[发明专利]喷动床反应器及其烯烃聚合的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及烯烃聚合领域，尤其涉及一种喷动床反应器及其烯烃聚合的方法。

技术背景

聚合物的粘壁结块是烯烃聚合生产中经常遇到的问题，但至今尚未得到很好的解决。以聚烯烃生产中广泛使用的气相聚合反应器为例，聚合物的粘壁结块严重影响了气相聚合反应器的长周期稳定运行，严重时甚至会堵塞管线，导致停车。特别是随着冷凝态操作技术的出现，通过向气相聚合反应器中注入冷凝液，加强反应器内的移热能力，从而达到大幅度提高反应器时空收率的目标。由于液体的存在，颗粒间的粘性力增强，会加剧结块的形成，而这些结块若不及时被破碎，将进一步破坏床层的流化质量，发生去流态化现象、床层塌落甚至是反应器停车等故障。如果能够防止结块的产生，将对聚烯烃的安全和稳定生产起到至关重要的作用。

喷动床技术是流态化技术的一个分支，它特别适用于粒径粗大（一般为150 μm~6 mm，最大可达30 mm），而且形状不规则的固体颗粒物料的气固加工。因为不规则的粗大颗粒在流化时易产生沟流和节涌现象，使得这类物料在传统的鼓泡流化床中不能很好地流化，而在喷动床中却可以形成规律的颗粒循环运动，操作十分稳定。但喷动床在工业应用中仍然存在颗粒分布不均匀、粘壁结块、气固传质效率低等问题。特别是在喷动床的环隙区，固体颗粒在喷动床上部下降速度最大，在下降过程中其下降速度逐步降低，大约在锥底与圆柱交界处下降速度最低，即存在一个“滞留区”，导致环隙区颗粒轴向混合不佳。

一种改进方法是在喷动床底部的缩径段通入辅助气流，构成所谓的喷动流化床，可以强化床层内颗粒的循环和混合，改善喷动流化床反应器轴向和径向的颗粒运动。相比喷动床和流化床反应器，喷动流化床使颗粒流化所需的气体量更少，操作范围更宽，能减少结块、节涌等不良流化现象。但是，喷动流化床中环隙区颗粒是从上向下运动，在底部缩径段通入辅助气流后，带动环隙区底部的颗粒向上运动。这种方式不能消除“滞留区”，只能使得“滞留区”的位置上移。

中国专利CN101455954A将喷动床反应器用于烯烃聚合，提出的改进方案包括：通过在圆筒上端设置封闭板，可以抑制被气体吹起的粒子的飞散；通过在喷动床侧壁设置排气孔，可以增大向喷动床的环状粒子床层中扩散的气体的量，从而增大气固传质效率。但是，向环状粒子层中扩散的气体量增大后，环状层中的固体颗粒向下流动速度减慢，使得固体颗粒的轴向流动混合恶化。这种方案同样不能消除“滞留区”。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种喷动床反应器及其烯烃聚合的方法。

一种喷动床反应器包括直圆筒、缩径段、气体导入口、封闭板、扩大段、扩大段上端的封闭板、锥形挡板、气体排出口、辅助气体导入口、固体颗粒引出口、催化剂加料口、排料口、旋风分离器、循环气压缩机、换热器、循环气管道、固体颗粒引出管、气固喷射泵、进气孔、固体颗粒循环管、下料管；反应器本体从上到下包括相连接的气体排出口、扩大段上端的封闭板、扩大段、直圆筒、封闭板，直圆筒下部设有辅助气体导入口，反应器本体内上部设有锥形挡板，反应器本体内下部设有缩径段、气体导入口，缩径段上设有固体颗粒引出口、排料口、进气孔，固体颗粒引出口、固体颗粒引出管、气固喷射泵、固体颗粒循环管、气体导入口相连，气体排出口、旋风分离器、循环气压缩机、换热器、循环气管道顺次相连，循环气管道再分成三路，其中第一路与辅助气体导入口相连，第二路与气固喷射泵相连，第三路与固体颗粒循环管相连，旋风分离器底部与反应器本体相连。

另一种喷动床反应器包括直圆筒、缩径段、气体导入口、封闭板、扩大段、扩大段上端的封闭板、锥形挡板、气体排出口、辅助气体导入口、固体颗粒引出口、催化剂加料口、排料口、旋风分离器、循环气压缩机、换热器、循环气管道、固体颗粒引出管、气固喷射泵、进气孔、固体颗粒循环管，下料管；反应器本体从上到下包括相连接的扩大段上端的封闭板、扩大段、直圆筒、封闭板，扩大段上设有气体排出口，直圆筒下部设有辅助气体导入口，反应器本体内上部设有锥形挡板，反应器本体内下部设有缩径段、气体导入口，缩径段上设有进气孔，缩径段上方、圆筒内侧任意位置处设有固体颗粒引出口，固体颗粒引出口与固体颗粒引出管相连，固体颗粒引出管分为两路，其中一路固体颗粒引出口、固体颗粒引出管、气固喷射泵、固体颗粒循环管、气体导入口相连，另外一路固体颗粒引出管与下料管相连，气体排出口、旋风分离器、循环气压缩机、换热器、循环气管道顺次相连，循环气管道再分成三路，其中第一路与辅助气体导入口相连，第二路与气固喷射泵相连，第三路与固体颗粒循环管相连，旋风分离器底部与反应器本体相连。