一种烯烃装置回收排放气的装置的制作方法

本实用新型属于化工尾气余压利用及提取有用成分的资源回收利用技术领域，具体为一种烯烃装置回收排放气的装置。

背景技术：

各聚烯烃装置在生产过程中会产生带有反应物料的排放气，排放气进入各自现有回收系统，经过压缩/冷凝或者变压吸附等方式回收大部分的非甲烷烃组分(乙烯、丙烯、丙烷等C2～C6组分)，最大限度地减少单体、共聚单体和冷凝剂等原料的消耗。由于受到现有设备的制约，不能将所有的乙烯、1-丁烯、异戊烷等组分都冷凝下来，因此在排放火炬的尾气中含有很多烃类组份以及氮气，造成了原料的浪费，同时会严重污染环境，无法达到规定的排放指标。

压缩冷凝法是一种传统的气体分离方法，流程简单、处理量大，在聚烯烃排放气回收中已得到广泛的应用。为尽最大可能回收烃类，先将排放气由压缩机加压以提高排放气露点，然后由高压冷却器和高压冷凝器降温冷凝，气液混合物进入高压凝液罐进行气液分离，分离出的冷凝液与低压冷凝液一起用泵送回反应系统，排放气尾气一部分作为粉料输送气，多余的排往火炬。但这种方法不适合排放气中可凝性烃类浓度较低的情况，压缩冷凝法效率低，回收效率不高，无法回收惰性气体，未冷凝的排放气中惰性气体浓度达不到脱气的浓度要求，只能排放火炬系统，造成浪费。压缩冷凝法对C4及更大碳数的烃类有较大的回收率，但由于受到压力和冷凝温度的限制，对 C1～C3的烃类较难回收，一般不大于30％。

专利US 5,521,264公开了一种利用物理吸收-解析法回收聚烯烃排放气中单体的方法，其工艺流程为：排放气经过压缩冷凝工艺回收冷凝液，未冷凝排放气进入吸收塔；在吸收塔中用吸收剂吸收排放气中的烃类，得到含氮气、轻组分的塔顶气流，以及含吸收剂和被吸收单体的塔底液流，塔顶气流可选排放火炬、用作输送气或者去脱气仓，塔底液流进入解吸塔；在解吸塔中将塔底液流中的吸收剂与单体分离，得到含单体的塔顶流股和含吸收剂的塔底流股，塔底流股返回吸收塔循环使用，反应单体返回反应系统。

专利US 5,681,908在此基础上增加了反应副产物的分离回收过程。吸收-解吸法虽然可在压缩冷凝方法基础上进一步回收烃类，但设备投资大，流程复杂，而且吸收需要低温条件，解吸需要高温条件，均需要额外的能耗与公用工程，操作费用高。

排放气回收还可采用气体膜分离方法，专利200920203363.X公开了一种聚丙烯生产过程中丙烯回收装置，生产过程中排出的尾气经粉尘过滤器、缓冲气柜、压缩机、冷凝器后得到气液混合物，气液混合物送入气液分离器进行气液分离，不凝气体经过过滤和伴热后进入膜分离器，丙烯等烃类组分在膜渗透侧富集，返回压缩机的入口。专利采用压缩冷凝与膜分离结合的方法使丙烯回收率提高到99％，然而专利中采用的膜分离装置仅将烃类分离，而没有将小分子物质与惰性气体分离，因此膜分离之后得到的渗余气不能回收利用，造成了资源浪费，使生产成本增大。

专利CN102389643A公开了一种烯烃聚合物生产中排放气回收的方法，聚烯烃树脂经树脂脱挥后得到的排放气经压缩冷凝工序后进入气液分离工序分离出冷凝液体与未冷凝气体；冷凝液体经过脱气工序分离出惰性气体与低碳烃后分为两股，一股返回压缩冷凝工序，另一股返回反应系统；未冷凝气体经过气体分离工序分离出烃类组分返回压缩冷凝工序，同时分离出小分子物质排放火炬系统，尾气部分作为树脂输送气，其余返回树脂脱挥工序。但是这种工序需要将排放气压力升高，在未冷凝气体气体分离工序中增加了膜分离装置，使得设备投资加大，由于膜分离需要在常温状态进行工作，未冷凝气体气体的冷量未能得到充分利用。

由此可见，现有烯烃生产中排放气回收工艺存在回收效率不高、无法有效回收低沸点烃类、无法回收惰性气体、设备投资大、能耗高等不足，因此，发明一种简单有效回收排放气各组分，无需额外增加动力消耗的回收方法及装置具有重大的经济利益和现实意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种烯烃装置回收排放气的装置。

本实用新型的目的在于提供一种烯烃装置回收排放气的装置，该装置无需外界提供动力，利用排放气自身的压力节流降温作为提供气体液化分离的冷量，将排放气冷却至低温，并在气液分离罐中对有效成分分离回收，充分利用尾气压力能，增加了产品产量，降低了生产成本，同时减少了尾气排放，保护环境。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种烯烃装置回收排放气的装置，包括一级换热器E1、气液分离罐V1、二级换热器E2、气液分离罐V2和V3、透平膨胀机TU1 和TU2。

主流程工艺：

聚乙烯装置排放气经过一级换热器E1及二级换热器E2降温以后，处于气液两相排放气进入气液分离罐V2分离，富含烃类的冷凝气体从罐底返回二换热器提供冷量，复温后形成气液两相进入气液分离罐V1，富含高碳烃的冷凝液从罐底采出进入一级换热器复温后送入聚烯烃装置，低沸点的低碳烃气化后从灌顶采出。气液分离罐 V2灌顶未冷凝气体为高纯度的惰性气体，进入透平膨胀机TU2膨胀降温后，进入二级换热器及一级换热器提供冷量，复温后可作为干燥装置的再生气使用。

