专利名称：高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法及其用途的制作方法
技术领域：
本发明属于高聚物生产技术领域，更明确地说涉及所有液相高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法及其用途的改进。
背景技术：
高聚物生产线中的除雾器用于分离、去除气流中的雾滴。已有的除雾器为直筒圆锥结构的旋风除雾器。其特点是直筒段气体轴向流速低；锥体的锥角大；设备采用导热油夹套保温；气体的入口流速为8～10m/s，流速很低。由此可知传统的工艺方法存在以下弊端，除雾效果很不理想1.气体流经后续管道和设备时，由于温度降低使未除去的高聚物雾滴呈固状凝结在器壁上，导致两个月即需停车清理一次，严重影响生产。
2.入口气体流速在10m/s以下，入口气体输入的动量小，器内流体的旋转速度不高。在操作条件下，分离除雾器对20μm以上液滴的除雾效率大约在90％左右，对20μm以下的液滴，除雾效率则很低。
3.高聚物的粘度较高(1000～10000pa*s)，在操作条件下基本上不流动，除雾器下部的锥角又较大，高聚物液滴到达锥体壁面后难以顺利进入底部排液管，排液困难。
4.因雾滴在器内壁上基本不流动，长时间聚集使物料层加厚，相当于改变了除雾器的尺寸，致使除雾效率进一步下降、出气带雾量进一步增大，后续管道和设备的阻塞更加严重，生产周期缩短。
发明内容
本发明的目的，就在于克服上述缺点和不足，提供一种改进的高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法及其用途。它能提高除雾效率，改善物料的排放情况，使高聚物液滴顺利进入底部排液管，避免除雾器内物料层的加厚，大大减轻后续管道和设备的阻塞，大大延长生产周期。
为了达到上述目的，以往分离除雾的工作温度为220±50℃，每工作4至24小时打开分离除雾器的底阀排放物料一次，每次排放时间为t，周而复始，后续管道和设备被阻塞严重时停工清理。本发明用于高压聚乙烯生产线分离除雾的正常工作温度为220±5℃，每工作4小时排放物料一次，每次排放时间t则为10～20分钟。但每工作160～180小时后，应用时2小时±5分钟将工作温度逐步上升至300±5℃，然后在这一温度下恒温25～35分钟，再打开除雾器的底阀排放物料一次，排放时间仍为10～20分钟；排放完毕后用1小时±5分钟将温度下降至220±5℃。如此周而复始，后续管道和设备被阻塞严重时停工清理。
一般分离除雾的工作压力为0.1至5.0Mpa，用于高压聚乙烯生产线时的工作压力为3.3～3.7Mpa。
进入分离除雾器的流体的体积流量一般为500至20000m3/h，用于高压聚乙烯生产时为为1786～2273m3/h，流体的密度为2.9～3.2kg/m。
本方法可用于所有液相高聚物的生产中。用于高压聚乙烯的生产，效果良好，本发明经对已有除雾器前期生产操作工况、所排高聚物的物性、高聚物加热失重、温度对物性和过程的影响开展研究、分析，制定了间歇加热至300至℃，强化排料，以提高分离效率，延长高压聚乙烯生产线生产周期的新的工艺方法。
因进入除雾器的气体中含雾量很小，且雾滴的粒径较大，除雾器效率容易提高，关键是雾滴到达器壁后，在器壁聚集，流动性很差，应解决在器壁上高聚物如何顺利排出器外的问题。
高压聚乙烯等高聚物为假塑性非牛顿流体，其剪切应力与速度梯度不再是线性关系。在相当宽的剪切速率范围内，流体的粘度随剪切速率的增大而下降，称为剪切变稀。高压聚乙烯的粘度值约为水的10～60万倍，且随温度的提高显著下降。但当温度上升到一定值时，部分高压聚乙烯会产生降解，降解后的物质呈烟雾状散失，造成质量下降。在300-320℃时，试验样品的失重量为8.5％/min～3％/min左右，即物料刚开始降解。实验室初步实验结果表明此时高压聚乙烯已变成黑色的油状液，其流动性与40℃下的原油相近，故初步确定加热温度为300-320℃。
但在高温情况下高压聚乙烯会降解碳化。油品深度裂解后，会产生脱氢碳化的问题。若产生积碳，碳会在器壁上聚集形成污垢，污垢加厚到一定程度时，会影响除雾。而且积碳的清理亦十分困难。实验结果表明在恒温300℃加热装置内连续加热1小时后取出，未见明显碳化、颜色微黄，暴露于空气内10分钟后颜色有所加深，积碳情况不明显。因此，最适当的加热恒温温度即为300±5℃，在这一温度下恒温25～35分钟，再打开分离除雾器的底阀排放物料。
