一种茂金属聚丙烯原料精制装置的制作方法

1.本实用新型属于石油化工领域高分子材料，具体涉及一种茂金属聚丙烯原料精制装置。


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，是世界上主要的通用塑料产品之一。其反应方程式如下：
[0003][0004]
聚丙烯树脂具有原料来源丰富、力学性能均衡、抗冲击性优良、良好的耐化学药品性、透明性、电绝缘性、耐应力开裂性和耐磨性、易加工等优点，可以在110℃温度下长期使用。聚丙烯增强制品具有良好的物理机械性能，可作为工程塑料使用，可做成注塑和挤出制品、纤维和薄膜，广泛应用汽车、电器、日用品、家具、包装、改性工程塑料等各种工业和民用塑料制品领域，而且聚丙烯产品的用途还在随着应用领域的增加不断拓展，世界聚丙烯工业的发展速度不断加快。
[0005]
2019年世界聚丙烯产能为1.33亿吨，产量为1.13亿吨，消费量为1.13亿吨。2020年世界聚丙烯产能为1.39亿吨，产量和消费量为1.18亿吨，保持较快增长。中国聚丙烯消费量远高于世界平均增长水平，旺盛的市场需求催生了聚丙烯产能呈现爆发式增长。在中国五大通用塑料中，聚丙烯产量已超过聚乙烯和聚氯乙烯，位列第一位。据不完全统计，2020年国内新增聚丙烯产能390万吨，至2020年底国内聚丙烯产能为3241万吨。预计2021年国内新增聚丙烯产能659万吨，到2021年底国内聚丙烯产能将达3900万吨。目前我国聚丙烯产品产能供需基本持平，对产品种类、产品质量要求增加，国内聚丙烯企业生产的产品牌号有限，高端应用领域的聚丙烯产品(如茂金属聚丙烯)还完全依赖进口。
[0006]
茂金属聚丙烯是采用茂金属聚丙烯催化剂生产的一种新型聚丙烯产品，具有相对分子质量分布窄、熔点较低、不生成可溶性短链嵌段共聚物等特点。与传统的ziegler-natta(z-n)催化剂相比，茂金属聚丙烯催化剂具有单一活性中心，有着更加精确的调控能力，可以对催化剂进行设计，在立体空间和电子结构方面对丙烯分子的链增长过程进行严格的位点控制。一些传统的ziegler-natta(z-n)催化剂很难合成的聚丙烯产品，比如间规聚丙烯，传统的催化剂只有在低温下才能获得，而用茂金属聚丙烯催化剂在正常温度下可以合成。另外，特别是一些共聚物，如丙烯与长链烯烃、环烯烃和二烯烃的共聚物，丙烯与苯乙烯的无规和嵌段共聚物等，也可以采用茂金属聚丙烯催化剂进行合成。
[0007]
由于茂金属聚丙烯催化剂的特点，使得其对原料丙烯的质量指标要求非常苛刻，除了传统炼厂丙烯中含有的水、氧气、炔烃、一氧化碳、二氧化碳、硫化物和砷化物等杂质外，丙烯中微量氯杂质的存在，也会影响茂金属聚丙烯催化剂的活性和定向位点控制能力，甚至会导致催化剂中毒严重影响聚合反应，进而影响了产品的质量。因此，茂金属聚丙烯催
化剂要求原料丙烯中一些杂质的含量必须脱除至ppb(10-9
)级的水平，现有技术的丙烯精制工艺已经不能满足茂金属聚丙烯催化剂的要求。


技术实现要素：

[0008]
为了解决现有丙烯精制技术中存在的问题和不足，本实用新型的目的在于提供一种新的用于茂金属聚丙烯原料的精制装置，能适用于炼油、裂解、mto及pdh等来源丙烯净化，使之达到茂金属聚合催化剂的使用要求；能将粗丙烯中h2o、o2、co、co2、甲醇、乙炔、丙炔、硫化物、砷化物及氯化物等杂质脱除，通过本实用新型精制装置处理后得到的精丙烯，能够满足茂金属聚丙烯催化剂的各种聚合要求。
[0009]
为了达到上述目的，本实用新型有如下技术方案：
[0010]
本实用新型的一种茂金属聚丙烯原料精制装置，所述茂金属聚丙烯原料精制装置的精制塔依次包括脱硫塔1、干燥塔2、脱醇塔3、脱氯塔4、脱氧塔5、脱co塔6、脱砷塔7和脱co2塔8；将界区来的粗丙烯进入茂金属聚丙烯原料精制装置进行处理；其中，粗丙烯与脱硫塔1的塔底进料口相连接，脱硫塔1的塔顶出料口与干燥塔2的塔底进料口相连接，干燥塔2的塔顶出料口与脱醇塔3的塔底进料口相连接，脱醇塔3的塔顶出料口与脱氯塔4的塔底进料口相连接，脱氯塔4的塔顶出料口与脱氧塔5的塔底进料口相连接，脱氧塔5的塔顶出料口与脱co塔6的塔底进料口相连接，脱co塔6的塔顶出料口与脱砷塔7的塔底进料口相连接，脱砷塔7的塔顶出料口与脱co2塔8的塔底进料口相连接，脱co2塔8的塔顶出料口得到精丙烯；
