專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚丙烯液相本體環(huán)管反應(yīng)器聚合工藝中聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)，進(jìn)一步地說(shuō)，是涉及一種聚丙烯液相本體環(huán)管 反應(yīng)器聚合工藝中有關(guān)聚合物脫氣、丙烯循環(huán)回收的方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)用環(huán)管反應(yīng)器本體聚合工藝技術(shù)的聚丙烯裝置主要包括催化劑制備、聚合反 應(yīng)、聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收、汽蒸和干燥、擠壓和造粒等工藝單元。聚合物脫氣和丙烯 循環(huán)回收的工藝單元中，包括閃蒸線、閃蒸罐、袋濾器、低壓丙烯洗滌塔、循環(huán)丙烯壓縮機(jī)、 高壓丙烯洗滌塔等設(shè)備。在聚合工段中，反應(yīng)器穩(wěn)壓罐與環(huán)管反應(yīng)器相連接，用以保持環(huán)管反應(yīng)器完全充 滿狀態(tài)和減少壓力波動(dòng)。同時(shí)，大量的聚丙烯和液態(tài)丙烯單體由環(huán)管反應(yīng)器排出后進(jìn)入閃 蒸線進(jìn)行汽化。為了保證閃蒸線內(nèi)不低于輸送固體的最小速度，現(xiàn)有工藝是從反應(yīng)器穩(wěn)壓 罐引出一部分反應(yīng)物料輸送至環(huán)管反應(yīng)器后面的閃蒸線進(jìn)行吹掃。在聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收工段中，從聚合工段環(huán)管反應(yīng)器排出的大量聚丙烯 和液態(tài)丙烯單體進(jìn)入閃蒸線使液態(tài)丙烯閃蒸汽化，并在閃蒸罐將聚丙烯與氣態(tài)丙烯單體分 離。從閃蒸罐中分離出的聚丙烯進(jìn)入袋濾器再進(jìn)行氣固分離，固相流入下游汽蒸干燥處理， 分離出的氣態(tài)丙烯經(jīng)過(guò)低壓丙烯洗滌塔洗滌、循環(huán)丙烯壓縮機(jī)壓縮后與閃蒸罐分離出的氣 態(tài)丙烯一并送入高壓丙烯洗滌塔洗滌。洗滌后的氣態(tài)丙烯經(jīng)塔頂排出，冷凝后一部分回流， 一部分經(jīng)丙烯進(jìn)料罐由丙烯進(jìn)料泵送入聚合工段進(jìn)行聚合，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)管聚丙烯生產(chǎn)工藝 中聚合物脫氣和丙烯單體的循環(huán)回收。在此之中，為防止高壓丙烯洗滌塔底部物料堆積， 現(xiàn)有的工藝是將高壓丙烯洗滌塔的塔底物料，即含有少量洗滌下來(lái)的聚丙烯粉末的丙烯， 經(jīng)過(guò)一條小閃蒸線汽化后，連續(xù)返送到袋濾器再進(jìn)行氣固分離，分離出的丙烯氣體再經(jīng)過(guò) 壓縮機(jī)和洗滌塔進(jìn)行循環(huán)壓縮和洗滌。這種在高壓丙烯洗滌塔、袋濾器、低壓丙烯洗滌塔及 循環(huán)丙烯壓縮機(jī)之間的丙烯單體的循環(huán)，使設(shè)備的負(fù)荷大、耗能高，同時(shí)使裝置的擴(kuò)能改造 存在瓶頸。我國(guó)目前擁有聚丙烯裝置近100套，早期建設(shè)的聚丙烯裝置生產(chǎn)能力大都比較 低，近幾年新建的聚丙烯裝置大多在20萬(wàn)噸/年規(guī)模以上。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大部分早期 建設(shè)的聚丙烯裝置面臨擴(kuò)能改造，而擴(kuò)能改造給聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收工藝過(guò)程帶來(lái) 的直接影響是從袋濾器、低壓洗滌塔至循環(huán)壓縮機(jī)的丙烯氣量增加，因此分離、洗滌、壓縮 等設(shè)備的工作能力明顯不足。而相應(yīng)工段的改造又將會(huì)增加投資、延長(zhǎng)施工周期，以致降低 經(jīng)濟(jì)效益。