一種組合式丙烯深度脫水的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油化工中液化氣脫水領(lǐng)域，具體設(shè)及一種組合式丙締深度脫水的方 法及裝置;具體的說，采用冷卻沉降作用、聚結(jié)分離技術(shù)、分子篩吸附技術(shù)對丙締中不同形 態(tài)的水滴進(jìn)行脫除，實(shí)現(xiàn)丙締與水深度分離，快速、高效、經(jīng)濟(jì)的脫除丙締中的水，降低整體 裝置的運(yùn)行成本，提高后續(xù)聚合反應(yīng)裝置的性能。
【背景技術(shù)】
[0002] 在石油加工中，由氣分裝置丙締塔分饋出的丙締是生產(chǎn)聚丙締的主要原料，聚丙 締是由丙締聚合而制得的一種熱塑性樹脂，是通用塑料的一個重要品種。隨著聚丙締催化 劑與聚丙締工藝技術(shù)的飛速發(fā)展，聚丙締工藝對丙締質(zhì)量的要求越來越高，對影響丙締聚 合反應(yīng)的雜質(zhì)控制越來越嚴(yán)，除丙締含量、燒控和硫指標(biāo)未作更高要求，其余雜質(zhì)指標(biāo)均提 出了更高要求，尤其水含量、一氧化碳含量、烘控和二締控含量均提出了更為嚴(yán)格的控制要 求，丙締中的微量雜質(zhì)的存在影響催化劑的活性，增加催化劑和活化劑的消耗量。尤其是丙 締中夾帶的微量水，丙締中水分與催化劑系統(tǒng)中的Ti及A1發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，AIET3遇水 會發(fā)生爆炸，TICL4遇水也會發(fā)生劇列反應(yīng)，因此，微量水對聚合反應(yīng)的影響非常大，當(dāng)單體 丙締中水含量> 20ppm時，聚合反應(yīng)受到明顯影響；當(dāng)單體丙締中水含量> 10化pm時，單體 丙締不能發(fā)生聚合反應(yīng)，另一方面液態(tài)水的存在會加速酸性組分化2S/C02)等對設(shè)備、管壁、 閥件的腐蝕，影響裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，因此對單體丙締脫水是丙締精制的關(guān)鍵操作。
[0003] 丙締中的水分主要來源有四個方面，一是丙締精制前的脫硫、脫神操作過程均會 產(chǎn)生一定量的水分，如果丙締精制系統(tǒng)置換不徹底或丙締中硫等雜質(zhì)較多，那么精制前的 吸附過程所產(chǎn)生的水分會加重丙締精制的吸附脫水負(fù)荷;二是裝置檢修中部分水分殘留在 丙締高壓回收系統(tǒng)管壁處，在系統(tǒng)吹掃過程時，無法短時間內(nèi)將水分從系統(tǒng)中有效置換出 來，導(dǎo)致系統(tǒng)中丙締含水量偏高;Ξ是聚合蓋投料生產(chǎn)過程中，蓋內(nèi)循環(huán)水插管泄漏，導(dǎo)致 循環(huán)水進(jìn)到聚合蓋內(nèi)，通過高壓回收將水分帶入到高壓回收系統(tǒng)，導(dǎo)致高壓回收系統(tǒng)及丙 締精制裝置內(nèi)丙締含水量超標(biāo)；四是丙締高壓回收冷卻器在投用過程中管程循環(huán)水泄漏， 導(dǎo)致循環(huán)水進(jìn)入殼程，導(dǎo)致整個丙締精制裝置內(nèi)丙締含水量超標(biāo)。
[0004] 初期丙締中的含水量與裝置的操作條件有關(guān)，溫度越高則丙締的溶解度越高，貝U 丙締中所含溶解水的含量也就越高，當(dāng)丙締從高溫狀態(tài)降至常溫狀態(tài)，由于水在丙締中溶 解度的變化，原溶解在丙締中水分逐漸變成游離態(tài)的水分。當(dāng)丙締溫度再次升高時，丙締中 游離態(tài)水分也可轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)水分，由于游離水和溶劑水在一定條件下可互相轉(zhuǎn)變，因此 丙締精制不僅要脫除游離態(tài)的水分，也要脫除其中的溶解水。
