環(huán)氧乙烷循環(huán)排放氣中乙烯的回收

第22卷第5期石化技術(shù)與應用Vol.22 No. 52004年9月Petrochemical Technology & ApplicationSep. 2004工業(yè)技術(shù)(354~356)環(huán)氧乙烷循環(huán)排放氣中乙烯的回收堵文斌,姚小利(中國石化揚子石化股份有限公司研究院,江蘇南京210048)摘要:采用抽空及甲烷吹掃再生2種變壓吸附工藝對環(huán)氧乙烷裝置排放氣中乙烯的回收進(jìn)行了研究。采用13X分子篩吸附劑,考察了環(huán)氧乙烷裝置排放氣中各氣體的平衡吸附性能及回收Z(yǔ)烯的變壓吸附工藝條件。結果表明,采用抽空變壓吸附工藝,吸附階段出口氣乙烯濃度與進(jìn)料乙烯濃度之比(C/C,)為0.05 ~0.07 ,而甲烷吹掃再生變壓吸附工藝可使C/C。降至0.05以下。關(guān)鍵詞:環(huán)氧乙烷;排放氣;乙烯;回收;變壓吸附中圖分類(lèi)號:TQ232 ,TQ221.21*1文 獻標識碼:B文章編號:1009 - 0045(2004)05 -0354 -03石油化工生產(chǎn)的許多排放氣中含有大量的如表1所列。儀器分析用氮氣、氬氣、氧氣、乙乙烯|-21,乙烯的回收技術(shù)除傳統的深冷分離法烷、乙烯均為99. 99%高純氣體,13X分子篩為上外,還有雙金屬鹽絡(luò )合吸收法、溶劑抽提法、膨脹?；瘜W(xué)試劑廠(chǎng)產(chǎn)品，吸附床規格為φ45 x3 x機法、吸附法等,工業(yè)上常用深冷分離法、冷油吸1000。收法、絡(luò )合吸收法和吸附分離法(-7]。表1環(huán)氧乙烷裝置循環(huán)排放 氣的組成上述技術(shù)中除吸附法外，,其他技術(shù)均為氣液組分名稱(chēng)φ/%4/%操作,在設備腐蝕、溶劑回收以及來(lái)料預處理等.C2H28CH4方面存在較多的問(wèn)題，而且投資較大。吸附分離Ar+O21N2502C,H。法特別是采用變壓吸附可使工藝過(guò)程簡(jiǎn)單,裝置規模小,投資少,能量消耗低,無(wú)腐蝕,且易于自動(dòng)化。采用變壓吸附法回收工業(yè)排放氣中乙烯1.2 實(shí)驗裝置的技術(shù)關(guān)鍵在于要有性能優(yōu)良的吸附劑,國內外吸附劑的靜態(tài)吸附量實(shí)驗裝置為Micro-這方面的研究均比較活躍,主要都是以Cu'或tech2010c,操作方法為:稱(chēng)取一定量的待測吸附Ag'負載在高比表面的載體上制成吸附劑[8],按劑,在200 C抽真空處理2 h,以氦氣為置換氣照吸附劑所用載體不同可分為分子篩類(lèi)、離子交.體,在25C測定吸附劑在不同壓力下對各種吸換樹(shù)脂類(lèi)γ-Al20,類(lèi)等。附氣體的平衡吸附量。在本實(shí)驗中,以揚子石油化工股份有限公變壓吸附實(shí)驗裝置流程如圖1所示。原料司環(huán)氧乙烷裝置循環(huán)排放氣為實(shí)驗對象,采用氣經(jīng)減壓、穩壓后進(jìn)入脫水罐,經(jīng)脫水罐脫除水變壓吸附方法除去其中的氬氣、氮氣、飽和烴、分的原料氣由流量調節閥控制一定的流量進(jìn)人高碳不飽和烴以及二氧化碳，回收乙烯并將其單管吸附床,進(jìn)行吸附床的升壓過(guò)程(如在常壓返回乙烯氧化裝置進(jìn)料系統,以達到節能降耗下吸附則無(wú)升壓過(guò)程)，同時(shí)監測原料氣進(jìn)氣流的目的。