[发明专利]处理本体法聚丙烯装置不凝气的变压吸附工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理本体法聚丙烯装置低压丙烯气回收系统排放的不凝气的变压吸附工艺。

背景技术

本体法聚丙烯工艺是国内自主开发，并在国内被广泛应用的一种聚丙烯生产工艺。在本体法聚丙烯装置生产过程中，液体丙烯在催化剂和活化剂等的作用下，在3.5MPa(表)反应压力和75℃反应温度下，在聚合釜内发生聚合反应，生成固体聚丙烯粉料。聚合反应结束后，需要将聚合釜内剩余的丙烯回收，得到不含丙烯的固体聚丙烯粉料。通常情况下，首先进行高压回收丙烯操作，就是靠聚合釜自身的压力，将高于丙烯冷凝温度对应的相平衡压力以上部分的丙烯冷凝并回收，直至聚合釜达到1.3～1.5MPa(表)的丙烯相平衡压力(相平衡压力由冷凝温度决定)。然后将聚合釜内的固体聚丙烯粉料和剩余的丙烯气一起喷料到闪蒸釜，进行低压丙烯气的回收。

通常的低压丙烯气回收过程主要由气柜、抽真空系统和压缩冷凝系统等构成。在闪蒸釜内气体压力高于气柜时，闪蒸釜内的丙烯气靠自压进入气柜，当闪蒸釜压力降至气柜压力后，开启真空泵对闪蒸釜抽真空，将真空泵抽出的丙烯气升压后排入气柜，然后向闪蒸釜内注入氮气，再一次对闪蒸釜抽真空，再将真空泵升压后的丙烯气排入气柜，如此进行多次抽真空和氮气置换操作，直至闪蒸釜内气体含丙烯浓度低于1％，达到闪蒸釜内聚丙烯固体粉料的出料条件为止。靠自压和抽真空升压进入气柜的丙烯气在气柜内混合为丙烯和氮气的混合气体后，经过压缩机压缩至2.0MPa(表)左右，再经冷凝器冷凝冷却(通常冷却介质为循环水)至35℃左右，这时混合气体中的大部分丙烯被冷凝称为液体，在气液分离器内被分离出来，作为液体丙烯回收利用。而气液分离器顶部得到的含丙烯浓度65％左右，其余为氮气的不凝气则被排出。

中国专利CN1450101A提出了一种用膜分离系统处理不凝气的低压丙烯气回收工艺，该工艺的核心是用膜分离系统处理不凝气。膜分离系统的基本工作原理是利用特殊聚合物材料制成的膜对氮气和烃类化合物透过能力不同的特点，将不凝气中的氮气和丙烯进行分离，经过膜分离系统分离后获得的含丙烯浓度比较高的提浓气返回气柜，尾气则排入火炬放空系统。用膜分离系统处理不凝气的低压丙烯气回收工艺是目前国内普遍采用的低压丙烯气回收工艺。与将不凝气直接排放相比，该工艺回收了不凝气中相当量的丙烯，从而提高了丙烯回收率，使得本体法聚丙烯工艺的丙烯单耗显著下降。

尽管如此，采用膜分离系统处理不凝气仍存在许多不理想之处。首先，不凝气经膜分离系统处理后排放的尾气浓度仍然比较高，通常在10～20％左右，这部分尾气排放仍造成相当数量的丙烯损耗；其次，膜分离系统处理后的尾气达不到直排大气的标准，不得不将处理后的尾气排入火炬系统，这样如果将火炬系统内混有膜分离系统尾气的气体回收作为燃料使用，将会由于混入大量氮气而降低燃料气的热值和燃烧效率，进而增加燃料消耗和影响燃烧效果，而如果直接放火炬焚烧，由于燃烧效果不好，会造成大气污染；再者，由于通过膜分离系统处理后获得的提浓气丙烯浓度比较低，通常在80％左右，形成大量气体在气柜—压缩机—冷凝系统—膜分离系统之间循环，导致压缩机负荷和电耗显著增加。

发明内容

本发明的一个目的是要提出一种进一步提高丙烯回收率的不凝气处理工艺。

本发明的另一个目的是要提出一种使回收处理后的净化氮气能够达到直排大气标准的，有利于保护大气环境的不凝气处理工艺。

本发明的另一个目的是要提出一种有利于降低丙烯气压缩冷凝负荷，从而降低电耗的不凝气处理工艺。

本发明提出的不凝气处理工艺是一种变压吸附不凝气处理工艺，先将不凝气在一个处于二次吸附步骤的吸附床进行吸附，从吸附床出口得到中间气，再将中间气送至另一个处于一次吸附步骤的吸附床进行吸附，从吸附床出口得到净化氮气，当净化氮气中丙烯浓度达到或即将达到限值时，切换操作，对结束二次吸附步骤的吸附床进行脱附操作，得到脱附气，最后将完成脱附操作的吸附床逆充至吸附压力，其中每个吸附床依次经历以下步骤：

(a)一次吸附步骤——将中间气引入吸附床，吸附床进行一次吸附，将中间气中的丙烯吸附下来，从吸附床出口得到净化氮气；

(b)二次吸附步骤——切换进料气，将不凝气引入吸附床，吸附床进行二次吸附，将不凝气中的丙烯部分吸附下来，同时将吸附床出口得到的中间气引入另一个处于一次吸附步骤的吸附床；

(c)逆放步骤——停止吸附进料，吸附床进行逆向释放，将释放出的脱附气排入气柜；

(d)抽真空步骤——停止逆放操作，对吸附床进行抽真空操作，将抽真空得到的脱附气排入气柜；