CN115008633B - 一种分离聚烯烃的高压分离装置和方法 - Google Patents

一种分离聚烯烃的高压分离装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分离聚烯烃的高压分离器装置和方法，该方法包括：将聚烯烃熔体、未反应烯烃和其他轻组分组成的混合物料引入进料管路带有旋流分离结构的高压分离器中进行分离；所述混合物料采用逐级减速的方式引入高压分离器；所述旋流分离结构设置在进入高压分离器的进料管路的直管部分；从高压分离器中引出的液相物料进入低压分离器，引出的气相出料经高压循环回路进入系统重复利用。本发明通过旋流分离方式，提高高压分离器的分离效率，结构简单，经济性好。

Description

一种分离聚烯烃的高压分离装置和方法
技术领域
本发明属于烯烃聚合领域，具体为一种采用带旋流分离装置的高压分离器分离聚烯烃和烯烃气体的方法。
背景技术
聚烯烃作为石化行业非常重要的原材料，对于整个石化行业的发展有重要的影响。高压聚烯烃生产工艺是生产一些特殊产品的重要工艺，如聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物等。由于反应转化率通常只有30％左右，需要将聚烯烃或烯烃和其他单体的共聚物从大量未反应的烯烃单体和链转移剂、杂质、副产物等轻组分中分离。
气相物料和液相物料的密度差异小，分离过程常常存在轻组分和聚合物相互夹带问题。在现有技术条件下，聚烯烃熔体和烯烃气体的分离过程中，一方面聚烯烃熔体为主的液相物料中夹带较多的气相物料，导致低压循环负荷大，另一方面高压分离器顶部出口的气相物料常常夹带聚烯烃小液滴，导致循环管路结垢，从而循环回路的传热效率下降。因此增大液滴尺寸，放大两相物料的差异是提高高压分离效率的关键。
旋流结构的基本原理是将具有一定密度差的液-气、液-液、液-固等两相或多相混合物在离心作用下分离，将混合流体以一定压力切向进入旋流器，在圆柱腔内产生高速旋流场。混合流体在经过一组旋流片或旋流孔时形成螺旋流，之后螺旋流依靠流体自身的运动惯性在下游管路保持自旋流。混合流体中密度较大的组分在流场中沿轴向向下运动，沿径向向外运动，形成外涡旋，密度较小的组分向中心轴线运动，并在轴线中心形成一向上运动的内涡旋，从而强化两相分离。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有分离聚烯烃和烯烃气体中气液界面更新慢、液滴沉降尺寸小且不均匀的问题，提出一种采用带旋流分离结构的分离器分离聚烯烃和烯烃气体的方法。
为解决上述技术问题，本发明目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种分离聚烯烃的高压分离方法，其包括如下步骤：
S1：将来自反应器的聚烯烃熔体、未反应烯烃和轻组分组成的混合物料经过带有旋流分离结构的进料管路引入高压分离器中进行分离；将所述混合物料在进料管路中逐级减速后引入高压分离器；
S2：从高压分离器中引出的液相物料进入低压分离器，从高压分离器引出的气相出料经高压循环回路和压缩单元后进入反应器重复利用；
其中，所述高压分离器包括进料管路，所述进料管路包括至少第一级直管段，所述旋流分离结构设置在所述高压分离器的所述进料管路的第一级直管段。
作为本发明的优选方案，引入所述高压分离器的所述进料管路的第一级直管内的物料流速为5-30m/s，优选10-20m/s。。
作为本发明的优选方案，所述高压分离器的所述进料管路包括第二级直管段，引入所述高压分离器的所述进料管路的第二级直管段内的物料流速小于第一级直管内的物料流速，且第二级直管段内物料流速为0.2～10m/s，优选2～10m/s。
作为本发明的优选方案，所述高压分离器的压力为10.0Mpa-40.0Mpa，优选15-30MPa；温度为150℃-300℃，优选180-260℃。
作为本发明的优选方案，所述混合物料中聚烯烃与其他物料的进料质量流量比为1：99-50：50，优选10:90-40:60；所述其他物料在所述高压分离器中的平均停留时间为50-300s，所述混合物中聚烯烃的质量比较高时，降低液位高度，以增大气体物料在高压分离器中的平均停留时间。
本发明还提供了一种用于实施上述方法的分离聚烯烃的高压分离装置，其包括进料管路、安装在所述进料管路上的旋流分离结构、以及高压分离器，其中所述进料管路包括至少第一级直管段。
作为本发明的优选方案，所述进料管路包括第一级直管段和第二级直管段，所述旋流分离结构安装在第一级直管段和/或第二级直管段。
