CN106031832A - 聚合物脱气装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种聚合物脱气装置，属于石油化工技术中的脱气领域，能够提高高粘度聚合物在脱气过程中的传质传热效果，进而提高聚合物的脱气效果。所述聚合物脱气装置，包括换热装置和设在所述换热装置下方的脱气罐，所述脱气罐内自上而下依次设有汇流构件和旋转构件，在所述汇流构件和所述旋转构件之间的所述脱气罐的侧壁上设有闪蒸汽出口，所述汇流构件用于将来自所述换热装置的聚合物汇流至所述旋转构件上，所述旋转构件用于对聚合物进行旋转分散以除去聚合物中的气泡。本发明可用于高粘度聚合物的脱气工艺中。

Description

聚合物脱气装置

技术领域

本发明涉及石油化工技术中的脱气领域，尤其涉及一种聚合物脱气装置。

背景技术

等规立构聚丁烯聚合物是一种以丁烯-1作为单体的半结晶型聚合物，其天然具有类似于聚乙烯和聚丙烯聚合物的物理性质，其突出的耐蠕变性以及在受热条件下所显示出的良好的机械性能，使其在冷热水管材、地暖管材、包装薄膜方面的应用具有得天独厚的优势。

但受催化剂水平和聚合工艺的限制，经反应生成的由聚丁烯-1与丁烯-1单体组成的聚合物体系中聚丁烯-1的颗粒形态非常不规则，且在聚合温度高于30℃时，还易在其单体中溶胀，从而使聚合物体系发粘，造成传质、传热困难，因此在后续工序中往往需要对其进行脱气处理。

现有的脱气设备结构相对简单，聚合物体系在进入脱气罐后，单体经上部闪蒸汽出口回收，而脱气后的聚合物体系则直接经脱气罐底部进入后续处理单元。发明人发现，由于脱气后的聚合物体系粘度高，若脱气后直接从脱气罐底部排出并不利于其进行传质、传热，并且，脱气后的聚合物体系中仍包含有大部分未参与反应的单体，对于高粘度液体，由于表面张力的作用，体系中的这些单体只会以气泡形式在体系中存在，对泵的寿命和产品质量会产生很大影响。

因此，提供一种适用于高粘度聚合物的脱气装置是本领域技术人员所关注的重点。

发明内容

本发明实施例提供了一种聚合物脱气装置，能够提高高粘度聚合物在脱气过程中的传质传热效果，进而提高聚合物的脱气效果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种聚合物脱气装置，包括换热装置和设在所述换热装置下方的脱气罐，所述脱气罐内自上而下依次设有汇流构件和旋转构件，在所述汇流构件和所述旋转构件之间的所述脱气罐的侧壁上设有闪蒸汽出口，所述汇流构件用于将来自所述换热装置的聚合物汇流至所述旋转构件上，所述旋转构件用于对聚合物进行旋转分散以除去聚合物中的气泡。

