CN102432703A - 聚烯烃粉料后处理工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种聚烯烃粉料后处理方法，将聚合反应生成的聚烯烃粉料经常压闪蒸脱气后依次经历在操作压力为1～10kPa(绝)和80～110℃真空脱气和真空汽提脱气或常压汽提脱气两个工艺过程，在有效脱除粉料中的挥发性有机物，并使催化剂残留去活的同时，回收得到高挥发性有机物浓度的脱出气体。

Description

聚烯烃粉料后处理工艺方法

技术领域

本发明涉及石油化工领域聚烯烃生产工艺的聚烯烃粉料后处理工艺方法。更具体讲，是将聚丙烯或聚乙烯聚合反应后生成的聚烯烃粉料中未反应的单体和其它挥发性有机物脱除，并将粉料中残留的催化剂去活的工艺方法。

背景技术

聚烯烃是十分重要的工业原料，由聚烯烃，特别是聚丙烯、聚乙烯，制成的产品应用于国民经济的各个领域。按聚合工艺分类，聚烯烃生产工艺可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺等5大类，根据目的产品的不同，聚合过程有均聚、共聚等多种型式。不论哪种聚合工艺和聚合方式，聚烯烃生产工艺大体都包括聚合反应部分和聚烯烃粉料后处理部分。在聚合反应部分，气态或液态烯烃单体，在一定温度、压力和催化剂作用下，发生聚合反应，生成固体的聚烯烃粉料。随后这些聚烯烃粉料进入聚烯烃粉料后处理部分，在此，将粉料中携带的除聚烯烃外的其它挥发性有机物脱除，有时还需要将残留在粉料中的催化剂去活，最终得到可以进行下游成型加工的聚烯烃粉料合格产品。

根据聚合工艺和目的产品的不同，进入后处理部分的聚烯烃粉料中携带的挥发性有机物的种类和数量会有所差异。挥发性有机物主要包括未反应的烯烃单体和其它挥发性有机物，其中主体部分是未反应的烯烃单体，如聚丙烯生产工艺中的主原料丙烯，聚乙烯生产工艺中的主原料乙烯，以及生产共聚产品时原料中加入的一定量的含有2～8个碳原子的共聚烯烃单体；其它挥发性有机物主要包括原料带入的不参与反应的2～5个碳原子的烷烃、为撤走聚合反应热在聚合单元循环使用的溶剂或惰性组分，如丙烷、异丁烷、异戊烷、己烷等，以及聚合反应可能生成的少量低聚物等。如果不将这些挥发性有机物从粉料中脱除或脱除不彻底，在进行下游储存和加工时，挥发性有机物会从粉料中逐渐释放出来，不仅污染环境，还影响安全生产。而另一方面，如果把挥发性有机物有效脱除并回收下来，不仅可以减少排放或焚烧造成的环境污染，还将可能使聚烯烃生产过程的单耗降低4～10kg/t聚烯烃产品，这将对聚烯烃生产企业的经济效益产生明显的影响。

除了上述挥发性有机物之外，根据聚合反应采用的聚合催化剂的不同，有相当一部分聚烯烃工艺中进入后处理部分的粉料中还存在一定量的仍有活性的催化剂残留，需要用水蒸汽进行分解去活处理，否则后续发生的化学反应可能影响聚烯烃产品的质量；而另有一些聚烯烃工艺则不需要特别的水蒸汽去活处理，只要经过适当的氮气汽提处理即可满足去除催化剂残留的要求。

在现有技术中，进入后处理部分的聚烯烃粉料通常先在稍高于大气压的压力下进行闪蒸，闪蒸温度接近于进料温度，即60～95℃。闪蒸后的气相经除尘、和压缩升压后循环返回聚合反应部分；夹带着挥发性有机物的固体粉料则进行进一步的脱挥发性有机物和去活处理。

日本专利特开昭58-157807，昭56-139520提出的聚烯烃后处理工艺是将离开闪蒸罐的聚烯烃粉料首先在干燥器内被加热并搅拌，同时向干燥器内注入氮气，在加热和氮气的双重作用下，粉料中的挥发性有机物被置换出来，与氮气一起作为装置尾气排入火炬焚烧。经过干燥器处理后的粉料接着进入汽蒸器，通过向汽蒸器内注入含有水蒸汽的氮气，粉料中的挥发性有机物进一步被置换出来，同时残留的催化剂被水蒸汽分解去活，得到合格的粉料产品，汽蒸出来的含有微量挥发性有机物的氮气直排大气。该工艺的最大缺点是干燥器排出的含有低浓度挥发性有机物的尾气难以回收，通常排入火炬焚烧，这增加了聚烯烃工艺的单耗。

中国专利CN88102601提出了一种在单一立式脱气容器内完成聚烯烃粉料脱挥发性有机物和去活的方法。粉料从顶部进入脱气容器，与从中部注入脱气容器的汽提氮气逆流接触，脱除粉料中的挥发性有机物，之后，粉料继续向下移动，与从底部注入脱气容器的混有水蒸气的汽提氮气逆流接触，使残留在粉料中的催化剂去活，最后合格的聚烯烃粉料从脱气容器底部出料，从脱气容器顶部和中部排出的气体送至火炬焚烧。该方法流程比较简单，能耗也比较低。缺点是，通过氮气汽提未反应单体的扩散动力学速度较低，对于高沸点挥发性有机物的扩散动力学速度更低，使得粉料需要在容器中停留较长时间，因此脱气容器体积较大。另外，同样存在脱出气体中混有大量氮气难以回收利用的问题。

世界知识产权专利WO 2008080782提出的聚烯烃后处理方法包括汽蒸和干燥两个步骤，第一步在汽蒸容器内用饱和蒸汽与自上而下移动的聚烯烃粉料逆流接触，从粉料中汽提出挥发性有机物，脱出的气体从汽蒸容器顶部排出，汽蒸过程中聚烯烃粉料中的催化剂残留被分解去活；第二步将从汽蒸容器底部排出的湿聚烯烃粉料在流化床干燥器内用循环的热氮气干燥，脱除粉料携带的水分。该方法的最大优点是，很容易将汽蒸容器顶部排出的气体冷凝分水后，回收其中的挥发性有机物。缺点是流程比较复杂，能耗比较大，还会有废水排出。

