一種含氧丙烯混合氣的凈化回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合氣的凈化分離方法，尤其是涉及一種含氧丙烯混合氣的凈化回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在氯醇法制備環(huán)氧丙烷的工藝中，反應丙烯大量過量，需在系統(tǒng)中進行循環(huán)，同時由于氯氣中夾帶的微量氧氣的不斷積累，丙烯循環(huán)氣中氧含量不斷升高，為保證工藝過程的安全性，需間歇或連續(xù)的將循環(huán)氣中部分排放到外部系統(tǒng)，以控制循環(huán)氣中含氧量不會達到爆炸極限造成危險。但由于這種排放，會導致丙烯的消耗上升，影響經(jīng)濟性。
[0003]在過氧化氫直接環(huán)氧化丙烯制備環(huán)氧丙烷的工藝中，一般采用過量液體丙烯進行反應確保過氧化氫的轉(zhuǎn)化率，但由于反應過程中存在部分過氧化氫發(fā)生分解反應生成氧氣和水，反應式如下:
[0004]2H202— 2H 20+02
[0005]此反應的存在會造成經(jīng)過產(chǎn)品分離后的丙烯尾氣中含有氧氣，如直接將這股尾氣循環(huán)回反應系統(tǒng)，同樣會造成氧含量的不斷積累，出現(xiàn)爆炸危險。同時由于過氧化氫直接環(huán)氧化丙烯制備環(huán)氧丙烷的工藝中，需要采用液體丙烯，因此循環(huán)丙烯需經(jīng)過加壓液化后返回反應器。在此加壓液化過程中，丙烯逐漸被液化，而氧氣難以液化，造成不凝氣中氧氣含量進一步提高，進一步提升了爆炸發(fā)生的可能性。
[0006]因此，針對上述氯醇法制備環(huán)氧丙烷工藝中的循環(huán)丙烯氣以及過氧化氫直接環(huán)氧化丙烯制備環(huán)氧丙烷工藝中的循環(huán)丙烯中含氧的問題，需要一種安全、高效、經(jīng)濟的從中間去除氧氣并回收丙烯的方法。
[0007]現(xiàn)有專利中中國石油化工股份有限公司2013年公開(CN103172486A)中提及，環(huán)氧丙烷分離系統(tǒng)來的排放氣進入丙烯吸收塔中與吸收劑接觸，吸收脫除排放氣中的丙烯和丙烷，脫除了丙烯和丙烷的排放氣由吸收塔塔頂排出，吸收劑、丙烷和丙烯的混合物進入解吸塔解析。該方案的缺陷在于，直接經(jīng)過吸收劑吸收后的尾氣中含氧量會進一步提高，反而增加了爆炸危險性，雖然該方案實現(xiàn)了丙烯的回收，但是尚未解決系統(tǒng)的爆炸危險性問題。
[0008]在EP A 719768中提及涉及到烯烴在雙氧水作用下發(fā)生環(huán)氧化作用，產(chǎn)生的含未反應的烯烴以及雙氧水分解產(chǎn)生的氧氣的混合氣被液相吸收劑吸收，系統(tǒng)內(nèi)就需要沖入足量的惰性氣體以保證不會形成可燃組成，但未提及吸收劑可否循環(huán)，以及循環(huán)時是否必須置換一部分。本專利發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)運行過程中吸收劑循環(huán)使用的新鮮置換為確保吸收效率所必須的。
[0009]德古薩股份公司2006年公開(CN1236841C)中指出，使用溶劑選擇性吸收可燃組分來回收包含可燃組分和氧氣氣流的可燃組分；該發(fā)明的問題在于，限定了操作設(shè)備的操作方式，其次需要對操作過程中氣泡的大小做非常好的分散控制，控制不好則容易出現(xiàn)爆炸性氣體；同時該專利也未提及吸收劑循環(huán)過程中所必須要控制的置換問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種含氧丙烯混合氣的凈化回收方法，以解決過氧化氫直接氧化丙烯制備環(huán)氧丙烷工藝中，在大量副產(chǎn)氧氣存在的情況下，安全高效的回收過量原料丙烯的問題，提高系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟性。
