unipol工藝聚乙烯裝置尾氣回收技術(shù)

這項工作的改造對象是uni浦l生產(chǎn)工藝中的聚苯乙烯裝置。裝置的排放氣回收單元通過二級壓縮和冰機(jī)冷卻，將氣體壓力提升至1.4MPa，溫度降至-10℃，使烴類液化來實現(xiàn)對1-丁烯/1-己烯和異戊烷進(jìn)行回收，但是由于溫度和壓力的限制，不能回收排放氣中的乙烯組分，也不能完全回收1-丁烯/1-己烯和異戊烷組分，而且這些烴類影響氮?dú)獾募兌?，?dǎo)致氮?dú)獠荒芑厥罩荒芘欧胖粱鹁妗?設(shè)備改造1.1pet的生產(chǎn)在裝置生產(chǎn)常規(guī)產(chǎn)品工況下，尾氣的流量、溫度、壓力及組成見表1。本套氣相法聚乙烯裝置主要是在1-丁烯工況下生產(chǎn)DJM-1820基礎(chǔ)樹脂，所以1-丁烯的數(shù)據(jù)比較有代表性，之后尾氣回收的投用效果也是以1-丁烯工況進(jìn)行分析。尾氣的組成將直接影響選取的技術(shù)方案。1.2回收率和氮?dú)饣厥章时敬渭夹g(shù)改造的基本目標(biāo)是保證排放尾氣中總烴的回收率大于80%，乙烯的回收率大于80%；尾氣的氮?dú)饣厥章蚀笥?5%，壓力不低于200kPa，體積分?jǐn)?shù)大于95%，其中氫氣小于1.5%；返回乙烯裂解裝置的物料壓力為200～250kPa，其中氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)小于7%。1.3尾氣中氮?dú)狻⒌獨(dú)怏w積分?jǐn)?shù)本改造屬于尾氣回收類項目，常用的尾氣回收工藝主要有：膜分離技術(shù)、壓縮冷卻技術(shù)、壓縮冷凝技術(shù)、膨脹自深冷分離技術(shù)和以上多組技術(shù)組合工藝。技術(shù)運(yùn)用原則：1）當(dāng)尾氣中氫氣體積分?jǐn)?shù)高于3%時，需采用氫膜；2）當(dāng)尾氣中有C3）當(dāng)尾氣中有C4）當(dāng)尾氣中氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)大于43%時，需采用雙膨脹自深冷分離；5）當(dāng)尾氣中氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)小于40%時，需采用膜分離；6）當(dāng)尾氣中氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)介于40%～43%之間時，采用雙膨脹自深冷分離或膜分離均可。氫氣的體積分?jǐn)?shù)在排放氣中并不高，但是若沒有氫膜，由于對尾氣系統(tǒng)進(jìn)行改造后，氫氣會不斷在系統(tǒng)內(nèi)富積，最終導(dǎo)致進(jìn)入深冷系統(tǒng)的氫氣體積分?jǐn)?shù)超標(biāo)，由于氫氣與一般氣體不同，氫氣具有節(jié)流溫度升高的特性，會導(dǎo)致深冷系統(tǒng)工作受到影響，所以需要采用氫氣膜。尾氣中氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)接近90%，需要采用膨脹自深冷分離。綜上分析，最終選取了膜回收和深冷分離結(jié)合的方案。1.4凝液溫度偏高，處理了凝液回用改造尾氣回收系統(tǒng)工作所需消耗見表2。