本发明专利技术公开了一种聚丙烯尾气变压吸附回收装置及工艺，具体包括以下四个工艺及装置单元：压缩单元、预处理单元、加热单元以及变压吸附单元，通过以上工艺步骤，即完成了吸附‑再生循环，每个吸附塔均经历以上工艺步骤，只是时间上相互错开，完成聚丙烯尾气连续进气分离获得高纯度丙烯产品气。本发明专利技术与深冷分离、膜分离等工艺相比，吸附分离工艺操作温度适中、操作压力低，整个装置的运行能耗低；装置总体投资小，运行成本低，经济效益好；操作灵活，可适应聚丙烯尾气流量和组成的大范围波动，工艺适应性强；自动化程度高、开停车方便，可实现互联网管理；无二次污染，真正实现绿色环保回收丙烯产品。
【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯尾气变压吸附回收装置及工艺
本专利技术涉及一种聚丙烯尾气变压吸附回收装置及工艺，属于气体吸附分离
技术介绍
聚丙烯（PP）作为一种性能优良的热塑性合成树脂，在汽车、电子、包装、家电、建材等领域具有广泛应用。截至2017年底，我国聚丙烯产能已达到2200万吨/年以上。聚丙烯生产方法主要有溶剂聚合法、液相本体聚合法、气相聚合法和溶液聚合法，其中以液相本体和气相聚合法居多。在聚丙烯的生产过程中，原料丙烯的精制单元、丙烯聚合反应单元以及最后的聚丙烯粉料产品脱气单元（需将粉料中的烃类含量降至0.05%以下），均会产生大量含较高浓度丙烯、氮气以及少量丙烷、水和其它微量烃类物质的尾气排出。从化学反应平衡以及聚丙烯产品质量控制而言，这类聚丙烯尾气的排放在技术上是无法避免的，一般尾气中丙烯的浓度为10~80vol%。一套典型的规模为20×104t/a气相法聚丙烯装置，排放尾气中的丙烯量可达250~450kg/h，氮气为1600kg/h，若将其加以有效回收，可创造直接经济效益1200万元/年以上，具有显著的经济效益、社会效益和环保效益。聚丙烯尾气回收的方法有压缩冷凝、深冷分离法、膜分离法和吸附法。中国专利CN105004140A公开了一种膜分离脱氢和深冷分离回收制得液体丙烯的方法，其中深冷分离的温度为-30~-130℃，工艺相对复杂，且由于操作温度低，设备投资和运行能耗极高，回收经济性不高。美国专利US5769927公开了一种冷凝、闪蒸和膜分离组合工艺方法，冷凝温度-40℃以下，膜分离后的富丙烯气返回压缩冷凝，使得大量气体在内部循环，同样存在设备投资和运行能耗高的缺点。中国专利CN101357291B公开了一种常温常压的真空变压吸附VPSA和压缩冷凝组合工艺方法，吸附温度20~50℃，吸附压力100~150kPa（绝），第一脱附压力80~10kPa（绝），第二脱附压力15~3kPa（绝），冷凝压力600~3600kPa（绝），冷凝温度-20~-50℃，该工艺吸附压力低，吸附剂吸附量低、处理能力低，造成VPSA装置体积大且解吸气中丙烯含量低，需要进一步压缩冷凝来获得纯度≥98vol%的液体丙烯产品，无疑投资和运行能耗仍然很高。中国朱志敏等（变压吸附回收本体法聚丙烯装置尾气中的丙烯[J]，石油化工，2013，42(5):528~532）公开了一种采用NJ型载铜吸附剂的变压吸附回收丙烯工艺方法，100kPa时，纯组分丙烯、丙烷、氮气的吸附量分别为14.6，6.8，1.5ml/g，丙烯/丙烷分离系数2.15，丙烯/氮气分离系数9.73，由于吸附剂分离系数不高，采用三塔变压吸附分离，产品气丙烯含量仅能达到88%左右，丙烯回收率可达到96%以上，该工艺虽然运行能耗低，但是获得产品气丙烯含量偏低，无法直接利用，仍然需要采用高能耗的冷凝工艺来进一步处理。综合目前国内针对聚丙烯装置产生的丙烯尾气的回收，大部分采用的是三级压缩+冷凝+膜分离工艺，丙烯总体回收率在85%以上。该工艺主要是利用气液平衡原理和膜分离原理。