膜法回收乙二醇装置中乙烯

第30卷第3期膜科学与技术VoL 30 No. 32010年6月MEMBRANE SCIENCE AND TECHNOLOGYJun.2010膜法回收乙二醇装置中乙烯张洪涛,王绍刚,刘伟,王康,李世明(新疆独山子石化公司乙烯厂调度处,新疆833600摘要:阐述膜法回收乙烯的发展状况、基本原理及在化工生产中的具体应用,说明膜回收乙烯工艺性能效果.采用此技术,减轻对大气的污染,节省大量的乙烯原料.从循环气中回收的乙烯质量分数达94%以上,二次尾排中的乙烯含量在8%以下关键词:乙二醇;乙烯;膜;循环气;回收中图分类号:TQ028.8文献标识码:A文章编号:10078924(2010)03009804乙二醇装置采用乙烯直接氧化法生产乙二醇,为扩散系数D和溶解系数S的乘积分离系数a用在这一过程中,作为原料气的氧气中不可避免的带来衡量膜对于不同气体的分离性能,分离系数是两进氩气,而氩气在循环气中不会消耗积累到一定程种气体在膜内渗透系数(P1和P2)的比值即a1/2=度将降低允许氧气最高浓度,并且不利于反应撤热.P/P2=[DD2S1/S2]气体的扩散系数一般随为了脱除累积在系统中的氬气,需要排放一定量的着分子尺寸的增大而减少,如氮气的扩散系数要大循环气进废热锅炉焚烧,但排放氩气的同时伴有质于丙烯的扩散系数;然而溶解系数随着气体分子的量分数25%高浓度未反应的乙烯,造成大量单体损可凝性增加而增加,因此分子尺寸大的气体溶解系失现采用了膜分离技术对乙烯进行回收数大气体的渗透能力主要是由扩散系数决定,所以膜法回收技术是20世纪90年代兴起的新型分分子尺寸越小的其渗透系数P越大乙烯分子与惰离技术,由于具有高效、节能、操作简便等特点,正在性气体(如氮气、甲烷等)相比,被优先吸附渗透渗透逐渐适用于石化行业中乙烯、丙烯及其它烷烯烃的侧得到富集乙烯气,从而达到回收乙烯的目的回收随着能源费用的上涨,用于分离的膜技术在减小环境污染和减少工业费用方面起到越来越大的2膜的形态结构作用.传统的分离技术都伴随着相变,增大了能量费2.1膜结构用;而气体膜法分离无相变气体分离膜设施比各类有机高分子分离膜大部分属于非对称膜,其结型装置小得多,占地也相对较小,设备费用也就较构决定了它的分离性能,形态结构主要包括层结构低另外膜系统流程简单无传动和转动设备不需要和孔结构两方面层结构是指相对致密的皮层和多额外动力源,对原装置无影响孔的支撑层,而且膜的致密层与多孔支撑之间还存1基本原理在着一层过渡层孔结构是指每层中孔的大小、分类、分布以及膜的空隙率等图1是海绵状孔结构膜膜法回收乙烯原理是根据不同气体分子在膜中扫描电子显微镜照片的溶解扩散性能的差异,在一定的压差推动下,气体2.2膜器件首先溶解于膜一侧的表面,然后沿着膜中浓度梯度各种分离膜只有组装成膜器件并与泵(或者压扩散传递到膜的另一侧最后在膜的另一侧表面解缩机)过滤器阀门、仪表、管路等装配在一起,才能吸渗透系数P用来描述膜的渗透性能,渗透系数完成分离任务.常用的膜器件有板框式、螺旋管式收稿日期:2009—01-16;修改稿收到日期:2009-04-15作者简介:张洪涛(1977-),男,新疆哈密市人,工程师,化工生产调度,电话:13119929906,Emil:ha第3期张洪涛等:膜法回收乙二醇装置中乙烯排泄膜内部结构一上部致层断图透称渗透物1.膜;2.膜组套;3.压力容器下部致密层断图图2分离有机蒸汽圆管式膜器件剖析图图1海绵状孔结构膜扫描电子显微镜照片Fig 2 Diagram of pipe type membrane moduleFig 1 Scanning electron microscopic photo offor organic vapor separationsponge-like pores structure membrane3)有好的柔韧性和足够的机械强度圆管式等,乙二醇装置回收乙烯使用的就是其中的4)使用寿命要长分离有机蒸汽圆管式膜器件,见图25)成本合理,制备方便,便于工业化生产膜分离技术的核心是分离膜的特性,衡量3工艺流程分离膜有无实用价值由以下几个因素决定:1)有较高的分离系数和高的透过量流程主要分为原料气预处理部分及膜分离部2)有强的抗物理化学和微生物侵蚀的性能分,具体流程如图3原料气来自尾气去原原排放口放空系统粗滤器粗滤器9膜分离器膜分离器图3膜法回收乙烯工艺流程Fig 3 Flow chart of membrane process for ethylene recycle100膜科学与技术第30卷3.1原料气预处理部分4.2甲烷含量循环气排放气经粗滤器除去其中含有的固体杂膜回收投用后循环气中甲烷含量见图5.