CN107973868B - 一种洗涤器和洗涤装置及纯化聚烯烃催化剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分离纯化领域，公开了一种洗涤器和洗涤装置及纯化聚烯烃催化剂的方法，该洗涤器包括由第一隔板和第二隔板隔开的第一腔室、第二腔室和第三腔室，其中，第一隔板上设置有多个允许第一腔室内的物料通过的小孔且能够阻止第二腔室内的大部分物料进入第一腔室，所述第二隔板底部设有开口，所述第一腔室和第二腔室分别设置有进料口，所述第三腔室内设置有分离机构，所述分离机构能够通过挤压使得洗涤后的物料和洗涤剂分离，所述第三腔室还设置有至少两个用于将洗涤后的物料和洗涤剂分别排出洗涤器的出料口。本发明的方法具有洗涤时间短、杂质提取率高且溶剂用量小的优点，且可以实现动态循环连续洗涤纯化工艺。

Description

一种洗涤器和洗涤装置及纯化聚烯烃催化剂的方法

技术领域

本发明涉及分离纯化领域，具体地，涉及一种洗涤器和洗涤装置及纯化聚烯烃催化剂的方法。

背景技术

聚烯烃工业是一个国家石化产业发展的重要标志。新世纪以来，世界聚烯烃产业的生产能力大幅度的增加，世界市场处于供大于求的形式。在这种形势下，加大研发力度，掌握和采用新的工艺条件，才能有效的降低成本，提高产业的附加值和竞争力。

在新世纪中，随着环保压力和能源日趋紧张的趋势，催化剂生产中的绿色环保也变得更加重要。开发绿色环保的生产工艺，充分利用能源和原料，减少三废排放，不但可以体现了环保的社会效益，更可以减少生产成本，减少操作周期，提高生产效率。

在现有的聚烯烃催化剂纯化工艺中，催化剂生产中的后处理非常重要，为了除去产物中的杂质成分，如钛含量等，提高产品的纯度，需要使用溶剂进行洗涤纯化，此过程是一个大量消耗溶剂，且高能耗高三废的工艺步骤。目前主要应用洗涤釜、抽干釜进行洗涤纯化作业，一般需进行4-6次洗涤，洗涤时间为5-8小时，抽真空干燥需要约20小时。

此种处理方法主要存在以下问题：(1)此种处理方法溶剂使用量大，导致产生很多滤液，给后续的滤液回收单元和三废处理单元增加了处理量；(2)操作过程为单个洗涤釜多次间歇式洗涤作业，不仅生产效率低下，洗涤时间长，更会大幅度地增加生产成本；(3)无论是洗涤还是抽干，催化剂与溶剂保持相对的静止状态，以及当催化剂和溶剂中的杂质浓度在接近平衡时，由于浓度差小，导致洗涤时间长和洗涤效率低等缺陷。此外，为了提高催化剂的洗涤效果，往往采取延长洗涤时间、增加溶剂用量的措施，但延长洗涤时间会影响生产效率，增加溶剂用量会提高生产成本。

发明内容

本发明的目的为克服现有的纯化聚烯烃催化剂工艺中洗涤时间长、洗涤效率低且溶剂用量大等缺陷，提供一种能够使得洗涤时间短、洗涤效率高且溶剂用量小的洗涤器和洗涤装置及纯化聚烯烃催化剂的方法。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种洗涤器，该洗涤器包括由第一隔板和第二隔板隔开的第一腔室、第二腔室和第三腔室，其中，第一隔板上设置有多个允许第一腔室内的物料通过的小孔且能够阻止第二腔室内的大部分物料进入第一腔室，所述第二隔板底部设有开口，所述第一腔室和第二腔室分别设置有进料口，所述第三腔室内设置有分离机构，所述分离机构能够通过挤压使得洗涤后的物料和洗涤剂分离，所述第三腔室还设置有至少两个用于将洗涤后的物料和洗涤剂分别排出洗涤器的出料口。

第二方面，本发明提供了一种洗涤装置，所述洗涤装置包括依次串联的至少两个前述的洗涤器，其中，前一洗涤器的用于将洗涤后的物料排出洗涤器的出料口与后一洗涤器的第二腔室的进料口相连，且后一洗涤器的用于将洗涤剂排出洗涤器的出料口与前一洗涤器的第一腔室的进料口相连。

