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改造聚合反应釜节能

无论是石油化工还是煤化工企业,聚合反应釜是聚合装置必不可少的设备,并在其中占有核心地位。聚合反应釜在装置中运行顺利与否直接影响整套装置的运行。聚合反应过程都是在反应釜内发生的,它们都有一个共同的特点就是将小分子的物质聚合成大分子的物质。对于某些物质来说随着聚合程度的增大粘度变化很大。以煤化工企业中韫沥青(65℃软化点)聚合成改质沥青(145oC软化点)为例,聚合程度越大的产品 (软化点越大)在同一温度的粘度也越大。大粘度的物料在聚合反应釜内流动时的内部阻力也大,在釜内流动不畅时极易结焦堵塞。釜外需加热炉用较大量煤气加热,以降低聚合物黏度。

1 问题

现在的聚合反应釜结构是圆柱形立式结构,釜底出料口部分是椭圆型平底形状,釜内带有搅拌器。这样的结构在中温沥青(65℃软化点) 聚合成改质沥青,长期运行使用存在如下问题: (1)聚合产品粘度大,致搅拌桨上粘有一层很厚半焦式的沥青;(2)聚合反应釜底部有很厚的焦层,致搅拌桨卡转,或者掉下的焦块堵塞管道,使整套装置不能连续运转,生产停工。反应釜生产周期6l天,检修用时7天,加热炉煤气用量87m。/h,产品改质沥青含喹啉不溶物QI 1.5% 。

2 改造

(1)改造反应釜搅拌桨叶

以前的搅拌桨叶是水平式(见图1),搅拌起来釜内物料作同心圆运动,圆心的物料转动速度很慢,靠近釜壁的物料转动速度很快。同一物性的物料在同一温度和压力下,流速慢的物料比流速快的物料聚合速度大,并呈指数关系。这样圆心处的物料聚合程度高、粘度大,粘在搅拌桨中轴上,越积越大。停工后很难清理。将搅拌桨叶上加若干个导液板,且在平面布置上均匀。物料做湍流运动使釜壁内物料与釜壁之间滞溜层最薄,传热最多、最快,节约釜外加热炉所用的煤气量釜壁不产生高温,不结焦。在搅拌桨转动时,桨叶对物料有一个向釜壁的推力,物料碰撞到釜壁后再向圆心运动,由此往复循环,使物料在平面层内有相向运动。

(2)改造聚合反应釜底部

以前的釜底部为较为平坦的椭圆形结构,由于聚合过程中产生的过聚合物——焦块的堆积,当它们较小的时候能及时从下料管排出釜外,但当它们大到一定的尺寸后,排出就很困难,且越积越大,堆积在下料管处堵塞管道(图1)。将釜底部椭圆形结构改为45。斜度的锥形底,使焦块来不及长大能通过下料管排出釜底,如图2所示。

3 效果

改造后的聚合反应釜使整套装置的生产周期达到120天,提高近一倍。设备的检修周期用时 2天,提高2倍。更重要的是从釜底出来的改质沥青含喹啉不溶物Q1 0.05% ,产品质量有了很大提高,釜外加热炉煤气用量减少到70m /h,节省了大量的煤气。该焦化厂10万t/a浸渍沥青装置,年增经济效益300万元,为节能减排做出了贡献。