CN109126210A - 熔融聚乙烯树脂的脱气装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种熔融聚乙烯树脂的脱气装置。该脱气装置包括：分布器，具有分布器入口与分布器出口，分布器入口与熔融聚乙烯的出口连通，熔融聚乙烯树脂溶解有乙烯单体；低压分离设备，与分布器出口连通，低压分离设备用于将熔融聚乙烯树脂中的乙烯单体闪蒸出来。该脱气装置中，通过分布器对熔融的聚乙烯树脂的分布能够进一步提高低压分离设备对乙烯单体的分离率，即提高熔融聚乙烯的脱气率，并且还能够提高乙烯单体的分离效率，降低产品的原料消耗。该脱气装置的应用完全可以省略现有技术中在造粒后的脱气设备与废气处理设备，节省了装置设备的投资。

Description

熔融聚乙烯树脂的脱气装置

技术领域

本申请涉及聚乙烯生产领域，具体而言，涉及一种熔融聚乙烯树脂的脱气装置。

背景技术

上世纪四十年代，英国帝国化学工业(ICI)建成世界第一套100t/a高压法生产低密度聚乙烯(LDPE)中试装置，随后大量万吨级产能的高压低密度聚乙烯及其共聚物工业化装置在世界范围内建成并投产。

目前，世界上工业化LDPE装置单线生产能力高达40万吨/年。低密度聚乙烯及其共聚物在薄膜、涂层和电线电缆料等领域处于不可替代的地位，随着全球经济快速增长，大量LDPE装置将陆续建成以满足市场对低密度聚乙烯及其共聚物的需求。因此，仍然需要对其生产工艺进一步优化升级，提高装置产量，提高产品质量，降低物耗能耗。

高压法生产低密度聚乙烯及其共聚物分为釜式法及管式法。典型的LDPE装置主要包括压缩单元、聚合单元、挤压造粒单元、高压循环气单元、低压循环气及脱气风送料仓单元。压缩单元将乙烯单体增压至聚合反应所需压力，压缩后的气体进入管式或者釜式反应器聚合形成熔融聚乙烯。高压循环气单元和低压循环气单元将未进行聚合反应的乙烯单体与聚合生成的熔融状态聚乙烯分离，实现循环使用，之后，熔融聚乙烯及其共聚物进入挤压造粒单元进行成型。造粒成型后的聚乙烯树脂颗粒需要在脱气料仓单元进行脱气处理后风送至包装料仓，之后包装成成品。

釜式法和管式法生产低密度聚乙烯及其共聚物均需要加入引发剂引发聚合反应。工业上，通常使用以氧气为主要成分的气态引发剂或以过氧化物为主要成分的液态引发剂。

以氧气为主要成为的气态引发剂，包括纯氧和净化空气，在温度高于150℃以上的反应器内分解成氧自由基引发聚合反应。聚合过程中，乙烯及其共聚单体以氧自由基为活性中心进行链增长反应，生成低密度聚乙烯聚合物。以过氧化物为主要成分的引发剂，包括有机过氧化物和无机过氧化物引发剂，在反应器内部形成过氧化自由基引发聚合反应。

以氧气为主要成分的引发剂存在进料稳定性差、聚合反应剧烈、控制困难和储存不便的缺点而逐渐被淘汰，相反，以过氧化物为主要成分的引发剂具有进料稳定、聚合反应平稳易控制、配方种类灵活多样和成本较低的优点，成为工业化生产低密度聚乙烯及其共聚物主要选择方向。

乙烯及其共聚单体聚合反应为放热反应，反应生成的热量必须及时通过低温水撤除，否则聚合难以持续进行。工业上通常将过氧化物引发剂分成数个点注入到反应器内部，这样形成数个反应区，聚合放出的热量在各个反应区分别撤除，以解决集中撤热难度大的问题。另一方面，不同的过氧化物种类及注入量都会影响聚合反应的放热量及转化率。较低引发温度的过氧化物引发剂，引发活性高，成本高，储存条件苛刻；较高引发温度的引发剂，成本低，便于储存，危险性小。为此，工业上通常将不同种类的过氧化物引发剂混合使用使聚合反应在可控范围内，同时实现转化率最大化、成本最小化。

再一方面，为调节聚乙烯密度及熔融指数，工业上将数个反应器串联，在压缩单元加入分子量调整剂(又称链转移剂)以调节聚乙烯密度及熔融指数。分子量调整剂经过所有反应区，并沿着工艺气体前进方向被逐渐消耗。从第一反应区到最后一个反应区分子量调整剂呈现浓度逐渐降低的趋势。

