一种可改善流化床反应器偏流现象的烯烃聚合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种烯烃聚合装置，具体是对一种可改善流化床反应器偏流现象的烯烃聚合装置。
【背景技术】
[0002]聚乙烯由于其独特的性能，使其成为合成树脂中的重要品种。随着社会的发展，原有的气相法的产量无法满足社会的需求量。所以US 4543399和US 4588790提出了气相流化床聚乙烯冷凝模式操作工艺。该工艺引入了冷凝介质，这样可以通过冷凝液在流化床内蒸发带走更多的反应热，使得反应的时空广率提尚，从而大幅提尚聚乙稀的广量。
[0003]US 2005/0137364 Al提出了一种进行冷凝态操作的流化床反应装置，如图1所示，该装置包括流化床反应器I，流化床反应器的下部为气液混合室10，中部为流化床，而流化床反应器I上部的扩大段2上设气体循环管线3，该气体循环管线3依次连接压缩机和换热器4后接入与流化床反应器底部，用于将气体循环管线3中的气液混合物冷凝后送入流化床反应器中。其中，所述气体循环管线3与流化床反应器底部连接的那一段为竖直管段17，该竖直管段17的下端与一段弯管8连接。流化床反应器下部的出料口经卸料管14依次连接卸料罐15和产品罐16。卸料罐15顶部连接气体缓冲罐11，气体缓冲罐11顶部与气体循环管线3连接，将卸料罐15内的气体送入气体循环管线3中。换热器4下游设有冷凝介质分配器6。换热器4的上游设有气体分析仪5。催化剂12经管线13与流化床连通。
[0004]其具体的工艺流程是:从流化床I中出来的未反应的气体经过扩大段2后再进入循环管线3。用压缩机将循环气输送到换热器4使气体中的易冷凝物质冷凝，形成气液两相。然后循环气和由冷凝介质分配器6补加的冷凝介质和单体管线7的输入的单体混合经预分布器9分散在流化床反应器的混合室10中，再通过分布板进入流化床中反应。反应过程中通过管线13加入催化剂12。另外反应的产物通过管线14离开流化床，经过一系列的分离后得到聚乙烯。在冷凝态操作中，必须保证气液两相先进入流化床反应器的混合室10，再通过分布板进入流化床之后均匀分布，才能得到高质量的产品。但是，循环的气液混合物沿气体循环管线3回到流化床之前会通过弯管8，在弯管8处由于气体和液体的密度差，液体会受离心作用而被“甩”到弯管8外侧，造成了气液的分离。所以经过弯管8后，液体的雾化状态不好，气液分布不均。又因为气速很快，连接流化床反应器入口的竖直管段17的长度不足以使气液混合均匀，造成气液混合物在流化床中分布不均。这种现象称作偏流。偏流会使流化床中液体含量少的区域由于聚合热的累积而造成聚合物熔融形成结块，这样会降低产品质量而增加成本。同时在气液流量大的一侧，流化床反应器的内壁面和预分布器被冲刷得很严重，这样会影响反应器的寿命。
[0005]CN 200810062156.7提出了在循环气流进入流化床反应器之前进行气液相分离，富含气相的流股从分布板下部通过导流器进入流化床，富含液相的流股从分布板上部引入流化床。该专利中利用缓冲罐和旋风分离器两种方法来进行气液分离，这样对装置的改造范围较大，增加设备投资，而且分离效果差，不能达到气液在流化床中均匀混合的目标。
[0006]美国联碳公司的US 6815512 B2提出和CN 200810062156.7类似的方法，也是将气液分离后再进入流化床反应器。但联碳公司的方法还有个缺点，就是分离出来的液体要通过栗注入流化床，这样会增加能耗。
[0007]因此，需要对烯烃聚合装置进行改造以消除偏流现象，减少聚合物结块现象的发生。保证流化床内气液均匀分布，减少气液流体对反应器的冲刷。而且该改造对原装置和聚合工艺的改动要小，这样就可以降低改造成本和改造风险。
【实用新型内容】
[0008]为克服现有生产中出现的偏流问题，本实用新型提供一种可改善流化床反应器偏流现象的烯烃聚合装置。该装置中与流化床反应器底部入口连接的竖直管段中设一缩径管，在原有的烯烃聚合装置改动很小的情况下，可以使气液两相流体在流化床反应中能均匀分布，减少聚合物结块现象的发生，以及减少气液流体对流化床反应器的冲刷，保护了反应器。
