膜技術(shù)在聚丙烯尾氣回收裝置中的應(yīng)用

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1、膜分離技術(shù)在聚丙烯裝置上的應(yīng)用小本體聚丙烯生產(chǎn)過程中，聚合反應(yīng)生產(chǎn)的聚丙烯通常吸附有大量的丙烯氣體。經(jīng)氮?dú)獯祾吆?，含丙烯的氣體被送至氣柜，經(jīng)壓縮、冷凝回收大部分丙烯。但由于受壓縮能力和冷凝溫度的制約，不凝氣中仍含有部分丙烯單體。中原油田小本體聚丙烯裝置現(xiàn)有聚合釜4臺(tái)，年生產(chǎn)能力1.8萬噸，丙烯尾氣回收采用壓縮、冷凝工藝，冷凝器尾氣出口溫度30～40℃，裝置尾氣回收罐上有瓦斯管網(wǎng)管線，回收罐上壓力在1.8～2.0MPa，這種工藝一方面沒有充分利用壓縮機(jī)出口提供的壓力，來進(jìn)一步回收丙烯；另一方面造成不凝氣中丙烯含量

2、在50%以上。為盡可能回收丙烯，2004年3月采用膜回收系統(tǒng)對(duì)裝置進(jìn)行了改造，實(shí)施后，不凝氣中丙烯回收率可達(dá)90％以上。該套系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，占地面積少，施工周期短，經(jīng)濟(jì)效益明顯。1、原工藝流程的問題我廠聚丙烯閃蒸崗位的丙烯氣體進(jìn)入氣柜貯存，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，壓力由0.10Mpa（表壓）升到1.9Mpa（表壓），經(jīng)冷凝器冷凝后，大部分氣相丙烯冷凝成液相丙烯回收利用,在實(shí)際壓縮過程中，為了確保系統(tǒng)壓力正常，必須不斷排放氮?dú)獾炔荒龤怏w，不凝氣中丙烯含量在55%左右。2、膜分離技術(shù)2.1膜分離基本原理有機(jī)蒸汽膜法回收系統(tǒng)主要

3、采用“反向”選擇性高分子復(fù)合膜。根據(jù)不同氣體分子在膜中的溶解擴(kuò)散性能的差異完成分離，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)獾龋┫啾?，前者被?yōu)先吸附滲透，從而達(dá)到分離的目的。分離回收丙烯的有機(jī)蒸汽膜是橡膠態(tài)聚合物，丙烯與氮?dú)庀啾?，有較大的溶解度被優(yōu)先滲透。丙烯和氮?dú)饣旌衔锿ㄟ^膜變成二個(gè)流：滲透流為富丙烯流；非滲透部分為富氮?dú)饬?，從而達(dá)到丙烯提濃分離的目的。4采用有機(jī)蒸汽膜法回收系統(tǒng)，使低濃度的烯烴得以富集，從而提高烯烴的回收率。因而壓縮／冷凝／膜組合工藝成為高效回收烯烴的最有效方法，它是一

4、個(gè)零排放的“綠色工藝過程”。2.2、膜分離技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)述我們使用膜分離系統(tǒng)用于不凝氣中丙烯的回收操作。膜分離系統(tǒng)由二個(gè)膜分離器并列組成，膜分離裝置的進(jìn)料氣為丙烯貯罐原排大氣的不凝氣。進(jìn)料氣首先經(jīng)過過濾器濾掉其中的機(jī)械雜質(zhì)，然后進(jìn)入膜分離器進(jìn)行分離回收，滲透?jìng)?cè)的物料含有提濃的丙烯回收至氣柜，非滲透?jìng)?cè)氣體，即尾氣排入大氣。圖2為聚丙烯尾氣不凝氣回收丙烯應(yīng)用膜分離技術(shù)改造后的工藝流程。圖1膜分離技術(shù)實(shí)施后的簡(jiǎn)易流程圖改造后整套系統(tǒng)采用自動(dòng)控制，關(guān)鍵部位均設(shè)有保護(hù)連鎖。采用智能儀表對(duì)全套裝置實(shí)行自動(dòng)化控制，確保安全運(yùn)

