專利名稱：高壓分離器的制作方法
高壓分離器發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明總的來講涉及改進(jìn)的高壓分離器及其在從氣體中分離液體中的用途。該分離器特別適合和高壓反應(yīng)器(例如用于制備低密度聚乙烯的那些)結(jié)合使用。
背景技術(shù)：
在連續(xù)高壓聚烯烴聚合工藝中，聚乙烯產(chǎn)品和低分子量蠟都溶解離開反應(yīng)器的載體乙烯中。隨著通過多個(gè)減壓和冷卻步驟，壓力和溫
度降低，該產(chǎn)品和蠟從溶液中出來產(chǎn)生兩種不同的相氣相和液相。
然后通過多種分離技術(shù)和裝置將該液體和氣體相分離。

圖1中所示的一種這種裝置包括將氣/液混合物11供入其中的垂直筒狀容器10、將該氣/液混合物11引向液體表面13 (在此處液滴撞擊并附著在液體表面13上)的喇叭入口 12。分離的液相通過位于該容器底部的液體出口 14離開該容器10。這種裝置的分離效率取決于該氣體和液體組分的相對(duì)密度和粘度、液滴尺寸、通過量、以及容器10和喇叭入口 12的構(gòu)造。
常規(guī)分離裝置不是100%有效的， 一些產(chǎn)品和石蠟通過該分離裝置，夾帶在乙烯載氣中。夾帶的液體增加了下游熱交換器的結(jié)垢，導(dǎo)致更頻繁的"燃盡，，。夾帶的液體進(jìn)入其可能會(huì)在此處固化的壓縮器和管道中會(huì)降低該裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率和開工率，并提高清潔和維修時(shí)間和成本。在極端情況下，夾帶的液體會(huì)造成管道堵塞和機(jī)械元件的過早損壞。
因此，本領(lǐng)域中存在對(duì)具有改進(jìn)的分離效率以降低從分離器中和氣流一起通過并進(jìn)入下游的工藝和裝置中的液體的量。
發(fā)明概述
在 一 方面，本發(fā)明提供了用于分離包含氣體和液體微粒的高壓混合物的裝置。該裝置包括(a) 用于將該混合物膨脹和分離成氣相和液相的重力分離器；和(b )位于該重力分離器內(nèi)部用于使該混合物成為螺線流的離心
分離器。
該重力分離器包括垂直筒狀外殼、用于該混合物入口的開口、位于該筒狀外殼的上部部分內(nèi)的氣體出口 、和位于該筒狀外殼的下部部分內(nèi)的液體出口 。
該離心分離器包括位于該離心分離器的上部部分內(nèi)的用于該混合物的入口、除該入口之外的封閉的上部部分、和位于該離心分離器的下部部分的用于該混合物的出口。
在另一方面，本發(fā)明提供了用于分離包含氣體和液體微粒的高壓混合物的方法。該方法包括以下步驟
(a )將該混合物引入依照本發(fā)明的高壓分離裝置內(nèi)；
(b) 將該混合物分離成氣相和液相；
(c )將該氣相通過位于該筒狀外殼的上部部分內(nèi)的氣體出口從該重力分離器中取出；和
(d)將該液相通過位于該筒狀外殼的下部部分內(nèi)的液體出口從該重力分離器中取出。
在另一方面，本發(fā)明提供了用于制備低密度聚乙烯的裝置。該裝置包括
(a) 用于在500~ 3000大氣壓(約50 ~ 300MPa )的壓力和160~350。C的溫度下使乙埽聚合的反應(yīng)器；
(b) 用于降低來自該反應(yīng)器的產(chǎn)物流的壓力的降壓裝置；和
(c )依照本發(fā)明用于分離產(chǎn)物流中的液態(tài)聚乙烯微粒和氣態(tài)乙烯的高壓分離裝置。
在另一方面，本發(fā)明提供了用于制備低密度聚乙烯的方法。該方法包括以下步驟
(a)在反應(yīng)器中在500~ 3000大氣壓(約50 300MPa)的壓力和160- 350。C的溫度下使乙烯聚合；
(b )將來自該反應(yīng)器的包含液態(tài)乙烯微粒和氣態(tài)乙烯的產(chǎn)物流通到降壓裝置以降低該產(chǎn)物流的壓力；和
(c )將來自該降壓裝置的產(chǎn)物流通到依照本發(fā)明的高壓分離裝置以將該液態(tài)聚乙烯顆粒和氣態(tài)乙烯分離開。
5附圖簡述
圖1是目前使用的典型的高壓分離器的橫截面視圖。圖2是依照本發(fā)明的高壓分離器的橫截面視圖。
發(fā)明詳述
