甲乙酮尾氣凈化技術(shù)

1、甲乙酮尾氣凈化利用技術(shù)甲乙酮尾氣凈化利用技術(shù)周廣林周廣林(高工高工)中國石油大學(xué)（北京）技術(shù)交流技術(shù)交流2010 年 03月中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）主要內(nèi)容主要內(nèi)容項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景以正丁烯為原料生產(chǎn)甲乙酮過程中產(chǎn)生大量尾氣：以正丁烯為原料生產(chǎn)甲乙酮過程中產(chǎn)生大量尾氣：98 %(98 %(體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)) )的的h h2 2和少量的仲丁醇、甲乙酮和碳四烯等雜質(zhì)組份和少量的仲丁醇、甲乙酮和碳四烯等雜質(zhì)組份。一般處理為一般處理為放火炬燒掉，不僅浪費(fèi)氫氣

2、資源還嚴(yán)重污染環(huán)境。放火炬燒掉，不僅浪費(fèi)氫氣資源還嚴(yán)重污染環(huán)境。加氫裂化及柴油加氫裝置加氫裂化及柴油加氫裝置氫源緊缺，從廠外引入氫氣使成本上升。氫源緊缺，從廠外引入氫氣使成本上升。開發(fā)甲乙酮生產(chǎn)過程中尾氣的回收利用技術(shù)，不僅具有可觀的經(jīng)開發(fā)甲乙酮生產(chǎn)過程中尾氣的回收利用技術(shù)，不僅具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益還具有積極的環(huán)保意義。濟(jì)效益還具有積極的環(huán)保意義。中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)( (北京北京) )開發(fā)了固定床吸附法脫除氫氣中雜質(zhì)的工藝開發(fā)了固定床吸附法脫除氫氣中雜質(zhì)的工藝, , 既簡化了生產(chǎn)工藝和操作既簡化了生產(chǎn)工藝和操作, , 又降低了設(shè)備投資和氣體凈化成本。又降低了設(shè)備投資和氣體凈化成本。中國石油

3、大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀甲乙酮尾氣脫除雜質(zhì)的技術(shù)甲乙酮尾氣脫除雜質(zhì)的技術(shù) 深冷分離法深冷分離法 吸收分離法吸收分離法變壓吸附法變壓吸附法 膜分離法膜分離法吸附分離法吸附分離法 高溫加氫法高溫加氫法 中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù) 投資適中投資適中, 占地面積小、流程簡單占地面積小、流程簡單, 操作簡便，操作簡便，對設(shè)備材質(zhì)無特殊要求對設(shè)備材質(zhì)無特殊要求, 生產(chǎn)成本較低生產(chǎn)成本較低,適合于適合于甲乙酮廠含氫尾氣的提純，在甲乙酮廠得到快甲乙酮廠含氫尾氣的提純，在甲乙酮廠得到快速的發(fā)展。速的發(fā)展。 吸附劑是

4、吸附分離法的核心。吸附劑是吸附分離法的核心。 吸附容量大、分離因數(shù)大、使用壽命長吸附容量大、分離因數(shù)大、使用壽命長吸附分離法吸附分離法中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù) 干法氫氣凈化技術(shù)是利用吸附劑在常溫和一定壓力下對氫氣干法氫氣凈化技術(shù)是利用吸附劑在常溫和一定壓力下對氫氣中仲丁醇、甲乙酮、中仲丁醇、甲乙酮、c4烴類的吸附作用較強(qiáng)，而對烴類的吸附作用較強(qiáng)，而對h2吸附作用較吸附作用較弱的特點(diǎn)，將仲丁醇、甲乙酮、弱的特點(diǎn)，將仲丁醇、甲乙酮、c4烴類從烴類從h2中分離出來，從而達(dá)中分離出來，從而達(dá)到凈化到凈化h2的目的。的目的。 同時(shí)也利用吸附

5、劑在不同壓力下和溫度下，對仲丁醇、甲乙酮、同時(shí)也利用吸附劑在不同壓力下和溫度下，對仲丁醇、甲乙酮、c4烴類的吸附作用減弱的特點(diǎn)以及仲丁醉、甲乙酮在烴類的吸附作用減弱的特點(diǎn)以及仲丁醉、甲乙酮在180220汽化的物理特性，對已吸附飽和的吸附劑進(jìn)行加熱，使雜質(zhì)汽化汽化的物理特性，對已吸附飽和的吸附劑進(jìn)行加熱，使雜質(zhì)汽化脫附，吸附劑從而得以再生，恢復(fù)其吸附能力，重新使用。脫附，吸附劑從而得以再生，恢復(fù)其吸附能力，重新使用。吸附法原理吸附法原理中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)工藝流程簡單工藝流程簡單吸附劑可有效再生吸附劑可有效再生 操作成本低操作成

