一种从聚丙烯装置所排放的尾气回收丙烯的工艺方法
【专利摘要】本发明涉及一种从聚丙烯装置所排放的尾气回收丙烯的工艺方法。聚丙烯装置有多个尾气(平均丙烯含量约85％)排放点，各排放点排放的尾气压力不同，组成也不同。本方法不设置尾气压缩机，而是通过制冷机组产生的冷媒，分别冷凝聚丙烯装置所排放的不同压力等级的尾气，使尾气中约95％(质量)的丙烯冷凝，同时，利用压力最低的冷凝液罐做平衡闪蒸，使冷凝液中氢气、氮气等轻组分接近完全地闪蒸出去，真正实现了丙烯的回收。本发明充分利用了尾气自身的压力，并针对尾气组成的不同分别冷凝，可以实现最优的冷凝效率。得到的冷凝液通过低压闪蒸，其所含的氢气、氮气等轻组分接近完全地闪蒸出去中，能够真正实现丙烯的回收。该过程效率高、能耗低、简单实用、安全可靠，是对现有聚丙烯工艺流程的完善和提高。
【专利说明】
一种从聚丙烯装置所排放的尾气回收丙烯的工艺方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种从聚丙烯装置所排放的尾气回收丙烯的工艺方法。该方法属于石 油化工技术领域。利用该发明工艺，可以简单、有效、安全地回收聚丙烯装置所排放尾气中 的丙烯。
【背景技术】
[0002] 国内聚丙烯装置大致上分为三种工艺：液相环管法、气相流化床法、小本体聚合釜 法。这三种工艺在实际生产中，都会排放一定量的尾气，其主要成分为丙烯。以一套20万 吨/年液相环管法聚丙烯装置为例，其尾气排放共有3个点，见下表：
[0003] 表-1液相环管法聚丙烯装置尾气排放点情况
[0004]
[0005] 按上表计算，三股尾气共计600kg/h，其中丙稀为531kg/h。
[0006] 如果不对尾气进行回收，那么这部分尾气排入全厂瓦斯系统作为燃料气使用。
[0007] 采用本发明的尾气丙烯回收方法后，丙烯回收率取95% (wt)，聚丙烯装置全年 按8000小时开工计，一年可回收丙烯4036t。若燃料气价格按3000元/t计，丙烯价格按 8000元/t计，每吨丙烯回收费用200元/t，回收的丙烯可增加价值为：4036X (0 8-0 3-0 02)-1937万元。因此，存在对现有聚丙烯工艺流程进行完善和提高的必要，来简单、可靠、安 全、低成本地回收尾气中的丙烯。
[0008] 国内聚丙烯装置，有采用膜分离法、变压吸附法等方法从尾气中回收丙烯的，这些 方法普遍存在回收效果不好的问题，对比本发明，其投资大、能耗高、过程复杂。
[0009] 据统计，我国2013年聚丙烯产量约1200万吨，这些聚丙烯装置所排放的尾气中， 潜在的丙烯回收量约为24万吨/年，潜在的回收价值约为12亿元/年。因此，通过本发明， 完善和提高我国现有聚丙烯装置工艺流程，可以回收大量的丙烯并带来巨大的经济效益和 社会效益。
【发明内容】
[0010] 本发明的目是从聚丙烯装置所排放的尾气中回收丙烯。
[0011] 本发明技术方案：1、对含有水汽的尾气，首先进行干燥处理；2、设置制冷机组，产 生冷媒，用冷媒通过换热器分别冷凝不同排放点的尾气。
[0012] 具体说明如下：
[0013] a)对含有水汽的尾气，设置干燥设施，使其露点温度低于冷凝过程中的最低温度。
[0014] b)采用的制冷机组为常见的冷水机组或其它机组，提供的冷媒为冷冻水或其它介 质；
[0015] c)冷媒的初始温度为_19°C到5°C之间，这样的温度范围对设备、管道等的材质没 有特殊要求，并且普通的制冷机组就能够容易实现，能耗也不高：
[0016] d)冷媒与不同排放点的尾气分别在各自的换热器内换热，尾气中的绝大部分丙烯 冷凝。因为不同排放点的尾气其组分和压力不同，选择分别冷凝，可以利用尾气的自身压 力，最有效地回收丙烯；
