一种控制聚合反应中反应气氢气浓度的系统和控制方法技术方案

一种控制聚合反应中反应气氢气浓度的系统，包括有聚合单元、膜分离组件、第一换热器、第二换热器、第一分离罐、第二分离罐。本申请还公开了控制方法，从反应单元中抽出一股高压循环气，通过膜分离组件渗透后得到富氢气，富氢气先经过第一、第二换热器换热，再通过第一分离罐进行气液分离，分离后的气相先经过制冷机制冷，然后输入第二换热器，冷却第二换热器内的富氢气，最后排废；分离后的液相先输入第一换热器，冷却第一换热器内的富氢气，然后进入第二分离罐进行气液分离，分离后的物流分别返回聚合单元中。与现有技术相比本申请可准确控制反应气中氢气的浓度，最大程度回收排放气中的有效成分，提高原料利用率，有较高的经济性。有较高的经济性。有较高的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种控制聚合反应中反应气氢气浓度的系统和控制方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种控制聚合反应中反应气氢气浓度的系统和控制方法。

技术介绍

[0002]在聚合物工业生产中，常用的聚合工艺有气相法、溶液法、淤浆法。
[0003]不管是何种聚合工艺，工业上常使用氢气作为树脂相对分子量调节剂，在聚合反应过程中起着链转移的作用，并且随着单体物料中氢浓度的增大，聚合物相对分子质量相应减少，熔体流动速率(以下简称MFR)相应增大，从而达到对聚合物MFR的控制，这一过程称之为氢调。
[0004]当采用氢调法制备聚合物材料时，制备的聚合物材料产品分子量分布宽，质量稳定，外观无色透明，无异味，但反应气中氢气浓度高易导致生产不稳定，需增大单体进料量。然而，当氢气量增大到一定程度后，熔融指数增加的程度降低，而催化活性下降，影响催化效率。因此，氢气的加入量受到聚合工艺的限制。
[0005]工业装置中，氢气进料常加入过量氢气，为了维持反应器各组分的稳定，防止不凝气累积，常在反应釜釜顶循环气中抽一股有效气直接排放，造成浪费较为严重；也有的工艺在循环气中抽一股气体去氢气膜组件，从反应气中分离出氢气，从而控制反应气中的氢气浓度。
[0006]膜分离技术，是利用特殊制造的有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。其核心部分是分离膜组件，由数以万计的中空纤维丝组成。其原理是原料气进人膜分离器后，沿纤维束外表面流动，气体以膜内外两侧分压差为推动力，通过溶解、扩散、解析等步骤，依靠膜对各种气体的选择性不同而达到分离目的。
[0007]工业上常用的氢气分离膜组件材料有聚酰亚胺、聚乙烯三甲基硅烷、聚苯醚、聚酰胺等。
[0008]尽管采用高氢气渗透率的膜，但由于反应气中氢气浓度本身就低，导致膜侧渗透气有效气含量仍非常高，浪费严重，经济性差，例如反应气相氢气通常在0.1％的数量级，即使膜分离组件能将氢气的浓度提升10倍，氢气浓度也仅为1％，其余99％的气体需要排放。因此，控制反应气中氢气浓度，回收排放气中有效成分，提高原料的利用率，减少污染物VOC排放，一直是聚合物生产工艺追求的目标。
[0009]对于反应温度较高的聚合工艺，通常也会使用简单的循环水冷凝，这种循环水冷凝的方式通常能较好的回收溶剂，例如己烷等，回收率可达20～50％左右，但对于一些轻组分单体来说，例如乙烯，丙烯等，很难被冷凝下来。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能准确控制
聚合反应中反应气氢气浓度的系统，以回收排放气中的有效成分，减少污染物VOC排放。
[0011]本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种采用上述系统来控制反应气氢气浓度的方法。
[0012]本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种控制聚合反应中反应气氢气浓度的系统，包括有：
[0013]聚合单元，具有供原料输入的聚合入口、供未反应有效气输出的聚合出口；
[0014]其特征在于还包括有：
[0015]膜分离组件，该膜分离组件的入口与上述聚合单元的聚合出口相连通，该膜分离组件之膜的高压侧出口与上述聚合单元的聚合入口相连通；
[0016]第一换热器，具有第一热介质通道和第一冷介质通道，所述第一热介质通道的入口与上述膜分离组件之膜的低压侧出口相连通；
[0017]第二换热器，具有第二热介质通道和第二冷介质通道，所述第二热介质通道的入口与上述第一换热器之第一热介质通道的出口相连通；
[0018]第一分离罐，用于气液分离，并具有第一分离入口，第一气相出口、第一液相出口，所述第一分离入口与上述第二换热器之第二热介质通道的出口相连通，所述第一液相出口与上述第一换热器之第一冷介质通道的入口相连通，所述第一气相出口通过带有制冷机的管线与上述第二换热器之第二冷介质通道的入口相连通；
[0019]第二分离罐，用于气液分离，并具有第二分离入口，第二气相出口、第二液相出口，所述第二分离入口与上述第一换热器之第一冷介质通道的出口相连通，所述第二气相出口、第二液相出口与上述聚合单元的聚合入口相连通。
[0020]优选地，还包括有冷却器，设于膜分离组件之膜的低压侧出口与第一换热器之第一热介质通道的入口的连接管线上。
[0021]优选地，所述第一换热器、第二换热器组合成为一台具有一个管程以及两个壳程的多股流换热器，第一热介质通道、第二热介质通道依次相连通并作为多股流换热器的管程，且第一热介质通道的入口作为管程入口、第二热介质通道的出口作为管程出口；
