有机蒸气分离膜发展历程
90年代初开始从事有机蒸气分离膜的研制
90年代末开发出有机蒸气分离膜
2000年10月,在中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司完成工业中试
2001年3月,在南京金陵塑料厂建成国内第一套工业装置
至今,已经在聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙二醇、氯甲烷、丁二烯等行业得到广泛应用,推动了国内有机蒸气膜分离回收技术的发展应用。
有机蒸气分离膜工作原理
有机蒸气分离膜是一种橡胶态聚合物膜。其分离过程是溶解选择性控制,通过有机蒸气在膜内的溶解度及渗透速率的差异,分子量大、沸点高的气体,如:乙烯、丙烯、氯甲烷、氯乙烯、丁二烯等轻烃组分在膜内的溶解度大,渗透速率快,从而实现与分子量小、沸点低的气体(如:H2、N2、CH4等)的分离。
在膜两侧的推动力-压差的作用下进入膜系统的物流被分成两股:渗透气和渗余气。渗透气为富积的有机蒸气,渗余气为纯化的轻组分气体。
有机蒸气膜分离技术特点
系统回收率高,一般回收率在90%以上
设备投资低,回收期短,一般在3-12个月
系统操作弹性好(50-200%)
设备无传动、转动和移动部件
运行操作费用低,主要能耗为压缩机的额外功耗
装置采用撬装结构,占地面积小
系统易扩容、增容
系统易与其他工艺耦合
清洁环保生产,系统无二次污染,可实现零排放
适合膜法回收的体系
聚丙烯生产放空气中的丙稀单体回收
丙稀衍生物(如:丙稀腈、丁辛醇、环氧丙烷等)的回收
聚乙烯生产放空气中的丁烯、总戊烷回收
乙稀衍生物(环氧乙烷、乙二醇、聚氯乙稀等)的回收
有机硅季胺盐等化工产品生产中的氯甲烷单体的回收
催化重整放空气及瓦斯气中的轻烃回收
站桥装卸车尾气回收
加油站及气油储罐中的油气回收
天然气降露点
有机蒸气膜分离技术的工业应用
聚丙烯生产过程中的丙烯回收
在本体法聚丙烯生产过程中,由于受压缩、冷凝的条件限制,有部分丙烯(50~80v%)未能冷凝,排往火炬,造成能源浪费和环境污染。通过膜分离对其进行回收,可以将95%以上的丙烯回收,整个回收系统投资回收期短,一般在4个月左右,经济效益十分显著。
聚乙烯生产过程中轻烃回收
对于UCC工艺聚乙烯生产过程中,由于受压缩/冷凝的条件限制,部分丁烯,戊烷未能冷凝,随着氮气经过后端缓冲罐后,部分去脱气仓,其余的放空。通过膜分离技术,可以将90%以上的丁烯,95%以上的戊烷(或己烷)进行回收。同时,通过对膜分离系统的设计,乙烯气体在一个低程度上的累积后达到平衡,不会产生因乙烯气体的无限累积造成系统憋压,从而保证膜分离系统的连续运行。
BP流化床工艺生产中,气相反应中乙烯单体的单程转化率小于100%,未反应的乙烯单体经循环压缩机送回反应器,进一步反应。在此循环过程中为了防止惰性气体的累积,保证乙烯反应浓度,需将部分循环气作为驰放气进行排放,造成大量的乙烯单体损失。通过膜分离系统,可以将排放气中的乙烯单体回收85%以上,富集乙烯气返回到现有的压缩机入口,进一步参加反应。
BP聚乙烯膜分离回收工艺特点:
可以回收85%以上的乙烯。
对于HD5010和LL0209AA工艺,同时还可以回收90%以上的丁烯。
膜分离系统的增设,维持了与增设前惰性气体的排放平衡,从而可以保证生产线的稳定运行,以及膜分离回收系统的连续工作。
聚氯乙烯生产装置中氯乙烯回收
在PVC生产中,一般采用压缩冷凝的办法来回收PVC聚合过程中未反应的VCM。但在冷凝后,排放的不凝气中仍然含有较高浓度的VCM(5~30%)。通过膜分离进一步提高VCM的回收率,同时降低VCM的排放浓度,有着显著的经济效益和社会效益。
膜分离回收技术特点:
回收精馏尾气中95%的氯乙烯和85%的乙炔
通过膜分离后的排放尾气中VCM含量小于1%
可以降低VCM单耗5~15kg
大大降低吸附或者吸收装置的处理负荷
可以省去尾气冷凝器或者降低尾气冷凝器的操作温度
乙二醇生产装置中乙烯回收
在EO/EG生产过程中,乙烯和氧气以一定比例,以甲烷为致稳气,在银催化剂作用下反应。由于采用空分氧气引入惰性气体Ar,为避免Ar在系统累积,需排放一部分循环气。由此而造成乙烯和甲烷气体损失。
膜分离回收技术特点:
乙烯回收率大于85%
甲烷做为致稳剂时,可回收甲烷50%以上。
油气回收
来自装车作业的油气/空气混合气体由液环压缩机加压至操作压力。压缩后的气体同密封所用的密封液环一起进入吸收塔,在塔内通过切向漩流可将液体与压缩气体分离。
气态的油气/空气混合气在吸收塔内由下向上流经喷淋塔填料与自上而下喷淋的液态烃类逆流接触,液态烃类将大部分油气吸收。剩余的油气/空气混合物从喷淋塔的顶部排出,进入膜分离系统。
膜分离单元由一系列膜组件组成。真空泵C2在膜组件的渗透侧产生真空,以提高膜分离的效率。膜分离单元将混合气分离成两股气体——富集烃类的渗透气体和贫烃类的截留气体。经过分离后,排放气体中的烃类浓度低于排放标准,排入大气。渗透气体重新回到压缩机C1入口,同原料气体混合,进行上述循环过程。
站桥装卸车尾气回收
储罐卸压排放气或汽车卸净后尾气经缓冲罐后,进入压缩/冷凝,然后通过气液分离罐将液相产品分离出去。分液罐的不凝气进入膜分离系统,渗透气返回到压缩机入口,膜分离系统的尾气为提浓氮气,送至氮气缓冲罐或进入放空管网。
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