第三方面，本发明提供了一种纯化聚烯烃催化剂的方法，该方法包括：使聚烯烃催化剂浆液从第一个洗涤器的第二腔室的进料口连续进入前述的洗涤装置，并使洗涤剂从最后一个洗涤器的第一腔室的进料口连续进入该洗涤装置，洗涤后的聚烯烃催化剂浆液从最后一个洗涤器的第三腔室由出料口排出，洗涤剂从第一个洗涤器的第三腔室由出料口排出。

通过本发明的装置和方法纯化聚烯烃催化剂，能够使得纯化过程中的洗涤时间短、洗涤效率高且溶剂用量小，且可以实现一种动态循环连续洗涤纯化工艺。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明一种优选实施方式的洗涤器的结构示意图；

图2为根据本发明一种优选实施方式的洗涤装置的结构示意图。

附图标记说明

1 第一腔室 2 第二腔室

3 第三腔室 4 螺旋轴

5 螺旋轴皮带轮 A 洗涤剂进料口

B 物料进料口 C 洗涤剂出料口

D 洗涤后的物料出料口

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种洗涤器，该洗涤器包括由第一隔板和第二隔板隔开的第一腔室1、第二腔室2和第三腔室3，其中，第一隔板上设置有多个允许第一腔室1内的物料通过的小孔且能够阻止第二腔室2内的大部分物料进入第一腔室1，所述第二隔板底部设有开口，所述第一腔室1和第二腔室2分别设置有进料口，所述第三腔室3内设置有分离机构，所述分离机构能够通过挤压使得洗涤后的物料和洗涤剂分离，所述第三腔室3还设置有至少两个用于将洗涤后的物料和洗涤剂分别排出洗涤器的出料口。

其中，第一隔板上的多个小孔能够使得第一腔室1中的洗涤剂进入第二腔室2，与第二腔室2中的物料混合，并进行洗涤(如萃取出物料中含有的杂质)，洗涤后可以通过第二隔板底部的开口(如面积为5-20cm²)进入第三腔室3，并在第三腔室3的分离机构的作用下以分离洗涤后的物料和洗涤剂。所述小孔可以呈圆形，可以呈方形，也可以呈不规则形状。对小孔的面积没有特别的要求，只要能够避免第二腔室2中的大部分物料进入第一腔室1即可，例如，当待洗物料为聚烯烃催化剂浆液时，优选地，小孔的面积为0.1-100mm²，更优选为5-20mm²。

根据本发明，对于分离机构的结构没有特别的限制，只要能够通过挤压使得洗涤后的物料和洗涤剂分离即可。优选地，所述分离机构包括螺旋轴4和螺旋轴皮带轮5。其中，所述螺旋轴4和螺旋轴皮带轮5的连接方式为使得所述螺旋轴4和螺旋轴皮带轮5之间的螺旋结构吻合，且留有微小的缝隙(如5-20mm)，二者通过发生相互转动咬合，使得缝隙中物料和洗涤剂的混合物中的洗涤剂被挤压出来，并从洗涤器第三腔室3下端的洗涤剂的出料口排出，而其中的物料被螺旋轴4(为了方便转移分离后的物料，螺旋轴4的长度可以高于第三腔室3的高度)带到洗涤器的上方，并从物料的出料口排出，从而达到分离物料和洗涤剂的效果。

根据本发明，对于洗涤器的形状没有特别的限制，可以为各种常规的形状。为了使得各腔室之间有更大的接触面积，以提高洗涤的效率，优选地，所述洗涤器为圆柱状容器，且第一隔板和第二隔板呈圆环柱状，使得洗涤器由外向内分为第一腔室1、第二腔室2和第三腔室3(即呈套管状)。

根据本发明，对于进料口和出料口的位置没有特别的限制，可以为各种常规的进料口和出料口的位置。为了使得物料和洗涤剂充分接触，优选地，所述第一腔室1和第二腔室2的进料口均设置于腔室的顶部；和/或，所述第三腔室3设置有两个出料口，一个设置于腔室的底部用于将洗涤剂排出洗涤器，另一个设置于腔室的顶部用于将洗涤后的物料排出洗涤器。