從特別參照附圖的依照本發(fā)明的高壓分離裝置的實(shí)施方式的以下描述中，本發(fā)明將得到更容易地理解。該實(shí)施方式提供用于示例性的目的，不應(yīng)當(dāng)解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
圖2是依照本發(fā)明的高壓分離裝置的縱向橫截面的示意圖。該裝
置特別適用于分離包含氣體和液體微粒的高壓混合物。與該混合裝置
結(jié)合的術(shù)語"高壓"是指2 500大氣壓(約2 50MPa)的壓力。
該裝置包括用于將該混合物膨脹和分離成氣相和液相的重力分離器20,和位于該重力分離器20內(nèi)部用于使該混合物成為螺線流的離心分離器21。
該重力分離器20包括垂直筒狀外殼22、用于該氣/液混合物入口的開口 23、位于該筒狀外殼22的上部部分內(nèi)的氣體出口 24、和位于該筒狀外殼22的下部部分內(nèi)的液體出口 25。優(yōu)選地，該氣體出口24位于該筒狀外殼22的上四分之一部分或頂部，該液體出口 25位于該外殼22的底部。
該離心分離器21包括位于該離心分離器21的上部部分內(nèi)的用于該混合物的入口 26、除該入口 26之外的封閉的上部部分27、和位于該離心分離器21的下部部分的用于該混合物的出口 28。優(yōu)選地，該出口 28位于該離心分離器21的底部。
在操作中，該氣/液混合物進(jìn)入該重力分離器20的外殼22,并通過入口 26被引到內(nèi)部的離心分離器21內(nèi)。該內(nèi)部的離心分離器21在頂部27封閉且在底部28開口 ，使得該氣體和聚結(jié)的液體從該離心分離器21的底部排出。
"封閉的"或"閉合的"是指除該氣/液混合物入口 26之外，該離心分離器21的上部部分27沒有在該離心分離器21的內(nèi)部和重力分離器的外部之間提供流體連接的管道。優(yōu)選地，該離心分離器21的上部部分27沒有和壓敏安全裝置(例如可破裂的圓盤)流體連接。該離心分離器21使進(jìn)入的氣/液混合物內(nèi)的液體微粒在排放到重力分離器20內(nèi)之前，在該離心分離器21內(nèi)聚結(jié)成較大的液滴或液池。該雙分離器設(shè)計(jì)與現(xiàn)有的分離裝置相比具有改進(jìn)的效率。該設(shè)計(jì)降低了離開該分離器20的氣流24中的液體夾帶，由此降低了下游設(shè)備的結(jié)垢，以及在很多情況下，提高了工藝產(chǎn)量、降低了清潔和維修時(shí)間和成本、提高了運(yùn)轉(zhuǎn)率，并提高了開工率。
在所示的實(shí)施方式中，該離心分離器具有用于使進(jìn)入的氣/液混合物成為螺線流29的切向側(cè)入口 26。可替代地或除該切向側(cè)入口之外，該離心分離器21可以在沿該離心分離器21的長度的任意位置但通常在其上部部分包含一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向葉片、旋轉(zhuǎn)盤或槳狀物(未示出)，用于使該進(jìn)入的氣/液混合物成為螺線流29。
在所示的實(shí)施方式中，該離心分離器21不與該重力分離器20的內(nèi)表面接觸，適宜地基本位于該重力分離器20的軸中心。該離心分離器21可以以多種方式懸掛在該重力分離器20內(nèi)，例如通過使用連接該離心分離器的頂部和/或側(cè)部和該重力分離器2 0的內(nèi)表面的垂直和/或水平的支撐體(未示出)。
而且適宜地，該離心分離器21由單一筒體構(gòu)成。換言之，其沒有用于在該離心分離器21內(nèi)限定環(huán)狀空間的內(nèi)筒體。
在一種未示出的實(shí)施方式中，該離心分離器21的用于該氣/液混合物的入口 26通過重力分離器外殼22內(nèi)的開口 23延伸到該重力分離器20的外部。該入口 26可以是用于引導(dǎo)該氣/液混合物的流動(dòng)的非必要地設(shè)有噴嘴(未示出)的導(dǎo)管或管道。
在另一未示出的實(shí)施方式中，該重力分離器20在該離心分離器21的出口 28附近包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向葉片、旋轉(zhuǎn)盤或槳狀物(未示出)，用于使離開該離心分離器21的混合物成為螺線流。
