高低壓吸附處理聚烯烴尾氣工藝流程制造技術

一種處理聚乙烯、聚丙烯生產過程中產生的高低壓聚烯烴尾氣，得到高濃度的富烴氣體和凈化氮氣的高低壓吸附的變壓吸附工藝流程，包括至少4座吸附床，每座吸附床依次經歷低壓吸附、高壓吸附、順放1、濃縮、抽真空、真空清洗和充壓等步驟，不需要將低壓聚烯烴尾氣進行專門的壓縮升壓，從而節省裝置投資和運行費用，同時提高尾氣回收裝置的運行可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及聚烯烴生產過程中產生的放空尾氣的處理工藝，特別是將聚丙烯、聚乙烯等聚烯烴生產過程中產生的高低壓尾氣進行分離，回收其中的烴類組分和凈化氮氣的工藝流程。
技術介紹
在聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴生產過程中，乙烯、丙烯等烯烴單體發生聚合反應，生成固體聚烯烴粉料。不同目的產品以及采用不同生產工藝的聚烯烴裝置生產過程中同時還會產生各種各樣的尾氣，如聚合釜外排氣體、脫氣倉排出尾氣、干燥器排放尾氣、密封氣體、 設備和閥門泄漏氣體等。有些聚烯烴生產廠既有聚乙烯裝置，也有聚丙烯裝置，有的甚至每種產品有不止一套生產裝置，因而產生數量眾多的聚烯烴尾氣。在這些聚烯烴尾氣中，有些尾氣是操作壓力為常壓的低壓尾氣，如脫氣倉排出尾氣、干燥器排放尾氣、密封氣體、設備和閥門泄漏氣體等；有些尾氣是操作壓力大于0.6MPa(絕)的高壓尾氣，如聚合釜外排氣體；有些聚烯烴廠將部分低壓尾氣壓縮冷凝，或膜分離回收部分烴類組分，之后產生操作壓力大于0.6MPa(絕)的高壓尾氣。這些高低壓尾氣的主要成分是氮氣，并含有相當量的乙烯(聚乙烯裝置尾氣)、丙烯(聚丙烯裝置尾氣)等烯烴單體，和一定量的2 8個碳原子的共聚烯烴單體，和少量1 6個碳原子的烷烴，以及少量氫氣等。通常尾氣中的烴類組分濃度在5 40%左右。尾氣中所含的乙烯、丙烯量約占聚烯烴產量的0.3 左右。在現有聚烯烴工藝流程中，這些尾氣大都被排入工廠火炬系統焚燒。這不但造成大量烴類化合物資源的浪費，火炬焚燒過程中還會產生大氣污染，并消耗大量霧化蒸汽。以一套40萬噸/年的聚烯烴裝置為例，按乙烯、丙烯市場價8000元/噸計，僅此一項，乙烯、丙烯排放造成的經濟損失每年就高達1000 3200萬元。因此回收處理這些尾氣中的有用組分，不但有利于減少污染物排放，保護大氣環境，同時也有很好的經濟效益。美國專利US Patent 6576043B2公開的聚丙烯尾氣的處理方法是用硅膠或活性氧化鋁為吸附劑，在壓力為100 500psia，進料溫度為60 105° F的條件下，對聚乙烯或聚丙烯尾氣進行變壓吸附分離，得到高純度的氮氣和富烴氣體；或用壓縮和低溫冷凝聚乙烯或聚丙烯尾氣與變壓吸附相結合的方法得到高純度的氮氣和烴類化合物液體。但是，這種方法需要將所有尾氣和變壓吸附脫附下來的富烴氣體的混合氣體的壓力升至高壓，同時采用低溫冷凝工藝，才能將烴類組分回收下來，這樣不僅加工能耗高，工程投資也會比較大。中國專利200810223383. 3提出了一種連續法聚丙烯裝置產生的聚丙烯尾氣的處理工藝，將聚丙烯尾氣在常溫常壓下吸附，在負壓下脫附，再將脫附氣壓縮冷凝，使聚丙烯尾氣中的氮氣和丙烯有效分離，得到高純度的產品氮氣和高純度的產品丙烯液體。但是， 由于這種工藝流程的吸附步驟是單純在常壓下進行的，吸附劑對丙烯的吸附容量相對比較小，因此吸附設備就比較大；而且處理后的凈化氮氣中烴類組分濃度也比較高；另外，該專利只是處理聚丙烯尾氣，沒有包括聚乙烯尾氣在內的聚烯烴尾氣的處理工藝。中國專利200910038599. 7公開了一種聚乙烯裝置尾氣回收利用的方法，將聚乙4烯裝置高壓冷凝后的尾氣除去固體顆粒物和液滴后，先經膜分離單元分離出部分分子量相對較大的烴類組分，再將膜分離單元產生的尾氣在變壓吸附單元處理，吸附劑采用活性炭或硅膠，變壓吸附單元每座床的依次經歷吸附、均壓降、置換、逆放、抽真空、均壓升、升壓等步驟，經變壓吸附處理后得到的富烴氣體作為燃料氣回收利用，回收的氮氣返回聚乙烯裝置利用。