此回收工艺的缺点较为突出，①原料气需三级压缩至1.85MPa左右，能耗高，循环冷却水耗量大；②膜分离效率低，一般至少需要两级膜分离；③膜分离仅能将丙烯和氮气分开，对丙烯和丙烷无分离度，导致获得的丙烯气浓度低于80vol%，浓度低不能直接利用，需返回尾气气柜，大量氮气在系统内循环，进一步增加了能耗；④膜材料易受污染，且更换成本高；⑤膜分离尾气中丙烯含量仍然较高，无法满足国家日益严格的排放要求。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的各种缺点，本专利技术旨在提供一种工艺简单、投资小、运行能耗低且直接高收率地获得高纯度丙烯的聚丙烯尾气变压吸附回收装置及工艺。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种聚丙烯尾气变压吸附回收装置，包括：（1）压缩单元，该单元包括至少一台压缩机、一个冷却器和一个气液分离器；所述压缩单元的压缩机、冷却器和气液分离器通过管道依次相连；（2）预处理单元，该单元包括2个装有脱水和重烃吸附剂的吸附塔；所述吸附塔采取并联方式管道连接，其中1个吸附塔处于进料吸附脱水和重烃状态，另外1个塔处于再生状态，2个吸附塔交替使用；（3）加热单元，该单元包括1个加热器；（4）变压吸附单元，该单元包括至少3个装有丙烯吸附剂的吸附塔以及配套的变压吸附专用程控阀门、调节阀、至少1台真空泵、1个丙烯缓冲罐和管道。进一步的，所述压缩机为螺杆压缩机、离心压缩机或无油往复式压缩机。进一步的，所述冷却器可以为循环水冷却或空气冷却。进一步的，所述脱水和重烃吸附剂可以为硅胶、活性氧化铝、分子筛中的一种或多种。进一步的，所述加热器可以为电加热器或蒸汽加热器。本专利技术还提供了一种聚丙烯尾气变压吸附回收工艺，包括以下步骤：（1）压缩：聚丙烯尾气通过压缩机增压至0.2~1.0MPa.G，通过冷却器降至30~50℃，然后通过气液分离器将压缩及冷却过程产生的液体分出，获得满足后续工艺压力需要的常温气相物流；（2）预处理：在脱水和重烃吸附剂的选择性吸附作用下，处理后的常温气相物流的常压水露点和烃露点降至-40~-60℃；（3）加热：将预处理后的常温气相物流加热至100~180℃；（4）变压吸附：采用吸附、均压降、顺放、置换、抽真空、均压升、终充的变压吸附工艺将聚丙烯尾气中的丙烯吸附提纯至98.5vol%以上，提纯的丙烯产品气可直接返回聚丙烯装置的原料丙烯入口，吸附尾气可直接返回聚丙烯装置重复使用，吸附尾气主要为氮气，丙烯浓度＜0.5vol%；①吸附（A）：加热后的聚丙烯尾气自处于吸附状态的吸附塔的底部进入，在丙烯吸附剂的选择性吸附分离作用下，聚丙烯尾气中的丙烯被吸附固定在丙烯吸附剂的孔内，未被吸附的氮气、丙烷等则从塔顶通过吸附尾气管道直接送出界外；随着吸附时间的推移，当吸附前沿到达吸附塔顶出口预留段某一位置时，该吸附塔停止吸附，转入后续的再生过程；②均压降（ED）：吸附塔通过均压管道与另外处于更低压力的吸附塔进行均压，吸附塔是均压降过程，而对应的更低压力的吸附塔是均压升过程，为保证丙烯收率，本工艺至少包括2次均压降过程；③顺放（D）；④置换（RP）；⑤抽真空（V）；⑥均压升（ER）：抽真空结束后，吸附塔通过均压管道与其它处于更高压力的吸附塔进行均压，均压升与前述均压降过程相对应；⑦终充（FR）：均压升结束后，为了使吸附塔平稳地切换至下一次吸附而不发生波动，需要通过调节阀缓慢而平稳地用少部分吸附尾气将吸附塔压力升至吸附压力；通过以上工艺步骤，即完成了吸附-再生循环，每个吸附塔均经历以上工艺步骤，只是时间上相互错开，完成聚丙烯尾气连续进气分离获得高纯度丙烯产品气。进一步的，所述变压吸附的顺放工艺步骤是在所述均压降完成后，将吸附塔内压力顺向降压至5~10kPa.G，降压解吸的气体和塔内死空间的气体一并返回至所述压缩单元的压缩机入口，以提高丙烯收率。