气相聚乙烯反应器的静电测量和探测方法技术

测定气相流化床反应器的反应器壁状态的方法，包括使用含有连接于分配板和电线的电绝缘分配板帽的静电探测器组件测量在反应器的分配板处的静电水平，该电线连接于监控器，其中静电水平的零值偏差指示不良的反应器壁状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过测定聚合过程中的静电特性来评价流化床反应器的状态的方法。具体地说，本专利技术涉及测定在流化床反应器的分配板处的即时静电水平的方法。本专利技术尤其涉及在金属茂催化的聚合过程中测定静电水平的方法。静电测量提供了在流化床气相反应器中的主连续性干扰(major continuity disturbance)的指标。
技术介绍
在生产聚乙烯的气相方法中，气体乙烯、氢、共聚单体和其它原料在工业气相反应器中被转化为固体聚烯烃产物，该气相反应器由流化床反应器、压缩机和冷却器组成。该反应通过穿过反应器底部附近的分配板的流化气体而在颗粒聚乙烯和气体反应剂的悬浮双相混合物中保持。该反应器通常由碳钢制成，额定在至多大约50巴(或大约3.1MPa)的压力下操作。将催化剂注入到流化床中。反应热被转移到循环气流中。该气流在外部再循环管道中被压缩和冷却，然后再引入到反应器的底部，在那里，它穿过分配板。添加补充原料流，以保持所需的反应剂浓度。反应器的操作关键取决于获得均匀反应器状态的良好混合和除热。该方法必须可控，能够提供高生产率和不会出现由于颗粒过度加热而导致的扰乱。反应器的内表面也由碳钢组成，在正常状态下呈现为平坦、无涂层的金属。但已经使用了任何长度时间的反应器一般具有附着于内部的薄聚合物涂层。该涂层通常是薄的和相对透明的，这使它的存在难以目测。因此，用厚度计检测量壁涂层，它指示大约10到50微米的典型厚度。该涂层通过其对流化床的带静电特性的影响而对反应器的可操作性具有显著作用。危害良好可操作性的主要因素是成问题和频繁出现的“结皮”现象。结皮与聚合物在由主流化床占据的区中沿反应器壁的不希望有的累积有关。该积累据信与“细粒”，即小于100-200微米的微细颗粒相关。这些细粒由于它们的相对质量的较大表面积、静电力对惰性力的反击而更多地受静电力的影响。树脂颗粒的滞留导致初生颗粒，准确地说单位表面积产热最大的它们生长的位置的传热的显著降低。下一个结果是导致颗粒过度受热、熔融和与相邻颗粒(过热和正常型颗粒)附聚的力的相互作用。最终结果是沿容器壁结皮。在该方法中的进行性周期最终导致了皮的生长并且落入到流化床中。这些结皮阻断了流化、气体的循环和产物从反应器中的排出，为了去除而要求反应器停工。US专利Nos.4,803,251和5,391,657描述了作为结皮现象的促进因素的静电机理，其中催化剂和树脂颗粒由于静电力而附着于反应器壁。存在静电荷的许多原因。属于它们之列的是由于不同材料的摩擦带电、有限静电消散、微量的前静电剂(prostatic agent)在工艺中的引入和过度催化剂活性导致的静电产生。在结皮和过多静电荷(正或负)的存在之间具有强的相关性。结皮形成的临界水平不是固定值，而是取决于包括树脂烧结温度、操作温度、在流化床中的曳力、树脂粒度分布和再循环气体组成在内的变量的复杂函数。静电水平的突然改变与紧随其后的反应器壁的温度偏差是结皮形成的证据。这些温度偏差是高或低的。低温表示颗粒附着引起了与床温隔绝的效果，并且通常被称为“冷带”。高偏差表示反应在有限传热的区域中发生，并且通常被称为“热点”。其中细粒积聚的另一不希望的地方是称为扩展段的反应器的分离段，它由在反应区以上的扩展截面的区域组成。扩展段的功能是降低流化气体的流速，以便将微细颗粒在离开反应器的气体中的夹带减到最少。夹带的细粒在较低气体流速的区域集中。意图是通过这些颗粒的彼此向下滑动并回到反应器的流化床段来使用该浓集的颗粒来“洗涤”扩展段的倾斜部分。然而，在扩展段中的聚合物的增高载荷可以提高在具有低传热能力的区域中的热负荷，由于在该区中的流化和颗粒混合的损失。