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

膜分離技術(shù)在聚丙烯裝置丙烯回收系統(tǒng)中的應(yīng)用 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(jī)膜分離法進(jìn)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(dòng)力，通過(guò)溶解、擴(kuò)散、脫附等過(guò)程，利用各組分傳遞速率的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)尾氣中丙烯氣體的充分回收。關(guān)鍵詞：小本體 有機(jī)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(diǎn)，在間歇式操作過(guò)程中造成丙烯跑損嚴(yán)重，其中主要方面有：聚合釜投料時(shí)加三劑過(guò)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(guò)程中排大氣泄壓及抽真空操作；R-15不凝氣排放帶走的丙烯；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(shí)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(diǎn)所決定的。大量的丙烯單體被白白浪費(fèi)掉，以一個(gè)年產(chǎn)2萬(wàn)噸的聚丙烯裝置為例，丙烯單價(jià)0.22萬(wàn)元，則年損耗丙烯量在2000噸左右，合計(jì)440萬(wàn)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(duì)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(guó)小本體聚丙烯丙烯利用率考核指標(biāo)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，我公司聚丙烯裝置生產(chǎn)情況在全國(guó)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(guò)程中不凝氣排放帶走的大量丙烯。不凝氣排放時(shí)，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(huì)排放掉相應(yīng)體積的丙烯氣體，這不僅浪費(fèi)了寶貴的丙烯資源，而且會(huì)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(wú)污染地回收馳放氣體中的丙烯，不僅能取得較高的經(jīng)濟(jì)效益，而且還能產(chǎn)生良好的社會(huì)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(jī)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(dòng)力作用下，根據(jù)不同氣體分子在膜中的溶解擴(kuò)散性能的差異，可凝性有機(jī)蒸汽（如乙烯、丙烯、重?zé)N等）與惰性氣體（如氫氣、氮?dú)狻⒓淄榈龋┫啾?，被?yōu)先吸附滲透，從而達(dá)到目的。膜分離和冷凝法相結(jié)合來(lái)凈化和回收有機(jī)蒸汽,是90年代以來(lái)開(kāi)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(gè)與壓縮、冷凝相結(jié)合的過(guò)程，低壓尾氣丙烯經(jīng)壓縮、冷凝后,部分丙烯被液化,而隨氮?dú)獾炔荒龤怏w排放的丙烯經(jīng)過(guò)膜分離后,再進(jìn)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(hào)膜回收開(kāi)始動(dòng)電器焊。9月4號(hào)膜回收系統(tǒng)連接氮?dú)饩€。9月9號(hào)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(hào)膜回收裝置在廠家技術(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(yùn)行。 工藝流程說(shuō)明：本流程主要分為原料氣預(yù)處理部分及膜分離部分。來(lái)自丙烯儲(chǔ)罐的尾氣,通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾掉可能含有的固體顆粒物和液滴后進(jìn)入膜組件。膜組件由兩級(jí)進(jìn)行串聯(lián),第一級(jí)可根據(jù)尾氣的流量和膜組件的處理量進(jìn)行多個(gè)并聯(lián)。第二級(jí)一般由一個(gè)膜組件已足夠。當(dāng)尾氣經(jīng)一級(jí)膜分離后,其排放側(cè)出口的丙烯濃度達(dá)不到排放濃度的要求 (一般為15%左右),開(kāi)啟二級(jí)分離膜進(jìn)行分離。在膜組件內(nèi),丙烯氣體經(jīng)溶解、擴(kuò)散、脫附等步驟滲透過(guò)膜組件到僅有微壓的滲透?jìng)?cè),然后回收到氣柜內(nèi),再經(jīng)壓縮、冷凝而得到回收。而氮?dú)獾刃》肿恿康臍怏w在排放側(cè)被排入放空系統(tǒng)。 膜回收裝置廠家提供的工藝參數(shù)和控制參數(shù)新增一臺(tái)容積流量為12.5 m3/min的壓縮機(jī)，更換一臺(tái)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(jìn)行設(shè)計(jì)。1、分液罐壓力：1.95MPa（此值可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況調(diào)整）2、滲透氣超壓報(bào)警：0.2MPa3、膜前溫度超高報(bào)警：504、聯(lián)鎖停車：膜前溫度達(dá)到55五、 膜回收裝置投用后的工藝分析 1、膜回收的工作負(fù)荷 由于現(xiàn)有壓縮機(jī)只有55 KW（膜回收設(shè)計(jì)壓縮機(jī)功率103KW），原料氣、滲透氣、尾氣的流量達(dá)不到設(shè)計(jì)數(shù)值。