CN103328774A - 通过利用火炬气在化工厂中产生能量的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本技术提供用于从化工厂和精炼厂中的火炬气回收能量的系统和方法。该系统使用发动机燃烧从火炬系统转移的一部分气体。该发动机可为往复式发动机或锅炉系统中的燃烧器等等。由燃烧火炬气产生的动力随后用于向能量回收设备提供动力。能量回收设备可为发电机、压缩机或蒸汽锅炉等等。

Description

通过利用火炬气在化工厂中产生能量的方法和系统
背景技术
本技术一般地涉及改进化工厂的环境影响。更具体地，本技术涉及通过利用火炬气产生能量的方法和系统，以向往复式发动机驱动型发电机提供动力。
该章节意欲介绍给读者可能与下面描述和/或要求保护的本技术方面相关的技术方面。该讨论被认为有助于提供给读者背景信息以便于更好地理解本技术的多个方面。因此，应当理解，这些说明以该方式进行阅读，并且不作为现有技术的承认。
化工厂和精炼厂，在下文中称为工厂，经常用可能是爆炸的、易燃的或有毒的材料运转。这些气体的大气排放可能是不期望的。为了处理这些气体而不进行大气排放，大多数工厂使用火炬来燃烧或以其他方式破坏所述气体。
火炬通常是位于工厂偏远区域中的高烟囱。火炬通常具有位于末端的火焰，用于燃烧废气。火炬系统通常包含火炬和连接火炬至工厂中的容器的相关管路。可从工厂内的工艺容器排放的气体通常由火炬系统的管路携带至火炬。气体在火炬烟囱顶端的火焰中燃烧，避免气体自由排放进入大气。
火炬系统的火焰通常在火炬的末端保持连续燃烧，以点燃或破坏任何从系统推动至火炬的气体。为了保持该火焰燃烧和防止火炬集管(flare header)中的滞流区，大量易燃气体被送入火炬系统。该易燃气体可为甲烷和其他称为燃料气体的轻质烃的混合物。该燃料气体增加了火炬系统中气体的能量含量，以弥补任何非易燃的气体，诸如同样已经被排放至火炬的氮气。通常，保持火炬燃烧的气体每标准立方英尺300英国热单位(BTU/SCF)的最小能量含量，以符合允许工厂承担98%燃烧效率的规定。
燃料气体和从工艺排放进入火炬系统的其他气体的混合物可称为火炬气。火炬气可包含气体、蒸气、汽化液等，并可代表工厂显著的能量损失。因此，回收该能量的技术可为化工厂提供节约。
附图说明
本发明的优点可在阅读以下详细的说明和参考附图后变得清楚，其中：
图1为系统的示意图，根据实施方式，该系统从化工厂中的火炬系统转移一部分火炬气，以运行发动机驱动型发电机组(package)；
图2为火炬系统的图，根据本技术的实施方式，该火炬系统转移一部分火炬气，以向能量产生系统提供动力；
图3为火炬系统的图，根据本技术的实施方式，该火炬系统转移几乎所有的火炬气以向能量产生系统提供动力，同时保持火炬处于冷备用状态；
图4为流程图，其显示根据本技术实施方式的火炬气产生系统的启动程序；
图5为流程图，其显示根据本技术实施方式的火炬气产生系统中发动机的控制方案；
图6为流程图，其显示根据本技术实施方式的在过压情况期间火炬气产生系统的运转；和
图7为根据本技术实施方式的聚烯烃生产过程的方块图。
具体实施方式
本技术的一种或多种具体实施方式将在下面进行描述。为了提供这些实施方式的简明描述，不是实际实施的所有特征都在说明书中进行描述。应当理解，在任何这种实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须进行很多实施特定性的决定，以实现开发者的特定目标，诸如服从系统相关的和行业相关的约束，其可在各个实施间变化。此外，应当理解，这种开发努力可能是复杂和费时的，但对于具有本公开益处的本领域技术人员而言，其是设计、装配和制造的常规任务。
火炬系统可代表工厂中显著的能量损失，主要由于燃料气体用于保持火炬气的能量含量足够高以保证输入火炬集管系统的过程气体的有效燃烧。处理火炬气的更有效方法将提供显著的环境、能量和成本益处。
