进气管通入原料气，从进料管连续加入催化剂，逐渐建立反应器内物料床层，控制反应器中物料的床层压降在2-10KPa ;射流管进气管内通入新鲜的原料气，射流管进气管内气体的速度为10-60m/s ;分布板进气管的进气量与环形分离管进气管的进气量比为2-8 ;反应器操作压力O-1OMPa(最佳范围0.5-5MPa),操作温度30-120° (最佳范围40-100°C );为控制反应器的温度，射流管进气管中同时通入冷凝液体，加强聚合反应器的强制移热能力，冷凝液的质量与总反应原料气的质量比为0.05-0.15 ;催化剂与原料气的质量之比为1-1000，原料气是C1-C6的烯烃，最优原料气为乙烯或丙烯，催化剂是公知的加聚催化剂，包括通过使含镁、钛、卤素和给电子的固体催化剂组分与有机铝化合物组分和给电子组分接触而形成的齐格勒-纳塔催化剂，茂金属催化剂，非茂单活性中心催化剂，也可以组合使用这些催化剂。
[0016](2)产品分离
[0017]在聚合过程中，调节环形分离管气速在0.5-8m/s，通过调整环形分离管气速，控制排出聚烯烃量，使射流流化床反应器内物料保持床层压降在2-10KPa ;当对产品粒度范围要求严格控制时，调节环形分离管气速使环形分离管气速与产品的平均粒径所对应的颗粒终端速度的比为1-1.25 ;当紧急排料时，可以同时开启侧排料口 ；
[0018](3)循环气的净化和废热回收
[0019]未反应的原料气从气体排出口排出，经一级旋风分离器和二级旋风分离器分离，捕集的细颗粒经立式循环管、循环颗粒输送管，送入到密相流化床段，再次参与聚合反应；经分离的未反应的原料气经循环气压缩机、废热回收锅炉、循环气输送管道送入到环形分离管进气管和分布板进气管，进入分布板进气管中的循环气量与环形分离管进气管中的循环气量的比为1_6 ；
[0020](4)反应器停车
[0021]正常停车时，停止加入催化剂；循环气管道处放空，逐步降压至常压；降低环形分离管气速加大产品的排出量，产品排完后，停止进气，最后系统用氮气吹扫一遍。
[0022]本发明具有如下优点:
[0023](I)锥形分布板通入的流化气使床层处于良好的流化状态，同时通过环形分离管和射流管产生射流大气泡(jetting bubble),大气泡流动引起床内强烈的搅动,增加了气固接触的效率，保证了良好的传质传热效率；
[0024](2)通过对环形分离管气速的调节，可以有效的选择性的连续排出反应器内生成的聚烯烃颗粒:一是可以排出反应器内较大的团聚物，防止大的团聚物进一步增大，将对聚烯烃的安全和稳定生产产生起至关重要的作用；二是可以选择性的排出聚烯烃颗粒，可以精密控制产品质量，保证聚烯烃颗粒的粒度分布；
[0025](3)射流管中可以通入冷凝液，加强聚合反应器的强制移热能力，从而实现大幅度提闻反应器时空收率的目标。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是一种射流流化床反应器结构示意图。
[0027]【专利附图】
【附图说明】，I是下部垂直圆筒，2是中部变径扩大段，3是上部扩大段，4是下加料斗，5是上加料斗，6是进料管，7是锥形分布板，8是锥形渐缩管，9是射流管，10是圆筒形气室壳体，11是环形分离管，12是环形分离管进气管，13是射流管进气管，14是分布板进气管，15是上排料斗，16是下排料斗，17是侧排料口，18是气体排出口，19是一级旋风分离器，20是一级立式循环管，21是循环颗粒输送管，22是二级旋风分离器，23是二级立式循环管，24是循环气压缩机，25是废热回收锅炉，26是循环气管道，27是冷凝液管道，28是烯烃单体导入管道。
【具体实施方式】
[0028]实施方式中，提供了用于在气相反应器中聚合一种或多种烯烃的方法，该气相反应器为射流流化床，射流流化床是流化床的一种:锥形分布板通入的流化气进入床层，使床层处于良好的流化状态；同时通过环形分离管和射流管通入的气体在床层底部形成较大的射流，射流并不穿透床层，射流充分发展后脱离射流区，产生较大气泡，射流和大气泡的流动引起床内强烈的搅动，增加了气固接触的效率，保证了良好的传质传热效率。
[0029]本发明的烯烃聚合方法及其专用设备结合【专利附图】
【附图说明】如下:
[0030]射流流化床反应装置包括聚合反应器单元,颗粒气体循环输送单元二个单元,所述的聚合反应器单元包括下部垂直圆筒1，中部变径扩大段2和上部扩大段3，侧排料口 17位于下部垂直圆筒I的下部，在侧排料口 17之上依次有进料管6和循环颗粒输送管21，下加料斗4与进料管6相连，下加料斗4之上是上加料斗5，在侧排料口 17之下的下部垂直圆筒I内有呈倒锥状的锥形分布板7，锥形分布板7上有均匀分布的气体出口，锥形分布板7下端与锥形渐缩管8顶端相连，锥形分布板7上端与下部垂直圆筒I内壁相连，锥形渐缩管8下端与环形分离管11顶端连接，射流管9位于环形分离管11中，并位于中轴线上，射流管9出口与锥形渐缩管8顶端位于同一水平面，射流管9的进口与射流管进气管13相连，环形分离管11下部设有环形分离管进气管12，环形分离管11上部有射流管进气管13，在锥形分布板7下方的下部垂直圆筒I设有分布板进气管14 ;环形分离管11底端依次与上排料斗15和下排料斗16相连，上部扩大段3的顶端有气体排出口 18。
