CN107513005A - 从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺与系统，其中，系统包括：一级换热器、第一气液分离器、二级换热器、第二气液分离器、第三气液分离器、四级换热器、第四气液分离器。本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，包括：对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温；对异丁烷脱轻塔塔顶尾气节流降压、复温后，得到碳4产品。本发明的技术方案结构简单、效率较高，可以很好的处理聚乙烯工程尾气。
Description
技术领域
本发明涉及化工尾气的回收利用，特别是涉及一种从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺与系统。
背景技术
聚乙烯(PE)是通用合成树脂中产量最大的品种，产品包括低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)等。聚乙烯的特点是价格便宜，性能较好，可广泛应用于工业、农业、包装等领域。
为了维持聚乙烯反应器各组分的稳定和排放物料，需要排放部分富烃尾气，并且其他单元也存在部分可回收的尾气，因此如果对这些尾气进行回收，将会增加产品的产量，避免尾气直接排放至火炬，造成资源的浪费及环境的污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种效率较高的，可以很好的利用聚乙烯工程尾气的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺与系统。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，包括：
用于对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温的一级换热器，所述一级换热器与第一节流阀通过管路连接，第一节流阀通过管路连接碳4输出管，所述碳4输出管经过一级换热器；
用于对聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行气液分离，使第一分离膜后尾气分离出第一气相和第一液相的第一气液分离器，第一分离膜后尾气输入管经过一级换热器与第一气液分离器的进入口连接；
用于对第一气相冷却降温的二级换热器，与第一气液分离器通过管路连接；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离，使第一气相分离出第二气相和第二液相的第二气液分离器，与二级换热器通过管路连接；
用于对聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行气液分离，使第二分离膜后尾气分离出第三气相和第三液相的第三气液分离器，第二分离膜后尾气输入管经过一级换热器、二级换热器、三级换热器与第三气液分离器的进入口连接；
用于对第三气相冷却降温的四级换热器，与第三气液分离器连接；
用于对冷却降温后的第三气相进行气液分离，使第三气相分离出第四气相和第四液相的第四气液分离器，与四级换热器通过管路连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第一气液分离器的第一液相排出管与碳4输出管连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第二气液分离器的第二液相输出管与碳2输出管连接，第二液相输出管上设置有第二节流阀，碳2输出管经过一级换热器、二级换热器，第二气液分离器的第二气相输出管与火炬气输出管连接，火炬气输出管经过二级换热器、一级换热器。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第三气液分离器的第三液相输出管上设置有第三节流阀，第三液相输出管经过三级换热器后与碳2输出管连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第四气液分离器的第四气相输出管经过四级换热器、三级换热器与火炬气输出管连接，第四气液分离器的第四气相输出管经过四级换热器、三级换热器与富氮气输出管连接，富氮气输出管经过膨胀机、三级换热器、二级换热器、一级换热器。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，包括：
用于对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温的一级换热器，所述一级换热器与第一节流阀通过管路连接，第一节流阀通过管路连接碳4输出管，所述碳4输出管经过一级换热器；
用于对聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行气液分离，使第一分离膜后尾气分离出第一气相和第一液相的第一气液分离器，第一分离膜后尾气输入管经过一级换热器与第一气液分离器的进入口连接；
用于对第一气相冷却降温的二级换热器，与第一气液分离器通过管路连接；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离，使第一气相分离出第二气相和第二液相的第二气液分离器，与二级换热器通过管路连接；
用于对聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行精馏，使第二分离膜后尾气精馏出塔顶气相与塔底液相的精馏塔，第二分离膜后尾气输入管经过一级换热器、二级换热器、三级换热器与精馏塔的进入口连接；
用于对塔顶气相进行气液分离，使塔顶气相分离出第三气相和第三液相的第三气液分离器，与精馏塔通过塔顶气相输入管连接，塔顶气相输入管经过四级换热器；
用于对第三气相冷却降温的四级换热器，与第三气液分离器连接；
用于对冷却降温后的第三气相进行气液分离，使第三气相分离出第四气相和第四液相的第四气液分离器，与四级换热器通过管路连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第二气液分离器的第二液相输出管与碳2输出管连接，第二液相输出管上设置有第二节流阀，碳2输出管经过一级换热器、二级换热器，第二气液分离器的第二气相输出管与火炬气输出管连接，火炬气输出管经过二级换热器、一级换热器，精馏塔的塔底液相输出管上设置有第三节流阀，塔底液相输出管经过三级换热器后与碳2输出管连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，包括：
