СПОСОБ СУШКИ ВЛАЖНОГО ПОЛИМЕРНОГО ПОРОШКА И ПРИГОДНОЕ ДЛЯ ЭТОГО УСТРОЙСТВО Российский патент 2016 года по МПК F26B3/84 F26B21/04 F26B17/10 F26B23/10 F26B20/00 

Изобретение относится к устройству, а также к способу сушки влажного полимерного порошка.

При получении полимеров часто получается влажный полимерный порошок, который подвергают последующей стадии сушки. Сушка полимерных порошков практикуется уже давно. Для этого применяют различные устройства, например барабанную сушилку, шнековую сушилку или сушилку с псевдоожиженным слоем, а также устройства для распылительной сушки.

Например, в DE 60212652 T2 описан способ обезвоживания и дегазации полимерного порошка с помощью применения экструдера.

В DE 102007020951 A1 раскрывают способ и устройство для очистки десорбирующегося сложного полиэфира. При этом влажную полимерную массу сушат с применением сушки в псевдоожиженном слое.

В DE 69633192 T2 описан способ и устройство для сушки распыленного материала, который поступает в цилиндрическую трубу по спиральной траектории.

В DE 4240716 A1 раскрывают способ сушки полимеризата винилхлорида конвективной прямоточной сушкой. Данный способ отличается применением импульсной лампы и непосредственно к ней присоединенной циклонной сушки без дополнительного контактного подогрева.

Из DE 3034983 A1 известен способ последующей термической обработки образующего пасту полимеризата винилхлорида. При этом получаемую эмульсию полимера подвергают распылительной сушке. Также уже описана гранулирующая сушка с псевдоожиженным слоем, в которой повторно используется часть образовавшегося в процессе тепла для того, чтобы процесс в целом проходил более эффективно. Подобное устройство известно из DE 3445437 A1.

Многие химические реакции, в том числе реакции полимеризации или процессы получения необходимых для этого мономеров, являются экзотермическими. Использование образующейся при химических преобразованиях теплоты реакции или также неиспользованное тепло процессов переработки при получении таких соединений могло бы улучшить энергетическую эффективность способов получения. Однако часто возникает проблема, состоящая в том, что неиспользованное тепло поступает для использования с низким уровнем температуры.

1,2-дихлорэтан (далее «DCE») часто применяют как промежуточный продукт при получении мономерного винилхлорида (далее «VC»), который, в свою очередь, применяют как промежуточный продукт для получения поливинилхлорида (далее «PVC»). При преобразовании DCE в мономерный винилхлорид образуется хлористый водород HCl. Он применяется, предпочтительно, при получении DCE оксихлорированием этена при участии HCl и кислорода. В альтернативном способе получения DCE проводят прямое хлорирование этена хлором. При промышленном получении DCE применяют оба способа, так что относительно полученного и израсходованного хлористого водорода достигают уравновешенного баланса, соответствующего следующим уравнениям реакций:

Cl₂+C₂H₄→C₂H₄Cl₂+218 кДж/моль

C₂H₄Cl₂→C₂H₃Cl+HCl-71 кДж/моль

C₂H₄+2HCl+1/2O₂→C₂H₄Cl₂+H₂O+238 кДж/моль

Общий баланс DCE-реакций экзотермический. Часто устройства для получения DCE соединяют с устройствами для получения VC и для получения PVC.

Образующийся при получении PVC полимер часто влажный, в частности, когда полимеризацию проводят как эмульсионную или суспензионную полимеризацию. Поэтому полимерный порошок после получения и отделения лишней жидкости необходимо сушить. Часто для этого применяют сушку с псевдоожиженным слоем.

Было обнаружено, что образующаяся при получении, а также при переработке 1,2-дихлорэтана тепловая энергия хорошо подходит для эксплуатации устройств для сушки полимерных порошков.

Задачей данного изобретения является создание улучшенного способа сушки полимерного порошка, а также пригодного для этого устройства, которое отличается особенно высокой энергетической эффективностью.

