聚烯烃反应器

8/13/2014
聚乙烯流化床冷凝态工艺流程图
谢谢大家！
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二、搅拌床反应器
1 立式搅拌床
1967年,BASF公司采用搅拌流态化技术 建立了第一套中试装备用于聚丙烯生产， BASF 的 Novolen 气相工艺是气相搅拌床工 艺的代表，采用立式搅拌床反应器，内装 双螺带式搅拌器，可以生产均聚物、无规 共聚物、三元共聚物和分散橡胶颗粒高达 50％的抗冲共聚物及高刚性产品。
Amoco的Innovene工艺是气相卧式搅拌 床工艺的典型代表，该工艺能耗低、乙烯 丙烯抗冲共聚物性能好、过渡料极少、聚 合物产量高且开工率高，由于工艺流程被 简化，因而基建投资低且降低了生产成本， 而且产品具有均匀性和良好的质量控制。
mitsubishi 石化公司, 发明了双轴搅拌卧 式反应器。两轴间距由轴上搅拌叶决定 , 应 使两轴间的旋转重合度越大越好。 此反应器的优点是: ①反应器内 , 聚合物与催化剂能充分混 合，用同位素测定发现， 15 秒内混合可以 均匀。 ②以往反应器内，温度梯度相差4℃左 右，而此反应器内，可保证温度分布均匀。
例如催化裂化过程，催化剂在几分钟内即显著失
活，须用上述装置不断予以分离后进行再生。
②无固体物料连续进料和出料装置，用于固体
颗粒性状在相当长时间（如半年或一年）内，不
发生明显变化的反应过程。
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优点：
☢①可以实现固体物料的连续输入和输出；
☢②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性
能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别
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下图为乙丙橡胶溶液釜式聚合反应器
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• 这种聚合釜适于处理高粘度物料，顺丁和 异戊橡胶溶液聚合都有采用这种聚合釜的 例子。这个聚合釜结构复杂，搅拌功率较 大。聚合釜外部有冷却夹套，内部有冷却 倒流筒，在冷却-导流筒中央装有螺旋搅拌 器，搅拌轴上附有刮刀，可经常保持釜内 壁及冷却-导流筒外表面的清洁，防止挂胶， 与无刮刀的搅拌装置相比，传热系数较大， 冷却-导流筒既增大散热面，又起到导流作 用。螺旋搅拌器转动时，冷却-导流筒的内 部物料往上翻并沿筒体外壁往下运动，达 到物料均匀混合的目的。
下图为气提式流化床反应器，这种流化床是 在普通流化床内增添了一个缺氧区，以提高 反应器的脱氮能力。
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利用流化床的优良混
合特性，高效催化剂
干粉经过相聚合，聚合
产品通过出料装置连
续输出，以保持流化
床高度恒定。
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乙烯聚合用流化床反应器
循环气体经冷凝冷却后， 冷凝液体和未凝性气体进 行分离，分别进入流化床 反应器。冷凝液经过特殊 设计的喷嘴雾化后直接送 入流化床进行蒸发换热。 虽然这种冷凝操作工艺增 加了一些辅助设备和操作 步骤，但可以获得较好的 雾化和换热效果，并且工 艺操作调节的灵活性大。
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表1 10万t/aLDPE生产装聚合工艺比较
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右图为英国ICI公司250L聚合反应器
• 1.聚乙烯和乙烯气出 口；2.B形密封装置； 3.搅拌桨；4.夹套； 5.热电偶和催化剂入 口；6.蒸汽出口；7. 泄爆装置；8.筒体；9. 乙烯气入口；10.电机 罩；11.压力计,热电 偶和电机接口；12.蒸 汽入口
聚烯烃反应器
组员：张红 刘海秀 戴梅芳 李季
主讲人：李季
指导教师：郭静 教授
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目 录
釜式聚合反应器与管式聚合反应器 搅拌床反应器
流化床反应器
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一、釜式聚合反应器与 管式聚合反应器
釜式聚合反应器是一种形式 管式反应器优点为 多变 的聚合装置，它广泛应 体积所具有的传热 用于低粘度的悬浮聚合过程， 面大，适用作高温、 乳液聚合过程。也用于高粘度 高压的聚合反应器。 的本体聚合和溶液聚合过程。 它能进行间歇、半连续、单釜 缺点是容易发生聚 和多釜连续操作。釜中设有搅 合物粘壁现象，造 拌装置用来保证釜中物料流动、 成管子堵塞。 混合与传热，液滴的分散或固 体物料的均匀悬浮。
