具有用于吸附和/或催化清潔設(shè)備的再生設(shè)備的聚合系統(tǒng)，再生設(shè)備及再生方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚合系統(tǒng)(100)，用于由至少一種氣態(tài)、富烴原料流(1，2)獲得至少一種聚合產(chǎn)物(1)，該系統(tǒng)包含至少一個催化和/或吸附清潔設(shè)備(20)，用于至少部分地提取至少一個進料流(1，2)中的至少一種不希望的組分，以及再生設(shè)備(10)，用于清潔設(shè)備(20)的再生。再生設(shè)備(10)被設(shè)計為借助于部分封閉氣體回路(11)間歇調(diào)節(jié)和引導(dǎo)再生氣流(4)通過清潔設(shè)備(20)。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的再生方法。
【專利說明】具有用于吸附和/或催化清潔設(shè)備的再生設(shè)備的聚合系統(tǒng)，再生設(shè)備及再生方法
[0001]本發(fā)明涉及一種使用至少一種氣態(tài)、富烴進料流獲得至少一種聚合產(chǎn)物的聚合裝置，并且涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求前序所述的一種再生單元以及再生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在由氣態(tài)、富烴進料流獲得聚合產(chǎn)物的情況下，它們通常不能直接用于聚合反應(yīng)，而是預(yù)先凈化。下文以制備乙烯-丙烯彈性體為例進行了描述，但也適用于其它眾多裝置。
[0003]乙烯-丙烯彈性體在例如以下文章中有所描述:“橡膠，3.合成”，烏爾曼工業(yè)化學(xué)大全(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)，在線出版物，6月 15 日，2000年，DOI 10.1002/14356007.a23_239.pub4。這是一類具有完全飽和聚合物主鏈的無規(guī)共聚物，因此根據(jù)DIN/IS0 1629使用了縮寫M。對乙烯-丙烯共聚物(EPM)和三聚物(EPDM)進行了區(qū)分。
[0004]用于制備EPM和EPDM的乙烯和丙烯單體通常使用具有大于99%的純度并且必須是基本上沒有雜質(zhì)，如氫氣、氧氣、水、一氧化碳、二氧化碳、氨、甲醇、乙炔、甲基乙炔、二硫化碳、硫化羰、硫、砷化氫和硫化氫，以及硫醇、腈、含氧化合物和膦。這些化合物的殘留量必須不超過特定的最低量，因為其中一些對于例如在聚合中所使用的齊格勒-納塔或茂金屬催化劑而言是催化劑毒物，或者可以其他方式損害聚合。
[0005]然而，如果乙烯和丙烯單體來自典型來源，例如來自使用粗汽油作為進料的蒸汽裂化裝置，它們?nèi)匀缓邢喈?dāng)數(shù)量的相應(yīng)雜質(zhì)。因此，通過使用凈化單元將其去除，在這些凈化單元中可使兩個或更多個凈化階段串聯(lián)。這些凈化階段分別為包含催化和/或吸附凈化介質(zhì)的容器，該介質(zhì)任選地位于相應(yīng)的載體上，并且乙烯和丙烯通常以分開的氣流由這些容器中通過。
[0006]例如，在第一步驟中，乙烯流中的氫、氧、一氧化碳和乙炔可在金屬氧化物催化劑的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化。在一個或更多進一步的步驟中，水、二氧化碳、氨和含氧化合物可各自被適當(dāng)改性的氧化鋁吸附除去。