本技术包含从火炬气重新捕获能量同时有效处理火炬气的系统和方法。该类型系统的概况可由图1的方块图说明，其说明配置用于产生动力的工厂系统10。在工厂系统10中，化工厂12具有至火炬系统14的流体管接(fluidic coupling)，用于处理废气，诸如用于推动废气至火炬系统14的吹扫气。发动机/发电机系统16可连接至在化工厂12和火炬系统14之间的流体管接。部分或几乎所有的火炬气可随后被转移至发动机/发电机系统16，其中其被燃烧并用于产生动力。例如，发动机/发电机系统16可使用发电机组、压缩机、泵、电池和类似物以提供或储存动力。来自发动机/发电机系统16的废气可被送至催化转化器以进一步减少排放。
使用火炬气产生能量可降低排放至大气的未燃烧的烃的量并捕获否则如果烃在火炬中燃烧将损失的能量。此外，提供给工厂的动力可减少来自其他产生装置诸如动力厂的排放。
虽然产生的动力可用于弥补来自工厂的直接能量要求，但可选地，产生的能量可被储存以便以后使用。例如，在晚上产生的动力可用于弥补在白天运转期间的更高成本动力。动力的储存可通过储存压缩气体，通过将水泵入升高的水库，或通过将电池组充电实施。
热火炬系统
工厂系统10的更详细的视图显示在图2的流程图中。在可被称为热火炬系统的工厂系统10中，仅部分火炬气被转移，留下一部分气体在火炬中燃烧。在工厂系统10中，化工厂12中的一个或多个工艺容器18可被连接至火炬集管20。火炬集管20收集从工艺容器18排放的气体并运送气体至火炬22用于燃烧。通常，压差为火炬集管20中的气体提供了原动力。化工厂12可包含化学品生产装置，诸如聚烯烃聚合工厂或精炼厂等等。因此，工艺容器18可包含反应器、裂化装置、储存容器、挤出机排放钟形汽室或可排出或排放至火炬系统14的任何数量的其他工艺装置。
工艺容器18可经工艺安全阀(PSV)24连接至火炬集管20，所述安全阀保护容器18防止过压。在通常为异常(非常规)或紊乱状态下，容器18中的压力可超过期望或规定的量，并且PSV 24将打开，从容器18放出气体和流体并缓解(降低)容器18中的压力。PSV 24可在容器18中的压力降低足够量后关闭。
先进控制系统的使用可使非常规排放较不频繁，并且因此大多数在火炬中燃烧的气体可来自常规排放，诸如通过火炬旁路管线26、放气阀、泄漏等。从工艺容器18排放入火炬集管20的气体或流体可包含氮气(例如，用于吹扫容器18)、烃和其他物质。在典型的聚烯烃生产过程中的这种常规排放的组成将在下面详细描述，其中本技术的实施方式可能是适用的。
燃料气体管线28可被连接至远离火炬22的火炬集管20上的点30。可为例如甲烷或轻质烃混合物的燃料气体可用于推动物质通过火炬集管20，帮助运送物质至火炬22。因此，该燃料气体可被称为吹扫气。该吹扫气可代表火炬系统10中能量损失的显著来源。该吹扫气也可增加至火炬集管20的流中可燃烧内容物，以改善火炬22上的燃烧。
火炬集管20连接至火炬分离罐32，其捕集液体34并防止或减少液体34向火炬22的移送。火炬分离罐32可具有清除口35以使液体34排出。火炬分离罐32也可具有一个或多个堰36，或其他内部结构，以降低夹带的液体被携带至火炬的可能性。火炬供应集管38从火炬分离罐32的顶部携带气体至火炬22，其中所述气体在末端的火焰40中燃烧。
为了帮助火焰40有效燃烧气体并没有大量烟，鼓风机42可用于提供空气44的稳定流以与烃在火焰40处混合。通常，如果火炬22上气体的能量含量下降太低以致不能保持火焰40，引燃装置(pilot)46被持续点燃并作为点火源。引燃装置46可具有引燃气体48(燃料气体)和空气50的独立来源。
此外，火炬系统14中的气体的能量含量可被连续监测。如果能量含量降得太低以致不能保持有效的火焰，则超出添加作为吹扫气的量的额外燃料气体可被添加至火炬系统14。监测可使用BTU分析器52进行，其具有连接至火炬集管20或38之一的入口接头54。来自火炬集管20或38的气体流通过该入口接头54被抽吸入BTU分析器52，在其中确定能量含量(即，每单位气体的BTU量)。从BTU分析器52连接至阀60上的致动器58的控制管线56可用于调节阀60的位置，便于控制燃料气体从燃料气体管线62流动进入火炬集管20和38。
