[發明專利]一種烯烴聚合物生產中排放氣回收的方法及裝置

有效

• 申請號: 201110223152.4
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102389643A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 蔣斌波;樓佳明;王靖岱;陽永榮;黃正梁;廖祖維
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D5/00
• 分類號: B01D5/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及烯烴聚合物生產領域，具體涉及烯烴聚合物生產中排放氣回收的方法和裝置。

背景技術

樹脂脫揮和排放氣回收是烯烴聚合物生產工藝中的重要工序。烯烴聚合生產過程中的排放氣是指從反應器、閃蒸罐、脫揮裝置等排出的含有反應氣體的氣態流股。例如漿液法聚乙烯生產工藝的排放氣主要來自產品閃蒸罐和脫揮裝置，氣相法工藝的排放氣主要來自脫揮裝置。根據工藝和生產牌號的不同，反應氣體包含有各種烴類物質(單體、共聚單體、冷凝劑、溶劑、反應副產物、烷烴雜質等)、惰性氣體和其它小分子等物質的全部或部分。惰性氣體一般是氮氣。小分子物質一般是氫氣，用于調節烯烴聚合物的分子量。例如生產乙烯丁烯共聚的線性低密度聚乙烯(LLDPE)工藝中，反應氣體含有乙烯(C₂H₄)、丁烯(n-C₄H₈)、乙烷(C₂H₆)、丁烷(n-C₄H₁₀)、氫氣(H₂)、異戊烷(i-C₅H₁₂)、氮氣(N₂)等物質。從反應器排出的樹脂和反應氣體一起被輸送到樹脂脫揮工序以脫除樹脂中溶解的反應氣體。樹脂脫揮一般在脫揮裝置(脫氣倉或吹掃罐)中進行，脫揮裝置的操作壓力遠小于反應系統，于是樹脂進入脫揮裝置的瞬間，其所溶解的反應氣體大部分迅速閃蒸，從樹脂中擴散揮發出來。樹脂從脫揮裝置上部進入，以密相流自上而下流動，樹脂保持一定料位。為脫除樹脂中未閃蒸的反應氣體，在脫揮裝置中、下部通入惰性氣體，一般是氮氣。氮氣自下而上流動，在與樹脂的相互作用中起到脫揮的作用。經脫揮后的樹脂進入下游工序，排放氣體從脫揮裝置頂部排出進入排放氣回收工序。樹脂脫揮工序的目的是保證造粒和風送等下游裝置運行的安全和聚烯烴產品儲存運輸的安全，減少產品異味。脫除的反應氣體經排放氣回收工序回收利用后可以最大限度地減少單體、共聚單體和冷凝劑等原料的消耗。

排放氣中含有大量烴類物質，若不經回收而直接排放火炬系統燃燒，將造成嚴重的反應原料浪費和經濟損失，同時會嚴重污染環境，無法達到規定的排放指標，因此，對排放氣中的烴類物質進行回收利用具有重大的意義。

壓縮冷凝法是一種傳統的氣體分離方法，流程簡單、處理量大，在聚烯烴排放氣回收中已得到廣泛的應用。壓縮冷凝法回收排放氣的流程一般如下：排放氣首先進入低壓冷卻器，然后進入低壓冷凝器，部分烴類組分冷凝，氣液混合物進入低壓冷凝罐回收冷凝液體；為進一步回收烴類，將未冷凝的氣體由壓縮機加壓以提高排放氣露點，然后由高壓冷卻器和高壓冷凝器降溫冷凝，氣液混合物進入高壓凝液罐進行氣液分離，分離出的冷凝液與低壓冷凝液一起用泵送回反應系統，排放氣尾氣一部分作為粉料輸送氣，多余的排往火炬。壓縮冷凝法有以下不足之處：1)不適合排放氣中可凝性烴類濃度較低的情況，排放氣可凝性烴類含量隨樹脂牌號和操作條件的不同而改變，若含量少，則壓縮冷凝法效率低；2)回收效率不高，未冷凝的排放氣中仍含有一定量的烴類；3)難以回收易揮發的烴類，壓縮冷凝法對C4及更大碳數的烴類有較大的回收率，但由于受到壓力和冷凝溫度的限制，對C1～C3的烴類較難回收，一般不大于30％；4)無法回收惰性氣體，未冷凝的排放氣中惰性氣體濃度達不到脫氣的濃度要求，因此無法作為脫氣用惰性氣體循環利用，只能排放火炬系統，造成浪費。因此在壓縮冷凝法基礎上結合其它分離方法以進一步回收排放氣中烴類組分是必然的趨勢。

專利US?5,521,264公開了一種利用物理吸收-解析法回收聚烯烴排放氣中單體的方法，其工藝流程為：排放氣經過壓縮冷凝工藝回收冷凝液，未冷凝排放氣進入吸收塔；在吸收塔中用吸收劑吸收排放氣中的烴類，得到含氮氣、輕組分的塔頂氣流，以及含吸收劑和被吸收單體的塔底液流，塔頂氣流可選排放火炬、用作輸送氣或者去脫氣倉，塔底液流進入解吸塔；在解吸塔中將塔底液流中的吸收劑與單體分離，得到含單體的塔頂流股和含吸收劑的塔底流股，塔底流股返回吸收塔循環使用，反應單體返回反應系統。專利US?5,681,908在此基礎上增加了反應副產物的分離回收過程。吸收-解吸法雖然可在壓縮冷凝方法基礎上進一步回收烴類，但設備投資大，流程復雜，而且吸收需要低溫條件，解吸需要高溫條件，均需要額外的能耗與公用工程，操作費用高。