[0005] 傳統(tǒng)的丙締精制方法主要有凝聚脫水法、重力沉降法、旋流脫水法、吸附脫水法。
[0006] 凝聚脫水法的原理是:攜帶水的丙締原料進(jìn)入到凝聚脫水分離器后，因流速大大 減小，其中的游離水在重力作用下開始沉降，隨著流體通過特殊材料構(gòu)成的凝聚元件，小水 滴在其表面逐漸凝集成大的水滴，丙締原料與水滴進(jìn)入到凝聚元件下游的沉降段時，由于 水和丙締的密度差，大的水滴得W快速沉降。凝聚脫水法克脫除丙締中的游離水，對游離水 的脫除效率可達(dá)到99.5%。
[0007] 重力沉降法的原理是：丙締原料中游離態(tài)的水滴在重力的作用下，依照stokes規(guī) 律沉降，水滴粒徑越大沉降速度越快，沉降罐是常見的分離設(shè)備，操作簡單、成本低，但重力 沉降法只能去除粒徑較大的游離水，無法脫除溶解水和乳化水，因而一般經(jīng)沉降罐沉降后 的丙締原料中含水量較高，一般在300~lOOOppm左右溶解水和乳化水。
[0008] 旋流脫水法的原理是：丙締原料和水分W-定壓力從切向進(jìn)口注入旋流分離器， 從而在旋流分離器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離屯、力場，由于液態(tài)丙締與水相存在密度差，他們在離 屯、力作用下發(fā)生沉降遷移，密度大的水相被甩向四周，并順著壁面向下運(yùn)動成為底流排出， 密度小丙締相被帶到中間并向上運(yùn)動，最后作為溢流排出，從而達(dá)到丙締與水相分離的目 的。旋流分離器是常見的離屯、分離的脫水設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、工作連續(xù)可靠性高、設(shè) 備維護(hù)方便，但旋流器對物料參數(shù)W及流量等設(shè)計參數(shù)有著嚴(yán)格要求，設(shè)備通用性差，對游 離態(tài)水滴脫除效果可達(dá)94%，無法對丙締中溶解水和乳化水進(jìn)行有效脫除。
[0009] 纖維聚結(jié)脫水的原理是:利用親疏水性各異的幾種材料編制而成特殊的纖維聚結(jié) 床，攜帶水的丙締原料進(jìn)入到纖維聚結(jié)床中，纖維聚結(jié)床W其獨(dú)特的破乳優(yōu)勢對丙締中乳 化水進(jìn)行高效脫除W及部分溶解水的脫除，纖維聚結(jié)脫水法對游離水及乳化水有著高效脫 除的效果，但只能脫除部分溶解水，脫后丙締含水量一般在50~l(K)ppm，也無法滿足聚合反 應(yīng)的要求。
[0010] 吸附脫水法的原理是:流體中某些組分分子被固體內(nèi)孔表面吸著，運(yùn)一過程為吸 附過程，在丙締吸附脫水的過程中，主要使用的吸附劑有活性氧化侶、硅膠及分子篩等，其 中分子篩對于此0、此S、C02、N曲等雜質(zhì)具有很高的親和力，特別是對于水，在低壓高溫等惡 劣的工況下仍有很高的吸附容量，是丙締精制過程的重要步驟。分子篩吸附脫水主要用于 脫除丙締中的溶解水，是丙締深度脫水目前唯一有效的方法，精制后丙締含水量可至lOyg/ gw下，是保證聚合裝置穩(wěn)定運(yùn)行的必要設(shè)備，但吸附劑都存在一個靜態(tài)吸附范圍，即超過 運(yùn)一使用范圍，活性氧化侶靜態(tài)吸附范圍一般在150~170mg/g，分子篩靜態(tài)水吸附范圍一 般在200~265mg/g之間，故吸附劑很容易達(dá)到飽和狀態(tài)，一般分子篩吸附劑脫水范圍為100 yg/g脫至l〇yg/g，此時分子篩運(yùn)行效果最好，使用成本較低，若丙締進(jìn)料含水量在300~ l〇〇〇yg/g之間，則使得分子篩干燥塔運(yùn)行負(fù)荷大，造成吸附劑脫水效率下降，運(yùn)行成本提 高，吸附劑再生周期縮短，吸附劑適用壽命減少等問題。同時，分子篩吸附劑在吸附飽和后， 需要用循環(huán)熱氮?dú)膺M(jìn)行再生，再生成本大，上下塔切換造成原料波動，嚴(yán)重時會影響聚丙締 的產(chǎn)品質(zhì)量，因此生產(chǎn)中都盡量減少精制塔的切換次數(shù)。
