CN105085146A - 由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法及精制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法，将炼厂粗丙烯依次经过如下步骤的处理：1)用固碱塔进行脱水、脱H2S、脱CO2；2)然后再送入脱硫机构脱除COS和H2S；3)用脱轻塔脱除包括CO、O2在内的轻组分；4)再将脱除轻组分后的丙烯送入分子筛脱水；5)然后用设有上部床层和下部床层的脱甲醇床进行处理：丙烯由脱甲醇床的下部进入，经下部床层的Selexsorb？CD催化剂脱除水和甲醇；脱除甲醇合格后的丙烯继续经过上部床层的Selexsorb？COS催化剂脱除CO2至合格；6)将丙烯送入脱砷罐进行脱砷。本发明的精制方法，流程设计独特，能耗低，可以将炼厂粗丙烯进行完全精制分离，得到高纯度精丙烯，完全能满足连续法聚丙烯工艺的需求。
Description
技术领域
本发明涉及炼厂粗丙烯的精制方法技术领域，尤其涉及一种由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法及精制***。
背景技术
目前，中国炼油企业数量众多，全国炼厂总能力达4.6亿吨/年，炼厂尾气含有大量丙烯，据统计，炼厂丙烯总量达1000万吨/年。大量炼厂丙烯只能用做廉价的燃料气，而燃料气会排放大量CO2气体，所以现有技术的这种做法一来影响企业效益，二来也带来环保问题，因而将炼厂丙烯用于聚合来生产市场需求量大、附加值高的聚丙烯(简称PP)产品将成为一种趋势。
但是炼厂丙烯含有大量超标的水、氧、醇类、硫化物、氮氧化物、磷化物及微量的砷化物等杂质，尤其是当今加工原油的劣质化趋势，使得炼厂丙烯中的杂质含量呈种类增加、浓度增加的趋势。目前炼油企业在加工过程中产生的丙烯气大部分未经精制分离而用于加热炉的燃料气，部分丙烯气经过简单气分后用于间歇釜式法聚丙烯工艺，丙烯利用附加值低。丙烯聚合的Ziegler-Natta(Z-N)催化剂对上述杂质的要求十分苛刻，要求杂质含量低于1ppmv，所以要想用于生产聚合丙烯，需要对炼厂丙烯进行精制。近几年来陆续有炼油企业将丙烯通过精分离后得到聚合级纯度，用于连续法聚丙烯生产工艺。
炼厂丙烯的精制方式目前有气相高温精制、常温液相精制两种工艺。其中，气相高温精制工艺因为能耗高，催化剂一般采用铜催化剂，吸附性能不高、催化剂需定期再生等缺陷而受到限制。另外一种方式——常温液相精制法随着各种精制催化剂的发展而日益受到各生产厂家的重视与使用，但各单位采用的常温液相精制法流程各异，不尽相同。因为流程安排及催化剂选择的不同，精制的效果、能耗的大小都不相同，对催化剂活性的影响较大。
由此可见，提供一种将炼厂粗丙烯脱除相应杂质，最终得到聚合级丙烯的精制方法，精制效果好、能耗少，这是本领域目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种将炼厂粗丙烯通过特定的精制程序依次脱除相应杂质，最终得到聚合级丙烯的精制方法，精制效果好，能耗少，可最大限度地去除炼厂丙烯中的杂质成分，满足聚合工艺的需要。基于此，本发明还提供一种由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制***。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：
一种由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法，将炼厂粗丙烯依次经过如下步骤的处理：
1)用固碱塔脱水、H2S、CO2；
2)再送入脱硫机构脱除COS和H2S；
3)用脱轻塔脱除包括CO、O2在内的轻组分；
4)再将脱除轻组分后的丙烯送入分子筛脱水；
5)然后用设有上部床层和下部床层的脱甲醇床进行处理：丙烯由脱甲醇床的下部进入，经所述下部床层设置的SelexsorbCD催化剂脱除水和甲醇；脱除甲醇合格后的丙烯继续经所述上部床层设置的SelexsorbCOS催化剂脱除CO2至合格；
