气相法聚乙烯工艺尾气的回收方法及回收装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种气相法聚乙烯工艺尾气的回收方法及回收装置。该方法包括：S1，尾气经一级压缩冷却后进行有机蒸汽膜分离，得到第一气体和第二气体；S2，第一气体进行氢气膜分离，得到氢气和第三气体；S3，第三气体进入到深冷分离单元，乙烯首先被冷凝下来，送至上游装置，分离出来的氮气经冷量回收后，排放至火炬系统的管线或通过氮气压缩机增压返回至聚乙烯装置聚合单元用于粉料产品输送或粉料产品的吹扫净化；以及S4，第二气体组分进入二级压缩冷却，将得到的液体返回至聚乙烯装置聚合单元再次参加聚合反应，将不能够冷凝的气体返回至压缩机的前端再次进行压缩分离。应用本发明的技术方案，提高了有价值烃类物质的回收比率。
【专利说明】
气相法聚乙烯工艺尾气的回收方法及回收装置
技术领域
[0001]本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种气相法聚乙烯工艺尾气的回收方法及回收装置。
【背景技术】
[0002]气相法聚乙烯生产工艺在生产过程中，为了维持反应器各组分的稳定和排放物料，需要排放大量富烃尾气。
[0003]目前，气相法聚乙烯生产工艺的尾气回收工艺主要有两种，一种是尾气经多级压缩和冷凝，冷凝后的液体返回至反应系统，不能冷凝的气体大部分排放火炬，少部分气体返回用于吹扫气；另一种回收工艺与第一种基本一致，只是在不凝气后端增设一套有机蒸汽膜分离系统，该膜分离系统可将不凝气中的少部分烃类气体回收至前端的压缩系统，但同时造成不凝气的压力下降，不凝气的利用率降低，与第一种回收工艺相比，仅稍微提高了有价值烃类物质的回收比率。
[0004]目前尾气的回收利用存在以下缺点:I)尾气的各组分不能进行充分回收利用，大量有价值气体排入火炬系统，造成浪费;2)不能够充分利用压缩能进行回收，导致压缩机的功率大，耗电高，回收成本高。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种气相法聚乙烯工艺尾气的回收方法及回收装置，以提高有价值的回收。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种气相法聚乙烯工艺尾气的回收方法。该方法包括以下步骤:SI，气相法聚乙烯工艺尾气经一级压缩冷却后进行有机蒸汽膜分离，得到富含乙烯、氮气和氢气的第一气体和含富含碳二以上有机物的第二气体；S2，第一气体进行氢气膜分离，得到氢气和第三气体;S3，第三气体进入到深冷分离单元，乙烯首先被冷凝下来，经换热回收冷量后送至上游装置，分离出来的氮气经冷量回收后，排放至火炬系统的管线或通过氮气压缩机增压返回至聚乙烯装置聚合单元用于粉料产品输送或粉料产品的吹扫净化；以及S4，第二气体组分进入二级压缩冷却，将得到的液体返回至聚乙烯装置聚合单元再次参加聚合反应，将不能够冷凝的气体返回至压缩机的前端再次进行压缩分呙。
[0007]进一步地，气相法聚乙烯工艺尾气在进行一级压缩冷却之前首先进入第一缓冲罐进行缓冲;经过一级压缩冷却之后进入第二缓冲罐进行缓冲;经有机蒸汽膜分离后得到的第二气体首先进入第三缓冲罐进行缓冲后再进行二级压缩冷却。
[0008]进一步地，一级压缩冷却和二级压缩冷却是通过依次串联的压缩气缸和换热器实现的。
[0009]进一步地，分离出来的氢气送至燃料气管网。
[0010]进一步地，深冷分离单元为无动力深冷分离单元。
[0011]进一步地，S3中，乙烯被冷凝后剩下的富含氮气的气体流经透平膨胀机组后，将压力能转化为冷量以冷却乙烯和氮气。
[0012]根据本发明的另一方面，提供了一种气相法聚乙烯工艺尾气的回收装置。该回收装置包括:一级压缩冷却单元，与气相法聚乙烯工艺尾气排放管线相连通;有机蒸汽膜分离单元，设置有与一级压缩冷却单元相连通的进气口、用于排出富含乙烯、氮气和氢气的第一气体的第一气体出口和用于排出富含碳二以上有机物的第二气体的第二气体出口；氢气膜分离单元，设置有与有机蒸汽膜分离单元的第一气体出口相连通的进气口、氢气出口和第三气体出口 ；深冷分离单元，与氢气膜分离单元的第三气体出口相连通，用于分离出乙烯和氮气，设置有乙烯出口和氮气出口，氮气出口设置有排放至火炬系统的管线或将氮气增压后返回聚乙烯装置聚合单元用于粉料产品输送或粉料产品的吹扫净化的第一返回管线；以及二级压缩冷却单元，与有机蒸汽膜分离单元的第二气体出口相连通，设置有将液体返回至聚乙烯装置聚合单元再次参加聚合反应的第二返回管线和将不能够冷凝的气体返回至一级压缩冷却单元前端的第三返回管线。