除了上述火炬系统14的部件，图2还示出了发动机/发电机系统16，其可包含发动机/发电机组64。发动机/发电机组64可通过燃烧来自火炬供应集管38的气体产生动力66。发动机/发电机64可包含两个基本部分。第一是发动机，其可包含任何数量的不同机器，用于通过燃烧易燃的气体回收热能。例如，发动机可为往复式内燃发动机、燃气涡轮机、燃烧器或任何数量的其他系统。此外，火炬气可提供在发动机中燃烧的唯一燃料，或可与更高质量的燃料源混合，以便当火炬集管中的燃料质量改变时减小动力输出的变化。通常，发动机/发电机组64可适于燃烧低质量或低BTU燃料。诸如发动机/发电机组64的例子是下面讨论的往复式发动机。
发动机/发电机组64的第二部分为动力发生机，其可包含机械连接至发动机轴的发电机或压缩机。可选地，动力发生机可以是产生蒸汽以便在工厂或涡轮发电机中使用的锅炉。来自发动机的废气68可在被排放至大气前进一步在处理单元70进行加工。处理单元70可包含催化转化器、颗粒捕集器或任何数量的其他污染控制系统，包含其合适的组合。
阀72可使发动机/发电机组64与火炬供应集管38隔离。一旦打开，阀72允许气体从火炬供应集管38流动进入鼓风机74的入口，在其中气体被压缩。在鼓风机74入口的降低的压力提供了原动力，以抽吸来自火炬供应集管38的气体，用于在发动机/发电机64中燃烧。从鼓风机74排放的压缩的气体随后被推入发动机/发电机组64的入口管线76。具有致动器80的阀78可允许额外量的燃料气体从燃料气体管线62引入入口管线76。在启动发动机/发电机组64期间，将纯燃料气体引入入口管线76可能是有益的。在正常运行期间，该阀78可被关闭，允许发动机流出从火炬供应集管38抽吸的气体。
发动机/发电机组64的速度可通过火炬集管20和38中的压力进行控制，如下面也对于图5讨论的。压力控制器82监测火炬集管20和38中的压力。压力控制器82可具有对发动机/发电机组64的速度控制的控制连接84，当火炬集管20和38中的压力增加时，速度增加，和当火炬集管20和38中的压力降低时速度降低。在正常运转期间，来自火炬集管20和38的气体在用于产生动力66的发动机/发电机组64中燃烧。
在对于图2讨论的实施方式中，火炬供应管线38在火炬分离罐32和火炬22之间没有放置阻碍物。因此在发动机/发电机组64中燃烧的气体总量可被仔细控制，以防止火焰40被熄灭。此外，如果鼓风机74入口上的压力减少太多，则空气可被吸入火炬22，有可能在火炬22(在火炬22末端下面)或在火炬供应集管38中不期望地产生可燃烧的大气。具有控制阀和冷却的回流管线(未示出)可用于防止至鼓风机74的低抽吸压。该回流管线可防止在入口上形成真空，在入口上形成真空可导致空气渗透入入口管线76和在入口管线76中可能形成易燃混合物。在较高压力下，阀72的自动化可允许其在可接受水平下控制至鼓风机74的入口压力。可选地，可通过使火炬22与火炬供应集管38隔离降低精确控制或回流管线的需要，仅在启动或工艺大排放期间流入火炬22。
冷火炬系统
可用于从火炬气流回收能量的其他目前考虑的系统的实施方式显示在图3的管路图中。在可被称为冷火炬系统90的该系统中，来自正常运转的基本上所有的火炬气被转移至发动机/发电机组64，仅引燃燃烧器46在火炬22的末端上正常点燃。如下面所讨论的，具有液体堰94(例如水)的容器92可布置在火炬分离罐32和火炬22之间的火炬供应集管38中，以便于在工艺高体积排放期间控制冷火炬系统90中的压力。其他设备类似于以上对于图2讨论的。
