CN1227048C - 脱气设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与聚合反应釜连用的脱气设备。来自反应釜的浆料被送入闪蒸罐(3)，在此单体或稀释剂蒸发形成气体。过滤器单元(9，10)安装在闪蒸罐(3)的顶部。它们可以选择性地通过阀门(11，12)连接到闪蒸罐上。在闪蒸罐和过滤器(9，10)之间没有旋流分离器，并且这些颗粒可以落回到闪蒸罐(3)中。过滤器可以为了清洁或替换而单独分离。

Description

脱气设备

本发明涉及同聚合反应釜连用的脱气设备，例如制与备聚乙烯的聚合反应釜连用的脱气设备。

聚乙烯一般是根据Phillips方法在浆料体系中制备的。该体系中，将高纯度乙烯输送到回路反应釜中。利用低沸点烃例如异丁烷来溶解乙烯单体并悬浮反应釜中的催化剂和聚合物颗粒。将乙烯气、稀释剂和粉末催化剂连续地喂入回路反应器中，其中内容物通过泵快速循环。反应釜温度一般保持在100℃，压力一般保持在4Mpa。随着反应进行，开始形成聚合物颗粒，更大的聚合物颗粒沉淀并进入沉淀区，在此排出浓缩的浆料。生产体系是连续的，以使产物以与其生成的相同速率排出。

由于反应釜中的高压，应该领会到，排出的浆料中含有乙烯，为了避免浪费，期望将这种乙烯循环利用。聚合物还必需与其它物质分离。因此，将浆料从回路反应釜中供给压力远远低于反应釜压力的所谓闪蒸罐或闪蒸槽中。这造成乙烯和低沸点稀释剂闪蒸到塔顶馏出物。然后，将单体和稀释剂输送到压缩机中并重新利用。

然而，纯化这种“闪蒸气”是有必要的，特别是从中除去公知为“粉末”的小颗粒，因为它们将破坏压缩机。为此，将蒸汽首先通过旋流分离器，从这再送入袋式过滤器。旋流分离器和袋式过滤器都连接到称作“排出罐”的收集槽中，它收集固体物。然后将该固体物同来自闪蒸罐的浆料一起通过旋转阀门(该阀门防止其它从中流过)输送到称作“飞扬式干燥器(fluff dryer)”的干燥器中。然后，将纯化的气体通过称作保险过滤器输送到闪蒸气压缩机中。这种保险过滤器仅仅是用于在系统的其它部分坏了时保护压缩机。

飞扬式干燥器干燥输送到其中的物质并留下聚合物粉末。如果需要的话，添加添加剂，然后将粉末送入挤出机中，在此粉末熔融并形成颗粒。

上述系统在大多数情况下是令人满意的。经过一段时间以后，过滤器，特别是袋式过滤器堵塞，因此为了清洁或替换必需停掉工序。一般来讲，这个问题并不严重，因为这种维修不是经常性的。

然而，业已发现，在某些情况下，过滤器以及有时的旋流分离器仅仅短时间后就堵塞。业已发现，当制备高含量共聚单体(例如1-己烯和1-辛烯)的聚合物时会发生这种情况。可以向烯烃流中加入己烯来控制聚合物的密度，并且认为，凝聚的己烯和低聚物将使得整个产物有粘性。这反过来引起旋流分离器和袋式过滤器快速堵塞。共聚单体1-己烯还使过滤器湿润，这增加了这种堵塞。因此认为，乙烯含量越高，造成温度越低，这反过来增加了堵塞过滤器和旋流分离器的凝聚物的量。

结果，高己烯含量的聚合物仅有可能具有相当短的生产周期，实际限量大约为2000吨。之后，为了清洁旋流分离器和袋式过滤器，不得不生产低己烯含量的产物。应当认识到，如果要生产大量高己烯含量的产物时，这将成为严重的问题。

根据本发明的第一个方面，提供一种与聚合反应釜连用的脱气设备，该设备包括闪蒸罐，来自反应釜的浆料被输送到该闪蒸罐中，并且浆料中的单体和/或稀释剂在此蒸发形成气体；和用于从气体中除去悬浮颗粒的过滤器单元；其中过滤器单元直接连接到闪蒸罐上，而不插入旋流分离器或类似设备。

