CN218932009U - 一种聚丙烯连续清洁生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种聚丙烯连续清洁生产装置，包括依次连接液相聚合组件、气相聚合组件、旋风分离器（C1）、油洗塔（T1）和高压丙烯洗涤塔（T2），其特征在于：还设置有丙烯/丙烷膜分离器（M1），所述丙烯/丙烷膜分离器（M1）与所述高压丙烯洗涤塔（T2）耦合。本实用新型通过丙烯/丙烷膜分离器与高压丙烯洗涤塔的耦合，降低了高压丙烯洗涤塔的塔内压力，减少了压缩机负荷，降低了对塔设备的要求。

Description

一种聚丙烯连续清洁生产装置

技术领域

本实用新型涉及一种聚丙烯的生产装置，具体涉及一种聚丙烯连续清洁生产装置。

背景技术

聚丙烯是一种热塑性树脂，具有无毒、无味、密度小、电绝缘性好等特点。由于该材料加工和力学性能比较突出，可采用注塑、挤管、吹膜、涂覆、喷丝等工程塑料成型方法制备产品，被广泛应用于纤维制品、医疗器械、汽车、食品包装等行业。聚丙烯生产工艺主要有液相本体—气相组合工艺、气相法工艺，具体包括Innovene工艺、Novolen工艺、Unipol工艺、Horizone工艺、Spheripol工艺、Spherzone工艺等。在聚丙烯通用产品竞争加剧、消费结构发生变化、聚丙烯出口产品竞争力增强、节能降碳压力加大背景下，需进一步提高原料利用率、降低单位产品能耗，从而改善生产工艺，走高质量发展之路。

目前工艺技术中对丙烯的回收主要采取的是油洗塔和高压丙烯塔的双洗涤塔组合工艺。油洗塔压力为0.4MPa，高压丙烯塔压力为2.1MPa，需要压缩机对物料进行加压，将产生较大的能耗。

发明内容

发明目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种能耗低的聚丙烯连续清洁生产装置。

技术方案：本实用新型所述一种聚丙烯连续清洁生产装置，包括依次连接液相聚合组件、气相聚合组件、旋风分离器、油洗塔和高压丙烯洗涤塔，本实用新型的特色在于还设置有丙烯/丙烷膜分离器，所述丙烯/丙烷膜分离器与所述高压丙烯洗涤塔耦合。

本实用新型通过丙烯/丙烷膜分离器与高压丙烯洗涤塔的耦合，降低高压丙烯洗涤塔能耗，提高了丙烯回收效率。

优选地，所述丙烯/丙烷膜分离器中的膜材料为ZIF-8膜。

具体地，经过所述高压丙烯洗涤塔的混合气体出口与所述丙烯/丙烷膜分离器相连，所述丙烯/丙烷膜分离器的丙烯出口与高压丙烯洗涤塔冷凝器连接，进入高压丙烯洗涤塔冷凝罐；所述丙烯/丙烷膜分离器的丙烷出口与所述高压丙烯洗涤塔的底部连接。

优选地，所述液相聚合组件包括预聚釜、液相本体聚合釜、液相本体聚合釜冷凝器和第一冷凝罐，丙烯储罐和催化剂储罐的物料出口分别连接所述预聚釜的进口；所述预聚釜的出口连接所述液相本体聚合釜的进口；所述液相本体聚合釜上还设置有氢气进口；所述液相本体聚合釜上设置有气体出口，与所述液相本体聚合釜冷凝器的进口连接，所述液相本体聚合釜冷凝器的出口与所述第一冷凝罐的进口连接；所述第一冷凝罐的出口与所述液相本体聚合釜的进口连接。

优选地，所述气相聚合组件包括气相本体聚合釜、气相本体聚合釜冷凝器和第二冷凝罐，所述液相本体聚合釜的混合物出口与所述气相本体聚合釜的进口连接；所述气相本体聚合釜上还设置有氢气进口；所述气相本体聚合釜上设置有气体出口，一部分经过所述气相本体聚合釜冷凝器后与所述第二冷凝罐连接，另一部分直接与所述高压丙烯洗涤塔连接；所述第二冷凝罐的出口与所述气相本体聚合釜的进口连接。