6)将丙烯送入脱砷罐脱除砷。
优选地，步骤1)具体为：将炼厂粗丙烯经过丙烯聚结器除去游离水，再将脱除游离水的丙烯流经固碱塔脱水、H2S、CO2。
优选地，步骤2)中的脱硫机构包括COS处理器和H2S处理器，步骤2)具体为：将从固碱塔出来的丙烯送入COS处理器脱除COS，除去COS的丙烯流经H2S处理器脱除H2S。
优选地，步骤3)中，脱硫后的丙烯流经保护过滤器后再经丙烯进料换热器预热，而后进入脱轻塔进行处理。
优选地，所述预热温度为45℃～75℃。
优选地，步骤4)中，所述分子筛为3A分子筛。
本发明的一种由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制***，包括依次连接的如下装置：
用于对炼厂粗丙烯脱除水、H2S、CO2的固碱塔；
用于对从所述固碱塔流出后的丙烯脱除COS和H2S的脱硫机构；
用于对从所述脱硫机构流出的丙烯脱除包括CO、O2在内的轻组分的脱轻塔；
用于对从所述脱轻塔流出的丙烯脱水的分子筛；
用于对从所述分子筛流出的丙烯脱除水、甲醇、CO2用的脱甲醇床，所述脱甲醇床设有上部床层和下部床层：所述下部床层设有用于脱除水和甲醇的SelexsorbCD催化剂；所述上部床层设有用于脱除CO2的SelexsorbCOS催化剂；
用于对从脱甲醇床流出的丙烯脱砷的脱砷罐。
优选地，所述固碱塔、脱硫机构、分子筛、脱甲醇床、脱砷罐均为固定床。
优选地，所述分子筛为3A分子筛。
优选地，所述脱硫机构包括脱COS罐和脱H2S罐
与现有技术相比，本发明的精制方法具有如下优点：
1、选用合适的步骤并以特定的先后次序进行，设计独特：本发明的精制方法先用固碱吸附大量的游离水，再用3A分子筛进行物理吸附脱水，最后用SelexsorbCD催化剂进行化学脱水，经过三级脱水后原料丙烯中的水含量达到要求；脱甲醇、CO2的脱甲醇床置于脱硫机构、脱轻塔之后，一方面可以除去脱硫过程产生的CO2副产物，另一方面脱轻塔除去的CO、O2等杂质可有效保护脱CO2床层的SelexsorbCOS催化剂。
2、本发明的精制方法中，除脱轻塔外其他均采用固定床，能耗低。
3、本发明的精制方法可除去的杂质种类多、精制能力强，可将目前炼厂丙烯所含的各类杂质H2O、O2、CO、CO2、CH3OH、H2S、COS、PH3、NH3、砷化物及氯化物杂质等杂质有效去除，完全满足聚烯烃各种生产工艺、聚烯烃催化剂各种配制工艺和预聚合工艺安全生产的需要。
4、进一步地，本发明所采用的床层催化剂、3A分子筛及水/甲醇处理器可再生重复使用，其他床层不需再生。各床层使用寿命长，可达5～8年，年均成本低。
综上所述，本发明的精制方法，流程设计独特，能耗低，可以将炼厂粗丙烯进行完全精制分离，得到高纯度精丙烯，完全能满足连续法聚丙烯工艺的需求。
附图说明
图1为本发明由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
石油炼制过程中会产生大量的小分子气态物质，其中含有H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等组分，经过简单的气体分离，可以得到粗丙烯，一个加工能力为千万吨/年原油的炼油企业，年产丙烯约20～25万吨。一般地，炼油气分装置分离后得到的粗丙烯物质组成如下：
| 项目 | 单位 | 界区供应 |
| 丙烯 | vol％Min. | 99.5 |
| 甲烷+乙烷+丙烷 | vol％Max | 0.5 |
| 丁烯+丁烷 | ppmv Max | 10 |
| 乙烯 | ppmv Max | 100 |
| 乙炔+甲基乙炔+丙二烯+1,3丁二烯(非饱和烃) | wt ppm Max | 10 |
| 乙炔 | ppmv Max | 5 |
| 氢 | ppmv Max | 5 |
| CO | ppmv Max | 10 |
| CO2 | ppmv Max | 15 |
