用于操作热颗粒旋转阀的方法
【专利摘要】本发明涉及用于在启动期间操作热颗粒旋转阀的方法。
【专利说明】用于操作热颗粒旋转阀的方法
[0001]本发明涉及用于操作热颗粒旋转阀的方法。具体而言，本发明涉及用于在启动期间操作热颗粒旋转阀的方法。
[0002]旋转阀的使用在产业中是公知的。例如，文献“A Practical Guide to RotaryValves，， (April 2008 -1an Blackmore - Rota Val Ltd and Professor Mike Bradley-The Wolfson Centre, University of Greenwich - http://www.shapa.c0.uk/pdf/rotary_valves.pdf)给出了旋转阀的大量细节。具体而言，旋转阀用于在操作期间在烯烃聚合反应器的下游(例如在聚合区段与挤出区段之间)运送热颗粒。
[0003]US5765728公开了一种系统，其将处于环境温度的碎PET(碎片或薄片)从供应管运送至甲醇分解回收反应器。该系统包括旋转叶片阀，该旋转叶片阀在阻止来自甲醇分解反应器的操作助剂的蒸汽的冷凝的状态下操作。
[0004]US1524270公开了一种系统，其包括用于将煤运送至熔炉的密封星形轮(以恒定速率旋转)，其中，煤供给的量受控制(通过使用上游坝或断路器)，以便维持煤的遍及系统的持续流动。
[0005]图1是用于运送烯烃聚合物粉末时的这种旋转阀的典型代表。旋转阀包括具有叶片的转子和外壳。图 2 和 3 是从“A Practical Guide to Rotary Valves” (April 2008 -1an Blackmore - Rota Val Ltd and Professor Mike Bradley - The Wolfson Centre,University of Greenwich - http://www.shapa.c0.uk/pdf/rotary_valves.pdf )中摘录的。图2是旋转阀的转子的典型代表，且图3是包括转子叶片和外壳两者的旋转阀的透视图示。两个连续叶片之间的体积通常称为凹穴或转子室。
[0006]在转子阀的使用期间遇到的复现问题之一涉及在转子叶片与外壳之间发生的气体泄漏；转子叶片与外壳之间的空间在下文中将称作间隙。所述间隙和因其导致的气体泄漏在图1中绘出以用于例示目的。
[0007]为了减少气体泄漏，转子与外壳之间的间隙必须尽可能小。但是，由于在最初与热粉末接触时转子相对于外壳的快速热膨胀，过小的间隙在启动时可引起问题。转子相对于外壳的热膨胀导致转子末梢与外壳进行接触，从而导致对旋转阀的继发损害。
[0008]已经提议并且尝试若干解决方案，例如设备的外部热追踪(external heattracing)和/或滞后。不幸地，所述昂贵的解决方案已经被证实是不令人满意的，尤其是对于大型旋转阀。因此，用于热粉末的高容量运送的这些旋转阀要求足够的间隙，这重新带来了气体泄漏的上述问题。
[0009]因而，在本领域中存在对允许穿过旋转阀运送大量热颗粒的技术的需要，该技术同时解决了所有上述问题。
[0010] 申请人:已经发现避免存在于操作旋转阀的方式中的这些问题的一种方法。
[0011]本发明涉及用于操作包括转子和外壳的热颗粒旋转阀的方法，其特征在于，在所述热颗粒旋转阀的启动期间，热颗粒旋转阀经历缓慢的内部温度上升处理。
[0012]同时，不希望受该理论约束， 申请人:相信，在没有它们的所主张的内部温度处理的情况下，当将热颗粒引入旋转阀时，所述热颗粒首先以显著不同的速率加热转子和外壳，这又在转子与外壳之间产生温差；这种温差导致转子的比外壳快的膨胀，因而将间隙降低至零并且导致颗粒中的阀磨损金属污染物，或要求设备关闭以用于维修或替换阀的对阀的巨大损害。本发明允许缓慢地控制转子和外壳的温度上升。转子和外壳两者的这种平稳的温度上升导致两部分的同时膨胀；这使当前可能在小间隙大型旋转阀和热颗粒的情况下工作，而不存在上述损害。