实际使用时，可以只使用单个洗涤器对连续的物料进行洗涤纯化，例如，使物料和洗涤剂分别从第二腔室的进料口和第一腔室的进料口连续进入洗涤器，洗涤后的物料和洗涤剂分别从第三腔室的顶部出料口和底部出料口排出，其中，可以通过改变洗涤器的容积以及物料和洗涤剂的流速以控制接触的时间。此外，也可以使用多个串联的洗涤器对物料进行洗涤纯化。

本发明还提供了一种洗涤装置，所述洗涤装置包括依次串联的至少两个(优选为2-8个，更优选为3-6个)前述的洗涤器，其中，前一洗涤器的用于将洗涤后的物料排出洗涤器的出料口与后一洗涤器的第二腔室的进料口相连，且后一洗涤器的用于将洗涤剂排出洗涤器的出料口与前一洗涤器的第一腔室的进料口相连。例如，如图2所示，洗涤装置包括依次串联的4个前述的洗涤器，洗涤剂从洗涤剂进料口A进入洗涤装置，并从洗涤剂出料口C排出洗涤装置，待洗涤的物料从物料进料口B进入洗涤装置，并从洗涤后的物料出料口C排出洗涤装置。

通过本发明的洗涤装置，可以实现动态循环连续洗涤纯化工艺。

本发明还提供了一种纯化聚烯烃催化剂的方法，该方法包括：使聚烯烃催化剂浆液从第一个洗涤器的第二腔室的进料口连续进入前述的洗涤装置，并使洗涤剂从最后一个洗涤器的第一腔室的进料口连续进入该洗涤装置，洗涤后的聚烯烃催化剂浆液从最后一个洗涤器的第三腔室3由出料口排出，洗涤剂从第一个洗涤器的第三腔室3由出料口排出。通过从第一个洗涤器中通待洗物料，从最后一个洗涤器中通洗涤剂的方式使得待洗物料与杂质含量逐渐降低的洗涤剂接触，始终保持较高的渗透压，从而获得较佳的洗涤效果。

根据本发明，对于聚烯烃催化剂浆液中聚烯烃催化剂和钛的含量没有特别的限制，可以为本领域常规的生产工艺得到的聚烯烃催化剂浆液中各物质的含量。优选地，所述聚烯烃催化剂浆液中聚烯烃催化剂的含量为1-15重量％，钛的含量为1-15mg/mL。

根据本发明，对于聚烯烃催化剂浆液和洗涤剂的用量没有特别的限制，只要能够达到较好的洗涤效果即可。优选地，聚烯烃催化剂浆液和洗涤剂的重量比为1：10-200，更优选为1：20-100。

根据本发明，对于单个洗涤器中聚烯烃催化剂浆液和洗涤剂接触的时间没有特别的限制，只要能够充分洗涤即可。优选地，每个洗涤器中聚烯烃催化剂浆液和洗涤剂的接触时间为1-5h，更优选为2-4h。其中，可以通过改变洗涤器的容积以及物料和洗涤剂的流速以控制接触的时间。

根据本发明，对于洗涤剂的种类没有特别的限制，只要能够从聚烯烃催化剂浆液中洗涤出钛即可。优选地，所述洗涤剂为正己烷和/或正庚烷，优选为正己烷。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，物料为聚烯烃催化剂浆液(聚烯烃催化剂的含量为15重量％，钛的含量为5mg/mL)的制备方法参见CN100532406C；正己烷购自天津渤天化工有限责任公司。测定聚烯烃催化剂浆液中聚烯烃催化剂的含量的方法为色谱分析法；测定钛的含量的方法为分光光度法。