[0031]所述的颗粒气体循环输送单元中的一级旋风分离器19与气体排出口 18相连，一级旋风分离器19的底部连接一级立式循环管20，一级立式循环管20的下端与循环颗粒输送管21相连，一级旋风分离器19的顶部与二级旋风分离器22相连，二级旋风分离器22的底部连接二级立式循环管23，二级立式循环管23与一级立式循环管20相连，二级旋风分离器22的顶部与循环气压缩机24，废热回收锅炉25，循环气管道26依次相连，循环气管道26与分布板进气管14和环形分尚管进气管12相连。
[0032]下部垂直圆筒I的直径为D，高度为H ;上部扩大段3的直径为2D — 4D，高度为
0.5H - H ;中部变径扩大段2的高度为0.02H 一 0.2H。
[0033]所述的锥形分布板7的开孔率为0.3% — 9%，孔径为0.1 — 2mm,锥形分布板7的高度为0.12D — 0.92D，锥形分布板7的母线与中心轴的夹角为20° — 70°。
[0034]所述的锥形渐缩管8的圆锥母线与中心轴的夹角为3° - 12°，锥形渐缩管8的高度为 0.1D — 1.5D。
[0035]具体的烯烃聚合实施如下:
[0036]将烯烃聚合催化剂装入上加料斗5和下加料斗4，装填种子床，将反应器的温度和压力调节到工艺要求值，原料气由烯烃单体导入管道28分别经环形分离管进气管12，射流管进气管13，分布板进气管14进入射流流化床反应器内；从气体排出口 18进入由一级旋风分离器19，一级立式循环管20，循环颗粒输送管21，二级旋风分离器22，二级立式循环管23，循环气压缩机24，废热回收锅炉25，循环气管道26构成的颗粒气体循环输送单元，在颗粒气体循环输送单元中经气固分离，压缩和换热后的未反应气体经循环气管道26、环形分离管进气管12和分布板进气管14再度进入射流流化床反应器内。在循环气管道26上根据工艺需要经烯烃单体导入管道28加入烯烃聚合单体、共聚单体或氢气，向射流管进气管13中通入新鲜的原料气或冷凝介质，冷凝介质可以是碳原子数大于4的直链或带支链的烷烃或环烷烃。催化剂连续地从进料管6注入，使烯烃单体参与反应从而聚烯烃颗粒不断长大，聚合物产物可以连续地从反应器底部，经环形分离管11排出，或间歇地从反应器底部，经侧料排口 17排出；由此，射流流化床聚合反应系统开始稳定运行。
[0037]本发明中使用的烯烃聚合催化剂可以是在烯烃聚合中使用的公知的加聚催化剂，包括通过使含镁、钛、卤素和给电子的固体催化剂组分与有机铝化合物组分和给电子组分接触而形成的齐格勒-纳塔催化剂，茂金属催化剂，非茂单活性中心催化剂，也可以组合使用这些催化剂。催化剂的Harmonic平均粒径通常为5至150 μ m,特别是在气相射流流化床反应器中，为了抑制粒子分散到反应器外，防止催化剂颗粒的扬析，减少循环气系统的细粉回收的压力，优选的催化剂的Harmonic平均粒径大于10 μ m。
[0038]本发明中的射流流化床聚合反应器可以在通常的烯烃聚合条件下进行，聚合压力通常小于lOMPa，优选0.5至5MPa，聚合温度根据单体类型，产物分子量和其它因素而变化，但必须低于聚合物的熔点，并且优选至少比熔点低至少10°C的温度，具体地，聚合温度通常小于120°C，优选40至100C0
[0039]使用本发明提供的射流流化床聚合反应器，环形分离管11和射流管9所产生的射流大气泡将会带来床层的剧烈搅动，床中气、固相处于激烈的湍动状态，气固相间交换系数较高，传热、传质效率较高，气体短路极少，操作较为平稳。同时，聚合反应中通过对环形分离管11气速的调节，可以有效的选择性的排出反应器内生成的聚烯烃颗粒:一是可以排出反应器内较大的团聚物，防止大的团聚物进一步增大，将对聚烯烃的安全和稳定生产产生起至关重要的作用；二是可以选择性的排出聚烯烃颗粒，可以精密控制产品质量，保证聚烯烃颗粒的粒度分布。射流管9中可以通入反应原料气，还可以由冷凝液管道27经射流管进气管13向气相聚合反应器内注入冷凝液，加强聚合反应器的强制移热能力，从而大幅度提高反应器时空收率的目标。
[0040]实施例
[0041]采用如图1所示的本发明射流流化床聚合反应装置，在实验室进行了冷态操作以及计算机模拟，在热态装置上进行了热态操作，考察了射流流化床的聚合效果。
[0042]I)实验室冷态操作数据
[0043]物料:宽粒径分布聚乙烯颗粒、空气/氮气(加压实验中采用氮气)。
[0044]冷态实验装置的主要参数列于表1、表2、表3.
