高壓反應(yīng)器

有兩種反應(yīng)器操作技術(shù)：一個是絕熱攪拌高壓反應(yīng)釜，一個是帶冷卻介質(zhì)夾套的管式反應(yīng)器。高壓反應(yīng)器的停留時間非常短，能夠在不同反應(yīng)器等級之間快速地切換。因此反應(yīng)過程很靈活，能在單一反應(yīng)器中生產(chǎn)出大量牌號的產(chǎn)品。

所得到的聚合物呈熔融態(tài)。由于新鮮進料物流與催化劑的注入，兩種反應(yīng)器技術(shù)均為錯流操作。聚合物濃度隨著反應(yīng)器長度的增加而不斷地增加，而樹脂的質(zhì)量可以通過恰到好處的操作溫度來保證，這個溫度取決于過氧化物的類型，而過氧化物的類型又以其特殊的分解溫度和反應(yīng)速率為基礎(chǔ)。為了控制分子量，要在單體物流中注人極性調(diào)節(jié)劑或脂肪烴。

高壓釜式反應(yīng)器技術(shù)率先實現(xiàn)工業(yè)化，反應(yīng)在絕熱操作的攪拌容器中進行，其間沒有明顯的熱量通過器壁移出。反應(yīng)混合物在套管換熱器中預(yù)冷，以便在進入反應(yīng)器之前保持最大的絕熱潛力。通過向不同的反應(yīng)器區(qū)域注入新鮮的冷乙烯，反應(yīng)器可以在不同的溫度下運行，從而建立起所設(shè)計的溫度分布。將不同的過氧化物注入到各個區(qū)域中來滿足所運行的不同級別的反應(yīng)器的溫度分布；過氧化物像載體一樣溶解在碳氫化合物溶劑中。引發(fā)劑必須在反應(yīng)器中完全消耗掉，這一點很重要，否則反應(yīng)過程會變得混亂，并降低產(chǎn)品性能。高壓釜式反應(yīng)器有一個能實現(xiàn)良好混合的攪拌槳，其作用如同連串的絕熱連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器(CSTRS)。驅(qū)動攪拌器的電機安裝在反應(yīng)器內(nèi)頂部區(qū)域，由部分乙烯進料物流進行冷卻。加長型反應(yīng)器形式將制造要求與功能性設(shè)計結(jié)合起來。反應(yīng)器為長圓筒型，長徑比接近12；反應(yīng)器內(nèi)部也有固定件和隔板，能在適宜的溫度下將反應(yīng)路徑長度分割成很多段。

能力較強的高壓釜式反應(yīng)器的容積在1000～2000L之間變化，停留時間約為十分之幾秒。安置在反應(yīng)器壁槽洞內(nèi)的熱電偶和泄壓設(shè)施可以用來監(jiān)測和控制操作參數(shù)：溫度在180～300℃之間，壓力在180～220MPa之間，對于線型低密度聚乙烯的共聚合反應(yīng)，壓力控制在110MPa以下。

過量的新鮮乙烯用來移走放熱的聚合反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量。乙烯轉(zhuǎn)化成聚合物的轉(zhuǎn)化率可以粗略地用通過反應(yīng)器的絕熱溫差來表示，單程轉(zhuǎn)化率接近20%。由于敏感的乙烯逆焦耳-湯姆遜效應(yīng)，聚合物混合物被加熱，采用專利的噴射泵、噴射器有助于聚合物物流冷卻，同時也有助于工藝過程節(jié)能。實際上，部分氣體也代表著部分需要壓縮的新鮮氣。

在管式反應(yīng)器工藝中，反應(yīng)物在長管中被夾套里的水冷卻。反應(yīng)器一經(jīng)運行，就有蒸汽的凈增加；利用聚合反應(yīng)移熱設(shè)備加熱反應(yīng)器夾套中的循環(huán)熱水，通過鍋爐產(chǎn)生蒸汽。

管式反應(yīng)器的機械設(shè)計包括內(nèi)徑為3～5in帶TSDs的承壓管，能承受350MPa的壓力，厚度接近1/2in。反應(yīng)管長度為10—15m，為水泥底座的蛇形結(jié)構(gòu)。

