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膜分离技术应用于聚丙烯尾气回收的探究

作者: 发布时间:2019-12-07 16:20:19 阅读: 82 次

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膜分离技术应用于聚丙烯尾气回收的探究

 

摘要:结合膜分离技术的应用原理,对膜分离技术聚丙烯尾气回收中的应用情况展开研究。
关键词:膜分离技术;应用原理;聚丙烯尾气回收


前言:在经济水平不断提高和现代工业技术越发成熟的背景下,国内石油能源供应日益紧张,从而在很大程度上使得我国对外的原油进口依赖性随之不断增强。这种情况下,如何更好地倡导人们养成绿色低碳的生活方式以及引导向着可持续发展道路发展成为重要课题,实现资源的再利用对于工业发展意义重大。

一、膜分离技术应用于聚丙烯尾气回收的现状

随着社会经济的高速发展,现代工业逐渐迎来广阔的发展空间,在发展机遇不断增加的同时,其资源节约和环境保护方面的问题也逐渐引起重视。从现阶段我国聚丙烯工业生产的实际情况分析来看,为了有效节约资源,促进整体经济效益的提升,实现对聚丙烯尾气回收装置的优化成为关键。这一过程中,膜分离技术的应用价值逐渐凸显出来。膜分离技术主要是指在分子水平上,通过不同粒径分子混合物在通过半透膜过程中,有效实现选择性分离的一种技术手段。膜分离应用的半透膜也被称为分离膜或者是滤膜,由于膜壁有许多小孔,按照孔径的大小差异,可以将其细化为微滤膜、超滤膜、纳滤膜以及反渗透膜等多个种类,而膜分离技术主要依托于错流过滤或死端过滤方式来实现[1]

在工业生产中,传统的工艺生产模式已经无法满足现代工业的实际需求,比如传统工业生产模式中常用的冷却回收、萃取回收以及压缩回收等技术手段,具被认为是高耗能回收工业范围内,容易产生二次污染。这种情况下,膜分离技术的出现以及在工业生产中的广泛应用,为探寻一条高效率、低能耗以及无污染的工业回收技术,提供了全新的思路。膜分离技术作为一种新型工业回收技术手段,在聚丙烯尾气回收中的应用,具有显著的高效性、节能性、环保性、分离精度高等多种特征。近年来,随着膜分离技术应用成熟度不断提高的背景下,膜分离技术在工业生产以及其他领域中的应用范围不断扩大,技术本身的操作弹性大、运行稳定、灵活性以及成本费用低等优势随之凸显出来。在分析探究膜分离技术在聚丙烯尾气回收中的应用这一问题时,本文选择以宁夏石化公司10×104t/a聚丙烯装置的尾气回收为例,展开以下分析。

二、膜分离技术聚丙烯尾气回收中的应用

(一)10×104t/a聚丙烯装置运行现状

本文研究参考的10×104t/a聚丙烯装置,主要应用的是意大利Basell公司研发的Spheripol-Ⅱ代聚丙烯工艺技术,这一装置运行可以生产出不同牌号的30余种均聚物产品。目前该装置已经投入生产5年,为了响应节能减排的号召,同时促进单位生产经济效益的进一步提升,针对降低装置生产过程中丙烯单耗、回收丙烯以及控制环境污染等课题,提出了新的要求。结合实际,通过专业技术人员研究论证,决定在现有10×104t/a聚丙烯装置的基础上,额外增设有机膜回收系统,以此来实现对10×104t/a聚丙烯装置尾气中丙烯的回收,达到对于资源的在利益目的。

综合分析来看,10×104t/a聚丙烯装置稳定运行5年,整体装置一共存在3处排放气,包括轻组分汽提塔(T-701)排放气、高压丙烯回收系统(T-301)顶排放气以及汽蒸器废气排放点。与此同时,装置三路排放气中的丙烯含量相对较高,轻组分汽提塔(T-701)排放气组成为:丙烷:样1(0.35%)、样2(0.75%)、样3(0.14%);丙烯:样1(99.49%)、样2(98.95%)、样3(99.26%);碳四:样1(0.12%)、样2(0.48%)、样3(0.03%);碳五:样1(0.04%)、样2(0.18%)、样3(0.03%);硫化氢:样1(<0.5mg·L-1)、样2(<0.5mg·L-1)、样3(<0.5mg·L-1);二氧化碳:样1(26.02mg·L-1)、样2(34.48mg·L-1)、样3(25.02mg·L-1);一氧化碳:样1(0.30mg·L-1)、样2(0.17mg·L-1)、样3(0.20mg·L-1)。其中,轻组分汽提塔(T-701)排放气流量为 35 kg/h,高压丙烯回收系统(T-301)排放气流量为45kg/h,汽蒸器废气排放大部分为非烃类组分。在此基础上,由上述数据分析可知,该生产装置尾气中丙烯的平均体积分数在90%左右,如果依照该单位10×104t/a聚丙烯装置的丙烯处理量进行计算,则可以进一步确定每年装置尾气中约有2300t丙烯无法得到有效回收和利用。