量及時(shí)間。-般升壓過(guò)程較短(2 ~5 min),流量約13~15 L/min。待吸附床升至所需的壓力,打1實(shí)驗部分中國煤化工1.1儀器設備及原材料收稿日.YHCNMHG>6-10變壓吸附用原料氣取自揚子石油化工股份.作者簡(jiǎn)介:堵文斌(1965-),男,江蘇南京人,工程師,現主要有限公司環(huán)氧乙烷裝置循環(huán)排放氣,其典型組成從事石油化工科研開(kāi)發(fā)工作。第5期堵文斌等。環(huán)氧乙烷循環(huán)排放氣中乙烯的回收●355●開(kāi)排放氣調節閥在一- 定流量下進(jìn)行吸附的過(guò)程。范圍內進(jìn)行吸附劑抽空再生時(shí),才能使吸附的在此過(guò)程中監測出口氣流量、累計量、組分含量大量氣體得到脫附,所以在25 C進(jìn)行變壓吸附變化。當乙烯穿透吸附床時(shí)，切換順向泄壓過(guò)實(shí)驗時(shí),抽空再生的壓力要低于-0. 095 MPa,程,而后切換真空系統(順向抽空),進(jìn)行真空脫才能使吸附劑得到有效的再生。圖2表明,二.附過(guò)程,并監測出口氣流量、累計量、組分含量變氧化碳的飽和吸附量最大,約70 mL/g吸附劑，化;或泄壓過(guò)程后,進(jìn)行反向吹掃,并監測出口氣乙烯的飽和吸附量約40mL/g,乙烷的飽和吸附流量、累計量、組分含量變化,在-0.09 MPa下進(jìn)量約40 mL/g。這表明,13X 分子篩對此3種氣行一定時(shí)間的抽空或一定氣量 的反向吹掃后,進(jìn).體的分離度較小。對于環(huán)氧乙烷裝置而言,如行下一個(gè)循環(huán)變壓吸附實(shí)驗。果系統有二氧化碳脫除裝置,則回收乙烯的進(jìn)料可取自二氧化碳脫除裝置之后,而乙烷在整吹掃氣-←DτD吸附排放氣個(gè)循環(huán)排放氣中的含量也很少,所以在本實(shí)驗原料氣咼中可以不考慮對二氧化碳和乙烷的分離。從穩壓閥吸附床圖2可知,利用13X分子篩吸附劑分離乙烯與真空產(chǎn)品氣氮氣及氬氣較易實(shí)現。脫水罐逆放吹掃氣2.213X分子篩單管變壓吸附實(shí)驗2.2.1真空再生 實(shí)驗靜態(tài)吸附實(shí)驗表明,乙烯在13X分子篩吸調節閥穩流閥附劑上具有較高的吸附量。在單柱動(dòng)態(tài)穿透圈1單管變壓吸附實(shí)驗裝置流程圉吸附實(shí)驗中考察了其變壓吸附性能,分別進(jìn)行了抽空再生的溫度、壓力穿透吸附實(shí)驗,抽空2結果與討論.的最高真空度為-0. 090 MPa,結果分別見(jiàn)2.1 13X 分子篩平衡吸附性能13X分子篩在不同壓力下對氣體的平衡吸附圖3和圖4。量如圖2所示。0.885p6-50.4-0.2官4535510 203025出口氣累計量/L5，0- -25C;●- -85 C;0-105 C;▲-135 C0.020.040.06.080.10圈3溫度對乙烯在 13X分子篩上穿透吸附的影響壓力/MPa◆-二氧化碳(吸);0-二氧化碳(脫);■-乙烯(吸);.8-0-乙烯(脫);+-乙烷(吸);x-乙烷(脫);▲-氟氣(吸);0-氨氣(脫);●-氫氣(吸):0-氫氣(脫)S0.6 t圈2氣體在13X分子篩上的平衡吸附量0.4 t.2 t。氮氣、氬氣為惰性氣體,理論上不被吸附或心吸附量很小,圖2證實(shí)了這一點(diǎn)。乙烷的吸附脫中國煤化工2025附曲線(xiàn)較為平坦。