無論是石油化工還是煤化工企業,聚合反應釜是聚合裝置必不可少的設備,并在其中占有核心地位。聚合反應釜在裝置中運行順利與否直接影響整套裝置的運行。聚合反應過程都是在反應釜內發生的,它們都有一個共同的特點就是將小分子的物質聚合成大分子的物質。對于某些物質來說隨著聚合程度的增大粘度變化很大。以煤化工企業中韞瀝青(65℃軟化點)聚合成改質瀝青(145oC軟化點)為例,聚合程度越大的產品 (軟化點越大)在同一溫度的粘度也越大。大粘度的物料在聚合反應釜內流動時的內部阻力也大,在釜內流動不暢時很易結焦堵塞。釜外需加熱爐用較大量煤氣加熱,以降低聚合物黏度。
1 問題
現在的聚合反應釜結構是圓柱形立式結構,釜底出料口部分是橢圓型平底形狀,釜內帶有攪拌器。這樣的結構在中溫瀝青(65℃軟化點) 聚合成改質瀝青,長期運行使用存在如下問題: (1)聚合產品粘度大,致攪拌槳上粘有一層很厚半焦式的瀝青;(2)聚合反應釜底部有很厚的焦層,致攪拌槳卡轉,或者掉下的焦塊堵塞管道,使整套裝置不能連續運轉,生產停工。反應釜生產周期6l天,檢修用時7天,加熱爐煤氣用量87m。/h,產品改質瀝青含喹啉不溶物QI 1.5% 。
2 改造
(1)改造反應釜攪拌槳葉
以前的攪拌槳葉是水平式(見圖1),攪拌起來釜內物料作同心圓運動,圓心的物料轉動速度很慢,靠近釜壁的物料轉動速度很快。同一物性的物料在同一溫度和壓力下,流速慢的物料比流速快的物料聚合速度大,并呈指數關系。這樣圓心處的物料聚合程度高、粘度大,粘在攪拌槳中軸上,越積越大。停工后很難清理。將攪拌槳葉上加若干個導液板,且在平面布置上均勻。物料做湍流運動使釜壁內物料與釜壁之間滯溜層較薄,傳熱較多、較快,節約釜外加熱爐所用的煤氣量釜壁不產生高溫,不結焦。在攪拌槳轉動時,槳葉對物料有一個向釜壁的推力,物料碰撞到釜壁后再向圓心運動,由此往復循環,使物料在平面層內有相向運動。
(2)改造聚合反應釜底部
以前的釜底部為較為平坦的橢圓形結構,由于聚合過程中產生的過聚合物——焦塊的堆積,當它們較小的時候能及時從下料管排出釜外,但當它們大到一定的尺寸后,排出就很困難,且越積越大,堆積在下料管處堵塞管道(圖1)。將釜底部橢圓形結構改為45。斜度的錐形底,使焦塊來不及長大能通過下料管排出釜底,如圖2所示。
3 效果
改造后的聚合反應釜使整套裝置的生產周期達到120天,提高近一倍。設備的檢修周期用時 2天,提高2倍。更重要的是從釜底出來的改質瀝青含喹啉不溶物Q1 0.05% ,產品質量有了很大提高,釜外加熱爐煤氣用量減少到70m /h,節省了大量的煤氣。該焦化廠10萬t/a浸漬瀝青裝置,年增經濟效益300萬元,為節能減排做出了貢獻。