一种带超声波除垢装置的管式法高压聚乙烯反应器的操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种带超声波除垢装置的管式法高压聚乙烯反应器的操作方法，包括：提供带超声波除垢装置的管式法高压聚乙烯反应器，在线实时监测管式反应器内外两侧物料的温度和压力信号，实时预测反应管内侧物料的相平衡状态和反应管的实时传热系数K0，计算反应管理想传热系数K

【技术实现步骤摘要】
一种带超声波除垢装置的管式法高压聚乙烯反应器的操作方法


[0001]本专利技术属于管式法高压聚乙烯反应器设计领域，具体涉及一种带超声波除垢装置的管式法高压聚乙烯反应器的操作方法。

技术介绍

[0002]在管式法高压聚乙烯的生产中，反应器的粘壁现象是不可避免的，粘壁现象形成的污垢会增加传热热阻，降低换热效率，这不仅仅会对反应产量和产品质量造成重大影响，而且对反应的安全稳定运行也有很大的危害。目前工业上的除垢方法主要是调整工艺条件，如提高换热水进口温度。这些方法往往除垢效果不够显著，对产品性质也会造成影响，并且具有明显的滞后性，无法对污垢进行及时的清理。超声波除垢技术应用广泛，反应器中的污垢经过超声波在传播中的“空化”、“活化”、“剪切”、“抑制”四大效应而松动、脱落，以此达到除垢和防止结垢的效果。
[0003]目前尚未见将超声波除垢装置应用于高压聚合反应器中，即使考虑到进行应用，超声波除垢装置也无法对反应器中的结垢行为和结垢程度进行预测，因此需要超声波发生器和超声波换能器连续工作，才能达到除垢的目的，这一操作虽然能够很好地达到除垢和防止结垢的效果，但是也大大增加了超声波发生器和超声波换能器的工作负担和运行成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提高管式法高压聚乙烯反应器的生产效率，同时解决现有的超声波除垢装置无法对结垢行为和结垢程度进行预测而导致的持续运行的问题，降低生产能耗。
[0005]本专利技术提供一种带超声波除垢装置的管式法高压聚乙烯反应器的操作方法，包括：
[0006](1)提供带超声波除垢装置的管式法高压聚乙烯反应器；其包括管式反应器、换热夹套以及由在线监测控制系统、传感器和换能器组成的超声波除垢装置；传感器和换能器安装在套管式反应器上，所述超声波发生器和所述传感器与在线监测控制系统连接，所述换能器与超声波发生器连接；换能器用于产生超声波；
[0007](2)通过传感器在线实时监测管式反应器内外两侧物料的温度和压力信号，
[0008](3)通过处理传感器采集的信号实时预测反应管内侧物料的相平衡状态和反应管的实时传热系数K0，计算反应管理想传热系数K
i
，并根据下式预测反应管的污垢热阻R
f
[0009][0010](4)当1/R
f
≥9K
i
，不启动超声波除垢装置，当1/R
f
<3K
i
，启动超声波除垢装置。
[0011]优选的，当1/R
f
在3K
i
～9K
i
时，超声波除垢装置维持当前的状态。本专利技术将超声波
除垢装置的启停判别条件错开，使得超声除垢装置得以间歇运行，在保证除垢效果的前提下，进一降低超声除垢装置的运行能耗。
[0012]优选的，本专利技术所述管式反应器为套管式反应器，包括内管和外管，所述套管式反应器由反应管和包裹反应管的夹套组成，其中反应管即为所述管式反应器的内管，夹套即为所述管式反应器的外管。管式反应器内侧物料指内管中的物料，管式反应器外侧物料指夹套内的换热介质物料。
[0013]在本专利技术的一种优选实施方式中，所述管式法高压聚乙烯反应器的内管内径为10
‑
100mm，优选30
‑
80mm。
[0014]在本专利技术的一种优选实施方式中，所述管式法高压聚乙烯反应器包括至少3个自由基引发剂进料口，优选沿反应器纵向不同位置处共设置3
‑
6个自由基引发剂进料口。
[0015]在本专利技术的一种优选实施方式中，所述管式法高压聚乙烯反应器包括至少3个超声波换能器，优选沿反应器纵向不同位置处共设置3
‑
12个超声波换能器。
[0016]在本专利技术的一种优选实施方式中，所述超声波换能器在所述自由基引发剂进料口的下游，优选的所述超声波换能器到自由基引发剂进料口的距离为0.1～20m。