本发明能提高除雾效率，改善物料的排放情况，使高聚物液滴顺利进入底部排液管，避免除雾器内物料层的加厚，大大减轻后续管道和设备的阻塞，大大延长生产周期。它可广泛应用于高压聚乙烯等高聚物的生产线中。
采用传统工艺，连续生产2100高压聚乙烯产品三天后，即出现排放困难，甚至几个小时物料仍无法排出，每天排放的量在10～12kg。生产2102高压聚乙烯时，每4小时排放一次，每次排放时间需40分钟。
采用本发明工艺方法后，生产2100高压聚乙烯产品时，每次排放时间仅需10分钟。经检测，在220±5℃下排放时，一次排放的量为2.26kg，在300±5℃下，每次排放的量为6.34kg。按此计算，每月多排放65～75kg。加上物料降解进入气体的量，即采用传统工艺每月至少有130kg以上的物料进入后续管道和设备，足以造成设备管道的堵塞。采用本发明生产2102高压聚乙烯产品时，排放时间小于10分钟，排放通畅，排放的量略有增加。自开车三个多月的时间内，因其它原因生产线停车时，对管道进行了清理，发现后续管道内聚集的物料量很少，不造成管路的堵塞。生产周期可延长至三个月至六个月，达到了预期目标。
试验得出了3#和4#高压聚乙烯样品的加热失重曲线。从曲线上可以看到，3#样品加热至300℃、350℃、403℃时的失重百分率分别为1.89％/min、2.90％/min、5.75％/min；4*样品相应测试值分别为1.47％/min、2.40％/min、5.25％/min。按以上测试数据计算，每次间歇加热过程的平均失重百分率在1.5％/min左右，降解时间约为70分钟，总失重百分率65.3％，该操作每次排放的物料量为6.34kg，即每次间歇加热分解的物料量为11.93kg。即每月降解进入气相的物料量大约为51.3kg。这些气体在后续分离设备中大部分被取出，真正进入循环气流中的量很少，对生产过程不构成影响。
图1为在不同温度下3#样品的粘度随剪切应力的变化关系图。
图2为在不同温度下4#样品的粘度随剪切应力的变化关系图。
图3为在不同温度下3#样品的粘度随剪切速率的变化关系图。
图4为在不同温度下4#样品的粘度随剪切速率的变化关系图。
具体实施例方式
实施例1。一种高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法，用于高压聚乙烯的生产中。本发明除雾的正常工作温度为220±5℃，每工作4小时排放物料一次，每次排放时间t则为10～20分钟。但每工作160～180小时后，应用时2小时±5分钟将工作温度逐步上升至300±5℃，然后在这一温度下恒温25～35分钟，再打开除雾器的底阀排放物料一次，排放时间仍为10～20分钟；排放完毕后用1小时±5分钟将温度下降至220±5℃。如此周而复始，后续管道和设备被阻塞严重时停工清理。
除雾时的工作压力为3.3～3.7Mpa。进入除雾器的流体的体积流量为1786～2273m/h，流体的密度为2.9～3.2kg/m。
实施例2。一种高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法，用于高压聚乙烯的生产中。其除雾的正常工作温度为220℃，每工作4小时排放物料一次，每次排放时间t则为10分钟。但每工作168小时后，应用时2小时将工作温度逐步上升至300℃，然后在这一温度下恒温30分钟，再打开分离除雾器的底阀排放物料一次，排放时间仍为10分钟；排放完毕后用1小时将温度下降至220℃。如此周而复始，后续管道和设备被阻塞严重时停工清理。分离除雾的工作压力为3.3～3.7Mpa。进入分离除雾器的流体的体积流量为1786～2273m/h，流体的密度为2.9～3.2kg/m。
在实施例2中，分别采集了相应的样品并对其物性数据加以分析。对于220℃下采集的样品(3#样品)，剪切应力随剪切速率上升而上升。剪切应力值明显小于传统工艺，粘度值也明显减小。例如，同样在220℃下测定的数据，当剪切速率从100上升至1250时，传统工艺下剪切应力从80KPa上升至160KPa，粘度从520Pa·s下降至127Pa·s；本发明剪切应力则从50KPa上升至90KPa，粘度从380Pa·s下降至74Pa·s。
