專利名稱：處理不凝氣的變壓吸附裝置的切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理間歇本體法聚丙烯裝置低壓丙烯氣回收系統(tǒng)排放不凝氣的 變壓吸附裝置的切換方法。
背景技術(shù)：
間歇本體法聚丙烯工藝是國(guó)內(nèi)自主開發(fā)，并在國(guó)內(nèi)被廣泛應(yīng)用的一種聚丙烯生產(chǎn) 工藝。在間歇本體法聚丙烯裝置生產(chǎn)過程中，液體丙烯在催化劑和活化劑等的作用下，在 3. 5MPa(表)反應(yīng)壓力和75°C反應(yīng)溫度下，在聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)，生成固體聚丙烯粉 料。聚合反應(yīng)結(jié)束后，需要將聚合釜內(nèi)剩余的丙烯回收，得到不含丙烯的固體聚丙烯粉料。 通常情況下，首先進(jìn)行高壓回收丙烯操作，就是靠聚合釜自身的壓力，將高于丙烯冷凝溫度 對(duì)應(yīng)的相平衡壓力以上部分的丙烯冷凝并回收，直至聚合釜達(dá)到1.3 1.5MPa(表)的丙 烯相平衡壓力(相平衡壓力由冷凝溫度決定)。然后將聚合釜內(nèi)的固體聚丙烯粉料和剩余 的丙烯氣一起噴料到閃蒸釜，在閃蒸釜內(nèi)，帶壓的丙烯氣靠自壓排入低壓丙烯氣回收系統(tǒng)， 然后再通過對(duì)閃蒸釜抽真空和氮?dú)庵脫Q操作，最終將閃蒸釜內(nèi)和粉料中的丙烯全部用氮?dú)?置換干凈，使閃蒸釜內(nèi)氣體含丙烯濃度低于1%，達(dá)到聚丙烯固體粉料的出料條件為止。這 一過程中由閃蒸釜排入低壓丙烯氣回收系統(tǒng)氣柜中的氣體主要成分是丙烯(有時(shí)可能含 有少量丙烷、C2, C4等組分)和噴料前閃蒸釜內(nèi)存留的氮?dú)庖约爸脫Q丙烯過程中消耗的氮 氣。低壓丙烯氣回收系統(tǒng)主要由氣柜、壓縮機(jī)、冷卻器、氣液分離器、不凝氣處理裝置 等構(gòu)成。由閃蒸釜排入低壓丙烯氣回收系統(tǒng)的丙烯氣在氣柜內(nèi)緩沖混合，之后經(jīng)壓縮機(jī)壓 縮升壓至1. 8 2. 2MPa (表)左右，再經(jīng)冷凝器冷凝冷卻(通常冷卻介質(zhì)為循環(huán)水)至20 40°C左右，這時(shí)丙烯氣中的大部分丙烯被冷凝稱為液體，在氣液分離器內(nèi)被分離出來，作為 液體丙烯被回收利用。而氣液分離器頂部得到的含丙烯濃度55 75%左右，其余主要是氮 氣的不凝氣則被排出。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810166621. 1提出用變壓吸附工藝處理不凝氣，回收其中丙 烯的變壓吸附工藝，是一種比較有效的回收不凝氣中丙烯的工藝。該工藝通過二次吸附的 變壓吸附將不凝氣中的丙烯和氮?dú)膺M(jìn)行分離，得到丙烯濃度< 1 %的凈化氮?dú)庵迸糯髿猓?丙烯濃度比較高的脫附氣則循環(huán)返回氣柜再一次進(jìn)行壓縮冷凝回收。但在實(shí)踐中，不論采 用哪種變壓吸附工藝，都要遇到變壓吸附過程怎樣切換操作的問題。我們知道，在變壓吸附工藝中，吸附床在接近達(dá)到飽和吸附時(shí)，就要及時(shí)進(jìn)行切換 操作，將接近飽和的吸附床降壓脫附，否則易吸附組分就會(huì)穿透吸附床從出口流出；反之， 如果吸附床在遠(yuǎn)沒有達(dá)到飽和吸附時(shí)就切換操作，吸附床上就沒用吸附上足夠量的易吸附 組分，這樣在接下來的降壓脫附過程中，得到的脫附氣中易吸附組分的濃度就比較低。對(duì)于 處理不凝氣的變壓吸附工藝來說，如果裝置在超過了最佳切換點(diǎn)后切換操作，丙烯就會(huì)穿 透吸附床，排入大氣的凈化氮?dú)庵芯蜁?huì)帶出比較多的丙烯，這一方面造成丙烯資源浪費(fèi)，另 一方面也污染大氣環(huán)境；而如果不到最佳切換點(diǎn)就提前切換操作，吸附床上就沒有吸附上
