本发明专利技术提供一种从聚烯烃排火炬气中回收混合烃的系统，其包括干燥器、一级板翅换热器、二级板翅换热器、一级气液分离器、二级气液分离器、三级气液分离器及包含膨胀端和增压端的膨胀机组。所述从聚烯烃排火炬气中回收混合烃的系统利用尾气膨胀获得系统所需冷量，最大化回收尾气的压力能；同时采用多级气液分离，其中第一级气液分离和第三级气液分离的巧妙设计，一方面用于回收重烃组分(主要为C4+组分)，作为惰性物质排出聚合反应系统的一个出口，另一方面也避免C6+组分固化引起换热器堵塞的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油化工行业的环保
，尤其涉及一种从聚烯烃排火炬气中回 收混合烃的系统及方法。
技术介绍
聚烯烃是由许多相同或不同的简单烯烃分子(如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯等)经 过加聚反应形成的高分子化合物，其中以聚乙烯和聚丙烯最为重要。由于原料丰富、价格低 廉、容易加工成型、综合性能优良，聚烯烃在生产和生活的各个领域均有着广泛的应用。聚 烯烃的生产方法有高压聚合和低压聚合(包括溶液法、浆液法、本体法、气相法）。 聚烯烃的生产通常存在一个共同的问题，即在生产过程中有大量排放气产生，如 为了控制聚合反应过程中惰性气体的含量而从反应器排出反应驰放气。这些排放气主要来 自反应器、闪蒸罐、脱气仓等装置，含有大量未反应的烯烃单体、共聚单体、氢气、氮气、反应 副产物、烷烃杂质及诱导冷凝剂。为了提高原料利用率，降低生产成本，上述排放气需要采 取一定的技术手段，回收其中的有效组分送回反应系统，不凝气则排放至火炬燃烧处理(这 部分气体称之为排火炬气）。传统的回收工艺一般采用压缩冷凝法，其流程为先低压冷凝再 高压冷凝，即排放气先经低压冷凝器冷却到一定温度(一般为_5°C)后送入低压冷凝罐，未 冷凝的气体则由压缩机增压，经高压冷凝器冷却到一定温度(一般为_l〇°C)后送入高压冷 凝罐，分离得到的高压冷凝液与低压冷凝液送回反应系统，而不凝气则排往火炬。 在常压下，乙烯的沸点是-103.9°C，丙烯的沸点是-47.4°C，1-丁烯的沸点是-6.3 °C。显然，压缩冷凝法可以实现对排放气的初步回收(C4及以上组分），沸点较低的组分如乙 烯、丙烯则仅能回收一部分，大部分都作为排火炬气燃烧处理。其中，乙烯/丙烯是聚乙烯/ 聚丙烯的主要原料，直接烧掉非常可惜。于是有研究者提出"压缩冷凝+膜分离"集成的方法 以提高轻烃组分的回收效率，如美国专利US 5769927提出将该方法用于聚丙烯排放气回 收，但是膜分离的作用仅为提浓，富丙烯气还需要返回进一步压缩、冷凝，因而循环量大于 初始排放量，这导致压缩和冷凝阶段相应的设备投资和能耗都显著增加；中国专利 CN1228366C提出了"压缩冷凝+真空回收+膜分离"集成的方法，根据专利中所述，二级膜分 离的出口气体中还有10~20%的丙烯，而处理方式是送入火炬管道排空燃烧。 由上所述可知，经压缩冷凝和膜分离两步处理后，排火炬气仍然含有烯烃单体等 有用组分，存在继续回收处理的可能性。于是有研究者（中国专利CNl 04841 7C、 CN202485331U、CN103520946B)提出在膜分离之后采用深冷分离的方法进一步回收轻烃。其 中，专利CN202485331U和CN103520946B提供的深冷分离部分采用透平膨胀技术获得冷量， 其优点是充分利用了膜分离尾气自身的压力能，不需要额外增加动力设备，节省了设备投 资和占地，同时还回收了膜分离尾气中部分烃类物质。 从实际生产的数据看，聚烯烃所用的原料中往往含有少量烷烃，如甲烷、乙烷、丙 烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷，同时在聚合过程中，也存在生产烷烃的副反应，而烷烃对于烯烃 聚合系统来说是惰性气体，在反应器中逐步富集，当烷烃浓度过高时，会影响聚合反应的进 行。若回收得到的混合烃全部返回反应系统将会加重富集效应，因此需采取措施避免烷烃 (尤其是重烃)返回反应系统。 另外，己烷及以上组分的熔点较高，如采用深冷分离的方式，有可能固化，从而堵 塞板翅换热器的通道。 气体经膨胀机膨胀后，除了产生冷量外，还会产生一部分膨胀功，这部分功可以通 过设计一套聚烯烃尾气专用的膨胀机组实现回收。回收的膨胀功可以用于富氮尾气增压， 将其用作脱仓气或者其他工段。 综上所述，传统的深冷分离方法还存在很大的改进空间。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，本专利技术提供一种从聚烯烃排火炬气 中回收混合烃的系统及方法。 -种从聚烯烃排火炬气中回收混合烃的系统，其包括： 干燥器110)，其用于接收来自聚烯烃反应系统的排火炬气1，并输出第一流体2; 一级板翅换热器121，其用于冷却所述第一流体2,并输出第一气液混合物3; -级气液分离器131，其用于分离所述第一气液混合物3中的重烃组分，输出第二 流体5至所述一级板翅式换热器121形成第二气液混合物15,并输出富含氮气及轻烃组分的 第三流体4; 二级板翅换热器122,其用于冷却所述第三流体4,并输出第三气液混合物6;二级气液分离器132,其用于分离所述第三气液混合物6中的轻烃组分，并输出第 四流体7和第五流体8,所述第四流体7依次顺序通过所述二级板翅换热器122和所述一级板 翅换热器121形成第六流体10; 包含膨胀端141和增压端142的膨胀机组，所述膨胀端141用于对所述第五流体8进 行膨胀降温，输出低温流体11依次顺序通过所述二级板翅换热器122和所述一级板翅换热 器121形成膨胀流体13,同时输出膨胀功，所述增压端142接收所述膨胀端141输出的膨胀 功，并为所述膨胀流体13增压，输出第七流体14; 三级气液分离器133,其用于分离所述第二气液混合物15中的轻烃组分，输出第八 流体16和第九流体17,其中所述第九流体17与所述第六流体10汇合后返回至所述聚烯烃反 应系统。 本专利技术一较佳实施方式中，所述一级板翅换热器121输出的第一气液混合物3的温 度范围为-30~-70°C。 本专利技术一较佳实施方式中，所述二级板翅换热器122输出的第三气液混合物6的温 度范围为-80~-150°C。本专利技术一较佳实施方式中，所述膨胀机组为透平膨胀机组。本专利技术一较佳实施方式中，所述膨胀端141膨胀前压力为1.1~1.6MPa，膨胀后压 力为 0.05 ~0.2MPa。 -种从聚烯烃排火炬气中回收混合烃的方法，其包括如下步骤： S101、将来自聚烯烃反应系统的排火炬气1经干燥器110处理后送至一级板翅换热 器121进行降温； S102、降温后的排火炬气送至一级气液分离器131进行气液分离，输出含重烃组分 的第二流体5,并输出富含氮气及轻烃组分的第三流体4至二级板翅式换热器122形成第三 气液混合物6; S103、所述第三气液混合物6送至二级气液分离器132进行气液分离，形成的第四 流体7依次顺序通过所述二级板翅换热器122和所述一级板翅换热器121形成第六流体10， 形成的第五流体8经膨胀机组的膨胀端141膨胀降温后，依次顺序通过所述二级板翅换热器 122和所述一级板翅换热器121形成膨胀流体13,所述膨胀流体13经增压端142增压后形成 第七流体14; S104、所述第二流体5经所述一级板翅式换热器121降温后输出第二气液混合物15 至三级气液分离器133进行气液分离，输出第八流体16,并输出所述第九流体17与所述第六 流体10汇合后返回至所述聚烯烃反应系统。相对于现有技术，本专利技术提供的从聚烯烃排火炬气中回收混合烃的系统利用尾气 膨胀获得系统所需冷量，最大化回收尾气的压力能；同时采用多级气液分离，其中第一级气 液分离和第三级气液分离的巧妙设计，一方面用于回收重烃组分(主要为C4+组分），作为惰 性物质排出聚合反应系统的一个出口，另一方面也避免C6+组分固化引起换热器堵塞的问 题;此外设计了一套聚烯烃尾气专本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从聚烯烃排火炬气中回收混合烃的系统，其特征在于，包括：干燥器(110)，其用于接收来自聚烯烃反应系统的排火炬气(1)，并输出第一流体(2)；一级板翅换热器(121)，其用于冷却所述第一流体(2)，并输出第一气液混合物(3)；一级气液分离器(131)，其用于分离所述第一气液混合物(3)中的重烃组分，输出第二流体(5)至所述一级板翅式换热器(121)形成第二气液混合物(15)，并输出富含氮气及轻烃组分的第三流体(4)；二级板翅换热器(122)，其用于冷却所述第三流体(4)，并输出第三气液混合物(6)；二级气液分离器(132)，其用于分离所述第三气液混合物(6)中的轻烃组分，并输出第四流体(7)和第五流体(8)，所述第四流体(7)依次顺序通过所述二级板翅换热器(122)和所述一级板翅换热器(121)形成第六流体(10)；包含膨胀端(141)和增压端(142)的膨胀机组，所述膨胀端(141)用于对所述第五流体(8)进行膨胀降温，输出低温流体(11)依次顺序通过所述二级板翅换热器(122)和所述一级板翅换热器(121)形成膨胀流体(13)，同时输出膨胀功，所述增压端(142)接收所述膨胀端(141)输出的膨胀功，并为所述膨胀流体(13)增压，输出第七流体(14)；三级气液分离器(133)，其用于分离所述第二气液混合物(15)中的轻烃组分，输出第八流体(16)和第九流体(17)，其中所述第九流体(17)与所述第六流体(10)汇合后返回至所述聚烯烃反应系统。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡玉生，任小坤，唐守胜，高元景，徐晓亮，张武，
申请(专利权)人：北京优工科技有限公司，中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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