一种聚乙烯装置尾气完全回收再利用的改进装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及聚乙烯生产装置的尾气回收技术领域，更具体地讲，本实用新型 涉及一种聚乙烯装置尾气完全回收再利用的改进装置。
【背景技术】
[0002] 在聚乙烯的生产过程中，通常会从聚合反应器和聚乙烯粉料脱气仓中排放出大量 的由包括未聚合的乙烯和共聚单体（丙烯、丁烯、己烯等）等的烃类组分、诱导冷凝剂（异 戊烷、己烷等）、氢气和脱气仓的吹扫氮气所混合而成的聚乙烯装置尾气，其典型组成如表 1所示。这部分聚合尾气通常排至火炬管网，造成了烃类资源的极大浪费，同时也污染了环 境。回收聚乙烯尾气中的烃类组分和氮气等气体，对于聚乙烯装置的节能降耗而言意义重 大。
[0003] 表1聚乙烯装置尾气的典型组成（mol% )
[0005] 回收聚乙烯装置尾气中的烃类组分作为燃料或乙烯装置的原料或乙苯装置的原 料具有很高的经济效益，如果回收的氮气纯度大于95 %，同时其中氢浓度小于1 %，则可返 回脱气仓作吹扫气或循环气，这也有利于环境保护并实现污染物的零排放。
[0006] 现有的回收聚乙烯尾气的方法通常包括加压冷凝、膜分离和变压吸附等步骤，从 而能够实现烃类组分的有效回收，其中，烃类组分的回收率可达到99%以上。但是，采用现 有技术中上述方法回收的氮气中均含有氢气，也即回收的为氢氮混合气，如果将回收的氢 氮混合气直接返回至脱气仓循环使用，则可能会形成仓内的氢气积累而造成严重的安全隐 患。
[0007] 因此，亟需提供一种能够真正使聚乙烯装置尾气完全回收再利用的改进装置。 【实用新型内容】
[0008] 针对上述现有技术中存在的问题和不足，本实用新型的目的在于提供一种工艺流 程简单且能完全回收聚乙烯尾气并再利用的改进装置。
[0009] 为了实现上述目的，本实用新型提供了一种聚乙烯装置尾气完全回收再利用的改 进装置，所述改进装置包括通过管道顺次连接的高低压冷却冷凝回收单元、粗精过滤单元、 预净化单元、变压吸附分离浓缩单元和脱氢单元，其中，所述聚乙烯装置尾气依次经过所述 高低压冷却冷凝回收单元、粗精过滤单元、预净化单元、变压吸附分离浓缩单元和脱氢单元 回收得到纯度达90%以上的烃类组分和纯度达98%以上且氢气含量小于1 %的氮气。
[0010] 根据本实用新型的聚乙烯装置尾气完全回收再利用的改进装置的一个实施例，所 述变压吸附分离浓缩单元包括不少于5台的吸附塔，其中，所述吸附塔中装填的吸附剂为 改性分子筛、改性硅胶、改性活性炭和改性氧化铝中的至少一种。
[0011] 根据本实用新型的聚乙烯装置尾气完全回收再利用的改进装置的一个实施例，所 述高低压冷却冷凝回收单元回收所述聚乙烯装置尾气中的大部分共聚单体和诱导冷凝剂， 所述粗精过滤单元去除所述聚乙烯装置尾气中的固体颗粒和液滴，所述预净化单元除去所 述聚乙烯装置尾气中的微量烷基铝。
[0012] 根据本实用新型的聚乙烯装置尾气完全回收再利用的改进装置的一个实施例，所 述吸附塔中装填的吸附剂为从上到下依次布置的改性分子筛、改性活性炭、改性硅胶和改 性氧化铝或者从上到下依次布置的改性硅胶、改性活性炭和改性氧化铝。
[0013] 根据本实用新型的聚乙烯装置尾气完全回收再利用的改进装置的一个实施例，所 述变压吸附分离浓缩单元还包括与所述吸附塔连接的程序控制阀、缓冲罐、压缩机和真空 栗。
