一種從聚丙烯裝置所排放的尾氣回收丙烯的工藝方法
【專利摘要】本發明涉及一種從聚丙烯裝置所排放的尾氣回收丙烯的工藝方法。聚丙烯裝置有多個尾氣(平均丙烯含量約85％)排放點，各排放點排放的尾氣壓力不同，組成也不同。本方法不設置尾氣壓縮機，而是通過制冷機組產生的冷媒，分別冷凝聚丙烯裝置所排放的不同壓力等級的尾氣，使尾氣中約95％(質量)的丙烯冷凝，同時，利用壓力最低的冷凝液罐做平衡閃蒸，使冷凝液中氫氣、氮氣等輕組分接近完全地閃蒸出去，真正實現了丙烯的回收。本發明充分利用了尾氣自身的壓力，并針對尾氣組成的不同分別冷凝，可以實現最優的冷凝效率。得到的冷凝液通過低壓閃蒸，其所含的氫氣、氮氣等輕組分接近完全地閃蒸出去中，能夠真正實現丙烯的回收。該過程效率高、能耗低、簡單實用、安全可靠，是對現有聚丙烯工藝流程的完善和提高。
【專利說明】
一種從聚丙烯裝置所排放的尾氣回收丙烯的工藝方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種從聚丙烯裝置所排放的尾氣回收丙烯的工藝方法。該方法屬于石 油化工技術領域。利用該發明工藝，可以簡單、有效、安全地回收聚丙烯裝置所排放尾氣中 的丙烯。
【背景技術】
[0002] 國內聚丙烯裝置大致上分為三種工藝：液相環管法、氣相流化床法、小本體聚合釜 法。這三種工藝在實際生產中，都會排放一定量的尾氣，其主要成分為丙烯。以一套20萬 噸/年液相環管法聚丙烯裝置為例，其尾氣排放共有3個點，見下表：
[0003] 表-1液相環管法聚丙烯裝置尾氣排放點情況
[0004]
[0005] 按上表計算，三股尾氣共計600kg/h，其中丙稀為531kg/h。
[0006] 如果不對尾氣進行回收，那么這部分尾氣排入全廠瓦斯系統作為燃料氣使用。
[0007] 采用本發明的尾氣丙烯回收方法后，丙烯回收率取95% (wt)，聚丙烯裝置全年 按8000小時開工計，一年可回收丙烯4036t。若燃料氣價格按3000元/t計，丙烯價格按 8000元/t計，每噸丙烯回收費用200元/t，回收的丙烯可增加價值為：4036X (0 8-0 3-0 02)-1937萬元。因此，存在對現有聚丙烯工藝流程進行完善和提高的必要，來簡單、可靠、安 全、低成本地回收尾氣中的丙烯。
[0008] 國內聚丙烯裝置，有采用膜分離法、變壓吸附法等方法從尾氣中回收丙烯的，這些 方法普遍存在回收效果不好的問題，對比本發明，其投資大、能耗高、過程復雜。
[0009] 據統計，我國2013年聚丙烯產量約1200萬噸，這些聚丙烯裝置所排放的尾氣中， 潛在的丙烯回收量約為24萬噸/年，潛在的回收價值約為12億元/年。因此，通過本發明， 完善和提高我國現有聚丙烯裝置工藝流程，可以回收大量的丙烯并帶來巨大的經濟效益和 社會效益。
【發明內容】
[0010] 本發明的目是從聚丙烯裝置所排放的尾氣中回收丙烯。
[0011] 本發明技術方案：1、對含有水汽的尾氣，首先進行干燥處理；2、設置制冷機組，產 生冷媒，用冷媒通過換熱器分別冷凝不同排放點的尾氣。
[0012] 具體說明如下：
[0013] a)對含有水汽的尾氣，設置干燥設施，使其露點溫度低于冷凝過程中的最低溫度。
[0014] b)采用的制冷機組為常見的冷水機組或其它機組，提供的冷媒為冷凍水或其它介 質；
[0015] c)冷媒的初始溫度為_19°C到5°C之間，這樣的溫度范圍對設備、管道等的材質沒 有特殊要求，并且普通的制冷機組就能夠容易實現，能耗也不高：
[0016] d)冷媒與不同排放點的尾氣分別在各自的換熱器內換熱，尾氣中的絕大部分丙烯 冷凝。因為不同排放點的尾氣其組分和壓力不同，選擇分別冷凝，可以利用尾氣的自身壓 力，最有效地回收丙烯；