[0007]在第一吸附步驟中，二氧化碳、二硫化碳、硫化羰和硫化氫可被適當(dāng)改性的氧化鋁吸附從丙烯流中除去。在進一步的吸附步驟中，通過適當(dāng)改性的氧化鋁可除去水、氨、含氧化合物、硫醇和腈。砷化氫和膦可隨后在金屬氧化物催化劑的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化。在進一步的吸附步驟中，通過適當(dāng)改性的氧化鋁隨后除去一氧化碳和二氧化碳。
[0008]明顯的是，所述步驟也可以不同的順序使用，并且根據(jù)出現(xiàn)的雜質(zhì)，也可以不同的組合或僅僅部分使用。
[0009]已提到的催化和/或吸附凈化單元在容量用盡后必須再生。這至少部分依靠通過上述容器的再生氣流完成，再生氣流不含每種情況下待除去的組分。再生氣流常常被適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，即加熱、冷卻、升至特定的壓力和/或與附加的氣流接觸。
[0010]特別地，使用的再生氣流是純氮氣，更多的組分可以任選地加入其中。然而，提供相對大量的純氮氣是不方便的并且昂貴的。
[0011]本發(fā)明的目的是在此提供補救，使聚合裝置中催化和/或吸附凈化單元的再生更簡單、更便宜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在此背景下，本發(fā)明提出一種用于從至少一種氣態(tài)、富烴進料流獲得至少一種聚合產(chǎn)物的聚合裝置，所述聚合裝置具有至少一個催化和/或吸附凈化單元，用于至少部分地去除至少一個進料流中的至少一種不希望的組分，還具有用于凈化單元再生的再生單元，本發(fā)明還提供一種相應(yīng)的再生單元、以及具有獨立權(quán)利要求特征的一種相應(yīng)的再生方法。優(yōu)選的配置是從屬權(quán)利要求以及下文描述的主題。
[0013]在本發(fā)明上下文中可實現(xiàn)的優(yōu)點的背景下，闡明一些使用的術(shù)語。
[0014]“聚合裝置”在此應(yīng)理解為是為了將單體合成聚合物的裝置，特別是以氣態(tài)、富烴物流供給特定單體的裝置。更具體地講，這可以是用于使用乙烯和丙烯作為單體制備乙烯-丙烯彈性體(例如EPM和EPDM)的聚合裝置。這些單體以單獨的氣流形式加入聚合裝置并且各自凈化。然而，在其它聚合裝置中，也可出現(xiàn)兩個或更多個氣態(tài)、富烴進料流彼此合并且共同凈化的情況。
[0015]“聚合產(chǎn)物”是從這種裝置中通過相應(yīng)單體聚合獲得的任何產(chǎn)物。這可特別包括共聚物或三元共聚物，特別是EPM和EPDM。
[0016]“催化和/或吸附凈化單元”包含一個或多個具有催化和/或吸附凈化介質(zhì)的容器，任選地位于適當(dāng)?shù)闹挝锷?。這也包括所謂化學(xué)吸附的凈化介質(zhì)。下文將相應(yīng)容器稱為“凈化容器”。氣態(tài)、富烴進料流(一個/多個)通過這些凈化容器并在此過程中凈化。相應(yīng)的進料流也可連續(xù)通過多個相應(yīng)的凈化容器引導(dǎo)；同樣可以在并聯(lián)的兩個或更多個凈化容器中凈化進料流。如上闡明，為了凈化乙烯和丙烯以制備乙烯-丙烯彈性體，通常將兩個或更多個純化階段(以及凈化容器)串聯(lián)布置。
[0017]“再生單元”被設(shè)置為以如下方式再生凈化單元:引導(dǎo)一個或多個氣流來經(jīng)過一個或多個填充有吸收和/或催化凈化介質(zhì)的凈化容器。相應(yīng)的再生單元可用作氣流通道，該氣流在此稱為“再生氣流”，無論是僅通過一個凈化容器或連續(xù)或并行通過凈化單元的兩個或多個相應(yīng)的凈化容器。如果根據(jù)容量將再生單元設(shè)置為使再生氣流同時并聯(lián)充入兩個或更多個凈化容器，這會加速再生過程。然而，特別是在僅需要少量再生的情況下，有利的是將再生單元的尺寸設(shè)置為使得每種情況下只有一個凈化容器或者僅有其中一些凈化容器充入再生氣流。這使得在任何情況下只是臨時需要的再生單元的配置更小并且更便宜。