CN 01136035針對(duì)環(huán)管反應(yīng)器本體聚合聚丙烯工藝技術(shù)中關(guān)于聚合物脫氣和丙烯 循環(huán)回收單元也做出了工藝改進(jìn)，將高壓丙烯洗滌塔塔底物料經(jīng)漿料泵升壓后，與反應(yīng)器 前的原料丙烯及循環(huán)回收的丙烯一起作為聚合反應(yīng)原料直接送往反應(yīng)器，進(jìn)行聚合反應(yīng)。 其改進(jìn)方法能降低丙烯循環(huán)回收過(guò)程中袋濾器、低壓丙烯洗滌塔、循環(huán)丙烯壓縮機(jī)、高壓丙烯洗滌塔等設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷。但該方法存在以下缺點(diǎn)1、只有在保證高壓丙烯洗滌塔塔底 物料的壓力高于反應(yīng)器聚合壓力的情況下才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)料操作，因此必須選用高揚(yáng)程的漿料 泵。而2000年后新建的環(huán)管裝置多為第二代環(huán)管，其操作壓力高達(dá)4. 5MPa，就使這個(gè)問(wèn)題 變得更加明顯。2、從環(huán)管反應(yīng)器排出的大量聚丙烯和液態(tài)丙烯單體，在有蒸汽夾套的閃蒸 線(大閃蒸線)內(nèi)加熱，使液態(tài)丙烯汽化進(jìn)入閃蒸罐中。現(xiàn)有工藝是采用向大閃蒸線加入 抗靜電劑的方法來(lái)殺死聚丙烯細(xì)粉的聚合活性，防止其在下游繼續(xù)聚合堵塞管道?？轨o電 劑是一種能夠使聚丙烯催化劑失活的物質(zhì)，并會(huì)和聚丙烯細(xì)粉一起經(jīng)閃蒸罐進(jìn)入高壓丙烯 洗滌塔，并積存于底部。按照CN01136035所述的方法將高壓丙烯洗滌塔塔底物料直接送入 聚合反應(yīng)器會(huì)使反應(yīng)器聚合活性下降，也會(huì)使抗靜電劑的用量增加。有的工廠將環(huán)管裝置 上抗靜電劑的加入取消，見(jiàn)劉華強(qiáng)，湖北化工2002(3)，39，在這樣的裝置上CN 01136035的 技術(shù)方案還是可以實(shí)施。但對(duì)于必須加入抗靜電劑的帶有氣相聚合反應(yīng)器的聚丙烯裝置， 以及需要加入抗靜電劑的其他裝置，CN 01136035所述的方法難于實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種聚丙烯液相本體環(huán)管反應(yīng)器聚合工藝中聚合物脫氣和丙烯循 環(huán)回收方法，該方法減少了丙烯單體在循環(huán)回收工藝單元中的處理量，并將循環(huán)物料作為 吹掃物料加以合理利用，從而達(dá)到降低能耗、節(jié)約成本的目的。本發(fā)明是發(fā)明人根據(jù)其在聚烯烴技術(shù)領(lǐng)域和環(huán)管聚丙烯工藝裝置上多年積累的 工作經(jīng)驗(yàn)而提出的。本發(fā)明主要是針對(duì)環(huán)管反應(yīng)器本體聚合聚丙烯生產(chǎn)工藝中，聚合物脫 氣和丙烯循環(huán)回收工藝單元的改進(jìn)。該工藝單元包括閃蒸線3、閃蒸罐4、袋濾器6、低壓丙 烯洗滌塔20、循環(huán)丙烯壓縮機(jī)10、高壓丙烯洗滌塔12等設(shè)備。從聚合工段排出的大量聚丙 烯和液態(tài)丙烯單體進(jìn)入閃蒸線3使丙烯閃蒸汽化，并在閃蒸罐4將聚丙烯與氣態(tài)丙烯單體 分離。從閃蒸罐4中分離出的聚丙烯進(jìn)入袋濾器6再進(jìn)行氣固分離，分離出的氣態(tài)丙烯經(jīng) 過(guò)低壓丙烯洗滌塔20洗滌、循環(huán)丙烯壓縮機(jī)10壓縮后與閃蒸罐4分離出的氣態(tài)丙烯一并 送入高壓丙烯洗滌塔12洗滌，洗滌后的氣態(tài)丙烯經(jīng)塔頂排出，冷凝后一部分回流，一部分 丙烯經(jīng)進(jìn)料罐15由丙烯進(jìn)料泵14送入聚合工段進(jìn)行聚合，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)管聚丙烯生產(chǎn)工藝 中聚合物脫氣和丙烯單體的循環(huán)回收。本發(fā)明在聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收工藝中將高壓丙烯洗滌塔12的塔底物料即 為含有少量洗滌下來(lái)的聚丙烯粉末的丙烯，由漿料泵18升壓后直接送至環(huán)管反應(yīng)器后的 閃蒸線，大部分的氣態(tài)丙烯經(jīng)過(guò)閃蒸罐以后被回收送至聚合工段，因此減少了在本工段分 離、洗滌、壓縮和閃蒸等循環(huán)過(guò)程的丙烯處理量，降低了相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷及能源消耗。