[0022]将多股流换热器的两个壳程分别记为第一壳程、第二壳程，所述第一壳程、第二壳程沿管程入口至管程出口的方向依次布置，且第一换热器的第一冷介质通道作为第一壳程，第二换热器的第二冷介质通道作为第二壳程。
[0023]进一步地，所述第二换热器之第二冷介质通道的出口连接有用于排放废气的排气管线，且排气管线上设有用于控制气流量的排气阀门。
[0024]本专利技术解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种采用如上所述的系统来控制反应气氢气浓度的方法，其特征在于步骤如下：
[0025]一、将聚合单元之聚合出口输出的未反应有效气分为两部分，分别为第一物流、第二物流，两者的流量比为(10～100)：1，第一物流回到聚合单元，第二物流输送至膜分离组件进行分离，分离后的高压贫氢气记为第三物流，从膜分离组件之膜的高压侧出口输出并回到聚合单元，分离后的中压富氢气记为第四物流，从膜分离组件之膜的低压侧出口输出，其中，第二物流的压力为2.5～4.0MPaG，温度为80～150℃，第四物流的压力为1.0～3.2MPaG，温度为80～150℃；
[0026]二、从膜分离组件输出的第四物流依次经过第一换热器之第一热介质通道、第二
换热器之第二热介质通道后，从第二热介质通道输出，然后进入第一分离罐进行气液分离，其中，从第一热介质通道输出的第四物流的压力为1.0～3.2MPaG，温度为
‑
20～20℃，从第二热介质通道输出的第四物流的压力为1.0～3.2MPaG，温度为
‑
60～0℃，第一分离罐内的压力为1.0～3.2MPaG，温度为
‑
90～0℃；
[0027]三、第一分离罐分离出的液相从第一分离罐的第一液相出口输出，然后进入第一换热器之第一冷介质通道，与第一热介质通道内的第四物流进行换热，换热后的液相从第一冷介质通道的出口输出，并进入第二分离罐进行气液分离，然后回到聚合单元，其中，第二分离罐内的压力为0～0.2MPaG，温度为
‑
30～30℃；
[0028]四、第一分离罐分离出的气相从第一分离罐的第一气相出口输出，经过制冷机降温至
‑
135～
‑
60℃后进入第二换热器之第二冷介质通道，与第二热介质通道内的第四物流进行换热，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制聚合反应中反应气氢气浓度的系统，包括有：聚合单元(1)，具有供原料输入的聚合入口、供未反应有效气输出的聚合出口；其特征在于还包括有：膜分离组件(2)，该膜分离组件(2)的入口(21)与上述聚合单元(1)的聚合出口相连通，该膜分离组件(2)之膜的高压侧出口(22)与上述聚合单元(1)的聚合入口相连通；第一换热器(3)，具有第一热介质通道(31)和第一冷介质通道(32)，所述第一热介质通道(31)的入口与上述膜分离组件(2)之膜的低压侧出口(23)相连通；第二换热器(4)，具有第二热介质通道(41)和第二冷介质通道(42)，所述第二热介质通道(41)的入口与上述第一换热器(3)之第一热介质通道(31)的出口相连通；第一分离罐(5)，用于气液分离，并具有第一分离入口(51)，第一气相出口(52)、第一液相出口(53)，所述第一分离入口(51)与上述第二换热器(4)之第二热介质通道(41)的出口相连通，所述第一液相出口(53)与上述第一换热器(3)之第一冷介质通道(32)的入口相连通，所述第一气相出口(52)通过带有制冷机(6)的管线与上述第二换热器(4)之第二冷介质通道(42)的入口相连通；第二分离罐(7)，用于气液分离，并具有第二分离入口(71)，第二气相出口(72)、第二液相出口(73)，所述第二分离入口(71)与上述第一换热器(3)之第一冷介质通道(32)的出口相连通，所述第二气相出口(72)、第二液相出口(73)与上述聚合单元(1)的聚合入口相连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括有冷却器(8)，设于膜分离组件(2)之膜的低压侧出口(23)与第一换热器(3)之第一热介质通道(31)的入口的连接管线上。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述第一换热器(3)、第二换热器(4)组合成为一台具有一个管程(310)以及两个壳程的多股流换热器(300)，第一热介质通道(31)、第二热介质通道(41)依次相连通并作为多股流换热器(300)的管程(310)，且第一热介质通道(31)的入口作为管程入口(311)、第二热介质通道(41)的出口作为管程出口(312)；将多股流换热器(300)的两个壳程分别记为第一壳程(321)、第二壳程(322)，所述第一壳程(321)、第二壳程(322)沿管程入口(311)至管程出口(312)的方向依次布置，且第一换热器(3)的第一冷介质通道(32)作为第一壳程(321)，第二换热器(4)的第二冷介质通道(42)作为第二壳程(322)。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述第二换热器(4)之第二冷介质通道(42)的出口连接有用于排放废气的排气管线(43)，且排气管线(43)上设有用于控制气流量的排气阀门(44)。5.一种采用如权利要求1～4中任一权项所述的系统来控制反应气氢气浓度的控制方法，其特征在于步骤如下：一、将聚合单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄崇汀，徐小武，李姗姗，
申请(专利权)人：金聚合科技宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：