從聚烯烴排火炬氣中回收混合烴的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油化工行業(yè)的環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種從聚烯烴排火炬氣中回 收混合烴的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 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(jīng) 過加聚反應(yīng)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(jià)格低 廉、容易加工成型、綜合性能優(yōu)良，聚烯烴在生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用。聚 烯烴的生產(chǎn)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）。
[0003] 聚烯烴的生產(chǎn)通常存在一個(gè)共同的問題，即在生產(chǎn)過程中有大量排放氣產(chǎn)生，如 為了控制聚合反應(yīng)過程中惰性氣體的含量而從反應(yīng)器排出反應(yīng)馳放氣。這些排放氣主要來 自反應(yīng)器、閃蒸罐、脫氣倉等裝置，含有大量未反應(yīng)的烯烴單體、共聚單體、氫氣、氮?dú)狻⒎磻?yīng) 副產(chǎn)物、烷烴雜質(zhì)及誘導(dǎo)冷凝劑。為了提高原料利用率，降低生產(chǎn)成本，上述排放氣需要采 取一定的技術(shù)手段，回收其中的有效組分送回反應(yīng)系統(tǒng)，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(tǒng)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(jīng)低壓冷凝器冷卻到一定溫度(一般為_5°C)后送入低壓冷凝罐，未 冷凝的氣體則由壓縮機(jī)增壓，經(jīng)高壓冷凝器冷卻到一定溫度(一般為_l〇°C)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(yīng)系統(tǒng)，而不凝氣則排往火炬。
[0004] 在常壓下，乙烯的沸點(diǎn)是-103.9°C，丙烯的沸點(diǎn)是-47.4°C，1-丁烯的沸點(diǎn)是-6.3 °C。顯然，壓縮冷凝法可以實(shí)現(xiàn)對排放氣的初步回收(C4及以上組分），沸點(diǎn)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(jìn)一步壓縮、冷凝，因而循環(huán)量大于 初始排放量，這導(dǎo)致壓縮和冷凝階段相應(yīng)的設(shè)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(jù)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。
[0005] 由上所述可知，經(jīng)壓縮冷凝和膜分離兩步處理后，排火炬氣仍然含有烯烴單體等 有用組分，存在繼續(xù)回收處理的可能性。于是有研究者（中國專利CNl 04841 7C、 CN202485331U、CN103520946B)提出在膜分離之后采用深冷分離的方法進(jìn)一步回收輕烴。其 中，專利CN202485331U和CN103520946B提供的深冷分離部分采用透平膨脹技術(shù)獲得冷量， 其優(yōu)點(diǎn)是充分利用了膜分離尾氣自身的壓力能，不需要額外增加動力設(shè)備，節(jié)省了設(shè)備投 資和占地，同時(shí)還回收了膜分離尾氣中部分烴類物質(zhì)。
[0006] 從實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)據(jù)看，聚烯烴所用的原料中往往含有少量烷烴，如甲烷、乙烷、丙 烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷，同時(shí)在聚合過程中，也存在生產(chǎn)烷烴的副反應(yīng)，而烷烴對于烯烴 聚合系統(tǒng)來說是惰性氣體，在反應(yīng)器中逐步富集，當(dāng)烷烴濃度過高時(shí)，會影響聚合反應(yīng)的進(jìn) 行。若回收得到的混合烴全部返回反應(yīng)系統(tǒng)將會加重富集效應(yīng)，因此需采取措施避免烷烴 (尤其是重?zé)N)返回反應(yīng)系統(tǒng)。
[0007] 另外，己烷及以上組分的熔點(diǎn)較高，如采用深冷分離的方式，有可能固化，從而堵 塞板翅換熱器的通道。
[0008] 氣體經(jīng)膨脹機(jī)膨脹后，除了產(chǎn)生冷量外，還會產(chǎn)生一部分膨脹功，這部分功可以通 過設(shè)計(jì)一套聚烯烴尾氣專用的膨脹機(jī)組實(shí)現(xiàn)回收。回收的膨脹功可以用于富氮尾氣增壓， 將其用作脫倉氣或者其他工段。
[0009] 綜上所述，傳統(tǒng)的深冷分離方法還存在很大的改進(jìn)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和問題，本發(fā)明提供一種從聚烯烴排火炬氣 中回收混合烴的系統(tǒng)及方法。
