處理本體法聚丙烯裝置不凝氣的變壓吸附工藝的制作方法

專利名稱：：處理本體法聚丙烯裝置不凝氣的變壓吸附工藝的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種處理本體法聚丙烯裝置低壓丙烯氣回收系統排放的不凝氣的變壓吸附工藝。龍駄本體法聚丙烯工藝是國內自主開發，并在國內被廣泛應用的一種聚丙烯生產工藝。在本體法聚丙烯裝置生產過程中，液體丙烯在催化劑和活化劑等的作用下，在3.5MPa(表)反應壓力和75。C反應溫度下，在聚合釜內發生聚合反應，生成固體聚丙烯粉料。聚合反應結束后，需要將聚合釜內剩余的丙烯回收，得到不含丙烯的固體聚丙烯粉料。通常情況下，首先進行高壓回收丙烯操作，就是靠聚合釜自身的壓力，將高于丙烯冷凝溫度對應的相平衡壓力以上部分的丙烯冷凝并回收，直至聚合釜達到1.31.5MPa(表)的丙烯相平衡壓力(相平衡壓力由冷凝溫度決定)。然后將聚合釜內的固體聚丙烯粉料和剩余的丙烯氣一起噴料到閃蒸釜，進行低壓丙烯氣的回收。通常的低壓丙烯氣回收過程主要由氣柜、抽真空系統和壓縮冷凝系統等構成。在閃蒸釜內氣體壓力高于氣柜時，閃蒸釜內的丙烯氣靠自壓進入氣柜，當閃蒸釜壓力降至氣柜壓力后，開啟真空泵對閃蒸釜抽真空，將真空泵抽出的丙烯氣升壓后排入氣柜，然后向閃蒸釜內注入氮氣，再一次對閃蒸釜抽真空，再將真空泵升壓后的丙烯氣排入氣柜，如此進行多次抽真空和氮氣置換操作，直至閃蒸釜內氣體含丙烯濃度低于1%，達到閃蒸釜內聚丙烯固體粉料的出料條件為止。靠自壓和抽真空升壓進入氣柜的丙烯氣在氣柜內混合為丙烯和氮氣的混合氣體后，經過壓縮機壓縮至2.0MPa(表)左右，再經冷凝器冷凝冷卻(通常冷卻介質為循環水)至35'C左右，這時混合氣體中的大部分丙烯被冷凝稱為液體，在氣液分離器內被分離出來，作為液體丙烯回收利用。而氣液分離器頂部得到的含丙烯濃度65%左右，其余為氮氣的不凝氣則被排出。中國專利CN1450101A提出了一種用膜分離系統處理不凝氣的低壓丙烯氣回收工藝，該工藝的核心是用膜分離系統處理不凝氣。膜分離系統的基本工作原理是利用特殊聚合物材料制成的膜對氮氣和烴類化合物透過能力不同的特點，將不凝氣中的氮氣和丙烯進行分離，經過膜分離系統分離后獲得的含丙烯濃度比較高的提濃氣返回氣柜，尾氣則排入火炬放空系統。用膜分離系統處理不凝氣的低壓丙烯氣回收工藝是目前國內普遍采用的低壓丙烯氣回收工藝。與將不凝氣直接排放相比，該工藝回收了不凝氣中相當量的丙烯，從而提高了丙烯回收率，使得本體法聚丙烯工藝的丙烯單耗顯著下降。盡管如此，采用膜分離系統處理不凝氣仍存在許多不理想之處。首先，不凝氣經膜分離系統處理后排放的尾氣濃度仍然比較高，通常在1020%左右，這部分尾氣排放仍造成相當數量的丙烯損耗；其次，膜分離系統處理后的尾氣達不到直排大氣的標準，不得不將處理后的尾氣排入火炬系統，這樣如果將火炬系統內混有膜分離系統尾氣的氣體回收作為燃料使用，將會由于混入大量氮氣而降低燃料氣的熱值和燃燒效率，進而增加燃料消耗和影響燃燒效果，而如果直接放火炬焚燒，由于燃燒效果不好，會造成大氣污染；再者，由于通過膜分離系統處理后獲得的提濃氣丙烯濃度比較低，通常在80%左右，形成大量氣體在氣柜一壓縮機一冷凝系統一膜分離系統之間循環，導致壓縮機負荷和電耗顯著增加。