[0045]运行数据:采用本发明如图1的射流流化床反应器，实验装置的主要参数如表1、表2、表3所示，利用超高速影像分析仪、粒子动态成像分析系统、光纤颗粒测速仪、压差传感器，研究发现反应器边壁区颗粒运动情况良好，进而反应器边壁区将不会结块，当操作压力大于1.6MPa时,通过调节射流管的气速,依旧可以得到较大的射流气泡。
[0046]表I冷态实验装置的主要参数
[0047]
反应器主要参数参数大小反应器主要参数__参数大小下部垂直圆筒直径__300mm__锥形分布板高度__210mm_
下部垂直圆筒高度 1500mm 锥形分布板母线与中25°
___心轴夹角__
上部扩大段直径700mm锥形分布板开孔率__1%
上部扩大段高度__800mm__锥形分布板开孑L直径__0.5mm_
中部变径扩大段高度 90mm 渐缩管母线与中心轴5°
_____
渐缩管高度__28Uiim__操作压力__0.1-3, OMPa
[0048]表2冷态实验装置的主要参数
[0049]反应器主要参数__参数大小__反应器主要参数__参数大小下部垂直圆筒直径__300mm__锥形分布板高度__80mm_
下部垂直圆筒高度1500mm 锥形分布板母线与中50°
___心轴夹角__
上部扩大段直径__900mm锥形分布板开孔率__3%_
上部扩大段高度__100mm__锥形分布板开孑L.直径__bnm_
中部变径扩大段高度 180mm 渐缩管母线与中心轴V
_____
渐缩管高度200mm操作压力0.1-3.0MPa
[0050]表3冷态实验装置的主要参数
[0051]
反应器主要参数参数大小__反应器主要参数__参数大小下部垂直圆筒直径 300mm__锥形分布板高度__40mm_
下部垂直圆筒高度1500mm 锥形分布板母线与中心轴 65°
_____
上部扩大段直径 I 10nrn__锥形分布板开孔率__6%_
上部扩大段高度 1200mm__锥形分布板开孑L直径__Imm_
中部变径扩大段高度260mm 渐缩管母线与中心轴夹角 10.5°
渐缩管高度130mm 操作压力 0.1-3.0MPa
[0052]2)计算机模拟操作数据
[0053]利用计算流体力学软件对采用本发明如图1和表1、表2、表3所示的射流流化床聚合反应器进行数据模拟，主要考察了边壁处颗粒浓度、颗粒速率以及循环量，研究发现边壁处颗粒始终处于浓相区，颗粒运动情况良好，床内固体颗粒循环量足够高，表明床运行良好，将不会形成较大团聚物。
[0054]3)热态装置上热态操作
[0055]物料:齐格勒-纳塔第五代催化剂、丙烯、庚烷
[0056]主要对采用如图1和表I所示的射流流化床进行了操作，具体操作参数如表4、表
5、表6所示，在中试装置上连续运行72小时，运行中反应器底部及边壁处的温度传感器没有出现高温点，停反应后边壁处没有发现较大的结块，由表4、表5和表6可知，反应器运行中没有出现大量的较大颗粒团聚物，环形分离管11可以实现物料的连续选择性排出，运行稳定。
[0057]表4不同条件下中试试验运行结果
[0058]
中试I中试2 中试3 中试4 中试5操作压力，MPaΤΓδ ΤΓδ ΤΓδ ΤΓδ ΤΓδ操作温度，V --Ο[70[65[65[60
反应停留时间，h ΤδΤΤδ~L2--
床层压降，KPa 66Γδ44
锥形分布板进气量与环管进气量之比 TlTl^565冷凝液的质量与总反应原料气的质量之比 0Γ06~006~005~005~004
射流管气速 5050454540
是否环形分离管连续排料 IIIII
大颗粒团聚物数量 3OOOI
环形分离管能否排出大颗粒团聚物 1---1
[0059]表5不同条件下中试试验运行结果
[0060]
中试6中试7中试8中试9中试10
操作压力，MPa ?7--7--7--7?
操作温度，V 7070656560
反应停留时间，h ΤΓθΤΤδ~L21?
床层压降，KPa 6δΓδΓδ44
锥形分布板进气量与环管进气量之比 8876^6冷凝液的质量与总反应原料气的质量之比 008~008~007~007~006
射流管气速 45454040?
是否环形分离管连续排料 IIIII
大颗粒团聚物数量 53III
环形分离管能否排出大颗粒团聚物 IIIII
[0061]表6不同条件下中试试验运行结果
[0062]
中试11中试12中试13 中试14 中试15操作压力，MPaΕΓδΕΓδΕΓδΕΓδΕΓδ
操作温度，V7065656060
反应停留时间，hTl~Τ7?II
床层压降，KPaδΓδδΓδΓδ44
锥形分布板进气量与环管进气量之比8876^6
冷凝液的质量与总反应原料气的质量之比0ΤΤ3θΤ3OUOU009
射流管气速4340353532
是否环形分离管连续排料IIIII
大颗粒团聚物数量8533I
环形分离管能否排出大颗粒团聚物IIIII
【权利要求】
1.一种射流流化床反应装置包括聚合反应器单元,颗粒气体循环输送单元二个单元，其特征在于所述的聚合反应器单元包括下部垂直圆筒(1)，中部变径扩大段(2)和上部扩大段(3)，侧排料口(17)位于下部垂直圆筒(I)的下部，在侧排料口(17)之上依次有进料管(6)和循环颗粒输送管(21 )，下加料斗(4)与进料管(6)相连，下加料斗(4)之上是上加料斗(5)，在侧排料口(17)之下的下部垂直圆筒(I)内有呈倒锥状的锥形分布板(7)，锥形分布板(7)上有均匀分布的气体出口，锥形分布板(7)下端与锥形渐缩管(8)顶端相连，锥形分布板(7)上端与下部垂直圆筒(I)内壁相连，锥形渐缩管(8)下端与环形分离管(11)顶端连接，射流管(9)位于环形分离管(11)中，并位于中轴线上，射流管(9)出口与锥形渐缩管(8)顶端位于同一水平面，射流管(9)的进口与射流管进气管(13)相连，环形分离管(11)下部设有环形分离管进气管(12)，环形分离管(11)上部有射流管进气管(13)，在锥形分布板(7)下方的下部垂直圆筒(I)设有分布板进气管(14);环形分离管(11)底端依次与上排料斗(15)和下排料斗(16)相连，上部扩大段(3)的顶端有气体排出口( 18); 所述的颗粒气体循环输送单元中的一级旋风分离器(19)与气体排出口( 18)相连，一级旋风分离器(19)的底部连接一级立式循环管(20)，一级立式循环管(20)的下端与循环颗粒输送管(21)相连，一级旋风分离器(19)的顶部与二级旋风分离器(22)相连，二级旋风分离器(22)的底部连接二级立式循环管(23)，二级立式循环管(23)与一级立式循环管(20)相连，二级旋风分离器(22)的顶部与循环气压缩机(24)，废热回收锅炉(25)，循环气管道(26)依次相连，循环气管道(26)与分布板进气管(14)和环形分离管进气管(12)相连。
