大型聚合环管反应器的制作方法

1.本实用新型专利涉及一种大型聚合环管反应器，尤其涉及聚丙烯和聚乙烯环管反应器。


背景技术：

2.环管反应器已经成功应用于聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃领域，是聚烯烃项目中的核心设备。以聚丙烯生产工艺为例，丙烯聚合的生产方法主要有溶液法、淤浆法、本体法、气相法和本体
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气相组合工艺这五大类。其中，气相法工艺和本体
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气相组合工艺是相对先进的生产工艺，也是目前工业化中的主要方法。本体
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气相组合工艺的主反应器就是环管反应器，代表性的工艺是lyondell basell公司的spheripol工艺。由于环管反应器的独特优势，使spheripol工艺成为最流行的聚丙烯生产工艺。
3.现有技术的环管反应器体积大，聚合反应条件不容易控制，且控制精确低,产品质量不均,而且容易产生热点,容易粘壁,轴流泵的能耗高等缺陷，迫切需要一种解决上述缺陷的环管反应器。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于为满足聚丙烯生产装置的需求，提供一种大型聚合环管反应器，该聚合环管反应器，包括，
5.一环管本体，包括相互平行的4个直管，分别为直管ⅰ(1)、直管ⅱ(2)、直管ⅲ(3)、直管ⅳ(4)，其中直管ⅰ(1)的其中一端口为第一自由端，直管ⅳ(4)的其中一端口为第二自由端，其余的相邻直管的同侧端口之间通过弯头管连接形成以螺旋状环管；
6.直管ⅰ(1)、直管ⅱ(2)、直管ⅲ(3)、直管ⅳ(4)均包括一内管和一夹套，所述夹套套设在所述内管上，所述夹套内壁与所述内管外壁之间为冷却水通道，所述内管为反应物通道，所述内管之间通过所述弯头管实现连通；
7.一冷却水管路，设置在直管ⅰ(1)和直管ⅱ(2)之间以及直管ⅲ(3)和直管ⅳ(4)之间，且与所述冷却水通道连通。
8.于一些实施例中，所述第一自由端为一物料泵连接口(15)，所述物料泵连接口(15)为物料出口，第二自由端为物料进口(26)，所述物料出口与一物料泵连接。
9.于一些实施例中，所述弯头管上设有反应器安全阀接口(8)、催化剂入口(9)、测温口(14)、测压口(16)、物料排净口(17)、反应物进口(18)、氮气进口(19)、检测口(20)。
10.于一些实施例中，每一所述夹套具有膨胀节ⅰ(12)和ⅱ膨胀节(24)，所述膨胀节ⅰ(12)和ⅱ膨胀节(24设置在每一所述直管的两端。
11.于一些实施例中，每一所述夹套上设有夹套安全阀接口(7)、冷却循环水水泵接口(11)、冷却水排净口(25)、冷却水进口(27)。
12.于一些实施例中，4个所述直管的安装有环形支座(23)，该环形支座用以将所述直管固定在一部件上。
13.于一些实施例中，所述夹套(21)的顶部区域设置有夹套排气口(5)。
14.于一些实施例中，所述ⅱ膨胀节(24)靠近冷却水进口(27)设置。
15.于一些实施例中，所述直管ⅰ(1)、直管ⅱ(2)、直管ⅲ(3)、直管ⅳ(4)之间设置型钢支架(13)。
16.有益效果：
17.1.环管反应器具有很高的反应器时空产率，反应器的容积较小,投资少。
18.2.反应器结构简单,材质要求低,可用低温碳钢,设计制造简单。
19.3.带夹套的反应器直腿部分可作为反应器框架的支柱,这种结构设计降低了投资。
20.4.由于反应器容积小,停留时间短,产品切换快,过渡料少。
21.5.聚合物颗粒悬浮于丙烯液体中,聚合物与丙烯之间有很好的热传递。采用冷却夹套,单位体积的传热面积大,传热系数大。
22.6.环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环,因此可使聚合物
23.淤浆搅拌均匀,催化剂体系分布均勾,聚合反应条件容易控制而且可以控制得很精确,产品质量均一,而且不容易产生热点,不容易粘壁,轴流泵的能耗也较低。
24.7.反应器内聚合物浆液浓度高,反应器的单程转化率高。
附图说明
25.图1为大型聚合环管反应器整体结构示意图。
26.图2为大型聚合环管反应器截面示意图。
27.图3为图2中i部分的局部示意图。
28.附图标记：
29.直管ⅰ1
30.直管ⅱ2
31.直管ⅲ3
32.直管ⅳ4
33.夹套排气口5
34.弯头管6
35.夹套安全阀接口7
36.安全阀接口8
37.催化剂入口9
38.冷却水通道10
39.冷却循环水水泵接口11
40.膨胀节ⅰ12
41.型钢支架13
42.测温口14
43.物料泵连接口15
44.测压口16
45.物料排净口17
46.反应物进口18
47.氮气进口19