[0017] e)不同排放点的尾气经冷媒冷却产生的冷凝液，分别进入各自的冷凝液罐或换热 器自带的积液槽，最后汇至其中一个压力最低的冷凝罐或积液槽，进行平衡闪蒸，这样，尾 气中的绝大部分（96%以上，质量）氢气、氮气、C2等轻组分闪蒸成气相，并作为不凝气排入 燃料气系统：
[0018] f)最终得到的冷凝液中，含丙烯大于90% (质量）、含丙烯和丙烷大于99. 7% (质 量），氢气、氮气、C2组分极少（小于0 15%，质量），经栗抽出升压后，可以与聚丙烯装置的 原料丙烯混合，也可以送至气体分馏装置。
[0019] 本发明的优点：
[0020] 第一，本发明冷媒的初始温度在_19°C~5°C，设备、管道等不需要选用耐低温材 质，普通的制冷机组就可以实现。
[0021] 第二，本发明利用尾气自身的压力，使丙烯能够在较高的温度下冷凝，不设置尾气 压缩机，过程简单有效、能耗低、投资低。
[0022] 第三，本发明针对不同排放点尾气的压力和组成不同，采用分别冷凝，可以得到 最好的丙烯回收效果，回收率可以达到95% (质量）。
[0023] 第四，本发明得到的冷凝液汇聚到压力最低的冷凝液罐（或积液槽）中进行平衡 闪蒸，轻组分基本上闪蒸出去，得到的冷凝液中丙烯含量大于90% (质量）、丙烯加丙烷含 量大于99. 7% (质量），氢气、氮气、C2等轻组分总含量小于0.15% (质量），真正实现了 丙烯的回收。
[0024] 第五，针对含有水份的尾气，本发明设置干燥设施，有效地解决了尾气含水所带来 的结霜问题。
【附图说明】1
[0025] 图1为本发明的工艺流程简图。
[0026] 图中：D-1AB是干燥罐、E-1是PK-501尾气冷凝器、E-2是E-701尾气冷凝器、E-3 是E-301尾气冷凝器、EH-1是电加热器、V-1是PK-501尾气冷凝罐、V-2是E-701尾气冷 凝罐、V-3是E-301尾气冷凝罐、V-4是冷冻水罐、P-1是冷凝丙烯栗、P-2是冷冻水循环栗、 PK-1是制冷机组。
[0027] 注：为便于说明，本工艺流程简图设备编号涉及到聚丙烯装置的，参照了国内液相 环管法聚丙烯装置通常的编号，并不代表本发明工艺仅适用于液相环管法聚丙烯装置尾气 的回收，而是适用于包括气相流化床法在内的所有有尾气排放并且需回收尾气中丙烯的聚 丙烯装置。
【具体实施方式】1
[0028] a)PK_501尾气含有水分，首先进入干燥罐D-1AB脱除水份，然后与冷媒在ΡΚ-501 尾气冷凝器E-1换热、冷凝，然后进入PK-501尾气冷凝罐V-1。这里，PK-501尾气是压力最 低的一股尾气；
[0029] b)E_701尾气与冷媒在E-701尾气冷凝器E-2换热、冷凝，然后进入E-701尾气冷 凝罐V-2 ;
[0030] C)E-301尾气与冷媒在E-301尾气冷凝罐E-3换热、冷凝，然后进入E-301尾气冷 凝罐V-3 ;
[0031] d)E-701尾气冷凝罐V-2的不凝气排出，冷凝液去压力最低的PK-501尾气冷凝罐 ν-1 ;
[0032] e)E-301尾气冷凝罐V-3的不凝气排出，冷凝液去压力最低的PK-501尾气冷凝罐 ν-1 ;
[0033] f)PK-501尾气冷凝罐V-1的压力最低，其接收E-1来的冷凝后的PK-501尾气和 V-2、V-3来的冷凝液，平衡闪蒸，不凝气排出，冷凝液去冷凝丙烯栗P-1 :
[0034] g)冷凝丙烯栗P-1将冷凝液送至用户；
[0035] h)制冷机组PK-1通过冷冻水罐V-4和冷冻水循环栗P-2向E-l、E-2、E-3提供 冷媒。
[0036] 实施例一：
[0037] -套年产20万吨的液相环管法聚丙烯装置，其排放的尾气情况见前叙"表-1"。冷 凝回收丙烯工艺物料平衡见表_2。
[0038] 表-2物料平衡表（年开工8000h计）
[0039]
[0040] 对照"图1" -工艺流程简图，说明如下：