2.如权利要求1所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述的上部扩大段(3)的直径与下部垂直圆筒(I)的直径比为2 - 4，上部扩大段(3)的高度与下部垂直圆筒(I)的高度比为0.5 -1 ;中部变径扩大段(2)的高度与下部垂直圆筒(I)高度比为0.02 -0.2。
3.如权利要求1所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述锥形分布板(7)的开孔率为0.3% _9%，孔径为0.l-2mm，锥形分布板(7)的母线与中心轴的夹角为20° -70°，锥形分布板(7)的气体出口与锥形分布板(7)母线垂直。
4.如权利要求3所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述锥形分布板(7)的母线与中心轴的夹角为55°。
5.如权利要求1所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述锥形分布板(7)的高度与下部垂直圆筒(I)的直径比为0.12-0.92。
6.如权利要求1所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述的锥形渐缩管(8)的圆锥母线与中心轴的夹角为3° -12°，锥形渐缩管(8)的高度与下部垂直圆筒(I)的直径比为0.1-1.5。
7.一种射流流化床装置聚合烯烃的方法，其特征在于包括如下步骤: (I)聚合 从射流管进气管，环形分离管进气管，分布板进气管通入原料气，从进料管连续加入催化剂，逐渐建立反应器内物料床层，控制反应器中物料的床层压降在2 -1OKPa;射流管进气管内通入新鲜的原料气，射流管进气管内气体的速度为10- 60m/s ;分布板进气管的进气量与环形分离管进气管的进气量比为2-8;反应器操作压力O -lOMPa，操作温度30-120°，为控制反应器的温度，射流管进气管中同时通入冷凝液体，加强聚合反应器的强制移热能力，冷凝液的质量与总反应原料气的质量比为0.05 - 0.15 ;催化剂与原料气的质量之比为1-1000，原料气是C1-C6的烯烃，催化剂是加聚催化剂； (2)产品分离 在聚合过程中，调节环形分离管气速在0.5 _8m/s，通过调整环形分离管气速，控制排出聚烯烃量，使射流流化床反应器内物料保持床层压降在2-10KPa ;当对产品粒度范围要求严格控制时，调节环形分离管气速使环形分离管气速与产品的平均粒径所对应的颗粒终端速度的比为1-1.25 ;当紧急排料时，同时开启侧排料口 ； (3)循环气的净化和废热回收 未反应的原料气从气体排出口排出，经一级旋风分离器和二级旋风分离器分离，捕集的细颗粒经立式循环管、循环颗粒输送管，送入到密相流化床段，再次参与聚合反应；经分离的未反应的原料气经循环气压缩机、废热回收锅炉、循环气输送管道送入到环形分离管进气管和分布板进气管，进入分布板进气管中的循环气量与环形分离管进气管中的循环气量的比为1-6 ； (4)反应器停车 正常停车时，停止加入催化剂；循环气管道处放空，逐步降压至常压；降低环形分离管气速加大产品的排出量，产品排完后，停止进气，最后系统用氮气吹扫一遍。
8.如权利要求7所述的一种射流流化床装置聚合烯烃的方法，其特征在于步骤(I)中反应器操作压力为0.5 - 5MPa,操作温度为40 _100°C。
9.如权利要求7所述的一种射流流化床装置聚合烯烃的方法，其特征在于步骤(I)中C1-C6的烯烃为乙烯或丙烯。
10.如权利要求7所述的一种射流流化床装置聚合烯烃的方法，其特征在于步骤(I)中催化剂是包括通过使含镁、钛、齒素和给电子的固体催化剂组分与有机铝化合物组分和给电子组分接触而形成的齐格勒-纳塔催化剂，茂金属催化剂，非茂单活性中心催化剂或其组合的催化剂。
【文档编号】B01J8/24GK104190330SQ201410436134
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】李俊国, 程中虎, 聂伟, 房倚天, 黄戒介, 郝振华 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所
【专利摘要】一种射流流化床反应装置包括聚合反应器单元，颗粒气体循环输送单元二个单元，所述的聚合反应器单元包括下部垂直圆筒（1），中部变径扩大段（2）和上部扩大段（3），所述的颗粒气体循环输送单元包括一级旋风分离器（19）二级旋风分离器（22）。利用本发明的装置使用公知的加聚催化剂对C1-C6的烯烃原料气进行聚合烯烃反应。本发明具有结构简单，成本低，可大规模生产聚烯烃的优点。
【专利说明】射流流化床反应装置及其烯烃聚合的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种用于聚合烯烃的方法及装置，具体涉及一种射流流化床反应装置及其烯烃聚合的方法。
【背景技术】
[0002]气相聚合是用于制备聚合物的已知方法。气相流化床聚合工艺以其简单的合成工艺过程引起聚烯烃行业的关注。气相聚合反应器的生产能力一般以时空收率为指标，这是反应器设计的关键参数，除了与聚合催化剂的特性有关，主要受制于系统的换热能力。在气相法流化床聚合反应器中，系统的传热能力主要由流化床单位体积所具有的传热能力决定，聚合反应产生的热量需大量的循环气及添加部分冷凝液带走。但是由于反应器操作在聚合物的软化温度附近，如果床内聚合物粉体的温度达到其软化温度点，自由流动的聚合物粉体就会开始团聚并黏附在器壁和内构件上，而这些团聚物若不及时被破碎或移走，将进一步破坏床层的流化质量，发生失流态化现象，将迫使流化床反应器停车。如果能够防止大的团聚物的产生或能够及时移走大的团聚物，将对聚烯烃的安全和稳定生产起到至关重要的作用。气相流化床聚合工艺多是周期性的出料，周期性的出料会对流化床产生较大的干扰，如果能够连续性的排出产品，将有利于气相流化床的连续稳定操作。