[0017] e)不同排放點的尾氣經冷媒冷卻產生的冷凝液，分別進入各自的冷凝液罐或換熱 器自帶的積液槽，最后匯至其中一個壓力最低的冷凝罐或積液槽，進行平衡閃蒸，這樣，尾 氣中的絕大部分（96%以上，質量）氫氣、氮氣、C2等輕組分閃蒸成氣相，并作為不凝氣排入 燃料氣系統：
[0018] f)最終得到的冷凝液中，含丙烯大于90% (質量）、含丙烯和丙烷大于99. 7% (質 量），氫氣、氮氣、C2組分極少（小于0 15%，質量），經栗抽出升壓后，可以與聚丙烯裝置的 原料丙烯混合，也可以送至氣體分餾裝置。
[0019] 本發明的優點：
[0020] 第一，本發明冷媒的初始溫度在_19°C~5°C，設備、管道等不需要選用耐低溫材 質，普通的制冷機組就可以實現。
[0021] 第二，本發明利用尾氣自身的壓力，使丙烯能夠在較高的溫度下冷凝，不設置尾氣 壓縮機，過程簡單有效、能耗低、投資低。
[0022] 第三，本發明針對不同排放點尾氣的壓力和組成不同，采用分別冷凝，可以得到 最好的丙烯回收效果，回收率可以達到95% (質量）。
[0023] 第四，本發明得到的冷凝液匯聚到壓力最低的冷凝液罐（或積液槽）中進行平衡 閃蒸，輕組分基本上閃蒸出去，得到的冷凝液中丙烯含量大于90% (質量）、丙烯加丙烷含 量大于99. 7% (質量），氫氣、氮氣、C2等輕組分總含量小于0.15% (質量），真正實現了 丙烯的回收。
[0024] 第五，針對含有水份的尾氣，本發明設置干燥設施，有效地解決了尾氣含水所帶來 的結霜問題。
【附圖說明】1
[0025] 圖1為本發明的工藝流程簡圖。
[0026] 圖中：D-1AB是干燥罐、E-1是PK-501尾氣冷凝器、E-2是E-701尾氣冷凝器、E-3 是E-301尾氣冷凝器、EH-1是電加熱器、V-1是PK-501尾氣冷凝罐、V-2是E-701尾氣冷 凝罐、V-3是E-301尾氣冷凝罐、V-4是冷凍水罐、P-1是冷凝丙烯栗、P-2是冷凍水循環栗、 PK-1是制冷機組。
[0027] 注：為便于說明，本工藝流程簡圖設備編號涉及到聚丙烯裝置的，參照了國內液相 環管法聚丙烯裝置通常的編號，并不代表本發明工藝僅適用于液相環管法聚丙烯裝置尾氣 的回收，而是適用于包括氣相流化床法在內的所有有尾氣排放并且需回收尾氣中丙烯的聚 丙烯裝置。
【具體實施方式】1
[0028] a)PK_501尾氣含有水分，首先進入干燥罐D-1AB脫除水份，然后與冷媒在ΡΚ-501 尾氣冷凝器E-1換熱、冷凝，然后進入PK-501尾氣冷凝罐V-1。這里，PK-501尾氣是壓力最 低的一股尾氣；
[0029] b)E_701尾氣與冷媒在E-701尾氣冷凝器E-2換熱、冷凝，然后進入E-701尾氣冷 凝罐V-2 ;
[0030] C)E-301尾氣與冷媒在E-301尾氣冷凝罐E-3換熱、冷凝，然后進入E-301尾氣冷 凝罐V-3 ;
[0031] d)E-701尾氣冷凝罐V-2的不凝氣排出，冷凝液去壓力最低的PK-501尾氣冷凝罐 ν-1 ;
[0032] e)E-301尾氣冷凝罐V-3的不凝氣排出，冷凝液去壓力最低的PK-501尾氣冷凝罐 ν-1 ;
[0033] f)PK-501尾氣冷凝罐V-1的壓力最低，其接收E-1來的冷凝后的PK-501尾氣和 V-2、V-3來的冷凝液，平衡閃蒸，不凝氣排出，冷凝液去冷凝丙烯栗P-1 :
[0034] g)冷凝丙烯栗P-1將冷凝液送至用戶；
[0035] h)制冷機組PK-1通過冷凍水罐V-4和冷凍水循環栗P-2向E-l、E-2、E-3提供 冷媒。
[0036] 實施例一：
[0037] -套年產20萬噸的液相環管法聚丙烯裝置，其排放的尾氣情況見前敘"表-1"。冷 凝回收丙烯工藝物料平衡見表_2。
[0038] 表-2物料平衡表（年開工8000h計）
[0039]
[0040] 對照"圖1" -工藝流程簡圖，說明如下：
