连续法聚丙烯装置产生的聚丙烯尾气的处理工艺制造方法及图纸

本发明专利技术涉及连续法聚丙烯装置产生的聚丙烯尾气的处理工艺，采用在常温常压下吸附得到高纯度产品氮气，在负压下脱附，再将脱附气压缩冷凝，得到高纯度的产品丙烯液体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及连续法聚丙烯装置产生的聚丙烯尾气的处理工艺，特别是将连续法聚丙 烯生产过程中排出的聚丙烯尾气进行分离，从而获得高纯度氮气和丙烯液体的工艺。
技术介绍
在连续法聚丙烯生产过程中，丙烯聚合反应后生成的固体聚丙烯粉料在进行造粒 前，通常要用惰性气体(譬如氮气)进行汽提，脱除聚丙烯粉料间夹带的未反应的丙烯 气体，从而产生了主要成分是氮气、丙烯和少量的丙烷、乙垸、乙烯等的混合气体—— 通常称之为聚丙烯尾气。聚丙烯尾气的丙烯浓度通常在5 40%左右，这部分丙烯损耗 约占整个聚丙烯装置丙烯损耗的1%左右，甚至更高。 一套20万吨/年的连续法聚丙烯 装置聚丙烯尾气跑损的丙烯量在250kg/h左右，与此同时，约有500Nm3/h左右的氮气 也随之跑损。按目前的市场价格计算， 一套20万吨/年的聚丙烯装置仅聚丙烯尾气跑损 造成的丙烯和氮气损耗每年损失在2000万元人民币左右。美国专利US Patent 6576043B2提出了聚乙烯或聚丙烯尾气的处理方法。用硅胶或 活性氧化铝为吸附剂，在压力为100 500psia，进料温度为60 105下的条件下，对聚 乙烯或聚丙烯尾气进行变压吸附分离，得到高纯度的氮气和烃类化合物气体产品；或用 压縮和低温冷凝聚乙烯或聚丙烯尾气与变压吸附相结合的方法得到高纯度的氮气和烃 类化合物液体。但是，这种方法可能不仅加工能耗高，工程投资也会比较大。因此目前 还没有见到商业应用的报道。美国专利US Patent 5769927提出了采用膜分离的方法处理聚丙烯尾气的工艺方法。 利用特殊聚合物材料制成的膜对氮气和经类化合物透过能力不同的特点，将聚丙烯尾气 中的氮气和丙烯进行分离。中石化燕山石化聚丙烯厂采用了这种膜分离工艺处理聚丙烯 尾气，但装置建成后几乎没有使用，主要原因是分离后得到的氮气纯度仅能达到90 95 %，回收得到的丙烯气体浓度也只有85%左右，难以满足使用要求，另外膜组件使用寿 命短，运行能耗高也是这种工艺的缺陷。由于没有有效的解决方法，到目前为止，国内外多数连续法聚丙烯装置产生的聚丙 烯尾气或放火炬焚烧，或压縮后作为燃料烧掉。这一方面造成资源的浪费，另一方面， 以氮气为主含低浓度丙烯的聚丙烯尾气不易充分燃烧，因此还会造成空气污染。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供连续法聚丙烯装置产生的聚丙烯尾气的处理工艺。研究发现， 将连续法聚丙烯装置产生的聚丙烯尾气在常温常压下吸附，在负压下脱附，再将脱附气 压縮冷凝，能够将聚丙烯尾气中的氮气和丙烯有效分离，得到高纯度的产品氮气和高纯 度的产品丙烯液体。本专利技术的聚丙烯尾气处理工艺至少包含下列步骤(a) 使进料混合气体在常温常压下经过装填着吸附剂的吸附床，丙烯被吸附剂吸 附下来，从吸附床出口得到几乎不含丙烯的产品氮气；(b) 停止吸附床进气，将吸附床压力由常压降至第一脱附压力，将期间得到的较 低丙烯浓度脱附气送至其它吸附床再次进行吸附处理；(C)继续降低吸附床压力，直至达到第二脱附压力，期间得到较高丙烯浓度脱附 气；(d) 对吸附床进行逆向冲洗、充压；(e) 压縮冷凝步骤(c)，或步骤(c)和步骤(d)得到的较高丙烯浓度脱附气， 并进一步分离冷凝后的气液混合物，得到产品丙烯液体和不凝气；(f) 将不凝气送至处于吸附状态的吸附床再次进行吸附处理；(g) 循环重复步骤(a)至(f)。本专利技术的变压吸附过程指得是，让进料混合气体穿过装填着吸附剂的吸附床，其中 的烃类化合物被吸附剂吸附，吸附床出口得到丙烯浓度低于1%的净化尾气一产品氮气， 将产品氮气回收利用或直排大气。吸附过程结束后，降低吸附床压力，将吸附剂上吸附 的烃类化合物脱附下来并回收，使吸附床得以再生的工艺过程。吸附过程是在常温常压下进行的。这里所说的常温常压是指，不需要将聚丙烯尾气 或进料混合气体进行专门的升温、降温或升压、降压操作。通常情况下，从聚丙烯装置 排出的聚丙烯尾气温度在20 50°C，压力在100 150kPa (绝)。经过吸附处理后得到 的产品氮气的丙烯浓度低于1%。