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1、10申请公布号CN101940901A43申请公布日20110112CN101940901ACN101940901A21申请号200910088544722申请日20090709B01J19/00200601F28D5/0020060171申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司北京化工研究院72发明人陈江波杨芝超于鲁强宋文波仝钦宇杜亚锋74专利代理机构北京思创毕升专利事务所11218代理人郑莹54发明名称一种反应器夹套传热方法57摘要本发明涉及一种高效的反应器夹套传热方法，该方法在反应器夹套内采用液态易汽化流体例如氨气和液态丙。
2、烯等作为冷却介质，通过控制夹套出口的压力来调节夹套内冷却介质的温度，使其比反应器内温度低525。这样，夹套内流体将处于泡状沸腾状态，在夹套内侧表面会产生大量气泡，且不断离开壁面上升之液面，如此破坏流体的层流内层，使其热阻迅速减小，从而夹套侧的传热系数迅速增大，达到高效撤除反应热的目的。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN101940905A1/1页21一种反应器夹套传热方法，其特征在于，在反应器夹套内，用液态易汽化流体作为冷却介质，通过控制反应器夹套出口的压力来调节夹套内冷却介质的温度，使其比反应器内温度低525，使夹套内流体处于泡。
3、状沸腾状态，在夹套内侧表面会产生大量气泡，且不断离开壁面上升之液面，这就破坏了反应器夹套内流体的内层层流，使其热阻迅速减小，从而使夹套内侧的传热系数迅速增大，并且不需要提高夹套内冷却介质的流速，达到高效撤除反应热的目的。2根据权利要求1所述的反应器夹套传热方法，其特征在于，在反应器夹套内，调节夹套内冷却介质的温度，使其比反应器内温度低510。3根据权利要求1所述的反应器夹套传热方法，其特征在于，在反应器夹套内，液态易汽化流体必须保持一定的液位高度，所述的液位高度为夹套高度的1090。4根据权利要求1所述的反应器夹套传热方法，其特征在于，所述的冷却介质为液态丙烯或液氨。5根据权利要求1所述的反应。
4、器夹套传热方法，其特征在于，所述的冷却介质为液态丙烯。权利要求书CN101940901ACN101940905A1/3页3一种反应器夹套传热方法技术领域0001本发明属于烯烃聚合领域，涉及一种液相丙烯本体聚合反应连续聚合工艺中的反应器夹套高效传热方法。背景技术0002将沸腾传热应用于夹套换热过程可大大提高其传热性能。这是由于当流体处于泡状沸腾状态时，由于传热界面上不断有气泡生成、脱离和上升，破坏了流体的层流内层，因而导致其传热系数急剧增大，提高了其传热效率。因此，相比于冷却介质中无相变发生时，这种方法的传热性能更好，当其用于撤出反应器内的反应热时，这种方法具有更高的撤热效率，进而可以提高反应器。
5、的产率。0003夹套传热是工业反应器装置中一种常见的传热方式，因此，夹套的传热性能对装置的生产能力有很大影响。通常，提高夹套传热性能的方法主要有以下两种，第一种方法是改进夹套内部结构或者在夹套内增设内构件的方法来增加有效传热面积如中国专利CN2671681Y和CN2902956Y，第二种方法是改进夹套内部结构或者提高冷却介质流速来增强夹套内流体的湍流强度如中国专利CN2336311Y，CN2501572Y，CN2735282Y，CN2696712Y，CN1924505A，因此可提高夹套侧的传热系数，现有专利技术多以第二种为主。尽管增强夹套内流体的湍流强度可以提高夹套的传热效果，但由于传热界面附。
6、近始终存在层流内层，因此，当流体的湍流强度达到一定程度后，夹套侧的传热系数将保持不变，或者变化很小，因此很难进一步提高系统的总传热系数。0004当流体处于泡状沸腾状态时，由于传热壁面附近的液体不断汽化，并形成气泡，生成的气泡不断脱离壁面并上升至气体空间，这个过程使液体受到剧烈扰动，从而破坏了流体的层流内层，使其传热系数急剧增大，通常可达1000W/M2K以上，特殊情况下甚至可达10000W/M2K以上。因此，将沸腾传热应用于换热过程，可以有效提高其传热性能。而且，由于其传热性能大大提高，所以减少了冷却介质的消耗量。目前，沸腾传热技术在大功率半导体元件的冷却CN1056350A，CN102507。
7、1C，CN1233037C以及空调制冷过程CN1389702A等方面已有所应用，但是，迄今为止，沸腾传热技术在夹套换热领域尚未得到应用。0005夹套传热在石油石化工业中的应用十分广泛，常用于工业反应器装置的传热，如聚烯烃工业中用于液相本体聚合所用的环管反应器和釜式反应器等均是采用夹套来撤出聚合过程所放出的反应热，若反应热不能及时撤出，反应将不能平稳进行，严重时甚至会导致停车，所以夹套的传热性能在很大程度上决定了装置的生产能力。因此，提高夹套的传热效率对工业生产有很重要的意义。0006因此，将沸腾传热应用于夹套换热可以大大提高其传热性能，当采用这种方法来撤出反应器放出的反应热时，可提高反应器的产。
