[发明专利]一种聚烯烃尾气回收方法

说明书

本发明公开一种聚烯烃尾气回收方法，其依次包括压缩冷却分离工序、重烃分离工序、轻烃分离工序、氮气提纯工序和透平膨胀工序；氮气提纯工序中包含膜分离过程；轻烃分离工序中至少包括一个气液分离过程，气液分离过程得到的第一气体与轻烃分离工序中的物流换热升温后，进入重烃分离工序进一步升温，升温后的第一气体进入氮气提纯工序，氮气提纯工序中的膜分离后的第一输出气依次进入重烃分离工序和轻烃分离工序与其中的物流换热降温，降温后的第一输出气体进入透平膨胀工序。本发明的聚烯烃尾气回收方法能实现显著降低能耗，同时不需要外部输入低于环境温度的冷却介质，提高氮气和烃类的纯度以及回收率，节省能耗和投资及降低了物耗。

技术领域

本发明属于化工及石化技术领域，具体涉及一种聚烯烃尾气回收方法。

背景技术

在聚烯烃生产过程中，从反应器、闪蒸罐、脱气仓等装置排放的气体(一般称为尾气)中含有大量惰性气体(例如氮气、饱和烃)以及未反应的烯烃单体等其他气体，其中的烃类具有非常高的经济价值，而氮气经提纯后亦可循环使用(例如作为脱气仓吹扫气)。传统的尾气回收工艺一般采用压缩冷凝法，其是利用各种组分的沸点不同，通过降低温度使部分气体液化而实现分离，由于该法在要求高的回收率时能耗较高，投资较大，不能完全满足人们的要求。为此，人们陆续开发了以膜、变压吸附为代表的分离因子更大、效率更高的方法(例如US6706857、US5769927)，这些方法通常需要和压缩冷凝法进行组合，其原因是分离得到的产品是气相，其纯度或压力达不到直接回用的要求。此外，人们对于通过温度降低实现液化的方法也进行了改进，最突出的改进是利用透平膨胀或节流膨胀实现自深冷的技术(例如CN201310444283)。人们也发现各种方法的不同组合方式所产生的效果不同，即从分离工程角度看，分离序列的设计至关重要。不同分离序列所产生的回收率、产品纯度、能耗、投资可能差异很大。遗憾的是，现有技术仅仅对现有各种分离技术进行简单的组合，并没有对最优的分离序列进行深入的开发，因而各种问题。

CN200910038599.7公开了一种聚乙烯装置尾气完全回收利用的方法，该流程的分离序列为压缩冷凝分离、烃膜分离、变压吸附分离。然而该方法无法将重烃和轻烃分离，且得到的烃类浓度也不高；氮气和氢气无法分离，造成当氢气浓度较高时，氮气无法作为脱气仓吹扫气循环使用；另外从变压吸附出来渗余气仍然具有较高的压力，该方法没有有效利用，导致该方法工艺能耗也较高。

CN201310444283公开了一种用于在烯烃聚合物生产中回收排放气的系统和方法，该流程的分离序列为压缩冷凝分离、氢膜分离、自深冷分离，该工艺提到了用氢膜对尾气进行氢气分离，从而提高氮气的纯度，使回收氮气能作为脱气仓吹扫气循环使用，由于其氢膜分离设置自深冷分离前，导致氢气透过膜的同时，大量的烃类组分也随之透过，导致烃类回收率降低；另外后续自深冷分离中，其本质仅为一次气液平衡分离，由于平衡分离温度的限制，导致分离罐顶部出来的氮气仍含有少量烃类，无法处理，不能得到较高纯度的氮气。

US5769927公开了一种烯烃回收工艺，该流程的分离序列为：压缩冷凝分离、膜分离。受限于烃膜组件的使用条件，该工艺的冷凝温度较高(约-30℃)，通过冷凝分离能将部分重烃分离出来，但是大量轻烃需要通过后续烃膜分离工序进行分离。而该工艺将烃膜分离的轻烃全部返回压缩机，该流程唯一烃类分离出口只有压缩冷凝分离中的分离罐处，这样的分离序列设置会造成膜分离返回压缩机的气体循环量很大，且压缩冷凝前气相中烃类含量需累积的很高，排放气回收系统原始进料中的烃类才能在此处全部冷凝下来，压缩机功耗急剧增大。另外在聚烯烃尾气的回收应用中，该工艺没有对重烃和轻烃进行分离，便无法对重烃和轻烃进行分别回收；没有对氮气和氢气进行分离，使得氮气不宜作为脱气仓吹扫氮气循环使用，因为氢气的循环累积会对脱气仓的生产运行带来安全隐患。