到目前为止，已有技术的脱挥发性有机物过程都是在正压下进行的，通过加热、注入氮气或水蒸气等方法将粉料中的挥发性有机物置换或汽提出来。其中氮气和水蒸气的使用增加了汽提出来的挥发性有机物的回收难度和回收代价。

发明内容

本发明的目的是要提出一种有效脱除聚烯烃粉料中的挥发性有机物，并回收这些挥发性有机物，同时使粉料中残留催化剂去活的聚烯烃后处理工艺方法。

本发明的聚烯烃粉料后处理工艺方法是，将常压闪蒸脱气后的聚烯烃粉料依次经历真空脱气和汽提脱气两个工艺过程，其中：

1、真空脱气过程——将常压闪蒸脱气后的聚烯烃粉料进行真空脱气，依靠抽真空设备提供的真空，将粉料中的挥发性有机物脱除，回收抽真空过程得到的挥发性有机物，得到经过真空脱气后的聚烯烃粉料；

2、汽提脱气过程——在真空或常压条件下，将真空脱气后的聚烯烃粉料用汽提气进行汽提脱气，依靠汽提气的分压作用和对催化剂的分解作用，进一步脱除聚烯烃粉料中剩余的挥发性有机物，并使粉料中的催化剂残留去活，得到合格的聚烯烃粉料产品。

本发明所说的聚烯烃粉料指得是，采用溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺等聚合反应工艺，烯烃单体丙烯或烯烃单体乙烯以及其它含有2～8个碳原子的烯烃共聚单体，在一定温度压力和催化剂存在的条件下发生聚合反应，均聚或共聚生成的聚烯烃粉料。在经过后处理工艺处理之前，这些粉料中携带有挥发性有机物(相对来说，聚烯烃等为不挥发性有机物)，其中主要包括未反应的烯烃单体和其它挥发性有机物。其中主体部分是未反应的烯烃单体，如聚丙烯生产工艺中的主原料丙烯，聚乙烯生产工艺中的主原料乙烯；以及生产共聚产品时使用的共聚单体，如含有2～8个碳原子的烯烃；其它挥发性有机物主要包括原料带入的不参与反应的2～8个碳原子的烷烃；为撤走聚合反应热在聚合部分循环使用的溶剂或惰性组分，如丙烷、异丁烷、异戊烷、己烷等；以及聚合反应可能生成的少量低聚物等。同时，粉料中还含有聚合反应过程中使用的催化剂的少量残留。

本发明人研究发现，经过闪蒸罐常压闪蒸后聚烯烃粉料中含有的挥发性有机物主要由两部分构成，一部分是粉料颗粒间空体积内夹带的挥发性有机物，这部分挥发性有机物主要是沸点相对较低的挥发性有机物；另一部分是粉料颗粒内表面吸附的挥发性有机物，其中的大部分也是沸点相对较低的挥发性有机物，但沸点相对较高的挥发性有机物相对比较集中在粉料颗粒内。采用抽真空的方法，将聚烯烃粉料在负压下闪蒸，不仅可以脱除绝大部分空体积内夹带的挥发性有机物，还可以脱除大部分吸附在粉料颗粒内表面的挥发性有机物。而从抽真空设备出口可以得到主要成分是烯烃单体的纯度较高挥发性有机物气体，使得回收利用这些气体的过程变得特别简单。另外，由于利用降低压力使挥发性有机物从聚烯烃粉料颗粒内表面脱附出来的方法不像现有技术中采用常压氮气汽提的脱附方法存在扩散动力学速度的制约问题，因此，脱附速度可以比较快，脱附速度主要取决于抽真空的速度，这样，粉料在真空脱气设备内的停留时间可以相对比较短，所需真空脱气设备的体积就会比较小。

在真空脱气过程中，随着抽真空设备对真空脱气设备进行抽真空，真空脱气设备内的操作压力逐渐降低。真空脱气过程结束时，真空脱气设备内的操作压力称为真空脱气压力。真空脱气压力越低，越有利于脱除并回收粉料中含有的挥发性有机物；但脱气压力越低，抽真空设备的投资和运行费用越高。根据本发明人的研究，适宜的真空脱气压力是0.5～15kPa(绝)，优选的真空脱气压力是1～10kPa(绝)。

提高聚烯烃粉料的真空脱气温度有利于脱除吸附在粉料中的挥发性有机物，因此最好将真空脱气容器内聚烯烃粉料同时进行搅拌加热。真空脱气过程中粉料被加热温度的上限值不应高于聚烯烃粉料的软化点。适宜的真空脱气温度为80～110℃。

汽提脱气过程的主要功能是进一步脱除残留在聚烯烃粉料内表面吸附的挥发性有机物，并使粉料中残留的催化剂去活。通过注入汽提气，降低汽提脱气过程挥发性有机物的油气分压，可以进一步脱除真空脱气过程未彻底脱除的挥发性有机物。与现有技术的脱气方法相比，由于绝大部分挥发性有机物已经在之前的真空脱气容器内被脱除，汽提脱气设备只是脱除少量残留的部分，因此本发明汽提脱气设备的脱气负荷比较小，脱出的含有少量挥发性有机物的气体可以不需要经过特别的回收处理直排大气或排入火炬系统。

本发明所说的汽提脱气过程可以在真空条件下进行，也可以在常压条件下进行。本发明人在研究过程中注意到，如果将经过真空脱气后的聚烯烃粉料再在真空条件下用汽提气进行汽提，不仅能够显著减少汽提气用量，还能够更好地脱除粉料中的挥发性有机物，尤其是沸点相对较高的挥发性有机物。这可能主要是因为在真空下总压比较低，汽提气又使得油气分压进一步降低所致。当选择真空汽提脱气方案时，适宜的汽提脱气压力为1～20kPa(绝)。当然，如果将经过真空脱气后的聚烯烃粉料再在常压下用汽提气进行汽提脱气，利用汽提气降低油气分压的作用，只要汽提时间和气量合适，同样能够达到进一步脱除真空脱气过程难以脱除的挥发性有机物的目的。

汽提脱气过程的另一个功能是将粉料中的催化剂残留分解去活。对于需要用水蒸汽分解催化剂残留的后处理过程，汽提脱气过程中注入的汽提气采用氮气中掺入少量水蒸气的混合气体；对于只需用氮气而不必须用水蒸汽进行去活的后处理过程，汽提气采用氮气。