本發(fā)明在聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收工藝中，將高壓丙烯洗滌塔12的塔底物料 經(jīng)漿料泵18升壓后作為吹掃物料直接送至環(huán)管反應(yīng)器后的閃蒸線3，取代了現(xiàn)有工藝中由 反應(yīng)器穩(wěn)壓罐1引出部分反應(yīng)物料吹掃閃蒸線的環(huán)節(jié)。此項(xiàng)改進(jìn)將高壓丙烯洗滌塔12的 塔底物料加以合理的循環(huán)利用。以上所述的將高壓丙烯洗滌塔12的塔底物料作為吹掃物料送至環(huán)管反應(yīng)器后面 的閃蒸線方法中，對(duì)于有的聚丙烯裝置已經(jīng)取消了大閃蒸線的吹掃丙烯，高壓丙烯洗滌塔 塔底物料經(jīng)升壓后可以加到閃蒸線上更接近閃蒸罐的位置，從而選用較低揚(yáng)程的漿料泵。 本發(fā)明為使吹掃物料的進(jìn)料量穩(wěn)定，可在該過(guò)程中進(jìn)行相應(yīng)的流量控制。在漿料泵進(jìn)口端和出口端之間增設(shè)回流調(diào)節(jié)，以保證出料穩(wěn)定。漿料泵可設(shè)置為兩臺(tái)，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。 兩臺(tái)漿料泵間設(shè)置聯(lián)鎖自啟動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)泵的自動(dòng)切換，并參與反應(yīng)器的緊急停車(chē)聯(lián)鎖。本發(fā)明高壓丙烯洗滌塔塔底物料中的丙烯為飽和狀態(tài)，如果漿料泵不能獲得足夠 的安裝高度，丙烯進(jìn)入漿料泵時(shí)容易發(fā)生氣液相變，會(huì)給漿料泵帶來(lái)?yè)p害。此時(shí)需要將高壓 丙烯洗滌塔架高，或者對(duì)進(jìn)入漿料泵18前的塔底物料進(jìn)行冷卻。一般選擇對(duì)塔底物料冷卻 的方法，冷卻方式可采用化工領(lǐng)域中常用的方法，如夾套管、換熱器等。本發(fā)明的積極效果是對(duì)于目前我國(guó)聚丙烯裝置能力普遍偏低、亟待擴(kuò)能改造的 現(xiàn)狀，采用上述改進(jìn)流程，可使聚丙烯裝置擴(kuò)建時(shí)分離、洗滌、壓縮工段的主要設(shè)備保持不 變，節(jié)約投資、縮短施工周期，并保證裝置運(yùn)轉(zhuǎn)良好；對(duì)于新建裝置亦可采用上述流程，減少 本工段主要設(shè)備的工作負(fù)荷、合理利用循環(huán)物料、簡(jiǎn)化工藝管線，從而降低投資和能耗。


圖1為聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收工藝流程示意圖。本發(fā)明是對(duì)聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收工藝單元的改進(jìn)，其工藝流程詳述如下 在聚合工段中，反應(yīng)器穩(wěn)壓罐1與環(huán)管反應(yīng)器2相連接，用以保持環(huán)管反應(yīng)器完全充滿狀態(tài) 和減少壓力波動(dòng)。從聚合工段環(huán)管反應(yīng)器2排出的大量聚丙烯和液態(tài)丙烯單體，經(jīng)帶有蒸 汽夾套的閃蒸線3加熱使液態(tài)丙烯汽化，進(jìn)入閃蒸罐4中降壓使丙烯進(jìn)一步閃蒸汽化，并使 聚丙烯與氣態(tài)丙烯單體分離。在料位控制下，固體從罐底部排出，進(jìn)入袋濾器6，氣體從罐頂 部排出。安裝在閃蒸罐4上部的動(dòng)力分離器5可防止出口氣流中夾帶大量固體。排出的氣 體進(jìn)入高壓丙烯洗滌塔12，在該塔內(nèi)洗滌分離出氣相中夾帶的微小聚丙烯粉末。塔底再沸 器13用于維持塔內(nèi)的操作溫度。塔頂氣流分兩股，一股進(jìn)入反吹氣罐9，用于反吹袋濾器 6 ；另一股經(jīng)循環(huán)丙烯冷卻器11冷凝后，由丙烯循環(huán)泵16把冷凝液一部分作為回流液返回 塔內(nèi)，另一部分送到丙烯進(jìn)料罐15中。