CN110114128A - 膜和变压吸附混合inru方法 - Google Patents

膜和变压吸附混合inru方法 Download PDF

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Abstract

一种用于在聚合物生产系统中组分分离的方法，其包含：将聚合产物流分离成气流和聚合物流；使所述聚合物流与吹扫气体接触以产生经过吹扫的聚合物流和废吹扫气流；将所述废吹扫气流引入压缩机以产生已压缩气流；将所述已压缩气流引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流；将所述膜单元进料流引入膜单元以产生第一回收吹扫气流和滞留物流；将所述滞留物流引入第二分离单元以产生第二烃流和PSA单元进料流；和将所述PSA单元进料流引入PSA单元以产生第二回收吹扫气流和尾气流。

Description

膜和变压吸附混合INRU方法
技术领域
本公开大体上涉及聚乙烯的生产。更具体地，本公开涉及用于在聚乙烯生产工艺中烃分离的方法。
背景技术
在典型的聚乙烯工厂中，在吹扫聚乙烯聚合物产物时离开吹扫容器的吹扫气体可能含有大量有价值的烃，包括乙烯、异丁烷和共聚单体。从吹扫气体中回收这些烃具有经济和环境激励作用。通常，基于选择性膜的分离工艺或变压吸附(PSA)工艺可用于从吹扫气体中回收烃。从吹扫容器出来的吹扫气体通常通过压缩机递送，以提高压缩机下游的分离效率，无论分离是通过选择性膜还是通过PSA进行。来自分离工艺的再循环流可被送回压缩机；然而，这增加压缩机负荷，这可限制可经历分离工艺的吹扫气体的量。因此，一直需要开发在聚乙烯生产期间回收烃的有效方法。
发明内容
本文公开一种用于在聚合物生产系统中组分分离的方法，其包含(a)将聚合产物流分离成气流和聚合物流，其中聚合物流包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷，(b)在吹扫容器中使聚合物流的至少一部分与吹扫气体接触以产生经过吹扫的聚合物流和废吹扫气流，其中经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中废吹扫气流包含吹扫气体、异丁烷、乙烯和乙烷，(c)将废吹扫气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流，(d)将已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中第一烃流包含等于或大于约50％的已压缩气流的异丁烷，并且其中膜单元进料流包含等于或大于约95％的已压缩气流的吹扫气体，(e)将膜单元进料流的至少一部分引入膜单元以产生第一回收吹扫气流和滞留物流，其中滞留物流包含小于约30％的膜单元进料流的吹扫气体，(f)将滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中PSA单元进料流包含等于或大于约97％的滞留物流的吹扫气体，和(g)将PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收吹扫气流和尾气流，其中第二回收吹扫气流中吹扫气体的摩尔浓度大于第一回收吹扫气流中吹扫气体的摩尔浓度。
本文还公开一种用于在聚合物生产系统中组分分离的方法，其包含(a)将聚合产物流分离成气流和聚合物流，其中聚合物流包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷，并且其中气流包含乙烯、乙烷和异丁烯，(b)在吹扫容器中使聚合物流的至少一部分与氮气流接触以产生经过吹扫的聚合物流和废氮气流，其中经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中废氮气包含氮气、异丁烷、乙烯和乙烷，(c)将废氮气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流，(d)将已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中第一烃流包含等于或大于约50％的已压缩气流的异丁烷，并且其中膜单元进料流包含等于或大于约95％的已压缩气流的氮气，(e)将膜单元进料流的至少一部分引入氮气膜单元以产生第一回收氮气流和滞留物流，其中滞留物流包含小于约30％的膜单元进料流的氮气，(f)将第一回收氮气流的第一部分再循环到压缩机，并且将第一回收氮气流的第二部分再循环到吹扫容器，(g)将滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中PSA单元进料流包含等于或大于约97％的滞留物流的氮气，(h)将PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收氮气流和尾气流，其中第二回收氮气流中氮气的摩尔浓度大于第一回收氮气流中氮气的摩尔浓度，和(i)将尾气流的至少一部分再循环到压缩机。
本文另外公开一种用于乙烯聚合的方法，其包含(a)在环管浆料反应器系统中使乙烯聚合以获得聚合产物流，(b)在闪蒸室中将聚合产物流的至少一部分分离成气流和包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷的聚合物流，(c)在吹扫容器中使聚合物流的至少一部分与氮气接触以产生经过吹扫的聚合物流和废氮气流，其中经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中废氮气包含氮气、异丁烷、乙烯和乙烷，(d)将废氮气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流，(e)将已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中第一烃流包含等于或大于约50％的已压缩气流的异丁烷，并且其中膜单元进料流包含等于或大于约95％的已压缩气流的氮气，(f)将膜单元进料流的至少一部分引入氮气膜单元以产生第一回收氮气流和滞留物流，其中滞留物流包含小于约30％的膜单元进料流的氮气，(g)将第一回收氮气流的第一部分再循环到压缩机，(h)将第一回收氮气流的第二部分再循环到吹扫容器，(i)将滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中PSA单元进料流包含等于或大于约97％的滞留物流的氮气，(j)将PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收氮气流和尾气流，其中第二回收氮气流中氮气的摩尔浓度大于第一回收氮气流中氮气的摩尔浓度，和(k)将尾气流的至少一部分再循环到压缩机。
附图说明
对于所公开的方法和系统的详细描述，现在将参考附图，其中：
图1A说明聚乙烯生产系统1000的示意图；
图1B说明异丁烷和氮气回收单元(INRU)500的示意图；
图1C说明INRU 501的示意图；
图2说明聚乙烯生产工艺的流程图；和
图3说明环管浆料反应器系统的示意图。
具体实施方式
首先应该理解，尽管下面提供一个或多个实施例的说明性实施方案，但所公开的系统、方法或两者可使用任何数量的技术来实现，无论是当前已知的还是现有的。本公开绝不应限于以下所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文所说明和所述的示例性设计和实施方案，而是可以在所附权利要求的范围内以及它们的等同物的全部范围内进行修改。
本文公开与石化生产工艺(例如聚乙烯的生产)有关的系统、设备和方法。系统、设备和方法通常涉及从组合物中分离烃(例如异丁烷)，所述组合物由石化生产工艺(例如聚乙烯的生产)产生并且包含烃和一种或多种其它化学组分、化合物等。
如本文所公开的，用于在聚合物生产系统(例如，聚乙烯生产系统)中组分分离的方法通常可包含以下步骤：(a)将聚合产物流分离成气流和聚合物流，其中聚合物流包含聚乙烯、异丁烷、乙烯(如未反应的乙烯)和乙烷；(b)在吹扫容器中使聚合物流的至少一部分与吹扫气体(例如氮气)接触以产生经过吹扫的聚合物流和废吹扫气流，其中经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中废吹扫气流包含吹扫气体、异丁烷、乙烯和乙烷；(c)将废吹扫气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流；(d)将已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中第一烃流包含等于或大于约50％的已压缩气流的异丁烷，并且其中膜单元进料流包含等于或大于约95％的已压缩气流的吹扫气体；(e)将膜单元进料流的至少一部分引入膜单元以产生第一回收吹扫气流和滞留物流，其中滞留物流包含小于约30％的膜单元进料流的吹扫气体；(f)将滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中PSA单元进料流包含等于或大于约97％的滞留物流的吹扫气体；和(g)将PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收吹扫气流和尾气流，其中第二回收吹扫气流中吹扫气体的摩尔浓度大于第一回收吹扫气流中吹扫气体的摩尔浓度。方法可另外包含(i)将第一回收吹扫气流的至少一部分再循环到压缩机；和(ii)将尾气流的至少一部分再循环到压缩机；其中当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，压缩机的体积流量减少至少约20％。
如本文所公开的，用于在聚合物生产系统(例如，聚乙烯生产系统)中组分分离的方法通常可包含从废吹扫气体(例如，用于吹扫聚合物产物的废氮气)中选择性地分离烃(例如异丁烷)，其中废吹扫气体可从聚合物生产工艺中回收。虽然将在用于在聚乙烯生产系统中从吹扫气体中选择性地分离烃的方法的背景下详细讨论本公开，但应该理解，这类方法或其任何步骤可应用于需要选择性分离烃的任何合适的石化生产工艺中。烃可包含与所公开的方法和材料相容的任何合适的烃。
提供以下定义是为了帮助本领域技术人员理解本发明的详细描述。除非本文另有定义，否则结合本发明使用的科学和技术术语应具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。另外，除非上下文另有要求，否则单数术语应包括复数，并且复数术语应包括单数。
除非在限定的情况下另外明确说明，否则本文使用的所有百分比、份数、比例等量均由重量限定。
另外，为了清楚起见，本文在单独的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可在单个实施例中以组合提供。相反，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可单独提供或以任何子组合提供。