本发明所说聚烯烃粉料后处理方法可以有多种实现流程，真空脱气过程可以选择在1台真空脱气设备内进行的流程；也可以选择轮流在1台以上的真空脱气设备内进行的流程。汽提脱气过程可以选择在1台设备内进行的流程；也可以选择轮流在1台以上的设备内进行的流程。熟悉本领域的专业技术人员很容易根据本发明的方法和原理组合出不同的具体流程。

实际工业装置中，本发明的工艺流程通常是在PLC或DCS系统控制下，各物流控制阀门和设备按照设定的顺序控制程序，依次完成相关开关启停动作，实现整个工艺过程连续运行。

下面结合附图和实施例进一步对本发明的方法和原理进行说明。需要说明的是，下述具体实施方式和实施例只是为了帮助更好地理解本发明，不能被认为是对本发明内容的限制。根据本发明的精神和本技术领域普通知识进行的各种替换和变更均应包含在本发明的范围内。

附图说明

图1是本发明优选流程一和优选流程二——1台真空脱气罐和1台汽提脱气罐各自独立运行的聚烯烃粉料后处理工艺流程示意图。

图2是本发明优选流程三和优选流程四——2台真空脱气罐和2台汽提脱气罐轮流切换操作的聚烯烃粉料后处理工艺流程示意图。

图3是本发明优选流程五和优选流程六——有3台真空脱气罐，真空脱气过程和汽提脱气过程先后在同一真空脱气罐内完成的聚烯烃粉料后处理工艺流程示意图。

图4是本发明优选流程七——有2台真空脱气罐和1台汽提脱气罐，真空脱气过程轮流切换操作，汽提脱气过程在常压条件下连续进行的聚烯烃粉料后处理工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明所说的聚烯烃粉料后处理工艺方法和具体实现流程进行进一步说明。

在图1所示的优选流程一、优选流程二的工艺流程中，按照高低位置和流程顺序自上而下依次布置闪蒸罐(F100)，真空脱气罐(V100)，汽提脱气罐(D100)和缓冲罐(B100)。

真空脱气罐(V100)是带有蒸汽加热夹套(V04)以及搅拌设备(V05)的立式容器，设在罐顶部的粉料入口线(3)将真空脱气罐与上部闪蒸罐连通，粉料入口线上设有开关阀(V02)，罐顶部设有排出气体除尘器(V11)，排气线(4)连接在除尘器顶部出口，排气线上设有开关阀(V03)和用来冷却排出气体的冷却器(E100)，罐底部的出料管线(9)将真空脱气罐与下部的汽提脱气罐(D100)连通，出料管线上设有开关阀(V06)，管线(10)是为加热夹套供热的蒸汽管线，而管线(11)则是释放热量后生成凝结水的排出管线。

汽提脱气罐(D100)为立式容器，罐顶部设有排出气体除尘器(D05)，除尘器顶部连接排气线(5)，排气线上设有开关阀(D01)，罐顶还设有充压管线(14)，充压管线上设有开关阀(D06)，罐底出料线(8)将汽提脱气罐与下部的缓冲罐(B100)连通，出料线上设有开关阀(D04)，罐底还设有注气线(6)，注气线上设有开关阀(D02)。

在现有技术中，闪蒸罐(F100)顶部通常设有除尘器(F02)，在本优选流程中，由于只有1台真空脱气罐(V100)，当真空脱气罐处于真空脱气步骤和放料步骤期间，来自聚合反应部分的粉料需要在闪蒸罐内存储，为防止粉料在闪蒸罐内结块，在闪蒸罐内设置了搅拌设备(F01)。本优选流程在汽提脱气罐(D100)下面设置缓冲罐(B100)主要是为了让经过后处理过程处理后的粉料更均匀地进入后续工序。

优选流程一：

优选流程一为1台真空脱气罐，1台汽提脱气罐，汽提脱气过程在真空条件下进行的聚烯烃粉料后处理工艺。

以下按切换周期为20min的程序动作，描述本流程的具体工艺过程。为便于理解，将闪蒸罐(F100)和缓冲罐(B100)的操作步骤也一并进行描述，整个后处理过程按照表1所示的时序步骤依次循环动作。

表1 优选流程一的粉料后处理工艺时序步骤表

聚合反应生成的聚烯烃粉料与部分未反应气体形成的气固混合物经管线(1)首先进入闪蒸罐(F100)进行常压闪蒸，分出的气体经除尘器(F02)除去粉料细粉后，从管线(2)排出，经冷却、升压(图中未画出)后循环返回聚合系统；分出气体后的聚烯烃粉料下落至闪蒸罐下部，在18min闪蒸步骤期间，粉料在罐底积累，由于搅拌设备(F01)的连续搅拌作用，罐内粉料不会形成结块。在2min的闪蒸+放料步骤期间，闪蒸罐内同时进行着气固闪蒸分离和向下面的真空脱气罐(V100)放料。按上述步骤，闪蒸罐(F100)在闪蒸和闪蒸+放料两个操作步骤之间反复循环。

真空脱气罐(V100)主要进行的工艺步骤包括收料、真空脱气和放料等步骤。

收料步骤——打开开关阀(V02)，此时开关阀(V03)和(V06)处于关闭状态，在聚烯烃粉料重力作用下，真空脱气罐(V100)接收来自闪蒸罐(F100)的粉料。收料2min后，闪蒸罐(F100)内粉料放尽，关闭开关阀(V02)，收料步骤结束，真空脱气罐(V100)开始真空脱气步骤。

真空脱气步骤——打开开关阀(V03)，对真空脱气罐(V100)进行抽真空，随着压力的降低，罐内空体积和聚烯烃粉料颗粒内表面吸附的挥发性有机物逐渐被脱附下来并被抽出，抽出的气体先经除尘器(V11)除去细小颗粒粉尘，再经冷却器(E100)冷却降温后，经管线(4)进入抽真空设备(图中未画出)，最终经升压后被回收利用。真空脱气过程中，蒸汽加热夹套(V04)对粉料进行加热，以提高粉料温度，同时搅拌设备(V05)对粉料进行搅拌，以防止粉料结块，也有利于加热和挥发性有机物的脱除。真空脱气16min后，真空脱气罐(V100)达到要求的真空脱气压力和真空脱气温度，真空脱气步骤结束。关闭开关阀(V03)，开始放料步骤。