但在實際運(yùn)行中，本裝置低壓蒸汽凝液溫度一直偏高，且這部分熱量并不能進(jìn)行回收，屬于廢熱，這部分凝液使用凝液泵輸送至界區(qū)，由公司熱電廠接收，處理后作為脫鹽水使用，熱電廠多次反映我廠凝液溫度偏高，通過此次改造同時解決了此項問題。凝液泵通過回流控制液位方式進(jìn)行輸送凝液，所以這部分作為熱源的凝液，只是降低了凝液泵的回流量，也不會過多的增加電能消耗，所以尾氣回收系統(tǒng)能耗實際僅為少量氮?dú)夂蛢x表風(fēng)。2設(shè)備環(huán)境恢復(fù)和改造機(jī)2.1子聚合物薄膜上溶解、擴(kuò)散速度的影響膜分離技術(shù)是利用混合氣體各組分在高分子聚合物薄膜上溶解、擴(kuò)散速度的差異，在膜兩側(cè)壓差的作用下，導(dǎo)致各組分滲透通過膜的速度不同而實現(xiàn)混合氣體的分離2.2冷回收對裝置進(jìn)行改造除使用膜回收機(jī)理外，還采用深冷回收技術(shù)，該技術(shù)是通過高壓氣體通過透平做功，泄壓降溫，將高壓高溫氣體轉(zhuǎn)化成低壓低溫氣體。2.3氣體的吸附性變壓吸附技術(shù)的基本原理是在不同的組分和不同的分壓條件下，吸附劑對它們的吸附容量、吸附速度、吸附推動力不同，即對不同氣體有著選擇吸附性的特點(diǎn)。在升壓的過程中對混合氣體中的某些組分大量吸附從而完成分離，降壓時這些組分會大量脫附從而實現(xiàn)對吸附劑的再生3氮?dú)饣厥樟鞒坦に嚵鞒倘鐖D1所示，原去往火炬的排放尾氣首先經(jīng)過新增的緩沖罐（205-C-5801），由于排放氣回收系統(tǒng)為PDS系統(tǒng)提供輸送氣導(dǎo)致排放的尾氣流量不穩(wěn)定，故引入此罐保證進(jìn)入尾氣回收系統(tǒng)的氣體壓力和流量穩(wěn)定。物流首先進(jìn)入膜分離撬塊（SK-Ⅰ），經(jīng)過膜前加熱器（205-E-5802），用接近100℃蒸汽凝液進(jìn)行加熱，將物流的溫度加熱到25℃，進(jìn)入到VOC膜分離器（205-S-5803）。VOC膜的特性為優(yōu)先透過乙烯、1-丁烯（1-己烯）/異戊烷等烴類氣體，經(jīng)過VOC膜分離器后，由于膜的優(yōu)先通過烴類特點(diǎn)，通過VOC膜分離器的物流（111）富含烴類，被輸送回到排放氣回收單元的低壓集液器儲罐（C-5202）入口，沒有通過VOC膜分離器的物流（112）進(jìn)入到氫氣膜分離器（205-S-5804）。氫氣膜的特性為優(yōu)先透過氫氣，經(jīng)過H進(jìn)入到深冷撬塊（SK-Ⅱ)的物流（115）壓力為1.2MPa左右，首先進(jìn)入換熱器（205-E-5807）同系統(tǒng)后續(xù)產(chǎn)生的三股冷物料進(jìn)行換熱后溫度達(dá)到-119℃左右，由于低溫此時此股物流由氣體變?yōu)闅庖夯旌希@時進(jìn)入到高壓分液罐（205-C-5808）進(jìn)行氣液分離，液相中含有以氮?dú)鉃橹鞯牟荒龤怏w，所以高壓分液罐的液相部分進(jìn)入到低溫閃蒸罐（205-C-5809）進(jìn)行閃蒸，將大部分不凝氣體與烴類液體分離，然后這部分液相烴類作為前面所說的三股冷物料之一跟物流（115）通過換熱器（205-E-5807）進(jìn)行換熱回收冷量。經(jīng)過換熱后的這股物料（116）溫度在-20℃左右，由液相變?yōu)闅庖夯旌?，進(jìn)入膜分離撬塊（SK-Ⅰ）的低壓分液罐（205-C-5805）進(jìn)行氣液分離，205-C-5805罐頂物流（104）為回收的含少量氮?dú)獾囊蚁?