因此，与常规排布相比，省略了闪蒸罐和过滤器之间的旋流分离器。一般认为，为了防止过多的液体或固体物质到达过滤器由此引起过滤器堵塞，旋流分离器的存在是必不可少的。然而，本发明人业已发现，至少当制备高己烯含量的聚合物时，通过将闪蒸物直接输送到过滤器单元中，令人惊奇地提高了操作。这维持了高温，由此防止了，或者至少降低了过滤器的堵塞。还认识到，这种排布显著降低了设备占地，缩短了管道循环，是一种通常更简单的排布。

如上所述，由于通过减少堵塞，降低了为了清洁或替换过滤器而停掉系统的必要，因此该排布方式本身是有利的。然而，上述排布比现有的系统提供的更特别的优点在于，可以安装多个过滤器单元，其中每一个都直接连接到闪蒸罐中。然后，安装阀门设备，以使每个过滤器单元可以在其它过滤器工作时分离来清洁、除去或替换。本发明说明书中“阀门设备”是指任何合适的流动控制设备。这样，该装置可以设计成任何一个时候利用一个或另一个过滤器单元来工作，或者可以安排为常规操作中利用两个过滤器，同时选择分离一个或多个过滤器来维修。

应该认识到，为了使管道最短以降低温降，过滤器单元优选与闪蒸罐尽可能地近。每个过滤器单元上都连接有管道，用于将其中的固体物直接输送到干燥器，该干燥器可以是与干燥直接来自闪蒸罐的物质的干燥器是同一个。然而，在一个实施方式中，过滤器单元被安装在闪蒸罐的上部，这样排列是为了使从气体中除去的颗粒自己落到闪蒸罐中。然后，这些气体同来自闪蒸罐中的固体物一起进入干燥器。

这种排列本身被认为是提供了本发明，因此本发明的另一个方面提供了一种与聚合反应釜连用的脱气设备，该设备包括闪蒸罐，来自反应釜的浆料被输送到该闪蒸罐中，并且浆料中的单体和/或稀释剂在此蒸发形成气体；和用于从气体中除去悬浮颗粒的过滤器单元；其中过滤器直接连接到闪蒸罐的顶部，并且这种安排是为了使从气体中除去的颗粒可以落到闪蒸罐中。

应当认识到，这种排列特别有利地在于，它维持了过滤器区域中的温度，由此减少了堵塞问题，大大简化了结构并减少了组件占有。

过滤器可以利用适当的管道安装在闪蒸罐的顶部，所述管道必需是合适的直径，使物质能够逆着进入过滤器中的气流落到工作中的闪蒸罐中。另外，过滤器单元可以与闪蒸罐作为一个结构整体形成。

如上所述，可以使用多个过滤器，它们可以排列成使其中的一个或多个可以分离来维修、清洁过滤器物质、替换等。不管过滤器是与闪蒸罐成一整体还是与其分开，它所提供的功能是相同的。

这种排列本身也被认为是发明，因此从本发明另一个方面看，提供一种与聚合反应釜连用的脱气设备，该设备包括闪蒸罐，来自反应釜的浆料被输送到该闪蒸罐中，并且浆料中的单体和/或稀释剂在此蒸发形成气体；和用于从气体中除去悬浮颗粒的过滤器单元；其中过滤器单元这样排列，使过滤器单元之一被分离用于清洁、取出或替换，而同时其它过滤器保持工作。

尽管该说明书中可以使用任何常规类型的过滤器，但是优选的是，过滤器单元包括袋式过滤器。

额外地或另外地，过滤器单元可以包括烧结金属过滤器例如那些购自Pall Corporation的过滤器。这些过滤器的优点在于，当某一压力上以后，它们能够现场或者取出后通过超声、反洗等清洁。如果期望现场通过反洗来清洁过滤器，那么应当提供适当的管网和阀门来产生必要的反流。

另外，如果是将过滤器取出后清洁，那么烧结金属过滤器就特别有利在于，其材料可以烧掉而不破坏过滤器。

过滤器单元的下游，本发明的设备可以完全常规，因此本发明进一步提供了一种用于压缩气体的压缩机和用于保护压缩机不含有未被过滤器单元除去的任何颗粒的保险过滤器。此外，提供了一种干燥器例如飞扬式干燥器和/或清洗干燥器，用于干燥从闪蒸罐中的蒸汽中分离出来的固体物，和/或用于接受来自过滤器单元的固体物。