而乙烯和二氧化碳在低壓時(shí)MHCN MH Gh吸附脫附的曲線(xiàn)較陡，表明在此壓力范圍,氣體.O- 0.01MPa;●- -0. 4MPa;O-0.8MPa吸附量的變化是壓力敏感性的,只有在此低壓圈4 135 心下壓力對乙烯在13X分子篩上穿遭吸附的影響356●石化技術(shù)與應用第22卷圖3表明,13X分子篩在室溫常壓時(shí)的穿透實(shí)驗結果表明,用甲烷氣反向吹掃可以有吸附量較高,溫度對吸附劑的穿透吸附量影響明效地使催化劑得到再生,在甲烷吹掃較為充分顯,在135 C常壓下出口累計氣量只有5 L左右，的條件下,可以達到較高的乙烯回收率。從表在25 C時(shí)此值為34 L左右;圖4表明,壓力對2可知，增大甲烷的吹掃量,吸附穿透點(diǎn)將后13X分子篩的穿透吸附量影響也較大,在移,有利于乙烯的回收。而在環(huán)氧乙烷生產(chǎn)過(guò)0.78MPa、135C的吸附實(shí)驗條件下,吸附穿透時(shí)程中,甲烷是定量補充的,要增大甲烷的吹掃出口氣累計量可達至19 L左右,在100 C以上的量,要求吸附劑的吸附量要大?？梢栽O想,在穿透吸附實(shí)驗中,未穿透時(shí)出口氣的乙烯含量很工業(yè)裝置上補充的甲烷恰好用于變壓吸附回低,吸附階段C/C。為0.05~0.07,這說(shuō)明能得到大于90%的乙烯回收率。而同樣在室溫(25收乙烯的吹掃過(guò)程,在甲烷吹掃量減少的情況C)、常壓的吸附條件下,C/C。約為0.3左右，即下,吸附過(guò)程出口氣的乙烯含量變化不大,只在此條件下乙烯回收率約為70%。因此在較高是吸附的穿透點(diǎn)提前了。溫度下進(jìn)行抽空變壓吸附回收乙烯是較佳方案。2.2.2吹掃再生實(shí)驗3結論環(huán)氧乙烷裝置是以甲烷或氮氣為致穩氣,由a.13X分子篩在較高壓力下的穿透吸附于循環(huán)氣的排放,要補充- -定量的甲 烷,因此,甲烷量大,溫度對穿透吸附量及乙烯的回收率影響吹掃再生吸附劑的實(shí)驗是可行的。變壓吸附條件:顯著(zhù),提高溫度有利于乙烯的回收。溫度35 C ,吸附壓力0.8 MPa,升壓3 min左右,進(jìn)b.以13X分子篩為吸附劑進(jìn)行的甲烷吹料混合氣氣量13~15L/min。吸附進(jìn)行至吸附床掃再生變壓吸附實(shí)驗,可獲得比抽空再生更好層穿透時(shí),切換至順向泄壓。泄壓完成后,用甲烷的效果。甲烷吹掃可有效地使13X分子篩吸氣進(jìn)行反向吹掃,吹掃結束時(shí)的出口氣累計氣量為附劑得到再生,適度的甲烷吹掃可使吸附階段39 L,此時(shí)測得C/C。約為0.7。重復以上實(shí)驗,重的C/C。在0.05以下。甲烷吹掃再生變壓吸復穿透吸附實(shí)驗結果如圖5所示。甲烷吹掃過(guò)程附是回收環(huán)氧乙烷裝置排放氣中乙烯的較為中出口氣乙烯含量變化如表2所列。合適的工藝。0p0.8 t參考文獻:s 0.6↑[1]高敦仁.干氣中乙烯回收技術(shù)路線(xiàn)的可行性分析[J].金陵石.45油化工,1993,(2):2-9. .[2]黃利華,張茂林，李保定,等.變壓吸附法回收乙烯的實(shí)驗研究[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) ,1999 ,31(4):78 -81.12025[3] Brian J, Ozero. 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