一种聚烯烃尾气回收系统技术方案

技术编号:15709687 阅读:102 留言:0更新日期:2017-06-27 22:42
本实用新型专利技术公开一种聚烯烃尾气回收系统,其依次包括压缩冷却分离单元、重烃分离单元、轻烃分离单元、氮气提纯单元和透平膨胀单元;氮气提纯单元中包含膜分离单元;轻烃分离单元中至少包括一个气液分离单元,气液分离单元得到的第一气体与轻烃分离单元中的物流换热升温后,进入重烃分离单元进一步升温,升温后的第一气体进入氮气提纯单元,氮气提纯单元中的膜分离后的第一输出气依次进入重烃分离单元和轻烃分离单元与其中的物流换热降温,降温后的第一输出气体进入透平膨胀单元。本实用新型专利技术的聚烯烃尾气回收系统能实现显著降低能耗,同时不需要外部输入低于环境温度的冷却介质,提高氮气和烃类的纯度以及回收率,节省能耗和投资及降低了物耗。

Polyolefin tail gas recovery system

The utility model discloses a polyolefin tail gas recovery system, which comprises the compressed cooling separation unit, heavy hydrocarbon separation unit, light hydrocarbon separation and purification unit and turbine expansion unit, nitrogen purification; nitrogen containing membrane separation unit; unit comprises at least one gas-liquid separating unit of light hydrocarbon separation, gas-liquid separation logistics heat exchanger the first unit in the heating gas and light hydrocarbon unit are separated into heavy hydrocarbon separation unit further warming, the first gas temperature after entering the nitrogen purification unit, nitrogen purification gas membrane separation unit in the first output after the turn into the heavy hydrocarbon separation unit and light hydrocarbon separation unit and the logistics heat exchange. The first output gas cooled into the turbine expansion unit. The utility model polyolefin tail gas recovery system can obviously reduce the energy consumption, and does not need external cooling medium input below the ambient temperature, improving nitrogen and hydrocarbon purity and recovery, save energy and reduce material consumption and investment.

