CN112358555B - 一种气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置及方法，该装置包括粉料过滤器、脱气仓，在粉料过滤器和脱气仓之间通过管道连接有粉料加热器，从粉料过滤器离开的聚丙烯粉料进入粉料加热器内加热用于将待脱除气体脱除；所述粉料加热器与真空泵连接用于使粉料与待脱除气体分离。该方法为聚丙烯粉料通过粉料过滤器过滤后经粉料加热器将粉料温度提高然后进入脱气仓脱气。本发明的粉料加热到90～130℃，脱气后VOC和含氧杂质由500～600mg/kg降到20～100mg/kg，较好地解决了该问题，可应用于制备低成本、低VOC、高质量的等规、间规、无规、高结晶度、茂金属、高抗冲、复合、橡胶的大宗聚丙烯产品中。

Description

一种气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种脱挥发性有机物的装置及其方法，尤其涉及一种气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置及其方法。

背景技术

聚丙烯是大宗基本有机化工产品，随着我国国民经济的快速发展，对聚丙烯的需求也呈增长态势。未来创新格局和产业变革的不断加速，我国聚丙烯产业将进入新的发展阶段，从而进一步推动聚丙烯产业向高质量发展。高质量大宗聚丙烯产品首选低成本工艺技术，目前商业化大规模生产聚丙烯工艺技术有气相法和液相法二种。其中气相法聚丙烯工艺可生产常规的聚丙烯产品，例如：等规均聚聚丙烯、间规均聚聚丙烯、无规均聚聚丙烯，也可生产高性能的聚丙烯产品，例如：高结晶度聚丙烯、茂金属聚丙烯、高抗冲共聚物、复合材料、橡胶树脂等。气相法工艺的聚合反应温度50～100℃，聚丙烯粉料从聚合反应器排出后送至过滤器，再经过滤器下方的旋转阀送入脱气仓进行脱气处理。现有技术聚丙烯粉料没有加热过程，聚丙烯粉料到脱气仓时的温度只有30～80℃，由于脱气仓操作温度较低，尽管聚丙烯粉料在脱气仓中停留时间1.0～7.0小时，脱气后聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质的含量仍然较高，达到500～600mg/kg，聚丙烯产品的质量难以提升。

现有技术发明专利申请号201511029388.9一种聚丙烯用降VOC母粒及其制备方法和应用，公开了降VOC母粒是由一种新型的微孔发泡聚丙烯载体，吸附在聚丙烯载体上的水性溶液VOC去除剂、表面活性剂按质量分配制备而成。所述降VOC母粒与聚丙烯树脂有良好的相容性，真空脱挥干净、无残留，不影响改性聚丙烯的后续加工和性能，有效地降低聚丙烯产品的VOC，使其更加绿色环保，满足汽车厂商对VOC的要求。

现有技术发明专利申请号201710489020.3低VOC、高强度、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，公开了一种聚丙烯复合材料，其特征在于按重量份数计其原料由下列组分组成：55～75份共聚聚丙烯、10～25份均聚聚丙烯、2～8份碳化钽、3～10份氢氧化钽、1～8份玻璃纤维、1～5份弹性体、0.1～0.5份偶联剂、0.1～1.5份防滴落剂、0.1～0.3份抗氧剂。通过钽系填料粒径分布、长径比分布、比表面积分布的筛选，达到阻燃与有机挥发物吸收效果的统一，填料的表面刻蚀与处理，刚性母粒与增强母粒的制备，使得聚丙烯复合材料具有低VOC、UL-94V-0级的阻燃效果、极佳的耐刮擦性、高刚性等优异的力学性能。

现有技术发明专利申请号201511029388.9和现有技术发明专利申请号201710489020.3均采用在聚丙烯中加入多种添加剂的方法来改善聚丙烯产品VOC含量高的问题，但现有技术的聚丙烯产品仅仅用于汽车行业和复合材料产业，且脱除VOC指标也不明确，同时市场上添加剂价格较高，大大增加了聚丙烯产品的生产成本，因此现有技术存在气相法聚丙烯产品中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量大、产品脱除VOC指标不明确、聚丙烯生产成本高的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够使粉料中VOC和含氧杂质降低的气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置；

本发明的另一个目的是提供一种气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的方法。

技术方案：本发明的气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置，包括用于对聚丙烯粉料过滤的粉料过滤器、对聚丙烯粉料脱气处理的脱气仓，在粉料过滤器和脱气仓之间通过管道连接有以非接触方式方式对聚丙烯粉料加热的粉料加热器，所述聚丙烯粉料经加热后使待脱除气体脱除；所述粉料加热器与真空泵连接用于使聚丙烯粉料与待脱除气体分离。