[0018]本例中再生氣流的“調(diào)節(jié)”包括其化學(xué)和/或物理性質(zhì)的任何調(diào)整。更具體地，調(diào)節(jié)包含加熱、冷卻、給定壓力的設(shè)定、進一步組分的加入、再生氣流自身的凈化和/或給定流速的設(shè)定。
[0019]“部分封閉氣體回路”是在常規(guī)操作中對現(xiàn)存氣體的主要部分循環(huán)輸送的一種氣體回路。然而，部分封閉氣體回路還可包括用于進料或排出氣流的設(shè)備，例如用于排出不希望的組分和/或用于調(diào)節(jié)氣體回路中的再生氣流。然而，例如在再生氣流中，氣體回路中氣體的至少75%，和任選的至少80%、90%、95%或99%總會得到保留，使得相應(yīng)的至多25%，且任選地至多20%、10%、5%或1%的小部分通過排出或由新鮮氣體進料來替代。然而，顯而易見地，相應(yīng)的氣體回路啟動時，可在初始時填滿合適的氣體，并且如果需要，再使用氣體反復(fù)吹掃。
[0020]發(fā)明優(yōu)點
[0021]本發(fā)明從本領(lǐng)域已知的用于從至少一種氣態(tài)、富烴進料流中獲得至少一種聚合產(chǎn)物的聚合裝置出發(fā)研究。此種聚合裝置具有至少一個催化和/或吸附凈化單元，用于從至少一種進料流中至少部分除去至少一種不需要的組分，并且包含一個用于再生凈化單元的再生單元。由相應(yīng)部件形成的聚合裝置特征已在上文中闡明。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，再生單元被設(shè)置用于借助部分封閉氣體回路至少臨時調(diào)節(jié)并至少臨時引導(dǎo)再生氣流通過凈化單元。如上所述，在該部分封閉氣體回路中，每一個循環(huán)通路總是保留有至少75%或更多的現(xiàn)存于氣體回路中的氣體，此處為再生氣流。這是有利的，因為這樣可以節(jié)省相當(dāng)數(shù)量的再生氣體，尤其是純氮。
[0023]例如，在用于制備EPDM的聚合裝置中，凈化高達12噸每小時的乙烯和高達8.6噸每小時的丙烯。在傳統(tǒng)的裝置中，用于此目的的吸附和/或催化凈化單元的再生需要費用高達每年50萬歐元的氮氣，假定純氮氣的通常零售價格為每噸120歐元。即使假定更低的純氮氣價格，例如每噸60歐元，所需的純氮仍是一個可觀的成本因素。在常規(guī)的裝置中，在此使用的氮氣流經(jīng)凈化單元后排出到環(huán)境中。為了減少這一數(shù)量，EP 2421902 Al公開了一種方法，其能夠降低約35%的總氮氣消耗量，并且最大體積流量為16%左右。然而，通過使用本發(fā)明的部分封閉氣體回路，在縮減方面可實現(xiàn)另一明顯的改善。
[0024]這明顯節(jié)省了相應(yīng)裝置的操作成本，尤其是對于提供純氮氣或其它合適的再生氣體的裝置。相應(yīng)的裝置或現(xiàn)有裝置的改造只需少量額外的資金成本，例如，由于總需求和高峰需求較低，純氮氣的相應(yīng)供應(yīng)系統(tǒng)可以設(shè)計為具有較低的性能。
[0025]通過本發(fā)明提出的方法，總的氮氣消耗最多減少70%。根據(jù)本發(fā)明配置的再生單元的設(shè)備建設(shè)成本通常在2年內(nèi)攤銷。
[0026]由于再生單元的特別配置，本發(fā)明的聚合裝置能夠采用多種方式調(diào)節(jié)相應(yīng)的再生氣流。為了這個目的，在再生單元的氣體回路中有利地設(shè)置至少一個加熱裝置、至少一個冷卻單元和/或至少一個壓縮機。由此再生單元可以在再生過程中靈活運用不同的操作模式，例如用于燥、氧化、還原以及在凈化容器中的再生中所用的其他步驟。所有此類步驟概括為涵蓋性術(shù)語“再生”。