对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温；
对异丁烷脱轻塔塔顶尾气节流降压、复温后，得到碳4产品。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，其中，包括：
对聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行降温冷却；
对降温冷却后的聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行气液分离，使第一分离膜后尾气分离出第一气相和碳4产品；
用于对第一气相冷却降温的二级换热器；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离，使第一气相分离出第二气相和第二液相；
对第二液相节流降压，得到碳2产品，第二气相排入到火炬气输出管。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，其中，包括：
对聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行降温冷却
对降温冷却后的聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行气液分离，使第二分离膜后尾气分离出第三气相和第三液相；
对第三液相节流、复温后得到碳2产品；
对第三气相冷却降温；
对冷却降温后的第三气相进行气液分离，使第三气相分离出第四气相和第四液相；
将第四气相复温后排入火炬气输出管，第四液相复温后输入膨胀机膨胀降温后再复温得到富氮气。
本发明的技术方案结构简单、效率较高，可以很好的处理聚乙烯工程尾气。
附图说明
图1为本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统的实施例一的结构示意图；
图2为本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统的实施例二的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，包括：
用于对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温的一级换热器E1，一级换热器与第一节流阀L1通过管路连接，第一节流阀通过管路连接碳4输出管，碳4输出管经过一级换热器；
用于对聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行气液分离，使第一分离膜后尾气分离出第一气相和第一液相的第一气液分离器V1，第一分离膜后尾气输入管经过一级换热器与第一气液分离器的进入口连接；
用于对第一气相冷却降温的二级换热器E2，与第一气液分离器通过管路连接；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离，使第一气相分离出第二气相和第二液相的第二气液分离器V2，与二级换热器E2通过管路连接；
用于对聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行气液分离，使第二分离膜后尾气分离出第三气相和第三液相的第三气液分离器V3，第二分离膜后尾气输入管依次经过一级换热器、二级换热器、三级换热器E3与第三气液分离器的进入口连接；
用于对第三气相冷却降温的四级换热器E4，与第三气液分离器V3连接；
用于对冷却降温后的第三气相进行气液分离，使第三气相分离出第四气相和第四液相的第四气液分离器V4，与四级换热器E4通过管路连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第一气液分离器的第一液相排出管与碳4输出管连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第二气液分离器的第二液相输出管与碳2输出管连接，第二液相输出管上设置有第二节流阀L2，碳2输出管依次经过一级换热器、二级换热器，第二气液分离器的第二气相输出管与火炬气输出管连接，火炬气输出管依次经过二级换热器、一级换热器。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第三气液分离器的第三液相输出管上设置有第三节流阀L3，第三液相输出管经过三级换热器后与碳2输出管连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第四气液分离器的第四气相输出管依次经过四级换热器E4、三级换热器与火炬气输出管连接，第四气液分离器的第四气相输出管依次经过四级换热器、三级换热器与富氮气输出管连接，富氮气输出管依次经过膨胀机ET1、三级换热器、二级换热器、一级换热器。
实施例二
结合图2所示，本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，包括：
用于对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温的一级换热器E1，一级换热器E1与第一节流阀L1通过管路连接，第一节流阀L1通过管路连接碳4输出管，碳4输出管经过一级换热器E1；
用于对聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行气液分离，使第一分离膜后尾气分离出第一气相和第一液相的第一气液分离器V1，第一分离膜后尾气输入管经过一级换热器E1与第一气液分离器V1的进入口连接；
用于对第一气相冷却降温的二级换热器E2，与第一气液分离器V1通过管路连接；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离，使第一气相分离出第二气相和第二液相的第二气液分离器V2，与二级换热器E2通过管路连接；
用于对聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行精馏，使第二分离膜后尾气精馏出塔顶气相与塔底液相的精馏塔T1，第二分离膜后尾气输入管依次经过一级换热器E1、二级换热器E2、三级换热器E3与精馏塔T1的进入口连接；