在現(xiàn)有壓縮機(jī)下的原料氣流量最大只能達(dá)到230 Nm3/h，一般只能在150 Nm3/h左右運(yùn)行。膜回收裝置投用后，氣柜下降速度只有以前的3/5，增加了壓縮機(jī)的開(kāi)機(jī)時(shí)間。以前月份的壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間見(jiàn)下表，膜回收投用后壓縮機(jī)的開(kāi)機(jī)時(shí)間一個(gè)月一般在700小時(shí)左右，比以前多230小時(shí)，壓縮機(jī)幾乎是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。月份（2004）J-1/1開(kāi)機(jī)時(shí)間（小時(shí)）J-1/2開(kāi)機(jī)時(shí)間（小時(shí)）總開(kāi)機(jī)時(shí)間（小時(shí)）5月439.452.8492.26月442.415457.47月382.695.5478.18月303.7160.8464.5 2、膜回收2004年9月的運(yùn)行記錄及運(yùn)行效果（見(jiàn)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(kāi)度AV03開(kāi)度原料氣尾氣滲透氣回收率丙烯濃度氮?dú)鉂舛缺舛鹊獨(dú)鉂舛缺舛鹊獨(dú)鉂舛萅H3/Hr NH3/Hr MPaMPa%(V)%(V)%(V)%(V)%(V)%(V)%11282.922.19825.4734.1151.8490.7378.92053.60146.3991.85898.14255.94644.0549912226.70.123.423.21.8421.261001563.7436.262.33597.66553.2346.779914247.17919.48718.36418.5841.8971.4066.82544.92155.0791.13298.86854.6245.389914269.45133.29715.23617.6311.9011.0165.23037.81262.1882.08697.91455.43844.562993、膜回收工藝參數(shù)的調(diào)整 由于現(xiàn)有壓縮機(jī)只有55 KW，原料氣流量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，我們調(diào)整后控制參數(shù)是。 1、分液罐壓力：1.9MPa。2、滲透氣超壓報(bào)警：0.2MPa3、膜前溫度超高報(bào)警：504、聯(lián)鎖停車：膜前溫度達(dá)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(gè)切液點(diǎn)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(guò)調(diào)整工藝控制（現(xiàn)只開(kāi)兩支膜），能夠保證膜的正常平穩(wěn)運(yùn)行。六、 膜回收裝置運(yùn)行得到的結(jié)論 1 從膜的運(yùn)行負(fù)荷上來(lái)說(shuō)，由于現(xiàn)有壓縮機(jī)只有55 KW，不能達(dá)到膜運(yùn)行的最佳效果。 2 回收率在98%左右，比廠家要求的回收率高（廠家要求回收率為90%）。 3 通過(guò)這一段的運(yùn)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(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間。 5 能耗與以前相比有所升高。七、 膜回收裝置的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià) 從10月1號(hào)膜回收裝置試車成功到12月12號(hào)止，原料氣進(jìn)口累積量是143588Nm3,尾氣累積量是18898 Nm3。滲透氣累積量=原料氣進(jìn)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(jì)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烯50噸。年經(jīng)濟(jì)效益=50122200=132萬(wàn)元八、 膜回收裝置現(xiàn)存在的問(wèn)題 通過(guò)這一段的使用，發(fā)現(xiàn)還有以下問(wèn)題沒(méi)有解決：1、 現(xiàn)有壓縮機(jī)的功率小55KW（膜回收設(shè)計(jì)壓縮機(jī)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?，F(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(lái)，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(gè)切液點(diǎn)冬天容易凍，液沒(méi)地方切，原設(shè)計(jì)上沒(méi)有設(shè)計(jì)切液的地溝。3、 冬天克拉瑪依的氣溫很低，三個(gè)電伴熱不能夠完全滿足膜運(yùn)行的要求，冬天運(yùn)行時(shí)還需要增加伴熱線。4、 由于原設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)沒(méi)有到位，現(xiàn)有壓縮機(jī)不能做到長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。 九、 膜回收裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 1、膜前壓力0.9-1.2是膜運(yùn)行適合范圍。 2、R-15及時(shí)返料（一般不要超過(guò)80cm）。 3、膜回收裝置的三個(gè)切液點(diǎn)要及時(shí)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(shí)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(dá)到95%以上，在現(xiàn)