一种聚丙烯尾气回收装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及聚締控领域，具体设及一种在聚丙締生产过程中排放尾气中丙締 和氮气回收装置。
【背景技术】
[0002] 在聚丙締生产过程中，在丙締单体的精制、聚合反应和聚丙締树脂脱气过程中，都 会有含大量丙締单体的尾气排出。如丙締精制过程中从脱气塔塔顶脱出的小股轻组分物 流、为了控制聚合反应过程中惰性气体含量的反应驰放气、采用氮气+蒸汽混合气从脱气 仓底部送入，W脱除碳氨化合物并使残留催化剂失活而产生的脱仓尾气等。运些气体统称 为聚丙締尾气，其主要成分为氮气、丙締和少量的丙烷、乙烧、乙締、水等，一般丙締的浓度 在6~50% (V)左右，规模为30万吨/年的聚丙締装置，尾气中含有的丙締多达每年3000 吨，氮气5000多吨，所W回收尾气中的控类和氮气有着非常高的经济效益。
[0003] 美国专利US Paten巧769927提出了采用压缩、冷凝和膜分离集成的方法处理聚丙 締尾气的工艺方法。流程如下所述。首先将聚丙締尾气进行增压，然后经过冷凝器将气体 溫度降到露点W下，一部分丙締变成液体，分离出来；另一部分处于气相的丙締进入到膜分 离部分，利用膜优先渗透丙締的特点，使得丙締和氮气实现分离，得到的富丙締气体返回到 压缩冷凝部分，进一步回收丙締。该过程可W实现丙締和氮气的回收利用，但是由于膜的富 丙締气体返回到压缩冷凝部分，造成循环后的压缩和冷凝的气量为初始排放气量的1. 5~ 3倍，使得压缩和制冷设备的投资和能耗都显著增加，降低了该过程的经济性。
[0004] 中国专利CN101357291B公开了，采用在常溫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締液体。但是该方法需要采用真空 累对吸附塔进行解析，至少需要两台压缩机分别对回收的控类气体和氮气进行增压，动设 备多，操作复杂，真空解析过程容易造成空气渗入回收系统，存在安全隐患，当排放气中含 有一定浓度的氨气时，吸附过程不能实现氮气的氨气的分离，造成氮气不能循环利用，只能 排放到火炬，造成资源浪费，W及环境污染，同时设备的占地面积大。 【实用新型内容】 阳0化]鉴于现有技术所存在的上述问题，本实用新型旨在提供一种丙締回收率高、氮气 可W重复利用的过程简单、能耗低、投资少、占地面积小的聚丙締尾气回收装置。
[0006] 本实用新型目的是提供一种聚丙締尾气回收装置，所述装置包括：
[0007] 压缩单元，包括至少一个压缩机、一个换热器和一个气液分离器。用于提高聚丙締 尾气的压力，满足膨胀制冷、深冷分离W及膜分离的操作压力要求，同时将压缩后的气体冷 却到常溫，并在气液分离器中分离冷凝出来的高沸点液体，得到凝液流和常溫的压缩气流。
[0008] 干燥单元，包括至少两个吸附塔，塔内装有干燥剂，用于处理从压缩单元输出的常 溫压缩气体，脱除气体中的水分，得到干燥的气流。
[0009] 膜分离单元，包括膜分离器和氨气分离膜，用于处理从干燥单元输出的气流，分离 出气体中的氨气，得到贫氨气流。
[0010] 深冷分离单元：包括至少一个高效多通道换热器、至少一个低溫气液分离器、至少 一个气体膨胀设备和至少一个液体膨胀设备。所述膜分离器出口依次连接高效多通道换热 器的热介质通道C-C、低溫气液分离器入口；低溫气液分离器底部出口依次连接液体膨胀 设备、高效多通道换热器的冷介质通道D-D、管路k ;低溫气液分离器顶部出口依次连接高 效多通道换热器的冷介质通道A-A、气体膨胀设备，高效多通道换热器的冷介质通道B-B、 管路0;用于处理从膜分离单元输出的贫氨气流，通过膨胀制冷、多流体的换热，将气体的 溫度进一步降低，实现丙締的液化，经过气液分离，得到回收的丙締物流和氮气物流。
[0011] 进一步地，在上述技术方案中，干燥单元中，所述干燥剂选自活性氧化侣、硅胶、分 子师。
[0012] 进一步地，在上述技术方案中，所述的氨气分离膜是指相对于控类、氮气，能够优 先渗透氨气的各种分离膜，如聚酷亚胺、聚讽、聚芳酷胺、醋酸纤维、聚苯酸等高分子材料分 离膜，或者是钮膜等金属膜。
[0013] 进一步地，在上述技术方案中，所述的膨胀设备是指将流体的压力能转换为冷量 的一种制冷设备，所述的液体膨胀设备选自节流膨胀阀。
[0014] 所述的气体膨胀设备选自透平膨胀机、气波制冷机。
[0015] 进一步地，在上述技术方案中，所述的高效多通道换热器是指板翅式换热器或者 绕管换热器。
[0016] 本实用新型的装置通过压缩单元、干燥单元、膜分离单元和深冷分离单元的有机 组合，能够有效的回收尾气中的丙締和氮气，丙締的回收率在98% W上，回收的氮气纯度为 97. 5%社。