發明內容本發明的一個目的是要提出一種進一步提高丙烯回收率的不凝氣處理工藝。本發明的另一個目的是要提出一種使回收處理后的凈化氮氣能夠達到直排大氣標準的，有利于保護大氣環境的不凝氣處理工藝。本發明的另一個目的是要提出一種有利于降低丙烯氣壓縮冷凝負荷，從而降低電耗的不凝氣處理工藝。本發明提出的不凝氣處理工藝是一種變壓吸附不凝氣處理工藝，先將不凝氣在一個處于二次吸附步驟的吸附床進行吸附，從吸附床出口得到中間氣，再將中間氣送至另一個處于一次吸附步驟的吸附床進行吸附，從吸附床出口得到凈化氮氣，當凈化氮氣中丙烯濃度達到或即將達到限值時，切換操作，對結束二次吸附步驟的吸附床進行脫附操作，得到脫附氣，最后將完成脫附操作的吸附床逆充至吸附壓力，其中每個吸附床依次經歷以下步驟(a)—次吸附步驟——將中間氣引入吸附床，吸附床進行一次吸附，將中間氣中的丙烯吸附下來，從吸附床出口得到凈化氮氣；(b)二次吸附步驟——切換進料氣，將不凝氣引入吸附床，吸附床進行二次吸附，將不凝氣中的丙烯部分吸附下來，同時將吸附床出口得到的中間氣引入另一個處于一次吸附步驟的吸附床；(c)逆放步驟——停止吸附進料，吸附床進行逆向釋放，將釋放出的脫附氣排入氣柜；(d)抽真空步驟——停止逆放操作，對吸附床進行抽真空操作，將抽真空得到的脫附氣排入氣柜；(e)逆充步驟——停止脫附操作，用凈化氮氣對吸附床進行逆向充壓；(f)重復步驟(a)到(e)。這里所說的不凝氣是指，在本體法聚丙烯裝置中，由閃蒸釜靠自壓排入氣柜的，和閃蒸釜抽真空和氮氣置換過程排入氣柜的混合氣體在氣柜內混合，經過壓縮冷凝后得到氣液混合物，再將氣液混合物氣液分離，分出其中的液體丙烯后得到的不凝氣體。通常情況下，在冷凝壓力2.0MPa(表)左右，冷凝溫度35。C左右的操作條件下，混合氣體中相當量的丙烯被冷凝為液體，剩余丙烯與氮氣的混合氣體——不凝氣中氮氣濃度在35%左右，其余65%左右主要是丙烯以及少量的丙烷、乙烯、乙垸等輕烴化合物。在本發明提出的變壓吸附不凝氣處理工藝中，每個吸附床的吸附過程是分兩個步驟完成的。完成脫附和逆充操作的吸附床首先進行一次吸附步驟，此時的進料氣是透過二次吸附吸附床的中間氣。一次吸附步驟完成后，吸附進料由中間氣切換為不凝氣，接著吸附床進行二次吸附步驟。由于吸附過程分兩個步驟完成，因此，任何時候至少有兩個串聯的吸附床分別處于二次吸附和一次吸附的吸附操作步驟。根據本發明人的研究，適合本發明變壓吸附不凝氣處理工藝的吸附劑可以是各種有利于丙烯、丙垸、乙烯、乙烷等輕烴化合物吸附和脫附的吸附劑，如活性炭、硅膠、活性氧化鋁，或分子篩等，也可以是負載金屬離子的活性炭、負載金屬離子的硅膠、負載金屬離子的活性氧化鋁，或負載金屬離子的分子篩等，也可以由兩種或兩種以上的上述吸附劑組合而成。適合本發明變壓吸附不凝氣處理工藝一次吸附和二次吸附步驟的吸附壓力為00.8MPa(表)，吸附溫度為常溫。二次吸附步驟結束后，開始對吸附床進行脫附操作，脫附過程包括逆放和抽真空兩個步驟。逆放步驟是將吸附床從吸附壓力降至接近氣柜壓力的過程。在逆放步驟中，隨著吸附床壓力的逐漸降低，大部分吸附床空體積(吸附床容積減去吸附劑顆粒占有的體積)內的丙烯和氮氣混合氣體與相當一部分從吸附劑表面脫附下來的丙烯氣體混合，作為脫附氣從吸附床入口側釋放出來，靠吸附床與氣柜之間的壓差從吸附床排至氣柜。逆放步驟結束后，開始抽真空步驟。抽真空步驟可以有兩種實現方式方式一由抽真空+汽提兩個分步驟構成。就是在逆放步驟結束后，先用抽真空設備對吸附床抽真空，使吸附床壓力繼續降低至最終脫附壓力，當吸附床達到最終脫附壓力后，從吸附床出口側通入凈化氮氣，同時繼續抽真空，維持吸附床壓力相對穩定，將抽真空和汽提過程得到的脫附氣送至氣柜。根據本發明人的試驗研究，通過汽提氮氣降低吸附床油氣分壓，可以使吸附在吸附劑表面的丙烯脫附得更徹底。方式二由抽真空分步驟構成。