CN106731441A - 一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统和方法
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。
本发明还提供了一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的方法，该方法无需使用冰冷机制设备，能耗低，投资成本低，经济效益高，且能高效回收排放气中的烃类物质，提高氮气纯度和回收率，环保无污染。
为此，本发明一方面提供了一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统，其包括：
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。
在本发明的一些实施例中，所述压缩冷却机构包括至少一组压缩冷却单元，所述压缩冷却单元由压缩机、第一换热器和第一气液分离器串联组成。
在本发明的另一些实施例中，所述深冷机构包括至少一组深冷单元，所述深冷单元包括第二换热器、第二气液分离器、第一节流阀、第三换热器、第三气液分离器、第二节流阀、透平膨胀机和透平膨胀机增压端。
根据本发明，当所述深冷机构包括一组深冷单元时，
所述第二换热器的第一入口与深冷机构的入口相连，第二换热器的第一出口与第二气液分离器的入口相连，第二气液分离器的气相出口与第三换热器的第一入口相连，第三换热器的第一出口与第三气液分离器的入口相连，第三气液分离器的气相出口与第三换热器的第二入口相连，第三换热器的第二出口与透平膨胀机的入口相连，透平膨胀机的出口与第三换热器的第三入口相连，第三换热器的第三出口与第二换热器的第四入口相连，第二换热器的第四出口与透平膨胀机增压端的入口相连，透平膨胀机增压端的出口与深冷机构的第二出口相连；
第二气液分离器的液相出口与第一节流阀的入口相连，第一节流阀的出口与第二换热器的第二入口相连，第二换热器的第二出口与压缩冷却机构的入口相连；
第三气液分离器的液相出口与第二节流阀的入口相连，第二节流阀的出口与第三换热器的第四入口相连，第三换热器的第四出口与第二换热器的第三入口相连，第二换热器的第三出口与深冷机构的第一出口相连。
在本发明的一些实施例中，所述烃膜分离机构的第二出口与压缩冷却机构的入口相连。
根据本发明，系统中使用的冷媒介均为不低于环境温度的介质。
本发明另一方面提供了一种采用所述系统回收烯烃聚合物排放气的方法，其包括：
压缩冷却步骤：将进入压缩冷却机构的烯烃聚合物排放气，经压缩冷却单元处理后，从压缩冷却机构的第一出口输出剩余排放气流，第二出口输出液相的C4 +高碳烃流；
烃膜分离步骤：将进入烃膜分离机构的剩余排放气，经烃膜组件处理后，从烃膜分离机构的第一出口输出产品排料系统(PDS)输送气流，第二出口输出C4 +高碳烃流；
氢膜分离步骤：将进入氢膜分离机构的剩余排放气，经氢膜组件处理后，从氢膜分离机构的第一出口输出剩余尾气流，第二出口输出含有氢气的混合不凝气体流；
深冷步骤：将进入深冷机构的剩余尾气流，经深冷单元处理后，从深冷机构的第一出口输出氮气流，第二出口输出C2 +低碳烃流，第三出口输出C4 +高碳烃流。
在本发明的一些实施例中，所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.1-0.8；优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.4-0.6；进一步优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.45-0.55。在本发明的另一些实施例中，将从烃膜分离机构第二出口输出的C4+高碳烃流返回到压缩冷却机构。
在本发明的又一些实施例中，将从深冷机构第三出口输出的C4 +高碳烃流返回到压缩冷却机构。
本发明的有益效果为：本发明所述在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统和方法，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，采用无需外加能量的深冷机构分离氮气、C2 +烃类和C4 +烃类，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。
附图说明
下面将结合附图来说明本发明。
