膜分離技術(shù)在聚丙烯裝置丙烯回收系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、 膜分離技術(shù)在聚丙烯裝置丙烯回收系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：間歇式液相小本體聚丙烯生產(chǎn)中產(chǎn)生的含大量丙烯、氮的尾氣，在常用冷凝法回收的基礎(chǔ)上使用一種新的分離法，即以有機膜分離法進一步回收尾氣中的丙烯，該法以膜兩側(cè)氣體的壓差為推動力，通過溶解、擴散、脫附等過程，利用各組分傳遞速率的差異來實現(xiàn)尾氣中丙烯氣體的充分回收。關(guān)鍵詞：小本體 有機蒸汽膜 丙烯 尾氣 回收率間歇式液相小本體聚合工藝因生產(chǎn)工藝自身的特點，在間歇式操作過程中造成丙烯跑損嚴重，其中主要方面有：聚合釜投料時加三劑過程中向大氣泄壓和反吹，以及反應(yīng)結(jié)束后的催化劑加料斗向大氣反吹操作；閃蒸置換過程中排大氣泄壓及抽真空操作；R-15不凝氣排放帶走的丙

2、烯；非正常操作而造成的放火炬和放空。在有尾氣回收及其它工藝操作條件較好時其每噸聚丙烯產(chǎn)品的凈丙烯消耗量只能控制在1.08-1.12，即丙烯利用率為89-92%，這是由其工藝特點所決定的。大量的丙烯單體被白白浪費掉，以一個年產(chǎn)2萬噸的聚丙烯裝置為例，丙烯單價0.22萬元，則年損耗丙烯量在2000噸左右，合計440萬元左右。一、 我廠聚丙烯裝置的生產(chǎn)現(xiàn)狀我廠聚丙烯裝置采用間歇式液相本體聚合工藝，由于工藝條件所限，相對連續(xù)法聚合工藝其丙烯利用率較低，一般為89-92%。目前全國小本體聚丙烯丙烯利用率考核指標為90%，2002年加權(quán)平均數(shù)為91%。我公司為92 %，從以上數(shù)據(jù)可以看出，我公司聚丙烯裝置

3、生產(chǎn)情況在全國同類裝置中處于較高水平。我廠聚丙烯裝置丙烯消耗高主要原因是：尾氣回收過程中不凝氣排放帶走的大量丙烯。不凝氣排放時，夾帶的丙烯氣體含量在50%左右，即每排放一立方米的不凝氣體，就會排放掉相應(yīng)體積的丙烯氣體，這不僅浪費了寶貴的丙烯資源，而且會給環(huán)境造成巨大污染。因此，減少這部分丙烯氣體的排放，低成本、無污染地回收馳放氣體中的丙烯，不僅能取得較高的經(jīng)濟效益，而且還能產(chǎn)生良好的社會效益。二、 膜分離技術(shù)原理及在丙烯尾氣回收中的應(yīng)用基本原理：有機蒸汽膜法回收系統(tǒng)主要采用“反向”選擇性高分子復(fù)合膜。在一定的滲透推動力作用下，根據(jù)不同氣體分子在膜中的溶解擴散性能的差異，可凝性有機蒸汽（如乙烯、

4、丙烯、重烴等）與惰性氣體（如氫氣、氮氣、甲烷等）相比，被優(yōu)先吸附滲透，從而達到目的。膜分離和冷凝法相結(jié)合來凈化和回收有機蒸汽,是90年代以來開發(fā)的新技術(shù)，正逐漸應(yīng)用于石化行業(yè)中，可有效回收不凝氣中的丙烯單體。膜法分離回收丙烯氣體的流程是一個與壓縮、冷凝相結(jié)合的過程，低壓尾氣丙烯經(jīng)壓縮、冷凝后,部分丙烯被液化,而隨氮氣等不凝氣體排放的丙烯經(jīng)過膜分離后,再進入氣柜,經(jīng)壓縮、冷凝而得到回收。三、 膜回收裝置工程概況 施工9月1號膜回收開始動電器焊。9月4號膜回收系統(tǒng)連接氮氣線。9月9號儀表連好膜回收裝置儀表線路。9月9日管線吹掃、試壓完畢，膜回收裝置結(jié)束收尾工作。 試車：9月10號膜回收裝置在廠家技

5、術(shù)指導(dǎo)以及石化公司協(xié)調(diào)安排下，車間一次試車成功，投入運行。 工藝流程說明：本流程主要分為原料氣預(yù)處理部分及膜分離部分。來自丙烯儲罐的尾氣,通過過濾器過濾掉可能含有的固體顆粒物和液滴后進入膜組件。膜組件由兩級進行串聯(lián),第一級可根據(jù)尾氣的流量和膜組件的處理量進行多個并聯(lián)。第二級一般由一個膜組件已足夠。當尾氣經(jīng)一級膜分離后,其排放側(cè)出口的丙烯濃度達不到排放濃度的要求 (一般為15%左右),開啟二級分離膜進行分離。在膜組件內(nèi),丙烯氣體經(jīng)溶解、擴散、脫附等步驟滲透過膜組件到僅有微壓的滲透側(cè),然后回收到氣柜內(nèi),再經(jīng)壓縮、冷凝而得到回收。而氮氣等小分子量的氣體在排放側(cè)被排入放空系統(tǒng)。 膜回收裝置廠家提供的工

