CN105585417B

CN105585417B - 一种聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法

Info

Publication number: CN105585417B
Application number: CN201410573705.2A
Authority: CN
Inventors: 姜立良; 曾芳勇; 唐旭东; 陈卓立; 徐望东; 苟均龙; 黄文辉
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: CN105585417A

Abstract

本发明公开一种聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法，包括如下步骤：1)将聚乙烯装置尾气经低压蒸汽伴热粗滤器和精滤器处理，去除所带固体颗粒和液滴；2)然后送入膜分离回收单元进行分离，回收其中的共聚单体和诱导冷凝剂；3)将经过膜分离回收单元处理后的尾气送入缓冲罐，将缓冲罐中氮含量高的烃类组分废气引进到变压吸附单元处理，将其中的烃类组分和氮气、氢气进行分离，含烃类组分提浓到80％以上；4)然后将得到的回收气与炼厂干气混合后送入干气制乙苯装置制备乙苯；其中，膜分离回收单元为一级膜分离器，进料温度为‑20～0℃、进料压力为0.5～1.6MPa。本发明实现了聚烯烃装置排放气的完全利用，经济效益和环保效益显著。

Description

一种聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯的尾气的回收技术领域，尤其涉及一种聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法。

背景技术

聚乙烯(PE)装置在聚合工艺中占有十分重要的地位。在PE生产过程中，从反应器排放惰性气体的同时带出许多未反应的单体乙烯、氢气、共聚单体(如丁烯-1、己烯、辛烯等)和诱导冷凝剂(如异戊烷、己烷)等。同时聚乙烯粉料中也含有很多的未反应的单体乙烯、共聚单体(如丁烯-1、己烯、辛烯等)和诱导冷凝剂(如异戊烷、己烷)等，工艺上采用在脱气仓用氮气吹扫来脱除这些烃类以达到聚乙烯造粒的要求。

以上两股工艺气体通过脱气仓顶进入回收系统，经压缩冷凝回收部分共聚单体和诱导冷凝剂，由于受压力和冷凝温度的制约，仍有部分气体无法回收使用。这部分尾气中一部分返回体系送料循环使用，另一部分则直接排放到火炬系统点天灯烧掉，既造成了资源的严重浪费，同时又增加了装置原料的单耗。因此，做好聚乙烯(PE)装置的节能降耗工作意义重大。

一般地，PE装置尾气回收通常采用先低压冷凝后高压冷凝的工艺，回收尾气中的共聚单体和诱导冷凝剂。来自脱气仓的尾气先进入低压冷却器，尾气温度由80℃以上降至30℃以下，然后进入低压冷凝器温度降至-5℃以下，经低压凝液罐后成气相进入压缩机，尾气温度由-5℃以下升至120℃以上，压力由0.02Mpa左右升至0.8Mpa以上，然后进入高压冷却器，温度降至30℃后进入高压冷凝器，降至-10℃以下后进入高压凝液罐进行气液分离，分离出的凝液经高压凝液泵增压后，与低压凝液汇合返回反应系统，未冷凝的尾气进入尾气缓冲罐，部分用于反应器排料系统输送气，输送树脂回到树脂脱气仓，多余的尾气在压力控制下排往火炬烧掉，因此称这部分燃烧气为火炬气。

通常，这部分尾气包括70％左右的氮气和约30％的C₂以上烃类物质，如乙烯、乙烷、丁烯等等。若采用适宜的分离方法回收氮气和烃类物质，前者作为脱气仓用氮气循环使用，后者作为燃料送炉子燃烧加热其他物料，将会产生良好的经济和环保效益。

表1、尾气系统的气体典型组成及范围

公开号为CN101265153A的中国专利公开了一种从聚乙烯装置尾气中回收有机烃和氮气的膜分离工艺。该回收工艺将尾气进行碱洗、压缩、冷却，冷却后的尾气进入分离器，分离回收有机烃，从分离器排出的气体进入有机蒸汽膜，将进入膜分离器的气体分成富含有机烃类的渗透气流和富含N₂的渗余气流。该发明适用于聚乙烯装置尾气的回收处理。

