一种反应釜及聚乙烯的生产方法技术

本发明专利技术提供一种反应釜以及利用所述反应釜生产聚乙烯的方法。所述反应釜包括釜体和设置于釜体内的搅拌系统，所述搅拌系统包括搅拌轴(8)，所述搅拌轴(8)的底部连接有用于稳定所述搅拌轴的稳定器(11)，顶部连接有第一滚动轴承(5)，中部连接有一个或多个第二滚动轴承(9)。所述搅拌轴采用了上、中双轴承支撑的固定方式。由于摈弃常规的底部轴承，而采用顶部轴承，改善轴承润滑和减少轴承磨损，同时搅拌轴下端悬臂，其高温膨胀不受约束，不存在热应力。特别是底部稳定器的设置，能有效改善搅拌轴的径向摆动，确保大桨径比搅拌桨叶不碰壁，同时改善壁面附近物料流动状况，避免黏壁，还能减少轴承磨损，实现长周期稳定运行。实现长周期稳定运行。实现长周期稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种反应釜及聚乙烯的生产方法


[0001]本专利技术具体涉及一种反应釜及聚乙烯的生产方法。

技术介绍

[0002]低密度聚乙烯(LDPE)凭借质轻、柔韧性好、耐低温、耐冲击等优良性能，具有广泛的应用需求。目前，LDPE的生产工艺按反应器类型的不同可分为管式法和釜式法两种。其中管式反应器的主要特点是物流在管内呈柱塞状流动，没有返混现象，反应温度沿反应管的长度而有变化，所得聚乙烯的分子量分布相对较宽；而釜式反应器通常配有机械搅拌装置，物料可充分混合，反应温度相对均匀，且可以分区操作，使各反应区具有不同的温度，从而获得分子量分布较窄的聚乙烯。此外，和管式法相比，釜式法的操作压力和温度相对较低，操作压力通常是120MPa～250MPa，操作温度通常是130～280℃，能产生具有更多长支链的LDPE产品。因此，在基于高压自由基聚合机理生产LDPE或EVA等乙烯与极性单体共聚物时，釜式法是不可缺少的主流技术。
[0003]由于LDPE釜式法生产工艺需要在超高压、高温环境下运行，对装置密封提出了更高要求；同时乙烯聚合反应过程是一个剧烈的放热过程，如果不能及时转移热量，极易导致乙烯分解发生爆炸，特别是在大容积的搅拌釜(容积大于250L)或高温条件下操作的搅拌釜(温度大于200℃)中，由于搅拌混合不良更容易出现局部热点进而导致乙烯分解爆炸。此外，乙烯聚合物黏度较大，流动性较差时极易积聚附着在反应釜内壁上。因此，釜式法LDPE生产中，合理解决密封、温控、结垢等问题至关重要，从而对工艺核心装置高温高压反应釜的结构设计提出了更高的要求。
[0004]为解决高压环境下的密封问题，现有的LDPE反应釜大都采用了搅拌驱动电机内置的布局方式，从而回避了动密封的问题；通过采用大直径多层桨叶搅拌的方式来避免局部热点和聚合物黏壁的问题。如美国专利US3756996，提出合理配置多层搅拌桨的类型、数量、安装角度等，来获取所需要的流型，优化混合；中国专利CN201380062499.2提出在高压釜式反应器内壁设置长条形挡板，该挡板具有足够的长度、深度及数量，可以将旋转切向流转换成轴向流，同时促进径向流动。尽管釜式法聚乙烯生产已有几十年的历史，也不断有新的结构被提出，但LDPE高温高压反应釜的高质混合、高速细长搅拌轴的振动、高温环境搅拌系统的膨胀与支撑轴承的寿命、高压釜体换热等问题仍没有很好的解决或没能很好的协调匹配，亟待完善提高。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的第一方面提供了一种反应釜，通过对反应釜内的搅拌装置进行结构上的创新设计，使得反应釜能够更好的混合、减振、延寿和换热，进而提高系统运行的安全性和经济性。本专利技术的第二方面提供了一种在本专利技术提供的反应釜内中生产聚乙烯的方法。
[0006]根据本专利技术的第一方面，所述反应釜包括釜体和设置于釜体内的搅拌系统，所述
搅拌系统包括搅拌轴(8)，所述搅拌轴(8)的底部连接有用于稳定所述搅拌轴的稳定器(11)，顶部连接有第一滚动轴承(5)，中部连接有一个或多个第二滚动轴承(9)。
[0007]根据本专利技术的一些实施方式，所述稳定器(11)包括中空圆筒。
[0008]根据本专利技术的一些实施方式，所述中空圆筒的外径为所述釜体直径的50
‑
85％。
[0009]根据本专利技术的一些实施方式，所述中空圆筒的外径与釜体内壁的间隙为所述釜体直径的15
‑
50％。
[0010]本专利技术中所述釜体的直径指的是反应釜筒体部分的内径。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述中空圆筒的高径比为0.5
‑
1.0。
[0012]本专利技术中所述中空圆筒的高径比指的是中空圆筒的高度与中空圆筒外径的比值。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述中空圆筒上设置有对称的竖向栅格或豁口，在中空圆筒上设置所述栅格或豁口有利于形成与搅拌轴径向运动方向相反的作用力。
[0014]本专利技术中通过采用上述具有特定结构和尺寸的中空圆筒作为稳定器，可以有效减少搅拌轴的径向摆动。圆筒过高或者过大，影响搅拌釜内物料的流动，过矮或过小，对搅拌轴的稳定效果较差。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述搅拌轴(8)为空心轴，采用空心轴可以在保证强度的同时减轻轴的自重。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述搅拌轴的旋转速度不小于750转/分钟。优选的方案是所述搅拌轴是高速旋转的空心细长轴。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一滚动轴承(5)为向心滚动轴承和推力滚动轴承，用于固定和承载所述搅拌轴。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，第二滚动轴承(9)为向心滚动轴承，用于稳定所述搅拌轴。
