[发明专利]回收乙烯压缩制冷系统开车尾气的分离工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收乙烯压缩制冷系统开车尾气的分离方法，以及对应的工艺，属于石油化工领域。该分离方法利用制冷系统开车尾气具有较高压力这一特征，通过低温膨胀透平将开车尾气的静压能转化为超低温冷量，再通过冷箱换热，冷凝分离开车尾气中的乙烯，是一种不需要消耗外部能量的制冷系统开车尾气回收方法。

背景技术

乙烯是工业上经常使用的一种低温制冷剂。乙烯压缩制冷系统是指乙烯加压后在高温条件下冷凝、减压后在低温条件下蒸发吸热的制冷过程。在工业生产中，低于-50℃的冷却过程通常使用乙烯压缩制冷，比如：在乙烯的分离精制过程中，由乙烯压缩制冷系统分别提供-55℃、-76℃和-98℃等温位的制冷剂；在丁基橡胶聚合过程中，由乙烯压缩制冷系统分别提供-76℃和-107℃等温位的制冷剂；在阶式液化天然气生产过程中，由乙烯压缩制冷系统提供-90℃温位的制冷剂。

在乙烯压缩制冷系统的开车过程中，首先要用高纯氮气进行清扫置换，使整个系统达到无氧状态。氧浓度达标后，从乙烯压缩机入口处导入乙烯，增压至1.6MPag以上，置换系统中的氮气，形成的开车尾气从制冷系统的乙烯冷凝分离罐顶部排出。当系统中制冷工质的乙烯浓度达到99mol％后，开车尾气排放才可以停止，通常这一过程需要2～3个小时。

乙烯压缩制冷系统的开车尾气具有以下特点：1)间歇排放，只存在于开车过程，每年排放时间一般不超过20小时；2)瞬间排放大，6万吨/年丁基橡胶的制冷系统，开车尾气流量达到3500Nm3/h，乙烯损失超过2.2t/h；3)乙烯浓度变化大，从开车启动时不含乙烯，到稳定运行时乙烯浓度超过99mol％。从上述特征来看，如果要对制冷系统开车尾气进行回收，必须要有一种启动迅速、处理能力大且投资少的乙烯分离工艺。由于这些特征的限制，现有的乙烯压缩制冷系统均未考虑回收开车尾气中的乙烯，也没有相关的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回收乙烯压缩制冷系统开车尾气的分离工艺。该方法利用压缩制冷系统的开车尾气具有较高压力(>1.6MPaG)这一特征，通过低温膨胀透平将开车尾气的静压能转化为超低温冷量(<-120℃)，再通过冷箱换热，冷凝回收开车尾气中的乙烯，这是一种不需要消耗外部能量的制冷系统开车尾气回收方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种回收乙烯压缩制冷系统开车尾气的分离工艺，

从制冷系统的乙烯减压闪蒸罐(1)顶部排出的开车尾气(S-1)，首先进入冷箱(2)，随着温度的降低，开车尾气(S-1)中的乙烯大部分被冷凝下来，形成气-液混合物(S-2)，进入凝液回收罐(3)中。

在凝液回收罐(3)顶部，排出以氮气为主的不凝气(S-3)，进入低温膨胀透平(4)，将静压能转化为超低温冷量，即<-120℃；低温膨胀透平(4)输出的超低温不凝气(S-4)，返回冷箱(2)，与开车尾气(S-1)逆流换热；回收冷量后的不凝气(S-5)，送往火炬。

在凝液回收罐(3)底部，得到以乙烯为主的凝液(S-6)，进入节流阀(5)，减压后返回冷箱(2)，与开车尾气(S-1)逆流换热，得到气态的粗乙烯(S-7)；粗乙烯(S-7)返回乙烯压缩机(6)入口。

本发明的优点及有益效果：

提供了一种不需要消耗外部能量的乙烯压缩制冷系统开车尾气回收方法，通过低温膨胀透平将开车尾气的静压能转化为超低温冷量，即可完成开车尾气中95％乙烯的回收。此外，本发明涉及的回收装置不需要外加动力系统，流程简单、设备数量少，投资少。

以6万吨/年的丁基橡胶合成装置为例，采用本发明提供的回收工艺处理乙烯压缩制冷系统开车尾气，每次开车过程可回收乙烯6.25吨，每年(按开/停车4次)可回收乙烯约25吨，经济效益达到22万元/年。

附图说明

图1是回收乙烯压缩制冷系统开车尾气的分离工艺流程简图。

在附图中：(1)乙烯减压闪蒸罐；(2)冷箱；(3)凝液回收罐；(4)低温膨胀透平；(5)节流阀；(6)乙烯压缩机；(7)冷凝换热系统；(8)冷量用户；(S-1)制冷系统开车尾气；(S-2)气-液混合物；(S-3)以氮气为主的不凝气；(S-4)超低温不凝气；(S-5)回收冷量后的不凝气；(S-6)以乙烯为主的凝液；(S-7)气态的粗乙烯。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例1