如果术语用于本公开但未在本文中具体定义，那么可应用来自《IUPAC化学术语汇编(IUPAC Compendium of Chemical Terminology)》,第2版(1997)的定义，只要所述定义不与任何其它公开内容或本文所用定义冲突，或不使应用所述定义的任何权利要求不定的或不可启用。如果通过以引用的方式并入本文的任何文档提供的任何定义或用法与本文中提供的定义或用法相冲突，那么以本文中提供的定义或用法为准。
关于权利要求过渡型术语或短语，与“包括”、“含有”、“具有”或“特征在于”同义的过渡型术语“包含”为包括性的或开放性的并且不排除附加的未叙述元素或方法步骤。过渡短语“由…组成”不包括权利要求书中未指定的任何元素、步骤或成分。过渡短语“主要由…组成”将权利要求书的范围限制于指定材料或步骤和不实质上影响权利要求书的一个或多个基本和新颖特征的那些材料或步骤。“主要由…组成”权利要求处于以“由…组成”格式书写的封闭式权利要求和以“包含”格式起草的全开放式权利要求之间的中间地带。在不存在相反指示的情况下，将化合物或组合物描述为“主要由……组成”不理解为“包含”，但旨在描述包括并不显著地更改应用术语的组合物或方法的材料的所叙述组分。举例来说，主要由材料A组成的原料可包括通常存在于所叙述的化合物或组合物的商业上生产或可商购的样品中的杂质。当权利要求书包括不同特征和/或特征类别(例如方法步骤、原料特征和/或产物特征，以及其它可能性)时，过渡术语包含、主要由…组成和由…组成仅应用于利用其的特征类别，并且可以具有与权利要求书内的不同特征一起利用的不同过渡术语或短语。举例来说，方法可包含若干所叙述的步骤(和其它未叙述的步骤)，但利用由特定组分组成；替代地，主要由特定组分组成；或替代地，包含特定组分和其它未叙述的组分的催化剂系统。
在本公开中，尽管常常在“包含”各种组分、装置或步骤方面描述系统、工艺和方法，但系统、工艺和方法还可“主要由各种组分、装置或步骤组成”或“由各种组分、装置或步骤组成”，除非另外说明。
如本文所用，术语“约”意味着量、尺寸、配方、参数和其它数量和特征不是也不必是精确的，但可为近似的和/或根据需要更大或更小，反映公差，转换因子，四舍五入，测量误差等，以及本领域技术人员已知的其它因素。通常，量、尺寸、配方、参数或其它数量或特征为“约”或“近似”，无论是否明确说明是这样的。术语“约”还包括由于特定初始混合物产生的组合物的不同平衡条件而不同的量。无论是否由术语“约”修饰，权利要求包括数量的等同物。术语“约”可意味着在报告的数值的10％内，优选在报告的数值的5％内。
虽然可在本发明的实践或测试中使用类似于或等效于本文所描述的那些方法、装置和材料的任何方法、装置和材料，但在本文中描述典型的方法、装置和材料。
参考图1A，公开聚乙烯生产(PEP)系统1000。PEP系统1000通常包含环管浆料反应器系统100、闪蒸室200、重质蒸馏塔300、轻质蒸馏塔350、吹扫容器400，以及如图1B所示的异丁烷(isobutane、i-butane)和氮气回收单元(INRU)500，或替代地如图1C所示的INRU501。在本文公开的PEP系统中，各种系统部件可经由适于输送特定流的一个或多个导管(例如，管、管道、流线等)流体连通，例如，如图1A中的编号流详细所示。
试剂流110(也称为进料流)可连通到环管浆料反应器系统100。聚合产物流120可从环管浆料反应器系统100连通到闪蒸室200。气流210可从闪蒸室200连通到重质蒸馏塔300。重质蒸馏塔300也可称为第一蒸馏塔。可从重质蒸馏塔300排出重质蒸馏塔底流310和重质蒸馏侧流320。中间烃(HC)流330可从重质蒸馏塔300排出并且连通到轻质蒸馏塔350。轻质蒸馏塔350也可称为第二蒸馏塔。可从轻质蒸馏塔350排出轻质烃流380、轻质蒸馏侧流370和包含不含烯烃的异丁烷365的轻质蒸馏塔底流360。聚合物流220可从闪蒸室200连通到吹扫容器400。吹扫气流410可连通到吹扫容器400。可从吹扫容器400排出包含聚合物425的经过吹扫的聚合物流420。废吹扫气流430可从吹扫容器400连通到INRU 500。可从INRU500排出包含异丁烷503的至少一个烃流502和包含氮气507的至少一个氮气流506。异丁烷503的至少一部分可再循环到一个或多个蒸馏塔。举例来说，异丁烷503的至少一部分可(例如经由气流210)再循环504到重质蒸馏塔300。异丁烷503的一部分可再循环505回到INRU500，例如到INRU压缩机。氮气507的至少一部分可(例如经由吹扫气流410)再循环509到吹扫容器400。氮气507的一部分可再循环508回到INRU 500，例如到INRU压缩机。INRU 500在图1B中更详细地示出，如本文中稍后将更详细地描述。INRU的替代配置(例如，INRU 501)在图1C中更详细地示出，如本文中稍后将更详细地描述。
出于本文公开的目的，“不含烯烃”的烃(例如，不含烯烃的异丁烷)是指烃(例如，异丁烷)，其可不含烯烃、替代地基本上不含烯烃、替代地主要不含烯烃，或替代地由非烯烃组成或主要由非烯烃组成。通常，烯烃(olefins、alkenes)为含有至少一个碳-碳双键的不饱和烃。举例来说，烯烃在基本上不含烯烃的烃(例如，基本上不含烯烃的异丁烷)中的存在量按不含烯烃的烃的总重量计可为小于约10％、替代地小于约9％、替代地小于约8％、替代地小于约7％、替代地小于约6％、替代地小于约5％、替代地小于约4％、替代地小于约3％、替代地小于约2％、替代地小于约1.0％、替代地小于约0.5％，或替代地小于约0.1％。
参考图1B，公开INRU 500。INRU 500通常包含INRU压缩机525、第一冷却单元550、第一分离单元600、任选的第一膜单元进料加热器625、任选的第一汽提单元650、膜单元700、分流器730、第二冷却单元750、第二分离单元800、任选的第二汽提单元850和变压吸附(PSA)单元900。在本文公开的INRU系统中，各种系统部件可经由适于输送特定流的一个或多个导管(例如，管、管道、流线等)流体连通，例如，如图1B中的编号流详细所示。
废吹扫气流430(例如，进入图1A中的INRU 500的相同的废吹扫气流430)可从吹扫容器400连通到INRU压缩机525。已压缩气流526可从INRU压缩机525连通到第一冷却单元550。第一已冷却气流560可从第一冷却单元550连通到第一分离单元600。第一HC流610可从第一分离单元600中回收，并且可任选地在任选的第一汽提单元650中另外加工。可从第一汽提单元650排出第三回收吹扫气流(例如，第三氮气流)670。第三回收吹扫气流670的至少一部分可(例如经由如图1A所示的再循环流508)再循环671到INRU压缩机525。可从第一汽提单元650排出包含异丁烷665的经过净化的第一HC流660。异丁烷665的至少一部分可(例如经由如图1A所示的再循环流504)再循环到一个或多个蒸馏塔。举例来说，异丁烷665的至少一部分可(例如经由气流210)再循环到重质蒸馏塔，如重质蒸馏塔300。膜单元进料流620可从第一分离单元600中回收，并且可任选地连通到第一膜单元进料加热器625。加热的膜单元进料流621可从第一膜单元进料加热器625连通到膜单元(例如，氮气膜单元)700。替代地，膜单元进料流620可从第一分离单元600连通到膜单元(例如，氮气膜单元)700，或以其他方式不加热地流过流621。可从膜单元700排出第一回收吹扫气流(例如，第一氮气流)720。第一回收吹扫气流720的至少一部分可连通到分流器730。第一吹扫气流的第一部分735(例如，氮气再循环流)可(例如经由如图1A所示的再循环流508)从分流器730连通到INRU压缩机525。可从分流器730排出包含低压吹扫气体(例如，低压氮气)737的第一吹扫气流的第二部分736。低压吹扫气体737的至少一部分可(例如经由吹扫气流410(例如经由如图1A所示的再循环流509))再循环到吹扫容器，如吹扫容器400。滞留物流710可从膜单元700连通到第二冷却单元750。第二已冷却气流760可从第二冷却单元750连通到第二分离单元800。第二HC流810可从第二分离单元800中回收，并且可任选地在任选的第二汽提单元850中另外加工。可从第二汽提单元850排出第四回收吹扫气流(例如，第四氮气流)870。第四回收吹扫气流870的至少一部分可(例如经由如图1A所示的再循环流508)再循环871到INRU压缩机525。可从第二汽提单元850排出包含异丁烷865的经过净化的第二HC流860。异丁烷865的至少一部分可(例如经由如图1A所示的再循环流504)再循环到一个或多个蒸馏塔。举例来说，异丁烷865的至少一部分可(例如经由气流210)再循环到重质蒸馏塔，如重质蒸馏塔300。PSA单元进料流820可从第二分离单元800连通到PSA单元900。可从PSA单元900排出包含氮气915的第二回收吹扫气流(例如，第二氮气流)910。氮气915的至少一部分可(例如经由吹扫气流410(例如经由如图1A所示的再循环流509))再循环到吹扫容器，如吹扫容器400。尾气流920可(例如经由如图1A所示的再循环流505)从PSA单元900连通到INRU压缩机525。
参考图1C，公开INRU的替代配置(例如，INRU 501)。INRU 501通常包含INRU压缩机525、第一冷却单元550、第一分离单元600、任选的第一膜单元进料加热器625、任选的第一汽提单元650、膜单元700、分流器730、第二冷却单元750、第二分离单元800、任选的第二汽提单元850、任选的第二膜单元进料加热器825和烃膜单元950。在本文公开的INRU系统中，各种系统部件可经由适于输送特定流的一个或多个导管(例如，管、管道、流线等)流体连通，例如，如图1C中的编号流详细所示。除非另有指示，否则图1B的INRU500的通常列举的部件的描述适用于图1C的INRU 501。同样地，除非另有指示，否则对INRU或INRU 500的引用包括INRU 501的替代配置，并且INRU 500或INRU 501可用于PEP系统1000和PEP工艺2000中。
参考图1C，烃膜单元进料流821可从第二分离单元800回收，并且可任选地连通到第二膜单元进料加热器825。加热的烃膜单元进料流822可从第二膜单元进料加热器825连通到烃膜单元950。替代地，烃膜单元进料流821可从第二分离单元800连通到烃膜单元950，或以其他方式不加热地流过流822。可从烃膜单元950排出包含烃(例如异丁烷)的第三烃流970。第三烃流970的至少一部分可(例如经由如图1A所示的再循环流505)从烃膜单元950连通到INRU压缩机525。可从烃膜单元950排出包含氮气965的第五回收吹扫气流(例如，第五氮气流)960。氮气965的至少一部分可(例如经由吹扫气流410(例如经由如图1A所示的再循环流509))再循环到吹扫容器，如吹扫容器400。
PEP系统1000可用于根据如本文所公开的一种或多种PEP工艺生产聚乙烯。尽管可以特定顺序公开或说明本文公开的PEP工艺的各个步骤，但除非另有指示，否则这些步骤不应被解释为将这些工艺的性能限制于任何特定顺序。