放料步骤——打开开关阀(V06)，将真空脱气罐(V100)与汽提脱气罐(D100)连通，依靠重力作用，粉料沿管线(9)进入汽提脱气罐(D100)。放料2min后，真空脱气罐(V100)内粉料放尽，关闭开关阀(V06)。真空脱气罐(V100)切换到下一周期的循环。

汽提脱气罐(D100)主要进行的步骤包括接料、真空汽提脱气、充压、出料、抽真空等步骤。

接料步骤——汽提脱气罐(D100)的接料步骤与真空脱气罐(V100)的放料步骤相对应，开关阀(V06)打开时，接收来自真空脱气罐(V100)粉料。接料2min后，接料步骤结束。

汽提脱气步骤——接受了来自真空脱气罐(V100)的粉料后，打开开关阀(D01)和开关阀(D02)对罐内粉料进行汽提脱气操作。此时，汽提气经管线(6)从罐底进入，穿过粉料料层时，在真空以及汽提气分压的共同作用下，吸附在粉料颗粒内表面的挥发性有机物进一步被脱附出来，同时汽提气将粉料中的残留催化剂分解去活，含有微量挥发性有机物的汽提气经除尘器(D05)除去细小颗粒粉尘后，沿管线(5)，经后续的冷却设备(图中未画出)冷却和抽真空设备(图中未画出)升压后，排入大气或火炬系统，必要的话，也可以进行回收处理。真空汽提脱气12min后，挥发性有机物基本被脱除干净，催化剂残留也被完全去活。这时，关闭开关阀(D01)和开关阀(D02)，汽提脱气罐(D100)进入充压步骤。

充压步骤——打开开关阀(D06)，氮气经管线(14)对汽提脱气罐(D100)进行充压，以便出料操作。充压操作2min后，罐内压力达到与下面的缓冲罐(B100)相当的压力(通常是微正压)，关闭开关阀(D06)，汽提脱气罐(D100)进入出料步骤。

出料步骤——打开开关阀(D04)，合格粉料经由管线(8)由汽提脱气罐(D100)进入下面的缓冲罐(B100)。2min后罐内粉料放尽，出料步骤结束，关闭开关阀(D04)，开始抽真空步骤。

抽真空步骤——打开开关阀(D01)，经由管线(5)，用抽真空设备(图中未画出)对汽提脱气罐(D100)进行抽真空，以排出罐内氮气，并降低罐内压力。抽真空步骤抽出的气体直排大气。抽真空2min后，罐内压力达到与真空脱气罐(V100)放料前相当的压力，抽真空步骤结束，关闭开关阀(D01)，汽提脱气罐(D100)进入下一个循环周期的接料步骤。

缓冲罐(B100)每个循环周期有18min的出料操作，就是通过调节星形阀(B01)的转速，控制粉料经由管线(13)的出料速度。与汽提脱气罐(D100)的出料步骤相对应，每个循环周期有2min的接料+出料时间，此期间缓冲罐(B100)同时也在进行接料和出料操作。缓冲罐(B100)按上述方式循环操作。

优选流程二：

优选流程二为1台真空脱气罐，1台汽提脱气罐，汽提脱气过程在常压条件下进行的聚烯烃粉料后处理工艺。

当汽提脱气过程在常压条件下进行时，闪蒸罐(F100)、真空脱气罐(V100)和缓冲罐(B100)的各个操作步骤基本与上述汽提脱气过程在真空条件下进行的操作步骤相同。汽提脱气罐(D100)操作步骤的主要区别一是没有充压步骤，因此流程中汽提脱气罐(D100)不必设置充压氮气管线(14)和开关阀(D06)；二是常压汽提脱气步骤初期，汽提脱气罐(D100)尚处于负压状态，需要用汽提气逐步将罐充压至微正压后再打开排气线开关阀(D01)；三是常压汽提脱气过程中罐顶气体经管线(5)直排大气或火炬，不需要经过抽真空设备的升压。除此之外，优选流程二的操作步骤与前述优选流程一的操作步骤基本相同。优选流程二的工艺时序步骤详见表2，详细工艺过程此处不再赘述。

表2 优选流程二的粉料后处理工艺时序步骤表

在图2所示的优选流程三、优选流程四的工艺流程中，布置在最上面位置的是闪蒸罐(F100)，中间位置是两个真空脱气罐(V100/1)和(V100/2)，最下面是两个汽提脱气罐(D100/1)和(D100/2)。

真空脱气罐(V100/1)和(V100/2)是带有蒸汽加热夹套(V04/1)和(V04/2)，以及搅拌设备(V05/1)和(V05/2)的立式容器，罐顶部设有排出气体除尘器(V11/1)和(V11/2)，罐顶部的聚烯烃粉料入口线(3)的支线上分别设有开关阀(V02/1)和(V02/2)，以及星形阀(V01/1)和(V01/2)，排气线(4)的支线分别连接在除尘器顶部出口，支线上设有开关阀(V03/1)和(V03/2)，排气线(4)上还设有用来冷却排出气体的冷却器(E100)，容器底部的出料管线(9/1)和(9/2)分别与汽提脱气罐(D100/1)和(D100/2)连接，管线上分别设有开关阀(V06/1)和(V06/2)，管线(10/1)和(10/2)是为加热夹套供热的蒸汽管线，而管线(11/1)和(11/2)则是排出释放热量后生成凝结水的管线。

汽提脱气罐(D100/1)和(D100/2)为立式容器，罐顶部设有排出气体除尘器(D05/1)和(D05/2)，罐顶排气线(5)的支线分别与除尘器顶部相连，支线上分别设有开关阀(D01/1)和(D01/2)，罐顶还设有充压管线(14)，充压管线的支线上分别设有开关阀(D06/1)和(D06/2)，罐底出料线(8/1)和(8/2)上分别设有星形阀(D03/1)和(D03/2)和开关阀(D04/1)和(D04/2)，罐底注气线(6)的支线上设有开关阀(D02/1)和(D02/2)。

