一种聚烯烃树脂脱除VOCs和气味的技术组合方法与流程

一种聚烯烃树脂脱除vocs和气味的技术组合方法
技术领域
1.本发明涉及聚烯烃粉料vocs脱除和树脂气味脱除的技术领域，是一种新型的解决树脂vocs脱除和产品气味的组合技术方法。


背景技术：

2.聚烯烃树脂 (pp或pe) 具有密度轻、无毒、易加工、抗冲击、抗弯曲以及电绝缘性好等优点，可应用于注塑、挤管、吹膜、涂覆、喷丝、改性工程塑料等各种工业和民用塑料制品等领域，在汽车工业、家用电器、电子产品、包装材料、建材及家具等方面具有广泛的应用，树脂产品替代钢铁、木材或其他建材材料已成为一种趋势。近二十年来，聚烯烃产品需求量稳步增长，主要用于生产编织制品、薄膜制品、注塑制品和纺织制品等。
3.近几年随着我国经济发展和人们对健康环保的日益重视，家电、汽车改性料、卫生材料、包装、医疗器械等领域对聚烯烃产品气味和vocs【vocs是挥发性有机化合物的英文缩写（volatile organic compounds）】要求日益严苛，低气味和低vocs的聚烯烃产品在家电和汽车生产领域有明显的竞争力，受到用户欢迎。
4.聚烯烃产品气味来源主要是树脂产品中残存的低分子vocs物质及造粒过程加入的 残留物气味影响。目前， 我国聚烯烃的生产工艺中聚烯烃粉料脱vocs和催化剂失活的工艺主要有“活塞流式的脱气仓法”或“汽蒸流化床干燥法”两种工艺处理。其中，活塞流式脱气仓法工艺采用热湿氮气吹扫，通过在在脱气仓内停留一定时间以脱除vocs和催化剂失活，脱气效果欠佳，有大量vocs组分残留在产品中，产品挥发份高，气味大，实际应用中下游高端客户明确拒绝使用。另外一种方式——汽蒸流化床干燥法，让大量蒸汽直接加入到粉料中，给树脂粉料加热到一定温度，脱除粉料中大部分的vocs，汽蒸后的湿粉料进入流化床干燥器中，利用热氮气进行流化干燥。汽蒸流化床干燥工艺流程复杂、设备多，占地广，操作温度范围窄，控制苛刻度高，操作复杂、能耗高，投资大，并且存在较大量废水、废气排放，给环保带来较大压力。
5.本专利技术提供一种聚烯烃树脂脱除vocs和气味的新型组合技术，投资少、能耗低、操作简易、脱除效果好、无废物排放，具有较好的推广价值。


