兖矿国泰化工有限公司的15万t/a丁醇装置采用Davy 公司的羰基合成技术，在羰基合成反应系统中，为了防止丙烷等惰性组分的累积和保持系统压力恒定，需要将部分气体（简称尾气）从系统中连续排放。弛放气的气体组成为CH4、C3H6（丙烯）、C3H8（丙烷）、C4H8O（混合丁醛）、H2、N2、CO、CO2等，其中C3H6、C3H8 含量在40%（摩尔分数）以上；丁醇装置在丁醛分离和产品稳定过程中也会产生大量含有C3H6、C3H8和C4H8O（混合丁醛）的尾气。尾气中的丙烯、丙烷和混合丁醛等组分为极其重要的化工原料，这部分尾气一部分送动力车间作燃料，一部分排火炬直接烧掉，不仅浪费大量的化工原料，而且污染环境。为响应国家节能减排号召，有效降低丁醇生产成本，增强丁醇产品的市场竞争力，考虑对丁醇尾气中的丙烯、丙烷及混合丁醛进行回收，其他尾气部分引入吹风气锅炉作为燃料气使用。
1.丁醇尾气回收技术
丁醇尾气中的有效气体成分为丙烯、丙烷及混合丁醛，属于炼化石油气中的轻烃组分。国内外对尾气轻烃回收的技术方法有深冷分离法、变压吸附法、中冷油吸收法以及最新出现的新型中冷油吸收法（NORP）。
综合比较以上轻烃回收技术的优缺点，结合我公司丁醇装置尾气成分及特点，最终选择了NORP工艺。
2. 尾气回收装置工艺流程
项目建设规模与15万t/a丁醇装置的生产能力相配套，投资预算2398万元，设计尾气处理量1511 kg/h，操作弹性为50%～110%，年操作时间为8000 h。
工艺流程：丁醇装置的丙烯吸收塔排放气、丁醇稳定塔排放气经尾气压缩机压缩后与羰基合成反应器排放气混合，混合后的气体进入吸收塔，低温吸收剂从塔顶进入，将排放气中的丙烯和丙烷吸收下来，未被吸收的氢气、甲烷、CO2、CO、N2等塔顶不凝气排放至火炬气管网；吸收剂和吸收下来的丙烯、丙烷送入解吸塔进行解吸，解吸后的吸收剂一部分返回吸收塔循环利用，一部分送至脱重塔脱除吸收剂中的重组分。解吸塔塔顶采出的液相丙烯和丙烷送入丙烯分离塔，分离后的丙烯和丙烷分别从塔顶和塔釜回收。本系统含1套冷水机组，提供系统所需的深冷水。
3.尾气数据
羰基合成反应器排放气：温度40 ℃，压力1500 kPa，流量794.84 m3/h，组分（摩尔分数）H2 10.59%、N2 35.49%、CO 1.07%、CO2 1.13%、CH4 2.07%、C3H6 15.75%、C3H8 33.61%、正丁醛0.25%、异丁醛0.06%。
丙烯吸收塔排放气：温度43 ℃，压力350 kPa，流量86.76 m3/h，组分（摩尔分数）H2 9.41%、N2 37.66%、CO 0.45%、CO2 0.87%、CH4 2.01%、C3H6 15.13%、C3H8 32.97%、正丁醛1.01%、异丁醛0.49%。
稳定塔排放气：温度42 ℃，压力430 kPa，流量141.2 m3/h，组分（摩尔分数）H2 24.51%、N2 20.30%、CO 6.41%、CO2 0.09%、CH4 9.99%、C3H6 9.45%、C3H8 26.57%、正丁醛1.69%、异丁醛0.36%、水0.62%。
4.设计指标
在尾气参数设计条件下，新型轻烃回收（NORP）系统性能保证值为：丙烯回收率≥94%、产品纯度≥97%；丙烷回收率≥96%、产品纯度≥98%。
产品规格：纯度≥97%的丙烯（液相）压力2.6 MPa（A）、温度40 ℃、产量323 kg/h；纯度≥98%的丙烷（液相）压力1.9 MPa（A）、温度45 ℃、产量759 kg/h。
5.运行状况
该项目2014年9月建成并投用，运行稳定后，装置运行数据如下（2014年10月采集）：丁醇装置尾气排放量为358.2 kg/h，尾气组成（质量分数）约为丙烯20.65%、丙烷58.15%、丁醛0.656%；经吸收塔吸收后，尾气放空量为92.5 kg/h，组成（质量分数）为丙烯2.7%、丙烷13.2%、丁醛0.656%；回收的丙烯纯度为97.66%、回收量71.47 kg/h、回收率96.6%，回收的丙烷纯度为98.76%、回收量196.1 kg/h、回收率94.14%；丁醛回收量2.115 kg/h；丁醇尾气回收装置蒸汽耗0.997 t/h，小时电耗323.5 kW·h ，循环水耗850 m3/h。
从运行情况看，尾气回收装置运行稳定，产品质量、回收率等指标均能达到设计指标要求，工艺技术是可行的。但也很明显，尾气回收装置设计能力与目前的实际负荷相比偏大（原设计考虑到丙烯原料价格、来源等因素，设计使用原料为化学级丙烯，而实际丁醇装置开车初期，专利方建议使用聚合级丙烯），造成装置低负荷运行，当前经济效益较预期偏低。但从长远角度看，这套装置仍然是有效益的，尤其在环保和节能方面，意义重大。
（兖矿国泰 王进兵）