烯烃分离装置甲烷塔塔顶的排放气经过一级换热器E1及二级换热器E2降温以后，处于气液两相排放气进入气液分离罐V3分离，冷凝气体从罐底返回换热器提供冷量，复温后返回甲烷塔塔顶精馏，未冷凝气体进入透平膨胀机TU2膨胀降温后，进入二级换热器提供冷量，然后与气液分离罐V1灌顶的低碳烃气相汇合送入烯烃分离装置，作为烯烃分离装置的原料气。

所述换热器采用板翅式换热器或者绕管式换热器，优选板翅式换热器。

所述气液分离装置为气液分离罐、折流式气液分离器、丝网气液分离器、离心式气液分离器或旋流板气液分离器，优选为气液分离罐。

所述的透平膨胀机将排放气的压力能转化为低温分离所需要的冷量，可以采用气体轴承透平膨胀机、油轴承透平膨胀机或者涡旋膨胀机，可根据处理气量大小合理选择。

主流程工艺中所述的富含高碳烃的冷凝液液体主要为C4+，质量合计为聚乙烯装置排放气中C4+组分质量分数的90～95％，即C4+ 组分回收率可达到90～95％以上。

主流程工艺中所述的气液分离罐V1灌顶未冷凝气体主要为 N2和C2，

C2组分质量为聚乙烯装置排放气中C2组分质量分数的 40％。气液分离罐V2灌顶未冷凝气体为高纯度的惰性气体主要为 N2，N2纯度可达到95％以上，可作为干燥装置的再生气使用。

主流程工艺中所述的气液分离罐V3中的冷凝液体主要为C3 及C3+，其回收率可到到95％以上。气液分离罐V3中的未冷凝气体主要为C2与N2，与主流程工艺中所述的气液分离罐V1灌顶未冷凝气体组分相似，可汇合至一起送至烯烃分离装置作为原料气。

本实用新型装置的工作流程如下：

聚乙烯装置排放气经过一级换热器E1及二级换热器E2降温至-110～-115℃，处于气液两相排放气进入气液分离罐V2分离，富含烃类的冷凝气体从罐底采出，返回至二级换热器换热提供冷量，复温至-50～-65℃后形成气液两相，进入气液分离罐V1，富含高碳烃 (主要为C4+烃类)的冷凝液从罐底采出进入一级换热器复温后送入聚烯烃装置，低沸点的低碳烃气化后从灌顶采出，主要组分为乙烯和氮气。气液分离罐V2灌顶未冷凝气体为高纯度的惰性气体 (95～97.5％纯度的N2)，进入透平膨胀机TU2膨胀，压力从 1.25MPa降至0.4MPa，温度降温至-130～-140℃，返回二级换热器及一级换热器提供冷量，复温后可作为干燥装置的再生气使用。

烯烃分离装置甲烷塔塔顶的排放气经过一级换热器E1及二级换热器E2降温至-105～-110℃，处于气液两相排放气进入气液分离罐 V3分离，冷凝气体(主要组分为C3+烃类)从罐底采出送回一二级换热器提供冷量，复温至-40～-45℃甲送至甲烷塔塔顶精馏，未冷凝气体(主要组分为乙烯和氮气)进入透平膨胀机TU2膨胀，压力从 2.65MPa降至0.4MPa，温度降温至-135～-142℃，进入二级换热器提供冷量，然后与气液分离罐V1灌顶的低碳烃气相汇合送入烯烃分离装置，作为烯烃分离装置的原料气。

其他烯烃聚合工艺及烯烃分离工艺产生带压排放气均可用本实用新型公开的装置进行回收，本实用新型尤其适用于气相法工艺生产乙烯和聚丙烯装置。

本实用新型的排放气回收装置具有以下优点：

1)无需外界动力输入，利用排放气的压力膨胀降温，提供低温分离所需的冷量；

2)通过低温气体分离回收烃类组分，提高烃类回收率；

3)通过气体分离装置后的惰性气体纯度较高，可作为干燥单元的再生气使用。

4)经过分离后的烃类及惰性气体都可以进入其他装置使用，经处理后无有害气体排放。

5)整套排放气回收装置流程简单，工艺装置简单紧凑，装置整体占地及投资较少；

附图说明

图1工艺流程示意图。

E1-一级换热器，E2-二级换热器，V1-气液分离罐，V2-气液分离罐，V3-气液分离罐，TU1-透平膨胀机，TU2-透平膨胀机。

具体实施方式

实施例1

采用图1所示的烯烃装置排放气回收装置回收聚乙烯装置及烯烃分离

装置甲烷塔塔顶排放气，聚乙烯装置排放气压力为1.25MPa，各组分流量为：

乙烯96kg/h，氮气1580kg/h，正丁烷203kg/h，异丁烷111kg/h，异戊烷101kg/h。烯烃分离装置甲烷塔塔顶排放气压力为2.64MPa，各组分流量为：

乙烯165kg/h，氮气189kg/h，丙烷558kg/h，甲烷1179kg/h，丙烯45kg/h。

经回收装置以后气液分离罐V3塔底采出的主要为C3+烃类，流量837.7kg/h，可送至甲烷塔塔顶精馏，气液分离罐V1塔底采出的主要为C4+，流量469.8kg/h，可送至聚乙烯装置作为原料气，气液分离罐V2顶部气相中氮气浓度为97.3％，流量1610kg/h，复温后可作为干燥装置再生气。

排放气烃类组分经回收系统后的回收率为：乙烯99.9％，异戊烷99.9％，1-己烯99.9％，氮气100％，排放气体得到充分利用。