由于聚合过程中生成的聚合物为熔融状态，因此未发生反应的乙烯单体会溶解在熔融态的聚合物中，需要对溶解在聚合物中的乙烯单体进行分离，现有技术中的分离方法对乙烯单体的分离率不高，在对聚合物进行造粒后，仍然有乙烯单体混合在聚乙烯颗粒中，需要设置脱气料仓对该部分乙烯进行吹扫去除，防止在储存过程中乙烯挥发达到爆炸极限引起火灾或者着火爆炸等安全事故，而对混有乙烯气体的空气不能直接排放至大气，需要设置专门的环保处理装置对该部分气体进行处理。

因此，需要一种分离率较高的从聚合物中分离乙烯单体的装置。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种熔融聚乙烯树脂的脱气装置，以解决现有技术中的脱气装置的脱气率较低的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种熔融聚乙烯树脂的脱气装置，该脱气装置包括：分布器，具有分布器入口与分布器出口，上述分布器入口与熔融聚乙烯的出口连通，上述熔融聚乙烯树脂溶解有乙烯单体；低压分离设备，与上述分布器出口连通，上述低压分离设备用于将上述熔融聚乙烯树脂中的上述乙烯单体闪蒸出来。

进一步地，上述低压分离设备具有低压分离入口，上述分布器位于上述低压分离设备中，且上述分布器入口靠近上述低压分离入口设置。

进一步地，上述分布器为锥体分布器，上述锥体分布器的顶端为上述分布器入口，上述锥体分布器的底面为分布板，上述分布板上具有多个间隔设置的分布孔，各上述分布孔为上述分布器出口。

进一步地，上述分布板上的多个上述分布孔均匀分布。

进一步地，各上述分布孔为直径相同的圆孔，各上述圆孔的直径D为2～5mm，相邻两个圆孔的圆心的距离在1.5D～2D之间。

进一步地，上述脱气装置还包括：抽气设备，与上述低压分离设备连通。

进一步地，上述低压分离设备具有抽气口，上述抽气口位于上述低压分离设备的侧壁的顶端，上述低压分离设备通过上述抽气口与上述抽气设备连通。

进一步地，上述脱气装置还包括：高压分离设备，与上述分布器入口连通。

进一步地，上述脱气装置还包括：输送管线，用于连通上述高压分离设备与上述分布器，上述输送管线上设置有调节阀。

进一步地，上述低压分离设备为闪蒸分离罐，上述闪蒸分离罐内的绝对压强在0～0.10MPa之间。

应用本申请的技术方案，上述的脱气装置中，熔融的聚乙烯树脂进入分布器中进行分布，即分成多个分支，可以增大比表面积，降低真空度，然后在低压分离设备中进行分离，即将溶解在熔融的聚乙烯树脂中的乙烯单体分离出来。该脱气装置中，通过分布器对熔融的聚乙烯树脂的分布能够进一步提高低压分离设备对乙烯单体的分离率，即提高熔融聚乙烯的脱气率，并且还能够提高乙烯单体的分离效率。该脱气装置的应用完全可以省略现有技术中在造粒后的脱气设备与废气处理设备，节省了装置设备的投资。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的脱气装置的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、分布器；11、分布器入口；12、分布板；20、低压分离设备；21、低压分离入口；22、低压分离出口；23、抽气口；30、抽气设备；01、输送管线；02、进气管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及上面的权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“电连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的聚乙烯的脱气装置的脱气效果较差，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种熔融聚乙烯树脂的脱气装置。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种熔融聚乙烯树脂的脱气装置，如图1所示，该脱气装置包括分布器10与低压分离设备20，其中，分布器10具有分布器入口11与分布器出口，上述分布器入口11与熔融聚乙烯的出口连通，上述分布器10用于将熔融聚乙烯树脂均匀分布，上述熔融聚乙烯树脂溶解有乙烯单体；低压分离设备20与上述分布器出口连通，上述低压分离设备20用于将上述熔融聚乙烯树脂中的上述乙烯单体闪蒸出来。

上述的脱气装置中，熔融的聚乙烯树脂进入分布器中进行分布，即分成多个分支(增加比表面积、降低真空度)，然后在低压分离设备中进行分离，即将溶解在熔融的聚乙烯树脂中的乙烯单体分离出来。该脱气装置中，通过分布器对熔融的聚乙烯树脂的分布能够进一步提高低压分离设备对乙烯单体的分离率，即提高熔融聚乙烯的脱气率，并且还能够提高乙烯单体的分离效率。该脱气装置的应用完全可以省略现有技术中在造粒后的脱气设备与废气处理设备，节省了装置设备的投资。