参考图2，说明PEP工艺2000。PEP工艺2000通常可包含(i)净化进料流的任选步骤2100；(ii)使经过净化的进料流的单体聚合以形成聚合产物流的步骤2200；(iii)将聚合产物流分离成聚合物流和气流的步骤2300；(iv)在(例如包含一个或多个蒸馏塔的)气体处理系统中加工气流的步骤2400；(v)吹扫聚合物流以产生经过吹扫的聚合物流和废吹扫气流的步骤2500；(vi)将废吹扫气流引入压缩机以产生已压缩气流的步骤2600；(vii)将已压缩气流引入第一分离单元以产生第一HC流和膜单元进料流的步骤2700；(viii)将膜单元进料流引入膜单元以产生第一回收吹扫气流和滞留物流的步骤2800；(ix)将滞留物流引入第二分离单元以产生第二HC流和净化单元进料流的步骤2900；和(x)将净化单元进料流(例如，PSA单元进料流)引入PSA单元以产生第二回收吹扫气流和尾气流的步骤2950，或(xi)将净化单元进料流(例如，HC膜单元进料流)引入HC膜单元以产生第三HC流和第五回收吹扫气流的步骤2975。PEP工艺2000或其一部分可经由PEP系统1000(例如，如图1A所说明)实现。举例来说，步骤2600至2950或2975可分别经由INRU系统500或501实现。
PEP工艺2000通常可包含净化进料流或试剂流的步骤2100。净化进料流可包含从包含乙烯的进料流中分离不需要的化合物和元素以形成经过净化的进料流。净化进料流可包含任何合适的方法或工艺，包括过滤、膜筛选、与各种化学品反应、吸收、吸附、一个或多个蒸馏或其组合的非限制性实例。
参考图3，示出环管浆料反应器系统101，其中进料流10(例如，图1A中的试剂流110)可连通到净化器102。进料流10可包含乙烯和各种其它气体，如但不限于甲烷、乙烷、乙炔、丙烷、丙烯、水、氮气、氧气、具有三个或更多个碳原子的各种其它气态烃、各种污染物或其组合。净化器102可包含适于净化进料流中的一种或多种反应气体的装置或设备，所述进料流包含多种潜在不需要的气态化合物、元素、污染物等。合适的净化器102的非限制性实例可包含过滤器、膜、反应器、吸收剂、分子筛、一个或多个蒸馏塔，或其组合。净化器102可被配置成从包含多种潜在不需要的气态化合物、元素、污染物等的流中分离乙烯。
净化进料流可产生经过净化的进料流11，其包含基本上纯的单体(例如，基本上纯的乙烯)。经过净化的进料流可包含按流的总重量计小于约25％、替代地小于约10％、替代地小于约1.0％的氮气、氧气、甲烷、乙烷、丙烷、共聚单体或其组合中的任何一种或多种。如本文所用，“基本上纯的乙烯”是指包含按流的总重量计至少约60％乙烯、替代地至少约70％乙烯、替代地至少约80％乙烯、替代地至少约90％乙烯、替代地至少约95％乙烯、替代地至少约99％乙烯，或替代地按流的总重量计至少约99.5％乙烯的流体流。进料流11可另外包含痕量的乙烷。
经过净化的进料流可包含共聚单体，如具有3至20个碳原子的不饱和烃。可存在于经过净化的进料流中的共聚单体的非限制性实例包括α-烯烃，如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等，或其组合。
PEP工艺2000通常可包含使经过净化的进料流的单体聚合以形成聚合产物流的步骤2200。聚合产物流可使用任何合适的烯烃聚合方法形成，所述方法可使用各种类型的聚合反应器进行。
如本文所用，术语“聚合反应器”或“反应器”包括能够使烯烃单体或共聚单体聚合以产生均聚物或共聚物的任何聚合反应器。这类均聚物和共聚物称为树脂或聚合物。各种类型的反应器包括可称为气相、间歇、浆料、溶液、高压、管式或高压釜反应器的反应器。气相反应器可包含流化床反应器或分级卧式反应器。浆料反应器可包含立式或卧式环管。高压反应器可包含高压釜或管式反应器。反应器类型可包括分批工艺或连续工艺。连续工艺可使用间歇或连续产物排放。工艺还可包括未反应单体、未反应共聚单体、稀释剂或其组合的部分或完全直接再循环。
本公开的聚合反应器系统可包含系统中的一种类型的反应器或相同或不同类型的多个反应器。在多个反应器中生产聚合物可包括在通过一种或多种转移流、一条或多条管线、一个或多个设备(例如一个或多个分离容器)、一个或多个装置(例如，阀或其它机构)或其组合互连的至少两个单独的聚合反应器中的若干阶段，使得可以将由第一聚合反应器产生的聚合物转移到第二反应器中。反应器中的一个中的期望聚合条件可与其它反应器的操作条件不同。替代地，多个反应器中的聚合可包括将聚合物从一个反应器手动转移到后续反应器以供继续聚合。多个反应器系统可包括任何组合，包括但不限于多个环管反应器。多个反应器系统可包括任何组合，包括但不限于多个环管反应器、多个气相反应器、或环管反应器和气相反应器的组合。多个反应器可以串联、并联或以这两种方式操作。
根据本公开的一个方面，聚合反应器系统可包含至少一个包含立式或卧式环管的环管浆料反应器。单体、稀释剂、催化剂和任选的任何共聚单体可连续进料到其中发生聚合的环管反应器。一般来说，连续工艺可包含将单体、任选的共聚单体、催化剂和稀释剂连续引入到聚合反应器中以及从这一反应器中连续移出包含聚合物颗粒和稀释剂的悬浮液。可将反应器流出物闪蒸以从包含稀释剂、单体、共聚单体或其组合的液体移出固体聚合物。多种技术可用于此分离步骤，包括但不限于：可包括热量增加和压力降低的任何组合的闪蒸；通过在旋流器或水力旋流器中的旋流作用而实现的分离；或通过离心分离。
合适的浆料聚合方法(也称为颗粒形成方法)公开于例如美国专利号3,248,179；4,501,885；5,565,175；5,575,979；6,239,235；6,262,191；和6,833,415中；其各自以全文引用的方式并入本文。
浆料聚合中所用的合适的稀释剂包括但不限于正在聚合的单体和任选的共聚单体以及在反应条件下呈液体的烃。合适的稀释剂的实例包括但不限于烃，如丙烷、环己烷、异丁烷、正丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷和正己烷。一些环管聚合反应可在不使用稀释剂的本体条件下发生。
根据本公开的另一方面，聚合反应器可包含至少一个气相反应器。这类聚合反应器可采用在聚合条件下在催化剂存在下连续循环通过流化床的含有一种或多种单体的连续再循环流。再循环流可从流化床中抽取并且再循环回到反应器中。同时，可从反应器中抽取聚合物产物并且可添加新的或新鲜单体来替代聚合的单体。同样，可任选地从反应器中抽取共聚物产物并且可添加新的或新鲜共聚单体来替代聚合的共聚单体、聚合的单体或其组合。在一些配置中，气相反应器可采用稀释剂，如异戊烷。这类气相反应器可包含用于烯烃的多步气相聚合的工艺，其中烯烃在至少两个独立气相聚合区中的气态相中聚合，同时将形成于第一聚合区中的含催化剂聚合物进料到第二聚合区中。气相反应器公开于美国专利号5,352,749；4,588,790；和5,436,304中；其各自以全文引用的方式并入本文。
根据本公开的又一方面，高压聚合反应器可包含管式反应器或高压釜反应器。管式反应器、高压釜反应器或两者可具有几个区，其中可添加新鲜单体(任选地，共聚单体)或聚合催化剂系统。单体(任选地，共聚单体)可夹带在惰性稠密流体流中(在如此高的压力下远高于临界点)并且引入反应器中(通常引入反应器上的多个位置)。聚合催化剂系统组分可夹带在单体进料流中，作为液体或超临界流体直接引入反应器中，或两者。流体流可在反应器中互混以引发和维持聚合。可恰当地采用热和压力以获得最佳聚合反应条件。
根据本公开的又另一方面，聚合反应器可包含溶液聚合反应器，其中单体(任选地，共聚单体)可通过合适的搅拌或其它手段与催化剂组合物接触。可采用包含惰性有机稀释剂或过量单体(任选地，共聚单体)的载体。如果需要，那么单体和/或任选的共聚单体可在液体材料存在或不存在下在蒸气相中与催化反应产物接触。将聚合区维持在将引起形成聚合物于反应介质中的溶液的温度和压力下。可采用搅动以在整个聚合区中获得更好的温度控制以及维持均匀聚合混合物。利用恰当的手段来耗散聚合的放热热量。
适于公开的系统和方法的聚合反应器可另外包含至少一个原材料进料系统、至少一个催化剂或催化剂组分进料系统和至少一个聚合物回收系统的任何组合。合适的反应器系统可另外包含用于原料净化、催化剂储存和制备、挤出、反应器冷却、聚合物回收、分级、再循环、储存、输出、实验室分析和工艺控制的系统。
控制聚合效率和提供期望树脂性质的条件(例如聚合条件)包括温度；压力；催化剂或助催化剂的类型、催化剂或助催化剂的量，或两者；各种反应物的浓度；各种反应物的分压；或其组合。
聚合温度可影响催化剂生产率、聚合物分子量和分子量分布。合适的聚合温度可为低于根据吉布斯自由能方程(Gibbs Free energy equation)的解聚温度的任何温度。聚合温度可具有单体(例如乙烯)开始分解的温度作为上限。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，单体分解温度取决于压力。聚合温度可为约60℃至约350℃、替代地约60℃至约280℃，或替代地约70℃至约110℃，这取决于聚合反应器的类型。
合适的压力还将根据反应器和聚合类型而变化。环管反应器中液相聚合的压力通常小于约1,000磅/平方英寸表压(psig)(6.9兆帕(MPa))。用于气相聚合的压力通常在约200psig(1.4MPa)至约700psig(4.8MPa)下。管式或高压釜反应器中的高压聚合一般在约10,000psig(68.9MPa)至约50,000psig(344.7MPa)下运行。聚合反应器也可在一般在较高温度和压力下出现的超临界区中操作。在高于压力/温度图的临界点的情况下(超临界相)操作可提供优势。在一个方面，聚合可在具有合适的温度和压力组合的环境中发生。举例来说，聚合可在约550psig(3.8MPa)至约650psig(4.5MPa)，或替代地约600psig(4.1MPa)至约625psig(4.3MPa)范围内的压力和在约170℉(77℃)至约230℉(110℃)，或替代地约195℉(91℃)至约220℉(104℃)范围内的温度下发生。
可控制各种反应物的浓度以产生具有某些物理和机械性质的树脂。将由树脂和形成所述产物的方法形成的所提议的最终用途产物确定所期望的树脂性质。机械性质包括拉伸、弯曲、抗冲击、蠕变、应力弛豫和硬度测试。物理性质包括密度、分子量、分子量分布、熔融温度、玻璃化转变温度、结晶熔融温度、密度、立构规整性、裂纹扩展、长链分枝和流变参数。
单体、共聚单体、氢气、助催化剂、改性剂和电子给体的浓度、分压或两者对于产生这些树脂性质为重要的。共聚单体可用于控制产物密度。氢气可用于控制产物分子量。助催化剂可用于烷基化、清除毒物和控制分子量。改性剂可用于控制产物性质，并且电子给体影响立构规整性、分子量分布、分子量或其组合。此外，使毒物的浓度降至最低，因为毒物影响反应和产物性质。