质液滴,再进入精滤器除去气体中的亚微米级粒子、液滴净化后的排放气进入膜分离器乙烯粗滤器采用的是SF型不锈钢丝毡折叠式滤芯.该滤芯可清洗再生,反复使用,其过滤面积为圆桶式的4~466倍,具有高效、低阻、容尘量大以及可清洗再生的3579111319212325特点,主要用于除去原料气中的固体杂质液滴和保时间h护乙烯精滤器芯(F102),原料气由外向里流过F101滤芯.乙烯精滤器采用EU型精密滤芯,其滤芯的主图5循环气中甲烷含量变化Fig. 5 Variation of recycling methane体材料为平均直径<1pm的超细玻璃纤维,可有效content with operation time捕集亚微米级粒子,滤芯为圆桶状组合滤床结构滤甲烷含量随膜回收系统投用时间变长而增大床由预过滤器超细纤维层过滤层和重力沉降层组膜回收投用有利于提高循环气中的甲烷含量,降低成内设不锈钢网支撑架,气体由里向外流动,表面循环气中的其它不利气体的相对含量,提高装置运积逐渐扩大呈悬浮状的液体固体微粒进入主过滤行的安全性,延长甲烷致稳周期对装置进一步优化层超细纤维层,微小的油气溶胶粒子在密集纤维床操作有积极性影响的直接拦截、惯性碰撞与布朗运动的综合作用下,被4.3回收率收集在一根根超细纤维丝上,并趋于集结凝聚,最新疆独山子石化公司乙二醇装置完成乙烯膜分后随气体一起进入最外层的开孔型防护散套使凝离单元的安装和调试对膜分离单元进行了连续48h聚长大的液滴汇集成液膜在重力沉降作用落入集液性能考核系统各点分析数据(实测平均值)见表1.槽排出,洁净的气体低速下脱离滤芯汇集排出3.2膜分离部分表1膜回收系统运行数据Table 1 Running data of membrane recycle process原料气经加热后进入二级膜分离器.在压差推动下,渗透侧得到的富集乙烯气循环使用,尾气侧得循环气组成排放气组分回收排放尾后组分气组分到富集氬气的气体去装置放空系统乙烯摩尔分数/%27.02296.3113.994膜分离技术投用后运行效果氧气摩尔分数/%二氧化碳摩尔分数/%6.7211.36甲烷摩尔分数/%48.5546.864.1氬气含量乙烷摩尔分数/%0.131.210.14膜回收主要是排放氩气,从图4可以看出氩气氮气摩尔分数/%9.654.7625.65含量随膜回收投用时间逐渐降低.氩气摩尔分数/%3.453.064.27流量/(kg·h-)35乙烯回收率R的计算:R=(V2XC2)/(V1×C1)×100%或蛰3.1R=[1-(V3×C3)/(V1XC1)]×100%式中,V2为渗透气量;V1为原料气量;V3为尾气3579lli3151719212325量;C2为渗透气乙烯浓度;C1为原料气乙烯浓度;时间hC3为尾气乙烯浓度;其中V1=排放气流量/相对分图4循环气的氩气含量变化子质量,V3=回收气流量/相对分子质量V2=排放Fig 4 Variation of recycling argon气流量/相对分子质量content with operation timeC1,C2,C3分别从现场取样点A01、A02、A03氩气的降低对装置的主反应有利,可以稍提高取样分析得催化剂的选择性,多增加产量氩气含量的降低可以原料气组分平均分子量M1:28×27.02%降低反应温度,确保催化剂的长周期运行32×9.00%+44×6.72%+16×48.55%+第3期洪涛等:膜法回收乙二醇装置中乙烯30×0.13%+28×9.65%=28.91果表明,该装置各项运行参数达到了设计要求原放膜回收后组分平均分子量M2:28×29.94%+空尾气中94%以上的乙烯得到了回收利用.