如图1所示，实施例中使用的洗涤装置包括依次串联的多个前述的洗涤器，中间每个洗涤器的物料的出料口与下一个洗涤器的第二腔室的进料口相连，中间每个洗涤器的洗涤剂的出料口与上一个洗涤器的第一腔室的进料口相连。其中，洗涤器包括由第一隔板和第二隔板隔开的第一腔室(横截面积为1.5m²、高为1m)、第二腔室(横截面积为1m²、高为1m)和第三腔室(横截面积为0.5m²、高为1m)，其中，第一隔板带有多个小孔(面积为10mm²)且能够阻止第二腔室内的大部分物料进入第一腔室，所述第二隔板底部设有开口(面积为10cm²)，所述第一腔室和第二腔室的顶部分别设置有进料口，所述第三腔室内设置有分离机构，所述分离机构能够通过挤压使得洗涤后的物料和洗涤剂分离，所述第三腔室还设置有至少两个用于将洗涤后的物料和洗涤剂分别排出洗涤器的出料口；所述分离机构包括螺旋轴(长为1.5m)和螺旋轴皮带轮；所述洗涤器为圆柱状容器，且第一隔板和第二隔板呈圆环柱状，使得由外向内分为第一腔室、第二腔室和第三腔室；所述进料口分别设置于第一腔室和第二腔室的上方。

实施例1

洗涤装置包括依次串联的4个前述的洗涤器，使物料(流速为0.4kg/h)从第一个洗涤器的第二腔室的进料口进入该洗涤装置(洗涤后从最后一个洗涤器的第三腔室由出料口排出)，同时，将正己烷(流速为30kg/h)从最后一个洗涤器的第一腔室的进料口进入该洗涤装置(与物料接触洗涤后从第一个洗涤器的第三腔室由出料口排出)，物料和正己烷在洗涤装置中每个洗涤器的接触时间为3h，物料经过洗涤后，测得洗涤后的物料中聚烯烃催化剂的含量为43.1重量％，钛的含量为0.23mg/mL。

实施例2

洗涤装置包括依次串联的3个前述的洗涤器，使物料(流速为0.5kg/h)从第一个洗涤器的第二腔室的进料口进入该洗涤装置(洗涤后从最后一个洗涤器的第三腔室由出料口排出)，同时，将正己烷(流速为25kg/h)从最后一个洗涤器的第一腔室的进料口进入该洗涤装置(与物料接触洗涤后从第一个洗涤器的第三腔室由出料口排出)，物料和正己烷在洗涤装置中每个洗涤器的接触时间为4h，物料经过洗涤后，测得洗涤后的物料中聚烯烃催化剂的含量为41.7重量％，钛的含量为0.27mg/mL。

实施例3

洗涤装置包括依次串联的6个前述的洗涤器，使物料(流速为1kg/h)从第一个洗涤器的第二腔室的进料口进入该洗涤装置(洗涤后从最后一个洗涤器的第三腔室由出料口排出)，同时，将正己烷(流速为30kg/h)从最后一个洗涤器的第一腔室的进料口进入该洗涤装置(与物料接触洗涤后从第一个洗涤器的第三腔室由出料口排出)，物料和正己烷在洗涤装置中每个洗涤器的接触时间为2h，物料经过洗涤后，测得洗涤后的物料中聚烯烃催化剂的含量为42.5重量％，钛的含量为0.31mg/mL。

实施例4

按照实施例1的方法纯化聚烯烃催化剂浆液，不同的是，物料和正己烷在洗涤装置中每个洗涤器的接触时间为1h，物料经过洗涤后，测得洗涤后的物料中聚烯烃催化剂的含量为38.6重量％，钛的含量为0.46mg/mL。

对比例1

按照实施例1的方法纯化聚烯烃催化剂浆液，不同的是，使用的装置为：前一洗涤器的用于将洗涤后的物料排出洗涤器的出料口与后一洗涤器的第二腔室的进料口相连，且前一洗涤器的用于将洗涤剂排出洗涤器的出料口与后一洗涤器的第一腔室的进料口相连，使正己烷从第一个洗涤器的第一腔室的进料口进入该洗涤装置，测得洗涤后的物料中聚烯烃催化剂的含量为36.5重量％，钛的含量为0.73mg/mL。

对比例2

将4.8g物料和90g洗涤剂直接混合接触3h，并静置0.5h，取分层后的下层物料，再和90g洗涤剂直接混合接触3h，并静置0.5h，如此重复四次，测得洗涤后的物料中聚烯烃催化剂的含量为35.8重量％，钛的含量为1.11mg/mL。

