本發(fā)明涉及固體聚合物處理，具體涉及一種固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的處理方法與處理系統(tǒng)、固體聚合物造粒的方法。

背景技術(shù)：

1、聚合物是由一種或多種單體經(jīng)聚合反應(yīng)而成的材料，包括纖維、塑料、橡膠、涂料和粘合劑。其中塑料是固體聚合物，而塑料中固體聚合物聚乙烯占比近40％，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、交通、建筑、輕工、重工、國防及生活各領(lǐng)域。我國雖已成為世界聚乙烯生產(chǎn)大國，但普遍生產(chǎn)中低端產(chǎn)品，醫(yī)用、電子等高端產(chǎn)品甚至食品用中端產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口。其中很重要的一個原因就是國產(chǎn)聚乙烯產(chǎn)品加工過程氣味大。

2、氣相流化床聚乙烯工藝是聚乙烯生產(chǎn)的主要工藝之一，是以氣相乙烯及氮氣作為流體自下而上帶動固體聚乙烯顆粒，使聚乙烯顆粒可以在床層內(nèi)自由流動的一種聚合工藝，具有傳熱效率高、顆粒易流動、進(jìn)出料方便等特點，使用鉻催化劑、齊格勒催化劑、鈦改性鉻催化劑、茂金屬催化劑等催化乙烯聚合，用氫氣調(diào)節(jié)分子量，用丁烯、己烯等α烯烴作為共聚單體調(diào)節(jié)密度，可以生產(chǎn)從0.90g/cm3-0.97g/cm3范圍的聚乙烯樹脂。氣相流化床聚乙烯工藝聚合反應(yīng)的主要場所為經(jīng)過特殊設(shè)計的流化床反應(yīng)器，包括直筒段、下部分布板和上部球形擴(kuò)大段等。粉末狀或淤漿狀的催化劑被注入到反應(yīng)器中，與來自反應(yīng)器底部分布板的乙烯和共聚單體接觸，生成聚乙烯固體顆粒。

3、聚合反應(yīng)是個放熱過程，反應(yīng)放出的熱量傳遞給未參與反應(yīng)的氣體，未反應(yīng)的氣體從反應(yīng)器頂部排出，經(jīng)冷卻、增壓后，與新補充的乙烯和共聚單體一起從反應(yīng)器底部分布板進(jìn)入反應(yīng)器。從反應(yīng)器排出的聚乙烯顆粒疏松多孔，在聚合反應(yīng)器中生成的聚乙烯是一種疏松多孔的粉體狀的固態(tài)小顆粒，同時聚合反應(yīng)過程會產(chǎn)生少量小分子的聚合物，也稱低聚物，主要是c8-c18的烴類，這些小分子連同乙烯、共聚單體、冷凝劑(多為異戊烷或正己烷)、催化劑來的溶劑等吸附在聚乙烯粉體中，在輸送、造粒以及后加工過程中從樹脂中揮發(fā)，成為揮發(fā)性有機化合物(voc)，產(chǎn)生異味、冒煙等問題，小分子降解碳化，造成產(chǎn)品出廠碳化物檢出率居高不下，另外殘留在聚烯烴樹脂顆粒中的小分子會影響產(chǎn)品的力學(xué)性能，限制了樹脂產(chǎn)品的應(yīng)用場景和應(yīng)用級別，如用于管材料時僅能滿足pe80級的使用要求；無法滿足醫(yī)用、電子甚至是食品包裝領(lǐng)域的使用要求。

4、脫氣倉為經(jīng)過特殊設(shè)計的容器，固體聚乙烯顆粒從脫氣倉頂部進(jìn)入，低壓氮氣從脫氣倉近底部進(jìn)入，氮氣和聚乙烯顆粒在脫氣倉中逆向混流充分接觸，從而實現(xiàn)聚乙烯顆粒中吸附物質(zhì)的脫除。含有烴類的氮氣在系統(tǒng)壓力控制下經(jīng)過濾器過濾后從脫氣倉頂部排往火炬系統(tǒng)。聚乙烯顆粒在脫氣倉中與氮氣的接觸時長是由脫氣倉下游旋轉(zhuǎn)加料器的送料速度來控制的，受連續(xù)生產(chǎn)上下游物料平衡影響，一般在2-6小時(受生產(chǎn)負(fù)荷影響)。脫氣后的聚乙烯顆粒從脫氣倉底部排出后被送入混煉造粒機組高溫熔融混煉造粒。經(jīng)熱失重法檢測，脫氣倉脫氣后的聚乙烯顆粒中揮發(fā)性有機化合物含量約在0.2％-0.4％。即使用氮氣對聚乙烯顆粒中吸附物質(zhì)的進(jìn)行脫除時，因在連續(xù)化生產(chǎn)過程有限的脫氣時長下，己烯、冷凝劑、尤其是溶劑和低聚合度的烴類脫除效果很差。殘留在聚乙烯顆粒內(nèi)的這些物質(zhì)在后續(xù)的存儲、輸送、混煉、加工及使用過程中持續(xù)釋放，成為揮發(fā)性有機化合物(voc)，造成混煉和加工過程及最終制品氣味大，甚至有冒煙現(xiàn)象。