图1为本发明实施例中所述在烯烃聚合物生产中用于排放气回收系统的结构示意图；
图中附图标记的含义如下：101 压缩冷却机构；102 烃膜分离机构；103 氢膜分离机构；104 深冷机构；1011 前置压缩机；1012 前置第一换热器；1013 前置第一气液分离；1014 后置压缩机；1015 后置第一换热器；1016 后置第一气液分离；1021 烃膜分离组件；1031 氢膜分离组件；1041 第二换热器；1042 第二气液分离器；1043 第一节流阀；1044 第三换热器；1045 第三气液分离器；1046 第二节流阀；1047 透平膨胀机；1048 透平膨胀机增压端；
201 压缩冷却机构入口；301 前置压缩机入口；302 前置压缩机出口；303 前置第一换热器入口；304 前置第一换热器出口；305 前置第一气液分离器入口；306 前置第一气液分离器气相出口；307 前置第一气液分离器液相出口；308 后置压缩机入口；309 后置压缩机出口；310 后置第一换热器入口；311 后置第一换热器出口；312 后置第一气液分离器入口；313 后置第一气液分离器气相出口；314 后置第一气液分离器液相出口；202 压缩冷却机构第一出口；2031 压缩冷却机构前置第二出口；2032 压缩冷却机构后置第二出口；204 烃膜分离机构入口；205 烃膜分离机构第一出口；206 烃膜分离机构第二出口；207 氢膜分离机构入口；208 氢膜分离机构第一出口；209 氢膜分离机构第二出口；210 深冷机构入口；211 深冷机构第一出口；212 深冷机构第二出口；213 深冷机构第三出口；214 第二气液分离器入口；215 第二气液分离器液相出口；216 第二气液分离器气相出口；217 第三气液分离器入口；218 第三气液分离器液相出口；219 第三气液分离器气相出口；220 透平膨胀机出口；221 透平膨胀机增压端入口；222 第一节流阀入口；223 第一节流阀出口；224第二节流阀入口；225 第二节流阀出口；226 透平膨胀机增压端出口；227 透平膨胀机入口；
4011 第二换热器第一入口；4012 第二换热器第一出口；4021 第二换热器第二入口；4022 第二换热器第二出口；4031 第二换热器第三入口；4032 第二换热器第三出口；4041 第二换热器第四入口；4042 第二换热器第四出口；4051 第三换热器第一入口；4052第三换热器第一出口；4061 第三换热器第二入口；4062 第三换热器第二出口；4071 第三换热器第三入口；4072 第三换热器第三出口；4081 第三换热器第四入口；4082 第三换热器第四出口；
1 排放气；2’ 前置压缩冷却单元回收的C4 +高碳烃流；2” 后置压缩冷却单元回收的C4 +高碳烃流；3 第三料流；4 第四料流；5 第五料流；6 第六料流；7 第七料流；8 第八料流；9 第九料流；10 第十料流；11 第十一料流；12 第十二料流；13 第十三料流；14 第十四料流；15 第十五料流；16 第十六料流；17 第十七料流；18 第十八料流；19 第十九料流；20第二十料流；21 第二十一料流；22 第二十二料流；23 第二十三料流；24 第二十四料流；25第二十五料流。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例和附图来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。
如前所述，目前用于回收烯烃聚合物生产中排放气的系统存在无法同时实现烃类和氮气高效回收利用，以及压缩冷却装置需采用常温制冷冰机制设备等问题。
本发明人通过研究发现，通过将压缩冷却机构、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，而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，本发明正是基于上述方法作出的。
为此，本发明一方面提供了一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统，其包括：
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。
所述压缩冷却机构用于接收烯烃聚合物生产中的排放气，将排放气中各气体组分的压力压缩到同一等级，并分别输出回收的C4 +高碳烃流以及剩余排放气流；
