一种组合式丙烯深度脱水的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油化工中液化气脱水领域，具体设及一种组合式丙締深度脱水的方 法及装置;具体的说，采用冷却沉降作用、聚结分离技术、分子筛吸附技术对丙締中不同形 态的水滴进行脱除，实现丙締与水深度分离，快速、高效、经济的脱除丙締中的水，降低整体 装置的运行成本，提高后续聚合反应装置的性能。
【背景技术】
[0002] 在石油加工中，由气分装置丙締塔分馈出的丙締是生产聚丙締的主要原料，聚丙 締是由丙締聚合而制得的一种热塑性树脂，是通用塑料的一个重要品种。随着聚丙締催化 剂与聚丙締工艺技术的飞速发展，聚丙締工艺对丙締质量的要求越来越高，对影响丙締聚 合反应的杂质控制越来越严，除丙締含量、烧控和硫指标未作更高要求，其余杂质指标均提 出了更高要求，尤其水含量、一氧化碳含量、烘控和二締控含量均提出了更为严格的控制要 求，丙締中的微量杂质的存在影响催化剂的活性，增加催化剂和活化剂的消耗量。尤其是丙 締中夹带的微量水，丙締中水分与催化剂系统中的Ti及A1发生剧烈的化学反应，AIET3遇水 会发生爆炸，TICL4遇水也会发生剧列反应，因此，微量水对聚合反应的影响非常大，当单体 丙締中水含量> 20ppm时，聚合反应受到明显影响；当单体丙締中水含量> 10化pm时，单体 丙締不能发生聚合反应，另一方面液态水的存在会加速酸性组分化2S/C02)等对设备、管壁、 阀件的腐蚀，影响装置的稳定运行，因此对单体丙締脱水是丙締精制的关键操作。
[0003] 丙締中的水分主要来源有四个方面，一是丙締精制前的脱硫、脱神操作过程均会 产生一定量的水分，如果丙締精制系统置换不彻底或丙締中硫等杂质较多，那么精制前的 吸附过程所产生的水分会加重丙締精制的吸附脱水负荷;二是装置检修中部分水分残留在 丙締高压回收系统管壁处，在系统吹扫过程时，无法短时间内将水分从系统中有效置换出 来，导致系统中丙締含水量偏高;Ξ是聚合蓋投料生产过程中，蓋内循环水插管泄漏，导致 循环水进到聚合蓋内，通过高压回收将水分带入到高压回收系统，导致高压回收系统及丙 締精制装置内丙締含水量超标；四是丙締高压回收冷却器在投用过程中管程循环水泄漏， 导致循环水进入壳程，导致整个丙締精制装置内丙締含水量超标。
[0004] 初期丙締中的含水量与装置的操作条件有关，溫度越高则丙締的溶解度越高，贝U 丙締中所含溶解水的含量也就越高，当丙締从高溫状态降至常溫状态，由于水在丙締中溶 解度的变化，原溶解在丙締中水分逐渐变成游离态的水分。当丙締溫度再次升高时，丙締中 游离态水分也可转变为溶解态水分，由于游离水和溶剂水在一定条件下可互相转变，因此 丙締精制不仅要脱除游离态的水分，也要脱除其中的溶解水。
[0005] 传统的丙締精制方法主要有凝聚脱水法、重力沉降法、旋流脱水法、吸附脱水法。
[0006] 凝聚脱水法的原理是:携带水的丙締原料进入到凝聚脱水分离器后，因流速大大 减小，其中的游离水在重力作用下开始沉降，随着流体通过特殊材料构成的凝聚元件，小水 滴在其表面逐渐凝集成大的水滴，丙締原料与水滴进入到凝聚元件下游的沉降段时，由于 水和丙締的密度差，大的水滴得W快速沉降。凝聚脱水法克脱除丙締中的游离水，对游离水 的脱除效率可达到99.5%。
[0007] 重力沉降法的原理是：丙締原料中游离态的水滴在重力的作用下，依照stokes规 律沉降，水滴粒径越大沉降速度越快，沉降罐是常见的分离设备，操作简单、成本低，但重力 沉降法只能去除粒径较大的游离水，无法脱除溶解水和乳化水，因而一般经沉降罐沉降后 的丙締原料中含水量较高，一般在300~lOOOppm左右溶解水和乳化水。
[0008] 旋流脱水法的原理是：丙締原料和水分W-定压力从切向进口注入旋流分离器， 从而在旋流分离器内高速旋转，产生离屯、力场，由于液态丙締与水相存在密度差，他们在离 屯、力作用下发生沉降迁移，密度大的水相被甩向四周，并顺着壁面向下运动成为底流排出， 密度小丙締相被带到中间并向上运动，最后作为溢流排出，从而达到丙締与水相分离的目 的。旋流分离器是常见的离屯、分离的脱水设备，结构简单、成本较低、工作连续可靠性高、设 备维护方便，但旋流器对物料参数W及流量等设计参数有着严格要求，设备通用性差，对游 离态水滴脱除效果可达94%，无法对丙締中溶解水和乳化水进行有效脱除。