操作壓力條件為250—300MPa，溫度上限為320℃。部分反應(yīng)管用于預(yù)熱氣體，使過氧化物升溫并開始反應(yīng)。所設(shè)計的反應(yīng)溫度分布曲線包括幾個峰值，每一個峰值都與注入的新鮮乙烯和適宜的過氧化物與氧氣的平衡相對應(yīng)。反應(yīng)器的末端起到冷卻的作用，一般通過高壓分離器控制溫度。

沿著反應(yīng)器長度安裝了熱電偶，用以跟蹤聚合反應(yīng)進程。聚合物鏈長的溫度控制無法提供定制聚合物性能足夠的自由度，因此，需要鏈轉(zhuǎn)移劑。一般來說，需要使用極性鏈轉(zhuǎn)移劑(調(diào)節(jié)劑)。而在很高的聚合溫度下，可以使用惰性脂肪族碳氫化合物。轉(zhuǎn)化過程起因于反應(yīng)器進出口溫差、溫度峰值及冷卻循環(huán)，這對管壁溫差的形成也有益處。因此，反應(yīng)性更強、多功能的過氧化物有助于改變現(xiàn)有反應(yīng)器的能力。

由于管式反應(yīng)器可以通過反應(yīng)器壁傳遞熱量，因此，比高壓釜式反應(yīng)器轉(zhuǎn)化成聚合物的轉(zhuǎn)化率要高，很容易就能達到30%。生成聚合物的轉(zhuǎn)化率影響產(chǎn)品的性能。轉(zhuǎn)化率較高時，盡管樹脂透明但支化程度增加。操作壓力由反應(yīng)器出口的閥門控制，在2500m的管路上會產(chǎn)生幾百bar的壓力降。

高壓加氫反應(yīng)器是加氫裂化工藝過程的核心操作單元，根據(jù)強調(diào)的分類標(biāo)準(zhǔn)不同，就產(chǎn)生了多種分類形式。

(1)分類1

加氫反應(yīng)器屬催化反應(yīng)器，按催化作用的性質(zhì)可分為均相的或非均相的。如果催化劑并不形成與反應(yīng)物或產(chǎn)物分離的單獨相，則催化作用稱為均相的。均相的催化劑溶于液體中并且反應(yīng)發(fā)生在液相中，在油溶性催化劑上進行加氫裂化的一種技術(shù)。如果催化劑形成與反應(yīng)物分離的單獨相，稱此催化作用為非均相的。大多數(shù)加氫裂化反應(yīng)器為非均相反應(yīng)器。

均相反應(yīng)器按存在的相數(shù)可分為均相氣相反應(yīng)器、均相液相反應(yīng)器和均相氣一液相反應(yīng)器；按返混程度可分為均相塞流管式反應(yīng)器和均相連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器。

非均相固體催化劑的反應(yīng)器，根據(jù)在反應(yīng)器中的催化劑顆粒是否移動，可分為：

固定床反應(yīng)器——催化劑顆粒固定在位置上成為密相固定床；

移動床反應(yīng)器——催化劑顆粒堆積在緩慢移動的密相床中，排出某些結(jié)垢的顆粒并加入某些新鮮的顆粒；

流化床反應(yīng)器——催化劑顆粒被向上流動的氣體托??；

懸浮床反應(yīng)器一催化劑顆粒懸浮在液體中?？杉毞譃椋哼B續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器——催化劑懸浮在機械攪拌的液體中；鼓泡反應(yīng)器或淤漿反應(yīng)器——催化劑是用上升的氣泡維持懸浮在液體中；沸騰床反應(yīng)器——催化劑是懸浮在上升液體中；三相傳遞式反應(yīng)器——催化劑懸浮在液體或氣體中，而液體或氣體強大到足以在反應(yīng)器中攜帶這些催化劑。

一般意義上，討論加氫裂化技術(shù)時，是將懸浮床反應(yīng)器與沸騰床反應(yīng)器并稱。

(2)分類2

按反應(yīng)器內(nèi)部溫度分布可分為恒溫反應(yīng)器和非恒溫反應(yīng)器。恒溫反應(yīng)器指反應(yīng)器內(nèi)部各點溫度均相等，且不隨時間變化。DuPontTM公司的IsoTherming暇應(yīng)器屬于恒溫反應(yīng)器。

