[发明专利]间歇式本体法聚丙烯装置闪蒸釜氮气置换工艺

说明书

技术领域

本发明涉及间歇式本体法聚丙烯装置用氮气置换闪蒸釜内丙烯单体的氮气置换工艺。

背景技术

间歇式本体法聚丙烯工艺是国内自主开发，并在国内被广泛应用的一种聚丙烯生产工艺。在间歇式本体法聚丙烯装置生产过程中，液体丙烯在催化剂和活化剂等的作用下，在3.6MPa(绝)反应压力和75℃反应温度下，在聚合釜内发生聚合反应，生成固体聚丙烯粉料。聚合反应结束后，需要将聚合釜内剩余的丙烯回收，得到不含丙烯的固体聚丙烯粉料。通常情况下，首先进行高压回收丙烯操作，就是靠聚合釜自身的压力，将高于丙烯冷凝温度对应的相平衡压力以上部分的丙烯冷凝并回收，直至聚合釜达到1.4～1.6MPa(绝)的丙烯相平衡压力(相平衡压力由冷凝温度决定)。第二步是将聚合釜内的固体聚丙烯粉料和剩余的丙烯气一起渐次喷料到闪蒸釜，并依靠闪蒸釜与聚丙烯尾气回收系统的气柜之间的压差，将大部分的丙烯气靠自压泄放到气柜进行丙烯回收。第二步结束后，闪蒸釜内仍存留大量未反应的丙烯单体(气态丙烯)，需要进行第三步闪蒸釜氮气置换操作，就是将完成泄压后的闪蒸釜内以及闪蒸釜内聚丙烯固体粉料颗粒间丙烯单体用氮气置换出来，最终使闪蒸釜内气体的丙烯浓度达到1％以下，满足聚丙烯固体粉料的安全放料条件。

目前国内闪蒸釜氮气置换工艺大多是先进行回收置换然后进行放空置换。所谓回收置换是，用真空设备对闪蒸釜抽真空至15～50kpa(绝)，将抽真空设备排出的气体排入气柜回收，然后停止抽真空，向闪蒸釜内注入氮气至微正压，静止30～180秒，如此回收置换操作2～4次。由于国内目前普遍采用的压缩冷凝+膜分离丙烯尾气回收系统排放的净化氮气中丙烯浓度在10％左右，因此，低于10％以下丙烯浓度的丙烯气排入气柜是没有回收意义的。因而当回收置换操作将闪蒸釜内气体的丙烯浓度降到10％左右时，闪蒸釜氮气置换就转为放空置换，就是用氮气将闪蒸釜充压至200～350kpa(绝)的正压，静止30～180秒，然后将闪蒸釜内气体直排大气，使闪蒸釜恢复常压，如此反复放空置换操作2～4次，最终将闪蒸釜内气体的丙烯浓度降至1％以下，达到聚丙烯粉料安全出料条件。

上述闪蒸釜氮气置换工艺的缺陷是显而易见的。首先是丙烯资源的浪费，在放空置换过程中，闪蒸釜排出气体中有相当量的丙烯被排入大气，造成大约占整个聚丙烯过程1～2％的丙烯损耗；其次是氮气的浪费，每一次闪蒸釜的氮气充压和排放，都要消耗数值大体相当于闪蒸釜体积与排放前后压差乘积的氮气量，成为间歇式本体法聚丙烯过程氮气消耗比较高的主要因素；再者，低浓度丙烯气直排大气对大气造成污染，并对安全生产造成隐患；另外，由于充压和排放次数比较多，置换过程耗时也比较多。

发明内容

本发明的目的是提出可以将间歇式本体法聚丙烯装置闪蒸釜置换过程产生的丙烯气全部排入气柜回收，减少丙烯损耗，减少氮气消耗，同时更有利于保护大气环境和安全生产的、效率更高的闪蒸釜氮气置换工艺。

本发明人在中国专利《处理本体法聚丙烯装置不凝气的变压吸附工艺》专利申请号200810166621.1中，提出了一种分离间歇式本体法聚丙烯装置不凝气中的丙烯和氮气，并回收其中丙烯的工艺，该工艺能够使进入气柜的丙烯气经过回收处理后净化氮气的丙烯浓度达到1％左右。这就使得闪蒸釜排出的浓度在1％以上的丙烯气都可以排入气柜进行回收，因而使得将闪蒸釜氮气置换过程产生的丙烯气全部排入气柜进行回收成为可能。本发明人进一步的研究还发现，完成聚合反应和喷料后，不但闪蒸釜内的空体积(除固体粉料床层所占体积外的闪蒸釜内其它空间)内以及闪蒸釜聚丙烯粉料颗粒间的空隙内存留大量丙烯单体，而且聚丙烯粉料颗粒内表面也吸附着大量的丙烯单体，而要想将闪蒸釜内的全部丙烯单体用氮气完全置换干净，难点是如何将聚丙烯粉料颗粒内表面吸附的丙烯脱附出来。

本发明人经过试验研究证明，采用连续氮气置换工艺，或采用交替抽真空氮气置换工艺，可以将完成泄压后的闪蒸釜内的丙烯单体用氮气置换干净，使闪蒸釜内气体的丙烯浓度降至1％以下，达到聚丙烯粉料安全出料条件。

所说的连续氮气置换工艺的工艺步骤是：

(1)将闪蒸釜抽真空至抽真空压力，将抽真空设备的排出气体全部排入气柜，

(2)继续对闪蒸釜抽真空，并从闪蒸釜底连续注入汽提氮气，保持闪蒸釜压力等于或略高于抽真空压力，维持运行汽提时间，将闪蒸釜空体积内、聚丙烯粉料颗粒间以及聚丙烯粉料颗粒内表面吸附的丙烯单体置换出来，使闪蒸釜内气体的丙烯浓度满足出料要求，将此步骤抽真空设备的排出气体全部排入气柜，