[0009] 纤维聚结脱水的原理是:利用亲疏水性各异的几种材料编制而成特殊的纤维聚结 床，携带水的丙締原料进入到纤维聚结床中，纤维聚结床W其独特的破乳优势对丙締中乳 化水进行高效脱除W及部分溶解水的脱除，纤维聚结脱水法对游离水及乳化水有着高效脱 除的效果，但只能脱除部分溶解水，脱后丙締含水量一般在50~l(K)ppm，也无法满足聚合反 应的要求。
[0010] 吸附脱水法的原理是:流体中某些组分分子被固体内孔表面吸着，运一过程为吸 附过程，在丙締吸附脱水的过程中，主要使用的吸附剂有活性氧化侣、硅胶及分子筛等，其 中分子筛对于此0、此S、C02、N曲等杂质具有很高的亲和力，特别是对于水，在低压高溫等恶 劣的工况下仍有很高的吸附容量，是丙締精制过程的重要步骤。分子筛吸附脱水主要用于 脱除丙締中的溶解水，是丙締深度脱水目前唯一有效的方法，精制后丙締含水量可至lOyg/ gw下，是保证聚合装置稳定运行的必要设备，但吸附剂都存在一个静态吸附范围，即超过 运一使用范围，活性氧化侣静态吸附范围一般在150~170mg/g，分子筛静态水吸附范围一 般在200~265mg/g之间，故吸附剂很容易达到饱和状态，一般分子筛吸附剂脱水范围为100 yg/g脱至l〇yg/g，此时分子筛运行效果最好，使用成本较低，若丙締进料含水量在300~ l〇〇〇yg/g之间，则使得分子筛干燥塔运行负荷大，造成吸附剂脱水效率下降，运行成本提 高，吸附剂再生周期缩短，吸附剂适用寿命减少等问题。同时，分子筛吸附剂在吸附饱和后， 需要用循环热氮气进行再生，再生成本大，上下塔切换造成原料波动，严重时会影响聚丙締 的产品质量，因此生产中都尽量减少精制塔的切换次数。
[0011] 中国专利化200810113358.X公布了一种常溫丙締精制工艺及该工艺中使用的吸 水剂，在吸附理论、吸附剂的选择W及再生介质的选择做了大量改进，但为从根本上解决丙 締原料中水含量高的情况，使得再生成本高、效果下降快等问题未得到根本改善。
[0012] 中国专利申请号201510090087.0公布了 一种丙締精制的系统及方法，有效解决了 现有技术中丙締精制过程中的损失问题，但为解决分子筛干燥塔切换频繁、再生成本高等 传统问题。
[0013] 在当前的丙締精制处理中，继续一种高效、经济、易维护的丙締脱水方法及装置。
【发明内容】
[0014] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种组合式丙締深度脱水的方法及 装置，对气分装置丙締塔顶抽出的丙締进行脱水，分为Ξ个步骤:首先丙締在罐区沉降罐内 进行冷却沉降处理，从丙締塔顶抽出的丙締中所含溶解态水滴经冷却处理后由丙締中析出 转变为游离态水滴，再经过沉降作用除去液滴粒径大于50WI1的液滴;其次由沉降罐抽出的 液态丙締进入到纤维床聚结分离器中，对粒径为10-50WI1的乳化态与部分溶解态与剩余游 离态的液滴进行脱除；最后含少量溶解态水滴的丙締进入到分子筛吸附塔中进行干燥处 理，经脱水处理后的丙締进入到后续反应器中进行聚合反应。
[0015] 本发明的具体技术方法如下：
[0016] -种组合式丙締深度脱水的方法，包括如下步骤：
[0017] (1)由气分装置丙締塔顶抽出的丙締在沉降罐内进行冷却，罐内丙締由40~6(TC 冷却至10~20°C，部分溶解态水滴析出后转变为游离态水滴，沉降脱除其中粒径大于50μπι 的液滴；
[0018] (2)经步骤(1)冷却沉降后的丙締进入纤维床聚结分离器中，聚结分离粒径为10~ 50μηι的液滴；
[0019] 所述10~50WI1的液滴包含全部乳化态液滴、部分溶解态液滴、未分离的剩余游离 态液滴；
[0020] 所述纤维床聚结分离器包括界位计、水包、纤维聚结分离模块、波纹板快速沉降模 块;所述纤维聚结分离模块由包含玻璃纤维、聚四氣乙締、尼龙、聚氨醋树脂的亲疏水纤维 混合编织而成，纤维丝径为20~lOOwii;
[0021] 分离后的水溶液进入后续排污罐中进行升溫处理，将丙締蒸出后进行水处理；该 过程的压降为0.01~〇.2Mpa，操作溫度为10~20°C;
[0022] (3)最后，含微量溶解态水滴的丙締进入分子筛吸附塔中进行干燥处理，吸附剂采 用3A分子筛吸附剂，干燥后丙締含水量不超过5ppm。
[0023] 步骤（1)的冷却和沉降过程同时进行，所述的沉降罐的高度为10~15m，直径