对于300℃下采集的样品(4#样品)，剪切应力随剪切速率上升而上升；同时，在同一剪切速率下随温度的上升剪切应力逐渐下降，且变化显著。分析在220℃下测定的数据可知当剪切速率从100上升至860时，剪切应力从50KPa上升至90KPa，粘度从300Pa·s下降至100Pa·s，远低于传统工艺的测试数据。
图1至图4分别为3#和4#样品在不同温度下，粘度随剪切速率、剪切应力的变化关系。图中lipel-220、1-260、2-230、2-250、2-270、2-300中的第一位数值1表示3#样品，2表示4#样品，最后三位数表示测试温度。图中横坐标分别为剪切应力和剪切速率，纵坐标为粘度。
例如在剪切应力为60kPa时，3#样品在220℃、260℃下的粘度值分别为330、125Pa·s，4#样品在230℃、250℃、270℃、300℃下分别为205、152、90、57Pa·s；在剪切速率为550s时，3#样品在220℃、260℃下的粘度值分别为135、120Pa·s，4#样品在230℃、250℃、270℃、300℃下分别为142、124、103、84h·s，均远小于传统工艺的粘度。
实施例2间歇加热至300℃的过程分析如下由以上对生产2100高压聚乙烯产品时除雾器排放物料样品的分析可知，4#样品在230℃、250℃、270℃、300℃下(剪切应力为60kPa)的粘度分别为205、152、90、57Pa·s。从230℃到300℃粘度下降了近四倍。间歇加热操作时，从220℃加热至300℃需用时2小时，然后恒温30分钟，排放物料又用时10分钟，最后从300℃降至220℃又用时一小时。在此期间，器内物料长时间处于高温状态，所含低聚物陆续分解成气体并进入气相。同时，加热至270℃后，由于粘度已大幅度下降，聚集在器壁内表面的高聚物开始随沿边壁向下旋转流动的气体逐渐向除雾器底部聚集，至排放前在底部聚集的量达到6kg左右。由于降温仍需一定时间，一次间歇加热排料后的第一次再排料的量应比正常排料量大。
除雾器每月排料量的增加值和降解物料量之和约有130～140kg，考虑到传统工艺中这部分物料大多进入了后续管道和设备，造成系统堵塞，聚集在分离器内的较少。若按45kg物料均匀聚集在除雾器壁面计算，其厚度可达12mm，足以影响除雾效率。此外，高聚物往往不会在器壁均匀分布，在流体流动的滞流区和直筒与锥体连接处易造成高聚物堆积厚度大幅度增加，使除雾效果进一步恶化。本发明使上述情况得以改善，使生产周期大幅度提高。
在300℃采集的样品(4#样品)中明显含有少量(约10％)呈暗红色的物料。实验室测定其物性数据时，将其分别加热至220℃、250℃、270℃、300℃并从直径0.5mm的毛细管挤出时，并未发现堵塞情况。进一步分析这些杂质为聚乙烯降解所造成的颜色加深，并未碳化，因而不存在结碳情况。即不会产生因结碳成垢而影响正常除雾的情况。
实施例3。一种高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法，用于高压聚乙烯的生产中。其除雾的正常工作温度为225℃，每工作4小时排放物料一次，每次排放时间t则为20分钟。但每工作160小时后，应用时1小时55分钟将工作温度逐步上升至295℃，然后在这一温度下恒温35分钟，再打开分离除雾器的底阀排放物料一次，排放时间仍为20分钟；排放完毕后用1小时55分钟将温度下降至225℃。如此周而复始，后续管道和设备被阻塞严重时停工清理。除雾的工作压力为3.3～3.7Mpa。进入分离除雾器的流体的体积流量为1786～2273m/h，流体的密度为2.9～3.2kg/m。
实施例4。一种高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法，用于高压聚乙烯的生产中。其除雾的正常工作温度为215℃，每工作4小时排放物料一次，每次排放时间t则为15分钟。但每工作180小时后，应用时2小时5分钟将工作温度逐步上升至305℃，然后在这一温度下恒温25分钟，再打开分离除雾器的底阀排放物料一次，排放时间仍为15分钟；排放完毕后用1小时5分钟将温度下降至215℃。如此周而复始，后续管道和设备被阻塞严重时停工清理。分离除雾的工作压力为3.3～3.7Mpa。进入分离除雾器的流体的体积流量为1786～2273m/h，流体的密度为2.9～3.2kg/m。