[0003]在多种开发的不同聚烯烃生产方法中，气相流化床反应器内产生的聚合热通过大量的循环气体带走，加大了流化所需要的气体流量，增加聚合烯烃的生产成本。
[0004]如何实现降低聚合烯烃的生产成本，防止大的团聚物的产生，一旦产生大团聚物，如何能够及时移走大团聚物，以及连续稳定性的出料，开发出结构优化的聚合烯烃反应器对聚合工艺的发展至关重要。
【发明内容】
[0005]本发明的第一个目的在于设计一种结构简单，成本低，可生产聚烯烃的射流流化床反应装置。
[0006]本发明的第二个目的是提供一种可适合于大规模生产聚烯烃的射流流化床聚合方法。
[0007]为了实现本发明设计了一种射流流化床反应装置。
[0008]本发明的射流流化床反应装置包括聚合反应器单元，颗粒气体循环输送单元二个单元，所述的聚合反应器单元包括下部垂直圆筒，中部变径扩大段和上部扩大段，侧排料口位于下部垂直圆筒的下部，在侧排料口之上依次有进料管和循环颗粒输送管，下加料斗与进料管相连，下加料斗之上是上加料斗，在侧排料口之下的下部垂直圆筒内有呈倒锥状的锥形分布板，锥形分布板上有均匀分布的气体出口，锥形分布板下端与锥形渐缩管顶端相连，锥形分布板上端与下部垂直圆筒内壁相连，锥形渐缩管下端与环形分离管顶端连接，射流管位于环形分离管中，并位于中轴线上，射流管出口与锥形渐缩管顶端位于同一水平面，射流管的进口与射流管进气管相连，环形分离管下部设有环形分离管进气管，环形分离管上部有射流管进气管，在锥形分布板下方的下部垂直圆筒设有分布板进气管；环形分离管底端依次与上排料斗和下排料斗相连，上部扩大段的顶端有气体排出口。
[0009]所述的颗粒气体循环输送单元中的一级旋风分离器与气体排出口相连，一级旋风分离器的底部连接一级立式循环管，一级立式循环管的下端与循环颗粒输送管相连，一级旋风分离器的顶部与二级旋风分离器相连，二级旋风分离器的底部连接二级立式循环管，二级立式循环管与一级立式循环管相连，二级旋风分离器的顶部与循环气压缩机，废热回收锅炉，循环气管道依次相连，循环气管道与分布板进气管和环形分离管进气管相连。
[0010]所述的上部扩大段的直径与下部垂直圆筒的直径比为2-4，上部扩大段的高度与下部垂直圆筒的高度比为0.5-1 ;中部变径扩大段的高度与下部垂直圆筒高度比为0.02_0.2 ο
[0011]所述锥形分布板的开孔率为0.3% _9%，孔径为0.1-2_，锥形分布板的母线与中心轴的夹角为20° -70°，以55°为佳，锥形分布板的气体出口与锥形分布板母线垂直，锥形分布板的高度与下部垂直圆筒的直径比为0.12-0.92。
[0012]所述的锥形渐缩管的圆锥母线与中心轴的夹角为3° -12°，锥形渐缩管的高度与下部垂直圆筒的直径比为0.1-1.5。
[0013]本发明的射流流化床装置聚合烯烃的方法包括如下步骤:
[0014]⑴聚合
[0015]从射流管进气管，环形分离管进气管，分布板进气管通入原料气，从进料管连续加入催化剂，逐渐建立反应器内物料床层，控制反应器中物料的床层压降在2-10KPa ;射流管进气管内通入新鲜的原料气，射流管进气管内气体的速度为10-60m/s ;分布板进气管的进气量与环形分离管进气管的进气量比为2-8 ;反应器操作压力O-1OMPa(最佳范围0.5-5MPa),操作温度30-120° (最佳范围40-100°C );为控制反应器的温度，射流管进气管中同时通入冷凝液体，加强聚合反应器的强制移热能力，冷凝液的质量与总反应原料气的质量比为0.05-0.15 ;催化剂与原料气的质量之比为1-1000，原料气是C1-C6的烯烃，最优原料气为乙烯或丙烯，催化剂是公知的加聚催化剂，包括通过使含镁、钛、卤素和给电子的固体催化剂组分与有机铝化合物组分和给电子组分接触而形成的齐格勒-纳塔催化剂，茂金属催化剂，非茂单活性中心催化剂，也可以组合使用这些催化剂。
[0016](2)产品分离
[0017]在聚合过程中，调节环形分离管气速在0.5-8m/s，通过调整环形分离管气速，控制排出聚烯烃量，使射流流化床反应器内物料保持床层压降在2-10KPa ;当对产品粒度范围要求严格控制时，调节环形分离管气速使环形分离管气速与产品的平均粒径所对应的颗粒终端速度的比为1-1.25 ;当紧急排料时，可以同时开启侧排料口 ；
[0018](3)循环气的净化和废热回收
[0019]未反应的原料气从气体排出口排出，经一级旋风分离器和二级旋风分离器分离，捕集的细颗粒经立式循环管、循环颗粒输送管，送入到密相流化床段，再次参与聚合反应；经分离的未反应的原料气经循环气压缩机、废热回收锅炉、循环气输送管道送入到环形分离管进气管和分布板进气管，进入分布板进气管中的循环气量与环形分离管进气管中的循环气量的比为1_6 ；
[0020](4)反应器停车
[0021]正常停车时，停止加入催化剂；循环气管道处放空，逐步降压至常压；降低环形分离管气速加大产品的排出量，产品排完后，停止进气，最后系统用氮气吹扫一遍。
[0022]本发明具有如下优点:
[0023](I)锥形分布板通入的流化气使床层处于良好的流化状态，同时通过环形分离管和射流管产生射流大气泡(jetting bubble),大气泡流动引起床内强烈的搅动,增加了气固接触的效率，保证了良好的传质传热效率；
[0024](2)通过对环形分离管气速的调节，可以有效的选择性的连续排出反应器内生成的聚烯烃颗粒:一是可以排出反应器内较大的团聚物，防止大的团聚物进一步增大，将对聚烯烃的安全和稳定生产产生起至关重要的作用；二是可以选择性的排出聚烯烃颗粒，可以精密控制产品质量，保证聚烯烃颗粒的粒度分布；
[0025](3)射流管中可以通入冷凝液，加强聚合反应器的强制移热能力，从而实现大幅度提闻反应器时空收率的目标。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是一种射流流化床反应器结构示意图。
[0027]【专利附图】
【附图说明】，I是下部垂直圆筒，2是中部变径扩大段，3是上部扩大段，4是下加料斗，5是上加料斗，6是进料管，7是锥形分布板，8是锥形渐缩管，9是射流管，10是圆筒形气室壳体，11是环形分离管，12是环形分离管进气管，13是射流管进气管，14是分布板进气管，15是上排料斗，16是下排料斗，17是侧排料口，18是气体排出口，19是一级旋风分离器，20是一级立式循环管，21是循环颗粒输送管，22是二级旋风分离器，23是二级立式循环管，24是循环气压缩机，25是废热回收锅炉，26是循环气管道，27是冷凝液管道，28是烯烃单体导入管道。