应当认识到，本发明还延伸到来自聚合反应釜的浆料的脱气方法，包括向上述设备中提供浆料，按照所述方法使设备给浆料脱气，随后分离单体气和固体物。

此外，本发明延伸到制备聚合物的方法，其中单体、催化剂和其它反应物被供应到聚合反应釜中，并将所得浆料提供到上述脱气设备中，在此聚合物与单体气分离。然后，聚合物以粉末的形式输送到挤出机中，在此粉末熔融并形成颗粒。

下面，参考附图，本发明的某些实施方式将仅仅通过实施例的方式进行说明。

图1是本发明第一个实施方式的脱气设备的全视图；

图2是实施方式的一部分，其中该实施方式是第一个实施方式的变化形式；和

图3是另一个实施方式的对应部分。

在下面的说明中，实施方式除了说明的区别之外都是类似的。

下面参见图1，来自聚合回路反应釜的输出物简单地用1表示，通过多个管道2输入闪蒸罐中。这些管道携带包括聚合物、未反应单体、稀释剂和其它物质的浆料进入闪蒸罐3中。

高液位警报4与闪蒸罐连接，用于指示是否向闪蒸罐中输入了过量的固体物。在闪蒸罐的下面，有阀门5和6来控制其中的固体物流入常规的飞扬式干燥器7中。该飞扬式干燥器干燥浆料，并得到了聚合物粉末，该粉末被送入简单表示的蓬松处理设备8中。干燥器和处理设备完全是常规的，在此不作进一步的说明。

在闪蒸罐的顶部，有一对过滤器单元9和10，它们分别通过滑动阀门11和12与闪蒸罐分开。每个过滤器包括由Bethpulse SA提供的支撑罩上、由纺织聚丙烯布制成的袋子。整个体系是由日本的Hosokawa提供的。三路选择器阀门13与过滤器单元的出口相互连接，并将它们与通向保险过滤器15的导管14连接。该导管上有高压警报16，高温警报17和分析器18。分析器是用于鉴定导管14中的气体的汽相色谱仪。

保险过滤器的下游还有通向没有示出的闪蒸气压缩机的管道19。该压缩机也是常规设备。横跨保险过滤器有一高压差警报20。它检测横跨保险过滤器的失常高压降，它暗示了保险过滤器的物体堵塞。由于设计保险过滤器仅仅了为了保护压缩机，因此过滤器中大物体的存在说明了上游过滤器单元9和10的失效。

常规操作中，滑动阀门中的一个，例如阀门11打开，而另一个阀门关闭，这样，过滤器单元9将与闪蒸槽连接，过滤器10将与其隔开。三路阀门13将设定为将过滤器单元9与管道14连接，并与过滤器单元10隔开。

浆料是以常规方式导入闪蒸槽中的。由于闪蒸槽的压力比回路反应釜中的压力低地多(几个Mpa)，单体气和其它低沸点物质将离开闪蒸槽底部的凝聚浆料闪蒸出来。可以打开并以常规方式操作阀门5和6来提取随后在飞扬式干燥器7干燥的物质。

气体等向上流动通过滑动阀门11并通过过滤器9进入管道14。然后，过滤了的气体通过保险过滤器15并进入管道19，进入闪蒸气压缩机中。

通过过滤器单元9从气流中过滤出来的固体物可以落回闪蒸槽中，在此它们将与凝聚的固体、粉末等结合并按照上述方法除去。

应当说明的是，该实施方式中，包括实质上常规的袋式过滤器的过滤器单元被闪蒸槽整个罩起来。这说明，向上流动的气体等保持高压，结果该过滤器中的凝聚物比现有方法排布的更少。这防止了上述堵塞问题，由此延长了过滤器必需清洁或替换之前的时间。

当要求清洁或替换过滤器时，将该过滤器分离并将另一个过滤器连接到流路中。这样，本发明实施例中，滑动阀门12必需打开，滑动阀门11关闭并调整三路阀门13使气体能够从闪蒸槽3流过过滤器10，通过阀门13进入管道14。该构型中，过滤器单元9被从气体流路中分开，然后取出、检测、替换等。应当认识到，这可以在不需要中断工厂操作的情况下实现。

