一种低VOC聚丙烯粉料的处理系统的制作方法

一种低voc聚丙烯粉料的处理系统
技术领域
1.本实用新型属于石油化工生产技术领域，具体涉及一种低voc 聚丙烯粉料的处理系统。


背景技术：

2.聚丙烯(polypropylene，缩写为pp)是以丙烯为单体聚合而成的聚合物，是世界主要的通用塑料产品之一。聚丙烯产品因其具有良好的加工和应用性能，广泛应用于汽车、电器、日用品、家具、包装和医疗卫生等各种制品领域。
3.工业上聚丙烯的生产方法主要有液相本体法、气相本体法和液相法-气相法组合工艺。目前这些生产方法合成聚丙烯之后，离开聚合系统的聚丙烯粉料中都携带有一定的烃类等物质，其中一部分是溶解于聚合物中的、一部分是游离的，需要对聚丙烯粉料进行后处理，将这些携带的烃类等杂质加以脱除，同时使得粉料中残留的催化剂(包括钛系催化剂及烷基铝)失活。
4.现有技术聚丙烯生产工艺为了回收聚合反应器出口未反应的丙烯原料，将未反应的丙烯原料经压缩机增压后依次循环返回第一聚合反应器、第二聚合反应器，再进行聚合反应并生成聚丙烯粉料，由此造成聚丙烯粉料中的挥发性有机物(voc)和醛、酮、醇、硫类含氧杂质不断积累，含量不断增加。导致现有聚丙烯材料及制品都存在不同程度地释放挥发性有机物(voc)污染环境和危害人们身体健康的问题；这在很大程度上限制了聚丙烯材料在环保要求较高的高档汽车内饰件、医疗卫生和食品包装材料等领域的应用。
5.由于聚丙烯熔喷专用料在生产加工过程中存在的催化剂残留、助剂分解、树脂本身降解等多方面的因素，导致聚丙烯熔喷料气味较大、voc含量高，无法直接用于医用口罩的生产。在汽车内饰领域，对于材料中有机物的挥发性需要严格控制，以确保对人体的安全。随着下游用户对健康安全的要求越来越高，尤其在汽车内饰专用料、医疗卫生专用料和食品包装专用料方面，聚丙烯材料的挥发份排放总量已经成为了产品的重要指标之一。
6.因此，寻找一种能够有效降低聚丙烯材料挥发性有机物(voc) 的处理系统，已经成为聚丙烯材料行业亟待解决的关键问题，对于聚丙烯材料的推广应用、提高聚丙烯材料产品性能和市场竞争力具有重要意义。


