[發明專利]從聚烯烴排火炬氣中回收混合烴的系統及方法

在審

• 申請號: 201610034756.7
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105536425A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 胡玉生;任小坤;唐守勝;高元景;徐曉亮;張武
• 申請（專利權）人: 北京優工科技有限公司;中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00;B01D53/26;C10G5/06;B01D5/00;C07C7/00;C07C11/04;C07C11/06
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 郝明琴

技術領域

本發明涉及石油化工行業的環保技術領域，尤其涉及一種從聚烯烴排火炬 氣中回收混合烴的系統及方法。

背景技術

聚烯烴是由許多相同或不同的簡單烯烴分子(如乙烯、丙烯、1-丁烯、1- 戊烯等)經過加聚反應形成的高分子化合物，其中以聚乙烯和聚丙烯最為重要。 由于原料豐富、價格低廉、容易加工成型、綜合性能優良，聚烯烴在生產和生 活的各個領域均有著廣泛的應用。聚烯烴的生產方法有高壓聚合和低壓聚合(包 括溶液法、漿液法、本體法、氣相法)。

聚烯烴的生產通常存在一個共同的問題，即在生產過程中有大量排放氣產 生，如為了控制聚合反應過程中惰性氣體的含量而從反應器排出反應馳放氣。 這些排放氣主要來自反應器、閃蒸罐、脫氣倉等裝置，含有大量未反應的烯烴 單體、共聚單體、氫氣、氮氣、反應副產物、烷烴雜質及誘導冷凝劑。為了提 高原料利用率，降低生產成本，上述排放氣需要采取一定的技術手段，回收其 中的有效組分送回反應系統，不凝氣則排放至火炬燃燒處理(這部分氣體稱之 為排火炬氣)。傳統的回收工藝一般采用壓縮冷凝法，其流程為先低壓冷凝再高 壓冷凝，即排放氣先經低壓冷凝器冷卻到一定溫度(一般為-5℃)后送入低壓冷 凝罐，未冷凝的氣體則由壓縮機增壓，經高壓冷凝器冷卻到一定溫度(一般為 -10℃)后送入高壓冷凝罐，分離得到的高壓冷凝液與低壓冷凝液送回反應系統， 而不凝氣則排往火炬。

在常壓下，乙烯的沸點是-103.9℃，丙烯的沸點是-47.4℃，1-丁烯的沸點是 -6.3℃。顯然，壓縮冷凝法可以實現對排放氣的初步回收(C4及以上組分)，沸 點較低的組分如乙烯、丙烯則僅能回收一部分，大部分都作為排火炬氣燃燒處 理。其中，乙烯/丙烯是聚乙烯/聚丙烯的主要原料，直接燒掉非常可惜。于是有 研究者提出“壓縮冷凝+膜分離”集成的方法以提高輕烴組分的回收效率，如美 國專利US5769927提出將該方法用于聚丙烯排放氣回收，但是膜分離的作用僅 為提濃，富丙烯氣還需要返回進一步壓縮、冷凝，因而循環量大于初始排放量， 這導致壓縮和冷凝階段相應的設備投資和能耗都顯著增加；中國專利 CN1228366C提出了“壓縮冷凝+真空回收+膜分離”集成的方法，根據專利中 所述，二級膜分離的出口氣體中還有10～20％的丙烯，而處理方式是送入火炬管 道排空燃燒。

由上所述可知，經壓縮冷凝和膜分離兩步處理后，排火炬氣仍然含有烯烴 單體等有用組分，存在繼續回收處理的可能性。于是有研究者(中國專利 CN1048417C、CN202485331U、CN103520946B)提出在膜分離之后采用深冷分 離的方法進一步回收輕烴。其中，專利CN202485331U和CN103520946B提供 的深冷分離部分采用透平膨脹技術獲得冷量，其優點是充分利用了膜分離尾氣 自身的壓力能，不需要額外增加動力設備，節省了設備投資和占地，同時還回 收了膜分離尾氣中部分烴類物質。

從實際生產的數據看，聚烯烴所用的原料中往往含有少量烷烴，如甲烷、 乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷，同時在聚合過程中，也存在生產烷烴 的副反應，而烷烴對于烯烴聚合系統來說是惰性氣體，在反應器中逐步富集， 當烷烴濃度過高時，會影響聚合反應的進行。若回收得到的混合烴全部返回反 應系統將會加重富集效應，因此需采取措施避免烷烴(尤其是重烴)返回反應 系統。

另外，己烷及以上組分的熔點較高，如采用深冷分離的方式，有可能固化， 從而堵塞板翅換熱器的通道。

氣體經膨脹機膨脹后，除了產生冷量外，還會產生一部分膨脹功，這部分 功可以通過設計一套聚烯烴尾氣專用的膨脹機組實現回收。回收的膨脹功可以 用于富氮尾氣增壓，將其用作脫倉氣或者其他工段。

綜上所述，傳統的深冷分離方法還存在很大的改進空間。

發明內容

有鑒于此，為了克服現有技術的缺陷和問題，本發明提供一種從聚烯烴排 火炬氣中回收混合烴的系統及方法。

一種從聚烯烴排火炬氣中回收混合烴的系統，其包括：

干燥器110)，其用于接收來自聚烯烴反應系統的排火炬氣1，并輸出第一 流體2；

一級板翅換熱器121，其用于冷卻所述第一流體2，并輸出第一氣液混合物 3；