压缩浅冷膜分离集成工艺的应用

压缩浅冷/膜分离集成工艺的应用压缩浅冷/膜分离集成工艺可以广泛的应用于石油、石油化工领域回收有机蒸汽（丙烯单体、丁烯单体、氯甲烷、氯乙烯）；C3+与液化气；排放汽油油气；油田采油伴生气、天然气中的轻烃等，因为该集成工艺要比深冷（-70℃以上）投资和运行费用低，而回收效果接近深冷，另外也可采用压缩吸收或压缩精馏/膜分离集成工艺回收有机蒸汽，现列举一些应用实例：1、在聚乙烯生产过程中回收丙烯单体在小本体聚丙烯生产工艺中，传统方式采用压缩冷凝工艺对弛放气中丙烯单体进行回收，降低生产的单耗。但由于受压力及冷凝温度的制约，不凝气中仍含有大量浓度高达50～80V%的丙烯单体无法回收。在BP－Amoco气相丙烯聚合工艺中，树脂脱气的排放气中含有20％的丙烯，造成了烃类的大量浪费。采用压缩冷凝和膜分离单元的耦合过程可以将这些排放气中99％以上的丙烯回收利用。工艺流程如图3.3.1所示：图3.3.1膜与压缩冷凝结合工艺回收丙烯在线性聚乙烯生产过程中，不凝气中含有4～8％的丁烯。采用有机蒸汽分离膜技术可以将这些排放气中85％以上的烃类回收，同时将氮气纯化，循环使用。流程如图3.3.2所示：排放气尾气从2001年起气体膜分离技术开始在国内推广使用。目前近90%的小本体聚丙烯企业采用了膜法丙烯回收装置，使得小本体生产工艺可降低单耗30～40Kg丙烯吨聚丙烯。另外，在其他各种聚丙烯生产工艺中（如BP-Amoco，Novolen和三井等）膜技术也得到很好的应用，极大的增强了这些工艺的竞争性。例如采用三井油化工艺生产过程时，为防止惰性气体（氮气等）累积亦需要排掉弛放气。采用有机蒸汽膜回收技术，可降低丙烯单耗10kg/(t.PE)。若应用于其低压尾排过程，还可回收大量己烷。在BP-Amoco和Novolen工艺的过程，PP树脂脱气产生的尾气采用压缩冷凝和膜分离单元的耦合过程可以回收其中90％以上的丙烯和50％以上的氮气，经济效益显著。2、机硅生产过程中氯甲烷尾气回收直接法合成甲基氯硅烷是以氯甲烷和硅为原料、铜为催化剂合成甲基氯硅烷的生产工艺，它是有机硅工业的基础。生产过程中未反应的的氯甲烷气流还包括N2、CH4及少量的C2H4、C2H6、C3H6、C3H8，气流在0.8MPa压力下，经水、盐水和乙二醇三段冷凝回收液态氯甲烷后，不凝气中约含有35%氯甲烷。膜分离系统回收氯甲烷工艺与丙烯回收过程类似，但设计时除考虑回收氯甲烷外，还应注意环保对氯甲烷排放要求以及系统中碳二以上惰性组分积累问题。回收的烃类树脂产品99%N2N2树脂压缩机冷凝器脱气仓膜系统图3.3.2树脂脱气过程中烃类和氮气的回收具体工艺流程见图10，原料气①首先经过多级过滤器，除去气源里的固体颗粒以及气雾状油，经预热器后，膜原料气⑤进入膜分离系统。膜分离系统的渗透气⑦返回压缩-冷凝系统回收液态氯甲烷，尾气⑥直接排入大气。膜分离系统操作压力为0.7MPa，操作温度为20℃。放空气中氯甲烷浓度低于2vol%，氯甲烷回收率大于90%。图3.3.8膜法液化气回收工艺3、炼厂气中液化气的回收应用在炼厂各装置的放空气中（如催化裂化、催化重整、异构化、加氢裂化）均含有C3+的液化气组份，通常作为燃料气使用。若能回收其中液化气组份，其价值远高于将其作为燃料气的价值。有机蒸汽分离膜结合炼厂原有的吸收工艺或者采用压缩冷凝工艺可以很好的实现这些液化气组份的回收利用。流程如图3.3.7所示：图3.3.7膜法液化气回收工艺尾气压缩机吸收稳定压缩冷凝回收的液化气渗透气富C3+燃料气经过有机蒸汽分离膜富集的液化气组份，用压缩机返回到吸收稳定系统或者采用直接冷凝的办法将液化气组份加以回收，可以实现80％以上液化气组份的回收。在2003年大连欧科膜技术工程公司为大庆炼化提供了一套膜法液化气回收装置，至今一直运行稳定，并取得了显著的经济效益。该工艺还可以将燃料气中的氢气在膜的截留侧富集，再结合其他的氢气纯化工艺来回收利用氢气。4、天然气、伴生气中轻烃回收及露点控制在一些海上采油平台和分散的天然气资源如大罐的挥发气、小型稳定装置的稳定气，由于受空间、气量较小等因素的限制，采用常规的低温深冷回收轻烃工艺，经济性往往较差。若采用空冷的办法来回收其中的轻烃，由于空冷的平衡温度较高，一般在25～40℃，冷凝后天然气的气相中仍然含有10%～30％的轻烃组分，从而会造成轻烃的大量损失。例如一个每天处理5万立方米天然气的规模，每年损失的轻烃可达3000到10000吨。如果采用气体分离膜技术，则可以回收其中50%～80%的轻烃，经济效益非常显著。回收过程的如图4.2.1所示:从上面的膜分离过程可以看出，在回收轻烃的过程中，天然气的露点会降低20～40℃，可以直接达到管输天然气的要求。同时对于那些已经有冷冻装置的系统，膜分离系统可以放到冷冻系统的前级，从而解决制冷装置和透平膨胀装置的瓶颈问题。压缩机冷凝器回收的轻烃管输天然气富轻烃组分气流图4.2.1膜法回收轻烃和露点控制过程