公开号为CN101530711的中国专利公开了一种聚乙烯装置尾气完全回收利用方法，用于将聚乙烯装置经高低压冷却冷凝回收系统后尾气中共聚单体、诱导冷凝剂及乙烯的回收循环利用以及尾气中的低压、高含氮的烃类组分进行完全分类回收的方法。聚乙烯装置尾气首先进入膜分离回收单元回收其中的共聚单体、诱导冷凝剂及部分乙烯，并将其循环至压缩机入口进而返回反应系统循环利用。膜分离回收后的废气进缓冲罐，将缓冲罐排至火炬的废气引进变压吸附系统回收，将其分离出烃类组分进燃料气系统综合利用，同时提浓后的氮气用于装置吹扫气，实现尾气完全回用，火炬气零排放。

由以上专利文献可见，现有技术将聚乙烯装置尾气部分回收后的废气进缓冲罐排至火炬或燃料气系统利用。表1表明还有约10％的乙烯资源被白白烧掉。

由此可见，如何对现有技术进行改进，提供一种聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法，将现有技术作为废气的聚乙烯装置尾气经过净化并利用其中的乙烯资源生产乙苯，资源回收综合利用，变废为宝，这是本领域目前需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法，将聚乙烯装置尾气经过净化并利用其中的乙烯资源生产乙苯，资源回收综合利用，变废为宝。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法，包括如下步骤：

1)将聚乙烯装置尾气经低压蒸汽伴热粗滤器和精滤器处理，去除所带固体颗粒和液滴；

2)然后送入膜分离回收单元进行分离，回收其中的共聚单体和诱导冷凝剂；

3)将经过膜分离回收单元处理后的尾气送入缓冲罐，将缓冲罐中氮含量高的烃类组分废气引进到包括有置换流程和抽空冲洗操作流程的变压吸附单元处理，将其中的烃类组分和氮气、氢气进行分离，含烃类组分提浓到80％以上；

4)然后将得到的回收气与炼厂干气以1：0～10000的体积比混合后送入干气制乙苯装置制备乙苯；

其中，所述膜分离回收单元为一级膜分离器，进料温度为-20～0℃、进料压力为0.5～1.6MPa。

优选地，步骤4)中，回收气进入干气制乙苯装置的进料温度为20～45℃、进料压力0.6～0.8MPa。

优选地，步骤4)中，回收气进入干气制乙苯装置的压缩机后与包括催化裂化、加氢裂化、催化裂解和热裂解的炼油厂干气混合，得到的混合气进入干气制乙苯装置的反应器中进行包括脱丙烯、烃化及反烃化反应、吸收及苯回收、乙苯分离的处理。

优选地，所述膜分离回收单元的引入点是凝液罐之后。

优选地，所述变压吸附单元的引入点是缓冲罐排火炬气管线。

优选地，所述变压吸附单元为回收净化装置，由四台以上吸附器和多个程序控制阀门构成。

本发明的聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法适合气相流化床工艺尾气综合利用，实现对尾气中乙烯等资源的完全回收，达到提升回收效果、降低能耗的目的，具体如下：

1)装置尾气通过组合单元回收，烃类组份实现完全回收，装置物耗接近该工艺的理论物耗水平；

2)该项目针对目前聚乙烯装置的尾气回收系统，采用了“压缩冷凝+有机蒸汽膜法回收+变压吸附回收+增压完全利用”的组合工艺技术，该成套工艺具有能耗低、回收完全的特点，尤其适用于已建装置的改造之用，具有较强的创新性。

3)经过步骤1)-步骤3)的处理，回收的烃类浓度提纯至87％以上，可作为干气制乙苯的原料等，实现多用途和灵活切换，实现了聚烯烃装置排放气的完全利用，经济效益和环保效益显著。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清楚，以下结合通过具体的实施例来对本发明进行详细说明。

有机蒸汽膜法回收工艺是一种“提浓而不提纯”的工艺，它通过膜对烃类物质透过率的不同，将有机烃类提浓后压缩返回反应器以重复利用。投用有机蒸汽膜法回收工艺后，原深冷分离留存的重烃组份得到进一步的提浓回收到反应器。