在容器92中，来自火炬供应集管38的入口管96在液体堰94的水98的表面下面延伸。在入口管96的开口102上方的水位100用于控制冷火炬系统90的最大压力。如果例如通过大气体排放或通过在发动机/发电机组64下方提供动力超过该最大压力，则气体推动离开入口管96，通过水98鼓泡，并行进至火炬22。该气体随后在火炬22的末端99上通过引燃燃烧器46被点燃。在入口管96中的开口102上方的水位100，并且因此在火炬系统90中的最大压力，通过测量在容器92上的两点106之间压差的液面控制器104保持。液面控制器104被连接至致动器108，其可控制连接至容器92的水管线112上的阀110。当水位100下降得太低时，液面控制器104打开阀110，允许水流入容器92，直到水位100恢复。此外，容器92可具有排放阀113以降低水位100，或从容器92中去除所有的水。液体堰94可与火炬分离槽32结合或可使用并入液体堰94的任何数量的其他设计。
旁路管线114可经入口和出口管线连接至容器92。安装在旁路管线114中的阀116可具有致动器118，以便在启动发动机/发电机组64前允许容器92在操作员控制下遥控地绕过，如由参考数字120所指示的。最终，氮气管线122可被连接至容器92，以保持少量氮气吹扫通过容器92、火炬供应集管管线38并离开火炬22的末端99，以确保惰性气氛穿过容器92下游的管路存在。
冷火炬系统的操作程序
图4为流程图，根据本技术的实施方式，其说明可用于启动冷火炬系统90的程序130的例子。也参看图3，图4的方块132显示火炬系统14可用处于打开位置的旁路阀116启动。可选地，火炬系统14可用空的或具有在管96下面的水位的容器92启动。启动火炬系统14可包含吹扫火炬集管20和38，以消除氧气并随后点燃火炬引燃燃烧器46。一旦引燃燃烧器46运转，吹扫气管线28可被打开至火炬系统，以启动易燃的火炬气向火炬22流动。
一旦火炬系统14是可使用的，则工厂12可被启动并实现稳定运转，如方块134所示。这将涉及多个不同的步骤，其取决于工厂的类型和大小等因素。一旦工厂14的运转稳定，则发动机/发电机组64可被启动。
发动机/发电机组64可用燃料气体阀78启动，燃料气体阀78打开以向发动机提供用于启动的高能量含量燃料，如方块136所示。接下来，发动机/发电机组64可通过启动鼓风机74和关闭燃料气体阀78被缓慢切换至火炬气，如方块138所示。在这时，发动机/发电机组64将在低速下操作并消耗集管中少于所有的火炬气，留下主火焰燃烧，如在热火炬情形中描述的。如方块140所示，在发动机/发电机组64运行和火炬压力低之后，可关闭旁路阀116，或从管线112添加水至容器92，直到火炬22的火焰熄灭，在此后基本上所有的火炬气可被转移至发动机/发电机组64。当关闭旁路阀116，或水位100增加在入口管96上方时，发动机/发电机组64燃烧所有的火炬气，并且可在自动控制下进行冷火炬系统90的控制，如方块142所示。
在冷火炬系统90正常运转期间可用于控制发动机/发电机组64的程序150的例子显示在图5的方块图中。如方块152所示，程序150以发动机/发电机组64在稳定条件下运行开始。火炬系统14的压力可随后用于控制发动机/发电机组64的速度。如方块154所示，如果火炬系统14的压力已经增加超出先前输入的设定点，则发动机速度可增加，如方块156所示，以燃烧更多的火炬气。如果火炬压力已经降低低于先前输入的设定点，如方块158所示，则发动机速度可降低，如方块160所示，以降低燃烧的燃料气体的量。在每次改变发动机速度后，在方块152后恢复控制。
更复杂的控制方案可用于控制发动机/发电机组64的速度，并因此控制火炬系统14中的压力。例如，比例-积分-微分(PID)控制器可使用火炬系统中的压力作为输入并使用发动机/发电机组64的速度作为输出。当适当调整时，这种PID控制器将基于火炬系统14中的压力连续调节发动机/发电机组64的速度，增加或降低发动机速度以保持火炬压力恒定。更先进的控制系统，诸如模糊逻辑方案，对于基于火炬压力控制发动机速度可以是期望的，因为这些方案可具有更低的动力输出的增长变化。