可选的，所述汇流构件包括：

设在所述脱气罐内壁上的汇流斜面；

与所述汇流斜面底部相连的汇流斜面出口，所述汇流斜面出口朝向所述旋转构件延伸，并与所述旋转构件的上表面相对设置。

进一步的，所述旋转构件的上表面为凹面，且所述上表面设有突出的脊或金属牙；或，

所述旋转构件的下表面为平面，且所述下表面设有突出的脊或金属牙。

优选的，所述旋转构件的上表面突出的脊或金属牙的旋向与所述旋转构件的旋向相反，所述旋转构件的下表面突出的脊或金属牙的旋向与所述旋转构件的旋向相同。

可选的，所述脱气罐内壁上设有折流斜面，所述折流斜面位于所述闪蒸汽出口与所述旋转构件之间。

可选的，所述脱气罐还包括设在所述旋转构件下方的提升构件，所述提升构件用于将所述脱气罐底部的聚合物提升至所述旋转构件的下表面。

进一步的，所述提升构件包括提升筒和贯穿设在所述提升筒内部的提升筒螺旋轴，所述提升筒的上部出口与所述旋转构件的下表面相对设置。

可选的，在所述提升筒的上部出口处的外侧面设有导流堰，在所述导流堰下方的所述脱气罐的内壁上还设有导流斜面。

可选的，所述提升筒螺旋轴的底部设有搅拌桨。

可选的，所述聚合物为聚丁烯-1。

本发明实施例提供了一种聚合物脱气装置，与现有技术中的脱气装置相比，本申请所保护的脱气装置的脱气罐中设有较多的内部构件，如汇流构件、旋转构件等，其中，汇流构件可为聚合物体系提供较长的下降空间，延长其在脱气罐内的下降时间，有利于聚合物体系在脱气罐内形成较大的传质传热表面，并且，当聚合物体系汇流至旋转构件时，该旋转构件还可对其进行旋转分散并除去其中的气泡以降低体系粘度，进一步增强聚合物体系的动力传递效果，从而可有效提高聚合物体系的脱气效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的聚合物脱气装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的旋转构件的上表面示意图；

图3为本发明实施例提供的旋转构件的下表面示意图；

附图标记：

1:浆料入口 3:换热装置 4:换热管 5:夹套

6:闪蒸汽出口 7:汇流斜面 8:汇流斜面出口 9:旋转构件的上表面

10:旋转构件的下表面 11:导流堰 12:导流斜面 13:提升筒

14:提升筒螺旋轴 15:搅拌桨 16:导热油进口 17:浆料出口

18:齿轮泵 19:电机 20:导热油出口 21:导热油进口

22:导热油出口 23:折流斜面 24:脊或金属牙 25:脱气罐

26:旋转构件 27:提升构件

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种聚合物脱气装置，如图1所示，由上至下依次包括换热装置3和脱气罐25。其中：

换热装置3可对从其顶部的浆料入口1进入的聚合物体系进行加热，加热的温度为150-200℃左右，换热装置3优选为列管加热器，以使聚合物体系在通过换热管4进行加热时首先进行整流，使其可有序进入脱气罐25中进行脱气处理。在换热装置3的外侧壁上还设有上进的导热油进口21和下出的导热油出口22以使其中通入的导热油可维持换热装置3的温度。可以理解的是，本实施例中所选用的换热装置3并不局限于列管加热器，本领域技术人员可根据实际生产需要还可选用其它适宜的换热装置。

脱气罐的25外部设有夹套5，且在夹套5的下端设置导热油入口16和上端设置导热油出口20以将脱气罐25罐体维持在恒定的温度范围内。脱气罐25的内部由上至下依次包括汇流构件、旋转构件26以及提升构件27。所述汇流构件进一步包括汇流斜面7与汇流斜面出口8，其中，汇流斜面7用于将来自换热装置3的聚合物体系汇流至汇流斜面出口8，并经该出口8汇流至旋转构件26。旋转构件26进一步包括旋转构件的上表面9和下表面10，其中，旋转构件的上表面9用于对来自汇流斜面出口8的聚合物体系进行旋转分散，而旋转构件的下表面10则用于对提升构件27从脱气罐25底部提升的聚合物体系进行旋转分散。提升构件27进一步包括提升筒13和提升筒螺旋轴14，在提升筒螺旋轴14的下方还进一步连有搅拌桨15，这样在通过脱气罐25外部的电机19作用下，就可带动提升筒螺旋轴14以及搅拌桨15进行转动，从而将脱气罐25底部的聚合物体系提升至旋转构件26的下表面。

在上述装置结构的基础上，在脱气罐25内还包括有折流斜面23、导流堰11以及导流斜面12，其中，折流斜面23位于汇流构件与旋转构件26之间，用于防止经旋转构件26旋转分散后的聚合物通过闪蒸汽出口6排出；导流堰11位于提升筒13的上部出口处的外侧面，用于将提升至提升筒13上部出口处的聚合物导流至导流斜面12；导流斜面12位于导流堰11下方的脱气罐25的内壁上，用于将接收的聚合物导流至脱气罐25的底部。

在脱气罐25内还设有闪蒸汽出口6以及浆料出口17。其中，闪蒸汽出口6位于汇流构件和旋转构件26之间的脱气罐25的侧壁上，以用于排出脱气罐25内的单体；浆料出口17位于脱气罐的底部，以用于将脱气罐25底部的聚合物体系在齿轮泵18的作用下送入下一造粒工段。

下面将结合图1对上述装置中的各个组成部分进行详细说明。

如图1所示，所述聚合物脱气装置包括：换热装置3和设在换热装置3下方的脱气罐25，脱气罐25内自上而下依次设有汇流构件和旋转构件26，在所述汇流构件和旋转构件26之间的脱气罐25的侧壁上设有闪蒸汽出口6，所述汇流构件用于将来自换热装置3的聚合物汇流至旋转构件26上，旋转构件26用于对聚合物进行旋转分散以除去聚合物中的气泡。