烃膜分离机构，用于控制PDS输送气流中的C4 +高碳烃的含量；
氢膜分离机构，用于控制剩余尾气流中氢气组分含量；
深冷机构，用于接收来自所述氢膜分离机构的剩余尾气流，并回收其中的C2 +低碳烃流和氮气流。
在本发明的一些实施例中，所述压缩冷却机构包括至少一组压缩冷却单元，所述压缩冷却单元由压缩机、第一换热器和第一气液分离器串联组成。
所述压缩机的入口与压缩冷却机构的入口相连，其用于接收烯烃聚合物生产中的排放气，将排放气中各气体组分的压力压缩到同一等级，并输出高压气体流；
所述第一换热器，用于接收并冷却来自压缩机的高压气体流，并输出温度低于高压气体流露点温度的气液混合物；在本发明的一些具体实施例中，所述第一换热器为管式换热器，其通过采用便宜的冷媒介，例如循环冷却水，将压缩后的高压气体流冷却到尽可能低的温度，以节省后续机构的能耗；
所述第一气液分离器气相出口与压缩冷却机构的第一出口相连，液相出口与压缩冷却机构的第二出口相连；其用于接收气液混合物并进行气液分离，然后在液相出口输出回收的C4 +高碳烃流，在气相出口输出剩余排放气流，剩余排放气流进入氢膜分离机构和烃膜分离机构。所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.1-0.8；优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.4-0.6；进一步优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.45-0.55；更进一步优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.5。
在本发明的另一些实施例中，所述烃膜分离机构的入口与压缩冷却机构的第一出口相连，烃膜分离机构的第一出口与压缩冷却机构的入口相连；所述烃膜分离机构包括至少一个烃膜组件，用于接收剩余排放气流，在烃膜组件的渗透侧输出的C4 +高碳烃流返回至压缩冷却机构，在烃膜组件的渗余侧输出的PDS输送气流作为PDS输送气送至上游聚烯烃粉料出料装置。
在本发明的一些实施例中，所述氢膜分离机构的入口与压缩冷却机构的第一出口相连，氢膜分离机构的第一出口与深冷机构的入口相连；所述氢膜分离机构包括至少一个氢膜组件，用于接收剩余排放气流，在氢膜组件的渗透侧输出含有氢气的混合不凝气体流并排放至火炬系统，在氢膜组件的渗余侧输出剩余尾气流；在本发明的一些具体实施方式中，所述含有氢气的混合不凝气体流包括氢气、氮气、甲烷等不凝性气体，一般其组成仍能满足作为燃料气的热值要求。
在本发明的另一些实施例中，所述深冷机构包括至少一组深冷单元，所述深冷单元包括第二换热器、第二气液分离器、第一节流阀、第三换热器、第三气液分离器、第二节流阀、透平膨胀机和透平膨胀机增压端。
所述第二换热器用于接收并冷却来自所述氢膜分离机构的剩余尾气流，输出第一气液混合物；
所述第二气液分离器用于接收第一气液混合物并进行气液分离，在液相出口输出第一液相流，气相出口输出第一气相流；所述第一液相流流经第一节流阀后返回第二换热器，进行换热后输出的C4 +高碳烃流返回压缩冷却机构，从而为第二换热器提供冷量；
所述第三换热器用于接收并冷却第一气相流，输出第二汽液混合物；
所述第三气液分离器用于接收第二气液混合物并进行气液分离，在液相出口输出第二液相流，气相出口输出第二气相流；
所述第二液相流流经第二节流阀后返回第三换热器，进行换热后再返回至第二换热器并输出氮气流，从而为第二、第三换热器提供冷量；
所述第二气相流返回第三换热器进行一次换热后进入透平膨胀机，经处理后再次返回第三换热器进行二次换热后，送至第二换热器，最后在第二换热器换热并为第二换热器提供冷量后，进入透平膨胀机的增压端，经处理后输出C2 +低碳烃流，并送至上游聚烯烃粉料脱气装置使用。
根据本发明，当所述深冷机构包括一组深冷单元时，
所述第二换热器的第一入口与深冷机构的入口相连，第二换热器的第一出口与第二气液分离器的入口相连，第二气液分离器的气相出口与第三换热器的第一入口相连，第三换热器的第一出口与第三气液分离器的入口相连，第三气液分离器的气相出口与第三换热器的第二入口相连，第三换热器的第二出口与透平膨胀机的入口相连，透平膨胀机的出口与第三换热器的第三入口相连，第三换热器的第三出口与第二换热器的第四入口相连，第二换热器的第四出口与透平膨胀机增压端的入口相连，透平膨胀机增压端的出口与深冷机构的第二出口相连；
