[发明专利]一种烯烃聚合物生产中排放气回收的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于尾气处理领域，具体涉及一种烯烃聚合物生产中排放气回收的装置及方法。

背景技术

在烯烃聚合物生产过程中，从反应系统排出的聚烯烃树脂中溶解有未反应的烃类物质（乙烯、乙烷、丙烯、丁烯、丁烷、异戊烷、己烯等）、氮气、氢气、残留的催化剂等。这些未反应的烃类和氢气必须除去，并使聚烯烃树脂中残留的催化剂失活，以达到环境保护的标准，并保证下游工序和产品的安全。因此聚烯烃树脂需要进行脱挥才能得到合格的产品。脱挥工艺产生的排放气中含有大量烃类组分，若不经回收而直接排放火炬系统燃烧，将造成严重的原料浪费和经济损失，同时会造成环境污染，无法到达规定的排放指标，因此排放气回收是烯烃聚合物生产工艺中的重要工序。

压缩冷凝法是一种传统的气体分离方法，利用排放气中各组分露点的不同而实现气体分离，流程简单、处理量大，在聚烯烃排放气回收中已得到广泛的应用。压缩冷凝法主要有以下不足之处：排放气中可凝性烃类的含量越低，则压缩冷凝法的效率越低；难以回收与吹扫气体氮气沸点接近的C1~C3的烃类，其回收率一般不大于30%；未冷凝的尾气中氮气的浓度达不到脱挥的要求，无法循环利用而只能排放火炬系统。

变压吸附法利用物理吸收解吸过程回收聚烯烃排放气中的单体，通常与压缩冷凝法组合使用，设置在压缩冷凝工段之后。尽管变压吸附法可在压缩冷凝方法的基础上进一步回收烃类，但其流程复杂，设备数量多，并且大量的吸收塔反复地升压和降压，这需要额外的能耗与公用工程，导致操作费用和投资均显著地增高。

国内外许多气相法聚乙烯装置已增加了膜分离装置用于排放气的分离回收。专利CN202485331U公开了一种回收膜分离的尾气的方法。该方法是在膜系统回收烃类物质的基础上通过深冷方式进一步回收烃，其特点是利用尾气的压力通过透平膨胀机做功，从而实现冷凝乙烯等轻组分所需要的低温。然而，该方法无法与聚烯烃工艺的脱挥过程以令人满意的方式相结合。例如，该方法所排出的尾气压力较低，不能进一步回收利用。同时，对于氢气含量较高的情况来说，吹扫气体的循环使用会造成氢气在系统内的积累，从而出现回收效率下降等一系列问题。

由此可见，现有的用于烯烃聚合物生产中回收排放气的方法和装置虽然各有特色，但均存在无法同时实现烃类和氮气的高效回收利用，设备投资大，能耗高，环境不友好等缺点。为了解决这一问题，专利CN102161715B公开了一种固体聚合物脱气及排放气回收的方法，该排放气回收方法是在压缩冷凝装置之后增加气体膜分离装置，其特点是利用压缩后排放气的高压通过膜分离装置除去小分子气体或者进一步回收未冷凝气体中的溶剂与未反应的单体。该方法可回收95%以上的溶剂和未反应的单体，同时实现了脱气介质的循环使用，较传统排放气回收方式节能5%以上。专利CN102389643B公开了一种烯烃聚合物生产中排放气回收的方法，该方法主要包括压缩冷凝装置，脱气装置和气体膜分离装置。其特点是将部分冷凝液返回至压缩冷凝装置起到油吸收的作用，从而极大提高低碳烃的回收率。

上述方法虽然可以实现烃类和氮气的循环使用，但是无法除去排放气中可能存在的低聚物，若低聚物无法分离，则会造成烃类和氮气回收率下降，堵塞设备管道，影响操作稳定性，增加分离能耗，并产生安全隐患。因此发明一种有效回收排放气各组分，尤其能除去排放气中低聚物的聚烯烃排放气回收装置及方法具有重大的经济利益和现实意义。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种烯烃聚合物生产中有效回收排放气各组分的装置。其包括压缩机构、预分离机构和深冷机构。本发明的装置通过压缩机构、预分离机构和深冷机构的协同配合工作，实现了在低能耗回收低聚物的情况下同时获得高回收率的烃类和氮气。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述烯烃聚合物生产中有效回收排放气各组分的装置来回收烯烃聚合物排放气的方法，其包括压缩步骤、预分离步骤和深冷分离步骤。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种烯烃聚合物生产中有效回收排放气各组分的装置，所述装置包括：

压缩机构，其用于接收烯烃聚合物生产中的排放气，将排放气中各气体组分的压力压缩到同一等级，并分别输出回收的C4+高碳烃流以及剩余排放气流；

预分离机构，其用于接收来自所述压缩机构的剩余排放气流，并输出回收的低聚物流以及剩余排放气流；

深冷机构，其用于接收来自所述预分离机构的剩余排放气流，并回收其中的C2低碳烃流、氮气流以及输出剩余排放气流。