[0013]具体而言，本发明涉及用于操作包括转子和外壳的颗粒旋转阀的启动方法，其特征在于，颗粒旋转阀经历内部温度上升处理。
[0014]根据本发明的颗粒旋转阀的内部温度上升处理可以以本领域技术人员公知的任何适当方式执行，只要如此后示范地从旋转阀的内侧执行所述温度上升。
[0015]根据本发明的实施例，通过使热气体循环来加热旋转阀转子和外壳，从而执行内部温度上升处理。例如，这通过在不存在任何热颗粒的情况下启动旋转阀并且使热气体从颗粒运送系统和/或其它地方循环以逐渐加热旋转阀转子和外壳而实现。优选地缓慢提高所述热气体的温度来阻止转子和/或外壳的快速热膨胀。这允许缓慢地并且平稳地控制转子和外壳两者的温度上升；所述旋转阀的转子和外壳两者的直至其达到(或接近)其正常操作窗口的渐进且均匀的温度上升允许随后在所述旋转阀的热颗粒标称通过量下操作该旋转阀，而不面临现有技术的问题。
[0016]根据本发明的备选实施例，通过控制行进通过所述旋转阀的热颗粒的初始流速来执行内部温度上升处理，优选地直至其达到其标称通过量。所述热颗粒的流速控制允许缓慢地并且平稳地控制转子和外壳两者的温度上升；所述旋转阀的转子和外壳两者的直至其达到其正常操作窗口的渐进的且均匀的温度上升允许随后以所述旋转阀的热颗粒标称通过量操作该旋转阀，而不面临现有技术的问题。
[0017]根据本发明的实施例，通过使热气体循环来加热旋转阀转子和外壳，并且通过控制行进通过所述旋转阀的热颗粒的初始流速，从而执行内部温度上升处理，优选地直至其达到其标称通过量。
[0018]根据本发明的实施例，通过首先使热气体循环来加热旋转阀转子和外壳，并且随后通过控制行进通过所述旋转阀的热颗粒的初始流速，从而执行内部温度上升处理，优选地直至其达到其标称通过量。
[0019]根据本发明的实施例，内部温度上升处理的持续时间持续至少一个小时；其还可持续至少六个小时，或甚至至少十二小时。根据本发明的另一实施例，内部温度上升处理的持续时间持续至多四十八小时，优选地至多二十四小时。
[0020]行进通过所述旋转阀的热颗粒的初始流速可通过任何适当的方法来控制。例如，对于可变速旋转阀，其可通过控制旋转阀的旋转速度和/或通过控制进入阀的热颗粒的供给速率来有利地控制；对于定速阀，其可通过控制进入阀的热颗粒的供给速率而有利地控制。进入阀的热颗粒的所述供给速率控制可通过任何适当的方法来实现；例如通过改变任何上游处理设备的排出速度。例如，对于具有X m3/hr的热颗粒标称通过量的旋转阀，进入阀的热颗粒的初始供给速率小于0.8X，优选地低于0.5X，例如在至少一个小时(优选地至少2个小时，例如至少3个小时)期间小于0.2X。例如，对于具有X m3/hr的热颗粒标称通过量的旋转阀，旋转阀的初始流速小于0.8X，优选地低于0.5X，例如在至少一个小时(优选地至少2个小时，例如至少3个小时)期间小于0.2X。
[0021]根据本发明的实施例，内部温度上升处理使得最大温度上升速率低于每小时30°C，例如低于每小时20°C，或甚至低于每小时10°C。
[0022]现在将通过若干实例来例示本发明。
[0023]因而，本发明应用于热颗粒旋转阀。这种旋转阀有时称作气锁或旋转进料器。
[0024]本发明尤其能够应用于大型旋转阀；其可同样应用于小型旋转阀，但是对应的益处将很难能够注意到，因为转子与外壳之间的上述膨胀增量将十分小，以至于它们将不具有与在大型旋转阀下所遇到的相同的影响。
[0025]因而，这种旋转阀优选地具有高于每小时20吨颗粒的容量，优选地高于每小时30吨，例如，至少每小时40吨或甚至至少每小时50吨。
[0026]为了充分受益于由本发明提供的优点，根据本发明的行进通过旋转阀的热颗粒(优选地为粉末)的温度优选地为高于阀的环境温度至少30°C;所述热颗粒(优选地粉末)温度可为高于60°C、高于75°C、或甚至高于90°C。
[0027]由于根据本发明的启动操作程序，利用紧密间隙旋转阀，呈现高于100°C且甚至高于110°C的聚合物颗粒(例如聚乙烯粉末)的处理现在是可能的。
