[发明专利]聚烯烃粉料后处理工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工领域聚烯烃生产工艺的聚烯烃粉料后处理工艺方法。更具体讲，是将聚丙烯或聚乙烯聚合反应后生成的聚烯烃粉料中未反应的单体和其它挥发性有机物脱除，并将粉料中残留的催化剂去活的工艺方法。

背景技术

聚烯烃是十分重要的工业原料，由聚烯烃，特别是聚丙烯、聚乙烯，制成的产品应用于国民经济的各个领域。按聚合工艺分类，聚烯烃生产工艺可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺等5大类，根据目的产品的不同，聚合过程有均聚、共聚等多种型式。不论哪种聚合工艺和聚合方式，聚烯烃生产工艺大体都包括聚合反应部分和聚烯烃粉料后处理部分。在聚合反应部分，气态或液态烯烃单体，在一定温度、压力和催化剂作用下，发生聚合反应，生成固体的聚烯烃粉料。随后这些聚烯烃粉料进入聚烯烃粉料后处理部分，在此，将粉料中携带的除聚烯烃外的其它挥发性有机物脱除，有时还需要将残留在粉料中的催化剂去活，最终得到可以进行下游成型加工的聚烯烃粉料合格产品。

根据聚合工艺和目的产品的不同，进入后处理部分的聚烯烃粉料中携带的挥发性有机物的种类和数量会有所差异。挥发性有机物主要包括未反应的烯烃单体和其它挥发性有机物，其中主体部分是未反应的烯烃单体，如聚丙烯生产工艺中的主原料丙烯，聚乙烯生产工艺中的主原料乙烯，以及生产共聚产品时原料中加入的一定量的含有2～8个碳原子的共聚烯烃单体；其它挥发性有机物主要包括原料带入的不参与反应的2～5个碳原子的烷烃、为撤走聚合反应热在聚合单元循环使用的溶剂或惰性组分，如丙烷、异丁烷、异戊烷、己烷等，以及聚合反应可能生成的少量低聚物等。如果不将这些挥发性有机物从粉料中脱除或脱除不彻底，在进行下游储存和加工时，挥发性有机物会从粉料中逐渐释放出来，不仅污染环境，还影响安全生产。而另一方面，如果把挥发性有机物有效脱除并回收下来，不仅可以减少排放或焚烧造成的环境污染，还将可能使聚烯烃生产过程的单耗降低4～10kg/t聚烯烃产品，这将对聚烯烃生产企业的经济效益产生明显的影响。

除了上述挥发性有机物之外，根据聚合反应采用的聚合催化剂的不同，有相当一部分聚烯烃工艺中进入后处理部分的粉料中还存在一定量的仍有活性的催化剂残留，需要用水蒸汽进行分解去活处理，否则后续发生的化学反应可能影响聚烯烃产品的质量；而另有一些聚烯烃工艺则不需要特别的水蒸汽去活处理，只要经过适当的氮气汽提处理即可满足去除催化剂残留的要求。

在现有技术中，进入后处理部分的聚烯烃粉料通常先在稍高于大气压的压力下进行闪蒸，闪蒸温度接近于进料温度，即60～95℃。闪蒸后的气相经除尘、和压缩升压后循环返回聚合反应部分；夹带着挥发性有机物的固体粉料则进行进一步的脱挥发性有机物和去活处理。

日本专利特开昭58-157807，昭56-139520提出的聚烯烃后处理工艺是将离开闪蒸罐的聚烯烃粉料首先在干燥器内被加热并搅拌，同时向干燥器内注入氮气，在加热和氮气的双重作用下，粉料中的挥发性有机物被置换出来，与氮气一起作为装置尾气排入火炬焚烧。经过干燥器处理后的粉料接着进入汽蒸器，通过向汽蒸器内注入含有水蒸汽的氮气，粉料中的挥发性有机物进一步被置换出来，同时残留的催化剂被水蒸汽分解去活，得到合格的粉料产品，汽蒸出来的含有微量挥发性有机物的氮气直排大气。该工艺的最大缺点是干燥器排出的含有低浓度挥发性有机物的尾气难以回收，通常排入火炬焚烧，这增加了聚烯烃工艺的单耗。

中国专利CN88102601提出了一种在单一立式脱气容器内完成聚烯烃粉料脱挥发性有机物和去活的方法。粉料从顶部进入脱气容器，与从中部注入脱气容器的汽提氮气逆流接触，脱除粉料中的挥发性有机物，之后，粉料继续向下移动，与从底部注入脱气容器的混有水蒸气的汽提氮气逆流接触，使残留在粉料中的催化剂去活，最后合格的聚烯烃粉料从脱气容器底部出料，从脱气容器顶部和中部排出的气体送至火炬焚烧。该方法流程比较简单，能耗也比较低。缺点是，通过氮气汽提未反应单体的扩散动力学速度较低，对于高沸点挥发性有机物的扩散动力学速度更低，使得粉料需要在容器中停留较长时间，因此脱气容器体积较大。另外，同样存在脱出气体中混有大量氮气难以回收利用的问题。