專利名稱：一種聚合釜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合釜，特別涉及一種間歇式液相本體法聚丙烯聚合釜。
在攪拌器設(shè)計方面，12m3聚合釜中使用最多的是單螺帶，但單螺帶存在運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，軸封壽命短的致命弱點；而雙螺帶的攪拌功率又偏大，目前很少采用。封頭底部刮刀最早是錨式，后來發(fā)展為單螺帶刮刀、雙螺帶刮刀，但制造復(fù)雜，難于保證與封頭內(nèi)表面間隙，而且攪拌強度較弱，易出現(xiàn)催化劑沉底而產(chǎn)生結(jié)杯現(xiàn)象。
在軸封方面，普遍采用雙填料函密封，但底填料磨損快、漏油嚴重，影響產(chǎn)品質(zhì)量和催化劑活性，而且底填料更換困難。
在傳熱方面，普遍采用帶雙螺旋導(dǎo)流板的夾套結(jié)構(gòu)和內(nèi)部指形管結(jié)構(gòu)，但是，由于制造偏差，螺旋導(dǎo)流板的漏流嚴重，而指形管的傳熱面積太小，阻力大。后來，有人將指形管改為U形管，傳熱面積雖然有所增加，但流速太低，易在U形彎管段結(jié)垢堵管。況且，指形管和U形管的檔板作用不明顯，影響攪拌效果。
隨著國內(nèi)液相本體法工藝的發(fā)展、新型高效催化劑的涌現(xiàn)以及聚合釜大型化的趨勢，使得液相本體聚合工藝對反應(yīng)釜的攪拌和撤熱性能提出了更加苛刻的要求，現(xiàn)有12m3聚合釜成了制約聚合效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模的瓶頸。
本發(fā)明的目的就在于通過強化攪拌和傳熱性能，解決聚合釜大型化和撤熱能力不夠的問題，并通過改進軸封，進一步穩(wěn)定和強化氫調(diào)效果，從而使單釜產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量均得到提高。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是本發(fā)明包括釜體(1)、攪拌器(2)、夾套(3)、軸封(4)、內(nèi)冷管(5)。必要時還可以在封頭頂部設(shè)有氣相冷凝回流裝置(6)。
釜體(1)的容積在16m3～50m3之間。
釜體(1)的高徑比在1.5～3之間。
攪拌器(2)的上部雙螺帶(8)上開有長圓形孔，底部四斜葉底刮刀(7)形狀與底封頭曲面相似，二者之間的間隙均勻。
夾套(3)進出口附近設(shè)有散熱翅片(14)，夾套中部設(shè)有散熱翅片(14)和螺旋導(dǎo)流板(15)。
軸封(4)的填料密封的底填料(11)采用高彈填料，迷宮密封分上、下兩段，下迷宮(12)為迷宮動力軸承，上迷宮(13)為迷宮動力油環(huán)。
內(nèi)冷管(5)采用異型排管結(jié)構(gòu)。
通過以上改進，使本發(fā)明的軸功率消耗比原有雙螺帶降低18％，軸封不再向釜內(nèi)漏油，軸封壽命延長3倍，底填料更換容易，夾套的傳熱得到進一步強化，內(nèi)冷管的傳熱面積是原指形管的3倍、U形管的2倍。它解決了聚合釜大型化和開高效存在的撤熱能力不夠的問題，強化了氫調(diào)效果，使聚合釜的大型化成為可行，并使單釜產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量均得到提高。
圖中1-釜體，2-攪拌器，3-夾套，4-軸封，5-內(nèi)冷管，6-氣相冷凝回流裝置，7-四斜葉底刮刀，8-雙螺帶，9-圓桿支撐，10-氣力頂沖底填料裝置，11-底填料，12-迷宮動力軸承，13-迷宮油環(huán)，14-散熱翅片，15-螺旋導(dǎo)流板，16-出水口，17-切向進水口，18-下上總管，19-列管組，20-連通管，21-出水管，22-進水管，23-不凝氣返回口，24-壓縮機，25-過濾器，26-管線，27-氣相出口，28-冷凝器。
