一种流化床反应器的出料系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及流化床反应器领域，更进一步说，涉及一种流化床反应器的出料系统及方法。
【背景技术】
[0002]聚乙烯是一类由多种工艺方法生产的，具有多种结构和特性的系列品种热塑性通用塑料，是合成树脂的主要品种之一，广泛应用于农业、化工、轻工、纺织、机械和国防等领域。工业上生产聚乙烯的方法主要有淤浆聚合法、溶液聚合法以及气相聚合法三种。其中，气相法聚乙烯工艺流程简单，生产能力大，生产灵活性强，免除了溶剂的精制和回收等处理工序，大大降低了设备投资费用和生产操作费用，而且对环境友好，因而成为了聚乙烯工艺中的主流。
[0003]随着国民经济的发展，聚乙烯树脂的需求量不断增加，提高现有装置的聚乙烯产量成为工业研发瞩目的焦点。但是，限制气相法聚乙烯产量提高的最大障碍是反应热的移除。在传统的气相法聚乙烯工艺中，主要通过循环气流的温升为反应器撤热，因而聚乙烯的时空收率受到流化气速的限制，无法大幅度提高。上世纪80年代初，专利US 4543399和US4588790披露了 “气相流化床聚乙烯冷凝模式操作工艺”(简称为“冷凝工艺”或“冷凝模式操作”)。冷凝工艺通过引入易冷凝的液体，即冷凝介质(一般为共聚的高级α烯烃或惰性饱和烃)，使其在流化床反应器中蒸发以强化聚合反应热的移除，从而使反应器的时空收率成倍提高。冷凝态工艺的出现标志着聚乙烯生产技术得到了新的突破性进展。
[0004]在冷凝工艺中，对于从流化床压力容器、气相流化床压力容器或气相流化床聚合容器中排放固体物料，有许多系统和已知的方法。然而，使用现有的排料系统和方法可能导致以下问题。首先，导致排放系统的反应物的额外消耗，具体地说，因为在颗粒内和其周围的孔隙体积中充满着高压气体混合物，损失掉的大量气体或气体/液体混合物。然后，损失的气体必须被补充(消耗额外的原料)或通过压缩、用栗冷凝或这些的组合来再循环进入系统中。在任何一种情况下，浪费原料并且消耗能量。其次，在冷凝工艺中，如专利201110290787.6所述的流化床聚合反应器冷凝液含量高达1wt %，而冷凝液一般从流化床反应器下部通入，床层下部物料的冷凝液含量更高。因此如果采用传统的出料工艺，由于物料冷凝液含量过高，在从流化床下部近分布板处的出料管线出料的过程中，物料容易堵塞出料管线且出料速率慢。更重要的是，排出的物料带出了较多的冷凝液，这不仅造成反应器中冷凝液的大量损失，而且增大了脱气仓的操作负荷。
[0005]专利US200780037815.5和US200780034097.6披露了一种从流化床压力容器中出去固体/气体混合物的排料系统。如所述的，打开在流化床压力容器与沉降容器之间的排料阀门，固体和加压气体进入沉降容器。沉降容器的顶部到反应釜上部低压区域的第二连接管线提供了用于气体返回反应釜的流动通道，同时固体沉降出来主要填充沉降容器。然后将两个阀门都关闭，保持沉降容器充满固体颗粒，但在充满气体混合物的颗粒之间具有孔隙空间，沉降容器在完全的反应釜压力下。描述在专利US200780037815.5的排料系统的沉降容器一般包括半球上盖、直边段和锥形底端。
[0006]在沉降容器从流化床压力容器分离后，然后将阀门打开并将固体转移到转移容器。当固体流入转移容器时，压力均衡也在转移容器和沉降容器间发生。完成时，转移容器和沉降容器的压力也在适中的程度。然而，转移容器仍在颗粒间包含大量的气体。然后一些实施者打开交叉联结阀使得中压气体传送到在另一组相平衡的空转移容器。只要转移容器中的压力相对低，将产物转移到其他用于另外加工的其中仅有少量加压气体转移的容器。将保留在沉降容器中的气体在下一个填充循环期间转移回流化床压力容器。
[0007]如上专利所述，虽然减少了流化床压力容器的排料系统中的反应物损失和能量消耗。但对于冷凝工艺中的流化床压力容器，上述的排料系统的出料效果均不理想，而且能量消耗更大，更容易产生故障，无法满足目前新型工艺的出料要求。
[0008]因此，需要一种新型的出料工艺，其可以提高流化床压力容器的出料效率。在生产过程中，该工艺对冷凝工艺中流化床压力容器的产品料排料效果较好，能量消耗少，而且可以控制出料速率较为稳定，大幅度减少排料过程中平衡气损失。
【发明内容】
[0009]为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种流化床反应器的出料系统及方法。本发明能够显著提高冷凝态工艺中流化床压力容器的出料效率。通过在原有的出料系统中加入喷射装置，利用喷射装置抽吸沉降容器中平衡气使其形成负压，使得多温区流化床反应器实现上部出料，降低了排放出物料的液体含量，减小了脱气仓的负担，降低了能耗。
[0010]本发明的目的之一是提供一种流化床反应器的出料系统。