[0009]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:一种可改善流化床反应器偏流现象的烯烃聚合装置，包括流化床反应器，流化床反应器上部的扩大段上设气体循环管线，该气体循环管线依次连接压缩机和换热器后接入流化床反应器底部，其中，所述气体循环管线与流化床反应器底部连接的那一段为竖直管段，该竖直管段下端连接弯头，其特征在于，所述竖直管段具有缩径管。
[0010]在现有的烯烃聚合装置中气液混合物经过连接流化床反应器入口的竖直管段下的弯头后，液体被“用”到弯头外侧，而气体作曲线运动，气体要在管中经过多次碰撞后才会沿着竖直方向运动，所以携带液体的能力比较低，不能将液体很好的分散在气体循环管线中。本实用新型在连接流化床反应器底部入口的竖直管段上设置一段缩径管，提高了气体速度和扰动程度，同时能加快其沿竖直方向运动，这样能更好的雾化液体，所以通过缩径管后气液混合均匀，进入流化床反应器中的气液混合物的无“偏流”现象，避免流化床内出现局部热点，减少聚合物结块形成。
[0011 ]本实用新型所述连接流化床反应器入口的竖直管段的总长为0.?15D，优选为3D?8D，其中，D为气体循环管线的管径。所述竖直管段具有3个部分，分别为:连接弯头的直管、缩径管和连接流化床反应器入口的直管。连接弯头的直管的长度为0.2D~6D，优选为0.5D~2D。
[0012]本实用新型所述的缩径管包括管径小于气体循环管线管径的小管径直管，该小管径直管至少在其与连接弯头的直管连接的那一端具有过渡部分。所述小管径直管和气体循环管线的管径比d/D为0.5-0.95，优选为0.75-0.9，d为小管径直管的管径。小管径直管的长度为O?9D但不为O，优选为0.5D-4.5D。所述缩径管中的两个过渡部分与竖直方向的夹角α相同且均为1°?45°，优选为3°?10°。两个过渡部分的长度相等，是根据小管径直管的管径和这两过渡部分与竖直方向的夹角α来确定。连接流化床反应器入口的直管的长度等于连接流化床反应器入口的竖直管段的总长度减去连接弯头的直管和缩径管两部分总和的之差。
[0013]本实用新型具有以下有益效果:
[0014](I)本实用新型在装置的气体循环管线与流化床反应器底部连接的竖直管段设置一缩径管，只需对烯烃聚合装置进行很小的改动，就能使因经过弯管而分离的气液流体在有限的管程中可以重新混合均匀形成稳定流动的气液流体，不仅能在流化床反应器中均匀分布，减少聚合物结块现象发生，还减少气液流体的不稳定流动对流化床反应器的冲刷磨损，保护了反应器。
[0015](2)本实用新型对装置的改造成本和风险低。
【附图说明】
[0016]在下文中将会结合具体的实例和附图来更详细介绍本实用新型。
[0017]图1是烯烃聚合装置示意图；
[0018]图2是本实用新型的烯烃聚合装置连接流化床反应器入口的竖直管段的各部分示意图；
[0019]图3是无缩径管的烯烃聚合装置中气体循环管线和流化床反应器的封头中的流体的CFD模拟，得到的速度分布云图；
[0020]图4是无缩径管的烯烃聚合装置中气体循环管线和流化床反应器的封头中的流体的CFD模拟，得到的液相体积分布云图；
[0021]图5是本实用新型的有缩径管的烯烃聚合装置中气体循环管线和流化床反应器的封头中的流体的CFD模拟，得到的速度分布云图；
[0022]图6是本实用新型的有缩径管的烯烃聚合装置中气体循环管线和流化床反应器的封头中的流体的CFD模拟，得到的液相体积分布云图。
[0023]附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型做进一步详细描述。
[0025]实施例1
[0026]本实用新型的烯烃聚合装置，整体如图1所示。该烯烃聚合装置包括流化床反应器I，流化床反应器I上部的扩大段2上设气体循环管线3，该气体循环管线3依次连接压缩机和换热器4后接入与流化床反应器I底部，用于将气体循环管线3中的气液混合物冷凝后送入流化床反应器中。流化床反应器I下部的出料口经卸料管14依次连接卸料罐15和产品罐16，卸料罐15顶部连接气体缓冲罐