[发明专利]一种聚烯烃装置尾气组分分离与回收的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于聚烯烃装置尾气组分分离与回收的装置及方法。该装置包括：预处理机构，其用于接收原料气和吹扫气，将气体混合压缩后除去重烃等杂质，再输送至深冷机构；深冷机构，其用于接收来自所述预处理机构的混合气体，并分离回收其中的烃类，并排出富氮气体；变温吸附机构，其分为吸附单元和脱附单元，吸附单元用于接收来自所述深冷机构的富氮气体，将其中的烃类吸附，脱附单元用于接受来自所述预处理机构的吹扫气，对吸附质进行脱附后返回预处理机构以提高进深冷机构的烃类浓度。本发明的装置通过预处理机构、深冷机构和变温吸附机构的协调配合工作，不仅能高效回收尾气中各烃类组分，而且实现了在低能耗回收的情况下获得高回收率。

技术领域

本发明涉及烯烃聚合物生产领域，具体涉及烯烃聚合物生产中尾气回收的方法和装置。

背景技术

聚烯烃装置在聚合工艺中占有十分重要的地位。在聚烯烃生产过程中，从脱气仓顶部排出的尾气含有大量的惰性气体(氮气)、未反应的单体(如乙烯)以及诱导冷凝剂(如异戊烷、己烷)等。由于尾气中烃类含量较低，不能直接送回反应系统或其他工艺装置回收利用，而若直接放空或送去火炬系统燃烧，将会造成严重的原料浪费、经济损失以及环境污染。因此，对尾气中的烃类物质进行回收利用具有重大的意义。

压缩冷凝法是一种传统的气体分离方法，它通过尾气中各个气体组分露点温度的不同实现气体分离。由于其流程简单，处理量大，在聚烯烃尾气的回收利用中应用广泛。其工艺流程一般如下：尾气经过脱气仓后直接进入压缩冷凝工艺，经过低压冷却器和低压冷凝器后送往低压冷凝罐，回收冷凝液后将未冷凝的气体加压后依次送往高压冷却器和高压冷凝器，得到的气液混合物由高压凝液罐进行气液分离。分离得到冷凝液和低压冷凝液由泵一同送至反应系统回用，未冷凝的气体送至火炬系统。压缩冷凝工艺主要有以下缺点：尾气中可凝性烃类物质的含量越低，压缩冷凝工艺的效率就越低；仅对C4及以上烃类的回收率较大，难以回收低沸点烃类，尤其与吹扫气体氮气沸点接近的C1-C3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，无法循环使用。

膜分离技术可以通过气体中各组分在高分子膜表面上吸附能力不同以及在膜内溶解-扩散能力的差异实现气体分离。由于其流程简单、分离效率高、连续工作周期长，目前已在石油化工、环境保护等领域得到了广泛应用。有机蒸汽膜分离技术可以对聚烯烃装置尾气中的烯烃单体进行分离回收。但是有机蒸气膜的选择性不高，为了达到分离要求，往往需要将膜分离与其他气体分离技术结合或将膜分离工艺获得的气体重复压缩，而这两种方式都会显著地增加投资和能耗。

专利CN106000017A中，利用膜分离装置对聚乙烯装置尾气进行分离得到氢气，再使用深冷分离装置得到乙烯和富氮气体。其缺点在于没有回收利用尾气中含量较高的异戊烷成分。

专利CN101530711B中，首先利用预处理机构除去聚乙烯装置尾气中的颗粒杂质及液滴，再通过两级膜分离回收系统回收其中的共聚单体(如丁烯-1、己烯、辛烯等)、诱导冷凝剂(如异戊烷、己烷)、乙烯，将剩余气体升温至常温后进入变压吸附系统，回收烃类气体和氢气及氮气。其缺点在于不能分离得到纯度较高的单一组分气体，限制了回收气的再利用，同时变压吸附装置需要反复升压降压，能量消耗较高。

由此可见，现有聚烯烃装置尾气回收工艺存在回收效率不高、难以分离得到纯度较高的单一气体、设备投资大、能耗高等不足，因此，发明一种有效回收尾气各组分，降低尾气回收过程能量消耗的方法及装置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聚烯烃装置尾气组分分离与回收的装置。其包括预处理机构、深冷机构和变温吸附机构。本发明的装置通过预处理机构、深冷机构和变温吸附机构的协同配合工作，实现了在低能耗情况下同时获得高回收率、高纯度的烃类组分和氮气。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述聚烯烃装置尾气组分分离与回收装置回收分离尾气的方法，其包括预处理步骤、深冷分离步骤和变温吸附分离步骤。