【技术实现步骤摘要】
一种聚烯烃尾气回收系统
本技术属于化工及石化
,具体涉及一种聚烯烃尾气回收系统。
技术介绍
在聚烯烃生产过程中,从反应器、闪蒸罐、脱气仓等装置排放的气体(一般称为尾气)中含有大量惰性气体(例如氮气、饱和烃)以及未反应的烯烃单体等其他气体,其中的烃类具有非常高的经济价值,而氮气经提纯后亦可循环使用(例如作为脱气仓吹扫气)。传统的尾气回收工艺一般采用压缩冷凝法,其是利用各种组分的沸点不同,通过降低温度使部分气体液化而实现分离,由于该法在要求高的回收率时能耗较高,投资较大,不能完全满足人们的要求。为此,人们陆续开发了以膜、变压吸附为代表的分离因子更大、效率更高的方法(例如US6706857、US5769927),这些方法通常需要和压缩冷凝法进行组合,其原因是分离得到的产品是气相,其纯度或压力达不到直接回用的要求。此外,人们对于通过温度降低实现液化的方法也进行了改进,最突出的改进是利用透平膨胀或节流膨胀实现自深冷的技术(例如CN201310444283)。人们也发现各种方法的不同组合方式所产生的效果不同,即从分离工程角度看,分离序列的设计至关重要。不同分离序列所产生的回收率、产品纯度、能耗、投资可能差异很大。遗憾的是,现有技术仅仅对现有各种分离技术进行简单的组合,并没有对最优的分离序列进行深入的开发,因而各种问题。CN200910038599.7公开了一种聚乙烯装置尾气完全回收利用的方法,该流程的分离序列为压缩冷凝分离、烃膜分离、变压吸附分离。然而该方法无法将重烃和轻烃分离,且得到的烃类浓度也不高;氮气和氢气无法分离,造成当氢气浓度较高时,氮气无法作为脱气仓吹扫气循环使用;另外从变压吸附出来渗余气仍然具有较高的压力,该方法没有有效利用,导致该方法工艺能耗也较高。CN201310444283公开了一种用于在烯烃聚合物生产中回收排放气的系统和方法,该流程的分离序列为压缩冷凝分离、氢膜分离、自深冷分离,该工艺提到了用氢膜对尾气进行氢气分离,从而提高氮气的纯度,使回收氮气能作为脱气仓吹扫气循环使用,由于其氢膜分离设置自深冷分离前,导致氢气透过膜的同时,大量的烃类组分也随之透过,导致烃类回收率降低;另外后续自深冷分离中,其本质仅为一次气液平衡分离,由于平衡分离温度的限制,导致分离罐顶部出来的氮气仍含有少量烃类,无法处理,不能得到较高纯度的氮气。US5769927公开了一种烯烃回收工艺,该流程的分离序列为:压缩冷凝分离、膜分离。受限于烃膜组件的使用条件,该工艺的冷凝温度较高(约-30℃),通过冷凝分离能将部分重烃分离出来,但是大量轻烃需要通过后续烃膜分离工序进行分离。而该工艺将烃膜分离的轻烃全部返回压缩机,该流程唯一烃类分离出口只有压缩冷凝分离中的分离罐处,这样的分离序列设置会造成膜分离返回压缩机的气体循环量很大,且压缩冷凝前气相中烃类含量需累积的很高,排放气回收系统原始进料中的烃类才能在此处全部冷凝下来,压缩机功耗急剧增大。另外在聚烯烃尾气的回收应用中,该工艺没有对重烃和轻烃进行分离,变无法对重烃和轻烃进行分别回收;没有对氮气和氢气进行分离,使得氮气不宜作为脱气仓吹扫氮气循环使用,因为氢气的循环累积会对脱气仓的生产运行带来安全隐患。CN201510294040.6公开了一种气相法聚烯烃排放气尾气的回收方法,该流程的分离序列为压缩冷凝分离、普通深冷分离、烃膜和氢膜分离、自深冷分离。该专利已经提出,在分离序列中加入烃膜分离,然而上述分离序列的设置,会导致烃膜分离处理量很大,因为在普通深冷分离序列后,气相中仍含有大量的烃类,导致烃膜返回压缩机气量非常大,能耗很大;其次由于由于平衡分离温度的限制,气体经烃膜、氢膜分离后,进入深冷分离,只有在更低的分离温度下,才能得到高纯度的氮气,因此该深冷分离序列中的设备投资、运行能耗都会比前述专利中的深冷分离工序要高;另外该专利自身也指出在普通深冷分离工序中,当尾气中烃类浓度不高时,需额外补充冷量,遗憾的是,聚烯烃尾气中烃类含量一般均较低,因此该方法需要额外补充低温冷量。受限于膜组件使用温度条件,普通深冷分离温度不能太低,导致在普通深冷分离工序中烃类回收量不多,因此其后的烃膜分离工序主要作用为分离烃类而不是提纯氮气。尽管氢膜分离工序设置在烃膜分离工序后,然而由于烃膜分离并未完全分离烃类,因此氢膜分离工序中仍会有一定量的烃类随渗透侧的氢气排放至火炬,从而造成烃类的损失。US6706857公开了一种烯烃单质的回收方法,该工艺的分离序列为:深冷分离、变压吸附分离,该工艺主要是将变压吸附应用在了聚烯烃尾气领域,并对吸附剂做出了一些规定。但其深冷分离工序采用额外冷量进行深冷分离,能耗很大,显然不经济;依据该专利的描述,其变压吸附分离工序的设置主要也是起分离烃类的作用,因此其返回压缩机的气量会很大,压缩机能耗会增加很多;该专利的实施例中尾气不含重烃,而实际上目前聚烯烃工艺(包括聚乙烯和聚丙烯工艺)很多都含有重烃组分,因此该工艺无法将重烃和轻烃分离;另外该工艺无法将氢气和氮气分离,从而获得较纯的氮气。US574350公开了一种从聚烯烃尾气中回收烃类的工艺,该工艺的分离序列主要为压缩冷凝分离、油吸收分离、深冷分离。油吸收的本质也是气液平衡,因此除非找到一种高效吸收剂,才能有效吸收尾气中的烃类,这种高效吸收剂应具有两个特点:一是对烃类具有良好的吸收效果;二是该吸收剂本身为难挥发物质。然而该专利并没有提到这类吸收剂,而是采用重烃之类作为吸收剂,因此油吸收效果并不好。在深冷分离中,与前述专利CN201310444283一样,分离罐顶部出来的氮气仍含有少量烃类,无法进一步处理,不能得到较高纯度的氮气。此外该工艺也没有对氮气中的氢气进行分离操作。针对现有技术存在的问题,本技术提供了一种聚烯烃尾气回收系统。
技术实现思路
本技术的聚烯烃尾气回收系统能够降低压缩机的能耗,能够有效提高氮气和烃类的纯度及氮气和烃类的回收率,有助于节省能耗和投资,降低了物耗。为实现上述目的,本技术提出了一种聚烯烃尾气回收系统,其中,所述聚烯烃尾气回收系统依次包括:压缩冷却分离单元、重烃分离单元、轻烃分离单元、氮气提纯单元和透平膨胀单元;所述氮气提纯单元中包含膜分离单元;所述轻烃分离单元中至少包括一个气液分离单元,所述气液分离单元得到的第一气体与所述轻烃分离单元中的物流换热升温后,进入所述重烃分离单元进一步升温,升温后的所述第一气体进入所述氮气提纯单元,所述氮气提纯单元中的膜分离后的第一输出气依次进入所述重烃分离单元和所述轻烃分离单元与其中的物流换热降温,降温后的所述第一输出气体进入所述透平膨胀单元。如上所述的聚烯烃尾气回收系统,其中,所述压缩冷却分离单元、所述重烃分离单元、所述轻烃分离单元、所述氮气提纯单元和所述透平膨胀单元中的至少一个单元使用外部冷却介质进行冷却,所述外部冷却介质的温度高于或等于外部环境温度。如上所述的聚烯烃尾气回收系统,其中,所述压缩冷却分离单元包括:压缩机和冷却器,其中,尾气及循环物料共同进入所述压缩机增压后,再进入所述冷却器进行冷却,所述冷却器的冷却介质是循环水或空气。如上所述的聚烯烃尾气回收系统,其中,所述重烃分离单元包括:第一多流股换热器和至少一个第一气液分离罐,其中,从所述压缩本文档来自技高网
...
一种聚烯烃尾气回收系统