Изобретение относится к способу сушки полимерного порошка в сушильном устройстве (1) со следующими стадиями:

i) обработка полимерного порошка нагретым газом (6a) в сушильном устройстве (1), оснащенном входным отверстием (2) и выходным отверстием (3) для полимерного порошка и установленным во внутреннем пространстве (4) нагревательным элементом (5);

ii) поступление нагретого газа (6a) через трубопровод (7) во внутреннее пространство (4) сушильного устройства (1);

iii) нагревание газа (6) в теплообменнике (9) для получения нагретого газа (6a); отличающееся тем, что

iv) обогрев теплообменника (9) происходит с помощью горячих текучих веществ (5a, 10, 19), которые были нагреты тепловой энергией, которая образовалась в устройстве для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида из 1,2-дихлорэтана.

Предпочтительные варианты осуществления способа по изобретению следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Как следует из описанных далее фиг.1-3, предпочтительно применяемая в качестве сушильного устройства сушка с псевдоожиженным слоем с одной стороны обогревается нагревательным элементом, через который протекает горячее текучее вещество, предпочтительно горячая вода. С другой стороны - газом в качестве текучего вещества, в частности воздухом, который сам предварительно нагрет горячим текучим веществом, предпочтительно горячей водой.

Сушка происходит при умеренной температуре. Так, начальная температура применяемого для нагревательного элемента текучего вещества, например горячей воды, обычно составляет от 80 до 105ºC, предпочтительно примерно 96ºC. Применяемый в качестве текучего вещества газ также подогревают до температуры в области от 80 до 110ºC, предпочтительно до примерно 96ºC.

Уровень температуры данных теплоприемников очень хорошо подходит для того, чтобы нагреваться теплотой реакции одной или обеих экзотермических реакций процессов получения DCE/VC. Особенно для этого подходит процесс прямого хлорирования.

Однако также можно использовать теплоту реакции оксихлорирования.

Конечно, устройства для прямого хлорирования или оксихлорирования не должны обязательно быть соединены с устройством для получения винилхлорида, а могут также стоять отдельно от них.

Особенно предпочтительным является способ, в котором с помощью теплоты реакции прямого хлорирования или оксихлорирования нагревается циркулирующий теплоноситель, начальную температуру которого устанавливают на подходящее значение для сушки PVC в псевдоожиженном слое.

В способе по изобретению обогревание теплообменника (9) происходит с помощью горячего текучего вещества (5a, 10, 19), которое, в свою очередь, нагревается тепловой энергией из устройства для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида из 1,2-дихлорэтана. При этом речь может идти о горячем компоненте реакции или другом нагретом текучем компоненте из устройства для получения 1,2-дихлорэтана или для получения винилхлорида, например, о горячем 1,2-дихлорэтане, или о нагретом тепловой энергией из устройства для получения 1,2-дихлорэтана или для получения винилхлорида текучем веществе, которое предпочтительно движется по кругу для того, чтобы транспортировать тепловую энергию от устройства для получения к сушильному устройству. Особенно предпочтительно в качестве текучего вещества применяют воду, в частности воду, которая нагревается теплообменом с горячим 1,2-дихлорэтаном, например, с горячим жидким 1,2-дихлорэтаном или с горячим, конденсированным парообразным 1,2-дихлорэтаном.

Особенно предпочтителен способ, в котором циркулирующий по кругу теплоноситель является водой.

В следующем предпочтительном варианте способа циркулирующий теплоноситель нагревается отходящим теплом дистилляционной колонны. В данном случае теплоноситель протекает через сторону охлаждающего вещества дефлегматора колонны. Особенно предпочтительным является способ, в котором колонна со своей стороны обогревается теплотой реакции прямого хлорирования или оксихлорирования.