[0011] -種從聚烯烴排火炬氣中回收混合烴的系統(tǒng)，其包括：
[0012] 干燥器110)，其用于接收來自聚烯烴反應(yīng)系統(tǒng)的排火炬氣1，并輸出第一流體2;
[0013] 一級板翅換熱器121，其用于冷卻所述第一流體2,并輸出第一氣液混合物3;
[0014] -級氣液分離器131，其用于分離所述第一氣液混合物3中的重?zé)N組分，輸出第二 流體5至所述一級板翅式換熱器121形成第二氣液混合物15,并輸出富含氮?dú)饧拜p烴組分的 第三流體4;
[0015] 二級板翅換熱器122,其用于冷卻所述第三流體4,并輸出第三氣液混合物6;
[0016]二級氣液分離器132,其用于分離所述第三氣液混合物6中的輕烴組分，并輸出第 四流體7和第五流體8,所述第四流體7依次順序通過所述二級板翅換熱器122和所述一級板 翅換熱器121形成第六流體10;
[0017] 包含膨脹端141和增壓端142的膨脹機(jī)組，所述膨脹端141用于對所述第五流體8進(jìn) 行膨脹降溫，輸出低溫流體11依次順序通過所述二級板翅換熱器122和所述一級板翅換熱 器121形成膨脹流體13,同時(shí)輸出膨脹功，所述增壓端142接收所述膨脹端141輸出的膨脹 功，并為所述膨脹流體13增壓，輸出第七流體14;
[0018] 三級氣液分離器133,其用于分離所述第二氣液混合物15中的輕烴組分，輸出第八 流體16和第九流體17,其中所述第九流體17與所述第六流體10匯合后返回至所述聚烯烴反 應(yīng)系統(tǒng)。
[0019] 本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述一級板翅換熱器121輸出的第一氣液混合物3的溫 度范圍為-30~-70°C。
[0020] 本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述二級板翅換熱器122輸出的第三氣液混合物6的溫 度范圍為-80~-150°C。
[0021 ]本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述膨脹機(jī)組為透平膨脹機(jī)組。
[0022]本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述膨脹端141膨脹前壓力為1.1~1.6MPa，膨脹后壓 力為 0.05 ~0.2MPa。
[0023] -種從聚烯烴排火炬氣中回收混合烴的方法，其包括如下步驟：
[0024] S101、將來自聚烯烴反應(yīng)系統(tǒng)的排火炬氣1經(jīng)干燥器110處理后送至一級板翅換熱 器121進(jìn)行降溫；
[0025] S102、降溫后的排火炬氣送至一級氣液分離器131進(jìn)行氣液分離，輸出含重?zé)N組分 的第二流體5,并輸出富含氮?dú)饧拜p烴組分的第三流體4至二級板翅式換熱器122形成第三 氣液混合物6;
[0026] S103、所述第三氣液混合物6送至二級氣液分離器132進(jìn)行氣液分離，形成的第四 流體7依次順序通過所述二級板翅換熱器122和所述一級板翅換熱器121形成第六流體10， 形成的第五流體8經(jīng)膨脹機(jī)組的膨脹端141膨脹降溫后，依次順序通過所述二級板翅換熱器 122和所述一級板翅換熱器121形成膨脹流體13,所述膨脹流體13經(jīng)增壓端142增壓后形成 第七流體14;
[0027] S104、所述第二流體5經(jīng)所述一級板翅式換熱器121降溫后輸出第二氣液混合物15 至三級氣液分離器133進(jìn)行氣液分離，輸出第八流體16,并輸出所述第九流體17與所述第六 流體10匯合后返回至所述聚烯烴反應(yīng)系統(tǒng)。
[0028]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的從聚烯烴排火炬氣中回收混合烴的系統(tǒng)利用尾氣 膨脹獲得系統(tǒng)所需冷量，最大化回收尾氣的壓力能；同時(shí)采用多級氣液分離，其中第一級氣 液分離和第三級氣液分離的巧妙設(shè)計(jì)，一方面用于回收重?zé)N組分(主要為C4+組分），作為惰 性物質(zhì)排出聚合反應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)出口，另一方面也避免C6+組分固化引起換熱器堵塞的問 題;此外設(shè)計(jì)了一套聚烯烴尾氣專用的膨脹機(jī)組，利用尾氣的壓力能獲得冷量，同時(shí)還回收 膨脹功。
[0029]可以理解的是，聚乙烯和聚丙烯的排火炬氣組成近似，都可以采用本發(fā)明提出的 從聚烯烴排火炬氣中回收混合烴的系統(tǒng)及方法進(jìn)行回收，區(qū)別僅在于操作條件不同。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的從聚烯烴排火炬氣中回收混合烴的系統(tǒng)的組成示 意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的從聚烯烴排火炬氣中回收混合烴的方法的流程 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附