如圖2所示，本發(fā)明的攪拌器(2)由雙螺帶(8)和四斜葉底刮刀(7)組合而成。在螺帶的中間開有長圓形孔，有利于減小雙螺帶的攪拌功率，而對混合效果影響不大。螺帶采用圓管支撐(9)，可減小攪拌阻力，從而降低功耗，萬一由于物料發(fā)粘結(jié)垢時，也比以往的不等邊角鋼易清理，同時，也減少了角鋼造成的局部死區(qū)現(xiàn)象，由于圓管支撐各向的抗彎強度是相等的，它很適合螺帶的復(fù)雜受力狀況。底部采用四斜葉底刮刀與原有雙螺旋底刮刀相比，結(jié)構(gòu)簡單，便于保證刮刀強度和與封頭內(nèi)表面的間隙均勻性，使物料的向上翻動效果也得到加強，從而防止催化劑沉底、排料更徹底。
如圖3所示，本發(fā)明的軸封(4)由雙層填料密封和上、下迷宮密封組合而成。以往采用雙填料密封存在的問題有①填料磨損快；②密封效果差，密封周期短；③底填料更換不方便，目前各化工廠更換底填料時均利用釜內(nèi)丙烯壓力，將底填料頂出，由于丙烯易燃、易爆，這樣做非常危險。為了克服上述缺點，本發(fā)明軸封(4)的填料密封的底填料(11)采用高彈填料，材質(zhì)為芯部彈性硅膠芯、添加特種潤滑劑的四氟石墨纖維盤根(非石棉制品)，其特點是耐磨，自潤滑性好，良好的導(dǎo)熱性，使底填料更換周期由原來的6個月，可延長至1.5年；迷宮密封的下迷宮(12)為迷宮動力軸承，既起到滑動軸承作用，又在軸與軸承間形成多道環(huán)形壓力油膜，這種油膜的穩(wěn)定性比一般的均勻薄層油膜要穩(wěn)定，迷宮效應(yīng)使釜內(nèi)氣體往上走時產(chǎn)生多級壓降，也可阻止粉料外漏；迷宮密封的上迷宮(13)為迷宮動力油環(huán)，可進一步產(chǎn)生壓降，減少氣體外泄，從而改善氫調(diào)效果；為方便底填料更換，設(shè)置氣力頂沖底填料裝置(10)，其工作原理是聚合釜停車檢修時，氮氣從下填料箱底部進入，O形橡膠圈受壓后彈性變形，與凹槽和軸貼緊，迫使氮氣向上頂下填料(11)，當?shù)獨鈮毫_到一定值時，就會泄壓，因泄壓過程時間很短暫，可產(chǎn)生相當大的沖量，將底填料沖出。
如圖4所示，本發(fā)明的夾套的內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板(15)和散熱翅片(14)組成。原有夾套內(nèi)的筒體和封頭部分只設(shè)有螺旋導(dǎo)流板，由于封頭實際形狀誤差，底部封頭部分的徑向螺旋導(dǎo)流板成型和組焊的難度大、誤差也大，極易造成底部切向進口和出口附近的流線短路，使得夾套的結(jié)垢嚴重、傳熱效果不好。本發(fā)明的夾套取消了上下部分的螺旋導(dǎo)流板，改為在切向進口(17)和上部出口(16)附近設(shè)置較密的散熱翅片(14)，其高度小于夾套間隙的1/2，起到增加夾套側(cè)釜體的傳熱面積、增大流體的紊流程度，從而強化傳熱效果。為了進一步提高螺旋導(dǎo)流板(15)段流體的紊流程度、減少結(jié)垢，在螺旋導(dǎo)流板之間也設(shè)置了較稀的散熱翅片(14)，一定流速的流體翻越翅片后，會產(chǎn)生強烈的旋流，有助于結(jié)垢的在線沖洗。
如圖5所示，本發(fā)明的內(nèi)冷管采用異型排管結(jié)構(gòu)，排管主要由上下總管(18)、列管組(19)連通管(20)組成。列管組由多根換熱管并列布置，上下端與上下總管(18)焊接，連通管(20)使各列管組(19)串聯(lián)起來。這樣，與原有指形管和U形管結(jié)構(gòu)相比，釜內(nèi)的傳熱面積大大增加。由于列管的直徑比原有指形管和U形管的直徑小，獲得同樣的換熱面積時內(nèi)冷管所占去的釜內(nèi)容積要小，列管可為光管、波紋管或具有內(nèi)插物的光管。由于列管呈徑向并列，其擋板作用明顯，能顯著改善攪拌、傳熱效果。