本发明实施例提供了一种聚合物脱气装置，与现有技术中的脱气装置相比，本申请所保护的脱气装置的脱气罐中设有较多的内部构件，如汇流构件、旋转构件等，其中，汇流构件可为聚合物体系提供较长的下降空间，延长其在脱气罐内的下降时间，有利于聚合物体系在脱气罐内形成较大的传质传热表面，并且，当聚合物体系汇流至旋转构件时，该旋转构件还可对其进行旋转分散并除去其中的气泡以降低体系粘度，进一步增强聚合物体系的动力传递效果，从而可有效提高聚合物体系的脱气效率。

在本发明的一个可选实施例中，所述汇流构件包括：设在脱气罐25内壁上的汇流斜面7；与汇流斜面7底部相连的汇流斜面出口8，汇流斜面出口8朝向旋转构件26延伸，并与旋转构件的上表面9相对设置。

由图1可看出，汇流构件位于脱气罐25上部且占有脱气罐25内部空间相当大的一部分，汇流构件在接收来自换热装置3的聚合物体系后，能够为粘度较大的聚合物体系提供充分的下降空间，以使体系能够形成较大面积的传质传热表面，从而有利于延长聚合物体系的下降时间，提高传质传热效果。

这里需要说明的是，汇流斜面出口8朝向旋转构件26延伸，并与旋转构件的上表面9相对设置，这主要是因为在所述汇流构件和旋转构件26之间的脱气罐25的侧壁上设有闪蒸汽出口6，当闪蒸汽出口6保持抽真空或持续连接低压端时，若汇流斜面出口8不向下延伸一段距离，则汇流至汇流斜面7底部的聚合物体系在真空的作用下，很容易从闪蒸汽出口6被吸走，从而不能落至旋转构件26并通过旋转构件26对其进行旋转分散以除去其中包含的气泡。可以理解的是，对于汇流斜面出口8朝向旋转构件26延伸的这一段距离长短的设置，本领域技术人员可根据脱气罐25罐体内的整体空间合理布局。

在本实施例的一个优选方案中，闪蒸汽出口6可设在所述汇流构件和旋转构件26之间、且靠近汇流构件一方的脱气罐25的侧壁上，这样可确保聚合物体系在汇流至汇流斜面出口8时，单体能够充分经闪蒸汽出口6排出，并使脱气后的聚合物体系顺利落至旋转构件的上表面9上。

在本发明的一个可选实施例中，旋转构件的上表面9为凹面，且上表面9设有突出的脊或金属牙24；或旋转构件的下表面10为平面，且所述下表面设有突出的脊或金属牙24。

在本实施例中，如图2和图3所示，在旋转构件的上下表面设置脊或金属牙，这样可充分地对与这两表面相接触的聚合物体系进行旋转分散，以使聚合物体系在被分散为聚合物液滴时，其中所包含的未参与反应的单体能够以蒸汽形式从闪蒸汽出口6被有效排出。

在上述实施例中，为了能够更好地对聚合物体系进行分散，上述旋转构件26的转速为≥1000转/分钟。由于落至旋转构件26上的聚合物体系具有较高的粘度(2000cP以上)，因此调整旋转构件26的转速为≥1000转/分钟，可使聚合物体系在该转速下被有效分散。可以理解的是，本领域技术人员可根据实际生产需要在上述转速范围内合理地调整转速，例如，1200转/分钟、1400转/分钟、1600转/分钟、1800转/分钟、2000转/分钟等。

在本发明的一个可选实施例中，所述旋转构件的上表面突出的脊或金属牙的旋向与所述旋转构件的旋向相反，所述旋转构件的下表面突出的脊或金属牙的旋向与所述旋转构件的旋向相同。在本实施例中，将上表面突出的脊或金属牙与下表面突出的脊或金属牙的旋向相反设置，并将上表面突出的脊或金属牙的旋向与旋转构件的旋向相反设置，这样可更有利于上下表面的脊或金属牙将聚合物体系进行分散。