聚合反应生成的聚烯烃粉料与部分未反应气体形成的气固混合物经管线(1)首先进入后处理单元的闪蒸罐(F100)进行闪蒸分离，分出的气体经除尘器(F02)除去粉尘后，从管线(2)排出，再经冷却、升压(图中未画出)后循环返回聚合系统；分出气体后的聚烯烃粉料在闪蒸罐下部缓冲后，从罐底经管线(3)导出，然后分为两路，进行周期性切换的真空脱气和汽提脱气过程。

优选流程三：

优选流程三为2台真空脱气罐，2台汽提脱气罐，汽提脱气过程在真空条件下进行的聚烯烃粉料后处理工艺。

在优选流程三中，聚烯烃粉料真空脱气过程和汽提脱气过程分别在两个系列的不同设备内进行，真空脱气和汽提脱气过程各设备按表3所示时序步骤依次循环动作(譬如切换周期为40min)。

表3 优选流程三的粉料后处理工艺时序步骤表

以下以真空脱气罐(V100/1)和汽提脱气罐(D100/1)的操作为例，对优选流程三的后处理过程的各个操作步骤进行说明。

真空脱气罐(V100/1)主要进行的工艺步骤包括收料、真空脱气和放料等步骤。

收料步骤——先打开开关阀(V02/1)，然后开启星形阀(V01/1)，此时开关阀(V03/1)和(V06/1)处于关闭状态，在聚烯烃粉料重力作用下，真空脱气罐(V100/1)开始收料。通过调节星形阀(V01/1)的转速，控制闪蒸罐(F100)的料位高度和收料速度。收料20min后，先停止星形阀(V01/1)，再关闭开关阀(V02/1)，收料步骤结束，真空脱气罐(V100/1)进入真空脱气步骤。

真空脱气步骤——打开开关阀(V03/1)，对真空脱气罐(V100/1)进行抽真空。随着压力的降低，罐内空体积和聚烯烃粉料颗粒内表面吸附的挥发性有机物逐渐被抽出，抽出的气体先经除尘器(V11/1)除去细小颗粒粉尘，再经冷却器(E100)冷却降温后，经管线(4)进入抽真空设备(图中未画出)，最终经过升压后被回收利用。真空脱气过程中，蒸汽加热夹套(V04/1)对粉料进行加热，以提高粉料温度，同时搅拌设备(V05/1)对粉料进行搅拌，以防止粉料结块，也有利于加热和挥发性有机物的脱除。真空脱气18min后，真空脱气罐(V100/1)达到要求的真空脱气压力和真空脱气温度，真空脱气步骤结束，关闭开关阀(V03/1)，开始放料步骤。

放料步骤——打开开关阀(V06/1)，将真空脱气罐(V100/1)与汽提脱气罐(D100/1)连通，依靠重力作用，粉料沿管线(9/1)进入汽提脱气罐(D100/1)。放料2min后，真空脱气罐(V100/1)内粉料放尽，关闭开关阀(V06/1)，真空脱气罐(V100/1)切换到下一周期的循环。

依与上述相似的操作步骤，真空脱气罐(V100/2)交错完成真空脱气、放料和收料步骤的操作。两个真空脱气罐20min进行一次切换操作，40min一个循环周期，任何时候总有一个真空脱气罐处于收料步骤，另一个真空脱气罐处于真空脱气和放料步骤。

汽提脱气罐(D100/1)主要进行的步骤包括接料、真空汽提脱气、充压、出料、抽真空等步骤。

接料步骤——汽提脱气罐(D100/1)的接料步骤与真空脱气罐(V100/1)的放料步骤相对应，打开开关阀(V06/1)时，接收来自真空脱气罐(V100/1)粉料。接料2min后，接料步骤结束。

真空汽提脱气步骤——接受了来自真空脱气罐(V100/1)的粉料后，打开开关阀(D01/1)和开关阀(D02/1)对罐内粉料进行汽提脱气操作。此时，汽提气经管线(6)从罐底进入，穿过粉料料层时，在真空以及汽提气分压的共同作用下，吸附在粉料颗粒内表面的挥发性有机物进一步被脱附出来，同时残留催化剂被分解去活，含有微量挥发性有机物的氮气经除尘器(D05/1)除去细小颗粒粉尘后，沿管线(5)，经后续的冷却设备(图中未画出)冷却和抽真空设备(图中未画出)升压后，排入大气或火炬系统。真空汽提脱气16min后，关闭开关阀(D01/1)和开关阀(D02/1)，汽提脱气罐(D100/1)进入充压步骤。

充压步骤——打开开关阀(D06/1)，氮气经由管线(14)进入罐内，对汽提脱气罐(D100/1)进行充压，以便出料操作。充压操作2min后，罐内压力被充至微正压，关闭开关阀(D06/1)，汽提脱气罐(D100/1)进入出料步骤。

出料步骤——打开开关阀(D04/1)，接着开启星形阀(D03/1)，开始出料操作，合格粉料经由管线(8/1)离开汽提脱气罐进入后续储存或造粒过程。出料速度由星形阀(D03/1)转速调节，18min后出料步骤结束，依次关闭星形阀(D03/1)和开关阀(D04/1)，开始抽真空步骤。

抽真空步骤——打开开关阀(D01/1)，用抽真空设备对汽提脱气罐(D100/1)进行抽真空，排出罐内氮气，降低罐内压力，以便下一步接料操作，抽出气体直排大气。抽真空2min后，关闭开关阀(D01/1)。至此，汽提脱气罐(D100/1)完成40min周期的操作，切换操作，进入下一个循环周期。

依与上述相似的操作步骤，汽提脱气罐(D100/2)交错完成出料、抽真空、接料、真空汽提脱气、充压步骤的操作。两个汽提脱气罐20min进行一次切换操作，40min一个循环周期，任何时候总有一个汽提脱气罐处于出料、抽真空、接料步骤，另一个汽提脱气罐处于真空汽提脱气、充压、出料步骤。

优选流程四：

优选流程四为2台真空脱气罐，2台汽提脱气罐，汽提脱气过程在常压条件下进行的聚烯烃粉料后处理工艺。

优选流程四中，真空脱气罐(V100/1)和(V100/2)的工艺过程和时序步骤与优选流程三相同。由于汽提脱气过程在常压条件下进行，汽提脱气罐(D100/1)和(D100/2)与汽提脱气过程在真空条件下进行的优选流程三有些差异。主要区别一是没有充压步骤，因此流程中汽提脱气罐(D100/1)和(D100/2)不必设置充压氮气管线(14)以及开关阀(D06/1)和(D06/2)；二是常压汽提脱气步骤初期，汽提脱气罐(D100/1)或(D100/2)尚处于负压状态，需要用汽提气逐步将罐充压至微正压后再打开排气线开关阀(D01/1)或(D01/2)；三是常压汽提脱气过程中罐顶气体经管线(5)直排大气或火炬，不需要经过抽真空设备的升压。除此之外，优选流程四的操作步骤与前述优选流程三的操作步骤基本相同。优选流程四的工艺时序步骤详见表4，详细工艺过程此处不再赘述。