如圖6所示，本發(fā)明還在封頭頂部設(shè)有氣相冷凝回流裝置，該裝置主要由冷凝器(28)、壓縮機(24)組成。其工作原理當撤熱高峰時，釜內(nèi)丙烯蒸汽經(jīng)氣相出口(27)引入釜頂冷凝器(28)，大部分丙烯蒸汽在管程冷凝成液相丙烯靠重力回流入釜內(nèi)，未冷凝的丙烯蒸汽和分子量調(diào)節(jié)劑(氫氣)經(jīng)管線(26)、過濾器(25)，在壓縮機(24)的增壓作用下，經(jīng)不凝氣返回口(23)進入釜內(nèi)，在攪拌作用下，氫氣可充分與物料接觸，從而使氫調(diào)效果大大增強，使產(chǎn)品的熔體流動速率、分子量分布等質(zhì)量指標均得到改善。
權(quán)利要求
1.一種聚合釜，包括釜體(1)、攪拌器(2)、軸封(4)、夾套(3)、內(nèi)冷管(5)，其特征在于攪拌器(2)采用上部雙螺帶(8)，底部四斜葉底刮刀(7)結(jié)構(gòu)；軸封(4)采用填料密封與迷宮密封的組合，并在底部增設(shè)頂沖底填料裝置(10)；夾套(3)采用帶雙螺旋導(dǎo)流板(15)和散熱翅片(14)的組合結(jié)構(gòu)；內(nèi)冷管(5)采用異型排管結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合釜，其特征在于釜體(1)的容積在16m3～50m3之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合釜，其特征在于釜體(1)的高徑比在1.5～3之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的聚合釜，其特征在于在封頭頂部還設(shè)有氣相冷凝回流裝置(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的聚合釜，其特征在于攪拌器(2)的上部雙螺帶(8)上開有長圓形孔，底部四斜葉底刮刀(7)形狀與底封頭曲面相似，二者之間的間隙均勻。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合釜，其特征在于攪拌器(2)的上部雙螺帶(8)上開有長圓形孔，底部四斜葉底刮刀(7)形狀與底封頭曲面相似，二者之間的間隙均勻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的聚合釜，其特征在于軸封(4)的填料密封的底填料(11)采用高彈填料，迷宮密封分上、下兩段，下迷宮(12)為迷宮動力軸承，上迷宮(13)為迷宮動力油環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合釜，其特征在于軸封(4)的填料密封的底填料(11)采用高彈填料，迷宮密封分上、下兩段，下迷宮(12)為迷宮動力軸承，上迷宮(13)為迷宮動力油環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的聚合釜，其特征在于夾套(3)進出口附近設(shè)有散熱翅片(14)，夾套中部設(shè)有散熱翅片(14)和螺旋導(dǎo)流板(15)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合釜，其特征在于夾套(3)進出口附近設(shè)有散熱翅片(14)，夾套中部設(shè)有散熱翅片(14)和螺旋導(dǎo)流板(15)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚合釜,特別涉及一種間歇式液相本體法聚丙烯聚合釜。其主要特征是:攪拌器采用上部雙螺帶,底部四斜葉底刮刀;軸封采用填料密封與迷宮密封的組合,并在底部增設(shè)頂沖底填料裝置;夾套采用帶雙螺旋導(dǎo)流板和散熱翅片的組合結(jié)構(gòu);內(nèi)冷管采用異型排管結(jié)構(gòu);在封頭頂部設(shè)有氣相冷凝回流系統(tǒng);釜體容積在16m
文檔編號B01J3/04GK1388138SQ0211425
公開日2003年1月1日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月4日
發(fā)明者李衛(wèi), 袁云中, 邱力佳, 匡良明, 甘望星, 李蓉 申請人:中國石化集團巴陵石油化工有限責任公司