變壓吸附氣體分離技術的新應用

更新時間：2008-07-25 17:09 來源：作者: 閱讀：1301

摘要：主要介紹了變壓吸附氣體分離技術治理PVC分餾尾氣并回收其中有效組分的新工藝。此工藝相較傳統(tǒng)處理方法具有回收率高，自動化程度高，尾氣排放達標，社會、經(jīng)濟效益明顯等優(yōu)點。在太原化工股份有限公司聚氛乙烯裝置上實際運行，氯乙烯、乙炔回收率大于99.9%，尾氣排放氯乙烯含量不大于36 mg/m³，乙炔含量小于150 mg/m³，裝置運行穩(wěn)定、可靠。

關鍵詞：變壓吸附，氣體，分離，聚氛乙烯，分餾尾氣，凈化回收

在電石法生產(chǎn)PVC的過程中，分餾尾氣經(jīng)尾氣冷凝器采用-35℃冷凍鹽水冷凝后，排放的尾氣中仍含有10%左右的氯乙烯、2.5%左右的乙炔。此尾氣直接排放大氣，不僅造成浪費，PVC生產(chǎn)成本升高，而且造成環(huán)境污染，遠遠不符合日趨規(guī)范、嚴格的環(huán)保要求。目前國內(nèi)治理此股氣體的方法有活性炭吸附法、碳纖維吸附法、二氯乙烷吸收法、膜分離法^［1］等，但所有經(jīng)這些方法處理后排放的尾氣仍含有1.0%一2.0%的氯乙烯，且對乙炔不回收，因而遠遠高于氯乙烯成36 mg/m³，乙炔(烴類)≤150 mg/m³的國家排放標準。

目前我國各大小電石法生產(chǎn)PVC的廠家長期以來多采用活性炭或活性碳纖維吸附法對尾氣進行處理，再生采用蒸汽加熱的熱吹解吸方式。此法存在較大的缺點是能耗大、回收率較低(80%左右)，排放指標遠遠高于國標規(guī)定值。并且對設備加工要求較高，尤其是活性炭或活性碳纖維本身機械強度低這一特點，經(jīng)過頻繁的熱蒸汽吹掃極其容易粉化。粉化后與蒸汽中的水結合形成不易被清除的漿狀污垢，一般使用周期在3個月左右，而且填料更換非常頻繁。因此各生產(chǎn)廠家、科研機構一直在探求解決聚氯乙烯分餾尾氣的治理、回收。

四川天一股份有限公司變壓吸附分離工程研究所長期在氣體的分離、凈化、提純的領域上擁有著雄厚、成熟的技術實力圖，近年來對聚氯乙烯分餾尾氣的凈化和回收問題備表關注。經(jīng)過努力探索，以可靠的實驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，針對聚氯乙烯分餾尾氣的治理，同太原化工股份有限公司氯堿分公司聯(lián)合開發(fā)并確定了治理PVC分餾尾氣的變壓吸附新工藝，并配套研究開發(fā)出了專用吸附劑。此工藝從2002年3月開始在太原化工廠聚氯乙烯裝置上進行在線測試和小試，歷經(jīng)兩個多月，取得了良好的效果，在太原化工廠80 kt PVC/年二期技改時采用了此種新工藝。2004年4月經(jīng)過工業(yè)化試運行，取得了圓滿的效果，其排放尾氣中的氯乙烯、乙炔達到了國家排放標準，氯乙烯的回收率妻99.9%解決了國內(nèi)同行業(yè)的一大環(huán)保難題。

1 工藝原理

變壓吸附技術是以吸附劑(多孔固體物質(zhì))內(nèi)部表面對氣體分子的物理吸附為基礎，利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組分、不易吸附低沸點組分和高壓下吸附組分的吸附量增加、減壓下吸附量減小的特性。這種在壓力下吸附、減壓下解吸的循環(huán)過程就是變壓吸附工藝過程。

主要是以比表面對氣體分子的物理吸附為基礎，并且利用吸附劑在高壓下易吸附高沸點組分(氯乙烯、乙炔)，不易吸附低沸點組分(N₂、H₂等)和高壓下被吸附組分吸附容量增加，低壓下被吸附組分吸附容量減小的特性來實現(xiàn)分離。

聚氯乙烯分餾尾氣中氯乙烯、乙炔等在專用吸附劑上是吸附能力較強的組分，其余的N₂、H₂等為弱吸附組分。富含氯乙烯的尾氣在一定壓力下通過專用吸附劑床層時，尾氣中的高沸點物質(zhì)氯乙烯、乙炔等要回收的組分被專用吸附劑床層選擇性吸附；低沸點組分氮氣、氧氣、氫氣等由吸附塔出口輸出。然后在減壓下解吸被吸附的氯乙烯、乙炔組分，并回收解吸氣(氯乙烯、乙炔幾乎被完全回收)，同時使吸附劑獲得再生，以利于下一次再吸附分離，繼而形成連續(xù)、穩(wěn)定的循環(huán)操作，整個工藝過程可近似看做等溫吸附過程。

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