【技术保护点】
一种聚烯烃尾气回收系统,其特征在于,其依次包括压缩冷却分离单元、重烃分离单元、轻烃分离单元、氮气提纯单元和透平膨胀单元;所述氮气提纯单元中包含膜分离单元;所述轻烃分离单元中至少包括一个气液分离单元,所述气液分离单元得到的第一气体与所述轻烃分离单元中的物流换热升温后,进入所述重烃分离单元进一步升温,升温后的所述第一气体进入所述氮气提纯单元,所述氮气提纯单元中的膜分离后的第一输出气依次进入所述重烃分离单元和所述轻烃分离单元与其中的物流换热降温,降温后的所述第一输出气体进入所述透平膨胀单元。

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃尾气回收系统,其特征在于,其依次包括压缩冷却分离单元、重烃分离单元、轻烃分离单元、氮气提纯单元和透平膨胀单元;所述氮气提纯单元中包含膜分离单元;所述轻烃分离单元中至少包括一个气液分离单元,所述气液分离单元得到的第一气体与所述轻烃分离单元中的物流换热升温后,进入所述重烃分离单元进一步升温,升温后的所述第一气体进入所述氮气提纯单元,所述氮气提纯单元中的膜分离后的第一输出气依次进入所述重烃分离单元和所述轻烃分离单元与其中的物流换热降温,降温后的所述第一输出气体进入所述透平膨胀单元。2.如权利要求1所述的聚烯烃尾气回收系统,其特征在于,所述压缩冷却分离单元、所述重烃分离单元、所述轻烃分离单元、所述氮气提纯单元和所述透平膨胀单元中的至少一个单元使用外部冷却介质进行冷却,所述外部冷却介质的温度高于或等于外部环境温度。3.如权利要求1所述的聚烯烃尾气回收系统,其特征在于,所述压缩冷却分离单元包括:压缩机和冷却器,其中,尾气及循环物料共同进入所述压缩机增压后,再进入所述冷却器进行冷却,所述冷却器的冷却介质是循环水或空气。4.如权利要求1所述的聚烯烃尾气回收系统,其特征在于,所述重烃分离单元包括:第一多流股换热器和至少一个第一气液分离罐,其中,从所述压缩冷却分离单元输出的第一尾气进入所述第一多流股换热器,所述第一尾气降温至重烃分离温度后,进入至少一个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜国栋马艳勋周小波包崇龙
申请(专利权)人:大连欧科膜技术工程有限公司
类型:新型
国别省市:辽宁,21

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1