6、本低吸附法工藝特點(diǎn)吸附法工藝特點(diǎn)中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)k-720吸附前冷卻器吸附塔1吸附塔2吸附塔3解析氣解析尾氣冷凝器凝液罐少量不凝氣排大氣或者火炬甲乙酮廢液升壓泵回收甲乙酮仲丁醇液相甲乙酮尾氣氫氣去管網(wǎng)流程示意圖流程示意圖中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)吸附劑的再生：過熱蒸汽直接對吸附劑加熱升溫吸附劑的再生：過熱蒸汽直接對吸附劑加熱升溫吸附劑的溫度應(yīng)高于吸附劑的溫度應(yīng)高于180，這樣才能使甲乙酮、仲丁醇完全汽化。，這樣才能使甲乙酮、仲丁醇完全汽化。隨著蒸汽的流動(dòng)將甲乙酮

7、、仲丁醇帶出吸附塔器，甲乙酮、仲丁醇的隨著蒸汽的流動(dòng)將甲乙酮、仲丁醇帶出吸附塔器，甲乙酮、仲丁醇的分壓降低，微孔中的甲乙酮、仲丁醇充分解吸，從而實(shí)現(xiàn)吸附劑的完分壓降低，微孔中的甲乙酮、仲丁醇充分解吸，從而實(shí)現(xiàn)吸附劑的完全再生。全再生。1 atm：仲丁醇熔點(diǎn)是：仲丁醇熔點(diǎn)是-114.7、沸點(diǎn)、沸點(diǎn)99.5， 甲乙酮熔點(diǎn)是甲乙酮熔點(diǎn)是-86.4、沸點(diǎn)、沸點(diǎn)79.6吸附劑的有效再生吸附劑的有效再生中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)用蒸汽升溫再生的吸附劑還需用常溫惰性氣體如氮?dú)猓ㄓ谜羝郎卦偕奈絼┻€需用常溫惰性氣體如氮?dú)猓?氧含量氧含量應(yīng)低于應(yīng)

8、低于0.3%）進(jìn)行吹掃降溫，一方面帶出其中的熱量，另一方面）進(jìn)行吹掃降溫，一方面帶出其中的熱量，另一方面帶出其中的甲乙酮、仲丁醇蒸汽，使其分壓盡量降低。在吸附器帶出其中的甲乙酮、仲丁醇蒸汽，使其分壓盡量降低。在吸附器內(nèi)的溫度持續(xù)數(shù)小時(shí)低于內(nèi)的溫度持續(xù)數(shù)小時(shí)低于40后，可以重新投用該吸附器。后，可以重新投用該吸附器。在實(shí)際的操作過程中由于再生蒸汽流速不穩(wěn)，在實(shí)際的操作過程中由于再生蒸汽流速不穩(wěn)， 壓力波動(dòng)，同時(shí)壓力波動(dòng)，同時(shí)蒸汽中水的凝結(jié)，使吸附劑在多次再生后，吸附劑的結(jié)構(gòu)發(fā)生破蒸汽中水的凝結(jié)，使吸附劑在多次再生后，吸附劑的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，脫甲乙酮、仲丁醇效果變差，甚至沒有再次利用的價(jià)值，吸壞，脫

9、甲乙酮、仲丁醇效果變差，甚至沒有再次利用的價(jià)值，吸附劑就必須更換。正常情況下，吸附劑使用時(shí)間可達(dá)附劑就必須更換。正常情況下，吸附劑使用時(shí)間可達(dá)610年。年。吸附劑的有效再生吸附劑的有效再生中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)在正常操作過程中，只需要定時(shí)取樣分析凈化氣中的甲乙在正常操作過程中，只需要定時(shí)取樣分析凈化氣中的甲乙酮、仲丁醇含量，不需要做其他工作，也無其他公用工程消酮、仲丁醇含量，不需要做其他工作，也無其他公用工程消耗，因此本裝置不用設(shè)專職人員進(jìn)行監(jiān)控。耗，因此本裝置不用設(shè)專職人員進(jìn)行監(jiān)控。只有在再生過程要消耗蒸汽和電能，同時(shí)也需要人

10、員監(jiān)控只有在再生過程要消耗蒸汽和電能，同時(shí)也需要人員監(jiān)控再生氣的流量，以及吸附器內(nèi)的溫度變化情況，并加以適時(shí)再生氣的流量，以及吸附器內(nèi)的溫度變化情況，并加以適時(shí)調(diào)整。調(diào)整。但由于再生過程時(shí)間短，再生蒸汽消耗量少，因此平均操但由于再生過程時(shí)間短，再生蒸汽消耗量少，因此平均操作成本低。作成本低。操作成本低操作成本低中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)型型 號號外外 觀觀;規(guī)規(guī) 格格/mm堆堆 密密 度度/kg.l-1側(cè)壓強(qiáng)度側(cè)壓強(qiáng)度/n.cm-1比表面積比表面積/m2.g-1吸附容量吸附容量/%qms-01黑色條狀黑色條狀3 35 5100.60