[0017] 本实用新型的另一目的是提供了一种利用所述聚丙締尾气回收装置回收丙締和 氮气的方法，其包括如下步骤：
[0018] 压缩步骤，聚丙締尾气首先经过压缩机将气体的压力升高到0. 6~3. OMPaA，然后 经过换热器将压缩后的高溫气体的溫度降到常溫，冷却介质采用循环水，冷却后的气体在 气液分离器中进行气液分离，尾气中高沸点的组分，如水和重控会有一份变成液相，从气液 分离器的底部作为凝液排放。
[0019] 干燥步骤，从气液分离器中出来的气相进入脱水吸附塔，除去排放气中的水分，将 水露点降到-30~-130°c W下。
[0020] 膜分离步骤，脱水干燥后的气体进入膜分离器，内装有氨气分离膜，膜的特性为优 先透过氨气组分，可W将尾气中的氨气分离出来，渗透的富氨气体排放到火炬。脱除大部分 氨气的气体进入深冷分离步骤。
[0021] 深冷分离步骤，脱除大部分氨气的气体进入到高效多通道换热器中逐级冷却，换 热器中设有一条或者一条W上的热介质通道和一条或者一条W上的冷介质通道，经过换热 器后气体的溫度降低到-30~-130°c，然后进入低溫气液分离器进行气液分离，得到的液 体丙締经液体膨胀设备减压后，返回到高效多通道换热器，交换冷量后蒸发成气相的丙締 由低溫气液分离器出来的气体，其组成主要为氮气，返回到高效多通道换热器，经过复热回 收冷量后回收。
[0022] 进一步地，在上述技术方案中，经过复热回收冷量后的氮气进入膨胀设备进行膨 胀制冷，膨胀后的低溫气体再返回到高效多通道换热器，为整个系统提供冷量，该气体经过 复热W后，作为回收的氮气，返回聚丙締装置重复使用。
[0023] 进一步地，在上述技术方案中，回收的丙締可W直接送往或者增压后送往乙締装 置，再将丙締精制为聚合级的丙締；还可W采用压缩冷凝的办法将气相丙締液化，制成液体 丙締。
[0024] 实用新型有益效果
[00巧]1)通过膨胀制冷的方法，使得聚丙締尾气中的丙締液化，实现丙締的回收，同时净 化氮气，满足氮气循环使用的要求；
[0026] 2)结合膜分离技术，脱除聚丙締尾气中的氨气；
[0027] 3)实现聚丙締尾气中丙締98% W上的回收率，远高于现有技术的丙締回收率，大 大降低了聚丙締装置的单耗；
[0028] 4)设备投少，操作能耗低、占地面积小。
【附图说明】
[0029] 图1是本实用新型聚丙締尾气回收装置和方法的系统图；
[0030] 图中，100、压缩单元；110、尾气压缩机；120、循环水冷却器；130、常溫气液分离 器；200、干燥单元；201、吸附塔；300、膜分离器单元；310、膜分离器；400、深冷分离单元； 410、高效多通道换热器；420、低溫气液分离器；430、液体膨胀设备；440、气体膨胀设备； 10、管路a ;11、管路b ;12、管路C ;13、管路d ;14、管路e ;15、管路j ;16、管路h ;17、管路i ; 18、管路j ;19、管路k ;20、管路1 ;21、管路m ;22、管路n ;23、管路0 ;24、管路f ;29、管路P。
【具体实施方式】
[0031] 现结合附图，对本实用新型作进一步的具体说明。
[0032] 如附图1所示，本实用新型提供的一种聚丙締尾气回收装置包括：
[0033] 压缩单元100,包括一个尾气压缩机110、一个循环水冷却器120和常溫气液分离 器130。聚丙締生产过程中的尾气，通过管路alO连接到尾气压缩机110的入口。尾气压缩 机110将气体的压力升高到0. 6~3. OMPaA，满足膨胀制冷、深冷分离W及膜分离的操作压 力要求。压缩后的气体通过管路bll连接到循环水冷却器120,将压缩后的气体冷却到常 溫，通过管路cl2连接到常溫气液分离器130进行气液分离，在其底部得到的凝液通过管路 p29送出装置；在其顶部得到的常溫气流通过管路dl3进入干燥单元200。
[0034] 干燥单元200包括装有脱水干燥剂的吸附塔210,吸附塔201的数量根据处理气 量的大小W及选择的再生气，设置为2个、3个或者4个。通过吸附塔210后，气体的水露点 降低到-30~-130°C，然后通过管路el4进入膜分离器单元300。
[0035] 膜分离器单元300包括装有膜组件的膜分离器310,干燥单元输出的气流通过膜 分离器310时，氨气优先透过渗透通过膜，在膜的渗透侧得到低压的富氨气流，通过管路 f24排放到火炬，贫氨气流通过管路gl5进入深冷分离单元400。
[0036] 深冷分离单元400包括一个高效多通道换热器410、一个低溫气液分离器420、一 个气体膨胀设备440和一个液体膨胀设备430。从膜分离单元300输出的贫氨气流经管路 gl5,进入高效多通道换热器410,本实用新型优选板翅式换热器，通过热介质通道C-C后， 气体的溫度逐渐降到-30~-130°C，通过管路hl6进入