表4 优选流程四的粉料后处理工艺时序步骤表

在图3所示的优选流程五、优选流程六的工艺流程中，蒸罐(F100)下面并列布置着三个功能相同的真空脱气罐(V100/1)、(V100/2)和(V100/3)。

真空脱气罐(V100/1)、(V100/2)和(V100/3)是带有蒸汽加热夹套(V04/1)、(V04/2)和(V04/3)，以及搅拌设备(V05/1)、(V05/2)和(V05/3)的立式容器，罐顶部设有排出气体除尘器(V11/1)、(V11/2)和(V11/3)，罐顶部的聚烯烃粉料入口线(3)的支线上分别设有开关阀(V02/1)、(V02/2)和(V02/3)，以及星形阀(V01/1)、(V01/2)和(V01/3)，排气线(4)的支线分别连接在除尘器顶部出口，并在每条支线上分别设有开关阀(V03/1)、(V03/2)和(V03/3)，排气线(4)上还设有用来冷却排出气体的冷却器(E100)，罐底部是出料管线(9/1)、(9/2)和(9/3)，管线上分别设有星形阀(V10/1)、(V10/2)和(V10/3)，以及开关阀(V06/1)、(V06/2)和(V06/3)，管线(10/1)、(10/2)和(10/3)是为加热夹套供热的蒸汽管线，而管线(11/1)/(11/2)和(11/3)则是排出释放热量后生成凝结水的管线。此外，由于真空脱气过程和汽提脱气过程在同一个设备内进行，在罐底设有注气线(6)，在注气线与罐底连接的分支线上设有开关阀(V08/1)、(V08/2)和(V08/3)，在罐顶设有充压线(12)，在充压线与罐顶连接的分支线上设有开关阀(V07/1)、(V07/2)和(V07/3)。

聚合反应生成的聚烯烃粉料与部分未反应气体形成的气固混合物经管线(1)首先进入后处理单元的闪蒸罐(F100)进行闪蒸分离，分出的气体经除尘器(F02)除尘后，从管线(2)排出，再经冷却、升压(图中未画出)后循环返回聚合系统；分出气体后的聚烯烃粉料在闪蒸罐下部缓冲后，从罐底经管线(3)导出，然后分为三路，进行周期性切换的真空脱气和汽提脱气过程。

优选流程五：

优选流程五有3台真空脱气罐，聚烯烃粉料真空脱气过程和汽提脱气过程分别在同样功能的3台真空脱气罐内进行，汽提脱气过程在真空条件下进行。优选流程五中各设备按表5所示时序步骤依次循环动作(譬如切换周期为120min)。

表5 优选流程五的粉料后处理工艺时序步骤表

以下以真空脱气罐(V100/1)的操作为例，对优选流程五的各个操作步骤进行说明。

真空脱气罐(V100/1)主要进行的工艺步骤包括收料、真空脱气、真空汽提脱气、充压、出料和抽真空等步骤。

收料步骤——先打开开关阀(V02/1)，然后开启星形阀(V01/1)，此时开关阀(V03/1)、(V06/1)、(V07/1)、(V08/1)、(V10/1)处于关闭状态，在聚烯烃粉料重力作用下，真空脱气罐(V100/1)开始收料。通过调节星形阀(V01/1)的转速，控制闪蒸罐(F100)的料位高度和收料速度。收料40min后，先停止星形阀(V01/1)，再关闭开关阀(V02/1)，收料步骤结束，真空脱气罐(V100/1)进入真空脱气步骤。

真空脱气步骤——打开开关阀(V03/1)，对真空脱气罐(V100/1)进行抽真空。随着压力的降低，罐内空体积和聚烯烃粉料颗粒内表面吸附的挥发性有机物逐渐被抽出，抽出的气体先经除尘器(V11/1)除去细小颗粒粉尘，再经冷却器(E100)冷却降温后，经管线(4)进入抽真空设备(图中未画出)，最终经过升压后被回收利用。真空脱气过程中，蒸汽加热夹套(V04/1)对粉料进行加热，以提高粉料温度，同时搅拌设备(V05/1)对粉料进行搅拌，以防止粉料结块，也有利于加热和挥发性有机物的脱附。真空脱气20min后，真空脱气罐(V100/1)达到要求的真空脱气压力和真空脱气温度，真空脱气步骤结束，进入真空汽提脱气步骤。

真空汽提脱气步骤——打开开关阀(V08/1)，并继续开启开关阀(V03/1)，对罐内粉料进行真空汽提脱气操作。此时，汽提气经管线(6)从罐底进入，穿过粉料料层时，在真空以及汽提气分压的共同作用下，吸附在粉料颗粒内表面的少量挥发性有机物进一步被脱附出来，同时汽提气将残留催化剂分解去活，含有微量挥发性有机物的汽提气经除尘器(11/1)除尘后，再经冷却器(E100)冷却和抽真空设备(图中未画出)升压后，排入大气或火炬系统。真空汽提脱气16min后，关闭开关阀(V08/1)和开关阀(V03/1)，真空汽提脱气步骤结束，真空脱气罐(V100/1)进入充压步骤。

充压步骤——打开开关阀(V07/1)，氮气经管线(12)进入真空脱气罐(V100/1)。充压操作4min后，真空脱气罐(V100/1)被充压至微正压，这时关闭开关阀(V07/1)，真空脱气罐(V100/1)进入出料步骤。

出料步骤——打开开关阀(V06/1)，接着开启星形阀(V10/1)，开始出料操作，合格粉料经由管线(9/1)离开真空脱气罐进入后续储存或造粒过程。出料速度由星形阀(V10/1)转速调节。出料36min后，出料步骤结束，关闭星形阀(V10/1)和开关阀(V06/1)，进入抽真空步骤。