用于对塔顶气相进行气液分离，使塔顶气相分离出第三气相和第三液相的第三气液分离器V3，与精馏塔通过塔顶气相输入管连接，塔顶气相输入管经过四级换热器E4；
用于对第三气相冷却降温的四级换热器E4，与第三气液分离器V3连接；
用于对冷却降温后的第三气相进行气液分离，使第三气相分离出第四气相和第四液相的第四气液分离器V4，与四级换热器E4通过管路连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第二气液分离器的第二液相输出管与碳2输出管连接，第二液相输出管上设置有第二节流阀L2，碳2输出管依次经过一级换热器E1、二级换热器E2，第二气液分离器V2的第二气相输出管与火炬气输出管连接，火炬气输出管依次经过二级换热器E2、一级换热器E1，精馏塔的塔底液相输出管上设置有第三节流阀L3，塔底液相输出管经过三级换热器E3后与碳2输出管连接。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，第三气液分离器V3的第三液相输出管与精馏塔T1连接，以使第三液相流回精馏塔T1精馏。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，包括：
对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温；
对异丁烷脱轻塔塔顶尾气节流降压、复温后，得到碳4产品。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，其中，包括：
对聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行降温冷却；
对降温冷却后的聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行气液分离，使第一分离膜后尾气分离出第一气相和碳4产品；
用于对第一气相冷却降温的二级换热器；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离，使第一气相分离出第二气相和第二液相；
对第二液相节流降压，得到碳2产品，第二气相排入到火炬气输出管。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，其中，包括：
对聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行降温冷却
对降温冷却后的聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行气液分离，使第二分离膜后尾气分离出第三气相和第三液相；
对第三液相节流、复温后得到碳2产品；
对第三气相冷却降温；
对冷却降温后的第三气相进行气液分离，使第三气相分离出第四气相和第四液相；
将第四气相复温后排入火炬气输出管，第四液相复温后输入膨胀机膨胀降温后再复温得到富氮气。
本发明的技术方案结构简单、效率较高，可以很好的处理聚乙烯工程尾气。
本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其中，膨胀机为气体轴承膨胀机，上述所有换热器为板翅式换热器。
聚乙烯工程尾气主要为x-5002二级膜渗余气、c-5002异丁烷脱轻塔顶尾气和x-3002中间处理膜回收渗余气，也可以为以上任一物料的组合。x-5002二级膜渗余气中主要成分为氮气，其含量80％左右。c-5002异丁烷脱轻塔顶尾气中主要成分为乙烯、异丁烷和乙烷，其含量分别为52％、31％、14％左右。
x-3002中间处理膜回收渗余气中主要成分为乙烯、异丁烷、氢气和乙烷，其含量分别为25％、19％、28％、18％左右。
上述异丁烷脱轻塔塔顶尾气即为c-5002异丁烷脱轻塔顶尾气，也就是图1、图2中的c-5002塔顶尾气；
x-5002二级膜渗余气即为上述第二分离膜后尾气，也就是图1、图2中的x-5002膜后尾气；
x-3002中间处理膜回收渗余气即为上述第一分离膜后尾气，也就是图1、图2中的x-3002膜后尾气。
本系统无需外加制冷设备，利用尾气的自身压力进行膨胀制冷，工艺流程稳定可靠，是一种典型的节能环保设备。
本发明的技术方案的优点是：本系统对乙烯和乙烷的回收率大于95％，对异丁烷的回收率大于99％，烷烃的回收率高，并且氮气产品纯度99％，回收率90％，使尾气的利用价值高，产品收率大，纯度高，节能环保。
利用本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统的实施例一进行聚乙烯工程尾气处理的流程如下：
C-5002异丁烷脱轻塔塔顶尾气经一级换热器E1降温至-40℃，经第一节流阀L1节流降压后，经过一级换热器复温后出冷箱，获得碳4产品。
x-3002分离膜膜后尾气，经一级换热器E1冷却降温至-40℃，经第一气液分离器V1分离后，液相的碳4产品与第一节流阀L1节流后的物料汇合，气相经过二级换热器E2降温后进入第二气液分离器V2，液相的碳2产品经第二节流阀L2节流降压后，汇入碳2管线，气相汇入火炬气管线。
x-5002分离膜膜后尾气，依次经过一级换热器E1，二级换热器E2，三级换热器E3降温后，进入第三气液分离器V3，液相经第三节流阀L3节流后，经过三级换热器E3复温，与第二节流阀L2节流后的物料汇合后，依次经二级换热器E2、一级换热器E1复温后，获得碳2产品，气相经四级换热器E4降温后，进入第四气液分离器V4，气液分离后，气相依次经过四级换热器、三级换热器、二级换热器和一级换热器复温后，去火炬系统，液相经第四节流阀L4节流降压后，经四级换热器和三级换热器复温，然后进入膨胀机ET1膨胀降温后，再进入三级换热器、二级换热器和一级换热器，获得富氮气产品。
利用本发明的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统的实施例二进行聚乙烯工程尾气处理的流程如下：
与实施例一的工作流程的区别在于，原料气出三级换热器时，进入精馏塔T1，塔顶气相进入四级换热器冷却，进入第三气液分离器V3，第三气液分离器V3分离的液相进入精馏塔，第三气液分离器V3分离的气相进入四级换热器，精馏塔的塔底液相经节流阀节流后经三级换热器E3后与碳2输出管连接。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其特征在于，包括：