[0027]對于一個凈化單元的兩個或更多個凈化容器，可提供一個通用的再生單元并用作不同類型的吸收和/或催化凈化介質(zhì)的通用再生系統(tǒng)。
[0028]換言之，可向不同的吸附和/或催化凈化反應(yīng)器(其也可以通過所謂的化學(xué)吸附方式工作)充入所述再生氣流。所述的回路中的再生氣體可被加熱、冷卻和例如用空氣稀釋。另外，也可以向回路中連續(xù)送入有限數(shù)量的新鮮氮氣。從至少部分封閉氣體回路中排出特定量的再生氣體可在壓力調(diào)節(jié)下實現(xiàn)，其結(jié)果尤其能夠維持氣體回路的給定壓力(背壓)。
[0029]如上所述，為此目的，氣體回路因此可具有用于氣體流的至少一個進料單元和/或至少一個排出單元。對于特定再生的任務(wù)，例如，對再生氣體中的特定的氧含量可能還有要求。為此目的，可將氧氣和/或空氣供給到氣體回路。尤其可以使用閉環(huán)控制單元調(diào)節(jié)進料量，所述閉環(huán)控制單元以測量的氣體回路中氧氣量為基礎(chǔ)工作。如果再生所需氧氣量超過給定值，出于安全原因可提供用于儀表氣源的附加連接。
[0030]如部分闡述的一樣，凈化單元可包括多個各自填充有凈化介質(zhì)的凈化容器，并且再生單元可被設(shè)置為可替代的、連續(xù)的或同時引導(dǎo)再生氣流通過至少兩個凈化容器。如上所述，特別是對再生有不穩(wěn)定需求和/或?qū)ο鄳?yīng)再生時間需求低的情況下，當(dāng)凈化單元按容量設(shè)置時，只有對凈化容器的同時再生是有利的。這具有較小的結(jié)構(gòu)并且因此可生產(chǎn)的更加便宜。
[0031]更具體地，再生單元還被設(shè)置為引導(dǎo)再生氣流暫時不通過凈化單元。在此期間，可用例如旁路管道繞過凈化單元。該期間是指其中所述凈化單元處于催化和/或吸收工作中且沒有再生的期間。在此期間，根據(jù)本發(fā)明配置的再生單元也可以關(guān)閉。
[0032]如上所述，本發(fā)明特別適用于由乙烯和丙烯獲得至少一種乙烯-丙烯彈性體的聚合裝置。
[0033]在這種情況下，凈化單元被有利地設(shè)置為從至少一個氣態(tài)、富烴進料流中至少部分地除去氫氣、氧氣、水、一氧化碳、二氧化碳、氨、甲醇、乙炔、甲基乙炔、二硫化碳、硫化羰、硫、砷化氫、硫化氫、硫醇、腈、含氧化合物和/或膦。如上所述，再生單元能以特別靈活的方式調(diào)整，以適應(yīng)每種情況下的待除去組分和/或用于該目的凈化介質(zhì)。
[0034]此處凈化單元可有利地具有至少一種改性氧化鋁和/或至少一種金屬氧化物催化劑。也可在每種情況下以已知方式提供和再生進一步的吸收和/或催化的凈化介質(zhì)。
[0035]關(guān)于本發(fā)明的再生單元的特征和優(yōu)點，明確地參考以上闡述。根據(jù)本發(fā)明，此種再生單元的特征，特別是用于如上所述的用于獲得至少一個聚合產(chǎn)物的聚合裝置的再生單元，如上所述，是被設(shè)置為借助于部分封閉氣體回路至少臨時調(diào)節(jié)并引導(dǎo)再生氣流通過凈化單元。
[0036]本發(fā)明同樣提供聚合裝置的催化和/或吸附凈化單元的再生方法，聚合裝置用于從至少一種氣態(tài)、富烴進料流中獲得至少一種聚合產(chǎn)物。這種情況下，凈化單元被設(shè)置為從所述至少一種進料流中至少部分地除去至少一種不希望的組分。本發(fā)明的方法包括使用再生單元，借助于再生單元的部分封閉氣體回路至少暫時調(diào)節(jié)再生氣流，并引導(dǎo)再生氣流通過凈化單元。參照根據(jù)本發(fā)明所設(shè)想的聚合裝置，上文已闡明了本發(fā)明的方法特征。更具體地說，對上述已經(jīng)闡明的聚合裝置中的本發(fā)明方法的傳導(dǎo)作了設(shè)想。