抽真空步骤——打开开关阀(V03/1)，用抽真空设备对真空脱气罐(V100/1)进行抽真空，以排出罐内氮气，抽出气体直排大气。抽真空4min后，关闭开关阀(V03/1)。

至此，真空脱气罐(V100/1)完成了120min的一个循环周期，重新进入下一个循环周期。依与上述相似的操作步骤，真空脱气罐(V100/2)交错完成真空脱气、真空汽提脱气、充压、出料、抽真空、收料等步骤的操作；真空脱气罐(V100/3)交错完成出料、抽真空、收料、真空脱气、真空汽提脱气、充压等步骤的操作。三个真空脱气罐40min进行一次切换操作，120min一个循环周期，任何时候总有一个真空脱气罐处于收料步骤，另一个真空脱气罐处于真空脱气、真空汽提脱气、充压步骤，还有一个真空脱气罐处于出料、抽真空步骤。

优选流程六：

优选流程六同样有3台真空脱气罐，聚烯烃粉料真空脱气过程和汽提脱气过程分别在同样功能的3台真空脱气罐内进行，与优选流程五不同的是，汽提脱气过程在常压条件下进行。

由于汽提脱气过程在常压条件下进行，优选流程六的工艺时序步骤与汽提脱气过程在真空条件下进行的优选流程五有些差异。主要区别一是在常压汽提脱气步骤之后没有充压步骤，因此流程中汽提脱气罐(D100/1)、(D100/2)和(D100/3)不必设置充压氮气管线(12)以及开关阀(D07/1)、(D07/2)和(D07/3)；二是常压汽提脱气步骤初期，汽提脱气罐尚处于负压状态，需要用汽提气逐步将罐充压至微正压后再打开排气线开关阀(D03/1)、(D03/2)或(D03/3)；三是常压汽提脱气过程中罐顶气体经管线(5)直排大气或火炬，不需要经过抽真空设备的升压。除此之外，优选流程六的操作步骤与前述优选流程五的操作步骤基本相同。优选流程六的工艺时序步骤详见表6，详细工艺过程此处不再赘述。

表6 优选流程六的粉料后处理工艺时序步骤表

优选流程七：

在图3所示的聚烯烃粉料后处理工艺流程中，布置在最上面位置的是闪蒸罐(F100)，中间位置是两个真空脱气罐(V100/1)和(V100/2)，最下面是一个汽提脱气罐(D100)。

真空脱气罐(V100/1)和(V100/2)是带有蒸汽加热夹套(V04/1)和(V04/2)，以及搅拌设备(V05/1)和(V05/2)的立式容器，罐顶部设有排出气体除尘器(V11/1)和(V11/2)，容器顶部的聚烯烃粉料入口线(3)的支线上分别设有开关阀(V02/1)和(V02/2)，以及星形阀(V01/1)和(V01/2)，排气线(4)的支线分别连接在除尘器顶部出口，支线上设有开关阀(V03/1)和(V03/2)，排气线(4)上还设有用来冷却排出气体的冷却器(E100)，罐底出料管线(9)与汽提脱气罐(D100)顶部连接，支线上分别设有开关阀(V06/1)和(V06/2)，管线(10/1)和(10/2)是为加热夹套供热的蒸汽管线，而管线(11/1)和(11/2)则是排出释放热量后生成凝结水的管线，在两个罐顶分别设有充压管线(12/1)和(12/2)，充压支线上分别设有开关阀(V07/1)和(V07/2)。

汽提脱气罐(D100)为立式容器，罐顶部设有排出气体除尘器(D05)，除尘器顶连接有排气线(5)，罐底设有出料线(8)，出料线上设有星形阀(D03)，罐底还设有注气线(6)。

聚合反应生成的聚烯烃粉料与部分未反应气体形成的气固混合物经管线(1)首先进入后处理单元的闪蒸罐(F100)进行闪蒸分离，分出的气体经除尘器(F02)除尘后，从管线(2)排出，冷却、升压(图中未画出)后循环返回聚合系统；分出气体后的聚烯烃粉料在闪蒸罐下部缓冲后，从罐底经管线(3)导出，然后分为两路，进行周期性切换的真空脱气过程。

聚烯烃粉料真空脱气过程在两个相互切换操作的真空脱气罐内进行，常压汽提脱气过程在一个连续运行的汽提脱气罐内进行，真空脱气过程按表7所示时序步骤依次循环动作(譬如切换周期为40min)。

表7 优选流程七的粉料后处理工艺时序步骤表

以下以真空脱气罐(V100/1)的操作为例，对优选流程七真空脱气罐的各个操作步骤进行说明。

真空脱气罐(V100/1)主要进行的工艺步骤包括收料、真空脱气、充压、放料、抽真空等步骤。

收料步骤——先打开开关阀(V02/1)，然后开启星形阀(V01/1)，此时开关阀(V03/1)、(V07/1)和(V06/1)处于关闭状态。聚烯烃粉料在重力作用下，由闪蒸罐(F100)进入真空脱气罐(V100/1)。通过调节星形阀(V01/1)的转速，控制闪蒸罐(F100)的料位高度和收料速度。收料20min后，先停止星形阀(V01/1)，再关闭开关阀(V02/1)，收料步骤结束。真空脱气罐(V100/1)切换到真空脱气步骤。

真空脱气步骤——打开开关阀(V03/1)，对真空脱气罐(V100/1)进行抽真空。随着压力的降低，罐内空体积和聚烯烃粉料颗粒内表面吸附的挥发性有机物逐渐被抽出，抽出的气体先经除尘器(V11/1)除去细小颗粒粉尘，再经冷却器(E100)冷却降温后，经管线(4)进入抽真空设备(图中未画出)，最终经过升压后被回收利用。真空脱气过程中，蒸汽加热夹套(V04/1)对粉料进行加热，以提高粉料温度，同时搅拌设备(V05/1)对粉料进行搅拌，以防止粉料结块，也有利于加热和挥发性有机物的脱除。真空脱气12min后，真空脱气罐(V100/1)达到工艺要求的真空脱气压力和真空脱气温度，真空脱气步骤结束，关闭开关阀(V03/1)，开始充压步骤。