可采用任何合适的聚合催化剂系统。合适的聚合催化剂系统可包含催化剂和任选的助催化剂(例如，有机铝化合物)、促进剂或两者。在一些方面，催化剂系统可包含活化剂(例如，活化剂-载体)。合适的催化剂系统的非限制性实例包括但不限于单点或双点催化剂，如齐格勒-纳塔催化剂、齐格勒催化剂、铬催化剂、氧化铬催化剂、铬-二氧化硅催化剂、铬-二氧化钛催化剂、二茂铬催化剂、茂金属催化剂、镍催化剂或其组合。适用于本文所述系统的茂金属催化剂可为任何常规或非常规茂金属催化剂。如本文所用，术语“茂金属”用于指代所有催化活性金属：其中金属由一个、两个或更多个开链或闭环η-配体络合的η-配体络合物。根据本公开的一些方面，优选使用桥连双-η-配体茂金属、单η-配体“半茂金属”和桥连η-σ配体“蝎型”茂金属。这类络合物中的金属优选为元素周期表的第4A族、第5A族、第6A族、第7A族或第8A族金属或镧系元素或锕系元素，尤其是第4A族、第5A族或第6A族金属，更特别是Zr、Hf或Ti。η-配体优选包含η4或η5开链或η5-环戊二烯基环，任选地具有由杂原子(例如，N、B、S或P)替代的环或链碳，任选地被侧链或稠环取代基取代，并且任选地通过桥(例如，1至4个原子的桥，如(CH2)2、C(CH3)2或Si(CH3)2)连接至另外的任选取代的均或杂环环戊二烯基环。环取代基可为例如卤原子或烷基，其任选地被杂原子如O、N和Si，尤其是Si和O替代，并且任选地被单环或多环基团如苯基或萘基取代。适用于本公开的催化剂系统已描述于，例如，美国专利号7,163,906；7,619,047；7,790,820；7,960,487；8,138,113；8,207,280；8,268,944；8,450,436；和9,181,372中；其各自以全文引用的方式并入本文。
在本公开的一个方面，催化剂系统可包含活化剂。活化剂可为固体氧化物活化剂-载体、化学处理的固体氧化物、粘土矿物、柱撑粘土、剥落粘土、胶凝成另一种氧化物基质的剥落粘土、层状硅酸盐矿物、非层状硅酸盐矿物、层状铝硅酸盐矿物、非层状铝硅酸盐矿物、铝氧烷、负载型铝氧烷、电离化离子化合物、有机硼化合物或其任何组合。术语“化学处理的固体氧化物”、“固体氧化物活化剂-载体”、“酸性活化剂-载体”、“活化剂-载体”、“处理的固体氧化物化合物”等在本文中用于指示相对较高孔隙率的固体无机氧化物，其表现出路易斯酸性或布朗斯台德酸性行为，并且其已经用吸电子组分(通常为阴离子)处理并且被煅烧。吸电子组分通常为吸电子阴离子源化合物。因此，化学处理的固体氧化物化合物包含至少一种固体氧化物化合物与至少一种吸电子阴离子源化合物的煅烧接触产物。通常，化学处理的固体氧化物包含至少一种电离化的酸性固体氧化物化合物。术语“载体”和“活化剂-载体”不用于暗示这些组分为惰性的，并且这类组分不应被解释为催化剂组合物的惰性组分。
进料流中的单体(例如，经过净化的进料流11)可在催化剂系统存在下聚合。使经过净化的进料流的单体聚合可包含通过在适于形成聚合物的条件下使一种或多种单体与催化剂系统接触而允许多种单体之间的聚合反应。使经过净化的进料流的共聚单体聚合可包含通过在适于形成共聚物的条件下使一种或多种共聚单体与催化剂系统接触而允许多种共聚单体之间的聚合反应。
在本公开的一个方面，使经过净化的进料流的单体聚合以形成聚合产物流的步骤2200可使用环管浆料反应器系统(例如图1中的环管浆料反应器系统100)，例如图3中所说明的环管浆料反应器系统101进行。环管浆料反应器系统101通常包含净化器102、第一反应器104和任选的第二反应器106。在本文公开的环管浆料反应器系统中，各种系统部件可经由适于输送特定流的一个或多个导管(例如，管、管道、流线等)流体连通，例如，如图3中的编号流详细所示。
经过净化的进料流11可从净化器102连通到反应器中的一个或多个(例如，第一反应器104、第二反应器106)。在环管浆料反应器系统包含两个或更多个反应器的情况下，中间聚合反应器流15可从第一反应器104连通到第二反应器106。可将氢气引入第一反应器104、第二反应器106或两者。可以流21将氢气引入第二反应器106。聚合产物流(例如，图3中的聚合产物流121、图1中的聚合产物流120)可从第一反应器104、第二反应器106或两者排出。
如图3所说明，使经过净化的进料流的单体聚合可包含将经过净化的进料流11传送至聚合反应器104、106中的一个或多个。使中间聚合反应器流15的单体聚合可包含将中间聚合反应器流15传送至一个或多个聚合反应器106。如图3所说明，使中间聚合反应器流15的单体聚合可包含将中间聚合反应器流15从一个或多个聚合反应器104传送至一个或多个聚合反应器106。
聚合反应器104、106可包含任何容器或容器组合，其被适当配置成在催化剂存在下为单体(例如乙烯)、聚合物(例如，“活性”或生长聚合物)或两者，以及任选的共聚单体、共聚物或两者之间的化学反应(例如，接触区)提供环境，以产生聚合物(例如，聚乙烯聚合物)、共聚物或两者。尽管图3说明具有串联的两个反应器的PEP系统，但是阅读本公开的本领域技术人员将认识到可采用一个反应器、替代地任何合适数量的反应器、反应器配置或两者。
如图3所说明，在多个反应器中生产聚合物可包括通过一个或多个装置或设备(例如，阀、连续输出阀、连续输出机构)互连的至少两个聚合反应器104、106。如图3所说明，在多个反应器中生产聚合物可包括通过一个或多个流或管线(例如，中间聚合反应器流15)互连的至少两个聚合反应器104、106。在多个反应器中生产聚合物可包括通过一个或多个分离器(例如闪蒸室)互连的至少两个聚合反应器104、106。
使单体聚合可包含分别将合适的催化剂系统引入第一反应器104、第二反应器106或两者中，以便形成浆料。替代地，合适的催化剂系统可分别驻留于第一反应器104、第二反应器106或两者中。
如本文先前所述，使单体聚合可包含选择性地操纵一种或多种聚合反应条件以产生给定的聚合物产物、以产生具有一种或多种期望性质的聚合物产物、以达到期望的效率、以达到期望的产率等或其组合。使经过净化的进料流11的单体聚合可包含调节一种或多种聚合反应条件。
使单体聚合可包含在聚合反应期间维持合适的温度、压力、一个或多个分压或其组合；替代地，在聚合反应期间在一系列合适的温度、压力、一个或多个分压或其组合之间循环。
使单体聚合可包含在一个或多个聚合反应器104、106中使共聚单体聚合。使单体聚合可包含将乙烯单体、共聚单体或两者引入聚合反应器106。
使单体聚合可包括将氢气引入反应器104和106中的一个或多个。举例来说，图3说明氢气可通过流21引入反应器106中。可调节引入反应器106中的氢气量，以便在稀释剂中获得氢气与乙烯的摩尔比为0.001至0.1。在反应器106中此摩尔比可为至少0.004，并且在一些情况下，此摩尔比不可超过0.05。反应器104中的稀释剂中的氢浓度与氢聚合反应器106的浓度之比可为至少20、替代地至少30、替代地至少40、替代地不大于300，或替代地不大于200。合适的氢浓度控制方法和系统公开在美国专利号6,225,421中，其以全文引用的方式并入本文。
使单体聚合可包含使单体(任选地，共聚单体)、催化剂系统、反应器104、106内的浆料、反应器104、106之间的浆料或其组合环流、流动、循环、混合、搅动或其组合。当单体(任选地，共聚单体)、催化剂系统、浆料或其组合环流时，环流的速度(例如，浆料速度)可为约1米/秒至约30米/秒、替代地约2米/秒至约17米/秒，或替代地约3米/秒至约15米/秒。
使单体聚合可包含配置反应器104、106以产生单峰树脂。本文中，聚合物树脂的“形态”是指其分子量分布曲线的形式，即聚合物重量分数作为其分子量函数的曲线图的外观。聚合物重量分数是指给定尺寸的分子的重量分数。具有示出单峰的分子量分布曲线的聚合物可称为单峰聚合物，具有示出两个不同峰的曲线的聚合物可称为双峰聚合物，具有示出三个不同峰的曲线的聚合物可称为三峰聚合物等。
使单体聚合可包含配置反应器104、106以产生多峰(例如，双峰)聚合物(例如，聚乙烯)。举例来说，所得聚合物可包含相对较高分子量的低密度(HMWLD)的聚乙烯聚合物和相对较低分子量的高密度(LMWHD)的聚乙烯聚合物两者。举例来说，各种类型的合适聚合物的特征可为具有各种密度。举例来说，I型聚合物的特征可为具有在约0.910g/cm3至约0.925g/cm3范围内的密度、替代地II型聚合物的特征可为具有约0.926g/cm3至约0.940g/cm3的密度、替代地III型聚合物的特征可为具有约0.941g/cm3至约0.959g/cm3的密度、替代地IV型聚合物的特征可为具有大于约0.960g/cm3的密度。
如图3所说明，使经过净化的进料流11的单体聚合可产生聚合产物流121。聚合产物流121(例如，图1中的聚合产物流120)通常可包含各种固体、半固体、挥发性和非挥发性液体、气体以及其组合。使经过净化的进料流11的单体聚合可产生聚合产物流121，其通常包含未反应的单体(例如乙烯)、任选的未反应的共聚单体、副产物(例如乙烷，其可为由乙烯和氢气形成的副产物乙烷)，和聚合产物(例如，聚合物和任选的共聚物)。如本文所用，“未反应的单体”，例如乙烯，是指在聚合反应期间引入聚合反应器但未掺入聚合物中的单体。如本文所用，“未反应的共聚单体”是指在聚合反应期间引入聚合反应器但未掺入聚合物中的共聚单体。聚合产物流121的固体、液体或两者可包含聚合物产物(例如，聚乙烯聚合物)，其在PEP工艺的此阶段通常称为“聚合物绒毛”。聚合产物流的气体121可包含未反应的气态反应物单体或任选的共聚单体(例如，未反应的乙烯单体、未反应的共聚单体)、气态废物、气态污染物或其组合。
聚合产物流121可包含氢气、氮气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、1-丁烯、异丁烷、戊烷、己烷、1-己烯和较重的烃。乙烯可以按聚合产物流的总重量计约0.1％至约15％、替代地约1.5％至约5％，或替代地约2％至约4％的范围存在。乙烷可以按聚合产物流的总重量计约0.001％至约4％，或替代地约0.2％至约0.5％的范围存在。异丁烷可以按聚合产物流的总重量计约80％至约98％、替代地约92％至约96％，或替代地约95％的范围存在。
PEP工艺2000通常可包含将聚合产物流分离成聚合物流和气流的步骤2300。将聚合产物分离成聚合物流和气流通常可包含通过任何合适的方法从液体、固体(例如聚合物绒毛)或两者中除去气体。
如图1所说明，将聚合产物分离成聚合物流和气流可包含将聚合产物流120传送至分离器(例如，闪蒸室200)。聚合产物流120可包含从第二反应器106排出的聚合产物流121的至少一部分。聚合产物流120可包含从第一反应器104排出的中间聚合反应器流15的至少一部分。聚合产物流120可包含聚合产物流121的至少一部分和中间聚合反应器流15的至少一部分。
如闪蒸室200的分离器可被配置成将流(例如，包含聚乙烯的聚合产物流120)分离成气体、液体、固体或其组合。
用于将聚合产物流分离成聚合物流和气流的分离器可包含蒸气-液体分离器。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，聚合产物流的固体(例如，聚合物绒毛)在聚合产物流的液体中浆化，并且蒸气-液体分离器通常将单一浆料相中的固体和液体与聚合产物流的气体分离。适用于本公开的分离器的非限制性实例包括固定床吸附柱、闪蒸罐、过滤器、膜、反应器、吸收剂、吸附剂、分子筛或其组合。
