一种聚丙烯液相本体环管反应器聚合工艺中聚合物脱气和丙烯循环回收方法

摘要

本发明提供了一种聚丙烯液相本体环管反应器聚合工艺中聚合物脱气和丙烯循环回收方法，该方法将高压丙烯洗涤塔的塔底物料，即含有少量洗下聚丙烯粉末的丙烯，经浆料泵升压后直接送至闪蒸线，取代由反应器稳压罐引出部分反应物料吹扫闪蒸线的环节。该方法减少了丙烯单体在循环回收工艺单元中的处理量，并将循环物料作为吹扫物料加以合理利用，从而达到降低能耗、节约成本的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯生产工艺技术，进一步地说，是涉及一种聚丙烯液相本体环管反应器聚合工艺中有关聚合物脱气、丙烯循环回收的方法。 

技术背景

应用环管反应器本体聚合工艺技术的聚丙烯装置主要包括催化剂制备、聚合反应、聚合物脱气和丙烯循环回收、汽蒸和干燥、挤压和造粒等工艺单元。聚合物脱气和丙烯循环回收的工艺单元中，包括闪蒸线、闪蒸罐、袋滤器、低压丙烯洗涤塔、循环丙烯压缩机、高压丙烯洗涤塔等设备。 

在聚合工段中，反应器稳压罐与环管反应器相连接，用以保持环管反应器完全充满状态和减少压力波动。同时，大量的聚丙烯和液态丙烯单体由环管反应器排出后进入闪蒸线进行汽化。为了保证闪蒸线内不低于输送固体的最小速度，现有工艺是从反应器稳压罐引出一部分反应物料输送至环管反应器后面的闪蒸线进行吹扫。 

在聚合物脱气和丙烯循环回收工段中，从聚合工段环管反应器排出的大量聚丙烯和液态丙烯单体进入闪蒸线使液态丙烯闪蒸汽化，并在闪蒸罐将聚丙烯与气态丙烯单体分离。从闪蒸罐中分离出的聚丙烯进入袋滤器再进行气固分离，固相流入下游汽蒸干燥处理，分离出的气态丙烯经过低压丙烯洗涤塔洗涤、循环丙烯压缩机压缩后与闪蒸罐分离出的气态丙烯一并送入高压丙烯洗涤塔洗涤。洗涤后的气态丙烯经塔顶排出，冷凝后一部分回流，一部分经丙烯进料罐由丙烯进料泵送入聚合工段进行聚合，从而实现环管聚丙烯生产工艺中聚合物脱气和丙烯单体的循环回收。在此之中，为防止高压丙烯洗涤塔底部物料堆积， 现有的工艺是将高压丙烯洗涤塔的塔底物料，即含有少量洗涤下来的聚丙烯粉末的丙烯，经过一条小闪蒸线汽化后，连续返送到袋滤器再进行气固分离，分离出的丙烯气体再经过压缩机和洗涤塔进行循环压缩和洗涤。这种在高压丙烯洗涤塔、袋滤器、低压丙烯洗涤塔及循环丙烯压缩机之间的丙烯单体的循环，使设备的负荷大、耗能高，同时使装置的扩能改造存在瓶颈。 

我国目前拥有聚丙烯装置近100套，早期建设的聚丙烯装置生产能力大都比较低，近几年新建的聚丙烯装置大多在20万吨/年规模以上。随着经济的发展，大部分早期建设的聚丙烯装置面临扩能改造，而扩能改造给聚合物脱气和丙烯循环回收工艺过程带来的直接影响是：从袋滤器、低压洗涤塔至循环压缩机的丙烯气量增加，因此分离、洗涤、压缩等设备的工作能力明显不足。而相应工段的改造又将会增加投资、延长施工周期，以致降低经济效益。 

CN 01136035针对环管反应器本体聚合聚丙烯工艺技术中关于聚合物脱气和丙烯循环回收单元也做出了工艺改进，将高压丙烯洗涤塔塔底物料经浆料泵升压后，与反应器前的原料丙烯及循环回收的丙烯一起作为聚合反应原料直接送往反应器，进行聚合反应。其改进方法能降低丙烯循环回收过程中袋滤器、低压丙烯洗涤塔、循环丙烯压缩机、高压丙烯洗涤塔等设备的运行负荷。但该方法存在以下缺点：1、只有在保证高压丙烯洗涤塔塔底物料的压力高于反应器聚合压力的情况下才能实现进料操作，因此必须选用高扬程的浆料泵。而2000年后新建的环管装置多为第二代环管，其操作压力高达4.5MPa，就使这个问题变得更加明显。2、从环管反应器排出的大量聚丙烯和液态丙烯单体，在有蒸汽夹套的闪蒸线(大闪蒸线)内加热，使液态丙烯汽化进入闪蒸罐中。现有工艺是采用向大闪蒸线加入抗静电剂的方法来杀死聚丙烯细粉的聚合活性，防止其在下游继续聚合堵塞管道。抗静电剂是一种能够使聚丙烯催化剂失活的物质，并会和聚丙烯细粉一起经闪蒸罐进入高压丙烯洗涤塔，并积存于底部。按照CN01136035所述的方法将高压丙烯洗涤塔塔底物料直接送入聚合反应器会使反应 器聚合活性下降，也会使抗静电剂的用量增加。有的工厂将环管装置上抗静电剂的加入取消，见刘华强，湖北化工2002(3)，39，在这样的装置上CN 01136035的技术方案还是可以实施。但对于必须加入抗静电剂的带有气相聚合反应器的聚丙烯装置，以及需要加入抗静电剂的其他装置，CN 01136035所述的方法难于实施。 