就是在逆放步驟結束后，用抽真空設備從吸附床入口側對吸附床抽真空，使吸附床壓力繼續降低至最終脫附壓力，進一步將吸附在吸附劑表面的丙烯脫附下來，使吸附劑得到再生，同時將抽真空得到的脫附氣送至氣柜。并根據本發明人的試驗研究，抽真空步驟合適的最終脫附壓力為530kPa(絕)。抽真空步驟結束后，用凈化氮氣對吸附床進行逆向充壓，直到吸附床壓力達到或接近吸附壓力。至此，一個吸附周期結束，吸附床進入下一個自步驟(a)至步驟(e)的吸附周期。吸附床操作步驟的切換可以通過凈化氮氣中丙烯濃度限值控制來實現，就是在凈化氮氣線上設置丙烯濃度檢測儀，當測得的凈化氮氣中丙烯濃度值達到限值時，控制系統自動切換操作；也可以由切換周期控制來實現，就是由控制系統按照設定的切換周期切換操作，保證凈化氮氣中丙烯濃度在即將達到限值時裝置自動切換操作。本發明與己有技術相比具有以下優點1、凈化氮氣濃度低，丙烯回收率提高。經常規變壓吸附工藝處理后，尾氣濃度本身就低于膜分離工藝，而本發明不凝氣先經二次吸附床進行二次吸附，再經一次吸附床進行一次吸附，最終從一次吸附床出口得到的凈化氮氣的丙烯含量更低，根據本發明人的研究試驗，凈化氮氣中的丙烯濃度可以<0.5%，這樣就大大減少了隨凈化氮氣帶出的丙烯量，從而提高了丙烯回收率。2、凈化氮氣達到直排大氣標準。得到低丙烯濃度的凈化氮氣的另一個好處是，可以滿足2007年8月1日國家開始實施的《儲油庫大氣污染物排放標準》GB20950—2007規定的直排大氣要求(目前國家尚未制定專門的丙烯氣排放限值，此處參考相近標準)，凈化氮氣可以直排大氣或被回收利用，因此，更加有利于環境保護。3、提高脫附氣含丙烯濃度，降低壓縮機電耗。由于不凝氣經過兩次吸附，二次吸附床可以被充分飽和吸附，這樣不但吸附劑的吸附容量增加，而且空體積內氣體的丙烯濃度也接近進料不凝氣的丙烯濃度，而由于進料不凝氣的丙烯濃度本身比較高，因此脫附再生過程得到的脫附氣丙烯濃度可以達到90%左右。脫附氣濃度的提高降低了氣柜一壓縮機一冷凝系統一變壓吸附裝置之間的循環氣體量，從而降低丙烯氣壓縮冷凝負荷，降低了壓縮機電耗。具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明所說的處理本體法聚丙烯裝置低壓丙烯氣回收系統排放的不凝氣的變壓吸附工藝做進一步說明。需要強調的是，下述實施例只是為了幫助更好地理解本發明，不能被認為是對本
發明內容的限制。根據本發明的精神和本
技術領域：
普通知識進行的各種替換和變更均應包含在本發明的范圍內。實施例1:來自低壓丙烯氣回收系統氣液分離器的原料不凝氣，其中含丙烯65%，氮氣35%，流量250NmVh，溫度35°C，壓力2.0MPa(表)，經壓力控制系統減壓至0.3MPa(表)后，進入本發明的變壓吸附裝置。變壓吸附裝置由5個內部裝填著活性炭的吸附床構成，編號分別為A、B、C、D、E，表一l是吸附床工作程序表表一l吸附床工作程序表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以下以A吸附床為例解釋整個變壓吸附工藝過程。假設一開始變壓吸附裝置處于階段l，吸附床A、B、C、D、E依次處于一次吸附、逆充、抽真空+汽提、逆放、二次吸附步驟。在接收不凝氣之前，吸附床A先接收來自吸附床E出口側的中間氣進行一次吸附，中間氣中所含的丙烯被活性炭吸附，幾乎不含丙烯的凈化氮氣從吸附床出口側排出，吸附壓力為0.3MPa(表)。隨著吸附過程的進行，吸附床的吸附前沿逐漸向吸附床出口側推進，凈化氮氣中丙烯濃度也逐漸升高，當設在凈化氮氣線上的丙烯濃度檢測儀測得的丙烯濃度達到0.5%的設定值時，裝置的PLC控制系統控制各吸附床切換操作進入階段2。