[0041] PK-501尾气（气蒸废气压缩机PK-501排出的尾气）温度为5 °C，压力为0 4MPa(表压，下同），流量400kg/h，含有饱和水份[0.23% (mol)、0.0958% (wt)]，首先进入 装有3A分子筛干燥剂的D-1AB，脱除水份到露点温度低于-20°C。D-1A、D-1B切换操作，用 氮气再生，每台干燥罐装有约750kg分子筛，再生周期约为10天，再生过程约为16小时，氮 气用量约为200标方/、时。
[0042] 干燥后的PK-501尾气，在E-1与冷媒换热，热负荷为45kw，被冷却到_5°C，全部被 冷凝。冷凝液进入V-1，与V-2、V-3来的冷凝液混合闪蒸。
[0043] E-701尾气（C0汽提塔冷凝器E-701排出的尾气）温度为50°C，压力为20MPa，流 量80kg/h，在E-2与冷媒换热，热负荷为8. 3kw，被冷却到-5°C，有75% (mol)的气相被冷 凝，气液混合物进入V-2。不凝气从V-2上部排出，流量为16kg/h ;冷凝液从V-2下部排至 V-1，流量为 64kg/h。
[0044] E-301尾气（丙烯冷凝器E-301排出的尾气）温度为25°C，压力为17MPa，流量 120t/h，在E-3与冷媒换热，热负荷为13. 6kw，被冷却到-5°C，有91 % (mol)的气相被冷凝， 气液混合物进入V-3。不凝气从V-3上部排出，流量为7kg/h ;冷凝液从V-3下部排至V-1， 流量为113kg/h。
[0045] V-1的操作压力为略低于0· 4MPa。
[0046] V-2的操作压力为略低于2. OMPa。
[0047] V-3的操作压力为略低于1. 7MPa。
[0048] V-2、V-3所排出的冷凝液进入V-1，由于压力降低，发生闪蒸，冷凝液中的氢气、氮 气等轻组分绝大部分气化。因为闪蒸，V-1的温度降低到-io°c，闪蒸出的不凝气从V-1上 部排出，流量为21kg/h ;冷凝液从V-1下部由P-ι抽出，流量为556kg/h。
[0049] V-1、V-2、V-3排出的不凝气，作为燃料气排入全厂瓦斯系统。
[0050] V-1的冷凝液，经P-1抽出后（栗的轴功率为1. lkw)，升压到22MPa，送至气体分馏 装置。
[0051 ] 制冷机组PK-1为冷冻水机组，提供的冷媒为冷冻水（水与抗冻剂的混合物），冷冻 水的出水温度为-15°C，回水温度为_5°C，制冷量为67kw，耗电量为22kw。
[0052] 表-3过程能耗分析
[0053]
[0054] 注采用《石油化工设计能量消耗计算方法》SHT3110-2001计算。
【主权项】
1. 一种从聚丙烯装置所排放的尾气回收丙烯的工艺方法。其产品为主要含丙烯、而含 氢气、氮气等轻组分极少的冷凝液，能真正实现丙烯的回收。 其特征在于，具体步骤如下： a) 利用冷媒冷凝聚丙烯装置不同排放点的尾气； b) 不同排放点的尾气，其组成、压力不同，用冷媒分别冷凝； c) 对含有水份的尾气，设置干燥设施，使其露点温度低于冷凝过程中的最低温度； d) 不同排放点的尾气被冷媒冷却后产生的冷凝液，汇聚到压力最低尾气对应的冷凝液 罐（或积液槽），进行平衡闪蒸，得到含轻组分极少的产品冷凝液。2. 根据权利要求1，过程中不设置尾气压缩机。3. 根据权利要求1，冷媒由制冷机组产生。4. 根据权利要求1，收集尾气冷凝液的容器，可以是单独的罐，也可以是换热器下部设 置的积液槽。
【文档编号】C07C11/06GK105884568SQ201510018215
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月14日
【发明人】李芝玲, 章艺, 张海清, 陈伯超, 李崴
【申请人】李芝玲