作为本发明的优选方案，所述旋流分离结构由一级旋流分离组件构成，所述旋流分离组件为N个旋流孔或N个旋流片组成，其中N为大于等于3的整数。其中，所述旋流孔为具有一定厚度的圆形平板上开的斜孔，旋流孔的中心均匀分布在以圆形平板中轴线为中心，半径为r的周向上。
作为本发明的优选方案，所述第一级直管段和第二级直管段之间由第一级锥台段封闭连接，所述的第一级锥台段沿流动方向为扩张结构，且锥角为10～30°，所述第一锥台段的大端内径与第二级直管的内径相同。
作为本发明的优选方案，所述第二级直管段连接或不连接第二级锥台段，所述第二级锥台段沿流动方向为扩张结构，且锥角为10～30°。
作为本发明的优选方案，所述进料管路由第一级直管段、第一级锥台段、第二级直管段和第二级锥台段依次连接组成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供的技术方案，流体在旋流分离结构时，由于旋流分离结构的离心作用，提高液滴的碰撞聚并速率，产生大量的大尺寸聚烯烃液滴，从而强化两相分离，提升高压分离器的分离效率。
(2)本发明提供的高压分离装置制造成本低廉、操作简单、维护成本低。
附图说明
图1一种顶部进料的带旋流分离结构的高压分离器示意图；
图2一种侧壁进料的带旋流分离结构的高压分离器示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案及优点更加清楚,下面结合实施例及附图,对本发明的技术方案做进一步详细、完整的说明。在附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
图1和图2示例了带旋流分离结构的高压分离器示意图，其中图1为顶部进料，图2为侧壁进料。带旋流分离结构的高压分离器包括进料管路、安装在所述进料管路的旋流分离结构2、高压分离器1，其中所述进料管路包括第一级直管段3、第一级锥台段4、第二级直管段5和第二级锥台段6。所述旋流分离结构2安装在第一级直管段和/或第二级直管段。作为示意而非限定的，本实施例的图1和图2中，旋流分离结构2安装在第一级直管段。
旋流分离结构由一级旋流分离组件构成，所述旋流分离组件为N个旋流孔或N个旋流片组成，其中N为大于等于3的整数。
第一级锥台段沿流动方向为扩张结构，且锥角为10～30°，所述第一锥台段的大端内径与第二级直管的内径相同；所述第二级锥台段沿流动方向为扩张结构，且锥角为10～30°。
实施例1
聚烯烃熔体、未反应烯烃和少量副产物在内设静态混合器的高压分离器中分离为液相出料和气相出料。反应器出口连续排出由聚烯烃熔体、未反应烯烃和其他轻组分如烷烃、杂质、副产物等组成的混合物料。混合物料的流量为65t/h，其中聚烯烃熔体流量为21.5t/h，未反应烯烃为42.2t/h，其他轻组分为1.3t/h。如图1或2所示，混合物料经输送管路(7)、旋流分离结构(2)和进料管路至高压分离器(1)。进料管路包括依次连接的第一级直管段、第一级锥台段、第二级直管段和第二级锥台段，第一级直管(3)中混合物料的平均流速为18m/s，第一级直管下游的第一级锥台段(4)的锥角18°。第二级直管(5)中混合物料的流速为6m/s，第二级锥台段(6)的锥角为18°，第二级锥台段出口混合物料的平均流速为1.2m/s。旋流分离结构设置在第一级直管段内，其包括1个旋流分离组件，旋流分离组件为3个旋流孔；旋流孔为具有一定厚度的圆形平板上开的斜孔，旋流孔的中心均匀分布在以圆形平板中轴线为中心，半径为r的周向上。高压分离器的压力为25MPa，温度为230℃。高压分离器底部液相出料(9)通过背压阀泄压后进入低压分离器，高压分离器(1)顶部的气体出料(8)去高循回路重复利用。
实施例1中由高压分离器进入低压分离器中的混合物料中未反应烯烃单体量为6.62t/h，与对比例1相比，减少1.2％。
实施例2
聚烯烃熔体、未反应烯烃和少量副产物在内设静态混合器的高压分离器中分离为液相出料和气相出料。反应器出口连续排出由聚烯烃熔体、未反应烯烃和其他轻组分如烷烃、杂质、副产物等组成的混合物料。混合物料的流量为65t/h，其中聚烯烃熔体流量为21.5t/h，未反应烯烃为42.2t/h，其他轻组分为1.3t/h。混合物料经输送管路(7)、旋流分离结构(2)和进料管路至高压分离器(1)。进料管路包括依次连接的第一级直管段、第一级锥台段、第二级直管段和第二级锥台段，第一级直管(3)中混合物料的平均流速为18m/s，第一级直管下游的第一级锥台段(4)的锥角18°。第二级直管(5)中混合物料的流速为6m/s，第二级锥台段(6)的锥角为18°，第二级锥台段出口混合物料的平均流速为1.2m/s。旋流分离结构包括1个旋流分离组件，旋流分离组件为4个旋流片，其中，旋流片沿周向均匀分布。高压分离器的压力为25MPa，温度为230℃。高压分离器底部液相出料(9)通过背压阀泄压后进入低压分离器，高压分离器(1)顶部的气体出料(8)去高循回路重复利用。