| 氧 | ppmv Max | 10 |
| 水 | ppmv Max | 300 |
| 甲醇 | ppmv Max | 5 |
| H2S | ppmv Max | 5 |
| COS | ppmv Max | 5 |
| 总硫 | ppm wt Max | 15 |
| 砷化氢 | ppmv Max | 0.03 |
| PH3 | ppmv Max | 0.03 |
| NH3 | ppmv Max | 5 |
| 氯化物 | ppmv Max | 1 |
聚合反应Ziegler-Natta体系催化剂对丙烯原料的杂质含量要求非常严格，精制后进入反应器前各杂质含量如下：
| 项目 | 单位 | 精制后 |
| 丙烯 | vol％Min. | 99.5 |
| 甲烷+乙烷+丙烷 | vol％Max | 0.5 |
| 丁烯+丁烷 | ppmv Max | 10 |
| 乙烯 | ppmv Max | 100 |
| 乙炔+甲基乙炔+丙二烯+1,3丁二烯(非饱和烃) | wt ppm Max | 10 |
| 乙炔 | ppmv Max | 5 |
| 氢 | ppmv Max | 5 |
| CO | ppmv Max | 0.15 |
| CO2 | ppmv Max | 0.48 |
| 氧 | ppmv Max | 0.66 |
| 水 | ppmv Max | 1.2 |
| 甲醇 | ppmv Max | 0.5 |
| H2S | ppmv Max | 0.25 |
| COS | ppmv Max | 0.07 |
| 总硫 | ppm wt Max | 0.3 |
| 砷化氢 | ppmv Max | 0.03 |
| PH3 | ppmv Max | 0.03 |
| NH3 | ppmv Max | 0.5 |
| 氯化物 | ppmv Max | 1 |
本发明的目的在于，提供一种将炼厂粗丙烯中H2O、O2、CO、CO2、CH3OH、H2S、COS、PH3、NH3、砷化物及氯化物等杂质脱除而得到聚合级丙烯原料的精制方法，通过本发明精制方法处理后得到的丙烯原料，能够满足Ziegler-Natta催化剂体系的各种聚合工艺(气相法、溶液法、淤浆法)的聚合要求。
本发明的技术方案是通过一系列顺序精制流程：将炼厂粗丙烯依次通过固碱脱除游离水、脱羰基硫(COS)处理器脱除硫、脱轻塔脱除CO/O2等轻组分、分子筛脱除吸附的微量水/甲醇、脱甲醇床脱除甲醇、CO2、最后再通过脱砷罐脱除微量砷，经过精制后的丙烯达到聚合级化学纯度，最终进入合格罐区或直接送入反应器，不会影响催化剂活性或造成反应催化剂的失活。
本发明的精制方法具体说明如下：
1、固碱脱水
界区来丙烯经过丙烯聚结器除去游离水，除去游离水的丙烯溢流出聚结器，收集的游离水排向碱液罐(常温、常压)。脱除游离水的丙烯流经固碱塔，降低丙烯组分中水、CO2、H2S的含量，其中水含量由200ppm～400ppm降低至100ppm以下，CO2由15ppm～20ppm降低至5ppm以下，H2S由5ppm～10ppm降低至1.5ppm以下，固碱由于吸水溶解，经固碱塔下部的锥形罐排放到碱液罐(常温、常压)。
2、脱硫
从固碱塔处理后出来的丙烯进入COS处理器脱除COS，脱硫床两个，可串联、并联操作。COS和水发生如下反应：
COS+H2O－CO2+H2S
COS处理器转换率为99％，经过处理器，COS由5ppm～6ppm下降至0.05ppm以下，水含量稍下降，H2S由1.5ppm增加至6.5ppm。
除去COS的丙烯流经H2S处理器脱除H2S，H2S合格。
3、脱CO、O2等轻组分
脱硫后的丙烯流经塔保护过滤器，经丙烯进料换热器预热后，进入脱轻塔，丙烯脱轻塔底部安装有再沸器，脱轻塔顶部蒸汽在顶部冷凝器中部分冷凝，冷凝后丙烯进入丙烯回流罐，经丙烯回流泵送回脱轻塔，没有冷凝的惰性气体如氢气、CO、O2等排放至装置火炬***或装置液相丙烯回收单元的洗涤器的冷凝器，塔底丙烯经塔底丙烯泵、丙烯进料换热器和PPU底部冷却器，送到3A分子筛以进一步脱水。经脱轻塔后，丙烯中氢气、甲烷、乙烷、CO、O2等组分合格，水含量由90ppm～150ppm下降至20ppm以下。