在另一未示出的實(shí)施方式中，該離心分離器21在其下部部分中包括葉片，用于在其離開該離心分離器21時(shí)對(duì)該氣/液混合物的流動(dòng)整流。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的那樣，該重力和離心分離器的相對(duì)尺寸以及該入口和出口管線的尺寸將取決于本發(fā)明應(yīng)用的工藝的需求。自然將必須考慮壓力、溫度、速度和該氣體和液體組分的密度和粘度的差別。總的來講，該內(nèi)部的離心分離器21應(yīng)當(dāng)足夠大以實(shí)現(xiàn)清晰的螺線流而不是混流，同時(shí)又沒有大到在該分離容器外部和內(nèi)部
之間的環(huán)形橫截面上產(chǎn)生不可接受的上升流。該離心分離器21的內(nèi)徑可以為該重力分離器20的內(nèi)徑的0.05 ~ 0.8倍。該離心分離器21的長度可以為該重力分離器20的長度的0.1 ~0.8倍，或可以不大于其直徑的四倍。該入口管線26的直徑應(yīng)當(dāng)經(jīng)選擇以實(shí)現(xiàn)在0.01 ~10m/s或0.01 ~ 2m/s的通常范圍內(nèi)的速度。該入口噴嘴(未示出)可以位于距該離心分離器21頂部小于該離心分離器21的一個(gè)直徑處。位于該離心分離器21底部的整流葉片，如果存在，其高度可以小于該離心分離器21的一個(gè)直徑。
本發(fā)明的高壓分離器可以用于分離各種兩相氣/液系統(tǒng)的液體和氣體。其特別適用于低密度聚乙烯(LDPE)在高壓下的合成。因此，在另一方面，本發(fā)明提供了用于制備LDPE的裝置和方法。
該用于制備LDPE的裝置包括
(a) 用于在500 3000大氣壓(約50 ~ 300MPa )的壓力和160~350。C的溫度下使乙烯聚合的反應(yīng)器；
(b) 用于降低來自該反應(yīng)器的產(chǎn)物流的壓力的降壓裝置；和
(c )依照本發(fā)明用于分離產(chǎn)物流中的液態(tài)聚乙烯微粒和氣態(tài)乙烯的高壓分離裝置。
該用于制備LDPE的方法包括以下步驟(a)在反應(yīng)器中在500- 3000大氣壓(約50~ 300MPa)的壓力和160 ~ 350°C的溫度下通常在引發(fā)劑的存在下使乙烯聚合；
(b )將來自該反應(yīng)器的包含液態(tài)乙烯微粒和氣態(tài)乙烯的產(chǎn)物流通到降壓裝置以降低該產(chǎn)物流的壓力；和
(c )將來自該降壓裝置的產(chǎn)物流通到依照本發(fā)明的高壓分離裝置以將該液態(tài)聚乙烯顆粒和氣態(tài)乙烯分離開。
該反應(yīng)器可以是本領(lǐng)域已知的用于在高壓下制備LDPE的那些中的任意的，例如攪拌的高壓釜反應(yīng)器。該降壓裝置可以是一個(gè)或多個(gè)膨脹閥。該降壓裝置應(yīng)當(dāng)有效將范圍為500~ 3000大氣壓(約50~3 00MPa )的離開該反應(yīng)器的產(chǎn)物流的壓力降低到約為5 0 ~ 5 00大氣壓(約5 50MPa)的該高壓反應(yīng)器的操作壓力。
進(jìn)入本發(fā)明的高壓反應(yīng)器的LDPE產(chǎn)物流的速度可以在寬范圍內(nèi)變化。通常，該速度可以為0.01 ~ 2m/s。
8該聚合反應(yīng)通常是通過大氣氧、過氧化物、本領(lǐng)域中已知的其他 自由基引發(fā)劑或其混合物引發(fā)的。該引發(fā)劑的用量可以根據(jù)例如該引 發(fā)劑的效能以及所需的反應(yīng)溫度和制備速率的參數(shù)而變化。
也可以將乙烯和共聚單體(例如乙酸乙烯酯、乙烯基酯、烯不飽
和羧酸或a-烯烴，例如丙烯、l-丁烯、1-己烯和l-辛烯)共聚。
該聚合可以在改性劑(例如氫氣和/或烴稀釋劑，例如乙烷、丙烷
或丁烷)存在下進(jìn)行。這樣，進(jìn)入該高壓分離器的產(chǎn)物流也可以包含
各種改性劑和/或稀釋劑。
特別參照其優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但將認(rèn)識(shí)