內(nèi)部各點溫度變化的反應(yīng)器稱為非恒溫反應(yīng)器。大多數(shù)加氫裂化反應(yīng)器為非恒溫反應(yīng)器。

(3)分類3

按反應(yīng)器與器外部之間的換熱程度可分為絕熱反應(yīng)器和非絕熱反應(yīng)器。反應(yīng)器不與器外部之間換熱時稱為絕熱反應(yīng)器。如果存在某種程度的換熱時，稱為非絕熱反應(yīng)器。大多數(shù)加氫裂化反應(yīng)器為絕熱反應(yīng)器。 2100433B

技術(shù)參數(shù)如下：

◆材質(zhì)：釜體為純鈦TAI-2材質(zhì)/及哈氏合金C-207或316L不銹鋼,操作臺面為316L不銹鋼，耐工作壓力6MPa.工作溫度:400℃以下.

◆加熱方式：直接在反應(yīng)釜大包圍加熱,簡單方便,升溫快，使用性強,用系列電熱纖維爐/或電熱環(huán)直接加熱控溫，加熱功率：300W-500W?？販鼐?℃

◆閥門管件為原裝德國進口,接口均為標(biāo)準(zhǔn)配置。

◆攪拌速度,溫度均為數(shù)字顯示0-1500RPM，轉(zhuǎn)速精度3-5RPM

◆選用專利插入式針式K型傳感器,工作溫度:400℃以下 顯示精度:±1℃標(biāo)配含攪拌裝置,純鈦材質(zhì)反應(yīng)釜本體,電熱纖維爐,插入針式K型傳感器等。

◆可充惰性氣體,保護反應(yīng)物不與空氣直接接觸。

◆可插入溫度,壓力,PH值,電導(dǎo)率傳感器,保證準(zhǔn)確測量相關(guān)數(shù)據(jù)。

◆技術(shù)亮點（1）：讓繁瑣的實驗簡單化，可實現(xiàn)在同一操作臺面上不同環(huán)境下或同環(huán)境不同溫度/不同壓力下的多元化串聯(lián)實驗，25ML/50ML/100ML/200ML250ML/500ML。也可單獨或并聯(lián)、串連使用。

◆技術(shù)亮點（2）：可通過RS232通訊接口與計算機連接進行打印和顯示用戶需要的歷史數(shù)值和實際曲線,通過軟件實時監(jiān)控整個系統(tǒng)。

應(yīng)用實例： 催化，高溫高壓合成，動力學(xué)檢測，F(xiàn)ischer-Tropsch反應(yīng)，加氫反應(yīng)。用產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)如下：

◆材質(zhì)：釜體為純鈦TAI-2材質(zhì)/及哈氏合金C-207或316L不銹鋼,操作臺面為316L不銹鋼，耐工作壓力6MPa.工作溫度:400℃以下.

◆加熱方式：直接在反應(yīng)釜大包圍加熱,簡單方便,升溫快，使用性強,用系列電熱纖維爐/或電熱環(huán)直接加熱控溫，加熱功率：300W-500W?？販鼐?℃

◆閥門管件為原裝德國進口,接口均為標(biāo)準(zhǔn)配置。

◆攪拌速度,溫度均為數(shù)字顯示0-1500RPM，轉(zhuǎn)速精度3-5RPM

◆選用專利插入式針式K型傳感器,工作溫度:400℃以下 顯示精度:±1℃標(biāo)配含攪拌裝置,純鈦材質(zhì)反應(yīng)釜本體,電熱纖維爐,插入針式K型傳感器等。

◆可充惰性氣體,保護反應(yīng)物不與空氣直接接觸。

◆可插入溫度,壓力,PH值,電導(dǎo)率傳感器,保證準(zhǔn)確測量相關(guān)數(shù)據(jù)。

◆技術(shù)亮點（1）：讓繁瑣的實驗簡單化，可實現(xiàn)在同一操作臺面上不同環(huán)境下或同環(huán)境不同溫度/不同壓力下的多元化串聯(lián)實驗，25ML/50ML/100ML/200ML250ML/500ML。也可單獨或并聯(lián)、串連使用。

◆技術(shù)亮點（2）：可通過RS232通訊接口與計算機連接進行打印和顯示用戶需要的歷史數(shù)值和實際曲線,通過軟件實時監(jiān)控整個系統(tǒng)。