Данное изобретение относится также к устройству (1) для сушки полимерного порошка с входным отверстием (2) и выходным отверстием (3) для полимерного порошка с расположенным во внутреннем пространстве (4) нагревательным элементом (5) и трубопроводом (7) для нагретого газа (6a) для сушки полимерного порошка, который попадает во внутреннее пространство (4), при этом трубопровод (7) соединен с теплообменником (9) для нагревания газа (6), и при этом теплообменник (9) через трубопровод дополнительно соединен с устройством для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида из 1,2-дихлорэтана, от которого отводится и к которому подводится горячее текучее вещество для нагревания газа (6).

В качестве сушилки можно применять любые устройства, в которых высушиваемый полимерный порошок обрабатывается горячим газом и которые дополнительно внутри имеют нагревательный элемент, как у сушилки с псевдоожиженным слоем. Особенно предпочтительно в качестве сушилки применяют сушку с псевдоожиженным слоем.

В качестве теплообменника можно применять в устройстве по изобретению любые пригодные для этой цели устройства. Примерами таких устройств являются трубчатый теплообменник и особенно предпочтительно пластинчатый теплообменник.

Данное изобретение в частности относится к нагреванию устройства для сушки влажного порошка PVC с помощью теплоты реакции экзотермической реакции и/или с помощью образующегося при переработке продуктов тепла, которое происходит из процесса получения винилхлорида и/или процесса получения 1,2-дихлорэтана.

Также устройство по изобретению можно применять для сушки других порошков полимеров.

Особенно предпочтительно данное изобретение относится к нагреванию сушки с псевдоожиженным слоем (сушилка с кипящим слоем) для сушки влажного PVC образующимся при прямом хлорировании этилена в 1,2-дихлорэтан теплом или образующимся при оксихлорировании этилена с хлористым водородом и кислородом теплом.

Особые варианты осуществления устройства по изобретению представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Далее изобретение разъясняется ближе с помощью примеров, представленных на чертежах, но не ограничивается ими. На чертежах представлено:

Фиг. 1: Схема устройства по изобретению, а также способа по изобретению.

Фиг. 2: Схема устройства по изобретению, встроенного в DCE-устройство.

Фиг. 3: Схема следующего устройства по изобретению, встроенного в DCE-устройство.

На фиг. 1 представлен вариант сушки по изобретению или, соответственно, способа по изобретению. Изображена сушка с псевдоожиженным слоем (1) с входным отверстием (2) для влажного полимерного порошка, а также с выходным отверстием (3) для высушенного полимерного порошка, который из сушки выводится через шлюзовой затвор (3a). Также изображено выходное отверстие для применяемого в сушке с псевдоожиженным слоем (1) воздуха. Оно состоит из циклона (22) с присоединенным нагнетателем (23) и шлюзового затвора (24) для возвращения отделенного в циклоне (22) полимерного порошка в сушку с псевдоожиженным слоем (1). Внутри сушка с псевдоожиженным слоем (1) обогревается горячей водой (5a). Тепло для нагревания воды (5a) происходит по меньшей мере частично из отходящего тепла не представленного на фигуре устройства для получения 1,2-дихлорэтана. Данная вода проходит через находящийся во внутреннем пространстве (4) нагревательный элемент (5); охлажденная вода (5b) выводится из нагревательного элемента (5). Кипящий слой получается с помощью нагретого воздуха (6a). Он поступает с нижней стороны сушки с псевдоожиженным слоем через трубопровод (7). Нагнетатель (8) обеспечивает достаточное давление воздуха (6a); перед нагнетателем (8) расположен воздушный фильтр (25). Нагревание воздуха (6) происходит в теплообменнике (9), который обогревается горячим текучим веществом (10), которое было нагрето тепловой энергией из не представленного устройства для получения 1,2-дихлорэтана и/или устройства для получения винилхлорида. Охлажденное текучее вещество (11) из теплообменника (9) предпочтительно возвращается назад, чтобы снова получить тепловую энергию из устройства для получения 1,2-дихлорэтана или, соответственно, из устройства для получения винилхлорида.