发明内容

本发明提供了一种聚丙烯液相本体环管反应器聚合工艺中聚合物脱气和丙烯循环回收方法，该方法减少了丙烯单体在循环回收工艺单元中的处理量，并将循环物料作为吹扫物料加以合理利用，从而达到降低能耗、节约成本的目的。 

本发明是发明人根据其在聚烯烃技术领域和环管聚丙烯工艺装置上多年积累的工作经验而提出的。本发明主要是针对环管反应器本体聚合聚丙烯生产工艺中，聚合物脱气和丙烯循环回收工艺单元的改进。该工艺单元包括闪蒸线3、闪蒸罐4、袋滤器6、低压丙烯洗涤塔20、循环丙烯压缩机10、高压丙烯洗涤塔12等设备。从聚合工段排出的大量聚丙烯和液态丙烯单体进入闪蒸线3使丙烯闪蒸汽化，并在闪蒸罐4将聚丙烯与气态丙烯单体分离。从闪蒸罐4中分离出的聚丙烯进入袋滤器6再进行气固分离，分离出的气态丙烯经过低压丙烯洗涤塔20洗涤、循环丙烯压缩机10压缩后与闪蒸罐4分离出的气态丙烯一并送入高压丙烯洗涤塔12洗涤，洗涤后的气态丙烯经塔顶排出，冷凝后一部分回流，一部分丙烯经进料罐15由丙烯进料泵14送入聚合工段进行聚合，从而实现环管聚丙烯生产工艺中聚合物脱气和丙烯单体的循环回收。 

本发明在聚合物脱气和丙烯循环回收工艺中将高压丙烯洗涤塔12的塔底物料即为含有少量洗涤下来的聚丙烯粉末的丙烯，由浆料泵18升压后直接送至环管反应器后的闪蒸线，大部分的气态丙烯经过闪蒸罐以后被回收送至聚合工段，因此减少了在本工段分离、洗涤、压缩和闪蒸等循环过程的丙烯处理量，降低 了相应设备的运行负荷及能源消耗。 

本发明在聚合物脱气和丙烯循环回收工艺中，将高压丙烯洗涤塔12的塔底物料经浆料泵18升压后作为吹扫物料直接送至环管反应器后的闪蒸线3，取代了现有工艺中由反应器稳压罐1引出部分反应物料吹扫闪蒸线的环节。此项改进将高压丙烯洗涤塔12的塔底物料加以合理的循环利用。 

以上所述的将高压丙烯洗涤塔12的塔底物料作为吹扫物料送至环管反应器后面的闪蒸线方法中，对于有的聚丙烯装置已经取消了大闪蒸线的吹扫丙烯，高压丙烯洗涤塔塔底物料经升压后可以加到闪蒸线上更接近闪蒸罐的位置，从而选用较低扬程的浆料泵。本发明为使吹扫物料的进料量稳定，可在该过程中进行相应的流量控制。在浆料泵进口端和出口端之间增设回流调节，以保证出料稳定。浆料泵可设置为两台，一台运行，一台备用。两台浆料泵间设置联锁自启动，以实现两台泵的自动切换，并参与反应器的紧急停车联锁。 

本发明高压丙烯洗涤塔塔底物料中的丙烯为饱和状态，如果浆料泵不能获得足够的安装高度，丙烯进入浆料泵时容易发生气液相变，会给浆料泵带来损害。此时需要将高压丙烯洗涤塔架高，或者对进入浆料泵18前的塔底物料进行冷却。一般选择对塔底物料冷却的方法，冷却方式可采用化工领域中常用的方法，如夹套管、换热器等。 

本发明的积极效果是：对于目前我国聚丙烯装置能力普遍偏低、亟待扩能改造的现状，采用上述改进流程，可使聚丙烯装置扩建时分离、洗涤、压缩工段的主要设备保持不变，节约投资、缩短施工周期，并保证装置运转良好；对于新建装置亦可采用上述流程，减少本工段主要设备的工作负荷、合理利用循环物料、简化工艺管线，从而降低投资和能耗。 