分离器可为闪蒸罐(例如，闪蒸室200)。不希望受理论限制，这类闪蒸罐可包含容器，其被配置成从高温流体、高压流体或高温和高压流体中将低蒸气压组分蒸发、除去或两者兼有。用于将聚合产物分离成聚合物流和气流的分离器可被配置成使得进入的流可分离成液体流(例如，冷凝物流)和气(例如蒸气)流。液体流可包含反应产物(例如，聚乙烯，通常称为“聚合物绒毛”)。液体流可为塔底流。气体或蒸气流可包含挥发性溶剂、气态的、未反应的单体、未反应的任选共聚单体、废气(二次反应产物，如污染物等)，或其组合。气流可为顶部流。
用于将聚合产物分离成聚合物流和气流的分离器可被配置成使得聚合产物流通过加热、减压或两者而闪蒸，使得聚合产物流的焓增加。这可经由加热器、闪蒸线加热器、本领域通常已知的各种其它操作或其组合来实现。举例来说，包含双管的闪蒸线加热器可通过热水或蒸汽进行热交换。这类闪蒸线加热器可提高流的温度同时降低其压力。
将聚合产物流分离成聚合物流和气流可包含将聚合产物蒸馏、蒸发、闪蒸、过滤、膜筛选、离心、吸收、吸附或其组合。如图1所说明，将聚合产物流分离成聚合物流和气流产生气流210和聚合物流220(例如，聚乙烯聚合物、共聚物)。
气流210可包含未反应的单体(例如，未反应的乙烯单体)、任选的未反应的共聚单体和各种气体。气流210可包含呈蒸气相的聚合产物流120的非固体组分。气流210可包含氢气、氮气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、己烷、1-己烯、较重的烃或其组合。气流210可另外包含痕量的氧气。乙烯可以按气流的总重量计约0.1％至约15％、替代地约1.5％至约5％，或替代地约2％至约4％的范围存在。乙烷可以按气流的总重量计约0.001％至约4％，或替代地约0.2％至约0.5％的范围存在。异丁烷可以按气流的总重量计约80％至约98％、替代地约92％至约96％，或替代地约95％的范围存在。
中间聚合反应器流15可以与聚合产物流121类似的方式加工，其中中间聚合反应器流15可分离成中间聚合聚合物流和中间聚合气流。中间聚合聚合物流可连通到第二反应器106；以与聚合物流220类似的方式加工，如本文中稍后将更详细地描述；例如经由聚合物流220连通到吹扫容器400；或其组合。中间聚合气流可以与气流210类似的方式加工，如本文中稍后将更详细地描述；可例如经由气流210连通到重质蒸馏塔300；或两者。
PEP工艺2000通常可包含在一个或多个蒸馏塔中加工气流的步骤2400。加工气流210可包含从气流中分离至少一种气态组分。虽然将在用于这类气流加工的两个蒸馏塔的背景下详细讨论加工气流的步骤，但应该理解，可使用任何合适数量的蒸馏塔来加工气流，例如，一个、两个、三个、四个、五个或更多个蒸馏塔。
从气流中分离至少一种气态组分可包含在一个步骤中蒸馏气流(例如，气流210)，以便允许至少一种气态组分根据一个或多个沸腾温度与其它气态组分分离。从气流中分离至少一种气态组分可包含将气流蒸馏成包含乙烯、乙烷、任选的氢或其组合的轻质烃流。从气流中分离至少一种气态组分可包含在蒸馏塔底流中收集己烷、己烯、任选的异丁烷或其组合。替代地，从气流中分离至少一种气态组分可包含从蒸馏塔的侧流、蒸馏塔的蒸馏塔底流或两者中收集异丁烷。
如图1所示，蒸馏塔300和350可被配置成从气流(例如，气流210)中分离至少一种气态组分。在一个或多个蒸馏塔中加工气流210可产生几种烃馏分。气流210可连通到重质蒸馏塔300。可在重质蒸馏塔300中蒸馏气流210以形成可连通到轻质蒸馏塔350的中间烃(HC)流330。重质蒸馏塔300中的非蒸馏组分可从重质蒸馏塔300中以重质蒸馏塔底流310排出。重质蒸馏侧流320可任选地从重质蒸馏塔300排出。
中间烃流330的特征可为包含以下、替代地基本上包含以下、替代地主要由以下组成、替代地由以下组成：C4和较轻的烃(例如，丁烷、异丁烷、丙烷、乙烷或甲烷)和任何轻质气体(例如，氮气)。举例来说，C4和较轻的烃和气体在中间烃流330中的存在量按中间烃流的总重量计可为约80％至约100％、替代地约90％至约99.999999、替代地约99％至约99.9999％、替代地C5和较重的烃在中间烃流330中的存在量按中间烃流的总重量计可为约0％至约20％、替代地约10％至约0.000001％、替代地约1.0％至约0.0001％。而且，例如，按重量计至少90％、替代地至少98％、替代地至少99％的C4和较轻的烃和气流210的气体可存在于中间烃流330中。
重质蒸馏塔底流310的特征可为包含C6和重质组分，其中重质组分可包含烷烃，即，比己烷更大的烷烃(例如，庚烷、其它大的烷烃或两者)。除C6和重质烷烃以外的烃在重质蒸馏塔底流310中的存在量按重质蒸馏塔底流310的总重量计可小于约15％、替代地小于约10％、替代地小于约5％。在一个方面，重质蒸馏塔底流310可引导至附加加工步骤或方法，或替代地，它们可被适当地处置。在一个方面，可焚烧重质蒸馏塔底流310。
重质蒸馏侧流320的特征可为包含己烯。举例来说，己烯在重质蒸馏侧流320中的存在量按重质蒸馏侧流320的总重量计可为约20％至约98％、替代地约40％至约95％，或替代地约50％至约95％。
重质蒸馏侧流320可再循环。再循环重质蒸馏侧流320可包含将重质蒸馏侧流320传送(例如，经由合适的泵或压缩机)回到PEP系统1000的一个或多个部件、将重质蒸馏侧流320引入PEP系统1000的一个或多个部件，或两者；例如，进入环管浆料反应器系统100用于在聚合反应中重复使用。再循环重质蒸馏侧流320可为聚合反应工艺的操作提供供应己烯的有效手段、节约成本手段，或两者。重质蒸馏侧流320的己烯的至少一部分可在聚合反应中用作例如反应中的共聚单体。替代地，可将重质蒸馏侧流320的至少一部分传送至储存器以随后用于聚合反应或用于任何其它合适的工艺中。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，当反应器经历涉及己烯作为共聚单体的聚合反应时，己烯的至少一部分可再循环回到反应器。另外，如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，当反应器在不存在己烯的情况下经历聚合反应时，可储存己烯的至少一部分。
重质蒸馏塔底流310、重质蒸馏侧流320或两者的至少一部分可返回重质蒸馏塔300。举例来说，重质蒸馏塔底流310、重质蒸馏侧流320或两者的至少一部分可经由再沸器传送至重质蒸馏塔300进行附加加工。
重质蒸馏塔300可提供有一个或多个入口和至少两个出口。重质蒸馏塔300可在合适的温度和压力下操作，例如可适于实现气流210的组分的分离。举例来说，重质蒸馏塔300可在约15℃至约233℃、替代地约20℃至约200℃、替代地约20℃至约180℃范围内的温度；在约14.7磅/平方英寸(psi)至约527.9psi、替代地约15.7psi至约348psi、替代地约85psi至约290psi范围内的压力；或两者下操作。重质蒸馏塔300可被配置成、经设定尺寸或两者以提供合适体积的气体(例如闪蒸气流)的分离。如阅读本公开的本领域技术人员将理解的，气流210可在重质蒸馏塔300内保持、驻留或两者持续任何合适的时间量，例如提供重质蒸馏塔300内组分的充分分离所需要的时间量。
在没有压缩步骤的情况下，即在气流210从闪蒸室200中排出之后并且在将其引入重质蒸馏塔300之前不压缩的情况下，可将气流210引入重质蒸馏塔300。替代地，在与闪蒸室200的出口压力(例如，在闪蒸室200的出口处约14.7磅/平方英寸绝对压力(psia)至约527.9psia、替代地约15.7psia至约348psia、替代地约85psia至约290psia的压力)基本上相同的压力下，可将气流210引入重质蒸馏塔300。替代地，可在没有显著压缩步骤的情况下将气流210引入重质蒸馏塔300。在比气流210从闪蒸室200排出的压力小约25psi至比气流210从闪蒸室200排出的压力大约25psi、替代地比气流210从闪蒸室200排出的压力小约15psi至比气流210从闪蒸室200排出的压力大约15psi、替代地比气流210从闪蒸室200排出的压力小约5psi至比气流210从闪蒸室200排出的压力大约5psi范围内的压力下，可将气流210引入重质蒸馏塔300。在约14.7psia至约527.8psia、替代地约15.7psia至约348psia，或替代地约85psia至约290psia范围内的压力，可将气流210引入重质蒸馏塔300。
重质蒸馏塔300可被配置、操作或两者兼有使得中间烃流330、重质蒸馏塔底流310和任选的重质蒸馏侧流320中的每一个可包含气流210的组分的期望部分、组成部分或子集。举例来说，如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，可操纵特定流出口的位置、重质蒸馏塔300的操作参数、气流210的组成或其组合，使得给定的流可包含气流210的特定的一种或多种组分。
如图1所示，中间烃流330可在轻质蒸馏塔350中分离，以形成轻质烃流380、轻质蒸馏塔底流360和任选的轻质蒸馏侧流370。至少一种气态组分可从轻质蒸馏塔350中以轻质烃流380排出，并且其它气态组分可从轻质蒸馏塔350中以轻质蒸馏塔底流360排出。
轻质烃流380的特征可为包含乙烯。举例来说，乙烯在轻质烃流380中的存在量按轻质烃流380的总重量计可为约50％至约99％、替代地约60％至约98％，或替代地约70％至约95％。
轻质烃流380可另外包含其它轻质气体(例如乙烷、甲烷、二氧化碳、氮气、氢气或其组合)。在一些方面，轻质烃流380可包含乙烯和乙烷。
轻质蒸馏塔底流360的特征可为包含丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、己烷、较重的饱和烃或其组合。轻质蒸馏塔底流360可不含烯烃、替代地基本上不含烯烃、替代地主要不含烯烃、替代地主要由非烯烃组成或由非烯烃组成。举例来说，烯烃在轻质蒸馏塔底流360中的存在量按轻质蒸馏塔底流360的总重量计可为小于约1.0％、替代地小于约0.5％、替代地小于约0.1％。轻质蒸馏塔底流360可包含不含烯烃的异丁烷365。
轻馏分侧流370的特征可为包含异丁烷。可从轻质蒸馏塔350排出包含异丁烷、替代地由异丁烷组成或主要由异丁烷组成的轻质蒸馏侧流370。轻质蒸馏塔底流360的异丁烷可包含与轻质蒸馏侧流370的异丁烷不同等级的异丁烷。举例来说，轻质蒸馏塔底流360可包含基本上不含烯烃的异丁烷，并且轻质蒸馏侧流370可包含可包括烯烃的再循环异丁烷。