4、3A分子筛脱水
从脱轻塔出来的丙烯进入3A分子筛进一步脱水，分子筛床层两个，可串、并联操作，经过分子筛脱水后，丙烯中水含量由20ppm左右降低至10ppm以下。
5、脱水/甲醇/脱CO2
脱甲醇床装填有2层催化剂：SelexsorbCOS催化剂、SelexsorbCD催化剂，分别位于上部床层、下部床层。
待处理丙烯由脱甲醇床下部进入，经过下部床层的SelexsorbCD催化剂，脱除甲醇，也可进一步脱除化学吸附水。经过脱甲醇塔下部床层后，水/甲醇合格，水降至1.0ppm以下；
然后丙烯继续经过上部床层的SelexsorbCOS催化剂，脱除CO2至合格。
6、脱砷
丙烯最后进入脱砷罐脱除砷后，丙烯精制合格，可以满足聚合装置的需求。
本发明中丙烯精制的六步骤具有顺序性，不可随意更换顺序。部分精制床可再生重复利用。3A分子筛床、水/甲醇处理器可再生重复使用。再生使用热氮吹扫、使吸附于床层的物质脱附，床层催化剂在使用寿命周期范围内可再生重复使用；COS、H2S、砷处理器的吸附剂不能再生。所有床层催化剂在超过使用周期后进行更换处理。
精制方法实施例
本实施例适用于某二十万吨/年气相法聚丙烯装置的丙烯精制，本实施例中的精制方法包括如下步骤：
1、固碱脱水
界区来的炼厂粗丙烯经过丙烯聚结器除去游离水，除去游离水的丙烯溢流出丙烯聚结器，收集的游离水排向碱液罐(常温、常压)。脱除游离水的丙烯流经固碱塔。吸水溶解后的固碱，经固碱塔下部的锥形罐排放到碱液罐(常温、常压)。
2、脱硫
从固碱塔出来的丙烯进入COS处理器脱除COS，COS处理器可串联、并联。在COS处理器中，COS与水反应以除去COS。除去COS的丙烯流经H2S处理器脱除H2S，H2S合格。
本实施例中，所用的脱COS罐和脱H2S罐的材质为低温碳钢。脱COS罐和脱H2S罐的尺寸可根据实际情况进行设计。
3、脱CO、O2等轻组分
脱硫后的丙烯流经塔保护过滤器，经丙烯进料换热器预热后，进入脱轻塔，丙烯脱轻塔安装有再沸器，脱轻塔顶部蒸汽在顶部冷凝器中部分冷凝，冷凝后丙烯进入丙烯回流罐，经丙烯回流泵送回脱轻塔，没有冷凝的惰性气体如氢气、CO、O2等排放至装置液相丙烯回收单元的洗涤器的冷凝器，塔底丙烯经塔底丙烯泵，经丙烯进料换热器和底部冷却器(40℃)，经脱轻塔后，丙烯中氢气、甲烷、乙烷、CO、O2等组分合格，水含量下降。然后送到分子筛吸附床进一步脱水。
本实施例中，脱轻塔采用浮阀塔板，材质为碳钢，脱轻塔的尺寸可根据实际情况进行设计。
4、3A分子筛脱水
从脱轻塔出来的丙烯进入3A分子筛进一步脱水，D-609A/B可串联、可并联。
本实施例中，所用的3A分子筛罐材质为低温碳钢，3A分子筛床层的尺寸可根据实际情况进行设计。
5、脱水/甲醇/脱CO2
丙烯脱水/甲醇/脱CO2通过脱甲醇床实现，脱甲醇床装填两层催化剂，分别位于上部床层、下部床层，丙烯由下部床层进入，经过下部床层的SelexsorbCD催化剂，脱除水/甲醇，水/甲醇合格。甲醇合格后的丙烯继续经过脱甲醇床上部床层的SelexsorbCOS催化剂，脱除CO2至合格。
本实施例中，所用脱甲醇床的材质为低温碳钢，床层尺寸可根据实际情况设计。
6、脱砷
丙烯最后进入脱砷罐脱除砷，经过脱砷罐后，丙烯精制合格。
本实施例中，所用脱砷罐材质低温碳钢，脱砷罐的尺寸可根据实际情况进行设计。
本实施例中，所用分子筛和水/甲醇处理器均可再生，氮气经再生气加热器加热后，进入处理器，排放气先排放至火炬***，待可燃气合格后排大气。而COS、H2S、砷处理器的吸附剂不能再生，但处理器装备有热氮管线用于初期装填时干燥和卸床时丙烯脱除，催化剂到更换周期后进行更换。
经过上述工艺处理后，界区丙烯得到精制提纯，丙烯纯度如下表，满足丙烯聚合要求。
精制***实施例
参见图1，本实施例的精制***适用于某二十万吨/年气相法聚丙烯装置的丙烯精制，其包括依次连接的固碱塔1、脱硫机构2、脱轻塔3、分子筛4、脱甲醇床5、脱砷罐6，在精制过程中，炼厂粗丙烯依次经过固碱塔1、脱硫机构2、脱轻塔3、分子筛4、脱甲醇床5、脱砷罐6处理后，最终得到精制丙烯，具体过程可参见精制方法的实施例，此处不再赘述。