作为对本发明上述实施例的一改进，脱气罐25内壁上设有折流斜面23，折流斜面23位于闪蒸汽出口6与旋转构件26之间。

在本实施例中，在闪蒸汽出口6与旋转构件26之间的脱气罐25的内壁上还设有折流斜面23，该折流斜面23可用于防止经旋转构件26旋转分散后的聚合物液滴在闪蒸汽出口6处的真空作用下随气流排出闪蒸汽出口6。可以理解的是，本发明实施例中所提供的向下延伸的汇流斜面出口8和折流斜面23均是利用惯性分离原理，这样可大大减少聚合物液滴在真空作用下随气流排出闪蒸汽出口6的可能性。

在本实施例的一优选方案中，折流斜面23应尽可能的靠近旋转构件26的一侧，这样不但可确保能够对旋转分散后的聚合物液滴进行效果遮挡，还可避免因折流斜面23与汇流斜面出口8靠的太近而影响到脱气罐25内单体的排出通道。

在本发明一可选实施例中，脱气罐25还包括设在旋转构件26下方的提升构件27，提升构件27用于将脱气罐25底部的聚合物提升至旋转构件的下表面。

在本实施例中，在旋转构件26的下方还设置有提升构件27。聚合物体系在经旋转构件26旋转分散后，会沿着脱气罐25侧壁向下落，最终落至脱气罐25的底部，但此时的聚合物体系中仍还含有大量的未参与反应的单体。为了能够从整体上提高聚合物体系在脱气罐25内的脱气效果，所以设置提升构件27，从而使脱气罐25底部的聚合物体系在提升构件27的作用下被提升至旋转构件的下表面10进行重复循环分散。

在本发明又一实施例中，提升构件27包括提升筒13和贯穿设在提升筒13内部的提升筒螺旋轴14，提升筒13的上部出口与旋转构件的下表面10相对设置。在本实施例中，位于脱气罐底部的聚合物体系可在贯穿设在提升筒13内部的提升筒螺旋轴14的作用下被向上提升直至旋转构件的下表面10进行旋转分散。

在本发明一可选实施例中，在提升筒13的上部出口处的外侧设有导流堰11，在导流堰11下方的脱气罐25的内壁上还设有导流斜面12。

在本实施例中，在提升筒13的上部出口的外侧面设有导流堰11，用于将提升至提升筒13上部出口的聚合物导流至导流斜面12。设置导流堰11可使提升筒13上部出口处与旋转构件的下表面10接触作用后的聚合物或提升筒13上部出口处溢出的多余的聚合物能够沿导流堰11流动，进一步增加聚合物体系的流动面积，增加传质传热效果。

另外，在上述实施例中，在导流堰11下方的脱气罐25的内壁上还设有导流斜面12，该导流斜面12一方面在接收来自导流堰11导流的聚合物体系的同时，另一方面还将该聚合物体系导流至脱气罐25的底部，这样可使从脱气罐25底部提升的这部分聚合物体系在返回至脱气罐25底部的时间得以延长，形成更大面积的液膜，进一步有利于传质传热效果。

在本发明一可选实施例中，提升筒螺旋轴14的底部还设有搅拌桨15。在本实施例中，在提升筒螺旋轴14底部设有的搅拌桨15可进一步对脱气罐25底部的聚合物体系进行搅拌混合，使汇流至脱气罐25底部的体系得以混合均匀。由于提升筒13内具有一定的真空度，这样在流场的作用下，会使聚合物体系在提升筒13内会产生气泡，从而更有利于其在提升至旋转构件26时脱除气泡。

在本发明的一个可选实施例中，所述聚合物为聚丁烯-1。

在工业生产中，在以正丁烯为原料合成聚丁烯-1的生产工艺中，丁烯-1及其它添加剂、助剂、催化剂等在反应完毕后得到的是粘度较高的由聚丁烯-1与丁烯-1单体组成的聚合物体系(其中含有达标的微量添加剂、助剂、催化剂)，由于浆体中包含着大量的未参与反应的丁烯-1单体，因此，除去这些单体以制备得到高纯度的等规立构聚丁烯-1是生产工艺的最终目的。将聚合物体系送入上述实施例所述的聚合物脱气装置后，由于该装置的脱气罐内设有较多的内部构件，使得上述聚合物体系可有效在其脱气罐内进行传质传热，最终可使其中未参与反应的单体化合物能够以蒸汽形式被有效脱除。

