用于在高压低密度聚乙烯方法中注射和混合反应性流体的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在工艺流体流中注射和混合反应性流体以制备聚烯烃的装置(100)，所述装置包括：具有外壁和内壁(102)的环状部件(101)，其中所述环状部件(101)经布置以在输送方向(F)上具有所述工艺流体流；连接至所述环状部件(101)的内壁(102)的支撑结构(103)；安装在所述支撑结构(103)上的注射器部件(104)，其中所述注射器部件(104)为圆柱形，和其中所述注射器部件的圆柱轴A‑A'与所述环状部件的中央轴平行，并且处于所述环状部件(101)的中央部分中；其中所述注射器部件(104)包括用于注射所述反应性流体的喷嘴(105)，所述喷嘴(105)相对于所述输送方向(F)设置在所述注射器部件的下游侧；所述环状部件(101)的外壁经过所述支撑结构(103)延伸至所述注射器部件(104)的喷嘴(105)的供应通道(106)，和其中所述环状部件(101)、所述支撑结构(103)和所述注射器部件(104)由单件金属制成。

Apparatus for injection and mixing of reactive fluids in high pressure low density polyethylene process

The invention relates to a device (100) for injecting and mixing reactive fluid in the process fluid flow to prepare polyolefin, the device includes: a ring-shaped part (101) with an outer wall and an inner wall (102), wherein the ring-shaped part (101) is arranged to have the process fluid flow in the conveying direction (f); a support structure (103) connected to the inner wall (102) of the ring-shaped part (101); and The syringe component (104) installed on the supporting structure (103), wherein the syringe component (104) is cylindrical, and the cylindrical axis a \u2011 a 'of the syringe component is parallel to the central axis of the annular component, and is in the central part of the annular component (101); wherein the syringe component (104) includes a nozzle (105) for injecting the reactive fluid, and the injection The nozzle (105) is arranged on the downstream side of the syringe component with respect to the conveying direction (f); the outer wall of the annular component (101) extends to the supply channel (106) of the nozzle (105) of the syringe component (104) through the support structure (103), and the annular component (101), the support structure (103) and the syringe component (104) are made of single metal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在高压低密度聚乙烯方法中注射和混合反应性流体的装置本专利技术涉及用于在工艺流体流中注射和混合反应性流体的装置。本专利技术进一步涉及这种装置在高压乙烯反应器系统中的用途，以及在高压条件下使用这种反应器系统制备乙烯聚合物的方法。聚乙烯的生产过程概述于AndrewPeacock的HandbookofPolyethylene(2000；DekkerISBN0824795466)第43-66页中。存在多种类型的聚乙烯。