技术实现要素：

6.为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：新型聚烯烃树脂脱除vocs和气味的组合技术方法，将聚烯烃树脂依次经过如下关键步骤处理：1）反应器出来的树脂粉料首先经过带有膨胀袋式过滤器闪蒸，经过粗脱vocs，大部分的vocs通过回收气系统回收，降低系统物耗 ；2）粗脱后的粉料送入一种粉料加热器，将粉料加热到一定的温度，加以一定量的惰性吹扫气，继续吹扫脱除粉料中的vocs组分；3）然后粉料进入用活塞流式脱气仓，用热湿氮气吹扫进一步脱除vocs和失活残余催化
剂；4）将聚烯烃粉料送入挤压机，树脂粉料在挤压机内剪切熔融，在挤压机筒体排气段设有真空排气装置，将聚烯烃树脂熔体中残留的vocs及添加剂残留物异味抽出。
7.详细阐述：步骤1）具体为：用膨胀袋式过滤器低压脱vocs 反应器排出的聚烯烃粉料中夹带的烃类和聚烯烃粉料闪蒸分离，脱除的烃类有机物经压缩机增压回收后直接返回反应器。
8.优选地，所述操作压力为10-60kpag。
9.步骤2）具体为：从膨胀袋式过滤器中出来的聚烯烃粉料送入粉料加热器，加热器加热介质为蒸汽或电等，其中加热介质不与粉料直接接触，通过夹套或电加热片加热。
10.优选地，所述的粉料加热温度为90℃~120℃，优选采用蒸汽加热。
11.步骤3）具体为：粉末进入用脱气仓，用热湿氮气吹扫进一步脱除vocs和失活残余催化剂。
12.优选地，所述热氮气温度为110℃~120℃，湿氮气露点温度为不高于-7℃，脱气仓操作温度60－110℃步骤4）具体为所述将聚烯烃粉料送入挤压机，聚烯烃粉料在挤压机内熔融，在挤压机筒体排气段设有真空排气装置，将熔体聚烯烃中残留的vocs及添加剂残留物异味抽出。
13.优选地，所述排气段位置选择在熔融树脂压力为零的位置，避免树脂堵塞抽真空位置；真空泵控制入口压力-30~-10kpa。
14.本发明范围内可以依次连接如下设备装置的两种、三种或四种：用于对低压脱vocs，vocs和粉料分离的膨胀袋式过滤器；用于对粉料加热脱除vocs的粉料加热器；用于对粉料脱vocs和催化剂失活的活塞流式脱气仓；用于对在挤压机内聚丙烯熔体残留vocs抽出的真空排气装置。
15.与现有其他技术相比，本发明的组合技术方法具有如下优点：1、选用合适的步骤并以特定的先后次序进行，设计独特：本发明的组合技术先用膨胀袋式过滤器进行气固分离,脱除大部分烃类，再用粉料加热器加热粉料,将粉料升温，脱除粉料空隙中残留的vocs和不易挥发的组分，再用脱气仓进行热湿氮气吹扫，彻底脱除粉料vocs和催化剂失活，经过低压闪蒸脱挥，加热脱气，活塞流式脱气仓热湿氮气脱气、失活后粉料中残余vocs和气味达到要求；最后再利用挤压机的抽真空排气装置进一步处理，脱除聚丙烯熔体和添加剂加入导致的vocs和气味。先经过低压闪蒸处理脱除大部分烃类和vocs提高了原料单体回收率，再进入粉料加热器升温后有利于进一步脱vocs。非接触式加热方式，降低了能耗和减少物料损失，且粉料与加热介质不接触，没有废水产生，过程环保，粉料进入脱气仓后因温度较高也有利脱附。粉料输送采用旋转阀重力下料，避免增加复杂的粉料气力输送设施。
16.本发明保护主要是组合技术方法，包括非接触式粉料加热工序结合活塞流式脱气组合技术方法；或者是非接触式粉料加热工序组合活塞流式脱气再结合抽真空脱气技术组合方法。
17.2、本发明的组合技术中，除粉料加热器搅拌器、真空泵及旋转加料器外，其他为静设备，易维护操作、能耗低。
18.3、本发明的组合技术方法可有效脱除vocs和降低产品气味，可将聚烯烃树脂的气味降至满足车用材料要求的气味评级要求。
19.4、本专利特别适合原有的气相法聚烯烃装置提升产品质量、解决产品气味问题的升级改造，投资少、占地面窄、环保影响小、效果好。
20.综上所述，本发明的组合技术，聚烯烃树脂vocs和气味的脱除效果好、能耗少，操作简易，过程环保，可以将聚烯烃树脂中残留的vocs脱除、气味降低，满足下游高端客对聚烯烃产品的气味要求。
21.附图说明