[0017]在所述的管式法高压聚乙烯反应器中，换热水将物料反应释放的热量部分吸收，物料与换热水以逆流或者并流的方式进行热量传递，在反应器内设置有传感器，传感器与在线监测控制系统连接，在线监测控制系统包括数据采集模块、相平衡计算模块、污垢热阻计算模块和反馈控制模块；通过数据采集模块对传感器的输出数据进行收集、存储及输出，再通过相平衡计算模块和污垢热阻计算模块计算得到物料平衡状态参数、管式法高压聚乙烯反应器内传热系数的工业值K0、传热系数的理想值K
i
、反应器的污垢热阻R
f
；最后反馈控制模块根据进行判断，再分别对换热水进口温度以及超声波发生器和换能器的运行状态调控，达到在线监测调控的目的，同时减轻了超声波发生器和换能器的运行负担，也达到了节能的目的。
[0018]所述的数据采集模块对传感器输出的反应器和夹套操作参数进行收集和存储，并将数据整理后分别输出给相平衡计算模块和污垢热阻计算模块。
[0019]所述在线监测控制系统通过处理传感器采集的所述管式反应器内物料和换热夹套内换热介质的温度和压力数据以及离线分析得到的聚合物分子量和支化度等数据，得到所述管式反应器内理想传热系数K
i
；所述在线监测控制系统通过处理传感器采集的所述管式反应器和换热夹套中介质的温度数据，得到实时传热系数K0，再计算得到反应器的污垢热阻R
f
。具体的，可以通过对管式反应器建模，确定管内聚合物浓度、分子量、支化度、物料流速、密度、比热等，然后根据经验模型或机理模型计算管内外对流实时传热系数和理想传热系数。
[0020]所述的相平衡计算模块对数据采集模块输出的物料温度、压力数据进行处理，利用PC
‑
SAFT状态方程和POLYMIX算法对管式法高压聚乙烯反应器的相平衡进行计算，得到反应器内任意时刻和管程处的物料平衡参数，对比反应器任意时刻和管程处的分相压力和反应器的实际操作压力来判断物料是否产生分相，将相平衡计算模块输出的结果反馈给换热水进口温度，对换热水进口温度进行调控，防止反应器内物料分相沉积形成污垢。
[0021]所述的污垢热阻计算模块对传感器输出的物料和换热水进出口温度进行处理，得到管式法高压聚乙烯反应器内传热系数的工业值K0，同时处理得到物料的对流传热系数、
换热水的对流传热系数和反应器金属管的导热系数，计算得到传热系数的理想值K
i
，通过公式：
[0022][0023]计算得到反应器的污垢热阻R
f
，当1/R
f
≥9K
i
，则超声波发生器和换能器不需要工作，当1/R
f
<3K
i
，则超声波发生器和换能器工作，通过对污垢热阻的在线监控，让超声波发生器和换能器间歇运行，达到节能的目的。
[0024]优选的，所述换能器的输出功率为0.5
‑
5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带超声波除垢装置的管式法高压聚乙烯反应器的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)提供带超声波除垢装置的管式法高压聚乙烯反应器；其包括管式反应器(1)、换热夹套(2)以及由在线监测控制系统(11)、传感器(8)和换能器(7)组成的超声波除垢装置；传感器(8)和换能器(7)安装在套管式反应器上，所述超声波发生器(10)和所述传感器(8)与在线监测控制系统(11)连接，所述换能器(7)与超声波发生器(10)连接；换能器(7)用于产生超声波；(2)通过传感器在线实时监测管式反应器内外两侧物料的温度和压力信号，(3)通过处理传感器采集的信号实时预测反应管内侧物料的相平衡状态和反应管的实时传热系数K0，计算反应管理想传热系数K
i
，并根据下式预测反应管的污垢热阻R
f
(4)当1/R
f
≥9K
i
，不启动超声波除垢装置，当1/R
f
<3K
i
，启动超声波除垢装置。2.根据权利要求项1所述的操作方法，其特征在于：所述换能器(7)的输出功率为0.5
‑
50kW，输出的超声波频率为20
‑
100kHz。3.根据权利要求项1所述的操作方法，其特征在于：至少一个传感器(8)分布在管式反应器(1)上，并且与在线监测控制系统(11)连接，采集并存储反应管内物料和反应管夹套物料的实时信息。4.根据权利要求项1
‑
3任一项所述的操作方法，其特征在于：在线监测控制系统对传感器(8)采集的数据进行处...

【专利技术属性】
技术研发人员：范小强，帅云，陈毓明，从文杰，黄嘉雯，任聪静，历伟，
申请(专利权)人：浙江大学宁波五位一体校区教育发展中心，
类型：发明
国别省市：