[0028]在根据本发明的实施例中，聚合物颗粒(例如粉末)的D50低于2000，优选地包括在200与1800之间，更优选地包括在500与900微米之间。出于本发明和所附权利要求的目的，D50是聚合物颗粒/粉末的中间颗粒尺寸。任何常规手段，例如Malvern或网格筛分技术可用于测量聚合物颗粒/粉末的中间颗粒尺寸。出于本发明和所附权利要求的目的，中间颗粒尺寸(D50)的测量是根据国际标准ISO 13320:2009( “颗粒尺寸分析-激光衍射法”)进行的。例如，可有利地使用Malvern Instruments的激光衍射系统,例如MalvernMastersizer S或Malvern Mastersizer 2000 ;这种仪器与其操作手册一起满足或甚至超过在ISO 13320标准内规定的要求。
[0029]当将Malvern Mastersizer S用于测量颗粒/粉末D50时，优选地选用Malvern喷雾程序。
[0030]当在本发明的旋转阀中使用球(pellet)时，优选地聚合物球，球的温度优选地在40°C至80°C的范围中，例如50至70°C。
[0031]除了根据本发明的控制外，旋转阀还可有利地隔离；但是本发明的另一优点为要求保护的控制潜在地允许构建和使用不具有这种外部隔离特征的旋转阀。
[0032]除了根据本发明的控制外，还可有利地从外部加热旋转阀；但是本发明的另一优点为要求保护的控制潜在地允许构建和使用不具有这种外部加热特征的旋转阀。
[0033]已经应用不同的方法以便减少泄漏，例如更紧密的间隙。
[0034]如在上文中所说明，本发明现在允许使用旋转阀，该旋转阀甚至在处理热粉末/球时也呈现这种更紧密的间隙，这明显是本发明的重要益处。因而，并且这是根据本发明的优选实施例，这种更紧密间隙的旋转阀通常特征在于低于0.45mm、低于0.35mm、低于0.25mm、或甚至低于0.16mm的值(在20°C下测量)。
[0035]根据本发明的旋转阀优选地包括至少6个凹穴(或转子室)，例如8个与14个之间的凹穴。在根据本发明的优选实施例中，运送穿过旋转阀的热颗粒占凹穴体积的百分之五十与百分之百之间，优选地为在百分之六十与百分之百之间，更优选地为所述体积的百分之七十与百分之百之间。在本发明的附加实施例中，在正常操作条件期间(标称通过量-即对于可变速旋转阀在启动之后，且对于定速旋转阀在任何操作时间)，转子末梢速度(还公知为周向速度)优选地包括在0.5与1.2m/sec之间，更优选地在0.6与lm/sec之间。
[0036]根据本发明的旋转阀主要用作气动稀相运送系统中的供应装置，该系统具有直到数bar的压差；它们还用于颗粒(例如粉末/球)从筒仓的排出(和/或定量给料)。
[0037]本发明能够应用于任何转子尺寸。例如，具有等于或大于200mm、250mm、300mm、400mm>500mm或甚至600_的直径的转子可有利地用在本发明中。
[0038]为了根据本发明运送热颗粒，转子优选地由不锈钢制成，并且壳体为不锈钢或硬涂层铝。这些材料优选地在热颗粒为聚乙烯或聚丙烯时使用。
[0039]本发明在具有大直径旋转阀(其具有紧密间隙)的高容量设备的启动中是特别重要的。因此，其最有利地应用于具有如下转子的系统中，该转子具有等于或大于400mm、500mm或甚至600mm的直径，同时还具有低于0.35mm、低于0.25mm、或甚至低于0.16mm的间隙(在20°C下测量)。其在从开始反应器取出聚合物颗粒开始优化高容量设备的启动速度方面也是特别重要的。该发现使得在从反应器取出聚合物粉末之前，旋转阀系统(转子和外壳)能够已被预热(例如利用热气体)到理想地在20°C内，优选地在正讨论旋转阀处的热聚合物粉末的操作温度的10°C内。对阀引入热聚合物之后的旋转阀系统的温度的变化速率可因而保持在小于每小时30°C，例如低于每小时20°C，或甚至少于每小时10°C，甚至同时在少于一个或者两个小时内将穿过阀的聚合物粉末的流速增加至其稳态标称通过速率。
【权利要求】