技术实现要素：

7.(一)要解决的技术问题
8.本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种低 voc聚丙烯粉料的处理系统，以便最大限度地脱除聚丙烯粉料中的低聚物、烃类及其他可挥发性有机物(voc)，同时达到消除聚丙烯粉料中残留催化剂的目的；本系统能够高效脱除聚丙烯粉料中挥发性有机物(voc)的含量，降低其气味等级，提高聚丙烯粉料的品质，经过本实用新型处理系统所得聚丙烯产品的挥发性有机物低，气味小，可广泛用于环保要求较高的高档汽车内饰件、医用卫生和食品包装材料等领域。
9.(二)技术方案
10.本实用新型的一种低voc聚丙烯粉料的处理系统，聚丙烯粉料管线与汽蒸器粉料入口连通，所述汽蒸器与汽蒸器旋风分离器入口连通，汽蒸器旋风分离器上部出口与汽蒸器洗涤塔连接，汽蒸器旋风分离器下部出口与汽蒸器返回口连通；所述汽蒸器洗涤塔分别与烃-水分离罐、汽蒸器洗涤塔循环泵、废水收集池、回收丙烯管线连通，所述汽蒸器洗涤塔循环泵还与汽蒸器洗涤塔的返回口连通，用于将汽蒸器洗涤塔底部的循环水由汽蒸器洗涤塔循环泵返回汽蒸器洗涤塔中进行循环洗涤；所述烃-水分离罐上部与油-低聚物收集罐连通，烃
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水分离罐下部与汽蒸器洗涤塔、汽蒸器洗涤塔循环泵连通；汽蒸器出料口与干燥器进料口相连通，干燥器顶部出口与干燥器旋风分离器连通，干燥器旋风分离器底部出口与粉料包装料仓连通，干燥器出料口与粉料包装料仓连通，所述干燥器旋风分离器顶部出口与干燥器洗涤塔连通，干燥器洗涤塔分别与废水收集池、干燥器循环氮气风机、干燥器洗涤塔循环水冷却器、干燥器洗涤塔循环泵连通，所述干燥器循环氮气风机与干燥氮气加热器、干燥器进气口连通。
11.其中，所述汽蒸器筒体外表面设置有汽蒸器夹套，所述汽蒸器的顶部设置有汽蒸器旋风分离器，所述汽蒸器内部在沿筒体轴线方向上设置有搅拌器，搅拌器包括搅拌轴和搅拌轴下部搅拌桨叶，保证低压蒸汽在筒体内均匀分布，使粉末与蒸汽均匀接触、均匀受热，达到聚丙烯粉料中的催化剂能充分失活，以及聚丙烯粉料中的低聚物和烃类物质有效脱除的目的。
12.其中，所述干燥器为聚丙烯流化床干燥器，所述干燥器的顶部设置有干燥器旋风分离器，所述干燥器的扩大段设置有出气口和进料口，所述干燥器筒体内部设置有导向内件，所述干燥器筒体下部设置有出料口和进气口；通过向干燥器中注入热氮气，进一步脱除聚丙烯粉料中的水份和挥发性有机物。
13.其中，所述汽蒸器洗涤塔和干燥器洗涤塔均为板式塔，所述汽蒸器洗涤塔循环泵和干燥器洗涤塔循环泵均为离心泵，所述干燥器洗涤塔循环水冷却器为板式换热器，所述干燥器循环氮气风机为罗茨风机。
14.(三)有益效果
15.本实用新型的优点在于：
16.1、本实用新型聚丙烯粉料的处理系统可以方便地将聚丙烯粉料中的烃类物质和voc分离，同时使聚丙烯粉料中残留的催化剂和助剂失活。后续设置的汽蒸器洗涤塔可以彻底地回收烃类物质，降低丙烯单耗和能耗，解决聚丙烯装置的环保问题。
17.2、本实用新型聚丙烯粉料的处理系统可以进一步脱除聚丙烯粉料中的水份和挥发性有机物，所得聚丙烯产品的voc含量可低至 40ppm，气味小，可广泛用于环保要求较高的高档汽车内饰件、医用和食品包装材料等领域。后续设置的干燥器洗涤塔可以实现氮气的循环利用，氮气消耗量小，达到节能降耗的作用。
18.3、本实用新型聚丙烯粉料的处理系统，在汽蒸器和干燥器顶部的气体出口处都设置了旋风分离器，可以根据聚丙烯粉料品质和处理量的要求，灵活调节汽蒸器和干燥器中低压蒸汽和氮气的用量，节约了蒸汽消耗量和能耗，可适用于粒径范围为40～5000um的聚丙烯粉料的后处理。
19.4、本实用新型汽蒸器中的搅拌器为空心设置，能够引入低压蒸汽，在旋转时保证
蒸汽在床层中均匀分布，增加粉料与蒸汽的接触面积。此外，汽蒸器的筒体外壁设置有蒸汽夹套或蒸汽伴热管，来维持汽蒸器的操作温度，避免丙烯气含量高时汽蒸器温度降低明显的问题。
20.5、本实用新型的汽蒸器使用过热蒸汽作为工作介质，可利用蒸汽的潜热，确保汽蒸器的操作温度在饱和蒸汽的露点温度以上，热效率高，节能效果好，且有利于提高后续干燥器的干燥效果。
附图说明
21.图1为一种低voc聚丙烯粉料的处理系统结构示意图；
22.图中：
23.1、汽蒸器粉料入口；2、汽蒸器；3、汽蒸器旋风分离器；4、汽蒸器洗涤塔；5、汽蒸器洗涤塔循环泵；6、烃-水分离罐；7、油-低聚物收集罐；8、干燥器；9、干燥器旋风分离器；10、干燥器洗涤塔； 11、干燥器洗涤塔循环泵；12、干燥器洗涤塔循环水冷却器；13、干燥器循环氮气风机；14、汽蒸器夹套；15、汽蒸器出料口；16、汽蒸器搅拌器；17、汽蒸器搅拌器桨叶；18、干燥器出气口；19、干燥器进料口；20、干燥器导向内件；21、干燥器出料口；22、干燥器进气口；23、干燥氮气加热器。
具体实施方式
24.以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
25.如附图1所示：
26.本实用新型的一种低voc聚丙烯粉料的处理系统，聚丙烯粉料管线与汽蒸器粉料入口连通，所述汽蒸器与汽蒸器旋风分离器入口连通，汽蒸器旋风分离器上部出口与汽蒸器洗涤塔连接，汽蒸器旋风分离器下部出口与汽蒸器返回口连通；所述汽蒸器洗涤塔分别与烃-水分离罐、汽蒸器洗涤塔循环泵、废水收集池、回收丙烯管线连通，所述汽蒸器洗涤塔循环泵还与汽蒸器洗涤塔的返回口连通，用于将汽蒸器洗涤塔底部的循环水由汽蒸器洗涤塔循环泵返回汽蒸器洗涤塔中进行循环洗涤；所述烃-水分离罐上部与油-低聚物收集罐连通，烃
