[發明專利]聚烯烴排火炬氣的深冷分離回收系統及方法

有效

• 申請號: 201610034757.1
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105509413B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 任小坤;胡玉生;唐守勝;高元景;徐曉亮;張武
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;北京優工科技有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02
• 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

本發明提供一種聚烯烴排火炬氣的深冷分離回收系統，其包括連通至板翅式換熱器120的干燥器110、氣液分離器130、低溫泵140、氮氣壓縮機150及透平膨脹機160，排火炬氣經干燥器110處理后送至板翅式換熱器120降溫，其后送至氣液分離器130進行氣液分離，氣相經板翅式換熱器120復溫后送至后處理單元，液相經低溫泵140增壓后經板翅式換熱器120復溫返回反應系統；低壓氮氣經氮氣壓縮機150增壓后送至板翅式換熱器120預冷，其后經透平膨脹機160膨脹、降溫，再返回板翅式換熱器120復溫至常溫后送入氮氣壓縮機150的入口形成循環制冷。可以最大化回收排火炬氣中的烴類物質，便于下游利用。

技術領域

本發明涉及石油化工行業的環保技術領域，尤其涉及一種聚烯烴排火炬氣的深冷分離回收系統及方法。

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US 5769927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。