[0011]
所述精制塔的上部床层依次设有压紧格栅、惰性瓷球、金属丝网，下部床层依次设有金属丝网、惰性瓷球、支撑格栅；精制塔催化剂装填在上部金属丝网和下部的金属丝网之间；
[0012]
所述脱氯塔除了上部的压紧格栅和下部的支撑格栅外，上下床层中部还设有分隔格栅，脱氯塔上层设置w407脱除无机氯，下层设置5a分子筛或13x分子筛脱除有机氯；
[0013]
所述压紧格栅、支撑格栅和分隔格栅除了支撑和保持催化剂不流失外，还对原料丙烯能起到过滤作用；
[0014]
所述惰性瓷球作为催化剂的支撑和覆盖材料,对催化剂起到保护、缓冲、过滤的作用,并改善精制塔内液体和气体的分布；
[0015]
所述金属丝网主要是用来分隔惰性瓷球和催化剂的，也具有固定、支撑和过滤的作用。
[0016]
其中，所述精制塔可为单塔、双塔或多塔，可并联也可串联；所述脱硫塔1、干燥塔2、脱醇塔3、脱氯塔4、脱氧塔5、脱co塔6、脱砷塔7和脱co2塔8的操作温度为5～50℃，操作压力为1.0～5.0mpa。
[0017]
其中，按照物料中杂质的特性有序脱除，经过茂金属聚丙烯原料精制系统处理后，其中h2o的含量小于10ppb(mol)，o2含量小于5ppb(mol)，co含量小于5ppb(mol)，co2含量小于10ppb(mol)，nh3含量小于5ppb(mol)，乙炔含量小于10ppb(mol)，丙炔含量小于10ppb(mol)，甲醇含量小于10ppb(wt)，总硫含量小于5ppb(wt)，cos含量小于3ppb(mol)，h2s的含量小于1ppb(mol)，砷的含量小于2ppb(wt)，氯的含量小于3ppb(wt)。
[0018]
本实用新型的一种茂金属聚丙烯原料精制装置的精制方法，有以下步骤：
[0019]
1)、脱除硫化物：将界区来的粗丙烯进入脱硫塔，脱除原料丙烯中的有机硫和无机
硫；
[0020]
2)、深度脱水：从脱硫塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入干燥塔，对原料丙烯中的水进行深度脱除；
[0021]
3)、脱除极性化合物：从干燥塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱醇塔，脱除原料丙烯中的醇、醚、醛的极性含氧化合物以及氨、腈的极性杂质；
[0022]
4)、脱除氯化物：从脱醇塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱氯塔，脱除原料丙烯中的有机氯和无机氯；
[0023]
5)、脱除炔烃和氧气：从脱氯塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱氧塔，深度脱除原料丙烯中的微量炔烃及氧气；
[0024]
6)、脱除co：从脱氧塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱co塔深度脱除原料丙烯中的co；
[0025]
7)、脱除砷化物：从脱co塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱砷塔，脱除原料丙烯中的砷、磷杂质；
[0026]
8)、脱除co2：从脱砷塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱co2塔，深度脱除前面净化系统中产生的co2、水及其他杂质。
[0027]
所述精制塔可为单塔、双塔或多塔，可并联也可串联；所述脱硫塔1、干燥塔2、脱醇塔3、脱氯塔4、脱氧塔5、脱co塔6、脱砷塔7和脱co2塔8的操作温度为5～50℃，操作压力为1.0～5.0mpa；
[0028]
所述脱硫塔仅使用一种w310精脱硫催化剂，除了能够脱除原料中的cos和h2s外，还能有效脱除硫醇、cs2的含硫化合物；
