膜技術在聚丙烯尾氣回收裝置中的應用

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1、膜分離技術在聚丙烯裝置上的應用小本體聚丙烯生產(chǎn)過程中，聚合反應生產(chǎn)的聚丙烯通常吸附有大量的丙烯氣體。經(jīng)氮氣吹掃后，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，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出口提供的壓力，來進一步回收丙烯；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)對裝置進行了改造，實施后，不凝氣中丙烯回收率可達90％以上。該套系統(tǒng)操作簡單，占地面積少，施工周期短，經(jīng)濟效益明顯。1、原工藝流程的問題我廠聚丙烯閃蒸崗位的丙烯氣體進入氣柜貯存，經(jīng)壓縮機壓縮，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,在實際壓縮過程中，為了確保系統(tǒng)壓力正常，必須不斷排放氮氣等不凝氣體，不凝氣中丙烯含量在55%左右。2、膜分離技術2.1膜分離基本原理有機蒸汽膜法回收系統(tǒng)主要

3、采用“反向”選擇性高分子復合膜。根據(jù)不同氣體分子在膜中的溶解擴散性能的差異完成分離，可凝性有機蒸汽（如乙烯、丙烯、重烴等）與惰性氣體（如氫氣、氮氣等）相比，前者被優(yōu)先吸附滲透，從而達到分離的目的。分離回收丙烯的有機蒸汽膜是橡膠態(tài)聚合物，丙烯與氮氣相比，有較大的溶解度被優(yōu)先滲透。丙烯和氮氣混合物通過膜變成二個流：滲透流為富丙烯流；非滲透部分為富氮氣流，從而達到丙烯提濃分離的目的。4采用有機蒸汽膜法回收系統(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、個零排放的“綠色工藝過程”。2.2、膜分離技術工藝流程簡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)由二個膜分離器并列組成，膜分離裝置的進料氣為丙烯貯罐原排大氣的不凝氣。進料氣首先經(jīng)過過濾器濾掉其中的機械雜質，然后進入膜分離器進行分離回收，滲透側的物料含有提濃的丙烯回收至氣柜，非滲透側氣體，即尾氣排入大氣。圖2為聚丙烯尾氣不凝氣回收丙烯應用膜分離技術改造后的工藝流程。圖1膜分離技術實施后的簡易流程圖改造后整套系統(tǒng)采用自動控制，關鍵部位均設有保護連鎖。采用智能儀表對全套裝置實行自動化控制，確保安全運

5、行，實現(xiàn)自動操作。2.3膜回收工藝特點（1）對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個月左右。（4）膜回收系統(tǒng)采用撬裝式結構，占地面積小。4（5）操作簡便，系統(tǒng)采用自動化控制，簡便易學。（6）無傳動和轉動部件。系統(tǒng)采用壓縮機提供的壓力作為膜回收系統(tǒng)的推動力，不需額外增加動力源。（7）對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入口，尾氣放入原放空系統(tǒng)。（8）充分利用壓縮機提供的壓力，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膜分離技術工藝條件表1膜分離技術工藝條件聚合釜聚合釜臺數(shù)4臺產(chǎn)能1.8萬噸/年組成和濃度：丙烯～90V%氮氣～7V%丙烷～2V%其他～1V%壓縮機壓縮機臺數(shù)2臺壓力（絕）2.2Mpa功率37kw/hr操作時間24hr/day冷凝罐放空壓力2.0Mpa回收液體丙烯價值8500元/噸4、系統(tǒng)的防爆設計（1）危險環(huán)境區(qū)域的劃分：2區(qū)；（2）丙烯氣體按傳爆級別、引燃溫度級別的分類為ⅡA級T2組；（3）現(xiàn)場

7、儀表的設計選型均不低于dⅡBT3；45、配套公用工程（1）電消耗膜回收系統(tǒng)無傳動和轉動部件，僅有控制系統(tǒng)和電伴熱耗電，電耗量<6kw。(2)儀表風膜回收系統(tǒng)有兩個氣動調節(jié)閥，全年用風量可以忽略不記。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月運行以來，分離性能穩(wěn)定，達到了設計的運行標準，已運行達一年，現(xiàn)運行平穩(wěn)。正常運行條件下冷凝后儲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系。在運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的功耗，但對整個系統(tǒng)沒有影響。7、經(jīng)濟效益分析1、膜分離系統(tǒng)應用設備及改造投資：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，可以估算出從不凝氣中跑損的丙烯約0.6～0.8噸/天，全年總計損失丙烯約220噸。按回收率為9