6、藝參數(shù)和控制參數(shù)新增一臺容積流量為12.5 m3/min的壓縮機，更換一臺換熱面積為160 m2的冷凝器。膜回收裝置是按照原料氣流量：500 Nm3/h，滲透氣420 Nm3/h，尾氣80 Nm3/h的規(guī)模進行設(shè)計。1、分液罐壓力：1.95MPa（此值可根據(jù)現(xiàn)場工況調(diào)整）3、膜前溫度超高報警：504、聯(lián)鎖停車：膜前溫度達到55五、 膜回收裝置投用后的工藝分析 1、膜回收的工作負荷 由于現(xiàn)有壓縮機只有55 KW（膜回收設(shè)計壓縮機功率103KW），原料氣、滲透氣、尾氣的流量達不到設(shè)計數(shù)值。在現(xiàn)有壓縮機下的原料氣流量最大只能達到230 Nm3/h，一般只能在150 Nm3/h左右運行。膜回收裝置投用

7、后，氣柜下降速度只有以前的3/5，增加了壓縮機的開機時間。以前月份的壓縮機開機時間見下表，膜回收投用后壓縮機的開機時間一個月一般在700小時左右，比以前多230小時，壓縮機幾乎是滿負荷運轉(zhuǎn)。月份（2004）J-1/1開機時間（小時）J-1/2開機時間（小時）總開機時間（小時）5月6月157月8月 2、膜回收2004年9月的運行記錄及運行效果（見下表）日期原料氣流量尾氣流量原料氣溫度膜前溫度原料氣壓力膜前壓力AV01開度AV03開度原料氣尾氣滲透氣回收率丙烯濃度氮氣濃度丙烯濃度氮氣濃度丙烯濃度氮氣濃度NH3/Hr NH3/Hr MPaMPa%(V)%(V)%(V)%(V)%(V)%(V)%112

8、0991210015991425991430993、膜回收工藝參數(shù)的調(diào)整 由于現(xiàn)有壓縮機只有55 KW，原料氣流量達不到設(shè)計要求，我們調(diào)整后控制參數(shù)是。 1、分液罐壓力：1.9MPa。3、膜前溫度超高報警：504、聯(lián)鎖停車：膜前溫度達到55 5、膜前壓力不低于0.5 MPa，最好在1.0-1.2 MPa 6、要求三個切液點30分鐘切一次液 7、保證膜前溫度（TI102）比電伴熱前溫度（TI101）高約16。通過調(diào)整工藝控制（現(xiàn)只開兩支膜），能夠保證膜的正常平穩(wěn)運行。六、 膜回收裝置運行得到的結(jié)論 1 從膜的運行負荷上來說，由于現(xiàn)有壓縮機只有55 KW，不能達到膜運行的最佳效果。 2 回收率在9

9、8%左右，比廠家要求的回收率高（廠家要求回收率為90%）。 3 通過這一段的運行，發(fā)現(xiàn)丙烯收率比以前有升高。 4 由于回收了大部分的R-15不凝氣排放帶走的丙烯，則增加了壓縮機開機時間。 5 能耗與以前相比有所升高。七、 膜回收裝置的經(jīng)濟效益評價 從10月1號膜回收裝置試車成功到12月12號止，原料氣進口累積量是143588Nm3,尾氣累積量是18898 Nm3。滲透氣累積量=原料氣進口累積量-尾氣累積量=143588-18898=124690 Nm3滲透氣累積量=124690 Nm3，滲透氣中丙烯含量為60%計算得到純丙烯為74814Nm3 或純丙烯=140噸所以膜回收裝置每月大概能多回收丙

10、烯50噸。年經(jīng)濟效益=50×12×2200=132萬元八、 膜回收裝置現(xiàn)存在的問題 通過這一段的使用，發(fā)現(xiàn)還有以下問題沒有解決：1、 現(xiàn)有壓縮機的功率小55KW（膜回收設(shè)計壓縮機功率103KW），在建膜回收裝置前，氣柜從最低到最高只能裝3-4聚合釜的回收量。現(xiàn)膜回收投用后，滲透丙烯氣又回到氣柜，氣柜（1000 m3）很不容易抽下來，現(xiàn)在氣柜下降速度只有以前的3/5，不利于搶產(chǎn)。2、 三個切液點冬天容易凍，液沒地方切，原設(shè)計上沒有設(shè)計切液的地溝。3、 冬天克拉瑪依的氣溫很低，三個電伴熱不能夠完全滿足膜運行的要求，冬天運行時還需要增加伴熱線。4、 由于原設(shè)計的壓縮機沒有到位，現(xiàn)有壓縮機不能做到長期滿負荷運轉(zhuǎn)。 九、 膜回收裝置的運行經(jīng)驗 1、膜前壓力0.9-1.2是膜運行適合范圍。 2、R-15及時返料（一般不要超過80cm）。 3、膜回收裝置的三個切液點要及時切液（30min一次）。 4、滲透氣壓力要多做觀察與調(diào)節(jié)，原料氣溫度與膜前溫度要多觀察與調(diào)節(jié)。5、 要及時處理好膜回收裝置的正常停車與非正常停車。十、 總結(jié) 1、膜回收裝置投用后大大降低了丙烯資源的損耗，丙烯回收率達到95%以上，在現(xiàn)有的條件下，每月多回收了50噸的丙