5、目前固體聚合物內(nèi)吸附物脫除的方法多采用先加蒸汽或高溫水洗滌，后通過熱氮脫水的工藝，對于分子量小的甲烷、乙烯、乙烷等脫除效果較好，但對于己烯、冷凝劑、溶劑以及低聚烴類脫除效果不理想。部分技術(shù)人員提出通過增加攪拌器或?qū)⒚摎庠O(shè)備滾動的方式提高固體聚合物與脫氣介質(zhì)的接觸效率或進(jìn)行脫氣倉內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新設(shè)計，提高固體聚合物與脫氣介質(zhì)的接觸時長，但這均需要對生產(chǎn)工藝主流程上的設(shè)備進(jìn)行改造，大型壓力容器的改造不僅繁瑣，且耗時很長；直接更換設(shè)備更是投資巨大。另一種技術(shù)采用多脫氣設(shè)備并聯(lián)使用，反復(fù)洗滌、干燥，配合抽真空以提高效率，不僅投資巨大，且很多已建成生產(chǎn)裝置不具備增加多個脫氣設(shè)施的空間，無法應(yīng)用；且該技術(shù)操作繁瑣，物料在多個脫氣設(shè)備間輸送能耗巨大。

6、不僅聚乙烯，其它國產(chǎn)固體聚合物如聚丙烯、聚氯乙烯也存在同樣的氣味偏大的問題。這就造成目前國內(nèi)醫(yī)用、電子甚至是食品用聚合物基本依賴進(jìn)口。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的(voc)含量高的問題，提供一種固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的處理方法與處理系統(tǒng)。該處理方法能夠高效脫除固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物，提高生產(chǎn)的環(huán)保性和產(chǎn)品的品質(zhì)。

2、本發(fā)明第一方面提供一種固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的處理方法，該方法包括：含氣態(tài)輕烴和氮氣的混合氣吹掃含揮發(fā)性有機化合物的固體聚合物進(jìn)行脫氣。

3、本發(fā)明第二方面提供了一種固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的處理系統(tǒng)，用于提供含氣態(tài)輕烴和氮氣的混合氣的混合氣供給單元；用于含氣態(tài)輕烴和氮氣的混合氣吹掃含揮發(fā)性有機化合物的固體聚合物進(jìn)行脫氣的脫氣倉。

4、本發(fā)明第三方面提供了本發(fā)明所述處理系統(tǒng)在處理固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的應(yīng)用。

5、本發(fā)明第四方面提供了一種固體聚合物造粒的方法，該方法包括：按本發(fā)明所述處理方法對固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物進(jìn)行處理，之后將處理后的固體聚合物進(jìn)行混煉造粒。

6、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有下述有益效果：

7、(1)本發(fā)明的處理方法安全高效，能夠有效減少固體聚合物中的揮發(fā)性有機化合物含量，提升固體聚合物生產(chǎn)的環(huán)保性和固體聚合物的品質(zhì)，能夠避免在后續(xù)造?；蚝蠹庸み^程中發(fā)生冒煙、異味以及影響制品力學(xué)性能等問題的出現(xiàn)；

8、(2)使用本發(fā)明的處理方法使固體聚合物中voc的脫除，使得固體聚合物混煉造粒時小分子的降解碳化減少，降低固體聚合物中的碳化物數(shù)量；提升固體聚合物的力學(xué)性能和氣味水平，可在提升產(chǎn)品的品質(zhì)的同時擴(kuò)展固體聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域；

9、(3)本發(fā)明的處理方法不需要對制備固體聚合物的主流程和主流程上的設(shè)備上做調(diào)整，成本較低；

10、(4)本發(fā)明的處理方法能夠避免蒸汽的使用，降低對產(chǎn)品質(zhì)量的影響；

11、(5)本發(fā)明的處理方法已實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，實施后，2022年下半年齊魯石化塑料廠高密度聚乙烯顆粒聚乙烯出廠碳化物檢出率由2021年的20.37％降低至5.36％。

技術(shù)特征：

1.一種固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的處理方法，其特征在于，該方法包括：含氣態(tài)輕烴和氮氣的混合氣吹掃含揮發(fā)性有機化合物的固體聚合物進(jìn)行脫氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的處理方法，其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的處理方法，其中，

6.一種固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的處理系統(tǒng)，其特征在于，該處理系統(tǒng)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理系統(tǒng)，其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的處理系統(tǒng)，其中，

9.一種權(quán)利要求6-8中任意一項所述的處理系統(tǒng)在處理固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的應(yīng)用。

10.一種固體聚合物造粒的方法，其特征在于，該方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及固體聚合物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固體聚合物中揮發(fā)性有機化合物的處理方法與處理系統(tǒng)、固體聚合物造粒的方法該方法包括：含氣態(tài)輕烴和氮氣的混合氣吹掃含揮發(fā)性有機化合物的固體聚合物進(jìn)行脫氣。本發(fā)明的處理方法安全高效，能夠有效減少固體聚合物中的揮發(fā)性有機化合物含量，提升固體聚合物生產(chǎn)的環(huán)保性和固體聚合物的品質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：王濤,王鶴,郭巖峰,武興安,周建勇,李功韜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2