8、率。发明内容0007本发明提供了一种高效传热方法，这种方法可以使夹套内侧的传热系数达到说明书CN101940901ACN101940905A2/3页41000W/M2K以上，而不需要提高夹套内冷却介质的流速。这样可以大大提高整个传热系统的总传热系数，提高传热效率。0008本发明一种反应器夹套传热方法，在反应器夹套内，用液态易汽化流体作为冷却介质，通过控制反应器夹套出口的压力来调节夹套内冷却介质的温度，使其比反应器内温度低525，优选比反应器内温度低510，使夹套内流体处于泡状沸腾状态，在夹套内侧表面会产生大量气泡，且不断离开壁面上升之液面，这就破坏了反应器夹套内流体的内层层流，使其热阻迅速减小。
9、，从而使夹套侧的传热系数迅速增大，并且不需要提高夹套内冷却介质的流速，达到高效撤除反应热的目的。0009本发明的具体实施方法是采用易汽化液态流体如液氨和液态丙烯等作为冷却介质，通过控制夹套出口的压力来调节夹套内冷却介质的泡点温度，使其比反应器壁面温度低525。在这种条件下，夹套内的流体处于泡状沸腾状态，在夹套内侧表面会产生大量气泡，且不断离开壁面上升之液面，因此破坏流体的内层层流，使其热阻迅速减小，从而夹套侧的传热系数迅速增大。为使夹套内冷却介质处于泡状沸腾状态，夹套内易汽化液态流体必须保持一定的液位高度，所述的液位高度为夹套高度的1090。因此需要控制夹套内的压力来调节夹套内的温度，使气、液。
10、相处于平衡状态。另外，调节夹套内冷却介质的液位高度也可以控制传热能力，但必须保证夹套内存在一定的气相空间，否则其压力控制存在很大困难。0010本发明也可用于其他换热系统，如列管式换热器和板式换热器等。对于实验室规模或者中试规模的相关设备单元，通常由于换热量较小，采用一般的低温冷却介质如冷却水和乙二醇水溶液等即可满足传热要求，但是在某些特殊条件如要求的冷却温度较低情况下，或者冷却条件较为苛刻时，这类冷却介质很难完成传热要求，如果采用本发明的方法，就很容易达到传热要求。0011本发明所述的高效传热方法采用易汽化的液态流体作为冷却介质应用于夹套传热过程。通过控制夹套内压力使夹套内流体温度比反应器壁面。
11、温度低525，此时夹套内的流体处于泡状沸腾状态，因此夹套侧的传热系数大大提高。该方法所用的液态流体可以是液氨或液态丙烯，但并不局限于这两种物质，其他易汽化的液态流体也可以使用。从夹套出口出来的气体可采取其他方法回收循环利用。附图说明0012图1为带夹套的釜式反应器。0013图2为带夹套的环管式反应器。0014实施例10015沸腾传热用于撤出特殊条件下反应器内的反应热。0016如图1所示，釜式反应器1内进行放热反应，同时反应器内设置了搅拌器6，以保持釜内温度均匀，反应过程放出的热量通过夹套2撤出，同时要求控制其温度为5。此时如果采用低温冷却水很难完成传热任务，因此采用液态丙烯3作冷却介质。液态丙。
12、烯从夹套下部入口4进入，汽化后的气体从夹套上部的出口5流出。0017本实例所用的釜式反应器体积为5L，操作时，在夹套出口管线上安装了压力调节阀，通过调节其开度控制夹套内压力在5BAR绝压左右，此时夹套内温度约为5。由于说明书CN101940901ACN101940905A3/3页5釜式反应器内传热系数高于夹套侧的传热系数，反应釜壁面温度更接近于釜内温度，即在05之间。如此，反应釜壁面温度与夹套内温度的温差在510之间，满足了泡状沸腾的条件，即夹套内液态丙烯处于泡状沸腾状态，因此大大提高了夹套侧的传热系数，满足了反应釜的撤热要求。0018由于本实例所用的釜式反应器的容积较小，反应所放出的热量较少。
13、，因此单位时间内夹套内汽化的液态丙烯量较少，汽化后的丙烯气可通过一个出口及时排出。当这种传热方法应用于大型釜式反应器的撤热时，考虑到夹套内单位时间内夹套内汽化的液态丙烯量较大，为便于控制夹套内的压力，可在夹套上部开设两个或两个以上的气体出口。同样，也可在夹套下部开设两个或多个液相冷却介质入口。0019类似地，本发明的高效传热方法也可用于特殊条件下其他类型反应器如环管反应器等内反应热的撤出。0020实施例20021沸腾传热用于提高反应器的传热性能，反应器的传热性能直接影响其生产能力，因此，提高反应器的传热性能有利于其生产能力的提高。对于釜式反应器尤为如此，由于这种反应器的比表面积相对较小，限制了。
14、其传热能力，进而限制了反应器的生成能力。因此，为了提高釜式反应器的传热能力，就必须有效提高其传热系数。0022本实例的釜式反应器的结构以及控制方法与实例1基本相同，反应器体积为300L，用于丙烯聚合。设计要求该反应器产量为54KG/HR，当采用低温冷却水作为冷却介质时，反应器的最大产量为40KG/HR，不能达到要求。改用沸腾传热的方法后，反应器的产量最高可达60KG/HR，产量提高约33。0023本实例的方法也适用于其他类型反应器，如环管反应器如图2。环管反应器1本身具有比传热面积大的优点，若在其夹套2内采用沸腾传热的方法，即可进一步提高反应器的传热能力，进而可进一步提高反应器的生产能力。说明书CN101940901ACN101940905A1/2页6图1说明书附图CN101940901ACN101940905A2/2页7图2说明书附图CN101940901A。