[0037]這有利地包括至少兩種不同的操作模式，其中所述再生氣流可以不同的方式進行調(diào)節(jié)，并因此適合于特定的再生任務(wù)。
[0038]以下參照所附的附圖詳細(xì)闡明本發(fā)明，其示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明一個實施例中的聚合裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]圖1是本發(fā)明一個實施例中的聚合裝置的示意圖，整體標(biāo)記為100。聚合裝置100以高度示意性的形式示出。更具體地說，已省去多個閥門和開環(huán)和閉環(huán)控制設(shè)備的標(biāo)識。
[0041]實例中展示的聚合裝置100由兩個富烴進料流I和2供給，其可以是，例如，乙烯和/或丙烯。
[0042]聚合裝置100包括凈化單元20和再生單元30，并且還以示意形式僅僅示出聚合單元30。在其中得到聚合產(chǎn)物3。在相應(yīng)的聚合裝置100的正常操作中，富烴進料流I，2通過凈化單元20的凈化容器21-25，并在聚合單元30中進行聚合。
[0043]在相應(yīng)的聚合裝置100的正常操作中，例如，進料流I首先被引導(dǎo)通過凈化容器21，然后通過凈化容器22。與之不同，進料流2首先被弓I導(dǎo)通過凈化容器23，再通過凈化容器24，并最后通過凈化容器25。
[0044]然而，圖1示出了凈化單元20的再生操作。這意味著，富烴進料流I，2在圖示的時段沒有通過凈化單元20，如此處的虛線箭頭所示。凈化單元20進行再生，在該實例中顯示為再生氣流4正在通過凈化單元21。其他凈化容器22-25當(dāng)前沒有再生，如此處的虛線箭頭所示。在該實例中再生單元10被配置為用于凈化容器21-25的連續(xù)再生，使得再生氣流4連續(xù)通過凈化容器21-25。然而，如上所述，也可使凈化容器21-25中的兩個或更多個并行進行凈化。
[0045]再生單元10包括部分封閉的氣體回路11。如上所述，當(dāng)每次通過過程中僅有現(xiàn)存氣體(這里是再生氣流4)的至多25%被交換時，相應(yīng)氣體回路11被部分封閉。氣體回路11中的再生氣流4可在再生單元10中以不同方式進行調(diào)節(jié)，例如通過加熱單元12來加熱，通過可以僅作為建議示出的冷卻水回路操作的冷卻單元13冷卻，并且通過耦合到馬達M上的壓縮機14進行壓縮。通過進料單元15，也可以向氣流進料，其可以是，例如，氮氣、空氣和/或其它氣體組分。
[0046]此外，在該實例中，提供了兩個排出單元16，其設(shè)置有相應(yīng)的閥。排出單元16可以排出氣體回路11中所引導(dǎo)的一部分再生氣流4。通過在排出單元16中恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置閥，可在氣體回路11中形成合適的背壓，使得所述再生氣流4始終達到給定的壓力。再生單元或其氣體回路11可包含幾個旁通線，此處用旁通線17和18的例子例示。例如，因此可繞過壓縮機14和/或凈化單元20(當(dāng)凈化單元10中不需要再生氣流4時)。
[0047]在氣體回路11的不同的點處可提供測量工具和/或閉環(huán)控制19，此處以高度示意性形式示出。例如，可通過適當(dāng)?shù)臏y量工具測量氣體回路11中再生氣流4的氧含量和/或壓力，并在此基礎(chǔ)上設(shè)置空氣和/或氧氣的進料量和/或排出單元16中的閥的位置。
【主權(quán)項】