不仅降32×6.36%+44×11.36%+16×46.37%低了装置的能耗,而且实现了装置的安全清洁生产30×1.21%+28×4.76%=24.53但由于本装置处于高寒地带,特别是冬季操作则R=[(V2XC2)/(V1XC1)]×10%=[(72中,循环气经过膜回收系统中的冷凝液较多,易出现29.94×2891)/(24.53×100×27.02)]×100%管线冻结,对冬季操作带来了很多的不利这就要求实际操作中做好系统的防冻排液工作及优化伴热线在膜回收开工投用后由于处理气量较少,只投路,避免造成膜组件的损坏用了3支膜,前一级用2支,后一级用1支(乙二醇参考文献装置膜回收单元共有4+3支膜,设计处理气量≤270m3/h),处理气量平均在125.7m3/h通过化[1]任建新膜分离技术及其应用[M].北京:化学工业出验分析数据计算出乙烯单体平均回收率达到摩尔分版社,2003:83-89数94%(摩尔分数指标>85%)尾气乙烯摩尔分数[2]王湛膜分离技术基础[M门.北京:化学工业出版社,均达到<10%的指标,平均达到摩尔分数7.61%000:12-32.从分离效果看出膜回收投用效果良好.[3]孙可华.天津石化公司FO/BG装置应用膜技术回收乙烯[Z].国内外石油化工快报北京化工研究院5结论[4]郑宁来扬子公司聚乙烯装置用膜分离技术回收尾气独山子石化公司乙二醇装置膜回收系统运行结[J].合成材料老化与应用,2008(3):23-25Ethylene recovery from glycol plant by using membrane methodZHANG Hongtao, WANG Shaogang, LIU Wei, WANG Kang, LI Shiming(Xinjiang Dushanzi Petrochemistry Company Ethylene Plant Dispatcher PlaceKaramay, Xinjiang dushanzi 833600, China)Abstract: This paper expounded the development and fundamental principle of recycling ethylene and thespecific application in chemical process, and illustrated the technique properties and effects of membranerecycle process. By using this technology, atmospheric pollution can be reduced and large quantity of valu-able ethylene can be recycled. The mass fraction of ethylene reclaimed from the recycle gas can reach morethan 94% and the ethylene content from secondary-exhaust can be below 8%Key words: glycol; ethylene; membrane; recycle gas; recyclingDooeo0-0Go-oMBR与BAF在再生水回用路线的技术对比污水再生回用在中国有着巨大的市场空间,以缺水的北京为例,已经全面启动8个污水厂的再生水回用工程,且出水指标参照国家地表水Ⅳ类标准制定北京市再生水回用标准再生水将成为充盈北京景观水系的主要水源.对于再生水回用技术路线,有关专家认为MBR(膜生物反应器)与BAF(曝气生物滤池)是两条相对比较适合的技术路线但又有其不同的适用性MBR适合新建和中小规模的污水厂,尤其适合在一座大型的污水处理厂(如20万吨/日)中建一小规模MBR工程(如5万吨/日),出水水质很好可以直接回用如果MBR工艺受到冲击污水还可以流到15万吨/日的工艺部分去处理但MBR工艺有利也有弊,且投资大电耗高,要求运行精细不适合大规模在大中型污水厂中推广,相对来说BAF在大、中、小型污水厂都可行,接在二级处理后,不影响二级处理后的排水如果BAF工艺出现问题,排出的是经过二级处理后的出水.而MBR如果岀现问题排出的则是没处理过的原污水,比如停电或膜岀现问题等情况,只能溢流,对环境的损害远比二级出水要大摘自“中国膜技术网