脫氣設備的製作方法
2023-04-30 23:50:46 2
專利名稱：脫氣設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及同聚合反應釜連用的脫氣設備，例如制與備聚乙烯的聚合反應釜連用的脫氣設備。
聚乙烯一般是根據Phillips方法在漿料體系中製備的。該體系中，將高純度乙烯輸送到迴路反應釜中。利用低沸點烴例如異丁烷來溶解乙烯單體並懸浮反應釜中的催化劑和聚合物顆粒。將乙烯氣、稀釋劑和粉末催化劑連續地餵入迴路反應器中，其中內容物通過泵快速循環。反應釜溫度一般保持在100℃，壓力一般保持在4Mpa。隨著反應進行，開始形成聚合物顆粒，更大的聚合物顆粒沉澱並進入沉澱區，在此排出濃縮的漿料。生產體系是連續的，以使產物以與其生成的相同速率排出。
由於反應釜中的高壓，應該領會到，排出的漿料中含有乙烯，為了避免浪費，期望將這種乙烯循環利用。聚合物還必需與其它物質分離。因此，將漿料從迴路反應釜中供給壓力遠遠低於反應釜壓力的所謂閃蒸罐或閃蒸槽中。這造成乙烯和低沸點稀釋劑閃蒸到塔頂餾出物。然後，將單體和稀釋劑輸送到壓縮機中並重新利用。
然而，純化這種「閃蒸氣」是有必要的，特別是從中除去公知為「粉末」的小顆粒，因為它們將破壞壓縮機。為此，將蒸汽首先通過旋流分離器，從這再送入袋式過濾器。旋流分離器和袋式過濾器都連接到稱作「排出罐」的收集槽中，它收集固體物。然後將該固體物同來自閃蒸罐的漿料一起通過旋轉閥門(該閥門防止其它從中流過)輸送到稱作「飛揚式乾燥器(fluff dryer)」的乾燥器中。然後，將純化的氣體通過稱作保險過濾器輸送到閃蒸氣壓縮機中。這種保險過濾器僅僅是用於在系統的其它部分壞了時保護壓縮機。
飛揚式乾燥器乾燥輸送到其中的物質並留下聚合物粉末。如果需要的話，添加添加劑，然後將粉末送入擠出機中，在此粉末熔融並形成顆粒。
上述系統在大多數情況下是令人滿意的。經過一段時間以後，過濾器，特別是袋式過濾器堵塞，因此為了清潔或替換必需停掉工序。一般來講，這個問題並不嚴重，因為這種維修不是經常性的。
然而，業已發現，在某些情況下，過濾器以及有時的旋流分離器僅僅短時間後就堵塞。業已發現，當製備高含量共聚單體(例如1-己烯和1-辛烯)的聚合物時會發生這種情況。可以向烯烴流中加入己烯來控制聚合物的密度，並且認為，凝聚的己烯和低聚物將使得整個產物有粘性。這反過來引起旋流分離器和袋式過濾器快速堵塞。共聚單體1-己烯還使過濾器溼潤，這增加了這種堵塞。因此認為，乙烯含量越高，造成溫度越低，這反過來增加了堵塞過濾器和旋流分離器的凝聚物的量。
結果，高己烯含量的聚合物僅有可能具有相當短的生產周期，實際限量大約為2000噸。之後，為了清潔旋流分離器和袋式過濾器，不得不生產低己烯含量的產物。應當認識到，如果要生產大量高己烯含量的產物時，這將成為嚴重的問題。
根據本發明的第一個方面，提供一種與聚合反應釜連用的脫氣設備，該設備包括閃蒸罐，來自反應釜的漿料被輸送到該閃蒸罐中，並且漿料中的單體和/或稀釋劑在此蒸發形成氣體；和用於從氣體中除去懸浮顆粒的過濾器單元；其中過濾器單元直接連接到閃蒸罐上，而不插入旋流分離器或類似設備。
因此，與常規排布相比，省略了閃蒸罐和過濾器之間的旋流分離器。一般認為，為了防止過多的液體或固體物質到達過濾器由此引起過濾器堵塞，旋流分離器的存在是必不可少的。然而，本發明人業已發現，至少當製備高己烯含量的聚合物時，通過將閃蒸物直接輸送到過濾器單元中，令人驚奇地提高了操作。這維持了高溫，由此防止了，或者至少降低了過濾器的堵塞。還認識到，這種排布顯著降低了設備佔地，縮短了管道循環，是一種通常更簡單的排布。