其中，固碱塔1、脱硫机构2、脱轻塔3、分子筛4、脱砷罐6的结构均可选用现有技术中的常规装置。
其中，脱甲醇床5的结构分为上部床层和下部床层，上部床层和下部床层分别填设不同的催化剂。
本实施例中，分子筛4优选采用3A分子筛，在其他实施例中，并不限于这样的分子筛。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法，其特征在于，将炼厂粗丙烯依次经过如下步骤的处理：
1)用固碱塔脱水、H2S、CO2；
2)再送入脱硫机构脱除COS和H2S；
3)用脱轻塔脱除包括CO、O2在内的轻组分；
4)再将脱除轻组分后的丙烯送入分子筛脱水；
5)然后用设有上部床层和下部床层的脱甲醇床进行处理：丙烯由脱甲醇床的下部进入，经所述下部床层设置的SelexsorbCD催化剂脱除水和甲醇；脱除甲醇合格后的丙烯继续经所述上部床层设置的SelexsorbCOS催化剂脱除CO2至合格；
6)将丙烯送入脱砷罐脱除砷。
2.如权利要求1所述的由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法，其特征在于，步骤1)具体为：将炼厂粗丙烯经过丙烯聚结器除去游离水，再将脱除游离水的丙烯流经固碱塔脱水、H2S、CO2。
3.如权利要求1所述的由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法，其特征在于，步骤2)中的脱硫机构包括COS处理器和H2S处理器，步骤2)具体为：将从固碱塔出来的丙烯送入COS处理器脱除COS，除去COS的丙烯流经H2S处理器脱除H2S。
4.如权利要求1所述的由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法，其特征在于，步骤3)中，脱硫后的丙烯流经保护过滤器后再经丙烯进料换热器预热，而后进入脱轻塔进行处理。
5.如权利要求4所述的由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法，其特征在于，所述预热温度为45℃～75℃。
6.如权利要求1所述的由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制方法，其特征在于，步骤4)中，所述分子筛为3A分子筛。
7.一种由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制***，其特征在于，包括依次连接的如下装置：
用于对炼厂粗丙烯脱除水、H2S、CO2的固碱塔；
用于对从所述固碱塔流出后的丙烯脱除COS和H2S的脱硫机构；
用于对从所述脱硫机构流出的丙烯脱除包括CO、O2在内的轻组分的脱轻塔；
用于对从所述脱轻塔流出的丙烯脱水的分子筛；
用于对从所述分子筛流出的丙烯脱除水、甲醇、CO2用的脱甲醇床，所述脱甲醇床设有上部床层和下部床层：所述下部床层设有用于脱除水和甲醇的SelexsorbCD催化剂；所述上部床层设有用于脱除CO2的SelexsorbCOS催化剂；
用于对从脱甲醇床流出的丙烯脱砷的脱砷罐。
8.如权利要求7所述的由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制***，其特征在于，所述固碱塔、脱硫机构、分子筛、脱甲醇床、脱砷罐均为固定床。
9.如权利要求7所述的由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制***，其特征在于，所述分子筛为3A分子筛。
10.如权利要求7所述的由炼厂粗丙烯制成聚合级丙烯的精制***，其特征在于，所述脱硫机构包括脱COS罐和脱H2S罐。
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