[发明专利]一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统和方法

说明书

本发明涉及尾气处理领域的一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统和方法。所述系统包括：压缩冷却机构；均与压缩冷却机构第一出口相连的烃膜分离机构与氢膜分离机构；和与氢膜分离机构第一出口相连的深冷机构。所述方法包括压缩冷却步骤、烃膜分离步骤、氢膜分离步骤和深冷步骤。通过压缩冷却机构、烃膜分离机构、氢膜分离机构和深冷机构的协同配合工作，不仅能够高效回收排放气中的烃类物质，有效分离烃类和氮气，提高氮气纯度和回收率，且回收的氮气可以返回树脂脱挥装置；同时成功避免了使用冰机制冷设备，有效减少设备维护成本，保证后续深冷机构稳定运行，且能耗低，投资成本低，经济效益高，环保无污染。

技术领域

本发明属于尾气处理领域，具体涉及一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统和方法。

背景技术

在烯烃聚合物生产过程中，从反应系统排出的聚烯烃树脂中溶解有未反应的烃类物质(乙烯、乙烷、丙烯、丁烯、丁烷、异戊烷、己烯等)、氮气、氢气和残留的催化剂等。必须除去这些未反应的烃类和氢气，且使聚烯烃树脂中残留的催化剂失活，以达到环境保护的标准，并保证下游工序和产品的安全。因此聚烯烃树脂需要进行脱挥才能得到合格的产品。脱挥工艺产生的排放气中含有大量烃类组分，若不经回收而直接排放火炬系统燃烧，将造成严重的原料浪费和经济损失，同时会造成环境污染，无法到达规定的排放指标，因此排放气回收是烯烃聚合物生产工艺中的重要工序。

压缩冷凝法是一种传统的气体分离方法，利用排放气中各组分露点的不同而实现气体分离，流程简单、处理量大，在聚烯烃排放气回收中已得到广泛的应用。压缩冷凝法主要有以下不足之处：排放气中可凝性烃类的含量越低，则压缩冷凝法的效率越低；难以回收与吹扫气体氮气沸点接近的C1～C3的烃类，其回收率一般不大于30％。若想进一步提高烃类组分的回收率需要采用常温制冷冰机为回收系统输入冷量使系统达到较低的温度，一般常用的温度为-10～35℃，继续降低温度则需要选用复叠制冷或混合工质制冷冰机，投资较大，且冰机制冷系统能耗较高，操作稳定性欠佳。

变压吸附法利用物理吸收解吸过程回收聚烯烃排放气中的单体，通常与压缩冷凝法组合使用，设置在压缩冷凝工段之后。尽管变压吸附法可在压缩冷凝方法的基础上进一步回收烃类，但其流程复杂，设备数量多，并且大量的吸收塔反复地升压和降压，需要额外的能耗与公用工程，导致操作费用和投资均显著地增高。

国内外许多气相法聚乙烯装置已增加了膜分离装置用于排放气的分离回收。专利CN202485331U公开了一种回收膜分离的尾气的方法。该方法是在膜系统回收烃类物质的基础上通过深冷方式进一步回收烃，其特点是利用尾气的压力通过透平膨胀机做功，从而实现冷凝乙烯等轻组分所需要的低温。然而，该方法无法与聚烯烃工艺的脱挥过程以令人满意的方式相结合。例如，该方法所排出的尾气压力较低，不能进一步回收利用。同时，对于氢气含量较高的情况来说，吹扫气体的循环使用会造成氢气在系统内的积累，从而出现回收效率下降等一系列问题。

专利CN102161715B公开了一种固体聚合物脱气及排放气回收的方法，该排放气回收方法是在压缩冷凝装置之后增加气体膜分离装置，其特点是利用压缩后排放气的高压通过膜分离装置除去小分子气体或者进一步回收未冷凝气体中的溶剂与未反应的单体。该方法可回收95％以上的溶剂和未反应的单体，同时实现了脱气介质的循环使用，较传统排放气回收方式节能5％以上。

上述方法虽然可以实现烃类和氮气的循环使用，但是无法解决压缩冷凝装置需采用常温制冷冰机制设备，动力设备维护困难、投资成本较高、影响操作稳定性、增加分离能耗等问题。因此发明一种有效回收排放气各组分，并避免使用冰机制冷设备的聚烯烃排放气回收系统及方法具有重大的经济利益和现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统，该系统不仅能够高效回收排放气中的烃类物质，有效分离烃类和氮气，提高氮气纯度和回收率，同时回收的排放气可返回树脂脱挥装置再次使用，而且成功避免了使用冰机制冷设备，有效减少设备维护成本，提高后续分离装置的稳定运行。