所导致的相对于除热的过度生热导致了聚合物熔化和融合成结皮。当结皮的质量增加时，重力将“圆顶”结皮拉引到主反应器段。对反应器操作的影响甚至可以是更严重的，因为圆顶结皮一般具有大的表面积并且比壁结皮更厚。在极端情况下，大的圆顶结皮引起了分配板的全部堵塞和单一大的反应器附聚物或大块的形成。据认为，在扩展段中的增高的聚合物载荷最初由在减低气体流速区域中首先附着的带静电荷的细粒所导致。也就是说，据推测，静电产生在反应器和/或再循环系统的其它地方发生，它的结果是圆顶结皮和/或大块形成。因为与结皮相关现象的发生有关的大量的生产和操作成本，在流化床反应器中控制“结皮”的机理是在工业中的继续研究领域(例如参看US专利Nos.5,436,304和5,405,922)。有关减少结皮的另一技术包括在接近反应器壁的部位以足够将在可能形成结皮的部位的静电水平保持在避免结皮、但基本不改变所用催化剂的效力的水平下的量将水引入到反应器中(US专利No.4,855,370，该专利进而在本文全面引入供参考)。所述各种方法包括监控在显示高结皮倾向的区域的反应器壁附近的静电荷。例如，通过将静电控制剂引入到反应器中将静电水平控制在预定范围内(US专利Nos.4,803,251和5,391,657)。在这些情况下，静电荷使用静电电压指示器比如电压探头或电极测量，以及测量在反应器壁处或附近，在通常被结皮形成所困扰的部位或以下进行。在流化床中的静电水平通常使用静电探头测量和测定。常规静电探头使用在探头的末端具有球的棒，通过测量流化床反应器中的电压来测定静电水平。通常将该球型探头插入到反应器中。EP 0604990和US专利No.6,008,662二者描述了反应器内置球型静电探头(还参阅US专利Nos.4,532,311；4,792,592；4,855,270)。然而，用普通静电探头进行的测量不会指示静电的起源，这在反应器的可操作性评价中是很重要的。更重要的是，很难将普通静电探头定位在反应器和/或再循环系统中的确切位置。例如，很难将普通静电探头定位在分配板处。此外，置于通常位置的普通静电探头对于在用金属茂催化剂体系的聚合过程中检测高静电产生的情况中是无效的。由于检测无效，结皮现象在其初始没有任何明显预告的情况下发生了。相反，有效的早期检测使得可以进行可避免或最大程度减少结皮形成的正确操作。基于申请人的大量静电来源于分配板的假设，本专利技术涉及使用位于分配板处的静电探测器测定反应器壁状态，包括反应器圆顶状态的系统和方法。与普通静电检测方法相比，该新型探测器(它测量通过分配板的电流)提供了更多信息和改进的灵敏度。另外，本专利技术提供了使用射频的静电检测系统。此外，本专利技术的方法指示了反应器壁的状态，更尤其指示了在运行反应器中的主连续性干扰。专利技术概述本专利技术涉及通过测量其中的静电水平来测定反应器壁状态的系统和方法。在反应器中的静电水平的测量可以用几种方式之一来完成。首先，本专利技术涉及通过使用包括电绝缘分配板帽的静电探测器测定即时静电水平或静电荷的产生的方法。用该新型探测器，已令人惊奇地发现，对于金属茂催化的聚合，静电荷首先在分配板处或附近产生。通过仔细监控分配板处的电荷，可以早期检测到属于在反应器中的改变的征兆的电荷改变，以便有更多时间采取正确措施来避免或最大程度减少反应器结皮和/或大块形成现象。在一个可供选择的实施方案中，可以使用射频探测器来测量静电水平。在该实施方案中，测量在反应器中的射频的改变和用来预测反应器状态的改变。在本专利技术的又一个实施方案中，所测定的静电水平用于测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·E·穆勒，R·O·哈格缇，J·F·斯祖尔，M·G·谷德，L·G·布里顿，
申请(专利权)人：尤尼威蒂恩技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：