CN109312016A - 烯烃单体回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烯烃单体回收装置，该装置能够在生产聚烯烃树脂后在分离和回收未反应单体的过程中抑制回收装置中的结垢和压降。所述烯烃单体回收装置用于在生产聚烯烃树脂后分离和回收未反应的烯烃单体，该装置包括立式热交换单元和气液分离罐单元，其中所述立式热交换单元包括：热交换单元本体，其中容纳有用于热交换的冷却介质；和多个传热管，所述传热管以垂直方向延伸并安装在所述热交换单元本体中以便浸没在所述冷却介质中，并且含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体通过所述传热管，并且其中所述气液分离罐单元包括：与所述立式热交换单元的传热管直接连接的气体入口；用于从所述气体中分离含有烯烃单体的气体和含有聚烯烃蜡的液体的气液分离装置；第一排出管，安装在所述气液分离罐单元的上部，用于排出含有烯烃单体的气体；第二排出管，安装在所述气液分离罐单元的下部，用于排出含有聚烯烃蜡的液体。

Description

烯烃单体回收装置
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0153517号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及一种烯烃单体回收装置，该装置能够在生产聚烯烃树脂后在分离和回收未反应单体的过程中抑制回收装置中的结垢和压降。
背景技术
包含乙烯均聚物或乙烯-α烯烃共聚物等的聚烯烃树脂通常通过在高压釜反应器或管式反应器中烯烃单体(如乙烯或α烯烃)的高压聚合来制备。在这种高压聚合反应器中生产聚烯烃树脂后，含有聚烯烃树脂的聚合产物通常可以通过高压分离器(HPS)以回收聚烯烃树脂并分离含有残留的未反应的烯烃单体的气体。
在这种含有未反应的烯烃单体的气体中，分子量低于聚烯烃树脂的副产物，例如，在高压分离器中尚未回收的副产物(如聚烯烃蜡、聚烯烃树脂等)可能作为杂质被包含。因此，将这种含有未反应烯烃单体的气体供给至用于回收烯烃单体的装置，从而可以回收具有较高纯度的烯烃单体气体。由此回收的烯烃单体可以在用于生产聚烯烃树脂的聚合方法中重新使用。
美国专利第3627746号公开了用于回收烯烃单体的装置的实例。这种用于回收烯烃单体的常规装置包括用于分离和回收上述聚烯烃树脂的高压分离器，它包括多个卧式热交换器和与其连接的气液分离罐(knock-out drum)。更具体地，该卧式热交换器主要由壳和管类型组成，并且多个卧式热交换器和多个气液分离罐交替地布置并通过单独的管道彼此连接。
在这种常规的烯烃单体回收装置中，聚烯烃树脂从高压分离器中回收，并且含有残留的分离的未反应的烯烃单体的气体可以通过交替布置和连接的多个卧式热交换器和多个气液分离罐。在热交换器中，含有未反应的烯烃单体的气体通过冷却介质冷却，含有副产物(如聚烯烃蜡和尚未从高压分离器中回收的聚烯烃树脂等)的液体可以与冷却的含有未反应的烯烃单体的气体分离。结果，未反应的烯烃单体可以以相对高的纯度以气态回收，并且可以在聚合过程中重新使用。
然而，在这种常规烯烃单体回收装置的情况下，在连接多个卧式热交换器和多个气液分离罐的每个管道中经常发生结垢现象。这是因为在含有未反应的烯烃单体的气体通过每个管道的过程中，诸如聚烯烃蜡或树脂的液体可以滴落并积聚在管壁等上。此外，在实际的烯烃单体回收装置中，考虑到整个回收装置的安装面积等，大多数管道难以制成直管。因此，在管道中产生压降等，从而可能更严重地发生结垢现象。
当发生这种结垢现象时，来自热交换器的传热管的表面的传热效率可能减小，因此冷却效果可能降低。此外，积聚在管壁等上的蜡或树脂组分可以在以后分离，并且可以与含有烯烃单体的气体一起被引入聚合反应器中，这可能导致聚烯烃树脂质量的劣化。因此，必须在操作一段时间后清洁热交换器和管道，这导致生产率降低。