На фиг.2 представлено соединение изображенного на фиг.1 варианта сушки по изобретению или, соответственно, способа по изобретению с DCE-устройством. Сушка с псевдоожиженным слоем (1) с входным отверстием (2), циклоном (22), нагнетателем (23), шлюзовым затвором (24), выходным отверстием (3), шлюзовым затвором (3a), и нагревательным элементом (5) во внутреннем пространстве (4) как изображено на фиг.1 снабжается нагретым воздухом (6a). Нагретый воздух поступает с нижней стороны сушки с псевдоожиженным слоем (1) через трубопровод (7) через нагнетатель (8) во внутреннее пространство (4). Нагревание нагревательного элемента (5) происходит с помощью горячей воды (5a), которая нагревается в теплообменнике (13) и покидает нагревательный элемент в виде охлажденной воды (5b), так что вода циркулирует между нагревательным элементом (5) и теплообменником (13). При этом применяют насос (17). Тепло для нагревания горячей воды дает DCE-пар (14) из DCE-устройства (15) (в данном случае: устройство для получения DCE прямым хлорированием), который после прохождения теплообмена поступает на промежуточное хранение в виде DCE-конденсата (16) в резервуар (26) и возвращается в DCE-устройство (15) или частично в виде DCE-продукта (16a) выводится из DCE-устройства (15). Для этого применяют насос (18). Нагревание воздуха (6) происходит в теплообменнике (9), который обогревается жидким DCE (19) из DCE-устройства (15). Воздух (6) проходит через воздушный фильтр (25) и с помощью нагнетателя (8) поступает в теплообменник (9). Жидкий DCE (19) с помощью насоса (20) поступает в теплообменник (9). Охлажденный DCE (11) из теплообменника (9) возвращается в DCE-устройство (15).

На фиг.3 представлено следующее, особенно предпочтительное соединение изображенного на фиг.1 варианта сушки по изобретению или, соответственно, способа по изобретению с DCE-устройством. Строение соответствует устройству с фиг.2 с изменением, которое состоит в том, что теплообменник (9) для нагревания воздуха (6) и теплообменник (30) для получения горячей воды (5a) работают с горячим DCE (19) из DCE-устройства (15). Сушка (1) в данном случае обогревается горячей водой, которая, в свою очередь, нагревается тепловой энергией, которая происходит из DCE-устройства (15). При этом потоки горячей воды (5a) и охлажденной воды (5b) движутся по кругу.

Изобретение относится к устройству, а также к способу сушки влажного полимерного порошка. Устройство (1) для сушки полимерного порошка содержит входное отверстие (2) и выходное отверстие (3) для полимерного порошка, нагревательный элемент (5), расположенный во внутреннем пространстве (4), трубопровод (7) для нагретого газа (6a) для сушки полимерного порошка, который попадает во внутреннее пространство (4), при этом трубопровод (7) соединен с теплообменником (9) для нагревания газа (6), который, в свою очередь, соединен с устройством для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида из 1,2-дихлорэтана, так что тепловая энергия из устройства для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида применяется для нагревания газа (6). Способ сушки полимерного порошка включает стадии обработки полимерного порошка нагретым газом (6a) в сушильном устройстве (1), поступление нагретого газа (6a) через трубопровод (7) во внутреннее пространство (4) сушильного устройства (1), нагревание газа (6) в теплообменнике (9) для получения нагретого газа (6a) и обогрев теплообменника (9) с помощью горячего текучего вещества (5a, 10, 19), которое было нагрето тепловой энергией, которая образовалась в устройстве для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида из 1,2-дихлорэтана. Данные устройство и способ пригодны преимущественно для сушки влажного порошка PVC и позволяет снизить энергозатраты. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ сушки полимерного порошка в сушильном устройстве (1), включающий стадии:
i) обработка полимерного порошка нагретым газом (6а) в сушильном устройстве (1), оснащенном входным отверстием (2) и выходным отверстием (3) для полимерного порошка и установленным во внутреннем пространстве (4) нагревательным элементом (5);
ii) подача нагретого газа (6а) через трубопровод (7) во внутреннее пространство (4) сушильного устройства (1);
iii) нагревание газа (6) в теплообменнике (9) для получения нагретого газа (6а); причем
iv) обогрев теплообменника (9) проводят с помощью горячего текучего вещества (5а, 10, 19), которое было нагрето тепловой энергией, которая образовалась в устройстве для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида из 1,2-дихлорэтана; и
v) подача через нагревательный элемент (5) горячей воды в качестве горячего текучего вещества (5а), которую нагревают тепловой энергией, которая образовалась в устройстве для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида из 1,2-дихлорэтана.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газ (6) представляет собой воздух.