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水分离罐下部与汽蒸器洗涤塔、汽蒸器洗涤塔循环泵连通；汽蒸器出料口与干燥器进料口相连通，干燥器顶部出口与干燥器旋风分离器连通，干燥器旋风分离器底部出口与粉料包装料仓连通，干燥器出料口与粉料包装料仓连通，所述干燥器旋风分离器顶部出口与干燥器洗涤塔连通，干燥器洗涤塔分别与废水收集池、干燥器循环氮气风机、干燥器洗涤塔循环水冷却器、干燥器洗涤塔循环泵连通，所述干燥器循环氮气风机与干燥氮气加热器、干燥器进气口连通。
27.下面结合附图1对本实用新型的工作过程进行介绍：
28.来自聚合反应器的聚丙烯粉料管线与汽蒸器粉料入口1连通，聚丙烯粉料进入汽蒸器2中进行催化剂去活，并脱除聚丙烯粉料中的低聚物、烃类等物质，夹带着烃类等物质的水蒸气经过汽蒸器旋风分离器3脱除固体聚丙烯粉料，固体返回汽蒸器2，气体进入汽蒸器洗涤塔4回收丙烯和烃类物质；汽蒸器洗涤塔4底部的循环水，一部分去废水收集池，另一部分由汽蒸器洗涤塔循环泵5返回汽蒸器洗涤塔4 中进行循环洗涤；汽蒸器洗涤塔4上部分离出的液态低聚物引至烃
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水分离罐6，烃-水分离罐6上部的油相进入油-低聚物收集罐7，
烃
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水分离罐6下部的水相返回汽蒸器洗涤塔4中进行循环洗涤；汽蒸器出料口15与干燥器进料口19相连通，经过汽蒸后的聚丙烯粉料进入干燥器8中进一步脱除水份和挥发性有机物(voc)，夹带着聚丙烯粉料的气体经过干燥器旋风分离器9脱除固体聚丙烯粉料，得到的固体和干燥后的聚丙烯粉料一起送入粉料包装料仓，气体进入干燥器洗涤塔10回收循环氮气；干燥器洗涤塔10底部的循环水，一部分去废水收集池，另一部分由干燥器洗涤塔循环泵11经过干燥器洗涤塔循环水冷却器12降温后返回干燥器洗涤塔10中进行循环洗涤，干燥器洗涤塔10顶部的回收氮气由干燥器循环氮气风机13升压，经干燥氮气加热器23加热后返回干燥器进气口22中循环使用。
29.其中，所述汽蒸器2筒体外表面设置有汽蒸器夹套14，采用蒸汽或导热油控制调节汽蒸器内的温度；通过向汽蒸器2内部注入低压饱和蒸汽，实现催化剂去活和烃类等物质的脱除；所述汽蒸器2的顶部设置有汽蒸器旋风分离器3，将水蒸气夹带的聚丙烯粉末分离后返回汽蒸器2，防止后续气体管路的堵塞；所述汽蒸器2内部在沿筒体轴线方向上设置有搅拌器16，搅拌器16的下部设置有搅拌桨叶17，保证低压蒸汽在筒体内均匀分布，使粉料与蒸汽均匀接触、均匀受热，达到聚丙烯粉料中的催化剂能充分去活，以及聚丙烯粉料中的低聚物和烃类物质有效脱除的目的。
30.其中，所述干燥器8为聚丙烯流化床干燥器；所述干燥器8的顶部设置有干燥器旋风分离器9，所述干燥器8的扩大段设置有出气口 18和进料口19，所述干燥器8筒体内部设置有导向内件20，所述干燥器8筒体下部设置有出料口21和进气口22；通过向干燥器8中注入热氮气，进一步脱除聚丙烯粉料中的水份和挥发性有机物。
31.其中，所述汽蒸器洗涤塔和干燥器洗涤塔均为板式塔，所述汽蒸器洗涤塔循环泵和干燥器洗涤塔循环泵均为离心泵，所述干燥器洗涤塔循环水冷却器为板式换热器，所述干燥器循环氮气风机为罗茨风机。
32.所述板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和在塔内的若干个塔板组成；广泛应用于精馏和吸收，有些类型(如筛板塔)也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时(以气液系统为例)，液体在重力作用下，自上而下依次流过各层塔板，至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。
33.所述离心泵是指靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵。离心泵启动之后，泵轴会带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体介质在流经叶轮的运动过程中会获得能量，导致静压能增高，同时增大流速。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，在叶轮中心将会形成一个低压区，在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。
34.所述板式换热器是由若干个具有波纹形状的金属板片叠装而成的一种高效换热器，各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换；板式换热器是液-液、液-汽进行热交换的理想设备；它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。
35.所述罗茨风机是一种容积式鼓风机，两个叶轮在由机壳和墙板密封的空间中相对转动，由于叶轮与叶轮、叶轮与机壳、叶轮与墙板之间的间隙极小，从而使进气口形成了真空状态，气体在大气压的作用下进入进气腔，然后，每个叶轮的叶片与墙板、机壳构成了一个密封腔，进气腔的空气在叶轮转动的过程中，被叶片所形成密封腔不断地带到排气腔，又因为排气腔内的叶轮是相互啮合的，从而把叶片之间的空气挤压出来，这样连续不停的运转，空气就源源不断地从进气口输送到出气口。
36.采用本实用新型聚丙烯粉料的处理系统，所得聚丙烯产品的 voc含量可低至40ppm，气味小，广泛用于环保要求较高的高档汽车内饰件、医用和食品包装材料等领域。
37.本实用新型的代表性实施例得到了详细的描述。这些详细的描述不用于对本实用新型的范围进行限制。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。