48.检测口20
49.夹套21
50.内管22
51.环形支座23
52.膨胀节ⅱ24
53.冷却水排净口25
54.物料进口26
55.冷却水进口27
具体实施方式
56.有关本新型技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
57.本实用新型是根据目前聚合反应生产的需要和未来趋势，设计的一种大型聚合环管反应器。图1为大型聚合环管反应器整体结构示意图。图2为大型聚合环管反应器截面示意图。图3为图2中i部分的局部示意图。该聚合环管反应器包括：环管本体和冷却水管路10，环管本体包括相互平行的4个直管，分别为直管ⅰ1、直管ⅱ2、直管ⅲ3、直管ⅳ4，其中直管ⅰ1的其中一端口为第一自由端，直管ⅳ4的其中一端口为第二自由端；其余的相邻直管的同侧端口之间通过弯头管6连接形成以螺旋状环管；直管ⅰ1、直管ⅱ2、直管ⅲ3、直管ⅳ4均包括一内管22和一夹套21，所述夹套21套设在所述内管22上，所述夹套21内壁与所述内管22外壁之间的空间为冷却水通道10，所述内管22为反应物通道，所述内管22之间通过所述弯头管6实现连通；冷却水管路设置在直管ⅰ1和直管ⅱ2之间以及直管ⅲ3和直管ⅳ4之间，且与所述冷却水通道连通。环管反应器由数根直管及外附夹套21和数个180
°
弯头管顺次连接成一循环整体。
58.参见图2，图2为大型聚合环管反应器截面示意图。图中，l1～l4,相同字母标识得的端连接，例如标识l1的端与标识l1的端连接，标识l3的端与标识l3的端连接，如图2所示，所述弯头管6上设有反应器安全阀接口8、催化剂入口9、测温口14、测压口16、物料排净口17、反应物进口18、氮气进口19、检测口20。每一所述夹套21上设有夹套安全阀接口7、冷却循环水水泵接口11、冷却水排净口25、冷却水进口27。夹套21上设有夹套安全阀接口7、冷却循环水水泵接口11、冷却水排净口25、冷却水进口27。所述第一自由端为一物料泵连接口15，所述物料泵连接口15为物料出口，第二自由端为物料进口26，所述物料出口与一物料泵连接。
59.所述环管反应器在夹套21顶部区域设置有夹套排气口5，防止夹套21内产生气泡，影响冷却效率。
60.所述环管反应器在夹套顶部设计膨胀节ⅰ12，靠近直管底部的冷却水进口27安装有膨胀节ⅱ24，用于补偿内外管温度不一致导致的热膨胀。
61.所述环管反应器的直管ⅰ1、直管ⅱ2、直管ⅲ3、直管ⅳ4之间设置型钢支架13，增强环管反应器整体强度。该型钢支架13可为一工字梁，直管间通过工字梁连接,形成若干个平
台面,这些平台面既做为固定整个环管反应器的作用,同时也是聚丙烯系统其它辅助装置的安装平台。
62.在所述环管反应器上设置多个测温口14、测压口16，实时监测设备在运行时的温度和压力变化。反应器安全阀接口8以及夹套安全阀接口7用以保证
63.所述环管反应器的底部区域设计物料排净口17，检查口18、氮气进口19，用于设备启停时的工况条件。排净口17方便排除残余物料，反应物进口18用于环管反应器反应物加入，氮气进口19用于设备启动前气体置换，氮气进口19也可作为冷却水入口。所述环管反应器的检查口20，可以检查聚合反应物料性。所述环管反应器由环形支座23支撑。进料口26和冷却水进口27位于环管反应器底部区域。冷却循环水水泵接口11与一水泵连接，物料泵连接口15与物料泵连接，设备内物料和冷却水运行靠水泵、物料泵循环。
64.下面详细描述该环管反应器的用法：
65.设备运行时首先用氮气从氮气进口19进入设备内部，置换设备内部空气，置换完成后，从冷却水入口通入冷却水，待循环稳定后，从反应物进口18加入反应物，开启循环泵，使反应物在环管内循环运行，运行顺序为直管ⅰ1、直管ⅱ2、直管ⅲ3、直管ⅳ4再到直管ⅰ1，在环管反应器弯头6设计有催化剂入口9，可以保证催化剂均匀加入反应器内。反应物在物料泵作用下在环管反应器内循环反应，反应为放热反应，因此夹套冷却水也应循环运行，保证设备运行温度稳定。反应物在环管内循环运行达到要求后，由物料泵连接口15排出，进入下一工段。
66.该环管反应器的有益效果：
67.1.环管反应器具有很高的反应器时空产率，反应器的容积较小,投资少。
68.2.反应器结构简单,材质要求低,可用低温碳钢,设计制造简单。
69.3.带夹套的反应器直腿部分可作为反应器框架的支柱,这种结构设计降低了投资。
70.4.由于反应器容积小,停留时间短,产品切换快,过渡料少。
71.5.聚合物颗粒悬浮于丙烯液体中,聚合物与丙烯之间有很好的热传递。采用冷却夹套,单位体积的传热面积大,传热系数大。
72.6.环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环,因此可使聚合物
73.淤浆搅拌均匀,催化剂体系分布均勾,聚合反应条件容易控制而且可以控制得很精确,产品质量均一,而且不容易产生热点,不容易粘壁,轴流泵的能耗也较低。
74.7.反应器内聚合物浆液浓度高,反应器的单程转化率高。