此外，在常规烯烃单体回收装置的情况下，由于需要安装多个管道，因此要求很大安装成本和整个装置的面积，因此该方法的经济效率可能被降低。
在这方面，一直需要能够抑制结垢现象和压降并具有更紧凑结构的烯烃单体回收装置等。
发明内容
【技术问题】
本发明提供一种烯烃单体回收装置，其能够在生产聚烯烃树脂后在分离和回收未反应单体的过程中抑制回收装置中的结垢和压降。
【技术方案】
本发明提供一种烯烃单体回收装置，其用于在生产聚烯烃树脂后分离和回收未反应的烯烃单体，该装置包括：立式热交换单元，和气液分离罐单元(knock-out drum unit)，
其中，所述立式热交换单元包括：热交换单元本体，其中容纳有用于热交换的冷却介质；和
多个传热管，所述传热管以垂直方向延伸并安装在所述热交换单元本体中以便浸没在所述冷却介质中，并且含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体通过所述传热管，并且
其中，所述气液分离罐单元包括：与所述立式热交换单元的传热管直接连接的气体入口；
用于从所述气体中分离含有烯烃单体的气体和含有聚烯烃蜡的液体的气液分离装置(knock-out separating means)；
第一排出管，安装在所述气液分离罐单元的上部，用于排出含有烯烃单体的气体；和
第二排出管，安装在所述气液分离罐单元的下部，用于排出含有聚烯烃蜡的液体。
使用上述烯烃单体回收装置，可以通过以下方法回收烯烃单体。换句话说，该回收方法可包括：使包含聚烯烃树脂、分子量低于聚烯烃树脂的聚烯烃蜡和未反应的烯烃单体的聚合产物通过高压分离器以回收聚烯烃树脂并分离含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体；
将含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体供给至立式热交换器的多个传热管，并通过与冷却介质的热交换将其冷却；
通过气液分离罐单元的气体入口将冷却的气体供应至气液分离装置，以分离含有烯烃单体的气体和含有聚烯烃蜡的液体；和
将含有烯烃单体的气体和含有聚烯烃蜡的液体分别排出到第一和第二排出管。
【有益效果】
根据本发明，可以提供一种烯烃单体回收装置等，其能够在生产聚烯烃树脂后在分离和回收未反应单体的过程中抑制回收装置中的结垢和压降，并且，具有无需安装管道的更紧凑的结构。
附图说明
图1是示意性显示根据本发明的一个实施方式的烯烃单体回收装置的结构的示意图。
具体实施方式
在下文中，将详细描述根据本发明的实施方式的烯烃单体回收装置和使用该装置的回收方法。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，这是作为本发明的示例而呈现的，并且本发明的范围不限于此，并且可以对本发明的范围内的实施方式进行各种修改。
在整个说明书中，术语“上部”是指自容器(如热交换单元或气液分离罐单元)、设备或包括在所述设备中的每个部件的总高度相对应高度为50％或更高的部分，术语“下部”可以指自容器、设备或包括在所述设备中的每个部件的总高度相对应高度小于50％的部分。另外，术语“中心部分”可以以表示上部和下部之间的部分的相对含义来理解。
同时，根据本发明的一个实施方案，提供了一种烯烃单体回收装置，其用于在生产聚烯烃树脂后分离和回收未反应的烯烃单体，该装置包括：立式热交换单元，和气液分离罐单元，
其中，所述立式热交换单元包括：热交换单元本体，其中容纳有用于热交换的冷却介质；和