22.图1 本发明一种聚烯烃树脂脱除vocs和气味的技术组合流程示意图；图2本发明一种聚烯烃树脂脱除vocs和气味的技术组合流程示意图。
23.具体实施方式
24.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合气相法聚丙烯工艺技术上的具体实施例对本发明作进一步的详细说明。本组合技术系统实施例适用于某二十万吨/年气相法聚丙烯装置的树脂脱除vocs和气味，组合工艺系统实施例参见图1、图2。
25.在对目前主流的聚丙烯工艺过程分析和顶空气相色谱研究发现，聚丙烯粉料挥发份和气味的特征组分主要是在丙烯聚合反应的过程生产的微量丙烯的齐聚物，如异构化的c6、c9和c12烷烃组分。除己烷原料中可能带入部分c6组分外，丙烯原料和助剂的添加不会带入异构化c9和c12烷烃等组分，这些组分是在生产装置中产生的，同时因为其沸点较高脱除难度较大；单纯采用“脱气仓”法，无法达到良好的脱气效果，因此导致了大量的c9、c12组分残留在产品中，影响了聚丙烯产品的气味和挥发份。采用“汽蒸流化床工艺法”，产品 vocs和气味有保证，但设备多、流程复杂、投资大、能耗高，三废排放量多，带来的环境影响大。
26.本发明提供一种聚烯烃树脂脱除vocs和气味的组合技术方法，通过组合技术方法处理的聚丙烯树脂有效脱除vocs和降低产品气味，将聚丙烯树脂的气味降至满足车用材料要求的气味评级要求。
27.本发明的技术方案是通过一系列脱除vocs和气味工艺流程：将聚丙烯树脂依次经过如下步骤的处理：根据图2所示，用膨胀袋式过滤器低压脱vocs，反应器排出的聚丙烯粉料中夹带的烃类和聚丙烯粉料分离1；然后再送入粉末干燥器，蒸汽加热脱除吸附的vocs 2；粉末进入脱气仓，用热湿氮气吹扫进一步脱除vocs和失活残余催化剂3；将聚丙烯粉料送入挤压机，聚丙烯粉料在挤压机内熔融，在挤压机筒体排气段设有真空排气装置，将熔体聚丙烯中残留的vocs抽出4，本发明的脱除vocs和气味的工艺，流程设计独特，操作简易，过程环保，可以将聚丙烯树脂中残留的vocs脱除、气味降低，完全能满足下游高端客对聚丙烯的气味需求。
28.本发明的组合技术具体说明如下：
催化剂，并与残余氯化物反应形成盐酸（hcl）。氮气起着汽提气体的作用，可以促进粉料中烃类的脱除。由于hcl在遇到水分时会产生腐蚀性，脱气仓应采用不锈钢来制作，同时，操作中应控制湿氮气露点温度为不高于-7℃，降低脱气仓的腐蚀。脱活的粉料通过脱气仓旋转进料器从脱气仓底部排出，然后由粉料输送系统气动输送到挤压机粉料进料料斗。脱气仓排放气经过膜回收系统或其他尾气回收系统处理后循环利用。
34.（4）造粒工序使用的挤压机筒体真空排气挤压机4是将粉料混合、挤压、熔融、切粒的一个螺杆混炼设备，螺杆长度通常达到3m以上，螺杆外部由筒体进行包裹，筒体与螺杆不接触，粉料在腔体内被输送和处理。筒体是分段可拆卸式的，真空排气设备就安装在下游的某段筒体上。
35.真空排气设备是在挤压造粒机8的中下游位置筒体上设置一个排气口，排气口连接至真空泵入口，保持排气区域的低压状态，抽出的气体进入一个缓冲罐，之后进行冷凝分离，冷凝物处理后排放，尾气则进入火炬系统。
36.挤压机在筒体设有排气孔，并后续配置挥发份脱除系统。通过螺杆组成元件结构的变化，在排气孔上游设置反向捏合元件形成高压区，达到密封熔体的作用，在排气孔正下方设置大螺距正向输送元件形成低压区，降低螺槽中物料的充满度，以利于提高排气效果，最大限度的降低树脂冒料导致排气系统堵塞挤压机在挤压混炼过程造粒阶段产生的树脂产品气味通过排气孔进入缓冲罐，然后进入换热器，在冷却水作用下冷凝达到气液分离的效果，冷凝物经过处理后外排。气相组分在真空泵作用下进入火炬气。
37.本发明聚丙烯树脂脱vocs和气味组合技术中具有顺序性，不可随意更换顺序，除第一个步骤外，其他三个可以选择两两组合，也是本发明的权益保护要点。
38.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。