[0029]
所述的脱氯塔设有有机氯脱除单元和无机氯脱除单元，原料丙烯由下部床层进入，经过下部床层设置的分子筛催化剂(如5a分子筛或13x分子筛)，脱除微量的有机氯，再经过上部床层设置的w407脱氯剂脱除原料中存在或产生的无机氯，能实现有机氯和无机氯的有效脱除。
[0030]
本实用新型的茂金属聚丙烯原料精制装置各精制塔的作用依次如下：
[0031]
1)用脱硫塔脱除原料中的有机硫和无机硫；
[0032]
2)送入干燥塔对原料中的水进行深度脱除；
[0033]
3)用脱醇塔脱除原料中的醇、醚、醛等极性含氧化合物以及氨、腈等极性杂质；
[0034]
4)送入脱氯塔脱除原料中的有机氯和无机氯；
[0035]
5)用脱氧塔深度脱除原料中的微量炔烃及氧气；
[0036]
6)送入脱co塔深度脱除co；
[0037]
7)用脱砷塔脱除砷及磷等杂质；
[0038]
8)送入脱co2塔深度脱除前面净化系统中产生的co2、水及其他杂质。
[0039]
本实用新型的技术效果：
[0040]
1、本实用新型提供的一种茂金属聚丙烯原料精制装置，其中脱硫塔、干燥塔、脱醇塔、脱氯塔、脱氧塔、脱co塔、脱砷塔和脱co2塔可为单塔、双塔或多塔，可并联也可串联，设计灵活多变，根据原料组成调整，可充分发挥净化剂的作用。
[0041]
2、常规的原料丙烯脱硫机构包括cos脱除单元和h2s脱除单元，先使用cos水解催化剂将其转化为h2s，再使用另一种脱硫剂脱除原料中存在或产生的h2s。而本实用新型所述
的脱硫塔仅使用一种w310精脱硫催化剂，除了能够脱除原料中的cos和h2s外，还能有效脱除硫醇、cs2等其他含硫化合物。
[0042]
3、本实用新型所述的脱氯塔设有上部床层和下部床层，丙烯由下部床层进入，经过下部床层设置的分子筛催化剂(如5a分子筛或13x分子筛)脱除微量的有机氯，再经过上部床层设置的w407脱氯剂脱除原料中存在或产生的无机氯，实现有机氯和无机氯的有效脱除。
[0043]
4、采用本实用新型的茂金属聚丙烯原料精制系统可将炼厂丙烯中水、氧、一氧化碳、二氧化碳、醇类、氯化物、硫化物和砷化物等杂质的含量脱除至ppb级(10-9
)，完全能够满足茂金属催化剂的要求。
[0044]
5、本实用新型工艺流程设计独特，按照物料中杂质的特性有序脱除；硫杂质的存在会影响后续精制塔催化剂的活性，粗丙烯首先进入脱硫塔进行脱硫；脱醇塔的催化剂对水比较敏感，在丙烯进入脱醇塔前要先进入干燥塔进行脱水处理；原料中的氯化物对脱氧塔催化剂的影响较大，应优先脱除；脱砷塔催化剂除了脱除砷外，对磷及其他杂质也有较好的脱除效果，在流程设计时应放在后面；脱co2塔放在最后，除了深度脱除前面净化系统中产生的co2外，也可以作为整个精制系统的保护塔，深度脱除前面净化系统中产生的水及其他杂质。
附图说明
[0045]
图1是本实用新型提供的茂金属聚丙烯原料精制装置工艺流程图；
[0046]
附图标记：
[0047]
1、脱硫塔；2、干燥塔；3、脱醇塔；4、脱氯塔；5、脱氧塔；6、脱co塔；7、脱砷塔；8、脱co2塔。
具体实施方式
[0048]
以下参照具体的实例来说明本实用新型。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本实用新型的目的，而不以任何方式限制本实用新型的范围。
[0049]
参见图1：
[0050]
本实用新型技术方案包括如下顺序精制流程：
[0051]
将界区来的粗丙烯进入茂金属聚丙烯原料精制装置进行处理。其中，粗丙烯与脱硫塔1的塔底进料口相连接，脱硫塔1的塔顶出料口与干燥塔2的塔底进料口相连接，干燥塔2的塔顶出料口与脱醇塔3的塔底进料口相连接，脱醇塔3的塔顶出料口与脱氯塔4的塔底进料口相连接，脱氯塔4的塔顶出料口与脱氧塔5的塔底进料口相连接，脱氧塔5的塔顶出料口与脱co塔6的塔底进料口相连接，脱co塔6的塔顶出料口与脱砷塔7的塔底进料口相连接，脱砷塔7的塔顶出料口与脱co2塔8的塔底进料口相连接，脱co2塔8的塔顶出料口得到精丙烯。
[0052]
实施例：
