小本体聚丙烯装置尾气膜回收技术

摘要:大庆华科股份有限公司聚丙烯厂产生的尾气来源主要是聚合投料放空、闪蒸置换、净化放空、以及丙烯储罐处理过程中的放空。尾气膜回收技术应用前,尾气直接排放到炼厂火炬燃烧或进行就地放空,在污染环境的同时也浪费了大量资源,采用大连欧科膜技术工程有限公司提供的压缩/冷冻/膜组合尾气自动回收工艺后,排放的不凝气体通过有机蒸汽回收膜,最大限度的回收未参加反应的丙烯气体。同时关闭炼油厂管网系统,杜绝外排,这样保证了安全环保生产。在实现节能减排、降低生产成本和员工劳动强度的同时,为企业创造了可观的经济效益。

关键词:小本体 聚丙烯 尾气 膜回收

近年来,小本体聚丙烯装置尾气膜回收技术应用广泛,为炼厂气的综合利用及节能减排、实现绿色环保生产做出了一定贡献。因液相本体法聚丙烯技术生产低档注塑级、扁丝级、无机填充、共混改性等聚丙烯品种,满足了市场对聚丙烯的大量需求,加上其投资少、流程简单、收效较快而得到普及推广。

大庆华科股份有限公司聚丙烯厂装置由8台12m3聚合釜、4台14m3闪蒸釜和一些辅助设备组成,以石油液化气经气体分流分离出的丙烯为原料,聚合采用间歇式液相本体法工艺过程,以液相丙烯单体为原料,采用高效催化剂(CS-1型),以三乙基铝为活化剂,同时反应体系中增加了第三组分二苯基二甲氧基硅烷(DDS)生产聚丙烯粉料。丙烯聚合属于配位阴离子聚合反应,以催化剂为活性中心进行链引发、链增长、链转移、链终止,聚合反应中以氢气为分子量调节剂。2004年改造扩建后,生产能力由原来的10000吨/年达到目前的30000吨/年。

由于建厂早,该装置自动化程度很低,装置产生的尾气直接排放到炼厂火炬燃烧或进行就地放空,在污染环境的同时也浪费了大量资源,为节能减排,增收效益,本单位在装置的尾气部分引进了膜回收技术。

1原工艺流程

1.1原生产过程

原料丙烯经固碱塔脱碱塔脱硫塔氧化铝干燥器镍触媒脱氧器分子筛干燥器进行精制后进入精丙烯罐,投料时将丙烯,催化剂,活化剂,二苯基二甲氧基硅烷(DDS)及氢气经计量按投料步骤投入聚合釜中,然后将聚合釜升温,使物料反应,控制釜温釜压,在规定时间内进行恒温恒压反应,将没有参加反应的剩余气相丙烯冷凝回收,聚合釜中的粉料分3-5次喷入闪蒸釜中,在闪

蒸釜中,气相丙烯与聚丙烯粉料进行分离,用氮气

进行置换,合格后出料包装。

1.2原尾气排放

传统的聚合反应过程中,聚合投料放空丙烯、闪蒸净化放空、聚合釜内的粉料喷入闪蒸釜内进行置换时,挟带出来的丙烯、丙烷混合气体经气固分离器和布袋除尘器除去粉尘后,剩余气体排至火炬系统、闪蒸釜排气后的剩余气体经真空缓冲罐被真空泵抽走由高空排放、以及丙烯储罐处理过程中的放空,聚合反应和闪蒸过程中的释放气中,均有大量的烯烃排出。通常采用压缩/冷冻的传统工艺对可凝性气体如乙烯、丙烯等进行回收。由于受压力、冷凝温度的影响,大量低浓度的烯烃无法回收。

1.3存在问题

间歇式液相本体聚丙烯生产过程中,有20%左右的丙烯不能被充分利用而排放,造成损失。在通常的生产过程中,部分不凝气排放途径:(1)排至炼油厂瓦斯系统;(2)排至炼油厂火炬系统焚烧;(3)排放大气,污染环境,在第二个途径中,大量的丙烯单体被直接燃烧,浪费了大量资源。

1.4采取措施

为了克服尾气排放对炼油厂管网造成的冲击,影响管网的正常安全运行,构成重大危险.同时尾气排放污染环境,还浪费资源. 大连欧科膜技术工程有限公司提供的压缩/冷冻/膜组合工艺是高效回收丙烯单体的最有效方法。排放的不凝气体通过有机蒸汽回收膜,最大限度的回收未参加反应的丙烯气体。同时关闭炼油厂管网系统,杜绝外排,这样保证了安全环保生产。