为了进一步保证从分布器输出的熔融的聚乙烯树脂均能进入低压分离设备中进行分离，本申请的一种实施例中，如图1所示，上述低压分离设备20具有低压分离入口21，上述分布器10位于上述低压分离设备中，且上述分布器入口11靠近上述低压分离入口21设置，这样从分布器出口输出的熔融态的聚乙烯树脂全部在低压分离设备中。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述分布器为锥体分布器，上述锥体分布器的顶端为上述分布器入口11，上述锥体分布器的底面为分布板12，上述分布板12上具有多个间隔设置的分布孔，各上述分布孔为上述分布器出口。该锥体分离器可以将熔融的聚乙烯树脂分布得更加均匀，从而进一步提高乙烯单体的分离率与分离效率。

为了进一步使得熔融的聚乙烯树脂均匀分布，本申请的一种实施例中，上述分布板12上的多个上述分布孔均匀分布。

本申请的这些分布孔的形状可以是任何形状，比如圆形、矩形、三角形或者六边形等等，本领域技术人员可以根据实际情况将分布孔设置为合适的形状。另外，分布板上的多个分布孔的形状可以是相同的，也可以是不同，本领域技术人员可以根据实际情况选择将多个分布孔设置为相同的或者不同的，这里的相同和不同具体包括形状的相同和不同，还有尺寸的相同与不同。

为了简化分布器的制作工艺，本申请的一种实施例中，上述分布孔为圆孔。并且，为了进一步将熔融的聚乙烯树脂分布均匀，且保证脱气装置具有较小的体积，降低脱气装置的设备成本，本申请的一种实施例中，各上述分布孔为直径相同的圆孔，各上述圆孔的直径D为2～5mm，相邻两个圆孔的圆心的距离在1.5D～2D之间。

本申请的另一种实施例中，如图1所示，上述脱气装置还包括抽气设备30，该抽气设备与上述低压分离设备20连通，该抽气设备用于将低压分离设备抽至负压，以提高乙烯单体的分离效率与分离率。

一种实施例中，上述脱气装置还包括压缩设备，该压缩设备与抽气设备的连接，抽气设备将分离出来的乙烯单体进行增压，送至压缩设备中进行回收，即将分理出来的乙烯单体进行回收。

上述的抽气设备可以是抽气风机，具体可以为真空抽气风机，当然，并不限于上述的设备，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的抽气设备，只要能够对低压分离设备进行抽气即可。

一种具体的实施例中，如图1所示，上述低压分离设备20具有抽气口23，上述抽气口23位于上述低压分离设备20的侧壁的顶端，上述低压分离设备20通过上述抽气口23与上述抽气设备30连通。抽气口设置在低压分离设备的侧壁的顶端使得分离后的气体被抽出回收，并且保证低压分离器系统中为负压，达到预定的压强范围。

本申请的再一种图中未示出的实施例中，上述脱气装置还包括高压分离设备，高压分离设备与上述分布器入口11连通。该高压分离设备的压力经过调节后作为动力将熔融的聚乙烯树脂输送至分布器中，提高了熔融的聚乙烯树脂的输送效率。

上述的高压分离设备具体为内部带有喷嘴的闪蒸罐，其内的绝对压强为20～30MPa。

一种具体的实施例中，如图1所示，上述脱气装置还包括输送管线01，输送管线01用于连通上述高压分离设备与上述分布器10，上述输送管线01上设置有调节阀。可以根据实际情况调节两位控制阀的开度的大小。

如图1所示，上述输送管线01通过进气管02与分布器10连接，该进气管的一端穿入低压分离入口21与分布器入口11连通，进气管02的另一端与输送管线01的一端连通。

为了进一步保证该熔融的聚乙烯树脂具有较高的脱气率与脱气效率，本申请的一种实施例中，上述低压分离设备20为闪蒸分离罐，上述闪蒸分离罐内的绝对压强在0.～0.10MPa之间。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例对本申请的技术方案进行说明。

实施例1

如图1所示，脱气装置包括高压分离设备(图中未示出)、分布器10、低压分离设备20、抽气设备30与压缩设备(图中未示出)，还包括输送管线01与进气管02，各个结构的位置关系如图1所示，另外，图中未示出的高压分离设备的出口与输送管线01的一端连接，压缩设备与抽气设备的一端连接。

如图1所示，该分布器10为锥体分布器，其顶端为分布器入口11，并且顶端靠近低压分离入口21设置，分布器10的底面为分布板12，该分布板上均匀分布有大小相同的且间隔的圆孔，圆孔的直径为2mm，且相邻的两个圆孔的圆心的距离为3mm。低压分离设备20为闪蒸罐，具有低压分离入口21和低压分离出口22，抽气设备为真空抽气风机。