【具体实施方式】
[0028]实施方式中，提供了用于在气相反应器中聚合一种或多种烯烃的方法，该气相反应器为射流流化床，射流流化床是流化床的一种:锥形分布板通入的流化气进入床层，使床层处于良好的流化状态；同时通过环形分离管和射流管通入的气体在床层底部形成较大的射流，射流并不穿透床层，射流充分发展后脱离射流区，产生较大气泡，射流和大气泡的流动引起床内强烈的搅动，增加了气固接触的效率，保证了良好的传质传热效率。
[0029]本发明的烯烃聚合方法及其专用设备结合【专利附图】
【附图说明】如下:
[0030]射流流化床反应装置包括聚合反应器单元,颗粒气体循环输送单元二个单元,所述的聚合反应器单元包括下部垂直圆筒1，中部变径扩大段2和上部扩大段3，侧排料口 17位于下部垂直圆筒I的下部，在侧排料口 17之上依次有进料管6和循环颗粒输送管21，下加料斗4与进料管6相连，下加料斗4之上是上加料斗5，在侧排料口 17之下的下部垂直圆筒I内有呈倒锥状的锥形分布板7，锥形分布板7上有均匀分布的气体出口，锥形分布板7下端与锥形渐缩管8顶端相连，锥形分布板7上端与下部垂直圆筒I内壁相连，锥形渐缩管8下端与环形分离管11顶端连接，射流管9位于环形分离管11中，并位于中轴线上，射流管9出口与锥形渐缩管8顶端位于同一水平面，射流管9的进口与射流管进气管13相连，环形分离管11下部设有环形分离管进气管12，环形分离管11上部有射流管进气管13，在锥形分布板7下方的下部垂直圆筒I设有分布板进气管14 ;环形分离管11底端依次与上排料斗15和下排料斗16相连，上部扩大段3的顶端有气体排出口 18。
[0031]所述的颗粒气体循环输送单元中的一级旋风分离器19与气体排出口 18相连，一级旋风分离器19的底部连接一级立式循环管20，一级立式循环管20的下端与循环颗粒输送管21相连，一级旋风分离器19的顶部与二级旋风分离器22相连，二级旋风分离器22的底部连接二级立式循环管23，二级立式循环管23与一级立式循环管20相连，二级旋风分离器22的顶部与循环气压缩机24，废热回收锅炉25，循环气管道26依次相连，循环气管道26与分布板进气管14和环形分尚管进气管12相连。
[0032]下部垂直圆筒I的直径为D，高度为H ;上部扩大段3的直径为2D — 4D，高度为
0.5H - H ;中部变径扩大段2的高度为0.02H 一 0.2H。
[0033]所述的锥形分布板7的开孔率为0.3% — 9%，孔径为0.1 — 2mm,锥形分布板7的高度为0.12D — 0.92D，锥形分布板7的母线与中心轴的夹角为20° — 70°。
[0034]所述的锥形渐缩管8的圆锥母线与中心轴的夹角为3° - 12°，锥形渐缩管8的高度为 0.1D — 1.5D。
[0035]具体的烯烃聚合实施如下:
[0036]将烯烃聚合催化剂装入上加料斗5和下加料斗4，装填种子床，将反应器的温度和压力调节到工艺要求值，原料气由烯烃单体导入管道28分别经环形分离管进气管12，射流管进气管13，分布板进气管14进入射流流化床反应器内；从气体排出口 18进入由一级旋风分离器19，一级立式循环管20，循环颗粒输送管21，二级旋风分离器22，二级立式循环管23，循环气压缩机24，废热回收锅炉25，循环气管道26构成的颗粒气体循环输送单元，在颗粒气体循环输送单元中经气固分离，压缩和换热后的未反应气体经循环气管道26、环形分离管进气管12和分布板进气管14再度进入射流流化床反应器内。在循环气管道26上根据工艺需要经烯烃单体导入管道28加入烯烃聚合单体、共聚单体或氢气，向射流管进气管13中通入新鲜的原料气或冷凝介质，冷凝介质可以是碳原子数大于4的直链或带支链的烷烃或环烷烃。催化剂连续地从进料管6注入，使烯烃单体参与反应从而聚烯烃颗粒不断长大，聚合物产物可以连续地从反应器底部，经环形分离管11排出，或间歇地从反应器底部，经侧料排口 17排出；由此，射流流化床聚合反应系统开始稳定运行。
[0037]本发明中使用的烯烃聚合催化剂可以是在烯烃聚合中使用的公知的加聚催化剂，包括通过使含镁、钛、卤素和给电子的固体催化剂组分与有机铝化合物组分和给电子组分接触而形成的齐格勒-纳塔催化剂，茂金属催化剂，非茂单活性中心催化剂，也可以组合使用这些催化剂。催化剂的Harmonic平均粒径通常为5至150 μ m,特别是在气相射流流化床反应器中，为了抑制粒子分散到反应器外，防止催化剂颗粒的扬析，减少循环气系统的细粉回收的压力，优选的催化剂的Harmonic平均粒径大于10 μ m。
[0038]本发明中的射流流化床聚合反应器可以在通常的烯烃聚合条件下进行，聚合压力通常小于lOMPa，优选0.5至5MPa，聚合温度根据单体类型，产物分子量和其它因素而变化，但必须低于聚合物的熔点，并且优选至少比熔点低至少10°C的温度，具体地，聚合温度通常小于120°C，优选40至100C0
[0039]使用本发明提供的射流流化床聚合反应器，环形分离管11和射流管9所产生的射流大气泡将会带来床层的剧烈搅动，床中气、固相处于激烈的湍动状态，气固相间交换系数较高，传热、传质效率较高，气体短路极少，操作较为平稳。同时，聚合反应中通过对环形分离管11气速的调节，可以有效的选择性的排出反应器内生成的聚烯烃颗粒:一是可以排出反应器内较大的团聚物，防止大的团聚物进一步增大，将对聚烯烃的安全和稳定生产产生起至关重要的作用；二是可以选择性的排出聚烯烃颗粒，可以精密控制产品质量，保证聚烯烃颗粒的粒度分布。射流管9中可以通入反应原料气，还可以由冷凝液管道27经射流管进气管13向气相聚合反应器内注入冷凝液，加强聚合反应器的强制移热能力，从而大幅度提高反应器时空收率的目标。
[0040]实施例
[0041]采用如图1所示的本发明射流流化床聚合反应装置，在实验室进行了冷态操作以及计算机模拟，在热态装置上进行了热态操作，考察了射流流化床的聚合效果。
[0042]I)实验室冷态操作数据
[0043]物料:宽粒径分布聚乙烯颗粒、空气/氮气(加压实验中采用氮气)。
[0044]冷态实验装置的主要参数列于表1、表2、表3.