可以理解的是，本发明实施例所提供的聚合物脱气装置可适用于各种粘度的物质的脱气工艺中，尤其适用于高粘度化合物(2000cP以上)的脱气工艺中，例如本发明实施例所列举的聚丁烯-1的脱气工艺中。

为了更好地理解本发明实施例所提供的聚合物脱气装置，下面以某公司使用该装置对聚丁烯-1进行脱气处理的工艺为例进行阐明。

以丁烯-1为原料，丁烯-1与其它添加剂、助剂、催化剂在反应釜中发生反应，反应完毕后得到由聚丁烯-1与丁烯-1单体组成的聚合物体系，该体系经脱气罐25顶部的换热装置3换热至150℃-220℃后进入脱气罐25，换热后的聚合物体系首先经汇流斜面7汇流至汇流斜面出口8，该体系在脱气罐25内的温度与换热装置3出口处的温度相比有20℃-40℃的温差，体系中的部分单体先经闪蒸汽出口6排出，而经脱气后的聚合物体系则经汇流斜面出口8落至旋转构件的上表面9，并通过旋转构件的上表面9高速旋转分散后化成小液滴。分散后的聚合物体系经导流斜面12导流至脱气罐25的底部，并在脱气罐25的底部通过搅拌桨15混合均匀，其中的一部分聚合物体系经提升筒13提升至旋转构件的下表面10再次旋转分散后重新落入脱气罐25的底部，而另一部分聚合物体系则经齿轮泵18送入下一造粒工段。在脱气罐25内各个步骤中产生的单体最终经闪蒸汽出口6被回收进入反应循环。

这里需要说明的是，本发明所提供聚合物脱气装置的年处理量在万吨规模以上，最终制备得到的聚丁烯-1的等规度≥98.5％，且聚合物体系中丁烯-1单体含量仅为2000-3000ppm，实现了真正意义上的工业化生产，从而填补了国内关于丁烯-1聚合物工业化生产的空白。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚合物脱气装置，其特征在于，包括换热装置和设在所述换热装置下方的脱气罐，所述脱气罐内自上而下依次设有汇流构件和旋转构件，在所述汇流构件和所述旋转构件之间的所述脱气罐的侧壁上设有闪蒸汽出口，所述汇流构件用于将来自所述换热装置的聚合物汇流至所述旋转构件上，所述旋转构件用于对聚合物进行旋转分散以除去聚合物中的气泡。

2.根据权利要求1所述的聚合物脱气装置，其特征在于，所述汇流构件包括：

设在所述脱气罐内壁上的汇流斜面；

与所述汇流斜面底部相连的汇流斜面出口，所述汇流斜面出口朝向所述旋转构件延伸，并与所述旋转构件的上表面相对设置。

3.根据权利要求1或2所述的聚合物脱气装置，其特征在于，所述旋转构件的上表面为凹面，且所述上表面设有突出的脊或金属牙；或，

所述旋转构件的下表面为平面，且所述下表面设有突出的脊或金属牙。

4.根据权利要求3所述的聚合物脱气装置，其特征在于，所述旋转构件的上表面突出的脊或金属牙的旋向与所述旋转构件的旋向相反，所述旋转构件的下表面突出的脊或金属牙的旋向与所述旋转构件的旋向相同。

5.根据权利要求1-4任一项所述的聚合物脱气装置，其特征在于，所述脱气罐内壁上设有折流斜面，所述折流斜面位于所述闪蒸汽出口与所述旋转构件之间。

6.根据权利要求1所述的聚合物脱气装置，其特征在于，所述脱气罐还包括设在所述旋转构件下方的提升构件，所述提升构件用于将所述脱气罐底部的聚合物提升至所述旋转构件的下表面。

7.根据权利要求6所述的聚合物脱气装置，其特征在于，所述提升构件包括提升筒和贯穿设在所述提升筒内部的提升螺旋轴，所述提升筒的上部出口与所述旋转构件的下表面相对设置。

8.根据权利要求7所述的聚合物脱气装置，其特征在于，在所述提升筒的上部出口处的外侧面设有导流堰，在所述导流堰下方的所述脱气罐的内壁上还设有导流斜面。

9.根据权利要求7所述的聚合物脱气装置，其特征在于，所述提升螺旋轴的底部设有搅拌桨。

10.根据权利要求1-9任一项所述的聚合物脱气装置，其特征在于，所述聚合物为聚丁烯-1。