[0013]进一步地，一级压缩冷却单元上游设置有入第一缓冲罐，一级压缩冷却单元与有机蒸汽膜分离单元之间设置有第二缓冲罐，有机蒸汽膜分离单元与二级压缩冷却单元之间设置有第三缓冲罐。
[0014]进一步地，一级压缩冷却单元包括依次串联的一级压缩气缸和一级换热器;二级压缩冷却单元包括依次串联的二级压缩气缸和二级换热器。
[0015]进一步地，氢气膜分离单元的氢气出口与燃料气管网相通。
[0016]进一步地，深冷分离单元为无动力深冷分离单元。
[0017]进一步地，该回收装置还包括:透平膨胀机组，与深冷分离单元相连通，用于将富含氮气的气体的压力能转化为冷量以冷却乙烯和氮气。
[0018]应用本发明的技术方案，通过优化整个回收工艺流程，使用有机蒸汽膜分离工艺和深冷分离工艺，提高了乙烯、重烃类(碳二以上组分)等有价值烃类物质的回收比率;此夕卜，进一步综合利用压缩能，降低排放气中烃类物质回收过程中能耗，降低回收成本。
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0020]图1示出了根据本发明实施例1的气相法聚乙烯工艺尾气的回收方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0022]根据本发明一种典型的实施方式，提供一种气相法聚乙烯工艺尾气的回收方法。该回收方法包括以下步骤:Si，气相法聚乙烯工艺尾气经一级压缩冷却后进行有机蒸汽膜分离，得到富含乙烯、氮气和氢气的第一气体和含富含碳二以上有机物的第二气体;S2，第一气体进行氢气膜分离，得到氢气和第三气体;S3，第三气体进入到深冷分离单元，乙烯首先被冷凝下来，经换热回收冷量后送至上游装置，分离出来的氮气经冷量回收后，排放至火炬系统的管线或通过氮气压缩机增压返回至聚乙烯装置聚合单元用于粉料产品输送或粉料产品的吹扫净化；以及S4，第二气体组分进入二级压缩冷却，将得到的液体返回至聚乙烯装置聚合单元再次参加聚合反应，将不能够冷凝的气体返回至压缩机的前端再次进行压缩分呙。
[0023]其中，上游装置是指可以再对碳二组分进行净化和分离的装置，例如，可以为烯烃分离装置等。
[0024]应用本发明的技术方案，通过优化整个回收工艺流程，使用有机蒸汽膜分离工艺和深冷分离工艺，提高了乙烯、重烃类(碳二以上组分)等有价值烃类物质的回收比率;此夕卜，进一步综合利用压缩能，降低排放气中烃类物质回收过程中能耗，降低回收成本。其中，乙烯的回收率提高，主要是通过深冷分离工艺，可以将气体乙烯冷凝为液体，并回收；重烃类(碳二以上组分)的回收率提高，主要是通过回收利用冷能，将压缩机二级出口的气体温度降至更低，从而使得更多的重烃组分冷凝，并通过栗返回至聚乙烯装置聚合单元。优选的，气相法聚乙烯工艺尾气在进行一级压缩冷却之前首先进入第一缓冲罐进行缓冲;经过一级压缩冷却之后进入第二缓冲罐进行缓冲;经有机蒸汽膜分离后得到的第二气体首先进入第三缓冲罐进行缓冲后再进行二级压缩冷却。采用缓冲罐，一方面降低级间的气体压力波动，另一方面，可以将气体由于压缩冷却后出现的液体存留在缓冲罐中，以免对压缩机造成影响。
[0025]根据本发明一种典型的实施方式，一级压缩冷却和二级压缩冷却是通过依次串联的压缩气缸和换热器实现的。
[0026]根据本发明一种典型的实施方式，分离出来的氢气送至燃料气管网，当然也可以他用。
[0027]优选的，深冷分离单元为无动力深冷分离单元。
[0028]根据本发明一种典型的实施方式，S3中，乙烯被冷凝后剩下的富含氮气的气体流经透平膨胀机组后，将压力能转化为冷量，用以冷却乙烯和氮气。