例如，在模糊逻辑控制方案中，火炬系统14中的压力将被允许在小的可调范围内变化，发动机速度取决于当前压力范围以逐步方式变化。如果压力进入更高的压力范围，例如，发动机速度可轻微增加，例如逐渐加快，以燃烧更多的火炬气并因此降低火炬系统14中的压力。相反，如果压力进入更低的范围，则发动机速度可轻微降低，例如逐渐减慢，以允许火炬系统14中的压力增加。此外，来自火炬压力传感器的正向输送输入或连接至火炬的设备的操作员可用于控制发动机/发电机组64，或如果发生至火炬集管的大排放，将它置于安全模式。
可使用任何数量的组合的控制方案。例如，模糊逻辑控制方案可与PID控制器组合，其中PID控制器提供小的、平缓的发动机/发电机组64的速度变化，同时模糊逻辑方案可防止PID控制器的过冲，所述过冲可导致发动机速度的波动，并因此导致动力输出的变化。
如果发动机/发电机组64已经停止运行，如方块162所示，则很多程序可自动或手动执行，以准备返回正常运转。如方块164所示，可确认火炬22的点火状况以确保任何排放的气体将被燃烧。这可通过目视检查火炬引燃燃烧器46的状态由操作员进行，例如，通过使用照相机图像以确保燃烧器46被点燃。其他技术，诸如用放置在燃烧器46上的温度传感器(热电偶)测量热，可用于自动确保火炬引燃燃烧器46被点燃。也可使用这些技术的组合。如果火炬引燃燃烧器46未被点燃，则它可在气体到达末端99前被点燃。多种技术可用于点燃火炬22。例如，遥控点火器(未示出)可用于提供火花，点燃引燃燃烧器46。
一旦已经确认火炬22的点火状态，则可打开火炬旁路阀116，或打开排放阀113以排放水98，如方块168所示，允许火炬气直接流动至火炬22，其可降低冷火炬系统90中的压力。火炬气可随后通过在火炬22末端99上的火炬引燃燃烧器46点燃并随后燃烧。如方块170所示，可做出决定以重新启动过程。如果如方块172所示做出恢复的决定，则该程序用方块134上的行动重新启动，如对于图4所讨论的。如果没有恢复，则过程在方块174终止。
发动机/发电机组64对可燃烧的火炬气的量通常具有限制。在太多火炬气从工艺容器中释放以通过发动机/发电机组64燃烧的情况下，排放的过量气体可在火炬22中燃烧。例如，在图6的流程图中显示可能在过量气体排放的情况下发生的一连串事件。就图5而言，该程序180可以发动机/发电机组64的稳定运转开始，如方块182所示。在大体积排放或高压排放的情况下，气体将通过容器92和液体堰94中的入口管96(即，浸入管)排放，如方块184所示。如方块186所示，气体将由通常总是保持点燃的火炬引燃燃烧器46点燃。
过压可导致发动机/发电机组64全速运行，如对于图5所讨论的。在方块188中，可询问工厂操作员发动机/发电机组64是否可继续运转。发动机/发电机组64可因诸多原因停止，例如以稳定工厂运转而不引起动力水平变化，等等。如果排放是短暂的或非紧急性的，如方块190所示，则发动机/发电机组64可在自动运转中保持运行，以尽可能多的燃烧火炬气，任何超过发动机/发电机组64容量的过量气体在火炬22中消耗。然而，发动机/发电机组64可被停止，如方块192所示。如果发动机/发电机组64在方块194中停止，则可做出重新启动发动机的决定。如果发动机/发电机组64要重新启动，在方块196中，过程将随后以在对于图4讨论的方块134中开始的行动恢复。如果该过程没有重新启动，则它在方块198终止。
用于聚烯烃工厂的示例性系统
如以上所讨论的，本技术的能量再生系统10可以用于多种不同化工厂12，包含化学生产装置和精炼厂。例如，不将本技术的适用性限于任何一种类型的工厂，目前考虑的本技术的实施方式可用于在聚烯烃生产过程中从火炬气回收能量。用于生产聚烯烃的示例性制造过程200在图7的方块图中描述，所述聚烯烃诸如聚乙烯均聚物、聚丙烯均聚物和/或它们的共聚物。该过程中的每个步骤都可具有送至火炬系统14的常规排放，如下面所讨论的。非常规供应不具体详述，但可包含易燃的和非易燃的物质两者，例如，用于从容器吹扫烃的氮气，或来自过压排放的气体和液体，等等。如以上对于图6讨论的，这种非常规排放可被送至火炬系统14用于点火或可在发动机/发电机系统16中燃烧以回收能量。