优选地，所述气相本体聚合釜的混合物出口与所述旋风分离器的进口连接；所述旋风分离器的聚丙烯出口与后续包装程序连接；所述旋风分离器的气相出口与所述油洗塔的进口连接；所述油洗塔的物料出口回流进油洗塔内，所述油洗塔的气相出口经过油洗塔塔顶冷凝器后与油洗塔冷凝罐相连；所述油洗塔冷凝罐的出口一部分回流至所述油洗塔，一部分与所述高压丙烯洗涤塔连接。

优选地，所述高压丙烯洗涤塔的底部为丙烷出口，与后续工序连接；所述高压丙烯洗涤塔的顶部为丙烯/氢气出口，经过高压丙烯洗涤塔冷凝器后与高压丙烯洗涤塔冷凝罐相连，高压丙烯洗涤塔冷凝罐的出口一部分回流至所述高压丙烯洗涤塔，一部分与所述丙烯储罐连接循环利用。

有益效果：本实用新型通过丙烯/丙烷膜分离器与高压丙烯洗涤塔的耦合，降低了高压丙烯洗涤塔的塔内压力，减少了压缩机负荷，降低了对塔设备的要求，具有节能、环保的效益，适合工业化应用，能产生显著的经济与社会效益。

附图说明

图1为 本实用新型装置的工艺流程图。

图中：V1、催化剂储罐；V2、丙烯储罐；V3、第一冷凝罐；V4、第二冷凝罐；V5、油洗塔冷凝罐；V6、高压丙烯洗涤塔冷凝罐；R1、预聚釜；R2、液相本体聚合釜；R3、气相本体聚合釜；E1、液相本体聚合釜冷凝器； E2、气相本体聚合釜冷凝器；E3、洗塔塔顶冷凝器； E4、高压丙烯洗涤塔冷凝器；C1、旋风分离器；T1、油洗塔； T2、高压丙烯洗涤塔；M1、丙烯/丙烷膜分离器。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：一种聚丙烯连续清洁生产装置，包括依次连接液相聚合组件、气相聚合组件、旋风分离器C1、油洗塔T1、高压丙烯洗涤塔T2和丙烯/丙烷膜分离器M1，

所述液相聚合组件包括预聚釜R1、液相本体聚合釜R2、液相本体聚合釜冷凝器E1和第一冷凝罐V3，丙烯储罐V2和催化剂储罐V1的物料出口分别连接所述预聚釜R1的进口；丙烯储罐V2中的原料丙烯纯度≥99.79%，含少量丙烷和乙烷；催化剂储罐V1的催化剂以CS-I型高效催化剂为主催化剂、三乙基铝为助催化剂、二苯基二甲氧基硅烷为外给电子体；所述预聚釜R1的出口连接所述液相本体聚合釜R2的进口；所述液相本体聚合釜R2上还设置有氢气进口；所述液相本体聚合釜R2上设置有气体出口，与所述液相本体聚合釜冷凝器E1的进口连接，所述液相本体聚合釜冷凝器E1的出口与所述第一冷凝罐V3的进口连接；所述第一冷凝罐V3的出口与所述液相本体聚合釜R2的进口连接。

所述气相聚合组件包括气相本体聚合釜R3、气相本体聚合釜冷凝器E2和第二冷凝罐V4，所述液相本体聚合釜R2的混合物出口与所述气相本体聚合釜R3的进口连接；所述气相本体聚合釜R3上还设置有氢气进口；所述气相本体聚合釜R3上设置有气体出口，一部分经过所述气相本体聚合釜冷凝器E2后与所述第二冷凝罐V4连接，另一部分直接与所述高压丙烯洗涤塔T2连接；所述第二冷凝罐V4的出口与所述气相本体聚合釜R3的进口连接。

所述气相本体聚合釜R3的混合物出口与所述旋风分离器C1的进口连接；所述旋风分离器C1的聚丙烯出口与后续包装程序连接；所述旋风分离器C1的气相出口与所述油洗塔T1的进口连接；所述油洗塔T1的物料出口回流进油洗塔T1内，所述油洗塔T1的气相出口经过油洗塔塔顶冷凝器E3后与油洗塔冷凝罐V5相连；所述油洗塔冷凝罐V5的出口一部分回流至所述油洗塔T1，一部分与所述高压丙烯洗涤塔T2连接。