优选地，所述粉料过滤器内设有用于消除粉料结块的搅拌器。

优选地，所述粉料过滤器上连接有用于使过滤器震动从而提高聚丙烯粉料的分散程度。

优选地，所述粉料加热器外侧设有用于通入加热介质的夹套。

利用上述气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置的方法，包括以下步骤：

(A)从反应系统排出的聚丙烯粉料进入粉料过滤器过滤；

(B)经过滤后的聚丙烯粉料进入粉料加热器内，通过非直接接触方式对聚丙烯粉料进行加热处理；

(C)加热后的聚丙烯粉料进入脱气仓，脱气仓内吹入热氮气进行聚丙烯粉料的脱气处理，再经过后续挤出造粒工艺制得聚丙烯产品。

优选地，所述聚丙烯粉料在粉料加热器内从30～80℃加热至90～130℃后进入脱气仓。

优选地，所述聚丙烯粉料加热至95～130℃后，在脱气仓内脱气1.0～7.0小时。

优选地，所述聚丙烯粉料加热至100～130℃后，在脱气仓内脱气2.0～7.0小时。

优选地，步骤(B)中，所述加热介质为水蒸汽、热水、导热油、电加热中的一种。

有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：1、在过滤器和脱气仓之间增加粉料加热器，可保证气相法聚丙烯产品中的挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量由现有技术500～600mg/kg降低到本发明20～100mg/kg；2、不需要在聚丙烯产品中额外注入添加剂或吸附剂；3、可应用于制备低成本、低VOC、高质量的等规、间规、无规、高结晶度、茂金属、高抗冲、复合、橡胶的大宗聚丙烯产品中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为现有技术的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1所示，其中，1粉料过滤器，2旋塞阀，3粉料加热器，4布袋过滤器，5脱气仓，6真空泵，7搅拌器，8振动器，P1、P2聚丙烯粉料，N1、N2热氮气，V1、V2、V3、V4排放尾气，L1、L2加热介质；本发明的气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置，包括粉料过滤器，用于过滤从反应系统排出的聚丙烯粉料P1，粉料过滤器底部为倒三角锥形，粉料过滤器内部安装有搅拌器7，搅拌器7能够消除聚丙烯粉料的结块现象，粉料过滤器的底部外周安装有振动器8，能够消除聚丙烯粉料的沟流现象，使待加热的聚丙烯粉料分散的更加均匀；在粉料过滤器底部出口设置有旋塞阀2，旋塞阀2通过管道连接有粉料加热器3，粉料加热器3为卧式，也可以为立式粉料加热器3。粉料加热器3的外侧设有夹套，向夹套内通入加热介质L1，以与聚丙烯粉料非直接接触的方式对聚丙烯粉料加热，加热后的介质L2从另一侧排出。粉料加热器3上连通有真空泵6，真空泵6尾气V4从出口排出；在加热过程中，保持粉料加热器3内为真空环境，有利于使粉料与VOC脱离，从而更好的将VOC分离出去。粉料加热器3的气相出口端连接有布袋过滤器4，用于对加热聚丙烯粉料过程中产生的尾气进一步过滤，布袋过滤器4上连接有氮气管线N2，提高过滤的效果。粉料加热器3的物料出口连接有脱气仓5，脱气仓5连接有氮气管线N1，向脱气仓5内通入热氮气进行脱气。脱气后的聚丙烯粉料P2送至下游挤出造粒工段，制得聚丙烯产品，尾气V2由脱气仓5上部出口排出。

本实施例的气相法聚丙烯工业装置的生产规模为20万吨/年，单线运行，利用上述装置脱挥发性有机物的方法，包括以下步骤：

(1)从反应系统排出的聚丙烯粉料P1进入粉料过滤器，聚丙烯粉料经粉料过滤器底部出料，尾气V1从上部排出，此时聚丙烯粉料内挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质的含量为5000mg/kg；根据进口聚丙烯粉料结块程度和分散程度开启搅拌器7和振动器8，或者仅开启搅拌器7，或者仅开启振动器8，或者不开启搅拌器7和振动器8；