[0041] PK-501尾氣（氣蒸廢氣壓縮機PK-501排出的尾氣）溫度為5 °C，壓力為0 4MPa(表壓，下同），流量400kg/h，含有飽和水份[0.23% (mol)、0.0958% (wt)]，首先進入 裝有3A分子篩干燥劑的D-1AB，脫除水份到露點溫度低于-20°C。D-1A、D-1B切換操作，用 氮氣再生，每臺干燥罐裝有約750kg分子篩，再生周期約為10天，再生過程約為16小時，氮 氣用量約為200標方/、時。
[0042] 干燥后的PK-501尾氣，在E-1與冷媒換熱，熱負荷為45kw，被冷卻到_5°C，全部被 冷凝。冷凝液進入V-1，與V-2、V-3來的冷凝液混合閃蒸。
[0043] E-701尾氣（C0汽提塔冷凝器E-701排出的尾氣）溫度為50°C，壓力為20MPa，流 量80kg/h，在E-2與冷媒換熱，熱負荷為8. 3kw，被冷卻到-5°C，有75% (mol)的氣相被冷 凝，氣液混合物進入V-2。不凝氣從V-2上部排出，流量為16kg/h ;冷凝液從V-2下部排至 V-1，流量為 64kg/h。
[0044] E-301尾氣（丙烯冷凝器E-301排出的尾氣）溫度為25°C，壓力為17MPa，流量 120t/h，在E-3與冷媒換熱，熱負荷為13. 6kw，被冷卻到-5°C，有91 % (mol)的氣相被冷凝， 氣液混合物進入V-3。不凝氣從V-3上部排出，流量為7kg/h ;冷凝液從V-3下部排至V-1， 流量為113kg/h。
[0045] V-1的操作壓力為略低于0· 4MPa。
[0046] V-2的操作壓力為略低于2. OMPa。
[0047] V-3的操作壓力為略低于1. 7MPa。
[0048] V-2、V-3所排出的冷凝液進入V-1，由于壓力降低，發生閃蒸，冷凝液中的氫氣、氮 氣等輕組分絕大部分氣化。因為閃蒸，V-1的溫度降低到-io°c，閃蒸出的不凝氣從V-1上 部排出，流量為21kg/h ;冷凝液從V-1下部由P-ι抽出，流量為556kg/h。
[0049] V-1、V-2、V-3排出的不凝氣，作為燃料氣排入全廠瓦斯系統。
[0050] V-1的冷凝液，經P-1抽出后（栗的軸功率為1. lkw)，升壓到22MPa，送至氣體分餾 裝置。
[0051 ] 制冷機組PK-1為冷凍水機組，提供的冷媒為冷凍水（水與抗凍劑的混合物），冷凍 水的出水溫度為-15°C，回水溫度為_5°C，制冷量為67kw，耗電量為22kw。
[0052] 表-3過程能耗分析
[0053]
[0054] 注采用《石油化工設計能量消耗計算方法》SHT3110-2001計算。
【主權項】
1. 一種從聚丙烯裝置所排放的尾氣回收丙烯的工藝方法。其產品為主要含丙烯、而含 氫氣、氮氣等輕組分極少的冷凝液，能真正實現丙烯的回收。 其特征在于，具體步驟如下： a) 利用冷媒冷凝聚丙烯裝置不同排放點的尾氣； b) 不同排放點的尾氣，其組成、壓力不同，用冷媒分別冷凝； c) 對含有水份的尾氣，設置干燥設施，使其露點溫度低于冷凝過程中的最低溫度； d) 不同排放點的尾氣被冷媒冷卻后產生的冷凝液，匯聚到壓力最低尾氣對應的冷凝液 罐（或積液槽），進行平衡閃蒸，得到含輕組分極少的產品冷凝液。2. 根據權利要求1，過程中不設置尾氣壓縮機。3. 根據權利要求1，冷媒由制冷機組產生。4. 根據權利要求1，收集尾氣冷凝液的容器，可以是單獨的罐，也可以是換熱器下部設 置的積液槽。
【文檔編號】C07C11/06GK105884568SQ201510018215
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月14日
【發明人】李芝玲, 章藝, 張海清, 陳伯超, 李崴
【申請人】李芝玲