第二气液分离器的液相出口与第一节流阀的入口相连，第一节流阀的出口与第二换热器的第二入口相连，第二换热器的第二出口与压缩冷却机构的入口相连；
第三气液分离器的液相出口与第二节流阀的入口相连，第二节流阀的出口与第三换热器的第四入口相连，第三换热器的第四出口与第二换热器的第三入口相连，第二换热器的第三出口与深冷机构的第一出口相连。
在本发明的一些实施例中，所述第二换热器、第三换热器为管式换热器或板式换热器，优选为板式换热器。由于板式换热器可以同时进行多股料流的换热，在回收深冷机构的冷量时，使用板式换热器可以显著减少设备投资及能量损失。
在本发明的另一些实施例中，所述深冷单元中，第一节流阀和第二节流阀的膨胀比均为5.0-20.0；优选所述第一节流阀和第二节流阀的膨胀比均为6.0-16.0；以获得足够的冷量保证深冷机构稳定运行。
在本发明的又一些实施例中，所述透平膨胀机的膨胀比为1.6-10.0，优选所述透平膨胀机的膨胀比为2.5-5.0。
根据本发明，系统中使用的冷媒介均为不低于环境温度的介质。
本发明另一方面提供了一种采用所述系统回收烯烃聚合物排放气的方法，其包括：
压缩冷却步骤：将进入压缩冷却机构的烯烃聚合物排放气，经压缩冷却单元处理后，从压缩冷却机构的第一出口输出剩余排放气流，第二出口输出液相的C4 +高碳烃流；
烃膜分离步骤：将进入烃膜分离机构的剩余排放气，经烃膜组件处理后，从烃膜分离机构的第一出口输出产品排料系统(PDS)输送气流，第二出口输出C4 +高碳烃流；
氢膜分离步骤：将进入氢膜分离机构的剩余排放气，经氢膜组件处理后，从氢膜分离机构的第一出口输出剩余尾气流，第二出口输出含有氢气的混合不凝气体流；
深冷步骤：将进入深冷机构的剩余尾气流，经深冷单元处理后，从深冷机构的第一出口输出氮气流，第二出口输出C2 +低碳烃流，第三出口输出C4 +高碳烃流。
在本发明的一些实施例中，所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.1-0.8；优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.4-0.6；进一步优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.45-0.55；更进一步优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.5。
在本发明的另一些实施例中，将从烃膜分离机构第二出口输出的C4 +高碳烃流返回到压缩冷却机构。
在本发明的又一些实施例中，将从深冷机构第三出口输出的C4 +高碳烃流返回到压缩冷却机构。
本发明中用语“C4 +高碳烃流”为C4、C5和C6组分合计含量高于C2和C1组分合计含量的物流；用语“C2 +低碳烃流”为C1和C2组分合计含量高于C4、C5和C6组分合计含量的物流。
实施例
为使本发明更加容易理解，下面将结合附图和实施例来进一步详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。本发明中所使用的原料或组分若无特殊说明均可以通过商业途径或常规方法制得。
附图1为本实施例中所采用的在烯烃聚合物生产中用于有效回收排放气各组分的系统，其包括：
压缩冷却机构101；
均与压缩冷却机构第一出口202相连的烃膜分离机构102与氢膜分离机构103；和与氢膜分离机构第一出口208相连的深冷机构104。
所述压缩冷却机构101包括两组串联的压缩冷却单元，分别为前置压缩冷却单元和后置压缩冷却单元；其中，前置压缩机1011，前置第一换热器1012和前置第一气液分离1013构成前置压缩冷却单元；后置压缩机1014，后置第一换热器1015和后置第一气液分离1016构成后置压缩冷却单元；其用于接收烯烃聚合物生产中的排放气1，将排放气1中各气体组分的压力压缩到同一等级，并分别输出前置压缩冷却单元回收的C4 +高碳烃流2’和后置压缩冷却单元回收的C4 +高碳烃流2”以及第三料流3(剩余排放气流)；
所述烃膜分离机构102包括一个烃膜分离组件1021，用于控制第七料流7(PDS输送气流)中的C4 +高碳烃的含量；
所述氢膜分离机构103包括一个氢膜分离组件1031，用于控制第九料流9(剩余尾气流)中氢气组分的含量；