附图说明

图1为聚合物脱气和丙烯循环回收工艺流程示意图。 

本发明是对聚合物脱气和丙烯循环回收工艺单元的改进，其工艺流程详述如下：在聚合工段中，反应器稳压罐1与环管反应器2相连接，用以保持环管反应器完全充满状态和减少压力波动。从聚合工段环管反应器2排出的大量聚丙烯和液态丙烯单体，经带有蒸汽夹套的闪蒸线3加热使液态丙烯汽化，进入闪蒸罐4中降压使丙烯进一步闪蒸汽化，并使聚丙烯与气态丙烯单体分离。在料位控制下，固体从罐底部排出，进入袋滤器6，气体从罐顶部排出。安装在闪蒸罐4上部的动力分离器5可防止出口气流中夹带大量固体。排出的气体进入高压丙烯洗涤塔12，在该塔内洗涤分离出气相中夹带的微小聚丙烯粉末。塔底再沸器13用于维持塔内的操作温度。塔顶气流分两股，一股进入反吹气罐9，用于反吹袋滤器6；另一股经循环丙烯冷却器11冷凝后，由丙烯循环泵16把冷凝液一部分作为回流液返回塔内，另一部分送到丙烯进料罐15中。丙烯进料罐15中的丙烯再通过丙烯进料泵14送入聚合工段。 

从闪蒸罐4底部排出的聚丙烯粉料进入袋式过滤器6中，在此使聚丙烯粉料中夹带的丙烯在低压下进一步分离。底部聚丙烯粉料在料位控制下连续排出，并加入抗氧剂送至下一工段的汽蒸罐中。 

从袋滤器6顶部排出的气态丙烯经丙烯保护过滤器7过滤后进入低压丙烯洗涤塔20中，用油洗涤气体所携带的微量粉末。顶部气体经塔顶冷却器8后进入循环丙烯压缩机10，经压缩后与闪蒸罐4排出的丙烯气体一起送入高压循环丙烯洗涤塔12循环回收。低压丙烯洗涤塔20中的塔底物料由回流泵21回流与塔内物料不断混合。低压丙烯洗涤塔20塔底排出的部分废油由废油泵19送往下游工段的废油处理罐。 

为防止高压丙烯洗涤塔12底部聚丙烯物料沉积，原工艺是将塔底物料经一条小闪蒸17汽化后，连续返送到袋滤器6的进料管线中；与此同时，为保证环管反应器2排出的物料在闪蒸线3内正常输送，原工艺是由反应器稳压罐1引出部分反应物料吹扫闪蒸线3，如图1中虚线所示。本发明对上述聚合物脱气和丙烯循环回收工艺的改进具体为：将高压丙烯洗涤塔12塔底物料经冷却后由浆料泵18升压直接送入环管反应器2后面的闪蒸线3，替代原有工艺中高压丙烯洗涤塔12塔底物料返回袋滤器6和反应器稳压罐1的反应物料吹扫闪蒸线3。为使塔底物料进入闪蒸线3的进料量稳定，可在此管线接入闪蒸线3前设置一个流量控制单元进行控制。浆料泵18设为两台，一开启，一备用，且带有联锁自启动，可实现两台泵间的自动切换、参与反应器的紧急停车联锁。若浆料泵停止运行，联锁系统会自动关闭浆料泵18进口端和出口端之间回流线上的回流调节阀，以防止物料从闪蒸线3窜入浆料泵18的进口端。原有的小闪蒸线仍可保留作为备用。 

本发明的聚合物脱气和丙烯循环回收的方法中，省去了将高压丙烯洗涤塔12塔底物料的重新分离、洗涤、压缩和闪蒸等步骤，减少了由袋滤器6顶部至低压丙烯洗涤塔8，再从塔顶排入循环丙烯压缩机10等循环过程中的丙烯处理量，使上述过程的设备负荷大幅下降；同时，将高压丙烯洗涤塔12塔底物料作为吹扫物料加以合理利用，替代原有工艺中复杂的吹扫环节，简化了工艺管线。其所涉及的设备有：高压丙烯洗涤塔12(包括塔底再沸器11、塔顶冷凝器9)、反应器稳压罐1、闪蒸线3、闪蒸罐4、袋滤器6、低压丙烯洗涤塔20(包括塔顶冷凝器8、回流泵21)、循环丙烯压缩机10等。 

实施方式 

以年产7万吨的聚丙烯装置为例，采用此项改进技术，丙烯循环压缩机负荷下降约40％、低压丙烯洗涤塔、袋滤器、丙烯保护过滤器气相负荷均下降约40％，丙烯进料泵负荷略有下降，本工段闪蒸线、闪蒸罐和高压丙烯洗涤塔负荷变化不大。