(2)聚丙烯粉料经下方旋塞阀2进入粉料加热器3，向夹套内通入的加热介质L1为水蒸汽，与粉料加热器3内的聚丙烯粉料换热后的加热介质L2从另一侧排出；聚丙烯粉料在粉料加热器3中从45℃加热到121℃，产生的尾气V4从上部排出；加热过程中产生的尾气通过粉料加热器的气相出口进入布袋过滤器4进一步过滤，同时向布袋过滤器4内通入氮气N2，尾气V3从上部排出；

(3)加热后的聚丙烯粉料进入脱气仓5，脱气仓5下部吹入热氮气N1进行聚丙烯粉料的脱气处理。在121℃脱气处理2.1个小时后，聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到38mg/kg。脱气处理后的聚丙烯粉料P2经过挤出造粒和其它后续加工处理，可以制备低成本、低VOC、高质量的等规均聚聚丙烯、间规均聚聚丙烯、无规均聚聚丙烯、高结晶度聚丙烯、茂金属聚丙烯、高抗冲共聚物、复合材料或橡胶树脂的大宗聚丙烯产品。尾气V2由脱气仓5上部出口排出。

实施例2

装置同实施例1，方法与实施例1不同的是：气相法聚丙烯中试装置的生产规模为2万吨/年，单线运行。采用本发明的工艺流程和方法，从反应系统排出的聚丙烯粉料P1进入粉料过滤器1，聚丙烯粉料经粉料过滤器1底部出料，此时聚丙烯粉料内挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质的含量为13500mg/kg，聚丙烯粉料经下方旋塞阀2进入粉料加热器3，加热介质为热水。聚丙烯粉料在粉料加热器3中从50℃加热到108℃，加热后的聚丙烯粉料先进入布袋过滤器4进一步过滤，后进入脱气仓5，脱气仓下部吹入热氮气进行聚丙烯粉料的脱气处理。在108℃脱气处理3.0个小时后，聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到42mg/kg。

实施例3

装置同实施例1，方法与实施例1不同的是：气相法聚丙烯工业装置的生产规模为45万吨/年，单线运行。采用本发明的工艺流程和方法，从反应系统排出的聚丙烯粉料P1进入粉料过滤器1，聚丙烯粉料经粉料过滤器1底部出料，此时聚丙烯粉料内挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质的含量为12000mg/kg，聚丙烯粉料经下方旋塞阀2进入粉料加热器3，加热介质为导热油。聚丙烯粉料在粉料加热器3中从63℃加热到97℃，加热后的聚丙烯粉料先进入布袋过滤器4进一步过滤，后进入脱气仓5，脱气仓5下部吹入热氮气进行聚丙烯粉料的脱气处理。在97℃脱气处理4.0个小时后，聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到71mg/kg。

实施例4

装置同实施例1，方法与实施例1不同的是：气相法聚丙烯工业装置的生产规模为80万吨/年，双线运行，单线生产规模为40万吨/年。采用本发明的工艺流程和方法，从反应系统排出的聚丙烯粉料P1进入粉料过滤器1，聚丙烯粉料经粉料过滤器1底部出料，此时聚丙烯粉料内挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质的含量为10000mg/kg，聚丙烯粉料经下方旋塞阀2进入粉料加热器3，加热介质为水蒸汽。聚丙烯粉料在粉料加热器3中从38℃加热到114℃，加热后的聚丙烯粉料先进入布袋过滤器4进一步过滤，后进入脱气仓5，脱气仓下部吹入热氮气进行聚丙烯粉料的脱气处理。在114℃脱气处理2.7个小时后，聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到40mg/kg。

实施例5

装置同实施例1，方法与实施例1不同的是：气相法聚丙烯工业装置的生产规模为45万吨/年，单线运行。采用本发明的工艺流程和方法，从反应系统排出的聚丙烯粉料P1进入粉料过滤器1，聚丙烯粉料经粉料过滤器1底部出料，此时聚丙烯粉料内挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质的含量为15000mg/kg，聚丙烯粉料经下方旋塞阀2进入粉料加热器3，加热介质为水蒸汽。聚丙烯粉料在粉料加热器3中从30℃加热到90℃，加热后的聚丙烯粉料先进入布袋过滤器4进一步过滤，后进入脱气仓5，脱气仓下部吹入热氮气进行聚丙烯粉料的脱气处理。在90℃脱气处理7.0个小时后，聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到100mg/kg。