[0029]根据本发明一种典型的实施方式，提供一种气相法聚乙烯工艺尾气的回收装置。该回收装置包括:一级压缩冷却单元，与气相法聚乙烯工艺尾气排放管线相连通;有机蒸汽膜分离单元，设置有与一级压缩冷却单元相连通的进气口、用于排出富含乙烯、氮气和氢气的第一气体的第一气体出口和用于排出富含碳二以上有机物的第二气体的第二气体出口；氢气膜分离单元，设置有与有机蒸汽膜分离单元的第一气体出口相连通的进气口、氢气出口和第三气体出口 ；深冷分离单元，与氢气膜分离单元的第三气体出口相连通，用于分离出乙烯和氮气，设置有乙烯出口和氮气出口，氮气出口设置有排放至火炬系统的管线或将氮气增压后返回聚乙烯装置聚合单元用于粉料产品输送或粉料产品的吹扫净化的第一返回管线;二级压缩冷却单元，与有机蒸汽膜分离单元的第二气体出口相连通，设置有将液体返回至聚乙烯装置聚合单元再次参加聚合反应的第二返回管线和将不能够冷凝的气体返回至一级压缩冷却单元前端的第三返回管线。
[0030]应用本发明的技术方案，通过优化整个回收工艺流程，使用有机蒸汽膜分离工艺和深冷分离工艺，提高了乙烯、重烃类(碳二以上组分)等有价值烃类物质的回收比率;此夕卜，进一步综合利用压缩能，降低排放气中烃类物质回收过程中能耗，降低回收成本。其中，乙烯的回收率提高，主要是通过深冷分离工艺，可以将气体乙烯冷凝为液体，并回收；重烃类(碳二以上组分)的回收率提高，主要是通过回收利用冷能，将压缩机二级出口的气体温度降至更低，从而使得更多的重烃组分冷凝，并通过栗返回至聚乙烯装置聚合单元。
[0031]优选的，一级压缩冷却单元上游设置有入第一缓冲罐，一级压缩冷却单元与有机蒸汽膜分离单元之间设置有第二缓冲罐，有机蒸汽膜分离单元与二级压缩冷却单元之间设置有第三缓冲罐。采用缓冲罐，一方面降低级间的气体压力波动，另一方面，可以将气体由于压缩冷却后出现的液体存留在缓冲罐中，以免对压缩机造成影响。
[0032]根据本发明一种典型的实施方式，一级压缩冷却单元包括依次串联的一级压缩气缸和一级换热器;二级压缩冷却单元包括依次串联的二级压缩气缸和二级换热器。
[0033]根据本发明一种典型的实施方式，氢气膜分离单元的氢气出口与燃料气管网相通。
[0034]优选的，深冷分离单元为无动力深冷分离单元。
[0035]根据本发明一种典型的实施方式，该装置进一步包括:透平膨胀机组，与深冷分离单元相连通，用于将富含氮气的气体的压力能转化为冷量以冷却乙烯和氮气。
[0036]下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
[0037]实施例1
[0038]具体流程和方案如下:
[0039]如图1所示:
[0040]SI，气相法聚乙烯生产过程中的尾气经第一缓冲罐11缓冲后，进入依次串联的一级压缩气缸211和一级换热器212进行一级压缩冷却，进入到第二缓冲罐12进行缓冲，然后进入有机蒸汽膜分离单元30进行分离，得到富含乙烯、氮气和氢气的第一气体和含富含碳二以上有机物的第二气体；
[0041 ] S2，第一气体进入氢气膜分离单元40进行氢气膜分离，得到氢气和第三气体，氢气送至燃料气管网；
[0042]S3，第三气体进入到无动力深冷分离单元50(其中，无动力深冷分离单元50连接有第二气液分离罐52)，由于乙烯的露点温度远高于氮气，乙烯首先被冷凝下来，经换热回收冷量后送至上游装置，乙烯被冷凝后剩下的富含氮气的气体流经透平膨胀机组51后，将压力能转化为冷量以冷却乙烯和氮气;分离出来的氮气经冷量回收后，排放至火炬系统的管线或将氮气增压后返回聚乙烯装置聚合单元用于粉料产品输送或粉料产品的吹扫净化；以及
[0043]S4，第二气体进入到第三缓冲罐13进行缓冲，然后进入依次串联的二级压缩气缸221和二级换热器222进行二级压缩冷却，经第一气液分离罐223分离后，得到的液体返回至聚乙烯装置聚合单元再次参加聚合反应，将不凝气体返回至第一缓冲罐11。
[0044]在本实施例中，分离出来的乙烯和氮气再次与冷冻水进行换热，提高冷能的回收效率;冷却后的冷冻水盛放于冷冻水罐60，用作换热器的冷却介质。
[0045]从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
[0046]I)尾气在进入一段压缩之后即进行膜分离，将乙烯、乙烷、氮气、氢气等与碳二以上组分分离，降低二段压缩功耗。
[0047]2)尾气经过分离提纯后，都得到了再利用，减少了 CO2等废气的排放。
[0048]3)通过致冷后气体的冷量回收，最大化利用了压缩能，减低了尾气回收系统的单耗。