1.一種聚合裝置(100)，用于由至少一種氣態(tài)、富烴進料流(I，2)獲得至少一種聚合產(chǎn)物(3)，所述聚合裝置(100)具有至少一個催化和/或吸附凈化單元(20)，用于至少部分地去除所述至少一個進料流(I，2)中的至少一種不希望的組分，并具有再生單元(10)，用于所述凈化單元(20)的再生，其特征在于，所述再生單元(10)被設(shè)置為用于借助部分封閉氣體回路(11)至少臨時調(diào)節(jié)并引導(dǎo)再生氣流(4)通過所述凈化單元(20)。2.如權(quán)利要求1所述的聚合裝置(100)，其中，在所述氣體回路(11)中設(shè)置有至少一個加熱單元(12)、至少一個冷卻單元(13)和/或至少一個壓縮機(14)。3.如權(quán)利要求1或2所述的聚合裝置(100)，其中，所述氣體回路(11)具有用于氣體流的至少一個進料單元(15)和/或至少一個排出單元(16)。4.如前述任一權(quán)利要求所述的聚合裝置(100)，其中，所述凈化單元(20)包括多個各自填充有凈化介質(zhì)(26)的凈化容器(21-25)，并且所述再生單元(10)被設(shè)置為可替代的或同時引導(dǎo)所述再生氣流(4)通過至少兩個凈化容器(21-25)。5.如前述任一權(quán)利要求所述的聚合裝置(100)，其中，所述再生單元(10)被設(shè)置為在不同的運行階段工作，在所述不同的運行階段中所述再生氣流(4)借助所述再生單元(10)以不同的方式被調(diào)節(jié)。6.如前述任一權(quán)利要求所述的聚合裝置(100)，其中，所述再生單元(10)被設(shè)置為引導(dǎo)所述再生氣流(4)暫時不通過所述凈化單元(20)。7.如前述任一權(quán)利要求所述的聚合裝置(100)，其被設(shè)置為用于獲得至少一種由乙烯(I)和丙烯(2)形成的乙烯-丙烯彈性體。8.如前述任一權(quán)利要求所述的聚合裝置(100)，其中，所述凈化單元(20)被設(shè)置為用于從所述至少一個氣態(tài)、富烴進料流(1，2)中至少部分地去除氫、氧、水、一氧化碳、二氧化碳、氨、甲醇、乙炔、甲基乙炔、二硫化碳、硫化羰、硫、砷化氫、硫化氫、硫醇、腈、含氧化合物和/或膦。9.如前述任一權(quán)利要求所述的聚合裝置(100)，其中，所述凈化單元(20)具有至少一種改性氧化鋁和/或至少一種金屬氧化物催化劑。10.—種再生單元(10)，特別用于如前述任一權(quán)利要求所述的聚合裝置(100)，其特征在于為部分封閉氣體回路(11)形式的裝置，用于至少臨時調(diào)節(jié)并引導(dǎo)再生氣流(4)通過催化和/或吸附凈化單元(20)。11.一種聚合裝置(100)的催化和/或吸附凈化單元(20)的再生方法，所述聚合裝置(100)用于由至少一種氣態(tài)、富烴原料流(I，2)獲得至少一種聚合產(chǎn)物(I)，被設(shè)置為用于至少部分地去除所述至少一個進料流(I，2)中的至少一種不希望的組分，其特征在于:使用再生單元(10)，通過所述再生單元(10)至少暫時調(diào)節(jié)并以部分封閉氣體回路(11)的形式引導(dǎo)再生氣流(4)通過所述凈化單元(20)。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其在如權(quán)利要求1至9中之一所述的聚合裝置(100)中實施。13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其在至少兩個不同的工作模式中實施，在所述模式中所述再生氣流(4)以不同方式進行調(diào)節(jié)。
【文檔編號】B01D53/86GK105828911SQ201480056661
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月2日
【發(fā)明人】V·維茨勒布, M·狄慈恩, U·格貝爾, A·黑勒, O·格羅塞
【申請人】林德股份公司