11、.8504022吸附劑的物化性質(zhì)吸附劑的物化性質(zhì)中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù) 齊翔公司，齊翔公司有一套 2.0萬t/a甲乙酮裝置，2002年4月5日利用我院開發(fā)的h2凈化技術(shù)，年經(jīng)濟(jì)效益500600萬元。 江蘇泰州石油化工總廠，新上了一套 3.0萬t/a甲乙酮裝置，和我院簽定了專有技術(shù)實(shí)施合同和供貨合同，2004年3月供貨，3月份開車，至今仍在使用中。 中國石油哈爾濱分公司，2003年12月新上了一套3.0萬t/a甲乙酮裝置，采用我院的h2凈化技術(shù)，2003年8月份簽定了合同，2004年7月份交貨，至今仍在使用中。 蘭州煉油化工總廠，

12、2003年新上了一套3.0萬t/a甲乙酮裝置，把付產(chǎn)h2送往煉油廠h2管網(wǎng)，采用我院凈化技術(shù)，2003年10月份簽定了專有技術(shù)實(shí)施合同協(xié)議書。工業(yè)應(yīng)用實(shí)例工業(yè)應(yīng)用實(shí)例中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)哈爾濱石化分公司3.0萬t/a甲乙酮尾氣回收成分成分氫氣氫氣空氣空氣碳四烯烴碳四烯烴仲丁醇仲丁醇甲乙酮甲乙酮合計(jì)合計(jì)wt%60.980.4016.6215.07.0100.0甲乙酮尾氣組成甲乙酮尾氣組成工藝條件工藝條件 ：壓力：壓力 2.15mpa ；溫度；溫度 5 ；流量；流量 133.85kg/h 案例案例中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（

13、北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)凈化后產(chǎn)品氫氣指標(biāo)凈化后產(chǎn)品氫氣指標(biāo)h2：99.99%(v)mek50 ppm(v)sba50 ppm(v)年操作時(shí)間年操作時(shí)間 8000小時(shí)小時(shí)技術(shù)方案技術(shù)方案中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)吸附劑裝量：單塔吸附劑裝量：單塔18m3，三塔，三塔54 m3，使用壽命，使用壽命5年年吸附劑穿透吸附容量：吸附劑穿透吸附容量：23%（m/m）吸附劑再生周期：吸附劑再生周期：1520天天技術(shù)方案技術(shù)方案中國

14、石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)序號序號1234項(xiàng)目項(xiàng)目中壓蒸汽中壓蒸汽儀表空氣儀表空氣普氮?dú)馄盏獨(dú)庋h(huán)水循環(huán)水規(guī)格要求規(guī)格要求1.0mp壓力壓力0.5mpa壓力壓力0.6mpa常溫，常溫，0.4 mpa單位單位消耗消耗指標(biāo)指標(biāo)0.763100.15146.2使用使用情況情況間斷間斷連續(xù)連續(xù)間斷間斷間斷間斷備注備注解吸時(shí)用解吸時(shí)用解吸時(shí)用解吸時(shí)用公用工程公用工程技術(shù)方案技術(shù)方案中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)主要設(shè)備主要設(shè)備序號序號1234設(shè)備名稱設(shè)備名稱分離器分離器吸附塔吸附塔廢氣冷凝

15、凝器廢氣冷凝凝器廢液罐廢液罐規(guī)格、型號規(guī)格、型號10001000200020002000200080008000600600200020001400140030003000材質(zhì)材質(zhì)cscscscscscscscs數(shù)量數(shù)量1 1311技術(shù)方案技術(shù)方案中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù)固定床甲乙酮尾氣凈化技術(shù) 工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，該吸附劑具有良好的活性和較高的吸附容量，凈工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，該吸附劑具有良好的活性和較高的吸附容量，凈化度高，氫氣純度完全符合加氫催化劑的要求，使氫氣得以有效利用，化度高，氫氣純度完全符合加氫催化劑的要求，使氫氣得以有效利用，并消除了不安全隱患

16、，保證了甲乙酮裝置的正常運(yùn)行。并消除了不安全隱患，保證了甲乙酮裝置的正常運(yùn)行。 qms- 1 qms- 1 型吸附劑的可再生性能良好，再生后其吸附能力達(dá)到新鮮吸型吸附劑的可再生性能良好，再生后其吸附能力達(dá)到新鮮吸附劑的水平，吸附劑具有相當(dāng)長的使用壽命。附劑的水平，吸附劑具有相當(dāng)長的使用壽命。 qms- 1 qms- 1 型吸附劑及吸附工藝技術(shù)路線簡單，操作方便，全年可回收型吸附劑及吸附工藝技術(shù)路線簡單，操作方便，全年可回收利用氫氣利用氫氣1152t1152t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 甲乙酮裝置產(chǎn)氫完全可以作為外來氫源應(yīng)用于半再生重整裝置的開工甲乙酮裝置產(chǎn)氫完全可以作為外來氫源應(yīng)用于半再生重整裝置的開工過程過程, , 并具有一定的推廣意義。并具有一定的推廣意義。 以甲乙酮裝置產(chǎn)氫作為外來氫源以甲乙酮