多个传热管，所述传热管以垂直方向延伸并安装在所述热交换单元本体中以便浸没在所述冷却介质中，并且含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体通过所述传热管，并且
其中所述气液分离罐单元包括：与所述立式热交换单元的传热管直接连接的气体入口；
用于从所述气体中分离含有烯烃单体的气体和含有聚烯烃蜡的液体的气液分离装置；
第一排出管，安装在所述气液分离罐单元的上部，用于排出含有烯烃单体的气体；和
第二排出管，安装在所述气液分离罐单元的下部，用于排出含有聚烯烃蜡的液体。
所述一个实施方式的回收装置包括立式热交换单元，该立式热交换单元包括垂直连接的多个传热管，而不是通常应用于现有装置的卧式热交换器，其中所述立式热交换单元直接连接到所述气液分离罐单元的下部。在这种情况下，所述立式热交换单元“直接”连接到所述气液分离罐单元的下部可以意味着所述传热管直接连接到所述气液分离罐单元的气体入口而没有“单独的连接管”，并且所述立式热交换单元的下部直接邻接在所述气液分离罐单元的上部。
在该实施方式的回收设备中，由于没有安装单独的连接管，所以不可能在管道中发生结垢现象或压降。此外，在含有烯烃单体的气体通过以垂直方向连接的多个传热管的同时进行热交换和冷却，并且多个传热管可具有直管形状。因此，即使在含有烯烃单体的气体通过这些传热管内部的过程中，其中所含的诸如聚烯烃蜡或树脂的液体也会下落，从而使发生结垢现象的风险最小化。
此外，由于回收装置不包括单独的连接管等，与现有的烯烃单体回收装置相比，它可以具有非常紧凑的结构，并且还可以降低安装成本。
因此，根据一个实施方式的烯烃单体回收装置可以解决现有技术中通常应用的回收装置的问题(结垢现象、压降、安装面积和成本增加等)，并且可以非常优选地用于在生产聚烯烃树脂后回收和再利用未反应的烯烃单体的过程。
在下文中，将参考附图更详细地描述根据一个实施方式的烯烃单体回收装置。图1是示意性显示根据本发明的一个实施方式的烯烃单体回收装置的结构的示意图。
如图1所示，一个实施方式的回收装置主要包括立式热交换单元100和气液分离罐单元200，该气液分离罐单元200直接连接到立式热交换单元100而没有单独的连接管。
其中，立式热交换单元100包括热交换单元本体110，在热交换单元本体110中容纳有用于热交换的冷却介质；以及多个传热管120，其以垂直方向延伸并安装在热交换单元本体110中，以便浸没在冷却介质中。
此外，立式热交换单元100还可包括含有烯烃单体气体和聚烯烃蜡的气体入口130，其安装在立式热交换单元100的上部，以便连接到多个传热管120。
在通过乙烯或者乙烯和α烯烃的高压聚合生产聚烯烃树脂之后，这种聚合产物通过高压分离器(HPS)等以回收聚烯烃树脂。然后，含有残留的未反应的烯烃单体的气体可包括副产物(如烯烃单体和聚烯烃蜡)，以及尚未从高压分离器中回收的聚烯烃树脂作为杂质。
含有烯烃单体气体和聚烯烃蜡的气体可以经由气体入口130通过立式热交换单元100中的多个传热管120。在这种通过的过程中，含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体可以通过与传热管120周围的冷却介质进行热交换来冷却。
在这种热交换过程中，多个传热管120在垂直方向上连接，并且可以在包括烯烃单体和聚烯烃蜡的气体垂直落下的同时进行热交换。另外，多个传热管120可以具有彼此平行布置的直管形状。因此，即使在含烯烃单体的气体通过这些传热管120内部的过程中，其中所含的诸如聚烯烃蜡或树脂的液体也会下落，从而使发生结垢现象的风险最小化。
在上述立式热交换单元100中，填充所述本体110内部的冷却介质的种类，以及所述本体110和传热管120的材料或尺寸可以遵循先前用于回收烯烃单体的热交换器的常规配置，因此将省略其另外的描述。