变压吸附的基本原理是利用吸附剂对不同吸附介质在不同的分压下有不同的吸附容量、吸附速度、吸附推动力，并且在一定的压力下对混合气体各组分具有选择吸附的特性，加压时完成混合气体的吸附分离，减压时完成吸附剂的再生，从而实现对不同气体的分离。聚乙烯尾气中含有从甲烷到戊烷的一系列烃类组分，浓缩回收后具有较高燃烧热值的富烃气可供苯乙烯、聚苯乙烯等用户使用，同时提纯后的氮气可供聚乙烯脱气仓吹扫使用。

针对目前聚乙烯装置的尾气回收系统，采用了“传统压缩冷凝优化+有机蒸汽膜法回收+变压吸附回收+干气制乙苯”的组合工艺技术，该成套工艺具有能耗低、乙烯回收完全、干气制乙苯装置操作条件无变化的特点，尤其适用于已建装置的改造之用。

其中，膜分离回收单元的引入点是凝液罐之后。

其中，变压吸附单元的引入点是缓冲罐排火炬气管线，该单元是由不少于4台的吸附器和一系列程序控制阀门构成的回收净化装置。

其中，将聚乙烯装置排火炬的高氮含量、低烃含量的尾气经变压吸附单元后烃类组分和氮气、氢气进行分离，含烃类组分提浓到80％以上，用于干气制乙苯装置原料气；完全消除火炬气，装置实现零排放。

本发明由于采用变压吸附技术配合膜分离回收单元以及干气制乙苯，从而实现了对排放气尾气的综合利用。由于该技术无需深度压缩和冷凝，无需脱气塔等高能耗设备，故其能耗低、投资小、见效快，尤其适宜于已建装置的技术改造。实现了真正意义上的绿色低碳和“零排放”。回收的烃类浓度提纯至87％以上，可作为燃料气、干气制乙苯的原料、裂解原料等，实现多用途和灵活切换。回收的氮气纯度大于95％，氢气含量小于1％，可用于本脱气仓粉料的吹扫，并达到脱气安全的要求。

实施例一

某石化企业聚乙烯装置高压凝液罐后尾气温度：-10℃，压力：0.85MPaG。该聚乙烯尾气经蒸汽伴热后进入膜回收单元。

首先进行原料气预处理，分别经粗滤器和精滤器去除原料气中所带固体颗粒和液滴，温度为1.4℃，压力为0.75MPaG。然后进入膜分离回收单元，该单元为一级膜分离器，进料温度为-18℃、进料压力为1.6MPa，分离后有464Nm³/hr渗透温度7℃，返回至排放系统压缩机入口，1271Nm³/hr尾气温度7℃，进入缓冲罐。尾气、渗透气和排放气的组成见下表2。

表2某石化企业聚乙烯装置尾气工况表

从上表计算膜分离回收系统共聚单体(如丁烯-、己烯、辛烯等)、诱导冷凝剂(如异戊烷、己烷)的回收率为77.5％。回收率R＝1-(尾气流量*尾气C₄浓度)/(原料气流量*原料气C₄浓度)。

具体对比渗透气和尾气组成可看出，渗透气中C₂以上体积分数约为37％，比原料气中提高了20％，其中乙烯体积分数为20％，提高一倍，共聚单体体积分数为7.5％，提高一倍，C₅体积分数为0.72％，提高了2至3倍。而排火炬废气中，C₂以上体积分数占10％，比原料气下降7％，下降比例较大，其中共聚单体仅占1％，C₅占0.2％，比原料气中都有大幅下降。在维持反应器中相同的冷剂浓度情况下，诱导冷凝剂计量泵的输出由原先的8-10％，降到4-5％，充分表明诱导冷凝剂的回收量有所增加而补充量有明显的减少。以上数据和分析均表明，膜回收系统投用效果显著，原排放尾气中的有机成分得到了较好的回收。