所述高压丙烯洗涤塔T2的底部为丙烷出口，与后续工序连接；所述高压丙烯洗涤塔T2的顶部为丙烯/氢气出口，经过高压丙烯洗涤塔冷凝器E4后与高压丙烯洗涤塔冷凝罐V6相连，高压丙烯洗涤塔冷凝罐V6的出口一部分回流至所述高压丙烯洗涤塔T2，一部分与所述丙烯储罐V2连接循环利用。

所述丙烯/丙烷膜分离器M1与所述高压丙烯洗涤塔T2耦合，所述丙烯/丙烷膜分离器M1中的膜材料为ZIF-8膜。经过所述高压丙烯洗涤塔T2的混合气体出口与所述丙烯/丙烷膜分离器M1相连，所述丙烯/丙烷膜分离器M1的丙烯出口与高压丙烯洗涤塔冷凝器E4连接，进入高压丙烯洗涤塔冷凝罐V6；所述丙烯/丙烷膜分离器M1的丙烷出口与所述高压丙烯洗涤塔T2的底部连接。

本实施例的具体工艺流程如下：

S1、原料是精制后的丙烯和催化剂，丙烯自丙烯储罐V2进入预聚釜R1，催化剂自催化剂储罐V1进入预聚釜R1，二者充分混合并将催化剂活化后，送入液相本体聚合釜R2；预聚釜R1压力为3.00 MPa-3.80 MPa，温度为15 ℃，预聚合丙烯单体反应量在5%-10%；

S2、精制后的氢气也送入液相本体聚合釜R2中，用于调节聚合反应，产生淤浆混合物从液相本体聚合釜R2出来进入气相本体聚合釜R3中，未反应的丙烯气体经液相本体聚合釜冷凝器E1冷凝后进入第一冷凝罐V3，液化的丙烯流回液相本体聚合釜R2继续反应；液相本体聚合釜R2采用夹套冷却水控制系统反应温度，釜内压力为3.00 MPa-3.50 MPa，温度为67 ℃-71 ℃；

S3、淤浆混合物进入气相本体聚合釜R3后继续聚合反应，同时送入氢气调节反应，反应后的产物送入旋风分离器C1进行气固分离，未反应的丙烯气体经气相本体聚合釜冷凝器E2冷凝后进入第二凝液罐V4，液化的丙烯流回气相本体聚合釜R3继续反应；气相本体聚合釜R3采用夹套冷却水控制系统反应温度，釜内压力为2.50 MPa-2.80 MPa，温度为75 ℃-85 ℃；

S4、旋风分离器C1分离后得到的聚丙烯产品进入后续包装工序，气相送入油洗塔T1；

S5、油洗塔T1将旋风分离器C1气相出口物料中含有的少量低聚物及催化剂等杂质洗涤，洗涤后进入高压丙烯洗涤塔T2；油洗塔T1塔内压力控制在0.4 MPa，温度控制在60℃；

S6、洗涤后丙烯、丙烷（含少量氢气）进入高压丙烯洗涤塔T2，并经过与丙烯/丙烷膜分离器M1耦合，塔内温度为30 ℃，塔内压力可降低为1.8 MPa-2.00 MPa；分离得到丙烷外送，丙烯、氢气循环利用。