充压步骤——打开开关阀(V07/1)，氮气经管线(12/1)进入真空脱气罐(V100/1)。充压操作2min后，真空脱气罐(V100/1)被充压至微正压，这时关闭开关阀(V07/1)，真空脱气罐(V100/1)进入放料步骤。

放料步骤——打开开关阀(V06/1)，将真空脱气罐(V100/1)与汽提脱气罐(D100)连通，依靠重力作用，粉料沿管线(9)进入汽提脱气罐(D100)。放料2min后，真空脱气罐(V100/1)内粉料放尽，关闭开关阀(V06/1)，真空脱气罐(V100/1)进入抽真空步骤。

抽真空步骤——打开开关阀(V03/1)，对真空脱气罐(V100/1)进行抽真空，以排出罐内氮气，抽出的气体先经除尘器(V11/1)除去细小颗粒粉尘，再经冷却器(E100)冷却降温后，经管线(4)进入抽真空设备(图中未画出)，最终经过升压后，抽出气体直排大气。抽真空4min后，关闭开关阀(V03/1)，抽真空步骤结束。至此，真空脱气罐(V100/1)完成一个周期的操作步骤，进入下一个循环周期。

依与上述相似的操作步骤，真空脱气罐(V100/2)交错完成真空脱气、充压、放料、抽真空、收料步骤的操作。两个真空脱气罐20min进行一次切换操作，40min一个循环周期，任何时候总有一个真空脱气罐处于收料步骤，另一个真空脱气罐处于真空脱气、充压、放料、抽真空步骤。

优选流程七的汽提脱气罐(D100)为一连续运行的汽提脱气罐，来自真空脱气罐的粉料自管线(9)进入罐内，在罐内形成一定高度的料位，粉料料层沿轴向向下移动，最终合格的粉料产品经管线(8)离开汽提脱气罐进入后续储存或造粒过程。出料速度由星形阀(D03/1)转速调节。与此同时，汽提气经管线(6)从罐底进入，逆流穿过粉料料层时，在汽提气降低分压的作用下，吸附在粉料颗粒内表面的挥发性有机物进一步被脱附出来，同时汽提气将残留催化剂分解去活，含有少量挥发性有机物的汽提气经除尘器(D05)除去细小颗粒粉尘后，沿管线(5)排入大气或火炬系统。

实施例1

830kg聚丙烯粉料与未反应气体混合物在闪蒸罐气固分离，闪蒸罐操作压力为0.12MPa(绝)，粉料温度为70℃，分离后的聚丙烯粉料中含有7kg/t的挥发性有机物，挥发性有机物折合流量5.8kg。按优化流程一的后处理工艺处理上述聚丙烯粉料，切换周期为20min，工艺操作时序步骤如表1所示，进入真空脱气罐的聚丙烯粉料被加热和搅拌，用螺杆式真空泵从罐顶抽真空，在真空脱气罐内的真空脱气时间为16min，真空脱气步骤结束时真空脱气罐内压力为3kPa(绝)，粉料被加热至100℃。真空脱气后的粉料中含有挥发性有机物0.6kg/t，真空泵出口得到5.3kg的挥发性有机物，气体中挥发性有机物浓度为96％(v)。粉料在汽提脱气罐的真空汽提脱气时间为10min，期间从罐底注入氮气2Nm³，氮气中加入的水蒸气量为0.5kg，真空汽提脱气过程中，罐内操作压力维持在8kPa(绝)，真空汽提脱气过程产生的尾气由真空泵出口直排大气，尾气带出挥发性有机物0.4kg。经过上述后处理工艺处理后，从汽提脱气罐底得到的聚丙烯粉料中挥发性有机物含量为0.1kg/t，折合0.1kg，粉料中的催化剂残留被分解去活。

实施例2

830kg聚乙烯粉料与未反应气体混合物在闪蒸罐气固分离，闪蒸罐操作压力为0.12MPa(绝)，粉料温度为70℃，分离后的聚乙烯粉料中含有6kg/t的挥发性有机物，挥发性有机物折合流量5kg。按优化流程四的后处理工艺处理上述聚乙烯粉料，切换周期为40min，工艺操作时序步骤如表4所示，进入真空脱气罐聚乙烯粉料被加热和搅拌，用螺杆式真空泵从罐顶抽真空，在真空脱气罐内的真空脱气时间为18min，真空脱气步骤结束时真空脱气罐内压力为3kPa(绝)，粉料被加热至100℃。真空脱气后的粉料中含有挥发性有机物0.5kg/t，真空泵出口得到4.6kg的挥发性有机物，气体中挥发性有机物浓度为98％(v)。粉料在汽提脱气罐的常压汽提脱气时间为20min，期间从罐底注入氮气20Nm³，氮气中加入的水蒸气量为0.5kg，常压汽提脱气过程产生的尾气直排大气，尾气带出挥发性有机物0.3kg。经过上述后处理工艺处理后，从汽提脱气罐底得到的聚乙烯粉料挥发性有机物含量为0.1kg/t，折合0.1kg，粉料中的催化剂残留被分解去活。

Claims (9)

1.一种聚烯烃粉料后处理工艺方法，其特征在于：将常压闪蒸脱气后的聚烯烃粉料依次经历真空脱气和汽提脱气两个工艺过程，其中：

1)真空脱气过程——将常压闪蒸脱气后的聚烯烃粉料进行真空脱气，依靠抽真空设备提供的真空，将粉料中的挥发性有机物脱除，回收抽真空过程得到的挥发性有机物，得到经过真空脱气后的聚烯烃粉料；

2)汽提脱气过程——将真空脱气后的聚烯烃粉料用汽提气进行汽提脱气，依靠汽提气的分压作用和对催化剂的分解作用，进一步脱除聚烯烃粉料中剩余的挥发性有机物，并使粉料中的催化剂残留去活，得到合格的聚烯烃粉料产品。

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：真空脱气压力是0.5～15kPa(绝)。

3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：真空脱气压力是1～10kPa(绝)。

4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：真空脱气温度为80～110℃。

5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：汽提脱气过程采用真空汽提脱气。

6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：汽提脱气过程采用常压汽提脱气。

7.根据权利要求1和权利要求5所述的工艺方法，其特征在于：汽提脱气压力为1～20kPa(绝)。

8.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：汽提脱气过程中注入的汽提气为氮气中掺入少量水蒸气的混合气体。

9.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：汽提脱气过程中注入的汽提气为氮气。

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