到在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以實(shí)行變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.用于分離包含氣體和液體微粒的高壓混合物的裝置，所述裝置包括(a)用于將所述混合物膨脹和分離成氣相和液相的重力分離器，所述重力分離器包括垂直筒狀外殼、用于所述混合物入口的開口、位于該筒狀外殼的上部部分內(nèi)的氣體出口、和位于該筒狀外殼的下部部分內(nèi)的液體出口；和(b)位于所述重力分離器內(nèi)部用于使所述混合物成為螺線流的離心分離器，所述離心分離器包括位于該離心分離器的上部部分內(nèi)的用于所述混合物的入口、除該入口之外的封閉的上部部分、和位于該離心分離器的下部部分的用于所述混合物的出口。
2. 權(quán)利要求1的裝置，其中用于所述混合物的入口是切向側(cè)入口 。
3. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述離心分離器在其上部部分包括導(dǎo)向葉片、旋轉(zhuǎn)盤或槳狀物用于施加所述螺線流。
4. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述重力分離器在該離心分離器的出口附近包括導(dǎo)向葉片、旋轉(zhuǎn)盤或槳狀物，用于使離開該離心分離器的混合物成為螺線流。
5. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述離心分離器在其下部部分中包括葉片，用于對(duì)該混合物流整流。
6. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述離心分離器不與該重力分離器的內(nèi)表面接觸。
7. 權(quán)利要求1的裝置，其中該離心分離器不包括用于在其間限定環(huán)狀空間的內(nèi)筒體。
8. 權(quán)利要求1的裝置，其中該離心分離器的上部部分不與壓敏安全裝置流體連接。
9. 權(quán)利要求1的裝置，其中該離心分離器內(nèi)用于所述混合物的開口通過所述開口延伸到該重力分離器外部。
10. 用于分離包含氣體和液體微粒的高壓混合物的方法，包括(a) 將所述混合物引入依照權(quán)利要求1的裝置內(nèi)；(b) 將所述混合物分離成氣相和液相；(C)將所述氣相通過位于該筒狀外殼的上部部分內(nèi)的氣體出口從該重力分離器中取出；和(d)將所述液相通過位于該筒狀外殼的下部部分內(nèi)的液體出口從該重力分離器中取出。
11. 用于制備低密度聚乙烯的裝置，包括(a) 用于在500- 3000大氣壓的壓力和160 ~ 350°C的溫度下使乙烯聚合的反應(yīng)器；(b) 用于降低來自該反應(yīng)器的產(chǎn)物流的壓力的降壓裝置；和(c) 依照權(quán)利要求1的用于分離產(chǎn)物流中的液態(tài)聚乙烯微粒和氣態(tài)乙烯的高壓分離裝置。
12. 用于制備低密度聚乙烯的方法，包括(a)在反應(yīng)器中在500 ~ 3000大氣壓的壓力和160 350。C的溫度下使乙烯聚合；(b )將來自該反應(yīng)器的包含液態(tài)乙烯微粒和氣態(tài)乙烯的產(chǎn)物流通到降壓裝置以降低該產(chǎn)物流的壓力；和(c)將來自該降壓裝置的產(chǎn)物流通到依照權(quán)利要求1的高壓分離裝置以將所述液態(tài)聚乙烯顆粒和所述氣態(tài)乙烯分離開。
全文摘要
提供了具有改進(jìn)效率的高壓分離器。該分離器包括位于重力分離器內(nèi)部的離心分離器。該離心分離器具有封閉的上部部分且適宜地包括單一筒體。該高壓反應(yīng)器特別適用于低密度聚乙烯的高壓制備中。
文檔編號(hào)B01D45/00GK101541394SQ200780043871
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者B·J·薩爾蒙, J·D·希倫, K·A·多利, M·D·羅倫茨, W·S·斯特拉澤 申請人:西湖朗維尤公司