同时，立式热交换单元100可进一步包括乙烯气体入口140，其安装在立式热交换单元100的上部，以便连接到多个传热管120，与含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体入口130分开。
如果需要，乙烯气体可以经由乙烯气体入口140与含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体分开地进一步供给至传热管120。在乙烯气体通过传热管120等的过程中，可以发生几种类型的去污，并且它可以使粘附在壁表面等上的蜡、树脂等转移，从而起到去污的作用。含有以这种方式的去污蜡和树脂的乙烯气体可以通过后面描述的气液分离罐单元200的第一排出管230排出。结果，一个实施方式的回收设备可以进一步减少由蜡和树脂的结垢引起的问题。
同时，一个实施方式的回收装置进一步包括直接连接到上述立式热交换单元100的气液分离罐单元200。对于这种直接连接，气液分离罐单元200的气体入口210直接连接到立式热交换单元100的传热管120而没有单独的连接管，并且立式热交换单元100的下部直接邻接气液分离罐单元200的上部。因此，在已经通过立式热交换单元100的含有烯烃单体和聚烯烃蜡的冷却气体供给至气液分离罐单元200的过程中，实际上没有发生结垢现象和压降的风险。
此外，气液分离罐单元200包括气液分离装置220，其用于从已经自气体入口210供给的气体中分离含有烯烃单体的气体和含有聚烯烃蜡的液体。这种气液分离装置220可以是用于利用密度差分离气体和液滴的装置，或者是根据常规气液分离罐的结构分离离心气体和液滴的装置。然而，当应用离心气液分离装置时，施加离心力并产生气体涡流。在一个实施方式的回收设备中，立式热交换单元100直接连接在气液分离罐200的上方，通过离心其可能难以产生气体的涡流并且难以分离气体/液体。因此，在一个实施方式的回收设备中，气液分离装置220优选地是利用密度差分离气体和液滴的装置。在通过该气液分离装置后，含烯烃单体的气体和含有聚烯烃蜡和任选的聚烯烃树脂的液滴可以通过它们各自的密度差分离。
这样分离的含有烯烃单体的气体可以通过安装在气液分离罐单元200的上部的第一排出管230排出，以及含有聚烯烃蜡和任选的聚烯烃树脂的液体以液滴形式落下，并且可以通过安装在气液分离罐单元200的下部的第二排放管240排出。
另一方面，尽管未在图1中清楚地示出，为了进一步提高利用密度差分离气体和液滴的装置的分离效率，可以在第一排出管230的入口侧另外设置蜡和树脂的入口防止壁。
此外，如上所述，为了抑制立式热交换单元100中的额外的结垢，可以在立式热交换单元100的上部进一步包括乙烯气体入口140，并且通过其注入的乙烯气体可以通过使附着在传热管120的壁表面上的蜡、树脂等转移而去污。
在这种情况下，含有去污的蜡或树脂的乙烯气体可以在气液分离罐单元200的气液分离装置220中分离成去污蜡或树脂和乙烯气体。由此分离的去污蜡或树脂可以排出到第二排出管240，以及乙烯气体可以与含烯烃单体的气体一起通过第一排出管230排出。因此，一个实施方式的回收装置可以使由蜡或树脂的结垢引起的问题最小化。
另一方面，排出到上述第一排出管230的含有烯烃单体的气体和任选的乙烯气体可以根据需要凝结，并作为烯烃单体回收，并且可以再用于另外的聚烯烃树脂的聚合。
除了上述要点之外，上述气液分离罐单元200的构造可以对应于常规气液分离罐的构造，因此将省略其另外的描述。
使用上述一个实施方式的回收装置回收烯烃单体的方法可以如下进行。
首先，聚烯烃树脂可以通过在高压釜反应器或管式反应器中的烯烃单体(如乙烯或α烯烃)的高压聚合来生产。这种聚合后的聚合产物可包括聚烯烃树脂，分子量低于聚烯烃树脂的聚烯烃蜡和未反应的烯烃单体。使这种聚合产物通过高压分离器以回收聚烯烃树脂，并分离包含烯烃单体和聚烯烃蜡的气体。此时，所述气体可进一步含有少量尚未回收的聚烯烃树脂。