不同类别聚乙烯的实例是高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)和极低密度聚乙烯(VLDPE)。LDPE可单独、共混或共挤出用于各种包装、建筑、农业、工业和消费者应用。LDPE的最大应用是例如在单挤出和共挤出中通过吹塑或浇铸挤出工艺生产膜中。用LDPE制造的膜展现良好的光学性质、强度、挠性、密封能力和化学惰性。终端应用包括农用膜、收缩膜、纺织品、一次性尿布、耐用消费品、快餐和烘焙品的包装。EP0207161公开了一种通过借助超高压泵将一种或多种共聚单体引入罐形或管式反应容器来制备乙烯共聚物的方法。EP0207161描述了将高度反应性共聚单体引至反应容器的问题。共聚单体可能在入口喷嘴中聚合，这可能造成阻塞。在反应容器中共聚单体可能未充分分散于乙烯气体中，这造成通过在最终产物中产生凝胶状材料而局部均聚共聚单体。US8308087描述了一种用于将有机过氧化物注入含有乙烯和任选的一种或多种共聚单体的工艺流体，以形成自由基聚合的基于乙烯的聚合物产物的引发剂注射喷嘴。US8308087涉及了引发剂在乙烯中不充足分布的问题，诸如乙烯中的不平衡反应剖面。US8308087提供了用于将引发剂与工艺流体混合的引发剂注射喷嘴，其包括触针，所述触针包括成形的注射器尖端，形成了引发剂流体流动通路的注射器出口，其中注射器出口位于工艺流体流动通路的收缩部分。触针并非由单件金属制造作为反应器主体。EP1711256描述了一种在管式聚合反应器中制备乙烯的均聚物或共聚物的方法。反应器的内表面是异形的(profiled)，并且由于异形，管的横截面积非圆形。这允许产生具有改进光泽的LDPE膜。尽管已知方法允许在一定条件下生产期望的乙烯聚合物，但由于注射反应性流体在工艺流中的混合分布，所述方法不总是适合于大规模生产和/或在非常剧烈条件下的生产。本专利技术的目的在于，提供一种解决上述和或其他问题的用于反应器系统的装置。因此，本专利技术提供一种用于在工艺流体流中注射和混合反应性流体的装置，所述装置包括具有外壁和内壁的环状部件，其中所述环状部件经布置以在输送方向上具有工艺流体流。所述装置进一步包括连接至环状部件内壁的支撑结构。所述装置进一步包括安装在支撑结构上的注射器部件，其中所述注射器部件为圆柱形，并且注射器部件的圆柱轴与环状部件的中央轴平行，并且处于环状部件的中央部分中。注射器部件包括用于注射反应性流体的喷嘴，所述喷嘴设置在相对于输送方向的注射器部件的下游侧。所述装置进一步包括从环状部件的外壁经过支撑结构延伸至注射器部件的喷嘴的供应通道。环状部件、支撑结构和注射器部件(优选混合装置的所有元件)由单件金属制成。这降低了支撑结构和注射器部件在剧烈环境、诸如高压LDPE生产环境中受损或开裂的可能性。具体而言，从环状部件过渡至支撑结构的部件通过支撑结构是由与环状部件相同的金属件制成而具有改进的机械强度。发现现有技术的反应器具有以下问题：注入至工艺流体的湍流的流体可能经受返混，并且材料在反应器的内壁处堆积或结垢。根据本专利技术的装置允许注射流体在工艺流体的湍流中良好混合，具有减少的返混。根据本专利技术，发现面向下游的喷嘴和注射器部件的圆柱形造成在装置内流体流的最低不对称湍流，因此在使用中允许注射流体在根据本专利技术的装置下游均匀分布。喷嘴和注射器部件的形状减少了注射流体的返混。进一步发现从位于环状部件的中央部分的喷嘴引入反应性流体避免了材料在内壁处堆积和结垢。优选地，环状部件(101)、支撑结构(103)和注射器部件(104)由单件钢制成。优选地，注射器部件的圆柱轴位于离环状部件的中央轴0至1/4D、更优选0至1/8D的距离，其中D是环状部件的内径。优选地，注射器部件的圆柱轴与环状部件的中央轴重合。优选地，支撑结构具有鳍片形状。这与现有技术注射喷嘴中的圆柱形相比改进了机械强度。优选地，鳍片形支撑结构和注射器部件具有共同的楔形上游前部。共同的楔形上游前部进一步减少了在装置内工艺流所经受的阻力。优选地，鳍片形支撑结构具有楔形下游前部。楔形下游前部进一步减少了在装置内工艺流所经受的阻力。优选地，鳍片形支撑结构具有圆形基底，在该处鳍片形支撑结构连接至环状部件。这使支撑结构周围的流体流平滑化，并且使紧挨支撑结构经过装置的流体流成流线型。因此进一步防止了非期望的材料堆积和结垢。此外，防止了支撑结构、尤其在基底周围的侵蚀。另外，流线型的平滑设计有助于减少局部应力，这确保了在严酷环境中的机械完整性。优选地，喷嘴形成为注射器部件的锥形延伸件，在锥形延伸件的中心具有喷嘴开口。优选地，锥形延伸件具有15°-60°、优选20°-45°、更优选25°-35°范围内的锥形角。这样的锥形角范围在减少返混上是最佳的。优选地，装置在至多400℃的温度和至多500MPa的压力使用而不损失功能。更优选地，装置在150至400℃的温度范围和200至500MPa的压力范围使用而不损失功能。本专利技术进一步涉及包括根据本专利技术的装置的透镜环垫片或锥环垫片。