如上所述，由於通過減少堵塞，降低了為了清潔或替換過濾器而停掉系統的必要，因此該排布方式本身是有利的。然而，上述排布比現有的系統提供的更特別的優點在於，可以安裝多個過濾器單元，其中每一個都直接連接到閃蒸罐中。然後，安裝閥門設備，以使每個過濾器單元可以在其它過濾器工作時分離來清潔、除去或替換。本發明說明書中「閥門設備」是指任何合適的流動控制設備。這樣，該裝置可以設計成任何一個時候利用一個或另一個過濾器單元來工作，或者可以安排為常規操作中利用兩個過濾器，同時選擇分離一個或多個過濾器來維修。
應該認識到，為了使管道最短以降低溫降，過濾器單元優選與閃蒸罐儘可能地近。每個過濾器單元上都連接有管道，用於將其中的固體物直接輸送到乾燥器，該乾燥器可以是與乾燥直接來自閃蒸罐的物質的乾燥器是同一個。然而，在一個實施方式中，過濾器單元被安裝在閃蒸罐的上部，這樣排列是為了使從氣體中除去的顆粒自己落到閃蒸罐中。然後，這些氣體同來自閃蒸罐中的固體物一起進入乾燥器。
這種排列本身被認為是提供了本發明，因此本發明的另一個方面提供了一種與聚合反應釜連用的脫氣設備，該設備包括閃蒸罐，來自反應釜的漿料被輸送到該閃蒸罐中，並且漿料中的單體和/或稀釋劑在此蒸發形成氣體；和用於從氣體中除去懸浮顆粒的過濾器單元；其中過濾器直接連接到閃蒸罐的頂部，並且這種安排是為了使從氣體中除去的顆粒可以落到閃蒸罐中。
應當認識到，這種排列特別有利地在於，它維持了過濾器區域中的溫度，由此減少了堵塞問題，大大簡化了結構並減少了組件佔有。
過濾器可以利用適當的管道安裝在閃蒸罐的頂部，所述管道必需是合適的直徑，使物質能夠逆著進入過濾器中的氣流落到工作中的閃蒸罐中。另外，過濾器單元可以與閃蒸罐作為一個結構整體形成。
如上所述，可以使用多個過濾器，它們可以排列成使其中的一個或多個可以分離來維修、清潔過濾器物質、替換等。不管過濾器是與閃蒸罐成一整體還是與其分開，它所提供的功能是相同的。
這種排列本身也被認為是發明，因此從本發明另一個方面看，提供一種與聚合反應釜連用的脫氣設備，該設備包括閃蒸罐，來自反應釜的漿料被輸送到該閃蒸罐中，並且漿料中的單體和/或稀釋劑在此蒸發形成氣體；和用於從氣體中除去懸浮顆粒的過濾器單元；其中過濾器單元這樣排列，使過濾器單元之一被分離用於清潔、取出或替換，而同時其它過濾器保持工作。
儘管該說明書中可以使用任何常規類型的過濾器，但是優選的是，過濾器單元包括袋式過濾器。
額外地或另外地，過濾器單元可以包括燒結金屬過濾器例如那些購自Pall Corporation的過濾器。這些過濾器的優點在於，當某一壓力上以後，它們能夠現場或者取出後通過超聲、反洗等清潔。如果期望現場通過反洗來清潔過濾器，那麼應當提供適當的管網和閥門來產生必要的反流。
另外，如果是將過濾器取出後清潔，那麼燒結金屬過濾器就特別有利在於，其材料可以燒掉而不破壞過濾器。
過濾器單元的下遊，本發明的設備可以完全常規，因此本發明進一步提供了一種用於壓縮氣體的壓縮機和用於保護壓縮機免受沒有被過濾器單元除去的任何顆粒的保險過濾器。此外，提供了一種乾燥器例如飛揚式乾燥器和/或清洗乾燥器，用於乾燥從閃蒸罐中的蒸汽中分離出來的固體物，和/或用於接受來自過濾器單元的固體物。
應當認識到，本發明還延伸到來自聚合反應釜的漿料的脫氣方法，包括向上述設備中提供漿料，按照所述方法使設備給漿料脫氣，隨後分離單體氣和固體物。
此外，本發明延伸到製備聚合物的方法，其中單體、催化劑和其它反應物被供應到聚合反應釜中，並將所得漿料提供到上述脫氣設備中，在此聚合物與單體氣分離。然後，聚合物以粉末的形式輸送到擠出機中，在此粉末熔融並形成顆粒。
下面，參考附圖，本發明的某些實施方式將僅僅通過實施例的方式進行說明。
圖1是本發明第一個實施方式的脫氣設備的全視圖；圖2是實施方式的一部分，其中該實施方式是第一個實施方式的變化形式；和圖3是另一個實施方式的對應部分。
在下面的說明中，實施方式除了說明的區別之外都是類似的。
下面參見圖1，來自聚合迴路反應釜的輸出物簡單地用1表示，通過多個管道2輸入閃蒸罐中。這些管道攜帶包括聚合物、未反應單體、稀釋劑和其它物質的漿料進入閃蒸罐3中。