用于对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温的一级换热器，所述一级换热器与第一节流阀通过管路连接，第一节流阀通过管路连接碳4输出管，所述碳4输出管经过一级换热器；
用于对聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行气液分离，使第一分离膜后尾气分离出第一气相和第一液相的第一气液分离器，第一分离膜后尾气输入管经过一级换热器与第一气液分离器的进入口连接；
用于对第一气相冷却降温的二级换热器，与第一气液分离器通过管路连接；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离，使第一气相分离出第二气相和第二液相的第二气液分离器，与二级换热器通过管路连接；
用于对聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行气液分离，使第二分离膜后尾气分离出第三气相和第三液相的第三气液分离器，第二分离膜后尾气输入管经过一级换热器、二级换热器、三级换热器与第三气液分离器的进入口连接；
用于对第三气相冷却降温的四级换热器，与第三气液分离器连接；
用于对冷却降温后的第三气相进行气液分离，使第三气相分离出第四气相和第四液相的第四气液分离器，与四级换热器通过管路连接。
2.如权利要求1所述的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其特征在于，第一气液分离器的第一液相排出管与碳4输出管连接。
3.如权利要求2所述的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其特征在于，第二气液分离器的第二液相输出管与碳2输出管连接，第二液相输出管上设置有第二节流阀，碳2输出管经过一级换热器、二级换热器，第二气液分离器的第二气相输出管与火炬气输出管连接，火炬气输出管经过二级换热器、一级换热器。
4.如权利要求3所述的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其特征在于，第三气液分离器的第三液相输出管上设置有第三节流阀，第三液相输出管经过三级换热器后与碳2输出管连接。
5.如权利要求4所述的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其特征在于，第四气液分离器的第四气相输出管经过四级换热器、三级换热器与火炬气输出管连接，第四气液分离器的第四气相输出管经过四级换热器、三级换热器与富氮气输出管连接，富氮气输出管经过膨胀机、三级换热器、二级换热器、一级换热器。
6.一种从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其特征在于，包括：
用于对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温的一级换热器，所述一级换热器与第一节流阀通过管路连接，第一节流阀通过管路连接碳4输出管，所述碳4输出管经过一级换热器；
用于对聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行气液分离，使第一分离膜后尾气分离出第一气相和第一液相的第一气液分离器，第一分离膜后尾气输入管经过一级换热器与第一气液分离器的进入口连接；
用于对第一气相冷却降温的二级换热器，与第一气液分离器通过管路连接；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离，使第一气相分离出第二气相和第二液相的第二气液分离器，与二级换热器通过管路连接；
用于对聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行精馏，使第二分离膜后尾气精馏出塔顶气相与塔底液相的精馏塔，第二分离膜后尾气输入管经过一级换热器、二级换热器、三级换热器与精馏塔的进入口连接；
用于对塔顶气相进行气液分离，使塔顶气相分离出第三气相和第三液相的第三气液分离器，与精馏塔通过塔顶气相输入管连接，塔顶气相输入管经过四级换热器；
用于对第三气相冷却降温的四级换热器，与第三气液分离器连接；
用于对冷却降温后的第三气相进行气液分离，使第三气相分离出第四气相和第四液相的第四气液分离器，与四级换热器通过管路连接。
7.如权利要求6所述的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的系统，其特征在于，第二气液分离器的第二液相输出管与碳2输出管连接，第二液相输出管上设置有第二节流阀，碳2输出管经过一级换热器、二级换热器，第二气液分离器的第二气相输出管与火炬气输出管连接，火炬气输出管经过二级换热器、一级换热器，精馏塔的塔底液相输出管上设置有第三节流阀，塔底液相输出管经过三级换热器后与碳2输出管连接。
8.一种从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，其特征在于，包括：
对聚乙烯工程尾气中的异丁烷脱轻塔塔顶尾气冷却降温；
对异丁烷脱轻塔塔顶尾气节流降压、复温后，得到碳4产品。
9.如权利要求8所述的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，其特征在于，包括：
对聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行降温冷却；
对降温冷却后的聚乙烯工程尾气中的第一分离膜后尾气进行气液分离，使第一分离膜后尾气分离出第一气相和碳4产品；
用于对第一气相冷却降温的二级换热器；
用于对冷却降温后的第一气相进行气液分离，使第一气相分离出第二气相和第二液相；
对第二液相节流降压，得到碳2产品，第二气相排入到火炬气输出管。
10.如权利要求9所述的从聚乙烯工程尾气中回收乙烯、异丁烷和氮气的工艺，其特征在于，包括：
对聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行降温冷却
对降温冷却后的聚乙烯工程尾气中的第二分离膜后尾气进行气液分离，使第二分离膜后尾气分离出第三气相和第三液相；
对第三液相节流、复温后得到碳2产品；
对第三气相冷却降温；
对冷却降温后的第三气相进行气液分离，使第三气相分离出第四气相和第四液相；
将第四气相复温后排入火炬气输出管，第四液相复温后输入膨胀机膨胀降温后再复温得到富氮气。
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