如图7所示，多个供应者202可经管线、卡车、瓶、罐等等提供反应器原料204至制造系统200。供应者202可包括厂区外和/或厂区内装置，诸如，例如，烯烃厂、精炼厂、催化剂厂等等。可能的原料204的例子包括烯烃单体和共聚单体(诸如乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯和癸烯)、稀释剂(诸如丙烷、丁烷、异丁烷、己烷、庚烷和它们的异构体或混合物)、链转移剂(诸如氢)、催化剂(诸如Ziegler催化剂、Ziegler-Natta催化剂、铬催化剂和金属茂催化剂)、助催化剂(诸如三乙基烷基铝、三乙基硼和甲基铝氧烷)和其他添加剂。烃和氮气可从原料204的运输和储存中的多个点被排放至火炬，例如，吹扫管线在使用后不含烃，或清洁储存容器以备用等等。
原料204被提供给反应器供应系统206，其中它们可被储存在诸如单体储存和供应槽、稀释剂容器、催化剂槽、助催化剂瓶和槽等等中。在供应系统206中，原料204可在它们作为供料208引入反应器系统210前被处理或加工。例如，原料204，诸如单体、共聚单体和稀释剂，可运送通过处理床(例如，分子筛床、铝填料等)以去除催化剂毒物。这种催化剂毒物可包括例如水、氧气、一氧化碳、二氧化碳和含有硫、氧或卤素的有机化合物。在处理过程中从原料中分离的气态催化剂毒物可被作为常规排放送至火炬系统14。烯烃单体和共聚单体可为液体、气态或超临界流体，这取决于被供料的反应器类型。同样，通常可加入仅相对少量的新鲜的补充稀释剂作为原料204，供应至反应器系统210的大多数稀释剂从反应器流出物中回收。
反应器系统210可包含一个或多个聚合反应器容器，诸如固体聚合物分布在连续的液相、气相中，或超临界或聚合物液体溶解或分布在液体中。在一些情况，反应器系统210可包含液相和气相反应器的组合，以及多个液相或多个气相反应器的组合。如果多个反应器组成反应器系统210，反应器可串联、平行或以任何其他合适的组合或构造布置。通常，从反应器至火炬系统14的常规排放是不期望的。
在聚合反应器容器中，一种或多种烯烃单体被聚合以形成包含聚合物颗粒的产物，通常被称为蓬松物(fluff)。蓬松物可具有一种或多种感兴趣的熔体、物理、流变和/或机械性质，诸如密度、熔体指数(MI)、熔体流动速率(MFR)、共聚物或共聚单体含量、模量和结晶度。促进单体聚合的一种或多种催化剂通常被添加至聚合反应器容器。对于多峰树脂中的每种组分聚合物，可选择催化剂或多种催化剂以实现期望的蓬松物性质。此外，也可选择反应条件，诸如温度、压力、流动速率、机械搅拌、产品提取、组分浓度、聚合物生产率等等，以实现期望的性质。
如果反应器或多个反应器为液相，则稀释剂通常被供应至反应器。稀释剂可为在反应条件下为液体的惰性烃，诸如异丁烷、丙烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、正己烷、环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、乙基环己烷等等。稀释剂的目的通常是在反应器内使催化剂颗粒和聚合物悬浮(例如，在环管反应器中聚合物淤浆的循环中)。稀释剂也存在用于运送从聚合反应排放的热至反应器冷却表面。
反应器系统210内的反应器的排放212可包含聚合物蓬松物以及非聚合物成分诸如稀释剂、未反应的单体/共聚单体和残余催化剂。排放212可随后诸如通过稀释剂/单体回收系统214处理，以将非聚合物组分216(例如，稀释剂和未反应的单体)与聚合物蓬松物218分离。稀释剂/单体回收系统214可具有稀释剂/单体的低压回收闪蒸以及相关的循环压缩，或可仅使用高压闪蒸去除该处理步骤。
使用或不使用低压闪蒸，未处理的回收非聚合物组分216可诸如通过分馏系统220进行进一步加工，以去除不期望的重组分和轻组分。分馏系统220可以是至火炬系统的常规排放的重要来源，因为非反应性组分可能在它们返回供应系统206以用作反应器系统210的供料208前从非聚合物组分216中去除。例如，从非聚合物组分216去除乙烷防止其在反应器系统210中积累。乙烷被常规排放入火炬以便处理。此外，少量己烷和己烯也可从分馏系统220排放至火炬系统90，以防止这些化合物在非聚合物组分216中积累。其他组分也可被排放入火炬系统14，包含氮气等等。