这里所说的聚丙烯尾气指得是，在连续法聚丙烯生产过程中，对丙烯聚合反应后生 成的固体聚丙烯粉料用惰性气体(譬如氮气)汽提时，汽提过程中产生的并经过除尘处 理后得到的基本不含固体聚丙烯粉料的聚丙烯尾气；也可以是以前述聚丙烯尾气为主， 同时包含了聚丙烯装置其它放空气体的聚丙烯尾气。聚丙烯尾气的成分主要是氮气和丙 烯，其中氮气含量在60 95%左右，丙烯含量在5 40%左右。实际上，这里的丙烯也并非纯丙烯，其中还含有少量的丙烷和微量的乙垸、乙烯等烃类化合物。所说的进料混合气体指得是，聚丙烯尾气与吸附床由常压降至第一脱附压力期间得到的较低丙烯浓度脱附气混合后的混合气体；或聚丙烯尾气与不凝气混合后的混合气体；或聚丙烯尾气与吸附床由常压降至第一脱附压力期间得到的较低丙烯浓度脱附气和不凝气混合后的混合气体。变压吸附过程的吸附床由两个或两个以上的吸附床构成，每个吸附床依次完成步骤 (a)至(g)的循环操作，任何时候至少有其中一个吸附床处于步骤(a)的吸附操作状态。吸附床内装填的吸附剂可以是各种有利于丙烯、丙烷、乙烷、乙烯等烃类化合物吸 附和脱附的吸附剂，如活性炭、硅胶、活性氧化铝或分子筛等，也可以是负载金属离子 的活性炭、负载金属离子的硅胶、负载金属离子的活性氧化铝或负载金属离子的分子筛 等，或由两种或两种以上的上述吸附剂组合而成吸附剂。本专利技术变压吸附的脱附过程是在负压状态下进行的，由于丙烯在吸附剂上的吸附力 大于氮气在吸附剂上的吸附力，在吸附床由常压降至第一脱附压力阶段，抽真空得到的 脱附气的成分主要是吸附床空体积内存留的氮气和丙烯以及吸附剂上吸附的氮气，因此 脱附气的丙烯浓度比较低。如果将这部分气体与后面的较高丙烯浓度脱附气混合，将会 增加脱附气压縮冷凝后不凝气的量，从而降低整个工艺过程的效率。因而最好将吸附床 由常压降至第一脱附压力期间得到的较低丙烯浓度脱附气送至其它吸附床再次进行吸 附处理。这里所说的其它吸附床，对于由两个吸附床构成的变压吸附过程来说，就是另 一个正处于吸附操作的吸附床。对于由两个以上吸附床构成的变压吸附过程来说，就是 另一个处于负压状态的吸附床，这样可以利用不同吸附床之间的压差，不需经过抽真空 设备，将处于较高压力的低烃浓度脱附气平衡到处于负压状态的吸附床。实际上，随着 吸附床压力的逐渐降低，丙烯从吸附剂上脱附的过程是一个逐渐的过程，第一脱附压力 也是随吸附剂性能、进料混合气体组成、吸附床出口氮气浓度要求、吸附床温度以及压 縮冷凝后的压力和温度的不同而不同。根据本专利技术人的试验研究，理想的第一脱附压力 的范围为80 10kPa (绝)。当然，工业装置上第一脱附压力的切换操作可以根据吸附床 的脱附压力设定来控制，也可以通过对应达到第一脱附压力的脱附时间设定来控制。第二脱附压力指得是脱附过程抽真空操作结束时吸附床的压力。第二脱附压力越 低，脱附越彻底，吸附剂的有效吸附容量就越大，得到的产品氮气的纯度就越高，混合 脱附气的丙烯浓度就越高，压縮冷凝后生成的不凝气量就越小，但需要的抽真空设备也越大，抽真空设备电耗也越高。反之，第二脱附压力越高，吸附剂的有效吸附容量就越 小，得到的产品氮气的纯度就越低，混合脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续法聚丙烯装置产生的聚丙烯尾气的处理工艺，其特征是：将聚丙烯尾气在常温常压下吸附，在负压下脱附，再将脱附气压缩冷凝，使聚丙烯尾气中的氮气和丙烯有效分离，得到高纯度的产品氮气和高纯度的产品丙烯液体，该工艺至少包含下列步骤：　（ａ）使进料混合气体在常温常压下经过装填着吸附剂的吸附床，丙烯被吸附剂吸附下来，从吸附床出口得到几乎不含丙烯的产品氮气；　（ｂ）停止吸附床进气，将吸附床压力由常压降至第一脱附压力，将期间得到的较低丙烯浓度脱附气送至其它吸附床再次进行吸附处理；　（ｃ）继续降低吸附床压力，直至达到第二脱附压力，期间得到较高丙烯浓度脱附气；　（ｄ）对吸附床进行逆向冲洗、充压；　（ｅ）压缩冷凝步骤（ｃ），或步骤（ｃ）和步骤（ｄ）得到的较高丙烯浓度脱附气，并进一步分离冷凝后的气液混合物，得到产品丙烯液体和不凝气；　（ｆ）将不凝气送至处于吸附状态的吸附床再次进行吸附处理；　（ｇ）循环重复步骤（ａ）至（ｆ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张国瑞，王新剑，田正昕，张伟，李卫华，李国，
申请(专利权)人：北京信诺海博石化科技发展有限公司，中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]