3足夠多的丙烯，脫附過程中得到的脫附氣丙烯濃度就比較低，這樣循環(huán)返回氣柜的脫附氣 中的氮?dú)饬烤捅容^大，這會(huì)增大氣柜、壓縮機(jī)、冷凝器等工藝過程的負(fù)荷，降低低壓丙烯氣 回收過程的效率。多數(shù)變壓吸附裝置是根據(jù)設(shè)定的時(shí)間參數(shù)切換的，這對(duì)于進(jìn)料流量和濃度比較穩(wěn) 定的工況來說是合適的。但低壓丙烯氣回收過程產(chǎn)生的不凝氣的流量和濃度常常是不穩(wěn) 定的，首先，間歇本體法聚丙烯生產(chǎn)工藝過程本身就是不連續(xù)的，因此由閃蒸釜排入氣柜的 丙烯氣的流量和濃度是不斷變化的，這導(dǎo)致低壓丙烯氣回收系統(tǒng)產(chǎn)生的不凝氣的流量和濃 度也是變化的；其次，環(huán)境溫度對(duì)循環(huán)水溫度，進(jìn)而對(duì)冷后氣液分離溫度也有很大影響；再 者，環(huán)境條件和操作條件的變化也會(huì)影響壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，造成冷后氣液分離壓力的變 化。這樣，相同的吸附時(shí)間內(nèi)，吸附床吸附的丙烯量常常變化比較大，顯然這會(huì)影響變壓吸 附裝置的運(yùn)行效果。也有用檢測(cè)儀器檢測(cè)到的變壓吸附裝置入口或出口丙烯濃度作為切換 參數(shù)的，但這種檢測(cè)儀器往往投資比較大，可靠性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性也不是太好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提出一種使處理間歇本體法聚丙烯裝置低壓丙烯氣回收系統(tǒng) 排放不凝氣的變壓吸附裝置處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的切換方法。本發(fā)明提出的使處理間歇本體法聚丙烯裝置低壓丙烯氣回收系統(tǒng)排放不凝氣的 變壓吸附裝置處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的切換方法是，用壓縮冷凝產(chǎn)生不凝氣的冷凝壓力和冷凝 溫度以及變壓吸附裝置的不凝氣進(jìn)料流量為參數(shù)運(yùn)算得到的丙烯量作為變壓吸附裝置的 切換參數(shù)，控制變壓吸附裝置的切換操作。我們知道，在吸附床吸附時(shí)間區(qū)間內(nèi)，將變壓吸附裝置的不凝氣進(jìn)料流量和不凝
氣丙烯濃度的乘積進(jìn)行積分，就能求得吸附床吸附的丙烯量。即 tQ= J F*C
t=o式中Q—吸附時(shí)間段內(nèi)的累計(jì)丙烯量F——不凝氣進(jìn)料流量C——不凝氣丙烯濃度t——吸附時(shí)間而根據(jù)相平衡理論，在以丙烯和氮?dú)鉃橹饕煞值亩w系中，不凝氣丙烯濃度 是冷凝壓力和冷凝溫度的函數(shù)。即C = f (T, P)式中T——產(chǎn)生不凝氣的冷凝溫度P——產(chǎn)生不凝氣的冷凝壓力因此將低壓丙烯氣回收系統(tǒng)檢測(cè)到的丙烯氣壓縮冷凝后的冷凝壓力和冷凝溫度 參數(shù)輸入變壓吸附裝置的PLC或DCS控制系統(tǒng)中，通過控制程序中的相平衡數(shù)學(xué)模型運(yùn)算 就能求得不凝氣丙烯濃度(對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，不難建立這樣的數(shù)學(xué)模型)， 再用不凝氣丙烯濃度乘以測(cè)得的變壓吸附裝置不凝氣進(jìn)料流量參數(shù)，并將乘積在吸附時(shí)間 區(qū)間內(nèi)積分，就能知道吸附床在吸附時(shí)間區(qū)間內(nèi)實(shí)際吸附的丙烯量，當(dāng)達(dá)到設(shè)定丙烯吸附量(也可以是吸附飽和度)時(shí)，變壓吸附裝置切換操作，這樣就能保證吸附床既不會(huì)因?yàn)槲?附丙烯量過大而穿透，又不會(huì)因?yàn)槲奖┝窟^小而降低脫附氣的丙烯濃度，從而使變壓 吸附裝置達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。上述冷凝壓力、冷凝溫度和不凝氣流量都是工藝過程必有的 參數(shù)，相對(duì)于安裝價(jià)格比較高、性能不太穩(wěn)定的濃度檢測(cè)儀來說，這些參數(shù)的可靠性、穩(wěn)定 性和精確性更好。