对比例3

将4.8g物料和135g洗涤剂直接混合接触4.5h，并静置0.5h，取分层后的下层物料，再和135g洗涤剂直接混合接触4.5h，并静置0.5h，如此重复四次，测得洗涤后的物料中聚烯烃催化剂的含量为40.8重量％，钛的含量为0.31mg/mL。

从实施例1-4可以看出，使用本发明的方法纯化聚烯烃催化剂浆液可以有效地提高聚烯烃催化剂浆液中聚烯烃催化剂的含量，并降低杂质钛的含量，特别地，比较实施例1-3和实施例4可以看出，当纯化方法中的条件落在本发明优选的范围内时，纯化效果更佳。此外，比较实施例1和对比例1可以看出，当洗涤装置采用本发明的连接方式及进料方式可以得到较佳的纯化效果；比较实施例1和对比例2可以看出，对比例2为现有技术的方法，使用等量的洗涤剂以纯化聚烯烃纯化剂，纯化效果要明显差于实施例1；比较实施例1和对比例3可以看出，对比例3为现有技术的方法，使用1.5倍用量的洗涤剂和1.5倍的洗涤时间以纯化聚烯烃纯化剂，纯化效果与实施例1差不多。综上所述，利用本发明的方法纯化聚烯烃催化剂，具有洗涤时间短、洗涤效率高且溶剂用量小的优点，且可以实现一种动态循环连续洗涤纯化工艺。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种采用洗涤装置纯化聚烯烃催化剂的方法，其特征在于，所述洗涤装置包括依次串联的至少两个洗涤器，所述洗涤器包括由第一隔板和第二隔板隔开的第一腔室（1）、第二腔室（2）和第三腔室（3），其中，第一隔板上设置有多个允许第一腔室（1）内的物料通过的小孔且能够阻止第二腔室（2）内的大部分物料进入第一腔室（1），所述第二隔板底部设有开口，所述第一腔室（1）和第二腔室（2）分别设置有进料口，所述第三腔室（3）内设置有分离机构，所述分离机构能够通过挤压使得洗涤后的物料和洗涤剂分离，所述第三腔室（3）还设置有至少两个用于将洗涤后的物料和洗涤剂分别排出洗涤器的出料口；

其中，前一洗涤器的用于将洗涤后的物料排出洗涤器的出料口与后一洗涤器的第二腔室的进料口相连，且后一洗涤器的用于将洗涤剂排出洗涤器的出料口与前一洗涤器的第一腔室的进料口相连；

所述分离机构包括螺旋轴（4）和螺旋轴皮带轮（5）；

所述方法包括：使聚烯烃催化剂浆液从第一个洗涤器的第二腔室的进料口连续进入所述的洗涤装置，并使洗涤剂从最后一个洗涤器的第一腔室的进料口连续进入该洗涤装置，洗涤后的聚烯烃催化剂浆液从最后一个洗涤器的第三腔室（3）由出料口排出，洗涤剂从第一个洗涤器的第三腔室（3）由出料口排出。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述洗涤器为圆柱状容器，且第一隔板和第二隔板呈圆环柱状，使得洗涤器由外向内分为第一腔室（1）、第二腔室（2）和第三腔室（3）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一腔室（1）和第二腔室（2）的进料口均设置于腔室的顶部；

和/或，所述第三腔室（3）设置有两个出料口，一个设置于腔室的底部用于将洗涤剂排出洗涤器，另一个设置于腔室的顶部用于将洗涤后的物料排出洗涤器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚烯烃催化剂浆液中聚烯烃催化剂的含量为1-15重量%，钛的含量为1-15mg/mL。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，聚烯烃催化剂浆液和洗涤剂的重量比为1：10-200。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，聚烯烃催化剂浆液和洗涤剂的重量比为1：20-100。

7.根据权利要求1、5和6中任意一项所述的方法，其中，每个洗涤器中聚烯烃催化剂浆液和洗涤剂的接触时间为1-5h。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，每个洗涤器中聚烯烃催化剂浆液和洗涤剂的接触时间为2-4h。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述洗涤剂为正己烷和/或正庚烷。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述洗涤剂为正己烷。

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