(二)膜分离技术的应用情况

结合10×104t/a聚丙烯装置运行情况,总结考虑10×104t/a聚丙烯装置尾气中丙烯的回收要求,该单位决定引进全套膜技术系统,将其应用于10×104t/a聚丙烯装置尾气中丙烯的回收方面。经分析确认10×104t/a聚丙烯装置生产的工艺流程主要包括原料气预处理以及膜分离两个部分。期间,装置两路排放气E-301与E-701排放气进行混合后,将其作为膜分离单元内的原料气,原料气字通过进气开关阀之后,会随之被引入到套管换热器以及冷凝换热器两个装置中,在上述两个装置内完成初步冷却操作。与此同时,经过冷却后的气液混合物,会随之在气液分离器内完成下一步的分离工作,期间液态烃通过计量泵(P-306)送往D-701。这一过程中,不凝气在进入到装置的套管换热器之后,会与原料气进行换热,并且在加热后脱离露点的气体随之被引入到聚结过滤器中,这一环节的目的主要在于实现对气体中含有的固体杂质以及微小液滴的清除。

 

1 膜分离应用流程

差压变送器PDIS-3601显示气体通过聚结过滤器的压差,由此判断过滤器滤芯阻塞情况,当运行差压达到H时报警,当运行差压达到HH时,联锁停车,需更换滤芯。聚结过滤器的液位计上装有液位开关LS-3602,当液位到达设定值HH时,联锁停车。10×104t/a聚丙烯装置尾气回收优化设计过程中,对于膜分离技术的应用,主要是通过对原料气以及尾气两部分气体分别进行的流量计设计来实现。同时,全套膜技术系统中膜分离单元设置了两块温度变送器,在系统运行过程中可以通过借助TI-3601完成对气液分离器温度的监测工作。此外,当发现膜前温度到达H时,则报警原料气温度处于较高水平,当膜前温度达到HH时,联锁停车。膜分离系统上一共有三块压力变送器,分别显示膜分离器进气压力(PIC-3601)、尾气压力(PI-3602)以及气液分离器操作压力(PIC-3603)变化情况。

(三)对比分析膜分离技术应用效果

在对比分析膜分离技术应用效果这一问题时,需要从回收率R的计算这一方面着手。结合10×104t/a聚丙烯装置与全套膜技术系统运行实际情况,确定回收率R的计算公式为:

R=×  (1)

公式(1)中的V1代表E-301 顶排放气量,单位m3/h;V2代表E-701顶排放气量,单位m3/h;V3代表尾气排放气量,单位m3/h;;C1-C2代表的是E-301的顶排放气C3H6具体浓度,单位%(V);C2-C2代表的是E-701的顶排放气C3H6具体浓度,单位%(V);C3-C2代表的是尾气中C3H6具体浓度,单位%(V)。

综合评价膜分离技术应用在聚丙烯装置尾气回收中的效果,10×104t/a聚丙烯装置膜分离系统对于丙烯分液以及气象丙烯两种状态的回收,其结果如下:(1)在2018年5月1日~2018年5月6日的试运行阶段,一共回收726立方米的气象丙烯,排放尾气一共为61立方米;回收液相丙烯一共为3450千克。(2)经过计算后确定回收气象丙烯在55kg/h左右,回收液相丙烯在40kg/h左右,丙烯排放量在5.5kg/h左右。

(四)膜分离技术在尾气回收中应用效果的影响因素

综合分析来看,膜分离技术在聚丙烯装置尾气回收中的应用效果,会受到压差情况以及流量情况等因素的影响。以压差这一指标为例,装置内压差越大,则最终膜分离技术的应用效果越明显,如果装置内压力处于1.65 MPa以下时,则会导致部分液相丙烯进入到膜系统内,进而容易对膜系统的膜内件造成损坏。同时,从流量这一情况分析来看,受到单膜处理量这一因素的限制,使得装置排放气体的流量会对膜分离回收效率产生较大的影响。如果装置排放气体量过大时,容易造成部分丙烯难以得到有效处理直接排放,进而降低回收效率[2]

总结:综上所述,膜分离技术在聚丙烯装置尾气回收中的应用效果显著,可以有效实现聚丙烯装置的尾气回收,在节约资源消耗以及提升生产经济效益等方面,均发挥着积极的作用。同时,膜分离技术的应用会受到压差和流量等因素的影响,因此为了更大程度上保证膜分离技术的应用效果,需要对以上问题进行综合考虑。
参考文献:
[1]李烨,黄金刚,赵东.膜分离技术在聚丙烯装置尾气回收中的应用[J].石油化工应用,2017,36(10):126-128+136.

[2]何剑英,屈建新.催化重汽油加氢装置改航煤加氢的生产控制[J].石油化工技术与经济,2015,31(3):27-28.