所述深冷机构包括一组深冷单元，所述深冷单元包括第二换热器1041、第二气液分离器1042、第一节流阀1043、第三换热器1044、第三气液分离器1045、第二节流阀1046、透平膨胀机1047和透平膨胀机增压端1048；用于接收来自所述氢膜分离机构103的第九料流9(剩余尾气流)，并分别回收其中的第二十五料流25(C2 +低碳烃流)以及第十九料流19(氮气流)。
所述压缩冷却机构入口201与前置压缩机1011的入口301相连，前置压缩机1011的出口302与前置第一换热器1012的入口303相连，前置第一换热器1012的出口304与前置第一气液分离器1013的入口305相连，前置第一气液分离器1013的液相出口307与压缩冷却机构101的前置第二出口2031相连，气相出口306与后置压缩机1014的入口308相连；后置压缩机1014的出口309与后置第一换热器1015的入口310相连，后置第一换热器1015的出口311与后置第一气液分离器1016的入口312相连，后置第一气液分离器1016的液相出口314与压缩冷却机构101的后置第二出口2032相连，气相出口313与压缩冷却机构101 的第一出口202相连；
压缩冷却机构101的第一出口202与烃膜分离机构102的入口204及氢膜分离机构103的入口207均相连；烃膜分离机构102的第一出口205用于输出第七料流7(PDS输送气流)，烃膜分离机构102的第二出口206与压缩冷却机构101的入口201相连；氢膜分离机构103的第二出口209用于输出第八料流8(含有氢气的混合不凝气体流)，氢膜分离机构103的第一出口208与深冷机构104的入口210相连；
所述第二换热器1041的第一入口4011与深冷机构104的入口210相连，第二换热器1041的第一出口4012与第二气液分离器1042的入口214相连，第二气液分离器1042的气相出口216与第三换热器1044的第一入口4051相连，第三换热器1044的第一出口4052与第三气液分离器1045的入口217相连，第三气液分离器1045的气相出口219与第三换热器1045的第二入口4061相连，第三换热器1045的第二出口4062与透平膨胀机1047的入口227相连，透平膨胀机1047的出口220与第三换热器1044的第三入口4071相连，第三换热器1044的第三出口4072与第二换热器1041的第四入口4041相连，第二换热器1041的第四出口4042与透平膨胀机增压端1048的入口221相连，透平膨胀机增压端1048的出口226与深冷机构104的第二出口212相连；
第二气液分离器1042的液相出口215与第一节流阀1043的入口222相连，第一节流阀1043的出口223与第二换热器1041的第二入口4021相连，第二换热器1041的第二出口4022通过深冷机构104的第三出口213与压缩冷却机构101的入口201相连；
第三气液分离器1045的液相出口218与第二节流阀1046的入口224相连，第二节流阀1046的出口225与第三换热器1044的第四入口4081相连，第三换热器1044的第三出口4082与第二换热器1041的第四入口4031相连，第二换热器1041的第三出口4032与深冷机构104的第一出口211相连。
所述前置压缩机1011和后置压缩机1014均为往复压缩机，所述前置第一换热器1012和后置第一换热器1015均为固定管板换热器。
所述前置第一换热器1012和后置第一换热器1015的作用是采用不低于环境温度的冷媒介，例如循环冷却水，将压缩后的排放气冷却到尽可能低的温度，以节省后续机构的能耗。
所述第二换热器1041、第三换热器1044为管式换热器或板式换热器，优选板式换热器。由于板式换热器可以同时进行多股料流的换热，在回收深冷机构104的冷量时，使用板式换热器可以显著减少设备投资及能量损失。
采用所述系统回收烯烃聚合物生产中排放气的方法包括以下步骤：
(1)压缩冷却步骤：
将来自烯烃聚合物生产中的排放气1从压缩冷却机构101的入口201流入，经前置压缩机1011升压至0.4MPaA后，再通过前置第一换热器1012冷却至35℃，将冷却后的高压气体流通入前置第一气液分离器1013进行气液分离，从液相出口307输出前置压缩冷却单元回收的C4 +高碳烃流2’，并从压缩冷却机构101的前置第二出口2031排出；将来自第一气液分离器1013气相出口306的气流送入后置压缩机1014升压至1.7MPaA后，再通过后置第一换热器1015冷却至37℃，并通入后置第一气液分离器1016，从液相出口314输出后置压缩冷却单元回收的C4 +高碳烃流2”，并从压缩冷却机构101的后置第二出口2032排出，从气相出口313输出第三料流3(剩余排放气流)，从压缩冷却机构101的第一出口202排出；从压缩冷却机构出来的第三料流3(剩余排放气流)被分成第四料流4和第五料流5，分离率为50％；