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右图为烯烃气相聚合用 流化床反应器
如循环的丙烯气体从进气管 进入，经过格子板分布进入 许多根下小上大的锥形扩散 管，从上部加入含催化剂的 预聚物，在这里进行流化接 触，生成的聚合物在格子板 中落下而在底部排出。各锥 形管外面是公共的冷却室， 通入沸腾的丙烷以除去热量
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☠流化床反应器是一种利用气体或液
体通过颗粒状固体层而使固体颗粒
处于悬浮运动状态，并进行气固相
反应过程或液固相反应过程的反应 器。在用于气固系统时，又称沸腾 床反应器。
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流化床反应器的结构有两种形式：
①有固体物料连续进料和出料装置，用于固相
加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。
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右图为丁二烯-丙烯腈聚合釜
• a-不锈钢温度计套 管；b-直径19毫米 夹套进出口；c-支 架；d-直径38毫米 出料口；e-衬不锈 钢内壁
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☛和一般操作时都具有自由表面相反， SBR连续乳液聚合釜则为密闭式。乳液 聚合釜大多采用几个搅拌叶。根据情 况装设 冷却管 （一般采用插入冷却管 束）。但特别要注意的是釜内几何形 状的对称性。这一点,乳液聚合比悬浮 聚合的要求更高。
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LDPE生产装置
LDPE生产装置
上图为管式法生产LDPE流程简图 1一次压缩机;2.二次压缩机;3.聚合反应器;4.高压 分离器;5.低压分离器;6.熔体切粒机;7.增压机
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上图为釜式法生产LDPE的流程简图 1一次压缩机；2二次压缩机；3聚合反应 器；4压力调节阀；5换热器；6高压分离 器；7低压分离器；8熔体切粒机
妨阻板的作用是在流化颗粒与其接触后，会受离心力作用 ，向反应器壁方向移动，而不会进入混气室间隙，而且为原料 气的流动提供了通道，吹开了可能下落的细粉。
2卧式搅拌床
卧式搅拌床反应器是Amoco公司发明 的较为先进的气相聚合反应器，适用于生 产多种性能的聚丙烯。 在卧式搅拌床反应器中,液态丙烯作为 急冷液喷洒在反应器的粉末床层，吸收反 应热后汽化，从而有效地撤出反应热。
适用于强放热反应； ☢③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适 于催化剂失活速率高的过程的进行，石油馏分 催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的典 型例子。
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局限性：
①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈 循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的 停留时间分布，导致不适当的产品分布，降低了 目的产物的收率；②反应物以气泡形式通过床层 ，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转 化率；③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞 击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气 泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出， 造成明显的催化剂流失；④床层内的复杂流体力 学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以 揭示其统一的规律，也难以脱离经验放大、经验 操作。
卧式搅拌床需解决的问题：解决循环气中夹带微粉的难题。
Nippon石油公司发明了一种排料方式，可 以保证聚合反应稳定运转。其工艺原理如图所 示。
如图所示，卧式床中心上方、搅拌器 向下运动处，设置排放聚合物产品的出料 口。搅拌器逆时针旋转，聚合物等从物料 排放口进入排放管，排出系统。
三、流化床反应器
在搅拌床中，要选择适宜的气体分布板。三 角形帽罩的气体分布板,让气体从帽罩出来的方向 与搅拌器转动方向一致,避免了流化颗粒对气体流 动的干扰。
两块分布板上的开孔至少有一部分重叠。 活动分布板可相对固定板按给定角度自由转动。 其转动机构可以利用搅拌叶的旋转轴,也可设 置活动板的专用轴,适当调节孔洞2a、3a彼此 的重叠度,可以控制开孔率。