[0049]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种气相法聚乙烯工艺尾气的回收方法，其特征在于，包括以下步骤: Si，所述气相法聚乙烯工艺尾气经一级压缩冷却后进行有机蒸汽膜分离，得到富含乙烯、氮气和氢气的第一气体和含富含碳二以上有机物的第二气体； S2，所述第一气体进行氢气膜分离，得到氢气和第三气体； S3，所述第三气体进入到深冷分离单元，乙烯首先被冷凝下来，经换热回收冷量后送至上游装置，分离出来的氮气经冷量回收后，排放至火炬系统的管线或通过氮气压缩机增压返回至聚乙烯装置聚合单元用于粉料产品输送或粉料产品的吹扫净化；以及 S4，所述第二气体进入二级压缩冷却，将得到的液体返回至所述聚乙烯装置聚合单元再次参加聚合反应，将不能够冷凝的气体返回至压缩机的前端再次进行压缩分离。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述气相法聚乙烯工艺尾气在进行所述一级压缩冷却之前首先进入第一缓冲罐进行缓冲;经过所述一级压缩冷却之后进入第二缓冲罐进行缓冲;经所述有机蒸汽膜分离后得到的所述第二气体首先进入第三缓冲罐进行缓冲后再进行二级压缩冷却。3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述一级压缩冷却和所述二级压缩冷却是通过依次串联的压缩气缸和换热器实现的。4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，分离出来的氢气送至燃料气管网。5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述深冷分离单元为无动力深冷分离单元。6.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述S3中，乙烯被冷凝后剩下的富含氮气的气体流经透平膨胀机组后，将压力能转化为冷量以冷却乙烯和氮气。7.一种气相法聚乙烯工艺尾气的回收装置，其特征在于，包括: 一级压缩冷却单元，与气相法聚乙烯工艺尾气排放管线相连通； 有机蒸汽膜分离单元，设置有与所述一级压缩冷却单元相连通的进气口、用于排出富含乙烯、氮气和氢气的第一气体的第一气体出口和用于排出富含碳二以上有机物的第二气体的第二气体出口； 氢气膜分离单元，设置有与所述有机蒸汽膜分离单元的第一气体出口相连通的进气口、氢气出口和第三气体出口 ； 深冷分离单元，与所述氢气膜分离单元的第三气体出口相连通，用于分离出乙烯和氮气，设置有乙烯出口和氮气出口，所述氮气出口设置有排放至火炬系统的管线或将氮气增压后返回聚乙烯装置聚合单元用于粉料产品输送或粉料产品的吹扫净化的第一返回管线；以及 二级压缩冷却单元，与所述有机蒸汽膜分离单元的第二气体出口相连通，设置有将液体返回至聚乙烯装置聚合单元再次参加聚合反应的第二返回管线和将不能够冷凝的气体返回至所述一级压缩冷却单元前端的第三返回管线。8.根据权利要求7所述的回收装置，其特征在于，所述一级压缩冷却单元上游设置有入第一缓冲罐，所述一级压缩冷却单元与所述有机蒸汽膜分离单元之间设置有第二缓冲罐，所述有机蒸汽膜分离单元与所述二级压缩冷却单元之间设置有第三缓冲罐。9.根据权利要求7所述的回收装置，其特征在于，所述一级压缩冷却单元包括依次串联的一级压缩气缸和一级换热器;所述二级压缩冷却单元包括依次串联的二级压缩气缸和二级换热器。10.根据权利要求7所述的回收装置，其特征在于，所述氢气膜分离单元的氢气出口与燃料气管网相通。11.根据权利要求7所述的回收装置，其特征在于，所述深冷分离单元为无动力深冷分离单元。12.根据权利要求7所述的回收装置，其特征在于，进一步包括: 透平膨胀机组，与所述深冷分离单元相连通，用于将富含氮气的气体的压力能转化为冷量以冷却乙烯和氮气。
【文档编号】B01D53/22GK106000017SQ201610500701
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】李志光, 高艳, 王鑫
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 神华包头煤化工有限责任公司, 中国神华煤制油化工有限公司