实施例6

装置同实施例1，方法与实施例1不同的是：气相法聚丙烯工业装置的生产规模为45万吨/年，单线运行。采用本发明的工艺流程和方法，从反应系统排出的聚丙烯粉料P1进入粉料过滤器1，聚丙烯粉料经粉料过滤器1底部出料，此时聚丙烯粉料内挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质的含量为2000mg/kg，聚丙烯粉料经下方旋塞阀2进入粉料加热器3，加热介质为水蒸汽。聚丙烯粉料在粉料加热器3中从80℃加热到130℃，加热后的聚丙烯粉料先进入布袋过滤器4进一步过滤，后进入脱气仓5，脱气仓下部吹入热氮气进行聚丙烯粉料的脱气处理。在130℃脱气处理1.0个小时后，聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到20mg/kg。

对比例

如图2所示，为现有技术的气相法聚丙烯工艺流程图，在该流程下，聚丙烯粉料在脱气仓中的操作温度为30～80℃，脱气效果不佳，脱气后聚丙烯粉料中保留500～600mg/kg的挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质，导致挤压造粒后的聚丙烯产品中仍然含有一定量的挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质残留。

由实施例1～6可知：

(1)聚丙烯粉料进入粉料加热器3，经加热到90～130℃后，进入脱气仓5脱气处理，脱气时间1.0～7.0小时，经脱气后的聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到20～100mg/kg；由此随着聚丙烯粉料加热温度的不断提高，脱气时间可以不断降低，最终脱气后的聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量也不断降低；

(2)气相法聚丙烯工艺的生产规模为2～80万吨/年，聚丙烯粉料经过脱气仓5脱气处理后，聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到20～100mg/kg；生产规模与脱气处理后的挥发性有机物降低程度，二者关联度不大；

(3)粉料过滤器1底部出来的聚丙烯粉料内挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质的含量为2000～15000mg/kg，聚丙烯粉料经过脱气仓5脱气处理后，聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到20～100mg/kg；聚丙烯粉料脱气前挥发性有机物含量与脱气处理后的挥发性有机物降低程度，二者关联度不大；

(4)操作温度为30～80℃聚丙烯粉料进入粉料加热器3加热，再经脱气仓5脱气处理后，聚丙烯粉料中挥发性有机物VOC和醛、酮、醇类含氧杂质含量降低到20～100mg/kg；进入粉料加热器3聚丙烯粉料的操作温度与脱气处理后的挥发性有机物降低程度，二者关联度不大。

Claims (8)

1.一种气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置，包括用于对聚丙烯粉料过滤的粉料过滤器（1）、对聚丙烯粉料脱气处理的脱气仓（5），其特征在于，在粉料过滤器（1）和脱气仓（5）之间通过管道连接有以非接触方式对聚丙烯粉料加热的粉料加热器（3），所述聚丙烯粉料经加热后使待脱除气体脱除；所述粉料加热器（3）与真空泵（6）连接用于使聚丙烯粉料与待脱除气体分离；所述粉料过滤器（1）内设有用于消除粉料结块的搅拌器（7）；所述粉料过滤器（1）上连接有用于使粉料过滤器（1）震动从而提高聚丙烯粉料分散程度的振动器（8）。

2.根据权利要求1所述的气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置，其特征在于，所述粉料加热器（3）外侧设有用于通入加热介质的夹套。

3.根据权利要求1所述的气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置，其特征在于，所述粉料加热器（3）为卧式粉料加热器（3）或立式粉料加热器（3）。

4.一种利用权利要求1所述气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（A）从反应系统排出的聚丙烯粉料进入粉料过滤器（1）过滤；

（B）经过滤后的聚丙烯粉料进入粉料加热器（3）内，通过非直接接触方式对聚丙烯粉料进行加热处理；

（C）加热后的聚丙烯粉料进入脱气仓（5），脱气仓（5）内吹入热氮气进行聚丙烯粉料的脱气处理，再经过后续挤出造粒工艺制得聚丙烯产品。

5.根据权利要求4所述利用气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置的方法，其特征在于，所述聚丙烯粉料在粉料加热器（3）内从30~80℃加热至90~130℃后进入脱气仓（5）。

6.根据权利要求4所述利用气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置的方法，其特征在于，所述聚丙烯粉料加热至95~130℃后，在脱气仓（5）内脱气1.0~7.0小时。

7.根据权利要求4所述利用气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置的方法，其特征在于，所述聚丙烯粉料加热至100~130℃后，在脱气仓（5）内脱气2.0~7.0小时。

8.根据权利要求4所述利用气相法聚丙烯工艺脱挥发性有机物的装置的方法，其特征在于，所述加热介质为水蒸汽、热水、导热油、电加热中的一种。