[0011]包括:沉降容器和转移容器，
[0012]在沉降容器和流化床反应器之间设置有喷射器，流化床反应器顶部出口连接底部进口的管线分出一支管线a连接喷射器进口 ；沉降容器上部管线d连接喷射器底部；喷射器出口连接流化床反应器下部；流化床反应器上部排料管线b连接沉降容器顶部；沉降容器底部连接转移容器，沉降容器顶部和转移容器顶部之间设置平衡管线e ;
[0013]管线a上设置主进气阀，排料管线b上设置主排放阀A，管线d上设置转移阀，管线e上设置主平衡阀。
[0014]流化床反应器下部也可以排料管线c连接沉降容器顶部；排料管线c上设置主排放阀B。
[0015]管线b和管线c上可分别设置有清洁气体吹扫入口。
[0016]优选:
[0017]喷射器的安装高度比流化床反应器上部排料管线高2m以上；
[0018]流化床反应器的出料管线水平段长度不大于1.5m。
[0019]本发明的目的之二是提供一种流化床反应器的出料方法。
[0020]包括:
[0021]开启主进气阀和转移阀，调节进入喷射器的循环气流量为5t/h_15t/h，喷射器抽吸沉降容器中的气体，将沉降容器压力控制1.0-2.5Mpa，打开主排放阀A，在压差作用下，产品从上部排料管线b排入沉降容器。
[0022]当流化床反应器设置下部出料管线时，
[0023]打开主排放阀A和主排放阀B，在压差作用下，产品从上部排料管线b和下部排料管线c排入沉降容器。
[0024]出料结束以后，关闭出料阀和管线d上的转移阀，打开管线e上的主平衡阀，沉降容器和转移容器中的气相混合达到平衡，两容器气相压力相等，沉降容器中的固体物料在重力的作用下落入转移容器，再后面就涉及到出料系统中不同容器之间压力平衡操作，最终实现逐级减压，使固体物料中溶剂的气相单体不断的解析出来，以确保送入脱气仓之前，气相单体的浓度降到一定值。
[0025]清洁气体对上部排料管线b和下部排料管线c进行吹扫。
[0026]本发明具体可采用以下技术方案:
[0027]排料系统包括:包含锥形顶盖的沉降容器；与沉降容器流体连通的喷射器；与沉降容器流体连通的转移容器；在沉降容器与喷射器之间控制从沉降容器至喷射器抽吸转移的气体流量的转移阀；控制循环气流从流化床反应器进口管线到喷射器的主进气阀；流体连接流化床压力容器到沉降容器的排料管线；控制流体混合物从转移容器的出口流量的主要出口阀。
[0028]在沉降容器上方设置了喷射器，流化床反应器进口循环气流经过支路管线并通过主进气阀控制流量以后，进入喷射器，喷射器通过与沉降容器相连通的管线抽吸沉降容器中的气体使其内部形成负压，在流化床反应器上部出料口处压力大于沉降容器内压力
0.01?0.1Mpa，反应器内的物料在压差的推动下流入沉降容器。
[0029]流化床反应器可以设有两个出料管线，分别是处在反应器上部近料位处和反应器下部近分布板处，流化床反应器出料过程中，可以同时打开两个出料阀。这种出料方法能够使得反应器更快排料，而且设置两个出料阀可以使得整个出料过程操作灵活方便，方便实施者根据具体情况选择出料方式。
[0030]在流化床循环气管线上设有支路管线用以提供喷射器工作介质，在支路管线上设有主进气阀调节循环气的流量。这种设计能够精确控制和调节进入喷射器的循环气流量及比例，保持循环气主管路上流量的稳定，同时也可以灵活的控制喷射器所能产生的负压，控制反应器出料速率。
[0031]进入喷射器的循环气流量在5t/h_15t/h，从而保证喷射器能够形成足够大的负压，流化床反应器的气固混合物能顺利的进入沉降容器中。
[0032]本发明可包含流体连接沉降容器上部与喷射器的排气管线以及控制通过排气管线的排气流量的转移阀。
[0033]出料过程中随物料进入沉降容器中的平衡气可以通过喷射器抽吸进并入循环气管线，且可以通过调节进入喷射器的循环气流量，控制形成的负压大小，进而将沉降容器的平衡气抽吸返回流化床反应器。
[0034]流化床反应器的出料管线水平段长度不大于1.5m，这样可以使物料更方便的流入沉降容器中，防止物料在水平段聚积。
[0035]喷射器的安装高度在上部出料管线上2m以上，高于反应器内部树脂料位，防止虹吸。
[0036]具体实施时，本发明的系统还可以包括检测反常情况的装置，如包括自动控制系统和检测压力、流量、温度、容器应力、阀位置或调节器位置的装置。
[0037]循环气流进入喷射器的主进气阀是打开的，循环气通过喷射器一直循环工作，而在出料的时候，打开与沉降容器上部连通的排气管线的排气阀。
[0038]还可以包括检测何时沉降容器充满的固体监控装置，包含输入沉降容器的干燥气体的吹扫，以及包含输入排气管线的清洁气体吹扫。
[0039]本发明的方法的其它具体实施方案可以包括清洁-气体吹扫排料管线、清洁-气体吹扫排气管线、干燥气体吹扫沉降容器或干燥气体吹扫转移容器的步骤。
[0040]在其它具体实施方案