[0011] 中國專利化200810113358.X公布了一種常溫丙締精制工藝及該工藝中使用的吸 水劑，在吸附理論、吸附劑的選擇W及再生介質(zhì)的選擇做了大量改進(jìn)，但為從根本上解決丙 締原料中水含量高的情況，使得再生成本高、效果下降快等問題未得到根本改善。
[0012] 中國專利申請?zhí)?01510090087.0公布了 一種丙締精制的系統(tǒng)及方法，有效解決了 現(xiàn)有技術(shù)中丙締精制過程中的損失問題，但為解決分子篩干燥塔切換頻繁、再生成本高等 傳統(tǒng)問題。
[0013] 在當(dāng)前的丙締精制處理中，繼續(xù)一種高效、經(jīng)濟(jì)、易維護(hù)的丙締脫水方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種組合式丙締深度脫水的方法及 裝置，對氣分裝置丙締塔頂抽出的丙締進(jìn)行脫水，分為Ξ個步驟:首先丙締在罐區(qū)沉降罐內(nèi) 進(jìn)行冷卻沉降處理，從丙締塔頂抽出的丙締中所含溶解態(tài)水滴經(jīng)冷卻處理后由丙締中析出 轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)水滴，再經(jīng)過沉降作用除去液滴粒徑大于50WI1的液滴;其次由沉降罐抽出的 液態(tài)丙締進(jìn)入到纖維床聚結(jié)分離器中，對粒徑為10-50WI1的乳化態(tài)與部分溶解態(tài)與剩余游 離態(tài)的液滴進(jìn)行脫除；最后含少量溶解態(tài)水滴的丙締進(jìn)入到分子篩吸附塔中進(jìn)行干燥處 理，經(jīng)脫水處理后的丙締進(jìn)入到后續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行聚合反應(yīng)。
[0015] 本發(fā)明的具體技術(shù)方法如下：
[0016] -種組合式丙締深度脫水的方法，包括如下步驟：
[0017] (1)由氣分裝置丙締塔頂抽出的丙締在沉降罐內(nèi)進(jìn)行冷卻，罐內(nèi)丙締由40~6(TC 冷卻至10~20°C，部分溶解態(tài)水滴析出后轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)水滴，沉降脫除其中粒徑大于50μπι 的液滴；
[0018] (2)經(jīng)步驟(1)冷卻沉降后的丙締進(jìn)入纖維床聚結(jié)分離器中，聚結(jié)分離粒徑為10~ 50μηι的液滴；
[0019] 所述10~50WI1的液滴包含全部乳化態(tài)液滴、部分溶解態(tài)液滴、未分離的剩余游離 態(tài)液滴；
[0020] 所述纖維床聚結(jié)分離器包括界位計、水包、纖維聚結(jié)分離模塊、波紋板快速沉降模 塊;所述纖維聚結(jié)分離模塊由包含玻璃纖維、聚四氣乙締、尼龍、聚氨醋樹脂的親疏水纖維 混合編織而成，纖維絲徑為20~lOOwii;
[0021] 分離后的水溶液進(jìn)入后續(xù)排污罐中進(jìn)行升溫處理，將丙締蒸出后進(jìn)行水處理；該 過程的壓降為0.01~〇.2Mpa，操作溫度為10~20°C;
[0022] (3)最后，含微量溶解態(tài)水滴的丙締進(jìn)入分子篩吸附塔中進(jìn)行干燥處理，吸附劑采 用3A分子篩吸附劑，干燥后丙締含水量不超過5ppm。
[0023] 步驟（1)的冷卻和沉降過程同時進(jìn)行，所述的沉降罐的高度為10~15m，直徑