[0045]运行数据:采用本发明如图1的射流流化床反应器，实验装置的主要参数如表1、表2、表3所示，利用超高速影像分析仪、粒子动态成像分析系统、光纤颗粒测速仪、压差传感器，研究发现反应器边壁区颗粒运动情况良好，进而反应器边壁区将不会结块，当操作压力大于1.6MPa时,通过调节射流管的气速,依旧可以得到较大的射流气泡。
[0046]表I冷态实验装置的主要参数
[0047]
反应器主要参数参数大小反应器主要参数__参数大小下部垂直圆筒直径__300mm__锥形分布板高度__210mm_
下部垂直圆筒高度 1500mm 锥形分布板母线与中25°
___心轴夹角__
上部扩大段直径700mm锥形分布板开孔率__1%
上部扩大段高度__800mm__锥形分布板开孑L直径__0.5mm_
中部变径扩大段高度 90mm 渐缩管母线与中心轴5°
_____
渐缩管高度__28Uiim__操作压力__0.1-3, OMPa
[0048]表2冷态实验装置的主要参数
[0049]反应器主要参数__参数大小__反应器主要参数__参数大小下部垂直圆筒直径__300mm__锥形分布板高度__80mm_
下部垂直圆筒高度1500mm 锥形分布板母线与中50°
___心轴夹角__
上部扩大段直径__900mm锥形分布板开孔率__3%_
上部扩大段高度__100mm__锥形分布板开孑L.直径__bnm_
中部变径扩大段高度 180mm 渐缩管母线与中心轴V
_____
渐缩管高度200mm操作压力0.1-3.0MPa
[0050]表3冷态实验装置的主要参数
[0051]
反应器主要参数参数大小__反应器主要参数__参数大小下部垂直圆筒直径 300mm__锥形分布板高度__40mm_
下部垂直圆筒高度1500mm 锥形分布板母线与中心轴 65°
_____
上部扩大段直径 I 10nrn__锥形分布板开孔率__6%_
上部扩大段高度 1200mm__锥形分布板开孑L直径__Imm_
中部变径扩大段高度260mm 渐缩管母线与中心轴夹角 10.5°
渐缩管高度130mm 操作压力 0.1-3.0MPa
[0052]2)计算机模拟操作数据
[0053]利用计算流体力学软件对采用本发明如图1和表1、表2、表3所示的射流流化床聚合反应器进行数据模拟，主要考察了边壁处颗粒浓度、颗粒速率以及循环量，研究发现边壁处颗粒始终处于浓相区，颗粒运动情况良好，床内固体颗粒循环量足够高，表明床运行良好，将不会形成较大团聚物。
[0054]3)热态装置上热态操作
[0055]物料:齐格勒-纳塔第五代催化剂、丙烯、庚烷
[0056]主要对采用如图1和表I所示的射流流化床进行了操作，具体操作参数如表4、表
5、表6所示，在中试装置上连续运行72小时，运行中反应器底部及边壁处的温度传感器没有出现高温点，停反应后边壁处没有发现较大的结块，由表4、表5和表6可知，反应器运行中没有出现大量的较大颗粒团聚物，环形分离管11可以实现物料的连续选择性排出，运行稳定。
[0057]表4不同条件下中试试验运行结果
[0058]
中试I中试2 中试3 中试4 中试5操作压力，MPaΤΓδ ΤΓδ ΤΓδ ΤΓδ ΤΓδ操作温度，V --Ο[70[65[65[60
反应停留时间，h ΤδΤΤδ~L2--
床层压降，KPa 66Γδ44
锥形分布板进气量与环管进气量之比 TlTl^565冷凝液的质量与总反应原料气的质量之比 0Γ06~006~005~005~004
射流管气速 5050454540
是否环形分离管连续排料 IIIII
大颗粒团聚物数量 3OOOI
环形分离管能否排出大颗粒团聚物 1---1
[0059]表5不同条件下中试试验运行结果
[0060]
中试6中试7中试8中试9中试10
操作压力，MPa ?7--7--7--7?
操作温度，V 7070656560
反应停留时间，h ΤΓθΤΤδ~L21?
床层压降，KPa 6δΓδΓδ44
锥形分布板进气量与环管进气量之比 8876^6冷凝液的质量与总反应原料气的质量之比 008~008~007~007~006
射流管气速 45454040?