[0014] 根据本实用新型的聚乙烯装置尾气完全回收再利用的改进装置的一个实施例，所 述脱氢单元为催化脱氢单元或化学吸附脱氢单元。
[0015] 本实用新型引入了改进的变压吸附工艺和脱氢工艺，使得聚乙烯装置尾气的回收 工艺简单且能实现聚乙烯装置尾气的完全再利用；取消了膜分离单元，仅通过变压吸附分 离浓缩单元回收经高低压冷凝处理后的尾气，简化了工艺流程，降低了投资和运行成本；变 压吸附分离浓缩单元中的处理步骤中取消了冲洗抽空，仅保留抽空的步骤，有利于进一步 浓缩烃类组分；并且，引入的脱氢工艺能够有效去除氮气中混有的氢气，进而实现氮气的 完全回收利用，避免安全隐患。采用本实用新型的技术方案，能够实现烃类组分的回收率 彡99. 9%且纯度彡90%，氮气的回收率> 99%、纯度彡98%且氢气含量小于1%。
【附图说明】
[0016] 图1示出了根据本实用新型示例性实施例的聚乙烯装置尾气完全回收再利用的 改进装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0017] 在下文中，将结合附图详细说明本实用新型的聚乙烯装置尾气完全回收再利用的 改进装置。并且，若无特别说明，本实用新型中所涉及的百分比均为摩尔百分比。
[0018] 根据本实用新型，所述聚乙烯装置尾气是指在聚乙烯的正常生产过程中从聚合反 应器和聚乙烯粉料脱气仓中排放出的由包括未聚合的乙烯和共聚单体（丙烯、丁烯、己烯 等）等的烃类组分、诱导冷凝剂（异戊烷、己烷等）、氢气和脱气仓的吹扫氮气所混合而成的 气体。
[0019] 本实用新型的目的是提供一种能够对聚乙烯装置尾气进行完全回收再利用的改 进装置，从而能够将分离出的烃类组分作为燃料综合利用或作为乙烯装置的原料或作为乙 苯装置的原料，同时提浓后的氢氮混合气经脱氢单元脱氢后能够使氮气提浓至98%以上而 回收至聚乙烯装置再利用，彻底实现尾气的完全回收再利用，达到零排放。
[0020] 图1示出了根据本实用新型示例性实施例的聚乙烯装置尾气完全回收再利用的 改进装置的结构框图。如图1所示，所述改进装置包括通过管道顺次连接的高低压冷却冷 凝回收单元、粗精过滤单元、预净化单元、变压吸附分离浓缩单元和脱氢单元，其中，所述聚 乙烯装置尾气依次经过所述高低压冷却冷凝回收单元、粗精过滤单元、预净化单元、变压吸 附分离浓缩单元和脱氢单元回收得到纯度达90%以上的烃类组分和纯度达98%以上且氢 气含量小于1 %的氮气。
[0021] 先使聚乙烯装置尾气进入变压吸附分离浓缩单元中，一方面可以使氢氮混合气与 烃类组分分离，另一方面能够提浓烃类组分与氢氮混合气，从而有利于后续的脱氢处理和 回收物的重新利用。根据本实用新型的优选实施例，将所述烃类组分回收用作燃料或乙烯 装置的原料或乙苯装置原料，将所述氮气返回至聚乙烯装置的脱气仓作为吹扫气使用，既 有利于环境保护，也有利于实现污染物的零排放。
[0022] 其中，所述高低压冷却冷凝回收单元用于回收聚乙烯装置尾气中的大部分共聚单 体和诱导冷凝剂，所述粗精过滤单元去除所述聚乙烯装置尾气中的固体颗粒和液滴，，所述 预净化单元去除所述聚乙烯装置尾气中的微量烷基铝，其中，预净化单元中装填有活性炭。 高低压冷却冷凝回收单元、粗精过滤单元和预净化单元均为本领域常用的设备，其结构和 工作方式在此不进行赘述。
[0023] 本实用新型的改进之处在于变压吸附工艺的改进和脱氢技术的引入，从而使得尾 气的回收工艺简单且实现完全再利用。具体地，所采用的变压吸附分离浓缩单元包括不少 于5台的吸附塔，当然其还可以包括与吸附塔连接的程序控制阀、缓冲罐、压缩机和真空栗 等辅助设备。