裝置進入階段2后，吸附床A、B、C、D、E依次處于二次吸附、一次吸附、逆充、抽真空+汽提、逆放步驟。這時吸附床A接收裝置原料不凝氣進行二次吸附，不凝氣中的丙烯在吸附床的活性炭表面繼續被吸附，中間氣從吸附床出口排出，進入處于一次吸附的吸附床B。這時吸附床A的吸附壓力同樣為0.3MPa(表)。隨著吸附過程的進行，自吸附床A入口至出口的活性炭逐漸被飽和吸附，吸附床空體積內的丙烯濃度也逐步提高，并接近或達到原料不凝氣濃度。當吸附床B出口凈化氮氣濃度達到0.5M的設定值時，裝置再次進行切換操作。裝置進入階段3后，吸附床A、B、C、D、E依次處于逆放、二次吸附、一次吸附、逆充、抽真空+汽提步驟。吸附床A處于逆放步驟時，吸附床入口側與操作壓力為0.02MPa(表)的氣柜連通，借助吸附床與氣柜間的壓差，大部分吸附床空體積內的氣體和一部分從活性炭表面脫附下來的丙烯混合后逐漸釋放出來，作為脫附氣進入氣柜，直至吸附床壓力接近或等于氣柜壓力。當吸附床C出口凈化氮氣濃度達到0.5%的設定值時，裝置又一次進行切換操作。裝置進入階段4后，吸附床A、B、C、D、E依次處于抽真空+汽提、逆放、二次吸附、一次吸附、逆充步驟。吸附床A切換至抽真空+汽提步驟后，抽真空設備開始對吸附床抽真空。隨著吸附床壓力逐漸降低，吸附在活性炭表面的丙烯逐漸脫附下來，經抽真空設備升壓后作為脫附氣被送至氣柜。當吸附床壓力達到最終脫附壓力8kPa(絕)左右時，從吸附床出口通入凈化氮氣對吸附床進行汽提，此時，抽真空設備繼續對吸附床抽真空，并保持吸附床壓力穩定在8kPa(絕)左右。汽提氮氣進一步降低了吸附床的丙烯氣分壓，使吸附床得到更徹底的脫附。抽真空+汽提步驟得到的脫附氣平均丙烯濃度為92%。當吸附床D出口凈化氮氣濃度達到0.5%的設定值時，裝置又一次進行切換操作。裝置進入階段5后，吸附床A、B、C、D、E依次處于逆充、抽真空+汽提、逆放、二次吸附、一次吸附步驟。吸附床A處于逆充步驟后時，吸附床出口閥門打開，凈化氮氣從吸附床出口側進入吸附床，吸附床壓力逐漸升高，直至接近甚至達到吸附壓力。當吸附床E出口凈化氮氣濃度達到0.5n/。的設定值時，裝置又一次進行切換操作。至此，吸附床A的一個變壓吸附周期完成，開始進入下一個變壓吸附周期。吸附床B、C、D、E以與吸附床A相同的方式，按照表一l的程序，在PLC控制系統的控制下，依次完成各自的變壓吸附周期，使整個變壓吸附裝置連續運行。實施例2:來自低壓丙烯氣回收系統氣液分離器的原料不凝氣，其中含丙烯65%，氮氣35%，流量250NmVh，溫度35°C，壓力2.0MPa(表)，經壓力控制系統減壓至0.3MPa(表)后，進入本發明的變壓吸附裝置。變壓吸附裝置由5個內部裝填著活性炭的吸附床構成，編號分別為A、B、C、D、E，表一2是吸附床工作程序表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例2與實施例1其它步驟、操作條件和控制程序完全相同，此處不再贅述。僅以下步驟和控制程序除外1)各吸附床操作步驟的切換不是實施例1中的根據設置在凈化氮氣線上的丙烯濃度檢測儀測得的丙烯濃度設定值，而是由PLC設定的3min切換周期來控制。2)抽真空步驟不是實施例1中的由抽真空+汽提兩個分步驟構成，而是由抽真空分步驟構成。也就是抽真空設備將吸附床抽真空至最終脫附壓力8kPa(絕)后，抽真空步驟即結束。實施例2得到的凈化氮氣的最高丙烯濃度為0.3%,得到的脫附氣平均丙烯濃度為90%。