[0011]為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0012]—種含氧丙烯混合氣的凈化回收方法，所述方法為含氧丙烯混合氣與惰性氣體混合后通入或分別單獨通入吸收塔中與吸收劑逆流接觸，吸收脫除混合氣中的丙烯和丙烷，脫除了丙烯和丙烷的含氧混合氣由吸收塔塔頂排出，吸收劑、丙烷和丙烯的混合物由吸收塔塔釜采出進入解吸塔中解吸，塔頂采出丙烯和丙烷混合氣，塔釜采出含雜質(zhì)的吸收劑，含雜質(zhì)的吸收劑換熱降溫后返回吸收塔中循環(huán)使用。
[0013]進一步的，進入吸收塔的含氧丙烯混合氣除含有丙烯和氧氣外，還可以含有甲烷、乙烷、乙烯、丁烷、丁烯、環(huán)氧丙烷、甲醇、氮氣、二氧化碳、一氧化碳中的一種或多種。
[0014]所述惰性氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的一種或多種混合物，惰性氣體的加入量滿足使塔內(nèi)或塔附件內(nèi)氣相組成在爆炸極限以外；其中，惰性氣體中優(yōu)選氮氣，其加入量根據(jù)進入吸收塔的含氧丙烯氣的流量和氧含量變化，以維持吸收塔塔頂出料不構(gòu)成爆炸性混合物。
[0015]進一步的，所述含氧丙烯混合氣進入吸收塔前進行預冷卻，預冷卻后的溫度低于60°C，優(yōu)選低于45°C ;所述解吸塔進料采用預熱后進料，熱源為解吸塔塔釜出料。
[0016]所述吸收劑為液態(tài)醇類、醚類、酮類化合物中的一種或多種的組合；其中優(yōu)選醇類物質(zhì)，最佳為甲醇。
[0017]所述吸收劑的質(zhì)量分數(shù)多98%，優(yōu)選質(zhì)量分數(shù)99%以上；其入塔溫度為-20?45°C，其中優(yōu)選0?20°C。
[0018]所述吸收塔為常規(guī)吸收塔，如，板式塔、泡罩塔、填料塔、降膜吸收塔或噴霧吸收塔，優(yōu)選為為板式塔或填料塔；若為板式塔，理論塔板數(shù)5?40塊，優(yōu)選10?25塊，操作壓力為0.7?1.3MPaG，其中優(yōu)選0.8?1.2MPaG ;且所述吸收塔不含再沸器，吸收塔塔頂設(shè)置冷凝器，對吸收塔塔頂氣相進行冷卻，冷卻后溫度為-20?10°C，優(yōu)選-10?5°C;其中氣體進料位置位于吸收塔最下方塔板的下方，吸收劑進料位置位于吸收塔最上方塔板的上方；
[0019]所述吸收塔也可為填料塔，就填料塔而言，氣體進料位于吸收塔下端，優(yōu)選吸收塔最下方填料段的下方，吸收劑進料位置位于吸收塔最上方填料段的上方。
[0020]所述解吸塔解析方式為減壓加熱解吸，解吸塔為常規(guī)吸收塔，如，板式塔、泡罩塔、填料塔、降膜吸收塔或噴霧吸收塔，優(yōu)選為板式塔或填料塔。若為板式塔，其理論板數(shù)為4?40，優(yōu)選10?30 ;操作壓力為(λ 2?L 2MPaG，優(yōu)選(λ 4?L IMPaG ;解吸塔配有再沸器和塔頂冷凝器；解吸塔塔釜操作溫度為80?160°C，優(yōu)選100?140°C，解吸塔塔頂操作溫度10?50°C，優(yōu)選20?45°C;解吸塔內(nèi)回流比為0.5?6，優(yōu)選1?3 ;解吸塔進料位置為從上往下理論板1/10?3/4的位置；優(yōu)選1/6?1/2的位置。
[0021]優(yōu)選的，所述吸收塔不再單獨設(shè)置塔底再沸器，其塔釜排出液可與解析塔釜排出的吸收劑換熱，被預熱后進入解析塔中在較高溫度下進行解吸。而由解吸塔塔釜采出的吸收劑與吸收塔塔釜采出液換熱耦合后，部分返回吸收塔中循環(huán)使用，其余置換出系統(tǒng)進行吸收劑精制或作為其他工段原料。
[0022]由于吸收-解吸循環(huán)過程中，吸收劑內(nèi)雜質(zhì)(水等)富集會嚴重影響吸收效果，增加操作能耗，因此為保證吸收效果，降低能耗。所述吸收劑采用連續(xù)或間斷方式采出至外圍系統(tǒng)，同時采用連續(xù)或間斷的方式向吸收-解吸系統(tǒng)補充新鮮吸收劑；新鮮吸收劑的補充位置為吸收塔進料管線、吸收塔進料口、解吸塔進料口、解吸塔進料管線、解吸塔塔釜出料管線中的一個或多個。
[0023]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的含氧丙烯混合氣的凈化回收方法具有以下優(yōu)勢:
[0024]可以高效、安全、經(jīng)濟的去除含氧丙烯中的氧氣，回收丙烯；氧氣去除率達到90%以上，丙烯回收率達到95%以上；在吸收-解吸循環(huán)過程中，連續(xù)或間斷的采出含雜質(zhì)的吸收劑，同時連續(xù)或間斷的向吸收-解吸系統(tǒng)補充新鮮吸收劑，保證了吸收效果；吸收解析塔之間的熱量耦合，降低了能耗，因此，上述方法提高了整個系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0025]構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當限定。在附圖中:
[0026]圖1為本發(fā)明所述的方法的第一種實施方式的流程示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明所述的方法的第二種實施方式的流程示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明所述的方法的第三種實施方式的流程示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明所述的方法的第四種實施方式的流程示意圖。
[0030]附圖中:1_循環(huán)吸收劑；2_惰性氣體；3_含氧丙烯混合氣；4_新鮮吸收劑；5_含氧廢氣；6_吸收塔塔釜液；7_解吸塔塔頂氣；8_置換吸收劑。
【具體實施方式】
[0031]除非另外說明，本文中所用的術(shù)語均具有本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)理解的含義，為了便于理解本發(fā)明，將本文中使用的一些術(shù)語進行了下述定義。
[0032]在說明書和權(quán)利要求書中使用的，單數(shù)型“一個”和“這個”包括復數(shù)參考，除非上下文另有清楚的表述。例如，術(shù)語“(一個)細胞”包括復數(shù)的細胞，包括其混合物。
[0033]所有的數(shù)字標識，例如pH、溫度、時間、濃度，包括范圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數(shù)字標識之前都加上術(shù)語“約”。同時也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領(lǐng)域已知的。
[0034]本發(fā)明提供一種含氧丙烯混合氣的凈化回收方法，所述方法為含氧丙烯混合氣與惰性氣體混合后通入或分別單獨通入吸收塔中與吸收劑逆流接觸，吸收脫除混合氣中的丙烯和丙烷，脫除了丙烯和丙烷的含氧混合氣由吸收塔塔頂排出，吸收劑、丙烷和丙烯的混合物由吸收塔塔釜采出進入解吸塔中解吸，塔頂采出丙烯和丙烷混合氣，塔釜采出含雜質(zhì)的吸收劑，含雜質(zhì)的吸收劑換熱降溫后返回吸收塔中循環(huán)使用。
[0035]其中，進入吸收塔的含氧丙烯混合氣除含有丙烯和氧氣外，還含有甲烷、乙烷、乙烯、丁烷、丁烯、環(huán)氧丙烷、甲醇、氮氣、二氧化碳、一氧化碳中的一種或多種。
[0036]所述惰性氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的一種或多種混合物，惰性氣體的加入量滿足使塔內(nèi)或塔附件內(nèi)氣相組成在爆炸極限以外；其中，惰性氣體中優(yōu)選氮氣，其加入量根據(jù)進入吸收塔的含氧丙烯氣的流量和氧含量變化，以維持吸收塔塔頂出料不構(gòu)成爆炸性混合物。
[0037]所述含氧丙烯混合氣進入吸收塔前進行預冷卻，預冷卻后的溫度低于60°C，優(yōu)選低于45°C ;所述解吸塔進料采用預熱后進料，熱源為解吸塔塔釜出料。
[0038]所述吸收劑為液態(tài)醇類、醚類、酮類化合物中的一種或多種的組合；其中優(yōu)選醇類物質(zhì)，最佳為甲醇。
[0039]所述吸收劑的質(zhì)量分數(shù)多98%，優(yōu)選質(zhì)量分數(shù)99%以上；其入塔溫度為_20?45°C，其中優(yōu)選0?20°C。
[0040]所述吸收塔為常規(guī)吸收塔，如，板式塔、泡罩塔、填料塔、降膜吸收塔或噴霧吸收塔，優(yōu)選為為板式塔或填料塔，若為板式塔，理論塔板數(shù)5?40塊，優(yōu)選10?25塊，操作壓力為0.7?1.3MPaG，其中優(yōu)選0.