[0019]本专利技术中所述的搅拌轴上端采用由向心轴承和推力轴承组成的组合滚动轴承实现固定和承载，中间采用向心滚动轴承进行约束，下端设置有稳定器减小搅拌轴径向摆动量。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述搅拌轴(8)上连接有第一搅拌桨(6)和第二搅拌桨(7)。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一搅拌桨(6)为径流桨。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述径流桨与釜体内壁的间隙不大于20mm。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述径流桨与釜体内壁的间隙为5
‑
15mm。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二搅拌桨(7)为斜叶轴流桨。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述斜叶轴流桨包括至少2个的环向均布的叶片，所述叶片宽度与直径的比例为0.05
‑
0.3。
[0026]本专利技术中所述叶片宽度与直径(叶片长度)的比指的是叶片宽度的最大值与叶片直径的比值。根据本专利技术的一些实施方式，所述叶片尖端与釜体内壁的间隙不大于20mm。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述叶片尖端与釜体内壁的间隙为2
‑
10mm。
[0028]本专利技术中稳定器与搅拌轴的连接方式为本领域常规连接方式，优选地，所述中空圆筒的筒壁与第二搅拌桨的径向叶片尖端的上部或下部相连接。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述釜体包括上封头(1)、厚壁筒体(2)和下封头
(13)。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述搅拌系统还包括驱动装置(3)和连接装置(4)。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述驱动装置(3)固定于所述釜体的上封头(1)内，所述搅拌轴(8)的上端通过连接装置(4)与驱动装置(3)相连接，贯穿所述反应釜。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，所述驱动装置(3)为电机。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述连接装置(4)为花键。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述搅拌轴底部稳定器距离釜底筒体与下封头连接线的距离为0
‑
0.2D，其中D为釜体内径。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反应釜，包括釜体和设置于釜体内的搅拌系统，所述搅拌系统包括搅拌轴(8)，所述搅拌轴(8)的底部连接有用于稳定所述搅拌轴的稳定器(11)，顶部连接有第一滚动轴承(5)，中部连接有一个或多个第二滚动轴承(9)。2.根据权利要求1所述的反应釜，其特征在于，所述稳定器(11)包括中空圆筒，优选地，所述中空圆筒的外径为所述釜体直径的50
‑
85％，所述中空圆筒的外径与釜体内壁的间隙为所述釜体直径的15
‑
50％；和/或所述中空圆筒的高径比为0.5
‑
1.0；和/或所述中空圆筒上设置有对称的竖向栅格或豁口。3.根据权利要求1或2所述的反应釜，其特征在于，所述搅拌轴(8)为空心轴；和/或所述第一滚动轴承(5)为向心滚动轴承和推力滚动轴承，用于固定和承载所述搅拌轴；和/或所述第二滚动轴承(9)为向心滚动轴承，用于稳定所述搅拌轴。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的反应釜，其特征在于，所述搅拌轴(8)上连接有第一搅拌桨(6)和第二搅拌桨(7)，优选地，所述第一搅拌桨(6)为径流桨，优选所述径流桨与釜体内壁的间隙不大于20mm，优选为5
‑
15mm；和/或所述第二搅拌桨(7)为斜叶轴流桨，优选所述斜叶轴流桨包括至少2个的环向均布的叶片，所述叶片宽度与直径的比例为0.05
‑
0.3，更优选，所述叶片尖端与釜体内壁的间隙不大于20mm，优选为2
‑
10mm；更优选地，所述中空圆筒的筒壁与第二搅拌桨的径向叶片尖端的上部或下部相连接。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的反应釜，其特征在于，所述釜体包括上封头(1)、厚壁筒体(2)和下封头(13)，和/或所述搅拌系统还包括驱动装置(3)和连接装置(4)。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的反应釜...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳永荣，程嘉猷，刘宝庆，成卫戍，林兴华，安永明，王靖岱，黄正梁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：