[0053]
表1各精制塔设备参数
[0054][0055]
表2
[0056]
序号名称精制塔催化剂型号生产厂家1脱硫塔w310武汉科林化工集团有限公司2干燥塔htms-3a分子筛辽宁海泰科技发展有限公司3脱醇塔rm-1脱醇剂辽宁海泰科技发展有限公司4脱氯塔5a分子筛、13x分子筛河南铭泽环保科技有限公司
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w407武汉科林化工集团有限公司5脱氧塔sro-1北京三聚环保有限公司6脱co塔cor-1辽宁海泰科技发展有限公司7脱砷塔stas-2北京三聚环保有限公司8脱co2塔rcd-1辽宁海泰科技发展有限公司
[0057]
本实施例适用于丙烯处理量为15万吨/年(18.75t/h)的spg工艺茂金属聚丙烯原料精制装置，具体设备参数如表1所示。本实施例中精制装置对原料丙烯的处理步骤包括如下：
[0058]
1、脱除硫化物：将界区来的粗丙烯进入脱硫塔，脱除原料丙烯中的有机硫和无机硫；
[0059]
2、深度脱水：从脱硫塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入干燥塔，对原料丙烯中的水进行深度脱除；
[0060]
3、脱除极性化合物：从干燥塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱醇塔，脱除原料丙烯中的醇、醚、醛等极性含氧化合物以及氨、腈等极性杂质；
[0061]
4、脱除氯化物：从脱醇塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱氯塔，脱除原料丙烯中的有机氯和无机氯；
[0062]
5、脱除炔烃和氧气：从脱氯塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱氧塔，深度脱除原料丙烯中的微量炔烃及氧气；
[0063]
6、脱除co：从脱氧塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱co塔深度脱除原料丙烯中的co；
[0064]
7、脱除砷化物：从脱co塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱砷塔，脱除原料丙烯中的砷、磷等杂质；
[0065]
8、脱除co2：从脱砷塔出来的丙烯经液体丙烯泵送入脱co2塔，深度脱除前面净化系统中产生的co2、水及其他杂质。
[0066]
本实施例对不同精制塔所用的催化剂进行了归纳，如表2所示。表3为本实施例丙烯汽提塔出口丙烯组分。表4为本实施例汽提塔出口丙烯经过本实用新型茂金属聚丙烯原料精制装置净化处理后的杂质含量。
[0067]
表3
[0068]
[0069][0070]
表4
[0071]
组分计量单位组成乙炔ppb，mol≤10.0丙炔ppb，mol≤10.0coppb，mol≤5.0co2ppb，mol≤10.0氧气ppb，mol≤5.0水ppb，wt≤10.0总硫ppb，wt≤5.0h2sppb，mol≤1.0cosppb，mol≤3.0nh3ppb，mol≤5.0砷化氢ppb，wt≤2.0甲醇ppb，wt≤10氯化物ppb，wt≤3.0
[0072]
本实用新型公开的茂金属聚丙烯原料精制装置，工艺流程设计独特，再生能耗低，催化剂使用寿命长，可以得到高纯度精丙烯，能够满足茂金属催化剂对原料丙烯的指标要求。
[0073]
本实用新型所述精制塔可为单塔、双塔或多塔，可并联也可串联，设计灵活多变，适应性强，可根据原料组成调整，不仅适应茂金属聚丙烯原料精制，也可用于超高洁净度聚丙烯产品生产的原料精制，可以得到高纯度精丙烯，能够满足茂金属聚丙烯催化剂对原料丙烯的指标要求。
[0074]
如上所述，便可较为充分的实现本实用新型。以上所述仅为本实用新型的较为合
理的实施实例，本实用新型的保护范围包括但并不局限于此，本领域的技术人员任何基于本实用新型技术方案上非实质性变性变更均包括在本实用新型包括范围之内。