，返回乙烯裂解裝置，205-C-5805罐底的液相物流（117）主要含有1-丁烯（1-己烯）、異戊烷和物流（111）匯合為回收單體物流（102），返回到原有的低壓集液器（C-5202）入口。由高壓分液罐（205-C-5808）頂部出來的氣相物流作為之前所說三股冷物料之一進(jìn)入換熱器（205-E-5807），回收冷量后溫度約為-78℃，進(jìn)入膨脹機(jī)（KT-5X10A/B）膨脹制冷，壓力降至0.2MPa，溫度降至-127℃左右，然后與閃蒸罐（205-C-5809）的氣相物流匯合作為之前所說的三股冷物料之一，這股冷物料為系統(tǒng)冷量的根本來源，之前所說的另兩股冷物料的冷量追根溯源也是來自這里。換熱后該物流再經(jīng)過膨脹機(jī)加壓變成物流（119），物流（103）作為回收氮?dú)馑椭撩摎鈧}（C-5009），物流（120）排至低壓火炬，通過控制物流（120）的排放量，可以調(diào)節(jié)送脫氣倉物流（103）的氮?dú)鉂舛龋欧帕吭叫』厥盏獨(dú)饬吭蕉?，但是回收氮?dú)獾臐舛葧档?；排放量越大回收氮?dú)饬吭缴?，但是回收氮?dú)鉂舛葧兴嵘?。要?yōu)化排放量操作，從而保證回收氮?dú)夂细竦那疤嵯卤M量多回收氮?dú)狻．?dāng)深冷的溫度達(dá)不到設(shè)定值時，從裝置補(bǔ)充一股高壓氮?dú)猓?07）到等熵膨脹無動力深冷分離回收撬塊（SK-Ⅱ）前，強(qiáng)化膨脹機(jī)的制冷效果，從而保證單體的回收率。低壓分液罐（205-C-5805）分離出的富烴物流經(jīng)C-5210回收返回反應(yīng)系統(tǒng)，由于該富烴物流中含有丁烷，丁烷在反應(yīng)系統(tǒng)中會產(chǎn)生累積而影響反應(yīng)，故流程中設(shè)計了205-E-5806烴液加熱器，當(dāng)系統(tǒng)中無法承受累積的丁烷時，該加熱器投用，將SK-Ⅱ撬塊回收的烴液加熱氣化，返回乙烯裂解裝置。4廢物回收和生態(tài)重建的影響4.1數(shù)據(jù)收集尾氣回收系統(tǒng)物料流程及測試72h的數(shù)據(jù)見圖2。本項目計算過程涉及膜進(jìn)氣、H測試期間全裝置72h平均負(fù)荷為57.20t·h4.2尾氣回收裝置回收氮?dú)饣厥章视嬎阒饕椒ǎ和ㄟ^組分體積分?jǐn)?shù)分析和膜進(jìn)氣量確定各組分進(jìn)氣量，計算各組分排放至火炬和乙烯返回線的組分流量。乙烯、丁烯回收量計算：膜進(jìn)氣量-火炬排放量。異戊烷、氮?dú)饣厥樟坑嬎悖耗みM(jìn)氣量-火炬排放量-返回乙烯量。回收能力計算公式：NC總烴回收率=（進(jìn)料總烴量-H回收氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)采樣分析在95%左右。投用尾氣回收裝置之前全裝置的物耗為1013kg·t乙烯單耗減少=乙烯回收量（進(jìn)料氣中乙烯總量-H注：各物流中乙烯含量由物流量和體積分?jǐn)?shù)計算得出，返回乙烯裝置乙烯量由于會增加乙烯裝置的物耗能耗所以按返回的50%計算。丁烯-1單耗減少=丁烯回收量（進(jìn)料氣中丁烯總量-H異戊烷單耗減少=異戊烷回收量（進(jìn)料氣中異戊烷總量-H通過指標(biāo)對比，項目投用后3種主要回收烴類的降耗指標(biāo)好于設(shè)計指標(biāo)。尾氣回收裝置對裝置能耗