(2)烃膜分离步骤：
第五料流5从烃膜分离机构102的204入口流入，经烃膜组件处理后，在其渗透侧输出第六料流6(烃膜组件回收的C4 +高碳烃流)，第六料流6返回至压缩冷却机构101；其渗余侧输出第七料流7(PDS输送气流)送至上游聚烯烃粉料出料装置；
(3)氢膜分离步骤：
第四料流4从氢膜分离机构103的207入口流入，经氢膜组件处理后，在其渗透侧输出第八料流8(含有氢气的混合不凝气体流)并排放至火炬系统，在其渗余侧输出第九料流9(剩余排放气流)；
(4)深冷步骤：
第九料流9(剩余排放气流)从深冷机构104的第一入口210进入深冷机构104，并通过第二换热器1041的第一入口4011进入第二换热器1041，换热后获得的第十料流10(第一气液混合物)从第二换热器1041的第一出口4012输出，第十料流10的温度为-55℃，压力为1.68MPaA；第十料流10从第二气液分离罐1042的入口214进入第二气液分离罐1042，进行气液分离，在液相出口215输出第十二料流12(第一液相流)，气相出口216输出第十一料流11(第一气相流)；
第十一料流11从第三换热器1044的第一入口4051进入后进行换热，并从第三换热器1044的第一出口4052输出第十五料流15(第二气液混合物)，第十五料流15的温度为-120℃，压力为1.67MPaA；第十五料流15从第三气液分离器1045的入口217进入后进行气液分离，并在液相出口218输出第十六料流16(第二液相流)，而气相出口219输出第二十料流20(第二气相流)；
第二十料流20从第三换热器1044的第二入口4061返回至第三换热器1044进行一次换热后，从其第二出口4062输出第二十一料流21，第二十一料流21的温度为-90℃，压力为1.66MPaA；第二十一料流21进入透平膨胀机1047处理后输出第二十二料流22，第二十二料流22的温度为-139℃，压力为0.30MPaA，其从第三换热器1044第三入口4071再次返回第三换热器1044进行二次换热后，输出第二十三料流23，第二十三料流23的温度为-83℃，压力为0.29MPaA，其从第二换热器1041的第四入口4041进入第二换热器1041，经第二换热器1041换热后输出第二十四料流24，第二十四料流24的温度为31℃，压力为0.285MPaA，其经过透平膨胀机增压端1048处理后输出第二十五料流25(C2 +低碳烃流)，第二十五料流25送至上游聚烯烃粉料脱气装置使用；所述透平膨胀机1047的膨胀比为1.6-10.0，优选为2.5-5.0；
第十二料流12进入第一节流阀1043，经第一节流阀1043处理后输出第十三料流13，第十三料流13的温度为-61℃，压力为0.13MPaA；第十三料流13从第二换热器1041的第二入口4021进入，换热后从第二换热器1041的第二出口4022输出第十四料流14(C4 +高碳烃流)，第十四料流14的温度为31℃，压力为0.13MPaA，其从深冷机构的第三出口213输出，并返回至压缩机构101的第一入口201，为第二换热器1041提供冷量；所述第一节流阀1043的膨胀比为5.0-20.0，优选6.0-16.0，以获得足够的冷量保证深冷机构稳定运行；
第十六料流16进入第二节流阀1046，经第二节流阀1046处理后输出第十七料流17，第十七料流17的温度为-123℃，压力为0.32MPaA；第十七料流17从第三换热器1044的第四入口4081返回第三换热器1044进行换热后，从第三换热器1044的第四出口4082输出第十八料流18，第十八料流18的温度为-83℃，压力为0.31MPaA；第十八料流18从第二换热器1041的第三入口4031返回第二换热器1041，换热后从第二换热器1041的第三出口4032输出第十九料流19(氮气流)，第十九料流19的温度为31℃，压力为0.3MPaA，其从深冷机构的第一出口211输出，从而为第二换热器1041、第三换热器1044提供冷量；所述第二节流阀1046的膨胀比为5.0-20.0，优选为6.0-16.0，以获得足够的冷量保证深冷机构稳定运行。