对于不带膜分离器的丙烯高压洗涤塔，当丙烯质量分数98.32%、丙烷质量分数0.83%的气体混合物进入丙烯高压洗涤塔中时，塔顶压力达到2.1MPa，塔板数至少100块，且需要达到20的回流比，塔顶出口丙烯质量分数仅达到99.12%，分离能力已然达到极限，且高压、高回流比工况下能耗高。丙烯气体循环使用可提高原料使用率，减少废气排放和资源浪费，但聚合反应对原料气的纯度要求较高，这就要求塔顶出口丙烯质量分数达到更高要求。膜分离器的加入，可以打破常规精馏方法下丙烯、丙烷分离效率低、能耗高的问题，以ZIF-8膜分离器为例，其丙烯/丙烷选择性可达到50，丙烯渗透速率为91 GPU（1 GPU=10^-6cm³（STP）cm^-2s^-1cmHg^-1），此条件下膜分离器与丙烯高压洗涤塔耦合后，回流比可下降至7.4，塔压可下降至1.8 MPa-2.00 MPa，可节能38.3%，且出口丙烯质量分数可达99.79%。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种聚丙烯连续清洁生产装置，包括依次连接的液相聚合组件、气相聚合组件、旋风分离器（C1）、油洗塔（T1）和高压丙烯洗涤塔（T2），其特征在于：还设置有丙烯/丙烷膜分离器（M1），所述丙烯/丙烷膜分离器（M1）与所述高压丙烯洗涤塔（T2）耦合。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯连续清洁生产装置，其特征在于：所述丙烯/丙烷膜分离器（M1）中的膜材料为ZIF-8膜。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯连续清洁生产装置，其特征在于：经过所述高压丙烯洗涤塔（T2）的混合气体出口与所述丙烯/丙烷膜分离器（M1）相连，所述丙烯/丙烷膜分离器（M1）的丙烯出口与高压丙烯洗涤塔冷凝器（E4）连接，进入高压丙烯洗涤塔冷凝罐（V6）；所述丙烯/丙烷膜分离器（M1）的丙烷出口与所述高压丙烯洗涤塔（T2）的底部连接。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯连续清洁生产装置，其特征在于：所述液相聚合组件包括预聚釜（R1）、液相本体聚合釜（R2）、液相本体聚合釜冷凝器（E1）和第一冷凝罐（V3），丙烯储罐（V2）和催化剂储罐（V1）的物料出口分别连接所述预聚釜（R1）的进口；所述预聚釜（R1）的出口连接所述液相本体聚合釜（R2）的进口；所述液相本体聚合釜（R2）上还设置有氢气进口；所述液相本体聚合釜（R2）上设置有气体出口，与所述液相本体聚合釜冷凝器（E1）的进口连接，所述液相本体聚合釜冷凝器（E1）的出口与所述第一冷凝罐（V3）的进口连接；所述第一冷凝罐（V3）的出口与所述液相本体聚合釜（R2）的进口连接。

5.根据权利要求4所述的聚丙烯连续清洁生产装置，其特征在于：所述气相聚合组件包括气相本体聚合釜（R3）、气相本体聚合釜冷凝器（E2）和第二冷凝罐（V4），所述液相本体聚合釜（R2）的混合物出口与所述气相本体聚合釜（R3）的进口连接；所述气相本体聚合釜（R3）上还设置有氢气进口；所述气相本体聚合釜（R3）上设置有气体出口，一部分经过所述气相本体聚合釜冷凝器（E2）后与所述第二冷凝罐（V4）连接，另一部分直接与所述高压丙烯洗涤塔（T2）连接；所述第二冷凝罐（V4）的出口与所述气相本体聚合釜（R3）的进口连接。

6.根据权利要求5所述的聚丙烯连续清洁生产装置，其特征在于：所述气相本体聚合釜（R3）的混合物出口与所述旋风分离器（C1）的进口连接；所述旋风分离器（C1）的聚丙烯出口与后续包装程序连接；所述旋风分离器（C1）的气相出口与所述油洗塔（T1）的进口连接；所述油洗塔（T1）的物料出口回流进油洗塔（T1）内，所述油洗塔（T1）的气相出口经过油洗塔塔顶冷凝器（E3）后与油洗塔冷凝罐（V5）相连；所述油洗塔冷凝罐（V5）的出口一部分回流至所述油洗塔（T1），一部分与所述高压丙烯洗涤塔（T2）连接。

7.根据权利要求6所述的聚丙烯连续清洁生产装置，其特征在于：所述高压丙烯洗涤塔（T2）的底部为丙烷出口，与后续工序连接；所述高压丙烯洗涤塔（T2）的顶部为丙烯/氢气出口，经过高压丙烯洗涤塔冷凝器（E4）后与高压丙烯洗涤塔冷凝罐（V6）相连，高压丙烯洗涤塔冷凝罐（V6）的出口一部分回流至所述高压丙烯洗涤塔（T2），一部分与所述丙烯储罐（V2）连接循环利用。

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