丙烯進(jìn)料罐15中的丙烯再通過(guò)丙烯進(jìn)料泵14送入 聚合工段。從閃蒸罐4底部排出的聚丙烯粉料進(jìn)入袋式過(guò)濾器6中，在此使聚丙烯粉料中夾 帶的丙烯在低壓下進(jìn)一步分離。底部聚丙烯粉料在料位控制下連續(xù)排出，并加入抗氧劑送 至下一工段的汽蒸罐中。從袋濾器6頂部排出的氣態(tài)丙烯經(jīng)丙烯保護(hù)過(guò)濾器7過(guò)濾后進(jìn)入低壓丙烯洗滌塔 20中，用油洗滌氣體所攜帶的微量粉末。頂部氣體經(jīng)塔頂冷卻器8后進(jìn)入循環(huán)丙烯壓縮機(jī) 10，經(jīng)壓縮后與閃蒸罐4排出的丙烯氣體一起送入高壓循環(huán)丙烯洗滌塔12循環(huán)回收。低壓 丙烯洗滌塔20中的塔底物料由回流泵21回流與塔內(nèi)物料不斷混合。低壓丙烯洗滌塔20 塔底排出的部分廢油由廢油泵19送往下游工段的廢油處理罐。為防止高壓丙烯洗滌塔12底部聚丙烯物料沉積，原工藝是將塔底物料經(jīng)一條小 閃蒸17汽化后，連續(xù)返送到袋濾器6的進(jìn)料管線中；與此同時(shí)，為保證環(huán)管反應(yīng)器2排出的 物料在閃蒸線3內(nèi)正常輸送，原工藝是由反應(yīng)器穩(wěn)壓罐1引出部分反應(yīng)物料吹掃閃蒸線3， 如圖1中虛線所示。本發(fā)明對(duì)上述聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收工藝的改進(jìn)具體為將高壓 丙烯洗滌塔12塔底物料經(jīng)冷卻后由漿料泵18升壓直接送入環(huán)管反應(yīng)器2后面的閃蒸線3， 替代原有工藝中高壓丙烯洗滌塔12塔底物料返回袋濾器6和反應(yīng)器穩(wěn)壓罐1的反應(yīng)物料 吹掃閃蒸線3。為使塔底物料進(jìn)入閃蒸線3的進(jìn)料量穩(wěn)定，可在此管線接入閃蒸線3前設(shè)置一個(gè)流量控制單元進(jìn)行控制。漿料泵18設(shè)為兩臺(tái)，一開(kāi)啟，一備用，且?guī)в新?lián)鎖自啟動(dòng)，可 實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)泵間的自動(dòng)切換、參與反應(yīng)器的緊急停車(chē)聯(lián)鎖。若漿料泵停止運(yùn)行，聯(lián)鎖系統(tǒng)會(huì)自 動(dòng)關(guān)閉漿料泵18進(jìn)口端和出口端之間回流線上的回流調(diào)節(jié)閥，以防止物料從閃蒸線3竄入 漿料泵18的進(jìn)口端。原有的小閃蒸線仍可保留作為備用。本發(fā)明的聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收的方法中，省去了將高壓丙烯洗滌塔12塔 底物料的重新分離、洗滌、壓縮和閃蒸等步驟，減少了由袋濾器6頂部至低壓丙烯洗滌塔8， 再?gòu)乃斉湃胙h(huán)丙烯壓縮機(jī)10等循環(huán)過(guò)程中的丙烯處理量，使上述過(guò)程的設(shè)備負(fù)荷大 幅下降；同時(shí)，將高壓丙烯洗滌塔12塔底物料作為吹掃物料加以合理利用，替代原有工藝 中復(fù)雜的吹掃環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了工藝管線。其所涉及的設(shè)備有高壓丙烯洗滌塔12 (包括塔底 再沸器11、塔頂冷凝器9)、反應(yīng)器穩(wěn)壓罐1、閃蒸線3、閃蒸罐4、袋濾器6、低壓丙烯洗滌塔 20 (包括塔頂冷凝器8、回流泵21)、循環(huán)丙烯壓縮機(jī)10等。實(shí)施方式以年產(chǎn)7萬(wàn)噸的聚丙烯裝置為例，采用此項(xiàng)改進(jìn)技術(shù)，丙烯循環(huán)壓縮機(jī)負(fù)荷下降 約40%、低壓丙烯洗滌塔、袋濾器、丙烯保護(hù)過(guò)濾器氣相負(fù)荷均下降約40%，丙烯進(jìn)料泵負(fù) 荷略有下降，本工段閃蒸線、閃蒸罐和高壓丙烯洗滌塔負(fù)荷變化不大。
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯液相本體環(huán)管反應(yīng)器聚合工藝中聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收方法，包括 將聚合工段環(huán)管反應(yīng)器[2]排出的聚丙烯和未反應(yīng)的液態(tài)丙烯單體送入閃蒸線[3]使液態(tài) 丙烯單體閃蒸汽化，隨后通過(guò)閃蒸罐[4]將聚丙烯與氣態(tài)丙烯單體分離，分離出的聚丙烯 進(jìn)入袋濾器[6]再進(jìn)行氣固分離，分離出的氣態(tài)丙烯經(jīng)過(guò)低壓丙烯洗滌塔[20]洗滌、循環(huán) 丙烯壓縮機(jī)[10]壓縮后與閃蒸罐[4]分離出的氣態(tài)丙烯一并送入高壓丙烯洗滌塔[12]洗 滌，洗滌后的丙烯單體經(jīng)過(guò)丙烯進(jìn)料罐[15]送入聚合工段進(jìn)行聚合，實(shí)現(xiàn)聚合物脫氣和丙 烯單體的循環(huán)回收，其特征在于，將高壓丙烯洗滌塔[12]的塔底物料，即含有少量洗下聚 丙烯粉末的丙烯，經(jīng)漿料泵[18]升壓后直接送至閃蒸線[3]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯液相本體環(huán)管反應(yīng)器聚合工藝中聚合物脫氣和丙烯 循環(huán)回收方法，其特征在于，高壓丙烯洗滌塔[12]塔底物料經(jīng)升壓后作為吹掃物料接入環(huán) 管反應(yīng)器[2]后的閃蒸線[3]上，取代由反應(yīng)器穩(wěn)壓罐[1]引出部分反應(yīng)物料吹掃閃蒸線 [3]的環(huán)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯液相本體環(huán)管反應(yīng)器聚合工藝中聚合物脫氣和丙烯 循環(huán)回收方法，其特征在于，所述的漿料泵[18]設(shè)置為一臺(tái)開(kāi)啟一臺(tái)備用的兩臺(tái)漿料泵， 并在漿料泵進(jìn)口端和出口端之間增設(shè)回流調(diào)節(jié)，以保證出料穩(wěn)定，兩臺(tái)泵之間設(shè)置聯(lián)鎖自 啟動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)漿料泵自動(dòng)切換，并參與反應(yīng)器的緊急停車(chē)聯(lián)鎖。若漿料泵停止運(yùn)行， 聯(lián)鎖系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉漿料泵[18]進(jìn)口端和出口端之間回流線路上的回流調(diào)節(jié)閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚丙烯液相本體環(huán)管反應(yīng)器聚合工藝中聚合物脫氣和丙烯 循環(huán)回收方法，其特征在于，在高壓丙烯洗滌塔[12]塔底物料進(jìn)入閃蒸線[3]前，設(shè)置一個(gè) 流量控制單元，保證物料進(jìn)入閃蒸線[3]的進(jìn)料量穩(wěn)定、吹掃狀態(tài)平穩(wěn)，防止管線堵塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯液相本體環(huán)管反應(yīng)器聚合工藝中聚合物脫氣和丙烯 循環(huán)回收方法，其特征在于，高壓丙烯洗滌塔[12]塔底物料在進(jìn)入漿料泵[18]升壓之前， 先進(jìn)行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚丙烯液相本體環(huán)管反應(yīng)器聚合工藝中聚合物脫氣和丙烯循環(huán)回收方法，該方法將高壓丙烯洗滌塔的塔底物料，即含有少量洗下聚丙烯粉末的丙烯，經(jīng)漿料泵升壓后直接送至閃蒸線，取代由反應(yīng)器穩(wěn)壓罐引出部分反應(yīng)物料吹掃閃蒸線的環(huán)節(jié)。該方法減少了丙烯單體在循環(huán)回收工藝單元中的處理量，并將循環(huán)物料作為吹掃物料加以合理利用，從而達(dá)到降低能耗、節(jié)約成本的目的。
文檔編號(hào)C08F2/02GK102050900SQ20091023593
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者仝欽宇, 劉旸, 宋文波, 杜亞鋒, 楊芝超, 陳江波 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院