3. Способ по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что устройство для получения 1,2-дихлорэтана (15) представляет собой устройство для прямого хлорирования или устройство для оксихлорирования.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сушильное устройство представляет собой сушку с псевдоожиженным слоем.

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что горячее текучее вещество (5а) в теплообменнике (13, 30) нагревают с помощью применения другого горячего текучего вещества, и при этом другое горячее текучее вещество происходит из устройства для получения 1,2-дихлорэтана (15).

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что с нижней стороны сушки с псевдоожиженным слоем (1) поступает нагретый воздух (6а) через трубопровод для воздуха (7) во внутреннее пространство (4), вследствие чего происходит псевдоожижение полимерного порошка, и тем, что нагревательный элемент (5) обогревают горячей водой (5а), причем горячую воду (5а) нагревают в теплообменнике (13, 30) и в виде охлажденной воды (5b) выводят из нагревательного элемента (5) и снова подают в теплообменник (13, 30), так что вода циркулирует между нагревательным элементом (5) и теплообменником (13, 30).

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в теплообменник (9) поступает жидкий 1,2-дихлорэтан (DCE) из дистилляционной колонны устройства для получения 1,2-дихлорэтана (15), так что отходящее тепло жидкого 1,2-дихлорэтана используют для нагревания воздуха (6).

8. Устройство (1) для сушки полимерного порошка с входным отверстием (2) и выходным отверстием (3) для полимерного порошка, с расположенным во внутреннем пространстве (4) нагревательным элементом (5) и с трубопроводом (7) для нагретого газа (6а) для сушки полимерного порошка, который попадает во внутреннее пространство (4), при этом трубопровод (7) соединен с теплообменником (9) для нагревания газа (6) и теплообменник (9) соединен с устройством для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида из 1,2-дихлорэтана, так что тепловая энергия из устройства для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида применяется для нагревания газа (6), через нагревательный элемент (5) протекает горячая вода в качестве горячего текучего вещества (5а), и нагревательный элемент (5) соединен с теплообменником (13, 30) для нагревания протекающего через нагревательный элемент (5) текучего вещества (5b), и теплообменник (13, 30) через трубопровод (11, 14) дополнительно соединен с устройством для получения 1,2-дихлорэтана (15) и/или для получения винилхлорида из 1,2-дихлорэтана, к которому подводится и от которого отводится горячее текучее вещество для нагревания текучего вещества (5b).

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что устройство для получения 1,2-дихлорэтана (15) представляет собой устройство для прямого хлорирования или устройство для оксихлорирования.

10. Устройство по одному из пп. 8 и 9, отличающееся тем, что оно представляет собой сушку с псевдоожиженным слоем.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что с нижней стороны сушки с псевдоожиженным слоем (1) предусмотрен трубопровод для воздуха (7), через который нагретый воздух (6а) поступает во внутреннее пространство (4), и что нагревание нагревательного элемента (5) происходит с помощью горячей воды (5а), которая нагревается в теплообменнике (13, 30) и которая в виде охлажденной воды (5b) покидает нагревательный элемент (5) и снова поступает в теплообменник (13, 30), так что вода циркулирует между нагревательным элементом (5) и теплообменником (13, 30).

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что теплообменник (9) соединен с дистилляционной колонной устройства для получения 1,2-дихлорэтана (15), так что отходящее тепло от жидкого 1,2-дихлорэтана из дистилляционной колонны применяется для нагревания воздуха (6).