氣相聚合系統(tǒng)及其噴嘴裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣相聚合技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氣相聚合系統(tǒng)及其噴嘴裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，齊格勒-納塔、茂金屬、鉻系、稀土金屬等液態(tài)催化劑由于催化效率高，適應(yīng)性強(qiáng)被廣泛用于乙烯、丙烯等氣相聚合反應(yīng)。
[0003]在氣相聚合過(guò)程中，液體催化劑在注射管和反應(yīng)器中形成較大的催化劑液滴致使大量球狀空心聚合物顆粒和片狀聚合物結(jié)構(gòu)形成，造成不合格產(chǎn)品產(chǎn)量高、操作成本高。較小的液體催化劑液滴，在聚合過(guò)程中形成大量的樹(shù)脂細(xì)粉，由于細(xì)粉難以和循環(huán)氣體分離，將隨著循環(huán)氣體離開(kāi)流化床進(jìn)入冷凝器、循環(huán)氣壓縮機(jī)和分布板，引起冷凝器、分布板堵塞以及壓縮機(jī)故障發(fā)生。
[0004]此外，細(xì)粉在離開(kāi)反應(yīng)器后將影響產(chǎn)品吹出系統(tǒng)以及添加劑系統(tǒng)設(shè)備和管線。因此，在氣相聚合過(guò)程中，對(duì)催化劑液滴大小的控制是其商業(yè)進(jìn)程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
[0005]將液體催化劑以液滴形式通過(guò)霧化噴嘴注入反應(yīng)器是一種有效控制聚合物顆粒大小的方式。催化劑液滴大小可以通過(guò)霧化噴嘴的設(shè)計(jì)、催化劑注入速率、催化劑濃度等參數(shù)得到有效控制。當(dāng)使用霧化噴嘴進(jìn)行催化劑加料時(shí)，催化劑液滴在接觸反應(yīng)器中已經(jīng)生成的聚合物之前，有短暫時(shí)間可以完成蒸發(fā)和固化步驟，減少了催化劑液滴與聚合物粘合形成聚合物大顆粒的可能。
[0006]國(guó)內(nèi)關(guān)于霧化噴嘴的研宄主要集中在催化裂化進(jìn)料霧化噴嘴方面。中國(guó)專利申請(qǐng)00109776.8號(hào)提出了一種用于煉油廠催化裂化裝置的進(jìn)料霧化噴嘴，由內(nèi)、外管組成，原料油和輔助蒸汽在混合腔內(nèi)相遇，由噴孔注入提升管，形成霧滴，在提升管溫度下原料油發(fā)生催化裂化反應(yīng)。這種霧化噴嘴主要用于原料油、重油、渣油的催化裂化反應(yīng)，輔助氣體和原料油的混合是在混合腔內(nèi)相遇，經(jīng)過(guò)單次混合，即送往噴頭噴出。
[0007]然而，這種霧化噴嘴常常伴隨油-氣混合不均勻，在提升管內(nèi)形成不均勻的原料油液滴現(xiàn)象。在催化裂化過(guò)程中液滴大小的不均勻?qū)ψ罱K反應(yīng)影響并不明顯，而在氣相聚合過(guò)程中，噴射注入的物料為催化劑，催化劑液滴大小影響最終聚合物顆粒的大小，因此對(duì)霧化噴嘴的設(shè)計(jì)要求更高。可見(jiàn)，將催化裂化噴嘴直接用于氣相聚合反應(yīng)，可操作性不強(qiáng)。
[0008]在國(guó)際方面，ExxonMobil,SHELL, Univat1n, Un1n Carbide 公司紛紛加大液體催化劑進(jìn)料霧化噴嘴研宄投入。美國(guó)專利申請(qǐng)US5693727號(hào)提出一種頂部帶有噴孔的霧化噴嘴，由催化劑注入管和輔助氣體管組成，催化劑注入管放置于在支撐管內(nèi)然后插入反應(yīng)器中。在輔助氣體的作用下，催化劑通過(guò)頂部噴孔噴入反應(yīng)器中聚合物稀少的區(qū)域，即“聚合物死區(qū)”。然而，此霧化噴嘴進(jìn)料系統(tǒng)常常伴隨大量球狀空心聚合物顆粒和片狀聚合物結(jié)構(gòu)生成。并且，頂部直孔噴嘴使催化劑以線性方式噴出，形成的霧滴覆蓋面極窄，使催化劑霧滴集中在較小的區(qū)域里，增加了其相互接觸的可能，從而難以避免催化劑相互融合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的主要目的在于提供一種氣相聚合系統(tǒng)及其噴嘴裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的氣相聚合系統(tǒng)內(nèi)容易發(fā)生堵塞的問(wèn)題。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種噴嘴裝置，包括:催化劑進(jìn)料管；輔助氣體噴射管，輔助氣體噴射管插設(shè)在催化劑進(jìn)料管內(nèi)，且催化劑進(jìn)料管和輔助氣體噴射管之間形成混合腔室，混合腔室朝向噴嘴裝置的噴出口方向延伸；其中，輔助氣體噴射管的位于催化劑進(jìn)料管內(nèi)的管段的管壁上設(shè)置有第一穿過(guò)孔和第二穿過(guò)孔，第一穿過(guò)孔和第二穿過(guò)孔的延伸方向均傾斜于噴嘴裝置內(nèi)的物料流動(dòng)方向，且沿物料運(yùn)動(dòng)方向，第一穿過(guò)孔的出口朝向輔助氣體噴射管的外側(cè)，第二穿過(guò)孔的出口朝向輔助氣體噴射管的內(nèi)側(cè)。
[0011]進(jìn)一步地，輔助氣體噴射管上設(shè)置有多個(gè)第一穿過(guò)孔和多個(gè)第二穿過(guò)孔，且多個(gè)第一穿過(guò)孔和多個(gè)第二穿過(guò)孔沿物料流動(dòng)方向相間隔地設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步地，輔助氣體噴射管的靠近噴嘴裝置的噴出口的一端設(shè)置有弧形底壁，且弧形底壁上設(shè)置有底壁噴射孔。