圖1是帶有本發(fā)明提出的變壓吸附裝置切換方法的間歇本體法聚丙烯裝置低壓 丙烯氣回收系統(tǒng)流程示意圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖1對(duì)發(fā)明所說的處理間歇本體法聚丙烯裝置低壓丙烯氣回收系統(tǒng) 排放的不凝氣的變壓吸附裝置的切換方法做進(jìn)一步說明。自聚丙烯裝置閃蒸釜(圖中未畫出)來的以丙烯和氮?dú)鉃橹鞯幕旌蠚怏w——丙 烯氣經(jīng)管線(8)，沿箭頭(7)進(jìn)入低壓丙烯氣回收系統(tǒng)的氣柜(1)，在氣柜內(nèi)緩沖混合后， 經(jīng)管線(9)沿箭頭(10)進(jìn)入壓縮機(jī)(2)，經(jīng)壓縮升壓至1. 8 2. 2MPa左右壓力后，經(jīng)管線 (11)進(jìn)入循環(huán)水冷卻器(3)冷凝冷卻至20 40°C左右，丙烯氣中的大部分丙烯被液化， 氣液混合物經(jīng)管線(12)進(jìn)入氣液分離罐(4)進(jìn)行氣液分離，氣液分離后得到的液體丙烯 經(jīng)管線(13)沿箭頭(14)排入外部回收儲(chǔ)罐(圖中未畫出)。而氣液分離后的不凝氣則經(jīng) 管線(16)沿箭頭(17)進(jìn)入變壓吸附裝置(5)，一般變壓吸附裝置內(nèi)有多個(gè)可以相互切換 操作的吸附床(圖中未畫出)，當(dāng)不凝氣穿過其中處于吸附狀態(tài)的吸附床時(shí)，丙烯是易吸附 組分，被吸附床吸附下來，而氮?dú)馐遣灰孜浇M分，則作為凈化氮?dú)獯┻^吸附床經(jīng)管線(18) 沿箭頭(19)排入大氣。隨著吸附過程的進(jìn)行，吸附床入口側(cè)部分的床層首先被丙烯飽和吸 附，然后飽和吸附前沿逐漸向出口側(cè)移動(dòng)，在吸附前沿未突破吸附床層前，凈化氮?dú)獾谋?濃度一直比較低，當(dāng)吸附前沿接近穿透時(shí)，整個(gè)吸附床層接近飽和吸附，這時(shí)變壓吸附裝置 根據(jù)切換判定條件執(zhí)行切換操作，將飽和吸附了丙烯的吸附床轉(zhuǎn)入脫附狀態(tài)，同時(shí)將其它 一個(gè)完成脫附再生的吸附床轉(zhuǎn)入吸附狀態(tài)。變壓吸附裝置的脫附過程是將吸附床壓力逐漸 降低，在降壓過程中，吸附在吸附床上的丙烯逐漸被脫附下來，與存留在吸附床內(nèi)的少量氮 氣混合為丙烯濃度比較高的脫附氣經(jīng)管線(20)沿箭頭(21)循環(huán)返回氣柜(1)。顯然準(zhǔn)確 把握合適的切換點(diǎn)，是處理不凝氣的變壓吸附裝置操作控制的一個(gè)關(guān)鍵因素，過晚切換，吸 附床可能被穿透，排入大氣中凈化氮?dú)鈺?huì)帶出比較多的丙烯；而過早切換，吸附床未充分吸 附，脫附氣丙烯濃度就比較低，脫附氣的循環(huán)量就比較大，從而造成氣柜(1)、壓縮機(jī)(2)、 冷卻器⑶負(fù)荷的增加。本發(fā)明的切換方法是將已有的冷凝溫度、冷凝壓力和不凝氣流量參數(shù)分別通過溫 度變送器(22)經(jīng)信號(hào)線(25)、壓力變送器(23)經(jīng)信號(hào)線(26)和流量變送器(24)經(jīng)信號(hào) 線(27)輸入變壓吸附裝置的PLC(或DCS) (28)，這些參數(shù)在PLC(或DCS) (28)內(nèi)經(jīng)數(shù)學(xué)模 型運(yùn)算得到吸附床吸附的丙烯量或吸附飽和度，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，變壓吸附裝置(5)執(zhí)行 切換操作。
權(quán)利要求
一種處理間歇本體法聚丙烯裝置低壓丙烯氣回收系統(tǒng)不凝氣的變壓吸附裝置的切換方法，其特征在于用壓縮冷凝產(chǎn)生不凝氣的冷凝壓力和冷凝溫度以及變壓吸附裝置的不凝氣進(jìn)料流量為參數(shù)運(yùn)算得到的丙烯量作為變壓吸附裝置的切換參數(shù)，控制變壓吸附裝置的切換操作。
全文摘要
一種用于間歇本體法聚丙烯裝置回收不凝氣的變壓吸附裝置的切換方法，用冷凝壓力和冷凝溫度以及變壓吸附裝置的不凝氣進(jìn)料流量為參數(shù)運(yùn)算得到的丙烯量作為變壓吸附裝置的切換參數(shù)，控制變壓吸附裝置的切換操作。
文檔編號(hào)C08F10/06GK101972582SQ20101054209
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者張國(guó)瑞 申請(qǐng)人:北京信諾海博石化科技發(fā)展有限公司