随后，可以将包含烯烃单体和聚烯烃蜡的气体供给至立式热交换单元100的多个传热管120，并通过与冷却介质的热交换进行冷却。在该方法中，可以进一步向传热管120供给用于额外去污的单独的乙烯气体。乙烯气体可以通过转移附着在传热管120的壁表面上的少量蜡和树脂来进行去污。
如此冷却的气体，即含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体可以经由气液分离罐单元200的气体入口210供给至气液分离装置220，由此它可以分离成含有烯烃单体的气体和含有聚烯烃蜡的液体。另外，通过气液分离罐单元200的气液分离装置220将去污的乙烯气体分离成去污的蜡或树脂和乙烯气体。由此分离的去污的蜡或树脂可以排出到第二排出管240，并且乙烯气体可以与含有烯烃单体的气体一起通过第一排出管230排出。
此后，含烯烃单体的气体(任选地包括乙烯气体)和含聚烯烃蜡的液体(任选地包括含有去污的蜡或树脂的液体)可以分别排出到第一和第二排出管230和240。排出到第一排出管230的含烯烃单体的气体可以回收并重新用于聚烯烃树脂的聚合。
采用这种回收方法，烯烃单体可以高纯度回收而不用担心结垢，并且一个实施方式的回收装置可以具有紧凑的结构和低的安装成本，而没有单独的连接管，同时使这种结垢的问题最小化。因此，根据本发明的实施方式的回收装置和回收方法可以非常优选地用于在生产聚烯烃树脂后回收烯烃单体(如乙烯和α烯烃)。
【附图标记说明】
100：立式热交换单元；
110：热交换单元本体；
120：传热管；
130：包括烯烃单体和聚烯烃蜡的气体入口；
140：乙烯气体入口；
200：气液分离罐单元；
210：气体入口；
220：气液分离装置；
230：第一排出管；
240：第二排出管；

Claims (5)

1.一种烯烃单体回收装置，其用于在生产聚烯烃树脂后分离和回收未反应的烯烃单体，该装置包括：
立式热交换单元，
和气液分离罐单元，
其中，所述立式热交换单元包括：热交换单元本体，其中容纳有用于热交换的冷却介质；和
多个传热管，所述传热管以垂直方向延伸并安装在所述热交换单元本体中以便浸没在所述冷却介质中，并且含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体通过所述传热管，并且
其中，所述气液分离罐单元包括：与所述立式热交换单元的传热管直接连接的气体入口；
用于从所述气体中分离含有烯烃单体的气体和含有聚烯烃蜡的液体的气液分离装置；
第一排出管，安装在所述气液分离罐单元的上部，用于排出含有烯烃单体的气体；和
第二排出管，安装在所述气液分离罐单元的下部，用于排出含有聚烯烃蜡的液体。
2.根据权利要求1所述的烯烃单体回收装置，其中，乙烯气体与所述含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体分开地供给至所述立式热交换单元的多个传热管，
所述乙烯气体将所述传热管壁表面上的聚烯烃蜡或树脂分离出来，并通过所述气液分离装置将其分离成去污的蜡或树脂和乙烯气体，然后
将所述去污的蜡或树脂排出到所述第二排出管，以及将所述乙烯气体排出到所述第一排出管。
3.根据权利要求2所述的烯烃单体回收装置，
其中，所述立式热交换单元包括分别安装在其上部以便连接到所述多个传热管的用于含有烯烃单体和聚烯烃蜡的气体的入口和用于所述乙烯气体的入口。
4.根据权利要求1所述的烯烃单体回收装置，其中，所述气液分离装置包括利用密度差分离气体和液滴的装置。
5.根据权利要求1所述的烯烃单体回收装置，进一步包括设置在所述第一排出管的入口侧的用于防止蜡和树脂流入的壁。
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