分馏的产品流222可随后经供应系统206返回反应器系统210。在另一方面，非聚合物组分216可更直接回收至供应系统206(如由参考数字224指示的)，绕开分馏系统220，并因此避免分馏系统220的能量消耗。的确，在一些实施方式中，从反应器排放的多达50-95%的稀释剂绕开分馏系统220至反应器系统210。直接回收供应携带非反应性组分回到反应器，并且不是至火炬系统14的排放源。
同样在稀释剂回收区214中，产品聚合物蓬松物通常用氮气或其他惰性气体吹扫以从蓬松物从中去除烃稀释剂、单体和其他成分。该吹扫可在系统226中挤出前减少聚合物蓬松物中的残余物至低水平，以便产品的终端用户不暴露于残余的烃。来自吹扫的氮气和烃混合物通常被送至回收系统(未示出)，在其中大多数烃经流216被回收返回反应器，并且一些氮气可被回收返回吹扫系统。为了防止在回收的氮气中乙烷和乙烯的积累，一部分回收的氮气被送至火炬集管20以便处理。这可以是至火炬系统14的常规排放的另一重要来源。
在挤出/卸载系统226中，蓬松物218通常被挤出以产生具有期望的机械、物理和熔体特性的聚合物团粒228。通常，聚烯烃团粒可随后被运送至产品卸载区，在那里所述团粒可被储存，与其他团粒混合和/或被装入轨道车、卡车、袋子等等，用于分配给消费者230。
在示例性的大的聚烯烃装置中，如上所述，至火炬系统14的气体流量可平均为每小时大约5000lbs/小时或大约68,000标准立方英尺。在大约455BTU/SCF的平均热值下，这对应于大约30×106BTU/小时。至火炬系统14的气体流量不限于这些量。取决于工厂的大小，该排放可低得多或大得多。例如，在小工厂中，至火炬系统14的气体流量可为2000lbs/小时、1000lbs/小时、500lbs/小时或甚至更小。相反，在大工厂中，至火炬的气体流量可为10,000lbs/小时、20,000lbs/小时、60,000lbs/小时或甚至更高。因为多火炬集管的使用在大工厂中可能是普遍的，可使用多个能量回收设备。
流动至火炬系统14的气体量可影响发动机/发电机64的选择。例如，对于较大的工厂，用于为工厂公用设备或次级发电产生蒸汽的燃烧器可比其他选择更有效。可选地，对于较小的系统，可选择向发电机或压缩机提供动力的往复式发动机。
例如，可用于目前考虑的本技术的实施方式的发动机/发电机组64使用往复式发动机，并可从Cummins Power Generation获得。发动机/发电机组64可对稀释为以体积计40%甲烷的燃料产生全动力，并以按体积计至少30%甲烷的浓度以降低的动力运行。一种发动机/发电机组64消耗16×106BTU/小时的燃料气体，产生大约1750千瓦(KW)的电。
使用燃烧大约16×106BTU/小时的单一发动机/发电机组64，如上所述，可消耗来自示例性聚烯烃工厂的大约30×106BTU/小时一半左右的火炬气，产生大约1.75兆瓦(MW)的电。剩余的火炬气可被送至火炬系统14中的火炬用于燃烧，如对于图2描述的。此外，过量的气体可被压缩并储存，用于发动机/发电机组64中以后的燃烧。
如果进一步的能量重新捕获是期望的，则每个燃烧16×106BTU/小时的两个发动机/发电机组64可用于与火炬系统14结合。当可用的总能量小于两个发动机/发电机组的容量时，产生的电力将略微小于两倍的1.75MW，其中发动机在更低的速度下运行。
尽管以上公开的技术可进行多种改型和替代形式，但具体的实施方式已经以图中实例的方式显示。然而，应当理解，该技术不意欲限于公开的具体形式。而是，该技术包括所有落入由所附权利要求限定的该技术精神和范围内的改型、等同物和替代方案。

Claims (24)

1.回收能量的方法，包括：
从火炬集管转移至少一部分火炬气以形成转移的火炬气，其中所述火炬集管流体管接在化工厂、精炼厂或联合工厂中的工艺容器和火炬之间；