采用该脱气装置的脱气过程包括：

高压分离设备将熔融的聚乙烯树脂通过输送管线01和进气管02运送到分布器10中，并且经过分布板的作用，分为多支进入低压分离设备的分离腔中，进行脱气，该低压分离设备中的绝对压强为0.05MPa，即将熔融的聚乙烯树脂中的乙烯单体分离出来，真空抽气风机将低压分离设备抽至真空状态，以提高分离效率与分离率，并且，该真空抽气风机将分离出来的乙烯单体运送至压缩设备中回收，脱气后的熔融的聚乙烯树脂从低压分离出口22输出。

实施例2

与实施例1的区别在于：该脱气装置不包括抽气设备。因为没有设置抽气设备，则该系统只能为正压，低压分离设备中的绝对压强为0.15MPa。

实施例3

与实施例1的区别在于，低压分离设备中的绝对压强为0.05MPa，分布板上的圆孔的直径为3.5mm，两个相邻的圆孔的圆心的距离为5.25mm。

实施例4

与实施例1的区别在于，低压分离设备中的绝对压强为0.10MPa，分布板上的各圆孔的直径为5mm，两个相邻的圆孔的圆心的距离为10mm。

实施例5

与实施例3的区别在于，低压分离设备中的绝对压强为0.18MPa。

实施例6

与实施例3的区别在于，分布板上的各圆孔的直径为10mm。

对比例

与实施例1的区别在于，该脱气装置不包括分布器，熔融的聚乙烯树脂经过输送管线01和进气管02直接进入低压分离设备中进行脱气。

分别测试各个实施例以及对比例的熔融的聚乙烯树脂的中剩余乙烯含量，测试结果见表1。

表1

由上述表1中的数据可知，当分布孔为直径相同的圆孔，各上述圆孔的直径D为2～5mm，且相邻两个圆孔的圆心的距离在1.5D～2D之间，低压分离设备内的绝对压强在0～0.10MPa之间，且脱气装置包括抽气设备时，聚乙烯树脂中剩余乙烯含量较少，脱气装置的脱气率较高。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的脱气装置中，熔融的聚乙烯树脂进入分布器中进行分布，即分成多个支部，然后在低压分离设备中进行分离，即将溶解在熔融的聚乙烯树脂中的乙烯单体分离出来。该脱气装置中，通过分布器对熔融的聚乙烯树脂的分布能够进一步提高低压分离设备对乙烯单体的分离率，即提高熔融聚乙烯的脱气率，并且还能够提高乙烯单体的分离效率。该脱气装置的应用甚至可以省略现有技术中在造粒后的脱气设备与废气处理设备，节省了装置设备的投资。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种熔融聚乙烯树脂的脱气装置，其特征在于，所述脱气装置包括：

分布器(10)，具有分布器入口(11)与分布器出口，所述分布器入口(11)与熔融聚乙烯的出口连通，所述熔融聚乙烯树脂溶解有乙烯单体；以及

低压分离设备(20)，与所述分布器出口连通，所述低压分离设备(20)用于将所述熔融聚乙烯树脂中的所述乙烯单体闪蒸出来。

2.根据权利要求1脱气装置，其特征在于，所述低压分离设备(20)具有低压分离入口(21)，所述分布器(10)位于所述低压分离设备(20)中，且所述分布器入口(11)靠近所述低压分离入口(21)设置。

3.根据权利要求2脱气装置，其特征在于，所述分布器(10)为锥体分布器，所述锥体分布器的顶端为所述分布器入口(11)，所述锥体分布器的底面为分布板(12)，所述分布板(12)上具有多个间隔设置的分布孔，各所述分布孔为所述分布器出口。

4.根据权利要求3脱气装置，其特征在于，所述分布板(12)上的多个所述分布孔均匀分布。

5.根据权利要求3脱气装置，其特征在于，各所述分布孔为直径相同的圆孔，各所述圆孔的直径D为2～5mm，相邻两个圆孔的圆心的距离在1.5D～2D之间。

6.根据权利要求1脱气装置，其特征在于，所述脱气装置还包括：

抽气设备(30)，与所述低压分离设备(20)连通。

7.根据权利要求6脱气装置，其特征在于，所述低压分离设备(20)具有抽气口(23)，所述抽气口(23)位于所述低压分离设备(20)的侧壁的顶端，所述低压分离设备(20)通过所述抽气口(23)与所述抽气设备(30)连通。

8.根据权利要求1脱气装置，其特征在于，所述脱气装置还包括：

高压分离设备，与所述分布器入口(11)连通。

9.根据权利要求8脱气装置，其特征在于，所述脱气装置还包括：

输送管线(01)，用于连通所述高压分离设备与所述分布器(10)，所述输送管线(01)上设置有调节阀。

10.根据权利要求1脱气装置，其特征在于，所述低压分离设备(20)为闪蒸分离罐，所述闪蒸分离罐内的绝对压强在0～0.10MPa之间。