該工藝方法主要是回收膜分離后的高壓尾氣，沒有對聚乙烯裝置產生的低壓尾氣進行回收處理，也不包括聚丙烯尾氣的回收處理。另外，經過變壓吸附回收的富烴氣體烴濃度也比較低，只能作為燃料氣使用，這使得回收效益大打折扣。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種處理聚乙烯、聚丙烯生產過程中產生的高壓聚烯烴尾氣和低壓聚烯烴尾氣，得到高濃度的富烴氣體和凈化氮氣的高低壓吸附的變壓吸附工藝流程。本專利技術的高低壓吸附的變壓吸附工藝流程包括至少4座裝填著吸附劑的吸附床， 每座吸附床依次經歷以下操作步驟低壓吸附步驟——將低壓尾氣引入吸附床，在低壓吸附壓力下進行吸附分離，當低壓尾氣經過吸附床時，其中吸附力較強的烴類組分被吸附劑吸附下來，吸附力較弱的氮氣、氫氣、甲烷等不易被吸附組分則穿過吸附床，作為低壓凈化氮氣排出。低壓凈化氮氣排至放空系統或升壓后回用。本專利技術工藝中，任何時候至少有一座吸附床處于低壓吸附步驟。高壓吸附步驟——將高壓尾氣引入吸附床，高壓尾氣先將吸附床由低壓吸附壓力逐步充壓至高壓吸附壓力，然后在高壓吸附壓力下進行吸附分離，當高壓尾氣經過吸附床時，其中吸附力較強的烴類組分被吸附劑吸附下來，吸附力較弱的氮氣、氫氣、甲烷等不易被吸附組分則穿過吸附床，作為高壓凈化氮氣排出。高壓凈化氮氣由于烴濃度比較低，可以作為產品凈化氮氣返回聚烯烴裝置利用。本專利技術工藝中，任何時候至少有一座吸附床處于高壓吸附步驟。順放1步驟一將吸附床內的氣體沿著吸附氣流的方向從吸附床出口側排出。隨著吸附床壓力的降低，未被吸附的凈化氮氣逐步排出，吸附床內烴類組分被初步濃縮。順放過程中，烴類組分的吸附前沿逐步向出口側移動，當吸附前沿接近到達吸附床出口，排出凈化氮氣中的烴類組分濃度明顯升高，即將達到工藝要求的控制指標時，順放1步驟結束。順放1步驟排出的凈化氮氣可以排入放空系統，也可以全部或部分作為產品凈化氮氣利用。濃縮步驟一進一步排出吸附床內的富氮氣體，使吸附床內的烴類組分進一步得到濃縮，排出的富氮氣體排入低壓尾氣系統，與低壓尾氣混合后進一步進行低壓吸附。直到排出的富氮氣體烴濃度足夠高，足以使之后脫附過程得到的富烴氣體烴濃度達到要求的指標時，濃縮步驟結束。濃縮步驟結束時的吸附床壓力被稱為濃縮壓力。濃縮步驟是本專利技術工藝必不可少的步驟。抽真空步驟一從吸附床入口側用抽真空設備對吸附床進行抽真空，將吸附在吸附床上的烴類組分逐步脫附下來，從抽真空設備出口得到較高烴濃度的產品富烴氣體。若有必要，富烴氣體經壓縮機升壓和冷凝后，可以進一步得到液體烴類產品。抽真空步驟結束時吸附床的壓力被稱為抽真空壓力。抽真空步驟是本專利技術工藝必不可少的步驟。真空清洗步驟——在繼續對吸附床進行抽真空的同時，從吸附床出口側引入凈化5氮氣，利用凈化氮氣的分壓作用進一步將烴類組分從吸附床上脫附下來，真空清洗過程中抽真空設備出口氣體根據烴濃度情況，或作為產品富烴氣體回收；或排入低壓尾氣系統與低壓尾氣混合進一步進行低壓吸附；或部分作為產品富烴氣體回收，部分排入低壓尾氣系統。清洗步驟是本專利技術工藝必不可少的步驟。充壓步驟——從吸附床出口側引入凈化氮氣，將吸附床充壓至低壓吸附壓力。充壓步驟結束后，吸附床一個吸附周期結束，接著循環進入下一個吸附周期。這里所說的濃縮步驟是若干個不同操作步驟的統稱，根據不同情況濃縮步驟可以有不同的實現流程。優選流程一濃縮步驟包括順放2步驟——利用吸附床與低壓尾氣系統之間的壓差，將吸附床內的氣體沿著吸附氣流的方向從吸附床出口側排出至低壓尾氣系統。隨著吸附床壓力的降低，吸附床上吸附的氮氣和部分烴類組分逐漸脫附下來，置換出吸附床空體積內的氮氣，形成烴濃度逐漸升高的富氮氣體，使吸附床烴類組分得到提濃。優選流程二濃縮步驟包括逆放1步驟——利用吸附床與低壓尾本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張國瑞，
申請(專利權)人：北京信諾海博石化科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：