1.一种用于操作包括转子和外壳的热颗粒旋转阀的方法，其特征在于，在所述颗粒旋转阀的启动期间，热颗粒旋转阀经历从旋转阀的内侧执行的内部温度上升处理。
2.一种用于操作包括转子和外壳的热颗粒旋转阀的启动方法，其特征在于，热颗粒旋转阀经历内部温度上升处理。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过使热气体循环来加热旋转阀转子和外壳，从而执行内部温度上升处理。
4.一种用于操作包括转子和外壳的颗粒旋转阀的启动方法，其特征在于，在对旋转阀引入热颗粒之前，将旋转阀加热至热颗粒的温度的30°C内，优选地在20°C内、最优选地在10°C 内。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过控制行进通过所述旋转阀的热颗粒的初始流速，从而执行内部温度上升处理。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过首先使热气体循环并随后控制行进通过所述旋转阀的热颗粒的初始流速来控制旋转阀转子和外壳的温度的上升速率，从而执行内部温度上升处理。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过将最大温度上升速率保持为低于每小时30°C，例如低于每小时20°C，或甚至低于每小时10°C，从而执行内部温度上升处理。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，内部温度上升处理持续至少一个小时，例如至少六个小时、或甚至至少十二小时。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，旋转阀具有至少每小时二十吨颗粒的容量，例如至少每小时三十吨，例如至少每小时四十吨或甚至至少每小时50吨。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，行进通过旋转阀的热颗粒的温度高于60°c，例如高于75°C、高于90°C、高于100°C、或甚至高于110°C。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，颗粒为球或优选为粉末，例如聚合物粉末/球，例如聚乙烯和/或聚丙烯粉末/球，优选为聚乙烯和/或聚丙烯粉末。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在至少I个小时，优选为至少2个小时，例如至少3个小时期间，去往旋转阀的颗粒的初始流速小于去往旋转阀的最终稳态流速的0.8倍，优选为小于0.5倍，例如小于0.2倍。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在至少I个小时，优选为至少2个小时，例如至少3个小时期间，旋转阀的初始流速小于旋转阀的最终稳态流速的0.8倍，优选为小于0.5倍，例如小于0.2倍。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，颗粒旋转阀包括不锈钢转子和外壳，转子和外壳具有小于0.35mm,优选地小于0.25mm,最优选地小于0.16mm的间隙(在20°C下)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，颗粒旋转阀包括凹穴，并且其中，运送穿过旋转阀的热颗粒占凹穴的体积的百分之五十与百分之百之间，优选为所述体积的百分之六十与百分之百之间，更优选为百分之七十与百分之百之间。
【文档编号】B01J8/00GK104411398SQ201380037132
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年7月9日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】K.P.拉姆赛 申请人:英尼奥斯欧洲股份公司