高液位警報4與閃蒸罐連接，用於指示是否向閃蒸罐中輸入了過量的固體物。在閃蒸罐的下面，有閥門5和6來控制其中的固體物流入常規的飛揚式乾燥器7中。該飛揚式乾燥器乾燥漿料，並得到了聚合物粉末，該粉末被送入簡單表示的蓬鬆處理設備8中。乾燥器和處理設備完全是常規的，在此不作進一步的說明。
在閃蒸罐的頂部，有一對過濾器單元9和10，它們分別通過滑動閥門11和12與閃蒸罐分開。每個過濾器包括由Bethpulse SA提供的支撐罩上、由紡織聚丙烯布製成的袋子。整個體系是由日本的Hosokawa提供的。三路選擇器閥門13與過濾器單元的出口相互連接，並將它們與通向保險過濾器15的導管14連接。該導管上有高壓警報16，高溫警報17和分析器18。分析器是用於鑑定導管14中的氣體的汽相色譜儀。
保險過濾器的下遊還有通向沒有示出的閃蒸氣壓縮機的管道19。該壓縮機也是常規設備。橫跨保險過濾器有一高壓差警報20。它檢測橫跨保險過濾器的失常高壓降，它暗示了保險過濾器的物體堵塞。由於設計保險過濾器僅僅了為了保護壓縮機，因此過濾器中大物體的存在說明了上遊過濾器單元9和10的失效。
常規操作中，滑動閥門中的一個，例如閥門11打開，而另一個閥門關閉，這樣，過濾器單元9將與閃蒸槽連接，過濾器10將與其隔開。三路閥門13將設定為將過濾器單元9與管道14連接，並與過濾器單元10隔開。
漿料是以常規方式導入閃蒸槽中的。由於閃蒸槽的壓力比迴路反應釜中的壓力低地多(幾個Mpa)，單體氣和其它低沸點物質將離開閃蒸槽底部的凝聚漿料閃蒸出來。可以打開並以常規方式操作閥門5和6來提取隨後在飛揚式乾燥器7乾燥的物質。
氣體等向上流動通過滑動閥門11並通過過濾器9進入管道14。然後，過濾了的氣體通過保險過濾器15並進入管道19，進入閃蒸氣壓縮機中。
通過過濾器單元9從氣流中過濾出來的固體物可以落回閃蒸槽中，在此它們將與凝聚的固體、粉末等結合併按照上述方法除去。
應當說明的是，該實施方式中，包括實質上常規的袋式過濾器的過濾器單元被閃蒸槽整個罩起來。這說明，向上流動的氣體等保持高壓，結果該過濾器中的凝聚物比現有方法排布的更少。這防止了上述堵塞問題，由此延長了過濾器必需清潔或替換之前的時間。
當要求清潔或替換過濾器時，將該過濾器分離並將另一個過濾器連接到流路中。這樣，本發明實施例中，滑動閥門12必需打開，滑動閥門11關閉並調整三路閥門13使氣體能夠從閃蒸槽3流過過濾器10，通過閥門13進入管道14。該構型中，過濾器單元9被從氣體流路中分開，然後取出、檢測、替換等。應當認識到，這可以在不需要中斷工廠操作的情況下實現。
圖2說明了圖1中閃蒸槽頂部的改變形式，其中提供的三個過濾器單元21、22和23分別帶有一對滑動閥門24a和b、25a和b、26a和b。在每對閥門之間，有管道24c、24c、26c，它們分別通過閥門24d、25d、26d通向火炬(flare)。這提供了兩個滑塊和洩出孔排列，使得閥門對之間的空間能夠放氣。還分別提供了出口閥門27、28和29。該實施方式的操作同上面描述的一樣，除非需要的話，任何時候都可以使用兩個閥門，而第三個閥門不工作進行維修，並且閥門的排列使得它們每個都能夠獨立地控制。
圖3說明了本發明的又一個實施方式，它廣義地對應於圖1。在此有三個過濾器單元，它們都與閃蒸槽30分開。這樣，閃蒸槽30具有常規出口31a，它通過閥門31b與通向獨立過濾器單元35、36和37的三個管道32、33、34相通。每個過濾器的出口通過閥門38a-c與普通管道40相通，該管道按順序與圖1所示的管道14相通。提供閥門31b和管道38a-c是為了使每個過濾器可以獨立地在線工作或不工作。
與上述實施方式又一個明顯差別是來自過濾器單元的固體物沒有直接落回閃蒸槽30中。還有，每個過濾器單元都有一個固體物的出口管道，本發明中，簡單地表示為通向乾燥器41、42和43。然而。實際上，一般來說更常規地是這些管道通向主幹燥器。