进入缓冲罐的尾气，除部分尾气作为输送气返回后有700Nm³/hr排至火炬的气体进入PSA回收系统，首先经换热器加热至25℃，在0.7MPa的压力下进入由3台吸附器和一系列程序控制阀门构成的回收净化装置。每台吸附器在依次经历吸附(A)、均压降(ED)、置换(RP)、逆放(D)、抽空(P&V)、均压升(ER)和升压(FR)等步骤。时间和操作条件依次是240s、常温、0.7MPa；30s、常温、0.7MPa→0.31MPa；240s、常温、0.31MPa；210s、常温、0.19MPa→0.02MPa；240s、常温、0.02MPa→0.085MPa；30s、常温、0.085MPa→0.31MPa；210s、常温、0.31MPa→0.7MPa.经PSA回收后烃类产品气温度40℃，压力0.01MPa。H2+N2回收温度40℃，压力0.65MPa。

经分析经PSA回收后尾气分成两股气体的组成分别见下表3:

表3经PSA后尾气回收气体组成表

从上表计算烃类产品的回收率74.0％，纯度≧87％；H₂+N₂回收率80％，H₂+N₂纯度≧99％。

然后将得到的回收气与炼厂干气混合后作为原料气送入干气制乙苯装置制备乙苯；

其中，回收气进入干气制乙苯装置的进料温度为35℃、进料压力0.7MPa，回收气进入干气制乙苯装置的压缩机后与包括催化裂化、加氢裂化、催化裂解和热裂解等的炼油厂干气以1：30的比例混合，得到的混合气进入干气制乙苯装置的反应器中进行包括脱丙烯、烃化及反烃化反应、吸收及苯回收、乙苯分离的制取乙苯操作。这样不仅利用了回收气中C₂烯烃，而且有利于降低炼油厂干气中的硫含量，保护反应催化剂。

实施例二

本实施例中与实施例一处理的尾气相同，此处不再赘述。

与实施例一不同的是:

本实施例中采用膜分离回收单元进行处理时的进料温度为-15℃、进料压力为1.4MPa。此种工艺条件下，烃类产品的回收率75.0％，纯度≧87.5％；H₂+N₂回收率82％，H₂+N₂纯度≧99％.

本实施例中将得到的回收气与炼厂干气混合后作为原料气送入干气制乙苯装置制备乙苯；其中，回收气进入干气制乙苯装置的进料温度为28℃、进料压力0.8MPa，回收气进入干气制乙苯装置的压缩机后与包括催化裂化、加氢裂化、催化裂解和热裂解等的炼油厂干气以1：400的比例混合。

实施例三

本实施例中与实施例一处理的尾气相同，此处不再赘述。

与实施例一不同的是:

本实施例中采用膜分离回收单元进行处理时的进料温度为-12℃、进料压力为0.8MPa。此种工艺条件下，烃类产品的回收率75.2％，纯度≧87.7％；H₂+N₂回收率81％，H₂+N₂纯度≧99％。

本实施例中将得到的回收气与炼厂干气混合后作为原料气送入干气制乙苯装置制备乙苯；其中，回收气进入干气制乙苯装置的进料温度为28℃、进料压力0.8MPa，回收气进入干气制乙苯装置的压缩机后与包括催化裂化、加氢裂化、催化裂解和热裂解等的炼油厂干气以1：1000的比例混合。

其余的步骤、所用的装置及工艺条件均与实施例一相同，此处不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法，其特征在于，包括如下步骤：

其中，所述膜分离回收单元为一级膜分离器，进料温度为-20～0℃、进料压力为0.5～1.6MPa；步骤4)中，回收气进入干气制乙苯装置的进料温度为20～45℃、进料压力0.6～0.8MPa。

2.如权利要求1所述的聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法，其特征在于，步骤4)中，回收气进入干气制乙苯装置的压缩机后与包括催化裂化、加氢裂化、催化裂解和热裂解的炼油厂干气混合，得到的混合气进入干气制乙苯装置的反应器中进行包括脱丙烯、烃化及反烃化反应、吸收及苯回收、乙苯分离的处理。

3.如权利要求1所述的聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法，其特征在于，所述膜分离回收单元的引入点是凝液罐之后。

4.如权利要求1所述的聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法，其特征在于，所述变压吸附单元的引入点是缓冲罐排火炬气管线。

5.如权利要求1所述的聚乙烯装置尾气生产乙苯的方法，其特征在于，所述变压吸附单元为回收净化装置，由四台以上吸附器和多个程序控制阀门构成。