进一步的，所述变压吸附的置换工艺步骤是在所述顺放完成后，利用丙烯缓冲罐的产品气自吸附塔底部进入，将吸附剂上吸附的少量氮气、丙烷和塔内死空间的气体置换出去，以提高丙烯产品气纯度，置换气全部返回至所述压缩单元的压缩机入口，以进一步提高丙烯收率。进一步的，所述变压吸附的抽真空工艺步骤是将吸附塔内压力降至5~20k本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚丙烯尾气变压吸附回收装置，其特征在于，所述回收装置包括：（1）压缩单元，该单元包括至少一台压缩机、一个冷却器和一个气液分离器；所述压缩单元的压缩机、冷却器和气液分离器通过管道依次相连；（2）预处理单元，该单元包括2个装有脱水和重烃吸附剂的吸附塔；所述吸附塔采取并联方式管道连接，其中1个吸附塔处于进料吸附脱水和重烃状态，另外1个塔处于再生状态，2个吸附塔交替使用；（3）加热单元，该单元包括1个加热器；（4）变压吸附单元，该单元包括至少3个装有丙烯吸附剂的吸附塔以及配套的变压吸附专用程控阀门、调节阀、至少1台真空泵、1个丙烯缓冲罐和管道。
【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯尾气变压吸附回收装置，其特征在于，所述回收装置包括：（1）压缩单元，该单元包括至少一台压缩机、一个冷却器和一个气液分离器；所述压缩单元的压缩机、冷却器和气液分离器通过管道依次相连；（2）预处理单元，该单元包括2个装有脱水和重烃吸附剂的吸附塔；所述吸附塔采取并联方式管道连接，其中1个吸附塔处于进料吸附脱水和重烃状态，另外1个塔处于再生状态，2个吸附塔交替使用；（3）加热单元，该单元包括1个加热器；（4）变压吸附单元，该单元包括至少3个装有丙烯吸附剂的吸附塔以及配套的变压吸附专用程控阀门、调节阀、至少1台真空泵、1个丙烯缓冲罐和管道。2.根据权利要求1所述的聚丙烯尾气变压吸附回收装置，其特征在于，所述压缩机为螺杆压缩机、离心压缩机或无油往复式压缩机。3.根据权利要求1所述的聚丙烯尾气变压吸附回收装置，其特征在于，所述冷却器可以为循环水冷却或空气冷却。4.根据权利要求1所述的聚丙烯尾气变压吸附回收装置，其特征在于，所述脱水和重烃吸附剂可以为硅胶、活性氧化铝、分子筛中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的聚丙烯尾气变压吸附回收装置，其特征在于，所述加热器可以为电加热器或蒸汽加热器。6.一种聚丙烯尾气变压吸附回收工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：（1）压缩：聚丙烯尾气通过压缩机增压至0.2~1.0MPa.G，通过冷却器降至30~50℃，然后通过气液分离器将压缩及冷却过程产生的液体分出，获得满足后续工艺压力需要的常温气相物流；（2）预处理：在脱水和重烃吸附剂的选择性吸附作用下，处理后的常温气相物流的常压水露点和烃露点降至-40~-60℃；（3）加热：将预处理后的常温气相物流加热至100~180℃；（4）变压吸附：采用吸附、均压降、顺放、置换、抽真空、均压升、终充的变压吸附工艺将聚丙烯尾气中的丙烯吸附提纯至98.5vol%以上，提纯的丙烯产品气可直接返回聚丙烯装置的原料丙烯入口，吸附尾气可直接返回聚丙烯装置重复使用，吸附尾气主要为氮气，丙烯浓度＜0.5vol%；①吸附（A）：加热后的聚丙烯尾气自处于吸附状态的吸附塔的底部进入，在丙烯吸附剂的选择性吸附分离作用下，聚丙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈理，朱代希，余兰金，李琳，魏荣，敬洪岑，廖传文，
申请(专利权)人：四川省达科特化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
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