[0013]進(jìn)一步地，催化劑進(jìn)料管包括直管段和錐形噴頭，錐形噴頭設(shè)置在直管段的靠近噴嘴裝置的噴出口的一端，且錐形噴頭的側(cè)壁上設(shè)置有物料噴射孔。
[0014]進(jìn)一步地，輔助氣體噴射管的端部位于直管段內(nèi)。
[0015]進(jìn)一步地，噴嘴裝置還包括支撐管，支撐管套設(shè)在催化劑進(jìn)料管的外側(cè)。
[0016]進(jìn)一步地，催化劑進(jìn)料管的側(cè)壁上設(shè)置有與混合腔室連通的催化劑注射管。
[0017]進(jìn)一步地，催化劑注射管的延伸方向傾斜于催化劑進(jìn)料管的延伸方向。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種氣相聚合系統(tǒng)，包括依次連接的壓縮機(jī)、換熱器和流化床反應(yīng)器，流化床反應(yīng)器上安裝有噴嘴裝置，且壓縮機(jī)、換熱器和流化床反應(yīng)器之間形成循環(huán)流路，噴嘴裝置為上述的氣相聚合系統(tǒng)。
[0019]進(jìn)一步地，氣相聚合系統(tǒng)還包括預(yù)混裝置，預(yù)混裝置包括三通接頭，三通接頭的第一接口通過(guò)混合液輸送管與噴嘴裝置的催化劑進(jìn)料管連接，三通接頭的第二接口與催化劑輸送管連接，三通接頭的第三接口與稀釋劑輸送管連接。
[0020]在本發(fā)明中，由于噴嘴裝置的輔助氣體噴射管上設(shè)置有第一穿過(guò)孔和第二穿過(guò)孔，這樣，當(dāng)從氣體從輔助氣體噴射管的第一穿過(guò)孔噴出后，可以與催化劑進(jìn)料管進(jìn)入的催化劑漿料在混合腔室內(nèi)進(jìn)行初步混合后，再一同經(jīng)第二穿過(guò)孔進(jìn)入輔助氣體噴射管內(nèi)，進(jìn)行進(jìn)一步地混合，之后便又從第一穿過(guò)孔噴出。
[0021]本發(fā)明中的噴嘴裝置可以使催化劑與輔助氣體混合得更加均勻，避免了不均一粒徑催化劑液滴的生成，克服了現(xiàn)有的噴嘴裝置生成片狀聚合物廢料多、聚合物細(xì)粉堵塞冷凝器分布板的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0022]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0023]圖1示出了本發(fā)明的噴嘴裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2示出了本發(fā)明中的預(yù)混裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3示出了輔助氣體噴射管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4示出了一個(gè)實(shí)施例中的第一穿過(guò)孔和第二穿過(guò)孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5示出了另一個(gè)實(shí)施例中的第一穿過(guò)孔和第二穿過(guò)孔的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0028]圖6示出了錐形噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0030]10、催化劑進(jìn)料管；11、混合腔室；12、直管段；13、錐形噴頭；14、物料噴射孔；15、催化劑注射管；20、輔助氣體噴射管；21、第一穿過(guò)孔；22、第二穿過(guò)孔；23、弧形底壁；24、底壁噴射孔；30、支撐管；40、預(yù)混裝置；41、三通接頭；42、混合液輸送管；43、催化劑輸送管；44、稀釋劑輸送管。
【具體實(shí)施方式】
[0031]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種噴嘴裝置，請(qǐng)參考圖1至圖6，該噴嘴裝置包括:催化劑進(jìn)料管10 ;輔助氣體噴射管20，輔助氣體噴射管20插設(shè)在催化劑進(jìn)料管10內(nèi)，且催化劑進(jìn)料管10和輔助氣體噴射管20之間形成混合腔室11，混合腔室11朝向噴嘴裝置的噴出口方向延伸；其中，輔助氣體噴射管20的位于催化劑進(jìn)料管10內(nèi)的管段的管壁上設(shè)置有第一穿過(guò)孔21和第二穿過(guò)孔22，第一穿過(guò)孔21和第二穿過(guò)孔22的延伸方向均傾斜于噴嘴裝置內(nèi)的物料流動(dòng)方向，且沿物料運(yùn)動(dòng)方向，第一穿過(guò)孔21的出口朝向輔助氣體噴射管20的外側(cè)，第二穿過(guò)孔22的出口朝向輔助氣體噴射管20的內(nèi)側(cè)。
[0033]在本發(fā)明中，由于噴嘴裝置的輔助氣體噴射管20上設(shè)置有第一穿過(guò)孔21和第二穿過(guò)孔22，這樣，當(dāng)從氣體從輔助氣體噴射管20的第一穿過(guò)孔21噴出后，可以與催化劑進(jìn)料管10進(jìn)入的催化劑漿料在混合腔室內(nèi)進(jìn)行初步混合后，再一同經(jīng)第二穿過(guò)孔22進(jìn)入輔助氣體噴射管20內(nèi)，進(jìn)行進(jìn)一步地混合，之后便又從第一穿過(guò)孔21噴出。
[0034]本發(fā)明中的噴嘴裝置可以使催化劑與輔助氣體混合得更加均勻，避免了不均一粒徑