[0024] 其中，本实用新型在吸附剂上进行了改进，从而使得高低压冷却冷凝回收单元处 理后的尾气中残留的分子较大的共聚单体和诱导冷凝剂能够得到较好的选择性吸附，并且 在短时间内通过降压抽空就能顺利解吸。具体地，所述吸附塔中装填的吸附剂为改性分子 筛、改性硅胶、改性活性炭和改性氧化铝中的至少一种。优选地，所述吸附塔中装填的吸附 剂为从上到下依次布置的改性分子筛、改性活性炭、改性硅胶和改性氧化铝或者从上到下 依次布置的改性硅胶、改性活性炭和改性氧化铝，从而实现最佳的吸附分离效果，并且这也 是本发明的技术方案不同于现有技术，即不需要通过膜分离回收一部分烃类组分后再进变 压吸附回收的重要原因。
[0025] 根据本实用新型，每个吸附塔依次经历吸附、均压降、置换、逆放、抽空、均压升和 最终升压的循环处理步骤，其中，控制各吸附塔在同一时刻进行的处理步骤互不相同并且 确保在任何时刻都有一台以上的吸附塔进行吸附处理步骤。也即，需要通过控制实现各吸 附塔在时间上相互错开地工作，以使装置连续、稳定地运行。由于吸附塔的具体处理步骤是 根据聚乙烯装置尾气的压力具体确定的，操作人员可以根据实际工况实时调整步骤，例如 增加均压降、均压升的次数等。
[0026] 本实用新型中选用的吸附剂不仅可以实现对乙烯、乙烷等烃类组分的选择性吸 附，还可以吸附分子较大的共聚单体和诱导冷凝剂，而氢氮混合气则从吸附塔塔顶的气体 出口被分离出来。其中，从吸附塔进口端得到的逆放气和抽空气为烃类组分，部分烃类组分 可以作为燃料或乙烯装置的原料或乙苯装置的原料，部分烃类组分则返回吸附塔作为置换 气使用，以此提高烃类组分产品的纯度。
[0027] 之后，使从变压吸附分离浓缩单元中分离出来的氢氮混合气进入脱氢单元进行氢 气的脱除，从而获得纯度大于98 %且氢气含量小于1 %的氮气。其中，脱氢单元可以为催化 脱氢单元和化学吸附脱氢单元。
[0028] 采用本实用新型的改进工艺得到的烃类组分的回收率彡99. 9%且纯度彡90%， 氮气的回收率> 99%、纯度彡98%且氢气含量小于1%。
[0029] 根据本实用新型的示例性实施例，在使用本实用新型的聚乙烯装置尾气完全回收 再利用的改进装置进行聚乙烯装置尾气的回收再利用的具体流程如下：
[0030] 1)聚乙烯装置尾气首先经过高低压冷却冷凝回收单元回收大部分共聚单体和诱 导冷凝剂后进入粗精过滤单元。
[0031] 2)在粗精过滤单元中过滤去除固体颗粒和液滴后进入预净化单元。
[0032] 3)在预净化单元中去除微量烷基铝后进入变压吸附分离浓缩单元。
[0033] 在变压吸附分离浓缩单元对聚乙烯装置尾气中剩余的烃类组分、诱导冷凝剂和氢 氮混合气进行分离和浓缩。
[0034] 变压吸附浓缩单元包括至少五台吸附塔，每台吸附塔在不同时刻依次经历吸附 (A)、均压降（ED)、置换（RP)、逆放（D)、抽空（V)、均压升（ER)和最终升压（FR)的循环处理 步骤，下面以一台吸附塔的工作流程为例进行具体说明：
[0035] a、吸附（A)
[0036] 聚乙烯装置尾气从吸附塔进口端进入吸附床，尾气中绝大部分的烃类组分被吸 附，未被吸附的大量H2、队等组分则作为吸附废气从吸附塔的出口排出送至催化脱氢单元。
[0037] b、均压降（ED)
[0038] 吸附步骤停止后，通过管道和程序控制阀使吸附塔与刚完成抽空步骤的吸附塔连 接进行均压处理