[发明专利]聚烯烃排火炬气的深冷分离回收系统及方法

说明书

本发明提供一种聚烯烃排火炬气的深冷分离回收系统，其包括连通至板翅式换热器120的干燥器110、气液分离器130、低温泵140、氮气压缩机150及透平膨胀机160，排火炬气经干燥器110处理后送至板翅式换热器120降温，其后送至气液分离器130进行气液分离，气相经板翅式换热器120复温后送至后处理单元，液相经低温泵140增压后经板翅式换热器120复温返回反应系统；低压氮气经氮气压缩机150增压后送至板翅式换热器120预冷，其后经透平膨胀机160膨胀、降温，再返回板翅式换热器120复温至常温后送入氮气压缩机150的入口形成循环制冷。可以最大化回收排火炬气中的烃类物质，便于下游利用。

技术领域

本发明涉及石油化工行业的环保技术领域，尤其涉及一种聚烯烃排火炬气的深冷分离回收系统及方法。

背景技术

聚烯烃是由许多相同或不同的简单烯烃分子(如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯等)经过加聚反应形成的高分子化合物，其中以聚乙烯和聚丙烯最为重要。由于原料丰富、价格低廉、容易加工成型、综合性能优良，聚烯烃在生产和生活的各个领域均有着广泛的应用。聚烯烃的生产方法有高压聚合和低压聚合(包括溶液法、浆液法、本体法、气相法)。

聚烯烃的生产通常存在一个共同的问题，即在生产过程中有大量排放气产生，如为了控制聚合反应过程中惰性气体的含量而从反应器排出反应驰放气。这些排放气主要来自反应器、闪蒸罐、脱气仓等装置，含有大量未反应的烯烃单体、共聚单体、氢气、氮气、反应副产物、烷烃杂质及诱导冷凝剂。为了提高原料利用率，降低生产成本，上述排放气需要采取一定的技术手段，回收其中的有效组分送回反应系统，不凝气则排放至火炬燃烧处理(这部分气体称之为排火炬气)。传统的回收工艺一般采用压缩冷凝法，其流程为先低压冷凝再高压冷凝，即排放气先经低压冷凝器冷却到一定温度(一般为-5℃)后送入低压冷凝罐，未冷凝的气体则由压缩机增压，经高压冷凝器冷却到一定温度(一般为-10℃)后送入高压冷凝罐，分离得到的高压冷凝液与低压冷凝液送回反应系统，而不凝气则排往火炬。

在常压下，乙烯的沸点是-103.9℃，丙烯的沸点是-47.4℃，1-丁烯的沸点是-6.3℃。显然，压缩冷凝法可以实现对排放气的初步回收(C4及以上组分)，沸点较低的组分如乙烯、丙烯则仅能回收一部分，大部分都作为排火炬气燃烧处理。其中，乙烯/丙烯是聚乙烯/聚丙烯的主要原料，直接烧掉非常可惜。于是有研究者提出“压缩冷凝+膜分离”集成的方法以提高轻烃组分的回收效率，如美国专利US 5769927提出将该方法用于聚丙烯排放气回收，但是膜分离的作用仅为提浓，富丙烯气还需要返回进一步压缩、冷凝，因而循环量大于初始排放量，这导致压缩和冷凝阶段相应的设备投资和能耗都显著增加；中国专利CN1228366C提出了“压缩冷凝+真空回收+膜分离”集成的方法，根据专利中所述，二级膜分离的出口气体中还有10～20％的丙烯，而处理方式是送入火炬管道排空燃烧。