[发明专利]应用于聚合反应的气-固分离的方法和装置

说明书

技术领域

本申请涉及一种气-固分离的方法和装置，特别是一种在用于烯烃的聚合反应工艺中从混合相固体-气体流中分离出固体聚合物颗粒的方法和装置。本申请也涉及一种用于烯烃聚合的工艺方法，包括浆体聚合反应阶段和可选地一个或多个在气相中的聚合反应阶段，其中用于气-固分离的这些方法和装置被用以在所述浆体聚合反应阶段和所述可选的在气相中的聚合反应阶段之间处理一种混合相的固体-气体流。

背景技术

浆体聚合反应工艺已经被公知多年，其包括一个或多个浆体聚合反应器，其中烯烃单体在液体介质中聚合。这些方法包括用以在浆体回路式反应器中在包括(诸如异丁烷这样的)惰性稀释剂的液体介质中聚合乙烯的过程。从回路式反应器中排放出的聚合物浆体被加热和输送到一个或多个闪蒸容器(flashtank)中以从固体聚合物颗粒中蒸发出包括稀释剂与未反应单体的液体介质。每个闪蒸容器通常关联着一种从蒸汽中分离出所夹带着的聚合物固体的旋风分离器。在旋风分离器的底部处收集的固体聚合物颗粒最后被输送到干燥器系统。

混合聚合工艺已经被公开多年，其包括一个或两个浆体聚合反应器和一个或多个气相(gas-phase)反应器连续地互相连接以产生多种烯烃聚合物和/或共聚物。在这些工艺中，在浆体聚合阶段中形成的聚合物颗粒首先从液体介质中分离出来，随后传输到连续的气相聚合阶段。典型地，通过对聚合物浆体减压和加热，液相从固相中闪蒸出去。得到的气-固混合物随后在旋风分离器中通过离心作用分离。在旋风分离器底部处收集的固体聚合物颗粒被传输到气相反应器，并且在旋风分离器顶部处收集的气流被冷却、冷凝和循环回到浆体聚合阶段。可选地，从第一气相反应器中得到的聚合物产物被传输到第二气相反应器，并在不同的条件下继续进行聚合。

在液体丙烯中的丙烯聚合的情况下，聚丙烯(PP)/液体丙烯浆体在排出浆体聚合反应器的时候得以被减压，并且在允许回收经汽化单体的压力下闪蒸。

EP1080116B1披露了一种浆体工艺，用以在浆体回路式反应器中在惰性液体稀释剂存在的情况下聚合乙烯。聚合反应流出液在一个直线加热器中被加热，随后传输到从固体中分离出经汽化的液体介质的一种闪蒸容器。包括稀释剂和未反应单体的经汽化液体介质排出闪蒸容器，并且被传送到例如旋风分离器这样的分离器(第[0029]和[0030]段)。在已去除掉部分所夹带着的催化剂和聚合物固体之后，蒸汽通过热交换器系统并且被冷凝。尽管如此，部分所夹带着的催化剂和聚合物固体没有被旋风分离器去除掉。这些部分通常在尺寸上较小，和可能被称为“粉体或细粉(fines)”、“聚合物粉体”和/或“催化剂粉体”。这些粉体通常包含未反应的、和/或滞后反应的或者未作出应有反应(underreacted)的催化剂([0035]段)。

因为在聚合装备中累积，如在EP1080116B1中记载的，在从旋风分离器排出的气体或蒸汽流中存在粉体是不期望的，这会导致有所降低的效率、削弱的可操作性和装备故障。以上的问题使得消除或减少聚合物粉体对商业运营至关重要。

US7098301B1披露了一种从包含固体粉体的聚合工艺排出液流中分离出未反应单体的方法。该方法包括使排出液流通过一个或多个布置在分离容器中的袋式过滤器。袋式过滤器避免固体粉体从分离容器的上部排出。在高于该分离容器的操作压力的操作压力下，使用一种净化系统来对袋式过滤器进行清洁和避免堵塞。在一个实施方案中，净化系统迫使清洁气体在大约一到五分钟的时间间隔中以脉冲模式通过袋式过滤器。尽管如此，对用以清洁过滤器的净化系统的需求是一个缺点，因为增加了运营成本。

发明内容

因此，需要一种用于气-固分离的方法和装置，其能够在烯烃聚合的工艺中从气相流中分离出粉体状的聚合物颗粒，而不明显增加运营费用。

同样地，需要一种用于烯烃聚合的工艺，其包括一个浆体聚合阶段和可选的一个或多个在气相中的聚合阶段，其中在所述浆状聚合阶段和所述可选的在气相中的聚合阶段之间实现有效的气-固分离。

因此，本申请涉及一种从混合相固体-气体流中分离出微粒固体的方法，其特征在于，通过将所述混合相固体-气体流朝着一种具备有多个开口和多个元件的旋转空心体来加以引导，在所述空心体旋转时，向所述固体-气体流暴露一个表面，由此防止或限制在所述空心体旋转时所述颗粒固体从所述空心体外部向内部的流通，和达成气体流通过所述的开口的流通，所述气体流被从所述旋转的空心体的内侧排出。