本专利技术进一步涉及一种包括根据本专利技术的装置的反应器系统。优选地，本专利技术进一步涉及一种包括根据本专利技术的装置的反应器系统，其中可在装置中将反应性流体注射并与工艺流体流混合。工艺流体流是湍流。反应器系统通常包括压缩机和包括反应段的反应器。在管式反应器系统的情况下，在反应段之前存在预热器段。在高压釜反应器系统的情况下，在反应段之前存在热交换器。装置可置于反应器系统的各个部分中，其中待将反应性流体注射并与工艺流体流混合。装置可置于反应器系统中的反应段之中或之前。例如，装置可附接至压缩机，以将反应性流体注入至压缩机中的工艺流体流。本专利技术进一步涉及一种使用根据本专利技术的装置、根据本专利技术的透镜环垫片或锥环垫片、或根据本专利技术的反应器系统来制备乙烯的均聚物或共聚物的高压聚合方法。优选地，本专利技术进一步涉及一种使用根据本专利技术的装置、根据本专利技术的透镜环垫片或锥环垫片、或根据本专利技术的反应器系统来制备乙烯的均聚物或共聚物的高压聚合方法，其中工艺流体包含乙烯和反应性流体选自共聚单体、引发剂、抑制剂、清除剂和链调节剂。工艺流体流的压力视装置在反应器系统中的位置而变化。例如，当装置置于管式反应器中时，工艺流体的压力通常为200-500MPa；当装置附接至高压釜反应器时，工艺流体的压力通常为180-500MPa；当装置附接至压缩机时，工艺流体的压力通常为20-50MPa。工艺流体优选包含乙烯。取决于温度和压力，工艺流体可为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在工艺流体流中注射和混合反应性流体以制备聚烯烃的装置(100)，所述装置包括：/n·具有外壁和内壁(102)的环状部件(101)，其中所述环状部件(101)经布置以在输送方向(F)上具有所述工艺流体流；/n·连接至所述环状部件(101)的内壁(102)的支撑结构(103)；/n·安装在所述支撑结构(103)上的注射器部件(104)，其中所述注射器部件(104)为圆柱形，和其中所述注射器部件的圆柱轴A-A'与所述环状部件的中央轴平行和处于所述环状部件(101)的中央部分中；/n其中所述注射器部件(104)包括用于注射所述反应性流体的喷嘴(105)，所述喷嘴(105)相对于所述输送方向(F)设置在所述注射器部件的下游侧；/n·从所述环状部件(101)的外壁经过所述支撑结构(103)延伸至所述注射器部件(104)的所述喷嘴(105)的供应通道(106)，/n和其中所述环状部件(101)、所述支撑结构(103)和所述注射器部件(104)由单件金属制成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170106 EP 17150517.5;20170501 US 62/492,4781.用于在工艺流体流中注射和混合反应性流体以制备聚烯烃的装置(100)，所述装置包括：
·具有外壁和内壁(102)的环状部件(101)，其中所述环状部件(101)经布置以在输送方向(F)上具有所述工艺流体流；
·连接至所述环状部件(101)的内壁(102)的支撑结构(103)；
·安装在所述支撑结构(103)上的注射器部件(104)，其中所述注射器部件(104)为圆柱形，和其中所述注射器部件的圆柱轴A-A'与所述环状部件的中央轴平行和处于所述环状部件(101)的中央部分中；
其中所述注射器部件(104)包括用于注射所述反应性流体的喷嘴(105)，所述喷嘴(105)相对于所述输送方向(F)设置在所述注射器部件的下游侧；
·从所述环状部件(101)的外壁经过所述支撑结构(103)延伸至所述注射器部件(104)的所述喷嘴(105)的供应通道(106)，
和其中所述环状部件(101)、所述支撑结构(103)和所述注射器部件(104)由单件金属制成。


2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述环状部件(101)、所述支撑结构(103)和所述注射器部件(104)由单件钢制成。


3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中所述注射器部件(104)的圆柱轴A-A'位于离所述环状部件(101)的中央轴0至1/4D的距离，其中D是所述环状部件(101)的内径。


4.根据权利要求3所述的装置(100)，其中所述注射器部件的圆柱轴A-A'与所述环状部件(101)的中央轴重合。


5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·D·L·A·托罗扎普拉斯，D·M·卡斯塔内达祖尼加，H·白，R·C·博德戈姆·范，M·尼科霍，B·E·H·梅根斯，
申请(专利权)人：SABIC环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL