專利名稱：間歇式本體法聚丙烯裝置閃蒸釜氮氣置換工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及間歇式本體法聚丙烯裝置用氮氣置換閃蒸釜內(nèi)丙烯單體的氮氣置換 工藝。
背景技術(shù)：
間歇式本體法聚丙烯工藝是國內(nèi)自主開發(fā)，并在國內(nèi)被廣泛應(yīng)用的一種聚丙烯生 產(chǎn)工藝。在間歇式本體法聚丙烯裝置生產(chǎn)過程中，液體丙烯在催化劑和活化劑等的作用下， 在3. 6MPa(絕)反應(yīng)壓力和75°C反應(yīng)溫度下，在聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)，生成固體聚丙烯粉 料。聚合反應(yīng)結(jié)束后，需要將聚合釜內(nèi)剩余的丙烯回收，得到不含丙烯的固體聚丙烯粉料。 通常情況下，首先進行高壓回收丙烯操作，就是靠聚合釜自身的壓力，將高于丙烯冷凝溫度 對應(yīng)的相平衡壓力以上部分的丙烯冷凝并回收，直至聚合釜達到1. 4 1. 6MPa(絕)的丙 烯相平衡壓力(相平衡壓力由冷凝溫度決定)。第二步是將聚合釜內(nèi)的固體聚丙烯粉料和 剩余的丙烯氣一起漸次噴料到閃蒸釜，并依靠閃蒸釜與聚丙烯尾氣回收系統(tǒng)的氣柜之間的 壓差，將大部分的丙烯氣靠自壓泄放到氣柜進行丙烯回收。第二步結(jié)束后，閃蒸釜內(nèi)仍存留 大量未反應(yīng)的丙烯單體(氣態(tài)丙烯)，需要進行第三步閃蒸釜氮氣置換操作，就是將完成泄 壓后的閃蒸釜內(nèi)以及閃蒸釜內(nèi)聚丙烯固體粉料顆粒間丙烯單體用氮氣置換出來，最終使閃 蒸釜內(nèi)氣體的丙烯濃度達到以下，滿足聚丙烯固體粉料的安全放料條件。目前國內(nèi)閃蒸釜氮氣置換工藝大多是先進行回收置換然后進行放空置換。所謂回 收置換是，用真空設(shè)備對閃蒸釜抽真空至15 50kpa (絕)，將抽真空設(shè)備排出的氣體排入 氣柜回收，然后停止抽真空，向閃蒸釜內(nèi)注入氮氣至微正壓，靜止30 180秒，如此回收置 換操作2 4次。由于國內(nèi)目前普遍采用的壓縮冷凝+膜分離丙烯尾氣回收系統(tǒng)排放的凈 化氮氣中丙烯濃度在10%左右，因此，低于10%以下丙烯濃度的丙烯氣排入氣柜是沒有回 收意義的。因而當回收置換操作將閃蒸釜內(nèi)氣體的丙烯濃度降到10%左右時，閃蒸釜氮氣 置換就轉(zhuǎn)為放空置換，就是用氮氣將閃蒸釜充壓至200 350kpa (絕)的正壓，靜止30 180秒，然后將閃蒸釜內(nèi)氣體直排大氣，使閃蒸釜恢復(fù)常壓，如此反復(fù)放空置換操作2 4 次，最終將閃蒸釜內(nèi)氣體的丙烯濃度降至以下，達到聚丙烯粉料安全出料條件。上述閃蒸釜氮氣置換工藝的缺陷是顯而易見的。首先是丙烯資源的浪費，在放空 置換過程中，閃蒸釜排出氣體中有相當量的丙烯被排入大氣，造成大約占整個聚丙烯過程 1 2%的丙烯損耗；其次是氮氣的浪費，每一次閃蒸釜的氮氣充壓和排放，都要消耗數(shù)值 大體相當于閃蒸釜體積與排放前后壓差乘積的氮氣量，成為間歇式本體法聚丙烯過程氮氣 消耗比較高的主要因素；再者，低濃度丙烯氣直排大氣對大氣造成污染，并對安全生產(chǎn)造成 隱患；另外，由于充壓和排放次數(shù)比較多，置換過程耗時也比較多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出可以將間歇式本體法聚丙烯裝置閃蒸釜置換過程產(chǎn)生的丙 烯氣全部排入氣柜回收，減少丙烯損耗，減少氮氣消耗，同時更有利于保護大氣環(huán)境和安全生產(chǎn)的、效率更高的閃蒸釜氮氣置換工藝。本發(fā)明人在中國專利《處理本體法聚丙烯裝置不凝氣的變壓吸附工藝》專利申請?zhí)?00810166621. 1中，提出了一種分離間歇式本體法聚丙烯裝置不凝氣中的丙烯和氮氣， 并回收其中丙烯的工藝，該工藝能夠使進入氣柜的丙烯氣經(jīng)過回收處理后凈化氮氣的丙烯 濃度達到左右。這就使得閃蒸釜排出的濃度在以上的丙烯氣都可以排入氣柜進行 回收，因而使得將閃蒸釜氮氣置換過程產(chǎn)生的丙烯氣全部排入氣柜進行回收成為可能。本 發(fā)明人進一步的研究還發(fā)現(xiàn)，完成聚合反應(yīng)和噴料后，不但閃蒸釜內(nèi)的空體積(除固體粉 料床層所占體積外的閃蒸釜內(nèi)其它空間)內(nèi)以及閃蒸釜聚丙烯粉料顆粒間的空隙內(nèi)存留 大量丙烯單體，而且聚丙烯粉料顆粒內(nèi)表面也吸附著大量的丙烯單體，而要想將閃蒸釜內(nèi) 的全部丙烯單體用氮氣完全置換干凈，難點是如何將聚丙烯粉料顆粒內(nèi)表面吸附的丙烯脫 附出來。本發(fā)明人經(jīng)過試驗研究證明，采用連續(xù)氮氣置換工藝，或采用交替抽真空氮氣置 換工藝，可以將完成泄壓后的閃蒸釜內(nèi)的丙烯單體用氮氣置換干凈，使閃蒸釜內(nèi)氣體的丙 烯濃度降至以下，達到聚丙烯粉料安全出料條件。所說的連續(xù)氮氣置換工藝的工藝步驟是(1)將閃蒸釜抽真空至抽真空壓力，將抽真空設(shè)備的排出氣體全部排入氣柜，(2)繼續(xù)對閃蒸釜抽真空，并從閃蒸釜底連續(xù)注入汽提氮氣，保持閃蒸釜壓力等于 或略高于抽真空壓力，維持運行汽提時間，將閃蒸釜空體積內(nèi)、聚丙烯粉料顆粒間以及聚丙 烯粉料顆粒內(nèi)表面吸附的丙烯單體置換出來，使閃蒸釜內(nèi)氣體的丙烯濃度滿足出料要求， 將此步驟抽真空設(shè)備的排出氣體全部排入氣柜，(3)停止對閃蒸釜抽真空，從閃蒸釜底注入充壓氮氣，使閃蒸釜恢復(fù)微正壓；(4)聚丙烯粉料出料；所說的交替抽真空氮氣置換工藝的工藝步驟是(1)將閃蒸釜抽真空至抽真空壓力，將抽真空設(shè)備的排出氣體全部排入氣柜，(2)停止對閃蒸釜抽真空，從閃蒸釜底注入充壓氮氣，使閃蒸釜恢復(fù)微正壓，(3)靜止 10 180 秒，(4)繼續(xù)再重復(fù)一至三遍步驟(1)至(3)，將閃蒸釜空體積內(nèi)、聚丙烯粉料顆粒間 以及聚丙烯粉料顆粒內(nèi)表面吸附的丙烯單體置換出來，使閃蒸釜內(nèi)的氣體丙烯濃度滿足出 料要求，(5)聚丙烯粉料出料。本發(fā)明人的進一步研究還發(fā)現(xiàn)，不論是連續(xù)氮氣置換工藝，還是交替抽真空氮氣 置換工藝，降低抽真空壓力有利于置換出閃蒸釜內(nèi)的丙烯單體，尤其是有利于脫附出吸附 在聚丙烯粉料顆粒內(nèi)表面的丙烯單體。但降低抽真空壓力受到兩方面因素的限制，一是 受抽真空設(shè)備(通常采用液環(huán)式真空泵)所能達到的極限真空的限制；二是抽真空壓力 降低至一定程度后，抽真空設(shè)備的抽氣速率會顯著降低。比較適宜的抽真空壓力是5 20kpa (絕)。當采用連續(xù)氮氣置換工藝時，先將閃蒸釜抽真空至5 20kpa (絕)的抽真空壓 力，然后從閃蒸釜底連續(xù)注入汽提氮氣，注入的氮氣量以保持閃蒸釜壓力等于或略高于抽 真空壓力為原則，之后，維持運行汽提時間，在此過程中，由于注入氮氣的汽提作用，降低了聚丙烯粉料顆粒間的丙烯分壓，使得吸附的丙烯單體從顆粒內(nèi)表面脫附出來，進入顆粒間 和空體積內(nèi)，并最終被注入的氮氣置換出閃蒸釜。從開始注入汽提氮氣至停止對閃蒸釜抽 真空，這段時間被稱為汽提時間，汽提時間的長短取決于閃蒸釜汽提時間內(nèi)的維持壓力、閃 蒸釜內(nèi)聚丙烯粉料的溫度、希望最終達到的閃蒸釜內(nèi)氣體的丙烯濃度要求等。通常情況下， 比較適宜的汽提時間是2 60分鐘。 不論是連續(xù)氮氣置換工藝還是交替抽真空氮氣置換工藝，都是將抽真空設(shè)備的排 出氣體全部排入氣柜進行丙烯回收。由于沒有直排大氣的放空置換過程，因此本發(fā)明的工 藝能夠比現(xiàn)有置換工藝回收更多的丙烯，并基本消除這部分含丙烯氣體直排大氣帶來的大 氣污染和安全生產(chǎn)隱患。由于連續(xù)氮氣置換工藝在汽提時間內(nèi)注入的氮氣量顯著減小，和交替抽真空氮氣 置換工藝中抽真空和氮氣充壓的次數(shù)顯著減少，本發(fā)明的工藝比現(xiàn)有置換工藝消耗的氮氣 量更少，從而節(jié)省氮氣。同時由于排入氣柜的氮氣量減少，丙烯尾氣回收系統(tǒng)排放的凈化氮 氣帶出的丙烯量也相應(yīng)減少。另外，本發(fā)明的連續(xù)氮氣置換工藝和交替抽真空氮氣置換工藝都比現(xiàn)有置換工藝 所用的置換時間更短，因而生產(chǎn)效率更高。


圖1是間歇式本體法聚丙烯裝置閃蒸釜系統(tǒng)的流程示意圖
具體實施例方式以下結(jié)合圖1所示的流程示意圖對本發(fā)明所說的間歇式本體法聚丙烯裝置閃蒸 釜氮氣置換工藝做進一步說明。在圖1中，聚合釜⑴通過噴料管線(6)和設(shè)在管線上的閥門(5)與閃蒸釜(2) 連通，閃蒸釜頂與氣柜(3)通過泄壓管線(10)和設(shè)在管線上的閥門(9)連通，閃蒸釜頂?shù)?抽真空管線(12)與抽真空設(shè)備⑷的入口連通，抽真空管線上設(shè)有閥門(11)，抽真空設(shè)備
(4)的出口通過管線(13)與管線(10)，并最終通過管線(10)與氣柜(3)連通，氣柜(3)的 抽出口與丙烯尾氣回收系統(tǒng)(20)通過管線(19)連通，管線(21)是經(jīng)丙烯尾氣回收系統(tǒng) (20)處理后的凈化氮氣直排大氣管線，管線(22)是丙烯液體回收管線。設(shè)在閃蒸釜底的氮 氣管線(14)分別通過汽提氮氣管線和設(shè)在管線上的閥門(15)，以及充壓氮氣管線和設(shè)在 管線上的閥門(16)與閃蒸釜連通，設(shè)在閃蒸釜底的管線(18)和閥門(17)分別是聚丙烯粉 料出料管線和出料閥門。聚合釜內(nèi)完成丙烯聚合反應(yīng)和高壓丙烯回收后，聚合釜(1)內(nèi)壓力在1.4 1.6MPa(絕)左右，這時打開閥門(5)，聚合釜(1)內(nèi)聚丙烯粉料和未反應(yīng)的丙烯單體通過 噴料管線(6)逐次排入閃蒸釜(2)內(nèi)，噴料過程中，閥門(9)逐次打開，依靠閃蒸釜(2)與氣 柜(3)(氣柜內(nèi)壓力一般在105kpa(絕)左右)之間的壓差，閃蒸釜內(nèi)的大部分的丙烯氣通 過泄壓管線(10)泄放到氣柜(3)內(nèi)，當聚合釜(1)內(nèi)的聚丙烯粉料噴料完成后，關(guān)閉閥門
(5)，停止噴料，進一步將閃蒸釜泄壓，當閃蒸釜泄壓至接近氣柜壓力時，關(guān)閉閥門(9)，接下 來進行閃蒸釜氮氣置換操作。當采用本發(fā)明的連續(xù)氮氣置換工藝時，先開啟抽真空設(shè)備(4)并打開閥門(11)，對閃蒸釜(2)抽真空，抽出的丙烯氣經(jīng)管線(12)和抽真空設(shè)備(4)升壓后，經(jīng)管線(13)和 管線(10)排入氣柜，當閃蒸釜(2)被抽至抽真空壓力時，打開閥門(15)，汽提氮氣通過管線 (14)和閥門(15)從閃蒸釜(2)底部進入閃蒸釜，在自下而上經(jīng)過聚丙烯粉料床層過程中， 由于真空和汽提氮氣降低丙烯分壓的作用，聚丙烯粉料顆粒內(nèi)表面吸附的丙烯單體逐漸被 脫附出來，粉料顆粒間和閃蒸釜空體積內(nèi)的丙烯也逐漸被氮氣所置換，持續(xù)上述操作一定 時間(汽提時間)后，閃蒸釜(2)內(nèi)的丙烯單體基本被置換干凈，閃蒸釜達到聚丙烯粉料的 出料條件，這時關(guān)閉閥門(11)和閥門(15)，打開充壓氮氣閥門(16)，將閃蒸釜⑵充壓至 微正壓，最后進入閃蒸釜聚丙烯粉料出料作業(yè)，打開閥門(17)，基本不含丙烯單體的聚丙烯 粉料經(jīng)管線(18)卸出裝袋。由于通過閥門(15)進入的汽提氮氣流量很小，因此整個汽提 時間段內(nèi)注入的氮氣量很少。注入的氮氣與置換出來的丙烯一起作為混合氣體與之前泄壓 的丙烯氣在氣柜(3)內(nèi)混合，再經(jīng)管線(19)進入丙烯尾氣回收系統(tǒng)(20)，經(jīng)回收處理后，幾 乎不含丙烯的凈化氮氣經(jīng)管線(21)直排大氣，回收下來的液體丙烯經(jīng)管線(22)送至儲罐。
當采用本發(fā)明的交替抽真空氮氣置換工藝時，先開啟抽真空設(shè)備(4)并打開閥門 (11)，對閃蒸釜(2)抽真空，抽出的丙烯氣經(jīng)管線(12)和抽真空設(shè)備(4)升壓后，經(jīng)管線 (13)和管線(10)排入氣柜，當閃蒸釜(2)被抽至抽真空壓力時，關(guān)閉閥門(11)，停止抽真 空，然后打開充壓氮氣閥門(16)，將閃蒸釜充壓至微正壓，再靜止10 180秒。設(shè)置靜止過 程的目的是防止再次抽真空時帶出聚丙烯粉料。如此再重復(fù)上述抽真空_氮氣充壓_靜止 操作一至三遍(合計是二至四遍)，閃蒸釜(2)內(nèi)的丙烯單體基本被置換干凈，閃蒸釜達到 聚丙烯粉料的出料條件，最后進入下一步閃蒸釜聚丙烯粉料出料作業(yè)。其余丙烯氣回收和 卸料過程與連續(xù)氮氣置換工藝相似，此處不再贅述。本發(fā)明的交替抽真空氮氣置換工藝與 現(xiàn)有置換工藝不同之處在于，按照現(xiàn)有丙烯尾氣回收系統(tǒng)技術(shù)，經(jīng)過丙烯尾氣回收系統(tǒng)處 理后從管線(21)外排的凈化氮氣丙烯濃度在10%左右，低于這一濃度的丙烯氣即使從閃 蒸釜排入氣柜也沒有回收意義，因此，現(xiàn)有置換工藝在完成幾次抽真空回收置換后，不得不 再進行幾次放空置換，也就是打開閥門(16)，將閃蒸釜氮氣充壓至200 350kpa(絕)，然 后打開閥門(7)，將閃蒸釜(2)內(nèi)的低丙烯濃度氣體直排大氣。最終通過放空置換將閃蒸釜 內(nèi)的丙烯置換干凈。需要說明的是，不論是現(xiàn)有置換工藝還是本發(fā)明的連續(xù)氮氣置換工藝或交替抽真 空氮氣置換工藝，上述操作都可以通過程序控制自動完成。實施例1 采用本發(fā)明的連續(xù)氮氣置換工藝，噴料結(jié)束和閃蒸釜泄壓至120kpa(絕)后，開始 對閃蒸釜抽真空，當閃蒸釜被抽真空至Skpa(絕)的抽真空壓力時，注入汽提氮氣，汽提氮 氣的注入量控制在維持閃蒸釜壓力IOkpa(絕)左右，持續(xù)20分鐘的汽提時間，最后停止 抽真空，將閃蒸釜氮氣充壓至微正壓，閃蒸釜內(nèi)氣體取樣分析，氮氣濃度99.4%，丙烯濃度 0.6%，達到丙烯濃度< 的出料要求，整個氮氣置換過程中抽真空設(shè)備排出的丙烯氣全 部排入氣柜回收。實施例2 采用本發(fā)明的交替抽真空氮氣置換工藝，噴料結(jié)束和閃蒸釜泄壓至120kpa(絕) 后，開始對閃蒸釜抽真空，當閃蒸釜被抽真空至8kpa (絕)的抽真空壓力時，停止抽真空，注 入充壓氮氣至閃蒸釜1 IOkpa (絕)，靜止30秒，然后再重復(fù)進行上述抽真空_氮氣充壓_靜止操作二遍。閃蒸釜內(nèi)氣體取樣分析，氮氣濃度99.3%，丙烯濃度0.7%，達到丙烯濃度 <1％的出料要求，整個氮氣置換過程中抽真空設(shè)備排出的丙烯氣全部排入氣柜回收。
權(quán)利要求
用氮氣將間歇式本體法聚丙烯裝置閃蒸釜內(nèi)的丙烯單體置換出來的工藝，其特征是將完成噴料和泄壓后的閃蒸釜采用連續(xù)氮氣置換工藝進行氮氣置換，連續(xù)氮氣置換工藝的步驟是(1)將閃蒸釜抽真空至抽真空壓力，將抽真空設(shè)備的排出氣體全部排入氣柜，(2)繼續(xù)對閃蒸釜抽真空，并從閃蒸釜底連續(xù)注入氮氣，保持閃蒸釜壓力等于或略高于抽真空壓力，維持運行汽提時間，將閃蒸釜空體積內(nèi)、聚丙烯粉料顆粒間以及聚丙烯粉料顆粒內(nèi)吸附的丙烯單體置換出來，使閃蒸釜內(nèi)氣體的丙烯濃度滿足出料要求，將此步驟抽真空設(shè)備的排出氣體全部排入氣柜，(3)停止對閃蒸釜抽真空，從閃蒸釜底注入充壓氮氣，使閃蒸釜恢復(fù)微正壓；(4)聚丙烯粉料出料；或采用交替抽真空氮氣置換工藝進行氮氣置換，交替抽真空氮氣置換工藝的步驟是(1)將閃蒸釜抽真空至抽真空壓力，將抽真空設(shè)備的排出氣體全部排入氣柜，(2)停止對閃蒸釜抽真空，從閃蒸釜底注入充壓氮氣，使閃蒸釜恢復(fù)微正壓，(3)靜止10～180秒，(4)繼續(xù)再重復(fù)一至三遍步驟(1)至(3)，將閃蒸釜空體積內(nèi)、聚丙烯粉料顆粒間以及聚丙烯粉料顆粒內(nèi)表面吸附的丙烯單體置換出來，使閃蒸釜內(nèi)的氣體丙烯濃度滿足出料要求，(5)聚丙烯粉料出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)氮氣置換工藝或交替抽真空氮氣置換工藝，其特征是 抽真空壓力的范圍是5 20kpa (絕)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)氮氣置換工藝，其特征是汽提時間的范圍是2 60分
全文摘要
用氮氣置換間歇式本體法聚丙烯裝置閃蒸釜內(nèi)丙烯單體的氮氣置換工藝，包括連續(xù)氮氣置換工藝或交替抽真空氮氣置換工藝，能夠?qū)㈤W蒸釜置換過程產(chǎn)生的丙烯氣全部排入氣柜回收，減少丙烯損耗和氮氣消耗，有利于保護大氣環(huán)境和安全生產(chǎn)，同時具有更高的置換效率。
文檔編號C08F6/28GK101864011SQ20101010924
公開日2010年10月20日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者馮光, 張偉, 張國瑞, 李新, 胥峰, 蔡海軍, 陳華 申請人:北京信諾海博石化科技發(fā)展有限公司;新疆新峰股份有限公司