制冷系統(tǒng)乙烯回收工藝的優(yōu)化設(shè)計與安全分析.pdf

1、安全問題一直是化工行業(yè)的首要問題，實現(xiàn)安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益“共贏”是企業(yè)的目標(biāo)。乙烯壓縮制冷系統(tǒng)由于在負(fù)壓下操作會引進(jìn)空氣產(chǎn)生不凝性氣體(主要是N2和O2)，系統(tǒng)中乙烯與O2共存易形成爆炸性混合物，為了保證生產(chǎn)安全性，系統(tǒng)必須定期排放不凝氣，富含乙烯的不凝氣直接排放造成嚴(yán)重浪費。此外，乙烯壓縮制冷系統(tǒng)開車過程需要用高純乙烯置換氮氣，目前工廠將乙烯置換氣直接排放至火炬燃燒，沒有采取回收措施，也造成乙烯資源的浪費。對排放乙烯進(jìn)行合理回收，能夠

2、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
　　負(fù)壓操作下的壓縮制冷系統(tǒng)正常工況和開車工況年總排放420噸乙烯?，F(xiàn)有工藝采用冷凝法和膜法回收正常工況排放的乙烯，冷凝工藝由于氣液分離罐存在嚴(yán)重的霧沫夾帶現(xiàn)象，造成氣液分離不徹底使尾氣帶液，直接冷凝達(dá)到臨界液化溫度會導(dǎo)致O2被液化乙烯吸收排不出去，而在系統(tǒng)中積累，存在氧含量超標(biāo)的安全隱患。通過減少尾氣的帶液量，改變冷凝起點，可提高冷凝溫度的操作彈性，降低系統(tǒng)中氧含量，提高安全系數(shù)。采用的膜分離回收工藝，由于

3、膜滲透側(cè)為負(fù)壓，會增加滲入空氣的概率，同樣導(dǎo)致O2在系統(tǒng)中積累。通過使用限流孔板產(chǎn)生壓降，將膜滲透側(cè)壓力提高到正壓，可有效避免空氣滲入。
　　針對現(xiàn)有回收工藝存在的氧積累的安全隱患問題，提出使用精密過濾器減少尾氣帶液量，膜滲透側(cè)直接設(shè)置為正壓的方法，并設(shè)計了解決安全問題的改進(jìn)方案。通過UniSimDesign軟件對操作參數(shù)進(jìn)行模擬優(yōu)化，考察了冷凝溫度對系統(tǒng)中氧含量及經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明:改進(jìn)方案冷凝溫度范圍均從-44～-46℃

4、提高到-50～-55℃，提高了冷凝溫度的操作彈性，降低了系統(tǒng)中的氧含量，提高了安全性，同時還可保持較高的經(jīng)濟(jì)效益。其中膜回收法可使系統(tǒng)中氧含量降低到150 ppm，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到375萬元·a-1。
　　針對開車工況尾氣間歇排放，瞬間排放量大(8500 Nm3·h-1)，乙烯含量變化幅度大(C2H4 wt％:0～100％)，且尾氣帶壓的特性，提出了采用透平膨脹制冷開車尾氣回收方案，并采用UniSim Design軟件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。結(jié)