在动力产生系统中燃烧所述转移的火炬气以产生动力。
2.权利要求1所述的方法，其中所述动力产生系统包括往复式发动机或燃烧器或其组合。
3.权利要求1所述的方法，其中所述化工厂包括聚烯烃生产装置。
4.权利要求1所述的方法，包括添加燃料气体至所述转移的火炬气。
5.权利要求4所述的方法，包括在启动所述动力产生系统期间添加所述燃料气体至所述转移的火炬气。
6.权利要求1所述的方法，其中所述动力产生系统包括发电机或空气压缩机或其组合。
7.权利要求1所述的方法，包括从所述火炬集管基本上转移所有的火炬气，以在所述动力产生系统中燃烧。
8.权利要求1所述的方法，其中响应所述动力产生系统或所述工艺容器中的工艺变化：
将所述火炬置于活动状态中；和
将任何没有在所述动力产生系统中消耗的火炬气在所述火炬中燃烧。
9.权利要求1所述的方法，包括在第一期限期间储存来自所述动力产生系统的产生的动力，和在第二期限期间释放所储存的动力。
10.权利要求9所述的方法，其中所述第一期限具有相对于所述第二期限始终更低的环境温度。
11.权利要求1所述的方法，包括在所述动力产生系统中燃烧所述转移的火炬气至最大，并随后储存所述动力产生系统中剩余量的所述转移的火炬气和/或在所述火炬中燃烧所述剩余量的所述转移的火炬气。
12.从火炬气回收能量的系统，包括：
包括火炬和火炬集管的火炬系统，其中所述火炬集管流体管接所述火炬至化工厂、精炼厂或其组合中的工艺容器；
动力产生系统，其配置来燃烧所述火炬气并产生动力；
管道，其配置来从所述火炬集管转移至少一部分所述火炬气至所述动力产生系统。
13.权利要求12所述的系统，其中所述动力产生系统包括包含往复式发动机、燃烧器、锅炉或压缩机或其任何组合的机器。
14.权利要求13所述的系统，包括具有连接至所述火炬集管的入口和连接至所述机器入口的出口的鼓风机，其中所述鼓风机配置来增加在所述机器中燃烧的所述火炬气的压力。
15.权利要求13所述的系统，包括燃料气体管道，其配置来添加燃料气体至所述机器的所述入口。
16.权利要求15所述的系统，包括混合管道，其配置来形成所述燃料气体和所述火炬气的混合物，其中所述混合管道配置来添加所述混合物至所述机器的所述入口。
17.权利要求12所述的系统，包括使所述火炬与所述火炬集管隔离的水堰，其中所述水堰配置来基本上转移所有的所述火炬气至所述动力产生系统，用于燃烧，并且其中所述水堰中的水配置来被高压气体排放取代以打开至所述火炬的路径。
18.权利要求17所述的系统，其中所述水堰包括在火炬分离罐和所述火炬之间流体管接的容器。
19.权利要求17所述的系统，其中所述水堰被并入所述火炬分离罐中。
20.动力产生系统，包括：
往复式发动机或燃烧器，其配置来燃烧低BTU气体，其中所述低BTU气体包括火炬气，所述火炬气具有以体积计大于大约30%甲烷的能量含量；
火炬系统，其包括火炬和流体管接所述火炬至工厂中工艺容器的火炬集管；
从所述火炬集管至所述往复式发动机或所述燃烧器的管道，其中所述管道配置来从所述火炬集管转移所述火炬气，以便为所述往复式发动机或所述燃烧器提供动力；和
能量回收设备，其由所述发动机或所述燃烧器提供动力。
21.权利要求20所述的动力产生系统，包括鼓风机，所述鼓风机具有连接至所述火炬集管的入口和连接至所述往复式发动机或燃烧器的入口的出口，其中所述鼓风机配置来在向所述往复式发动机或所述燃烧器提供所述火炬气之前提升所述火炬气的压力。
22.权利要求20所述的动力产生系统，包括在所述火炬集管和所述火炬之间连接的水堰，其中所述水堰配置来在正常运转期间基本上转移所有的所述火炬气至所述往复式发动机。
23.权利要求20所述的动力产生系统，包括连接至所述往复式发动机的燃料源以提供燃料。
24.权利要求23所述的动力产生系统，包括配置来混合所述燃料和所述火炬气然后向所述往复式发动机提供该混合物的混合管道。
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