5、行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。2.3膜回收工藝特點(diǎn)（1）對(duì)于不凝氣中丙烯單體有90%以上的回收率。（2）在現(xiàn)有壓縮/冷凝工藝不變條件下，可降低丙烯單體消耗。（3）投資回收期4～6個(gè)月左右。（4）膜回收系統(tǒng)采用撬裝式結(jié)構(gòu)，占地面積小。4（5）操作簡(jiǎn)便，系統(tǒng)采用自動(dòng)化控制，簡(jiǎn)便易學(xué)。（6）無傳動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)部件。系統(tǒng)采用壓縮機(jī)提供的壓力作為膜回收系統(tǒng)的推動(dòng)力，不需額外增加動(dòng)力源。（7）對(duì)裝置原有回收工段無影響。膜回收系統(tǒng)以冷凝罐上原放空氣為原料氣，富集丙烯氣返回壓縮機(jī)入口，尾氣放入原放空系統(tǒng)。（8）充分利用壓縮機(jī)提供的壓力，控制尾氣

6、回收罐上壓力>1.9Mpa，使丙烯氣在現(xiàn)有的冷凝條件下最大程度的冷凝為液體，增加液體丙烯的回收率。3、工藝條件3.1膜分離技術(shù)工藝條件表1膜分離技術(shù)工藝條件聚合釜聚合釜臺(tái)數(shù)4臺(tái)產(chǎn)能1.8萬噸/年組成和濃度：丙烯～90V%氮?dú)狻?V%丙烷～2V%其他～1V%壓縮機(jī)壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)2臺(tái)壓力（絕）2.2Mpa功率37kw/hr操作時(shí)間24hr/day冷凝罐放空壓力2.0Mpa回收液體丙烯價(jià)值8500元/噸4、系統(tǒng)的防爆設(shè)計(jì)（1）危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域的劃分：2區(qū)；（2）丙烯氣體按傳爆級(jí)別、引燃溫度級(jí)別的分類為ⅡA級(jí)T2組；（3）現(xiàn)場(chǎng)

7、儀表的設(shè)計(jì)選型均不低于dⅡBT3；45、配套公用工程（1）電消耗膜回收系統(tǒng)無傳動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)部件，僅有控制系統(tǒng)和電伴熱耗電，電耗量<6kw。(2)儀表風(fēng)膜回收系統(tǒng)有兩個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，全年用風(fēng)量可以忽略不記。6、膜分離系統(tǒng)的回收率的分析該套膜分離系統(tǒng)自2004年3月運(yùn)行以來，分離性能穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，已運(yùn)行達(dá)一年，現(xiàn)運(yùn)行平穩(wěn)。正常運(yùn)行條件下冷凝后儲(chǔ)罐排放氣作為膜分離器的入口組成，其處理量變化范圍（60m3/h～110m3/h），在此條件下考察丙烯的回收率與經(jīng)過膜分離器后的尾氣關(guān)系。在運(yùn)行過程中膜分離后的尾氣濃度

8、基本控制在5～10％左右，丙烯的回收率可以達(dá)到90％以上。使用壓縮/冷凝/膜分離系統(tǒng)之后，大量富含丙烯的滲透氣返回氣柜，這將增加一些壓縮機(jī)的功耗，但對(duì)整個(gè)系統(tǒng)沒有影響。7、經(jīng)濟(jì)效益分析1、膜分離系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)備及改造投資：56萬元。2、排放的不凝氣中，丙烯含量占50-60％，按日產(chǎn)聚丙烯50噸計(jì)，可以估算出從不凝氣中跑損的丙烯約0.6～0.8噸/天，全年總計(jì)損失丙烯約220噸。按回收率為9