是否环形分离管连续排料 IIIII
大颗粒团聚物数量 53III
环形分离管能否排出大颗粒团聚物 IIIII
[0061]表6不同条件下中试试验运行结果
[0062]
中试11中试12中试13 中试14 中试15操作压力，MPaΕΓδΕΓδΕΓδΕΓδΕΓδ
操作温度，V7065656060
反应停留时间，hTl~Τ7?II
床层压降，KPaδΓδδΓδΓδ44
锥形分布板进气量与环管进气量之比8876^6
冷凝液的质量与总反应原料气的质量之比0ΤΤ3θΤ3OUOU009
射流管气速4340353532
是否环形分离管连续排料IIIII
大颗粒团聚物数量8533I
环形分离管能否排出大颗粒团聚物IIIII
【权利要求】
1.一种射流流化床反应装置包括聚合反应器单元,颗粒气体循环输送单元二个单元，其特征在于所述的聚合反应器单元包括下部垂直圆筒(1)，中部变径扩大段(2)和上部扩大段(3)，侧排料口(17)位于下部垂直圆筒(I)的下部，在侧排料口(17)之上依次有进料管(6)和循环颗粒输送管(21 )，下加料斗(4)与进料管(6)相连，下加料斗(4)之上是上加料斗(5)，在侧排料口(17)之下的下部垂直圆筒(I)内有呈倒锥状的锥形分布板(7)，锥形分布板(7)上有均匀分布的气体出口，锥形分布板(7)下端与锥形渐缩管(8)顶端相连，锥形分布板(7)上端与下部垂直圆筒(I)内壁相连，锥形渐缩管(8)下端与环形分离管(11)顶端连接，射流管(9)位于环形分离管(11)中，并位于中轴线上，射流管(9)出口与锥形渐缩管(8)顶端位于同一水平面，射流管(9)的进口与射流管进气管(13)相连，环形分离管(11)下部设有环形分离管进气管(12)，环形分离管(11)上部有射流管进气管(13)，在锥形分布板(7)下方的下部垂直圆筒(I)设有分布板进气管(14);环形分离管(11)底端依次与上排料斗(15)和下排料斗(16)相连，上部扩大段(3)的顶端有气体排出口( 18); 所述的颗粒气体循环输送单元中的一级旋风分离器(19)与气体排出口( 18)相连，一级旋风分离器(19)的底部连接一级立式循环管(20)，一级立式循环管(20)的下端与循环颗粒输送管(21)相连，一级旋风分离器(19)的顶部与二级旋风分离器(22)相连，二级旋风分离器(22)的底部连接二级立式循环管(23)，二级立式循环管(23)与一级立式循环管(20)相连，二级旋风分离器(22)的顶部与循环气压缩机(24)，废热回收锅炉(25)，循环气管道(26)依次相连，循环气管道(26)与分布板进气管(14)和环形分离管进气管(12)相连。
2.如权利要求1所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述的上部扩大段(3)的直径与下部垂直圆筒(I)的直径比为2 - 4，上部扩大段(3)的高度与下部垂直圆筒(I)的高度比为0.5 -1 ;中部变径扩大段(2)的高度与下部垂直圆筒(I)高度比为0.02 -0.2。
3.如权利要求1所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述锥形分布板(7)的开孔率为0.3% _9%，孔径为0.l-2mm，锥形分布板(7)的母线与中心轴的夹角为20° -70°，锥形分布板(7)的气体出口与锥形分布板(7)母线垂直。
4.如权利要求3所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述锥形分布板(7)的母线与中心轴的夹角为55°。
5.如权利要求1所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述锥形分布板(7)的高度与下部垂直圆筒(I)的直径比为0.12-0.92。
6.如权利要求1所述的一种射流流化床反应装置，其特征在于所述的锥形渐缩管(8)的圆锥母线与中心轴的夹角为3° -12°，锥形渐缩管(8)的高度与下部垂直圆筒(I)的直径比为0.1-1.5。
7.一种射流流化床装置聚合烯烃的方法，其特征在于包括如下步骤: (I)聚合 从射流管进气管，环形分离管进气管，分布板进气管通入原料气，从进料管连续加入催化剂，逐渐建立反应器内物料床层，控制反应器中物料的床层压降在2 -1OKPa;射流管进气管内通入新鲜的原料气，射流管进气管内气体的速度为10- 60m/s ;分布板进气管的进气量与环形分离管进气管的进气量比为2-8;反应器操作压力O -lOMPa，操作温度30-120°，为控制反应器的温度，射流管进气管中同时通入冷凝液体，加强聚合反应器的强制移热能力，冷凝液的质量与总反应原料气的质量比为0.05 - 0.15 ;催化剂与原料气的质量之比为1-1000，原料气是C1-C6的烯烃，催化剂是加聚催化剂； (2)产品分离 在聚合过程中，调节环形分离管气速在0.5 _8m/s，通过调整环形分离管气速，控制排出聚烯烃量，使射流流化床反应器内物料保持床层压降在2-10KPa ;当对产品粒度范围要求严格控制时，调节环形分离管气速使环形分离管气速与产品的平均粒径所对应的颗粒终端速度的比为1-1.25 ;当紧急排料时，同时开启侧排料口 ； (3)循环气的净化和废热回收 未反应的原料气从气体排出口排出，经一级旋风分离器和二级旋风分离器分离，捕集的细颗粒经立式循环管、循环颗粒输送管，送入到密相流化床段，再次参与聚合反应；经分离的未反应的原料气经循环气压缩机、废热回收锅炉、循环气输送管道送入到环形分离管进气管和分布板进气管，进入分布板进气管中的循环气量与环形分离管进气管中的循环气量的比为1-6 ； (4)反应器停车 正常停车时，停止加入催化剂；循环气管道处放空，逐步降压至常压；降低环形分离管气速加大产品的排出量，产品排完后，停止进气，最后系统用氮气吹扫一遍。
8.如权利要求7所述的一种射流流化床装置聚合烯烃的方法，其特征在于步骤(I)中反应器操作压力为0.5 - 5MPa,操作温度为40 _100°C。
9.如权利要求7所述的一种射流流化床装置聚合烯烃的方法，其特征在于步骤(I)中C1-C6的烯烃为乙烯或丙烯。
10.如权利要求7所述的一种射流流化床装置聚合烯烃的方法，其特征在于步骤(I)中催化剂是包括通过使含镁、钛、齒素和给电子的固体催化剂组分与有机铝化合物组分和给电子组分接触而形成的齐格勒-纳塔催化剂，茂金属催化剂，非茂单活性中心催化剂或其组合的催化剂。
【文档编号】B01J8/24GK104190330SQ201410436134
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】李俊国, 程中虎, 聂伟, 房倚天, 黄戒介, 郝振华 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所
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