轻质蒸馏侧流370、轻质蒸馏塔底流360或两者的至少一部分可再循环。再循环轻质蒸馏侧流370、轻质蒸馏塔底流360或两者的至少一部分可包含将轻质蒸馏侧流370、轻质蒸馏塔底流360或两者的至少一部分传送(例如，经由合适的泵或压缩机)或引入回到PEP系统1000的一个或多个部件，例如，进入环管浆料反应器系统100用于在聚合反应中重复使用。轻质蒸馏侧流370、轻质蒸馏塔底流360或两者的至少一部分可与各种其它组分(催化剂、助催化剂等)组合以形成可引入反应器104、106中的一个或多个的催化剂浆料。不希望受理论限制，因为轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可不含烯烃并且可包含异丁烷，所以可将轻质蒸馏塔底流360与催化组分(例如催化剂、助催化剂等)混合而没有非预期的聚合反应的风险(例如，在引入一个或多个反应器之前聚合)。因此，轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可用作聚合反应的不含烯烃的异丁烷源。再循环轻质蒸馏侧流370、轻质蒸馏塔底流360或两者的至少一部分可为聚合反应工艺的操作提供供应异丁烷的有效手段、节约成本手段，或两者。附加地或替代地，轻质蒸馏侧流370、轻质蒸馏塔底流360或两者的至少一部分可传送至储存器以随后用于聚合反应或用于任何其它合适的工艺中。
轻质蒸馏侧流370、轻质蒸馏塔底流360或两者的至少一部分可返回轻质蒸馏塔350。举例来说，轻质蒸馏侧流370、轻质蒸馏塔底流360或两者的至少一部分可经由再沸器传送至轻质蒸馏塔350进行附加加工。
轻质蒸馏塔350可被配置成、经设定尺寸或两者以提供合适体积的气体的分离。举例来说，在约50℃至约20℃、替代地约40℃至约10℃、替代地约30℃至约5℃范围内的温度；在约14.7psia至约529.7psia、替代地约15.7psia至约348psia、替代地约85psia至约290psia范围内的压力下，可操作轻质蒸馏塔350。轻质蒸馏塔350可被配置成、经设定尺寸或两者以提供合适体积的中间烃流330的分离。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，中间烃流330可在轻质蒸馏塔350内保持、驻留或两者持续任何合适的时间量，这对于提供中间烃流330的组分的充分分离可为必要的。轻质蒸馏塔350可提供有至少两个出口。
轻质蒸馏塔350可被配置、操作或两者使得轻质烃流380和轻质蒸馏塔底流360中的每一个可包含中间烃流330的组分的期望部分、组成部分或子集。举例来说，如本领域技术人员借助于本公开将理解的，可操纵特定流入口或出口的位置、轻质蒸馏塔350的操作参数、中间烃流330的组成或其组合，使得给定的流可包含中间烃流330的特定的一种或多种组分。
PEP工艺2000通常可包含吹扫聚合物流以产生经过吹扫的聚合物流和废吹扫气流的步骤2500。如图1所示，到吹扫容器400的主要固体进料通常包含聚合物流220。通常，聚合物流220包含离开闪蒸室200的固体排放物(例如，聚烯烃绒毛，例如聚乙烯绒毛)。吹扫容器400的目的是从聚合物流220中除去残留的烃，并且提供具有相对较少量夹带的挥发性有机物含量的基本上清洁的聚合物绒毛(例如，聚合物425)。聚合物425(例如，聚合物绒毛)可被运输或输送到挤出/装载系统以转化成粒料，用于以聚烯烃粒料树脂形式分配和销售，或两者。
参照图1，聚合物流220可包含聚合物(例如聚乙烯)、未反应的单体(例如乙烯、1-己烯)和各种气体(例如乙烷、异丁烷、氢气、甲烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、丙烯)。加工(例如，吹扫)聚合物流220可产生经过吹扫的聚合物流420和废吹扫气流430，其通常包含吹扫气体(例如氮气)、未反应的单体(例如乙烯、1-己烯)和各种气体(例如、乙烷、异丁烷、氢气、氮气、甲烷、丙烯、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、较重的烃)。
参照图1，吹扫气体410(例如，惰性气体、氮气)可以环流通过吹扫容器400，以经由废吹扫气流430除去残留的烃。废吹扫气流430可连通到压缩机，例如INRU压缩机525，用于烃回收。
吹扫容器400可为圆柱形容器，其具有相对较高的竖直截面、顶部的盖或顶、倾斜侧面或底部的圆锥形状(其具有用于聚合物绒毛排放的开口)。待挥发性烃脱气的聚合物绒毛可在顶部处进入容器，而吹扫气体，通常为氮气，可在倾斜底侧引入容器。流动可为在容器中的吹扫气体和聚合物绒毛之间的逆流。在某些方面，富含烃的吹扫气体(例如，废吹扫气体430)可通过在顶部处的开口离开吹扫容器，而脱气的绒毛(例如，经过吹扫的聚合物流420)可在吹扫容器的底部处离开。吹扫气体可在各种容器高度处(而不是仅在容器的底部处)引入吹扫容器400，其中吹扫气体的特征可在于相对较低的纯度，但是它将仍然有助于从聚合物绒毛中除去夹带气体的一部分。举例来说，低纯度氮气流，如氮气流736，可在高于吹扫容器底部的点处(例如，大约在容器高度的中途)引入吹扫容器400，以有助于使聚合物绒毛脱气。
吹扫容器中的脱气效率可基于在吹扫容器中维持聚合物绒毛和吹扫气体的均匀塞流，从而确保两者之间的良好接触。吹扫容器的直径(D)通常可在约5至约6英尺范围内，但可选择吹扫容器的长度(L)以达到足以使聚合物绒毛脱气的驻留时间(例如，约30至约180分钟)。L/D比可在约4至约8范围内；然而，L/D比可在此范围之外。在吹扫容器中可采用内部特征，如用于引入吹扫气体(例如氮气)的分配器板、用于促进聚合物的塞流的倒锥形物(例如，以减少聚合物绒毛的桥连或通道)等。
加工经过吹扫的聚合物流420(例如，聚合物425)包含被配置成生产聚合物产物的任何合适的工艺或一系列工艺，其可适于商业或工业用途、储存、运输、另外加工或其组合。
加工经过吹扫的聚合物流420可包含将经过吹扫的聚合物流420传送至聚合物处理器。聚合物处理器可被配置成用于执行合适的加工手段(例如，以形成各种制品)，其非限制性实例包括冷却、注射模塑、熔融、造粒、吹膜、流延膜、吹塑、挤出成型、旋转模塑、热成型、浇铸模塑、纤维纺丝等或其组合。可向聚合物中添加各种添加剂和改性剂，以在制造期间提供更好的加工，并且在最终产物中提供期望的性质。这类添加剂的非限制性实例可包括表面改性剂如增滑剂、防粘剂、增粘剂；抗氧化剂，如一级和二级抗氧化剂；颜料；加工助剂如蜡/油和含氟弹性体；特殊添加剂如阻燃剂、抗静电剂、清除剂、吸收剂、气味增强剂和降解剂；或其组合。
聚合物可包括其它合适的添加剂。这类添加剂可单独使用或组合使用，并且可在制备如本文所述的聚合物之前、期间或之后包括在聚合物中。这类添加剂可经由已知技术添加，例如在挤出或配混步骤期间，如在造粒或随后加工成最终用途制品期间。
聚合物处理器可被配置成形成合适的聚合物产物。如可由加工经过吹扫的聚合物流产生的合适聚合物产物的非限制性实例包括薄膜、粉末、粒料、树脂、液体或如本领域技术人员将理解的任何其它合适的形式。这类合适的输出可用于例如各种消费者或工业产品中的一种或多种。举例来说，聚合物产品可用于各种制品中的任何一种或多种，包括但不限于瓶子、鼓、玩具、容器、家用容器、器具、薄膜产品、罐、燃料罐、管、膜、土工膜和衬垫。聚合物处理器可被配置成形成粒料以便运输到消费品制造商。
PEP工艺2000通常可包含将废吹扫气流引入INRU，如INRU 500或501，以产生烃(例如异丁烷，如异丁烷503)和吹扫气体(例如氮气，如氮气507)。在一个方面，在步骤2600期间，可从废吹扫气流430中分离至少一种气态组分(例如，烃、异丁烷；吹扫气体、氮气)。
如本文所公开的，从气流(例如，废吹扫气流430)中分离至少一种气态组分通常包含从包含第一化学组分或化合物和一种或多种其它化学组分、化合物等的流中选择性地分离至少第一化学组分或化合物的任何合适方法。从气流中分离的气态组分可包含一种或多种烃。这类烃的非限制性实例包括烷烃(例如，乙烷、丁烷、异丁烷、己烷等，或其组合)。从气流中分离的气态组分可包含异丁烷。捕获异丁烷可引起节省捕获的异丁烷的成本并且减少骤然排放中异丁烷的存在。从气流中分离的气态组分可包含吹扫气体，如氮气。捕获氮气可引起节省捕获的氮气的成本，所述氮气可再循环到PEP系统1000、INRU系统500或两者中的各种单元。合适的分离手段的非限制性实例包括蒸馏、蒸发、闪蒸、过滤、膜筛选、吸收、吸附、分子量排阻、尺寸排阻、基于极性的分离或其组合。
PEP工艺2000通常可包含将废吹扫气流引入压缩机(如INRU压缩机525)以产生已压缩气流的步骤2600。INRU压缩机525可包含任何合适的气体压缩机，其可根据PEP工艺2000的要求增加废吹扫气流430的压力。通常，气体压缩机为机械装置，其可通过减小其体积来增加气体的压力。适用于本公开的INRU压缩机的非限制性实例包括气体压缩机、螺杆压缩机、旋转螺杆压缩机、无油旋转螺杆压缩机，和注油旋转螺杆压缩机、离心压缩机、往复式压缩机、轴流式压缩机等，或其组合。
废吹扫气流430的特征可在于压力(例如，入口压力、压缩机入口压力)为约14.7psia(0.101MPa)至约100psia(0.689MPa)、替代地约16psia(0.110MPa)至约30psia(0.207MPa)，或替代地约17psia(0.117MPa)至约25psia(0.172MPa)。从INRU压缩机525排出的已压缩气流526的特征可在于压力(例如，出口压力、压缩机出口压力)为约150psi(1.03MPa)至约500psi(3.45MPa)、替代地约200psi(1.38MPa)至约400psi(2.76MPa)，或替代地约225psi(1.55MPa)至约300psi(2.07MPa)。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，废吹扫气流的组成不受压缩的影响，并且因此已压缩气流的组成与废吹扫气流的组成相同。另外，如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，压缩废吹扫气体使得废吹扫气体中的烃能够在比没有压缩步骤的温度更高的温度下冷凝，这意味着随后的冷却步骤必须较少地冷却压缩气体以实现烃冷凝。
INRU压缩机525的特征可在于当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的压缩机功率相比时，压缩机功率减少至少约10％、替代地至少约20％，或替代地至少约25％。INRU压缩机功率降低主要是由于较小的INRU压缩机再循环流流量。来自膜单元(例如，氮气膜单元)700的滞留物流710在氮气渗透通过膜时变为富含烃，因此可以将附加烃冷凝并且从INRU系统500、501中拉出。可显著减少送至最终净化单元(PSA单元900或烃膜单元950)的剩余蒸气流820、821的流量。
除了废吹扫气流430之外，可将包含吹扫气体(例如，氮气)、烃(例如，异丁烷)或两者的一种或多种再循环流引入INRU压缩机525。一个或多个再循环流可由INRU系统产生，如本文中稍后将更详细地描述。到INRU压缩机的体积流量通常考虑废吹扫气流和引入INRU压缩机的一个或多个再循环流。
当与包含具有膜单元或PSA单元但不具有两者的INRU的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，INRU压缩机525的体积流量可减小至少约20％、替代地至少约25％，或替代地至少约30％。当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的INRU中从废吹扫气流中回收的吹扫气体和烃的量相比时，尽管体积流量基本上没有由于废吹扫气流体积流量而改变，但是由于从废吹扫气流中回收更多的吹扫气体和烃，引入INRU压缩机的一种或多种再循环流的体积流量减少了。