实施例1中由高压分离器进入低压分离器中的混合物料中未反应烯烃单体量为6.5t/h，与对比例1相比，减少3.0％。实施例1中由高压分离器进入低压分离器中的混合物料中未反应烯烃单体量为9.5t/h，与对比例1相比，减少3.06％。
实施例3
聚烯烃熔体、未反应烯烃和少量副产物在内设静态混合器的高压分离器中分离为液相出料和气相出料。反应器出口连续排出由聚烯烃熔体、未反应烯烃和其他轻组分如烷烃、杂质、副产物等组成的混合物料。混合物料的流量为65t/h，其中聚烯烃熔体流量为21.5t/h，未反应烯烃为42.2t/h，其他轻组分为1.3t/h。混合物料经输送管路(7)、旋流分离结构(2)和进料管路至高压分离器(1)。进料管路多级进料管的第一级直管(3)中混合物料的平均流速为20m/s，第一级直管下游的第一级锥台段(4)的锥角18°。第二级直管(5)中混合物料的流速为5m/s，第二级锥台段(6)的锥角为18°，第二级锥台段出口混合物料的平均流速为1.0m/s。旋流分离结构包括1个旋流分离组件，旋流分离组件为6个旋流片，其中，旋流片沿周向均匀分布。高压分离器的压力为25MPa，温度为230℃。高压分离器底部液相出料(9)通过背压阀泄压后进入低压分离器，高压分离器(1)顶部的气体出料(8)去高循回路重复利用。
实施例1中由高压分离器进入低压分离器中的混合物料中未反应烯烃单体量为6.35t/h，与对比例1相比，减少5.2％。
对比例1
对比例1中进料管路不采用旋流分离结构，其他条件均与实施例1保持一致。对比例1中由高压分离器进入低压分离器中的混合物料中未反应烯烃单体量为6.7t/h。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，其描述较为具体和详细，但并不用以限制本发明。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则内做出的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种分离聚烯烃的高压分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将来自反应器的聚烯烃熔体、未反应烯烃和轻组分组成的混合物料经过带有旋流分离结构的进料管路引入高压分离器中进行分离；将所述混合物料在进料管路中逐级减速后引入高压分离器；所述高压分离器的压力为10.0Mpa-40.0Mpa ；温度为150℃-300℃；所述混合物料中聚烯烃与其他物料的进料质量流量比为1：99-50：50；所述其他物料在所述高压分离器中的平均停留时间为50 -300 s；
S2：从高压分离器中引出的液相物料进入低压分离器，从高压分离器引出的气相出料经高压循环回路和压缩单元后进入反应器重复利用；
其中，所述高压分离器包括进料管路，所述进料管路包括第一级直管段和第二级直管段，所述旋流分离结构设置在所述高压分离器的所述进料管路的第一级直管段和/或第二级直管段；所述旋流分离结构由一级旋流分离组件构成，所述旋流分离组件为N个旋流孔或N个旋流片组成，其中N为大于等于3的整数；所述第一级直管段和第二级直管段之间由第一级锥台段封闭连接，所述的第一级锥台段沿流动方向为扩张结构，且锥角为10~30°，所述第一级锥台段的大端内径与第二级直管的内径相同；所述第二级直管段连接或不连接第二级锥台段，所述第二级锥台段沿流动方向为扩张结构，且锥角为10~30°；
引入所述高压分离器的所述进料管路的第一级直管内的物料流速为5-30 m/s；引入所述高压分离器的所述进料管路的第二级直管段内的物料流速小于第一级直管内的物料流速，且第二级直管段内物料流速为0.2~10 m/s。
2.一种实施权利要求1所述方法的分离聚烯烃的高压分离装置，其特征在于：包括进料管路、安装在所述进料管路上的旋流分离结构、以及高压分离器，所述进料管路包括第一级直管段和第二级直管段，所述旋流分离结构安装在第一级直管段和/或第二级直管段；所述旋流分离结构由一级旋流分离组件构成，所述旋流分离组件为N个旋流孔或N个旋流片组成，其中N为大于等于3的整数；所述第一级直管段和第二级直管段之间由第一级锥台段封闭连接，所述的第一级锥台段沿流动方向为扩张结构，且锥角为10~30°，所述第一级锥台段的大端内径与第二级直管的内径相同；所述第二级直管段连接或不连接第二级锥台段，所述第二级锥台段沿流动方向为扩张结构，且锥角为10~30°。
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