因已由除雾器所排高聚物的粘度随温度的上升而大幅度下降。在生产2100高压聚乙烯产品时，220℃下其粘度为380Pa·s(剪切应力为50kPa)，300℃时其粘度下降至74Pa·s(剪切应力为90kPa)，粘度下降至原粘度值的20％以下。因此，提高温度有利于高聚物的排放。当除雾器被加热至300℃时，器内物料的失重百分率在1.5％/min左右，一次间歇加热过程的总失重百分率约65.3％，被裂解的物料量为11.93kg。按每月间歇加热4.3次计算，每月裂解进入气相的物料量为51.3kg。上述裂解过程产生的气体大部分被后续冷却与分离设备除去，其它除乙烯外还有丙烯、丙烷和丁烯，后三者的量极少，进入循环气后对聚合过程不产生影响。
与传统工艺相比，实施例4现在每月多排出物料70kg以上，加上裂解进入气相的物料量，每月除雾器内及后续设备管道内少积存高聚物130-140kg。使生产周期延长至三个月到六个月。
而加热至300℃后，除雾器排放的物料中含有少量(约10％)因降解而呈现暗红色的物料，这与实验室实验情况一致，但未出现结碳情况。亦即间歇加热操作不会导致s-237分离器壁面结碳成垢，从而影响除雾的效果。
实施例1～4能提高除雾效率，改善物料的排放情况，使高聚物液滴顺利进入底部排液管，避免分离除雾器内物料层的加厚，大大减轻后续管道和设备的阻塞，大大延长生产周期。它可广泛应用于高压聚乙烯、聚丙烯等所有液相高聚物的生产线上。
权利要求
1.一种高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法，其分离除雾的工作温度为220±50℃，每工作4至24小时打开分离除雾器的底阀排放物料一次，每次排放时间为t，周而复始，后续管道和设备被阻塞严重时停工清理，其特征在于所说的高压聚乙烯生产线分离除雾的正常工作温度为220±5℃，每工作4小时排放物料一次，每次排放时间t为10～20分钟，但每工作160～180小时后，应用2小时±5分钟将工作温度逐步上升至300±5℃，然后在这一温度下恒温25～35分钟，再打开分离除雾器的底阀排放物料一次，排放时间仍为10～20分钟，排放完毕后用1小时±5分钟将温度下降至220±5℃，如此周而复始，后续管道和设备被阻塞严重时停工清理。
2.按照权利要求1所述的高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法，其特征在于所说的分离除雾的工作压力为0.1至5.0Mpa，用于高压聚乙烯生产线工作压力为3.3～3.7Mpa。
3.按照权利要求1或2所述的高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法，其特征在于进入分离除雾器的流体的体积流量为500至20000m3/h，用于高压聚乙烯生产时为1786～2273m3/h，流体的密度为2.9～3.2kg/m。
4.一种按照权利要求1所述的高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法的用途，其特征在于该方法用于生产高压聚乙烯高聚物产品。
全文摘要
一种高聚物雾滴的在线间歇升温除雾工艺方法。正常工作温度为220±50℃，每工作4至24小时打开底阀排放物料一次，排放时间为0.2～20分钟。用于高压聚乙烯时每工作160～180小时后，应用2小时±5分钟将工作温度逐步上升至300±5℃，然后恒温25～35分钟；再打开分离除雾器的底阀排放物料一次，排放时间为10～20分钟；排放完毕后用1小时±5分钟将温度下降至220±5℃。周而复始，后续管道和设备阻塞严重时停工清理。用于高压聚乙烯时工作压力为3.3～3.7MPa，流体的体积流量为1786～2273m/h、密度为2.9～3.2kg/m。它除雾效率高，物料排放改善，后续管道和设备阻塞减轻，延长生产周期至3～6个月。可广泛用于聚乙烯等液相高聚物的生产。
文档编号C08F10/02GK101085815SQ20071001393
公开日2007年12月12日 申请日期2007年3月20日 优先权日2007年3月20日
发明者杨宝柱, 石志俭, 李建隆, 赵彦滨, 孙海涛, 连业波 申请人:中国石化齐鲁股份有限公司, 青岛科技大学科技公司