2、膜回收技术

有机蒸气膜分离技术是20世纪90年代兴起的新型膜分离技术,可用于分离和回收碳氢化合物。分离有机蒸气的膜与氢气等小分子气体分离膜不同,前者使用橡胶态聚合物,而后者为玻璃态聚合物。膜分离原理是根据不同气体分子在膜中的溶解扩散性的差异来完成分离。在橡胶态聚合物膜中可凝性有机蒸气(如丙烯)与惰性气体(如氮气)相比,前者有较大的溶解度,被优先渗透,如丙烯和氮气混合物通过膜变成渗透流(富丙烯流)和非渗透流(富氮气流),从而达到丙烯提浓分离的目的。采用有机蒸气膜回收系统,先使低浓度的丙烯得到富集,再经压缩/冷凝回收,即不凝气中丙烯的回收过程是压缩/冷凝/膜分离组合工艺(CCM系统)。

有机蒸汽膜法回收系统主要采用“反向”选择性高分子复合膜。在一定的渗透推动力的作用下,根据不同气体分子在膜中的溶解扩散性能的差异,可凝性有机蒸汽(如乙烯、丙烯、重烃等)与惰性气体(如氢气、氮气、甲烷等)相比,被优先吸附渗透,从而达到分离的目的。

3、技术应用效果及经济效益分析

聚合回收后将聚合釜中的粉料分多次喷入闪蒸釜中,聚合喷料时压力经闪蒸釜低压瓦斯线进入尾气回收罐。闪蒸釜进入尾气回收罐中的气体为丙烯和氮气混合气体,尾气回收罐中的混合气体经压缩机压缩后进入冷凝器冷凝为液相丙烯进入丙烯储罐用于聚合生产,丙烯储罐上部有一部分未凝混合

气体丙烯和氮气进入膜回收系统,因丙烯和氮气的分子大小不同,丙烯穿透膜重新进入压缩机入口经冷凝器冷凝为液相丙烯进入丙烯储罐,阻隔在膜外的氮气等大分子气体进入现场放空。工艺流程见下图:

图1聚丙烯尾气膜回收工艺流程简图

3.1改造效果

对装置尾气回收系统采用压缩机冷凝及有机蒸汽膜回收工艺,回收液体丙烯直接供聚合使用,将丙烯回收罐中的不凝气与丙烯气体分离,再将不凝气排放。这样就可以避免在将不凝气直接放空的过程中携带丙烯气体而造成的污染;配套膜回收设备可以使每半小时的停压缩机放空操作,通过膜回收系统自动排放,从而可以大大减轻操作员工劳动强度,同时,可以保证压缩系统平稳运行,控制压缩机出口压力波动范围在0.1兆帕内,而人工放空操作压力波动范围0.5兆帕,对于装置安全和延长设备使用寿命很有好处。

3.2经济效益分析

通过实际运行情况进行分析,对尾气回收系统配套膜回收装置,具有可观的经济效益,可以保障尾气回收系统的安全平稳运行,回收装置的效益来源为通过进一步回收丙烯降低装置丙烯单耗,从而降低生产成本,目前,聚丙烯生产单耗在1.05左右,以一个年产3万吨聚丙烯装置为例,丙烯单价0.6万元,收率为30000/30000*1.05,收率为95.24%,损耗为4.76%,则年损耗丙烯量在1430吨左右,合计858万元左右。

表1应用前后丙烯单耗对比

装置情况 无尾气回收 单纯采用干法回收 配套膜法回收

单耗 1.1363 1.0610 1.045

由上表可以算出,配套膜法回收后,丙烯单耗降低了0.016;

按照年产聚丙烯30000吨计算,年可回收利用丙烯457吨;

丙烯价格按照2009年平均价格6000元/吨计算,年可增加效益274万元。

4、结束语

大连欧科膜技术工程有限公司提供的压缩/冷冻/膜组合工艺是高效回收丙烯单体的最有效方法。排放的不凝气体通过有机蒸汽回收膜,最大限度的回收未参加反应的丙烯气体。同时大大减轻操作员工劳动强度,保证了压缩系统平稳运行,膜回收系统应用,为炼厂气的综合利用及节能减排、实现绿色安全环保生产做出了一定贡献,为企业可持续发展提供了有力保障并创造了可观的经济效益。

参考文献

大庆华科股份有限公司聚丙烯操作手册