權利要求1、一種處理本體法聚丙烯裝置低壓丙烯氣回收系統排放的不凝氣的變壓吸附工藝，其特征是先將不凝氣在一個處于二次吸附步驟的吸附床進行吸附，從吸附床出口得到中間氣，再將中間氣送至另一個處于一次吸附步驟的吸附床進行吸附，從吸附床出口得到凈化氮氣，當凈化氮氣中丙烯濃度達到或即將達到限值時，切換操作，對結束二次吸附步驟的吸附床進行脫附操作，得到脫附氣，最后將完成脫附操作的吸附床逆充至吸附壓力，其中每個吸附床依次經歷以下步驟(a)一次吸附步驟——將中間氣引入吸附床，吸附床進行一次吸附，將中間氣中的丙烯吸附下來，從吸附床出口得到凈化氮氣；(b)二次吸附步驟——切換進料氣，將不凝氣引入吸附床，吸附床進行二次吸附，將不凝氣中的丙烯部分吸附下來，同時將吸附床出口得到的中間氣引入另一個處于一次吸附步驟的吸附床；(c)逆放步驟——停止吸附進料，吸附床進行逆向釋放，將釋放出的脫附氣排入氣柜；(d)抽真空步驟——停止逆放操作，對吸附床進行抽真空操作，將抽真空得到的脫附氣排入氣柜；(e)逆充步驟——停止脫附操作，用凈化氮氣對吸附床進行逆向充壓；(f)重復步驟(a)到(e)。2、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是任何時候至少有兩個串聯的吸附床分別處于二次吸附和一次吸附的吸附操作步驟。3、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是吸附床內裝填的吸附劑是活性炭、硅膠、活性氧化鋁或分子篩。4、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是吸附床內裝填的吸附劑是負載金屬離子的活性炭、負載金屬離子的硅膠、負載金屬離子的活性氧化鋁，或負載金屬離子的分子篩。5、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是吸附床內裝填的吸附劑是由、活性炭、硅膠、活性氧化鋁、分子篩、負載金屬離子的活性炭、負載金屬離子的硅膠、負載金屬離子的活性氧化鋁，負載金屬離子的分子篩中的兩種或兩種以上吸附劑組合而成。6、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是步驟(a)和步驟(b)的吸附壓力為00.8MPa(表)，吸附溫度為常溫。7、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是抽真空步驟(d)由抽真空+汽提兩個分步驟構成。8、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是抽真空步驟(d)由抽真空分步驟構成。9、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是最終脫附壓力為530kPa(絕)。10、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是吸附床操作步驟的切換由凈化氮氣中丙烯濃度限值控制來實現。11、根據權利要求1所述的工藝過程，其特征是吸附床操作步驟的切換由切換周期控制來實現。全文摘要一種處理本體法聚丙烯裝置低壓丙烯氣回收系統排放的不凝氣的變壓吸附工藝，采用二次吸附的變壓吸附分離工藝，得到低丙烯濃度的凈化氮氣和高丙烯濃度的脫附氣。文檔編號C08F10/06GK101385936SQ20081016662公開日2009年3月18日申請日期2008年10月14日優先權日2008年10月14日發明者偉張,張國瑞,王新劍申請人:北京信諾海博石化科技發展有限公司