該實施方式的改變方式中，代替通向乾燥器41-43或主幹燥器的是，從過濾器集中的聚合物通過旋轉給料器反送回閃蒸槽中。
該實施方式的排列在某些情況下優於上面描述的那些。舉例說明，儘管過濾器單元直接與閃蒸槽30連接並且這種中間連接僅僅需要短的管道，但是它們是獨立的單元，更便於維修。此外，將固體出口與氣體入口分開避免了除去截留在入口氣體流中的固體的問題。圖3中實施方式的另一個優點是，利用合適的附加管道(沒有示出)，使氣體流反流過過濾器將是簡單的事情，這在清潔或除去以及堵塞時是有幫助的。另一方面，當維修高溫過濾器以避免凝聚物問題是最重要的時，圖1和2的實施方式將更合適。
任何實施方式中，過濾器單元都可以使用燒結金屬過濾物質，這有利地在於，它能夠簡單地清洗並重新利用，或者可以取出並在遠離位置燒掉。
權利要求
1.一種與聚合反應釜連用的脫氣設備，該設備包括a)閃蒸罐，來自反應釜的漿料被輸送到該閃蒸罐中，並且漿料中的單體和/或稀釋劑在此蒸發形成氣體；和b)用於從氣體中除去懸浮顆粒的過濾器單元；其中c)過濾器單元直接連接到閃蒸罐上，而不插入旋流分離器或類似設備。
2.根據權利要求1的脫氣設備，其中有直接連接到閃蒸罐上的多個過濾器單元。
3.根據權利要求2的脫氣設備，其中安裝有閥門裝置，以使每個過濾器單元可以在其它過濾器保持工作的同時分離來清洗、除去或替換。
4.根據上述權利要求中任一項的脫氣設備，其中過濾器單元安裝在閃蒸罐的上部，並且排列為使從氣體中除去的顆粒落回到閃蒸罐中。
5.一種與聚合反應釜連用的脫氣設備，該設備包括a)閃蒸罐，來自反應釜的漿料被輸送到該閃蒸罐中，並且漿料中的單體和/或稀釋劑在此蒸發形成氣體；和b)用於從氣體中除去懸浮顆粒的過濾器單元；其中過濾器單元安裝在閃蒸罐的上部，並且排列為使從氣體中除去的顆粒落回到閃蒸罐中。
6.根據上述權利要求中任一項的脫氣設備，其中過濾器單元是與閃蒸罐成一整體形成的。
7.一種與聚合反應釜連用的脫氣設備，該設備包括a)閃蒸罐，來自反應釜的漿料被輸送到該閃蒸罐中，並且漿料中的單體和/或稀釋劑在此蒸發形成氣體；和b)用於從氣體中除去懸浮顆粒的過濾器單元；c)過濾器單元排列為使每個過濾器單元可以在其它過濾器保持工作的同時分離來清洗、除去或替換。
8.根據上述權利要求中任一項的脫氣設備，其中過濾器單元包括袋式過濾器。
9.根據上述權利要求中任一項的脫氣設備，其中過濾器單元包括燒結金屬過濾器。
10.根據上述權利要求中任一項的脫氣設備，還包括一用於壓縮氣體的壓縮機和用於保護壓縮機免受沒有被過濾器單元除去的任何顆粒的保險過濾器。
11.根據上述權利要求中任一項的脫氣設備，還包括一乾燥器，用於乾燥從閃蒸罐中的蒸發氣體中分離出來的固體物，並用於接受來自過濾器單元的固體物。
12.一種脫除來自聚合反應釜的漿料中的氣體的方法，包括向上述任一項權利要求的設備中提供漿料，設備對漿料脫氣，由此將單體氣和/或稀釋劑與固體物分離。
13.製備聚合物的方法，其中將單體、催化劑和其它反應物供給聚合反應釜，並將所得漿料供給權利要求1-11中任一項的脫氣設備中，由此將聚合物與單體氣分離。
全文摘要
本發明公開了一種與聚合反應釜連用的脫氣設備。來自反應釜的漿料被送入閃蒸罐(3)，在此單體或稀釋劑蒸發形成氣體。過濾器單元(9，10)安裝在閃蒸罐(3)的頂部。它們可以選擇性地通過閥門(11，12)連接到閃蒸罐上。在閃蒸罐和過濾器(9，10)之間沒有旋流分離器，並且這些顆粒可以落回到閃蒸罐(3)中。過濾器可以為了清潔或替換而單獨分離。
文檔編號B01D46/02GK1447708SQ01814359
公開日2003年10月8日 申請日期2001年6月19日 優先權日2000年6月19日
發明者卡林·H·克努森, 威利·威廉森, 漢斯·納維斯泰德, 奧德·J·瓦達爾, 英格裡德·S·梅拉恩 申請人:博裡利斯技術公司