PEP工艺2000通常可包含将已压缩气流引入第一分离单元以产生第一HC流和膜单元进料流的步骤2700。在一个方面，在将已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元的步骤2700之前，可冷却已压缩气流的至少一部分。
可将已压缩气流526的至少一部分引入第一冷却单元550以产生第一已冷却气流560。已压缩气流526的特征可在于温度为约100℉至约350℉、替代地约150℉至约300℉，或替代地约180℉至约275℉。第一已冷却气流560的特征可在于温度为约50℉至约150℉、替代地约75℉至约130℉，或替代地约80℉至约120℉。第一已冷却气流560的温度可比已压缩气流526的温度低约50℉至约200℉、替代地约75℉至约170℉，或替代地约100℉至约155℉。冷却已压缩气流促进烃的冷凝并且使得能够随后从已压缩气流中除去烃。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，已压缩气流的组成不受冷却的影响，并且因此冷却的已压缩气流(例如，第一已冷却气流560)的组成与已压缩气流的组成相同，尽管一些组分(例如烃)可以改变它们存在的相，例如组分可以从已压缩气流中的气相改变为冷却的已压缩气流中的蒸气相或液相。
第一冷却单元550可包含任何合适的热交换单元，其可根据需要降低已压缩气流的温度，以促进已压缩气流526中烃的冷凝。第一冷却单元550可包含热交换器，其中已压缩气流526可与冷却流体交换热量，其中已压缩气流526的温度降低以产生第一已冷却气流560，并且其中冷却流体的温度增加。适用于本公开的冷却流体的非限制性实例包括水、乙二醇-水混合物、盐-水混合物、通用制冷剂，如丙烷和丙烯等，或其组合。
可将第一已冷却气流560的至少一部分引入第一分离单元600以产生第一HC流610和膜单元进料流620。第一分离单元600可包含任何合适的蒸气-液体分离器，其可从已压缩气流526、第一已冷却气流560或两者中分离冷凝的烃。适用于本公开的蒸气-液体分离器的非限制性实例包括重力分离器、离心分离器、过滤叶片分离器、除雾器垫、液体/气体聚结器等，或其组合。第一分离单元600可包含冲击屏障(例如，除雾器垫、板)，其可使用惯性冲击从气流中分离冷凝的烃。气流(例如，已压缩气流526、第一已冷却气流560或两者)可沿围绕这些冲击屏障的曲折路径而行，而液滴(例如，烃液滴)倾向于进入更直的路径，冲击这些冲击屏障，从而失去速度、聚结或两者，这最终导致液滴落到分离容器(如第一分离单元600)的底部。
膜单元进料流620可在第一分离单元600的顶部作为气流(例如，顶部流)收集。膜单元进料流620可包含等于或大于约95％、替代地等于或大于约97％，或替代地等于或大于约99％的已压缩气流526的吹扫气体(例如，氮气)。膜单元进料流620可包含小于约50％、替代地小于约60％，或替代地小于约75％的已压缩气流526的异丁烷。
第一烃流610可在第一分离单元600的底部作为液体流(例如，塔底流)收集。第一烃流610可包含等于或大于约50％、替代地等于或大于约60％，或替代地等于或大于约75％的已压缩气流526的异丁烷。第一烃流610可包含小于约95％、替代地小于约97％，或替代地小于约99％的已压缩气流526的氮气。基于第一烃流的总重量，第一烃流610可包含小于约5wt％、替代地小于约2.5wt％，或替代地小于约1wt％的量的氮气。
第一烃流610的至少一部分可再循环到一个或多个蒸馏塔。举例来说，第一烃流610的至少一部分可再循环到重质蒸馏塔300，例如通过将第一烃流610的一部分添加到气流210中。
可任选地将第一烃流610的至少一部分引入第一汽提单元650以产生经过净化的第一烃流660和第三回收吹扫气流(例如，第三氮气流)670。第一汽提单元650可包含任何合适的汽提塔，其可从第一烃流610中除去吹扫气体(例如，氮气)的至少一部分。适用于本公开的汽提塔的非限制性实例包括托盘汽提塔、填充汽提塔、闪蒸鼓等，或其组合。通常，汽提塔采用液体流(例如，第一烃流610)和惰性气流(例如，惰性气体、氮气、氢气、甲烷、乙烷、乙烯)的逆流流动，其中液体流通常从汽提塔的顶部朝向汽提塔的底部流动，在所述底部收集所述液体流(例如，经过净化的第一烃流660)，并且其中惰性气流通常从汽提塔的底部朝向汽提塔的顶部行进，在所述顶部收集所述惰性气流(例如，第三回收吹扫气流670)。
经过净化的第一烃流660中吹扫气体(例如，氮气)的量可小于第一烃流610中吹扫气体的量。经过净化的第一烃流660中氮气的量可比第一烃流610的氮气的量小约90％、替代地小约92.5％，或替代地小约95％。基于经过净化的第一烃流的总重量，经过净化的第一烃流660可包含小于约0.5wt％、替代地小于约0.25wt％，或替代地小于约0.1wt％的量的氮气。
经过净化的第一烃流660可包含异丁烷和其它烃，如乙烷、乙烯、甲烷、丙烯、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、1-己烯、较重的烃。基于经过净化的第一烃流的总重量，经过净化的第一烃流660可包含等于或大于约85wt％、替代地等于或大于约90wt％，或替代地等于或大于约95wt％的量的异丁烷。基于经过净化的第一烃流的总重量，经过净化的第一烃流660可包含小于约0.1wt％、替代地小于约0.08wt％，或替代地小于约0.05wt％的量的氮气。
包含异丁烷665的经过净化的第一烃流660的至少一部分可再循环到一个或多个蒸馏塔。举例来说，包含异丁烷665的经过净化的第一烃流660的至少一部分可再循环到重质蒸馏塔300，例如通过将其一部分添加到气流210中。
基于第三回收吹扫气流的总重量，第三回收吹扫气流670可包含等于或大于约5wt％、替代地等于或大于约10wt％，或替代地等于或大于约15wt％的量的氮气。基于第三回收吹扫气流的总重量，第三回收吹扫气流670可包含小于约80％、替代地小于约70％，或替代地小于约60％的量的异丁烷。第三回收吹扫气流670的至少一部分可经由流671再循环到INRU压缩机525。
PEP工艺2000通常可包含将膜单元进料流引入膜单元以产生第一回收吹扫气流和滞留物流的步骤2800。任选地，在将膜单元进料流的至少一部分引入膜单元的步骤2800之前，可加热已压缩气流的至少一部分。
膜单元进料流620的至少一部分可任选地引入第一膜单元进料加热器625以产生加热的膜单元进料流621。膜单元进料流620的特征可在于约50℉至约150℉、替代地约75℉至约130℉，或替代地约80℉至约120℉的温度。加热的膜单元进料流621的特征可在于约70℉至约170℉、替代地约95℉至约150℉，或替代地约100℉至约140℉的温度。不希望受理论限制，加热膜单元进料流可增强膜单元进料流的组分(例如氮气和烃，如异丁烷)之间的渗透性(例如，相对于聚合物选择性膜，如氮气膜的渗透性)的差异。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，膜单元进料流的组成不受加热的影响，并且因此加热的膜单元进料流的组成与膜单元进料流的组成相同。
第一膜单元进料加热器625可包含任何合适的热交换单元，其可根据需要提高膜单元进料流的温度，以增强膜单元700中吹扫气体(例如氮气)和烃(例如异丁烷)的分离。第一膜单元进料加热器625可包含热交换器，其中膜单元进料流620可与加热流体交换热量，其中膜单元进料流620的温度提高以产生加热的膜单元进料流621，并且其中加热流体的温度降低。适用于本公开的加热流体的非限制性实例包括热水、蒸汽、热工艺流体流等，或其组合。
可将加热的膜单元进料流621和/或膜单元进料流620的至少一部分引入氮气膜单元700以产生第一回收吹扫气流(例如，第一氮气流)720和滞留物流710。氮气膜单元700可包含任何合适的膜单元，其可将氮气与加热的膜单元进料流621和/或膜单元进料流620的其余组分分离。
通常，膜单元可包含膜，如聚合物膜，其对进料流的一种或多种流体组分具有选择性(例如，膜单元进料流620、加热的膜单元进料流621；烃膜单元进料流821、加热的烃膜单元进料流822)。通常，进料流可为相对高压(例如，约150psig(1.03MPa)至约400psig(2.76MPa))的气体混合物，其可沿膜的一侧通过。进料流的一种或多种组分可选择性地渗透通过膜到膜的渗透侧。选择性地渗透通过膜的进料流的一种或多种组分可使用气体(例如，在氮气选择性膜的情况下为氮气；在烃选择性膜的情况下为烃，如异丁烷)在膜的另一侧(例如，膜的渗透侧)上进行扫描，以产生渗透物流(例如，第一回收吹扫气流，例如，在氮气选择性膜的情况下为第一氮气流720，或在烃选择性膜情况下为第三烃流970)。进料流的其它组分不可渗透通过膜(例如，非渗透组分)，并且可以保持在膜的滞留物侧(例如，膜的进料流侧)并且作为滞留物流(例如，在氮气选择性膜的情况下为包含烃的滞留物流710或在烃选择性膜的情况下包含氮气965的第五回收吹扫气流960(即，第五氮气流))离开膜单元。跨膜的压力差可驱动渗透工艺。
膜单元可基于尺寸排阻来分离气流的组分，其中气流的较小气态组分(例如氮气)可容易地穿过膜并且可作为渗透物流(例如，第一回收吹扫气流，如第一氮气流720)收集；而气流的较大组分(例如，烃、异丁烷)不可渗透通过膜并且可作为滞留物流(例如，滞留物流710)收集。
膜单元可基于组分在聚合物膜中的溶解度来分离气流的组分，其中更可溶于聚合物膜的组分可穿越膜(例如，可选择性地渗透通过膜)并且可作为渗透物流收集；而在聚合物膜中较不可溶的组分不可穿过膜并且可作为滞留物流收集。在膜单元(例如，膜单元700)包含基于溶解度分离组分的氮气选择性膜的情况下，氮气可选择性地渗透通过膜并且可作为渗透物流(例如，第一回收吹扫气流，如第一氮气流720)收集；而在氮气选择性膜中较不可溶的组分不可穿过膜并且可作为滞留物流(例如，滞留物流710)收集。
可加热膜单元700。加热膜单元可增强进料流的组分(例如，加热的膜单元进料流621)之间的渗透性差异，从而允许更好的组分分离。加热膜单元可另外防止烃(例如，异丁烷)在膜单元内冷凝。可在约70℉至约170℉、替代地约95℉至约155℉，或替代地约100℉至约140℉的温度下加热膜单元700。
基于第一回收吹扫气流的总摩尔数，第一回收吹扫气流(例如，第一氮气流)720可包含等于或大于约30mol％、替代地等于或大于约40mol％，或替代地等于或大于约50mol％的量的氮气。基于第一回收吹扫气流的总重量，第一回收吹扫气流720可包含小于约70％、替代地小于约60％，或替代地小于约50％的量的烃。