图2说明了图1中闪蒸槽顶部的改变形式，其中提供的三个过滤器单元21、22和23分别带有一对滑动阀门24a和b、25a和b、26a和b。在每对阀门之间，有管道24c、24c、26c，它们分别通过阀门24d、25d、26d通向火炬(flare)。这提供了两个滑块和泄出孔排列，使得阀门对之间的空间能够放气。还分别提供了出口阀门27、28和29。该实施方式的操作同上面描述的一样，除非需要的话，任何时候都可以使用两个阀门，而第三个阀门不工作进行维修，并且阀门的排列使得它们每个都能够独立地控制。

图3说明了本发明的又一个实施方式，它广义地对应于图1。在此有三个过滤器单元，它们都与闪蒸槽30分开。这样，闪蒸槽30具有常规出口31a，它通过阀门31b与通向独立过滤器单元35、36和37的三个管道32、33、34相通。每个过滤器的出口通过阀门38a-c与普通管道40相通，该管道按顺序与图1所示的管道14相通。提供阀门31b和管道38a-c是为了使每个过滤器可以独立地在线工作或不工作。

与上述实施方式又一个明显差别是来自过滤器单元的固体物没有直接落回闪蒸槽30中。还有，每个过滤器单元都有一个固体物的出口管道，本发明中，简单地表示为通向干燥器41、42和43。然而。实际上，一般来说更常规地是这些管道通向主干燥器。

该实施方式的改变方式中，代替通向干燥器41-43或主干燥器的是，从过滤器集中的聚合物通过旋转给料器反送回闪蒸槽中。

该实施方式的排列在某些情况下优于上面描述的那些。举例说明，尽管过滤器单元直接与闪蒸槽30连接并且这种中间连接仅仅需要短的管道，但是它们是独立的单元，更便于维修。此外，将固体出口与气体入口分开避免了除去截留在入口气体流中的固体的问题。图3中实施方式的另一个优点是，利用合适的附加管道(没有示出)，使气体流反流过过滤器将是简单的事情，这在清洁或除去以及堵塞时是有帮助的。另一方面，当维修高温过滤器以避免凝聚物问题是最重要的时，图1和2的实施方式将更合适。

任何实施方式中，过滤器单元都可以使用烧结金属过滤物质，这有利地在于，它能够简单地清洗并重新利用，或者可以取出并在远离位置烧掉。

Claims (11)

1.一种与聚合反应釜连用的脱气设备，该设备包括：

a)闪蒸罐，来自反应釜的浆料被输送到该闪蒸罐中，并且浆料中的单体和/或稀释剂在此蒸发形成气体；和

b)用于从气体中除去悬浮颗粒的过滤器单元；其中

c)过滤器单元直接连接到闪蒸罐上，而不插入旋流分离器或类似设备。

2.根据权利要求1的脱气设备，其中有直接连接到闪蒸罐上的多个过滤器单元。

3.根据权利要求2的脱气设备，其中安装有阀门装置，以使每个过滤器单元可以在其它过滤器保持工作的同时分离来清洗、除去或替换。

4.根据上述权利要求中任一项的脱气设备，其中过滤器单元安装在闪蒸罐的上部，并且排列为使从气体中除去的颗粒落回到闪蒸罐中。

5.根据上述权利要求中1～3中任一项的脱气设备，其中过滤器单元是与闪蒸罐成一整体形成的。

6.根据上述权利要求1～3中任一项的脱气设备，其中过滤器单元包括袋式过滤器。

7.根据上述权利要求中1～3任一项的脱气设备，其中过滤器单元包括烧结金属过滤器。

8.根据上述权利要求1～3中任一项的脱气设备，还包括一用于压缩气体的压缩机和用于保护压缩机不含有未被过滤器单元除去的任何颗粒的保险过滤器。

9.根据上述权利要求1～3中任一项的脱气设备，还包括一干燥器，用于干燥从闪蒸罐中的蒸发气体中分离出来的固体物，并用于接受来自过滤器单元的固体物。

10.一种脱除来自聚合反应釜的浆料中的气体的方法，包括向上述任一项权利要求的设备中提供浆料，设备对浆料脱气，由此将单体气和/或稀释剂与固体物分离。

11.制备聚合物的方法，其中将单体、催化剂和其它反应物供给聚合反应釜，并将所得浆料供给权利要求1-9中任一项的脱气设备中，由此将聚合物与单体气分离。