第二换热器1041作用是将从第二换热器1041的第一入口4011进入的第九料流9冷却到露点以下，以得到第十料流10(第一气液混合物)；第三换热器1044的作用是将从第三换热器1044的第一入口4051进入的第十一料流11冷却到露点以下，以得第十五料流15(第二气液混合物)。
在本发明中，所述第八料流8包括氢气、氮气、甲烷等不凝性气体，一般其组成仍能满足作为燃料气的热值要求。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种在烯烃聚合物生产中用于排放气回收的系统，其包括：
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。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩冷却机构包括至少一组压缩冷却单元，所述压缩冷却单元由压缩机、第一换热器和第一气液分离器串联组成。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述深冷机构包括至少一组深冷单元，所述深冷单元包括第二换热器、第二气液分离器、第一节流阀、第三换热器、第三气液分离器、第二节流阀、透平膨胀机和透平膨胀机增压端。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当所述深冷机构包括一组深冷单元时，
所述第二换热器的第一入口与深冷机构的入口相连，第二换热器的第一出口与第二气液分离器的入口相连，第二气液分离器的气相出口与第三换热器的第一入口相连，第三换热器的第一出口与第三气液分离器的入口相连，第三气液分离器的气相出口与第三换热器的第二入口相连，第三换热器的第二出口与透平膨胀机的入口相连，透平膨胀机的出口与第三换热器的第三入口相连，第三换热器的第三出口与第二换热器的第四入口相连，第二换热器的第四出口与透平膨胀机增压端的入口相连，透平膨胀机增压端的出口与深冷机构的第二出口相连；
第二气液分离器的液相出口与第一节流阀的入口相连，第一节流阀的出口与第二换热器的第二入口相连，第二换热器的第二出口与压缩冷却机构的入口相连；
第三气液分离器的液相出口与第二节流阀的入口相连，第二节流阀的出口与第三换热器的第四入口相连，第三换热器的第四出口与第二换热器的第三入口相连，第二换热器的第三出口与深冷机构的第一出口相连。
5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述烃膜分离机构的第二出口与压缩冷却机构的入口相连。
6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，系统中使用的冷媒介均为不低于环境温度的介质。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述系统回收烯烃聚合物排放气的方法，其包括：
压缩冷却步骤：将进入压缩冷却机构的烯烃聚合物排放气，经压缩冷却单元处理后，从压缩冷却机构的第一出口输出剩余排放气流，第二出口输出液相的C4 +高碳烃流；
烃膜分离步骤：将进入烃膜分离机构的剩余排放气流，经烃膜组件处理后，从烃膜分离机构的第一出口输出产品排料系统(PDS)输送气流，第二出口输出C4 +高碳烃流；
氢膜分离步骤：将进入氢膜分离机构的剩余排放气流，经氢膜组件处理后，从氢膜分离机构的第一出口输出剩余尾气流，第二出口输出含有氢气的混合不凝气体流；
深冷步骤：将进入深冷机构的剩余尾气流，经深冷单元处理后，从深冷机构的第一出口输出氮气流，第二出口输出C2 +低碳烃流，第三出口输出C4 +高碳烃流。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.1-0.8；优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.4-0.6；进一步优选所述进入烃膜分离机构与所述进入氢膜分离机构的剩余排放气的体积比为0.45-0.55。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，将从烃膜分离机构第二出口输出的C4 +高碳烃流返回到压缩冷却机构。
10.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，将从深冷机构第三出口输出的C4 +高碳烃流返回到压缩冷却机构。
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