第一回收吹扫气流(例如，第一氮气流)720的特征可在于压力为约1psig至约50psig、替代地约1psig至约10psig、替代地约10psig至约50psig，或替代地约30psig至约50psig。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，第一回收吹扫气流的压力取决于第一回收吹扫气流的预期用途。举例来说，如果将第一回收吹扫气流送至排气口，那么第一回收吹扫气流可具有约1psig至约10psig的压力。作为另一个实例，如果第一回收吹扫气流再循环到吹扫容器400，那么第一回收吹扫气流可具有约30psig至约50psig的压力，在这种情况下(i)气体增压器可用于将渗透物流(压力为约1psig至约10psig)加压至约30psig至约50psig的压力；(ii)渗透物流可设定为具有约30psig至约50psig的压力(这可需要更大的膜面积)；或两者。
可将第一回收吹扫气流(例如，第一氮气流)720的至少一部分引入分流器730以产生第一吹扫气流的第一部分735(例如，氮气再循环流)和第一吹扫气流的包含低压吹扫气体(例如，低压氮气)737的第二部分736。分流器730可包含任何合适的气体分流器，例如气体分流阀。第一吹扫气流的第一部分735可(例如经由氮气再循环流)再循环到INRU压缩机525。第一吹扫气流的第二部分736可再循环到吹扫容器，如吹扫容器400，例如通过将第二部分736引入吹扫容器400的中间(例如，大约在吹扫容器高度的中途)。低压氮气737的特征可在于压力为约25psig至约60psig、替代地约30psig至约55psig，或替代地约30psig至约50psig。
滞留物流710可包含小于约30％、替代地小于约20％、替代地小于约10％的膜单元进料流620的吹扫气体(或加热流621)。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，保留在滞留物流中的氮气的量取决于多种工艺因素，例如在膜单元700中使用的膜的膜面积。
基于滞留物流的总重量，滞留物流710可包含小于约40％、替代地小于约30％，或替代地小于约20％的量的氮气。基于滞留物流的总重量，滞留物流710可包含等于或大于约40wt％、替代地等于或大于约50wt％，或替代地等于或大于约60wt％的量的异丁烷。
滞留物流710的烃露点可大于膜单元进料流620(或加热流621)的烃露点。烃露点通常是指一种或多种烃在一定压力下将冷凝的温度。不希望受理论限制，通过从膜单元进料流中除去吹扫气体的一部分，当与膜单元进料流中的烃将冷凝的温度相比时，所得滞留物流中的烃将在更高的温度下冷凝，从而允许较少的滞留物流冷却以实现烃冷凝。
PEP工艺2000通常可包含将滞留物流引入第二分离单元以产生第二HC流和PSA单元进料流的步骤2900。在将滞留物流的至少一部分引入第二分离单元的步骤2900之前，可冷却滞留物流的至少一部分。
可将滞留物流710的至少一部分引入第二冷却单元750以产生第二已冷却气流760。滞留物流710的特征可在于温度为约70℉至约170℉、替代地约95℉至约155℉，或替代地约100℉至约140℉。第二已冷却气流760的特征可在于温度为约-20℉至约110℉、替代地约32℉至约100℉，或替代地约40℉至约90℉。第二已冷却气流760的温度可比滞留物流710的温度低约90℉至约60℉、替代地约63℉至约55℉，或替代地约60℉至约50℉。冷却滞留物流促进烃的冷凝并且使得能够随后从滞留物流中除去烃。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，滞留物流的组成不受冷却的影响，并且因此冷却的滞留物流(例如，第二已冷却气流760)的组成与滞留物流的组成相同，尽管一些组分(例如烃)可以改变它们存在的相，例如组分可以从滞留物流中的气相改变为冷却的滞留物流中的蒸气相或液相。
第二冷却单元750可包含任何合适的热交换单元，其可根据需要降低滞留物流的温度，以促进滞留物流710中烃的冷凝。第二冷却单元750可包含热交换器，其中滞留物流710可与冷却流体交换热量，其中滞留物流710的温度降低以产生第二已冷却气流760，并且其中冷却流体的温度增加。适用于本公开的冷却流体的非限制性实例包括水、乙二醇-水混合物、盐-水混合物、通用制冷剂如丙烷和丙烯等，或其组合。
可将第二已冷却气流760的至少一部分引入第二分离单元800以产生第二HC流810和PSA单元进料流820(或替代地如本文参考图1C更详细描述的烃膜单元进料流821)。第二分离单元800可包含任何合适的蒸气-液体分离器，其可从滞留物流710、第二已冷却气流760或两者中分离冷凝的烃。在一些方面，第二分离单元800可包含本文先前针对第一分离单元600描述的任何合适的蒸气-液体分离器。
PSA单元进料流820可在第二分离单元800的顶部作为气流(例如，顶部流)收集。PSA单元进料流820可包含等于或大于约97％、替代地等于或大于约99％，或替代地等于或大于约99.9％的滞留物流710的吹扫气体(例如，氮气)。PSA单元进料流820可包含小于约45％、替代地小于约35％，或替代地小于约25％的滞留物流710的异丁烷。
PSA单元进料流820的特征可在于压力为约150psig至约300psig、替代地约180psig至约270psig，或替代地约210psig至约240psig。
第二烃流810可在第二分离单元800的底部作为液体流(例如，塔底流)收集。第二烃流810可包含等于或大于约55％、替代地等于或大于约65％，或替代地等于或大于约75％的滞留物流710的异丁烷。第二烃流810可包含小于约97％、替代地小于约99％，或替代地小于约99.9％的滞留物流710的氮气。基于第二烃流的总重量，第二烃流810可包含小于约5wt％、替代地小于约2.5wt％，或替代地小于约1wt％的量的氮气。
第二烃流810的至少一部分可再循环到一个或多个蒸馏塔。举例来说，第二烃流810的至少一部分可再循环到重质蒸馏塔300，例如经由将其一部分添加到气流210中。
可任选地将第二烃流810的至少一部分引入第二汽提单元850，以产生经过净化的第二烃流860和第四回收吹扫气流(例如，第四氮气流)870。第二汽提单元850可包含任何合适的汽提塔，其可从第二烃流810中除去吹扫气体(例如，氮气)的至少一部分。第二汽提单元850可包含本文先前针对第一汽提单元650描述的任何合适的汽提塔。
经过净化的第二烃流860中吹扫气体的量可小于第二烃流810中吹扫气体的量。经过净化的第二烃流860中氮气的量可比第二烃流810的氮气的量小约90％、替代地小约92.5％，或替代地小约95％。基于经过净化的第二烃流的总重量，经过净化的第二烃流860可包含小于约0.5wt％、替代地小于约0.25wt％，或替代地小于约0.1wt％的量的氮气。
经过净化的第二烃流860可包含异丁烷和其它烃，如乙烷、乙烯、甲烷、丙烯、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、1-己烯、较重的烃。基于经过净化的第二烃流的总重量，经过净化的第二烃流860可包含等于或大于约85wt％、替代地等于或大于约90wt％，或替代地等于或大于约95wt％的量的异丁烷。基于经过净化的第二烃流的总重量，经过净化的第二烃流860可包含小于约0.1wt％、替代地小于约0.08wt％，或替代地小于约0.05wt％的量的氮气。
包含异丁烷865的经过净化的第二烃流860的至少一部分可再循环到一个或多个蒸馏塔。举例来说，包含异丁烷865的经过净化的第二烃流860的至少一部分可再循环到重质蒸馏塔300，例如，经由将其一部分添加到气流210中。
基于第四回收吹扫气流的总重量，第四回收吹扫气流870可包含等于或大于约5wt％、替代地等于或大于约10wt％，或替代地等于或大于约15wt％的量的氮气。基于第四回收吹扫气流的总重量，第四回收吹扫气流870可包含小于约80％、替代地小于约70％，或替代地小于约60％的量的异丁烷。第四回收吹扫气流870的至少一部分可经由流871再循环到INRU压缩机525。
第一汽提单元650和第二汽提单元850可为不同的汽提单元。替代地，第一汽提单元650和第二汽提单元850可为同一汽提单元(即，共同汽提单元)，并且第一烃流610和第二烃流810可在引入共同汽提单元之前组合，其中从共同汽提单元回收单一经过净化的烃流和单一回收吹扫气流。
在采用共同汽提单元的情况下，单一经过净化的烃流可包含异丁烷和其它烃，如乙烷、乙烯、甲烷、丙烯、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、1-己烯、较重的烃。基于经过净化的第二烃流的总重量，单一经过净化的烃流可包含等于或大于约85wt％、替代地等于或大于约90wt％，或替代地等于或大于约95wt％的量的异丁烷。基于单一经过净化的烃流的总重量，单一经过净化的烃流可包含小于约0.1wt％、替代地小于约0.08wt％，或替代地小于约0.05wt％的量的氮气。包含异丁烷的单一经过净化的烃流的至少一部分可再循环到一个或多个蒸馏塔。
在采用共同汽提单元的情况下，基于单一回收吹扫气流的总重量，单一回收吹扫气流可包含等于或大于约5wt％、替代地等于或大于约10wt％，或替代地等于或大于约15wt％的量的氮气。基于单一回收吹扫气流的总重量，单一回收吹扫气流可包含小于约80％、替代地小于约70％，或替代地小于约60％的量的异丁烷。单一回收吹扫气流的至少一部分可再循环到INRU压缩机525。
PEP工艺2000通常可包含将净化单元进料流(例如，PSA单元进料流)引入PSA单元以产生第二回收吹扫气流和尾气流的步骤2950。
如图1B所示，可将PSA单元进料流820的至少一部分引入PSA单元900，以产生第二回收吹扫气流910和尾气流920。PSA单元900可包含可使得吹扫气体(例如氮气)与烃(例如异丁烷)能够分离的任何合适的PSA单元。通常，PSA单元900可包含PSA吸附器(例如，烃吸附器)，其选择性地吸附烃，同时允许较小的非极性分子(如吹扫气体分子(例如，氮气分子))流过吸附器并且被收集。PSA单元通常在环境温度下操作。PSA单元进料流820可在吸附步骤期间以第一压力引入PSA单元900，其中PSA单元进料流的烃扩散到烃吸附器的孔中并且吸附在其中，而PSA单元进料流的吹扫气体行进通过PSA单元而不被烃吸附器吸附，并且可作为第二回收吹扫气流910回收。当烃吸附器被烃饱和时，PSA单元从吸附步骤切换到再生步骤。在再生步骤期间，PSA单元900减压(例如，达到第二压力，其中第二压力低于第一压力)以促进烃从烃吸附器中解吸。可将清扫气体引入PSA单元900以使烃解吸、除去(例如，扫除)解吸的烃或两者，从而产生尾气流，其中尾气流可包含清扫气体的至少一部分和解吸的烃的至少一部分。清扫气体可包含异丁烷，例如由一个或多个蒸馏塔产生的异丁烷，如PEP系统1000中的一个或多个蒸馏塔，如本文先前所述。吹扫步骤可在再生步骤之后进行，其中PSA单元可在随后的吸附步骤之前被吹扫并且返回第一压力。通常，PSA工艺在至少2个PSA单元并联运行的情况下进行，其中PSA单元中的一个正在经历吸附步骤，而另一个PSA单元正在经历再生步骤。在任何给定时间，PSA单元应经历吸附步骤或准备经历吸附步骤，从而提供连续工艺。适用于本公开的烃吸附器(例如，烃吸附剂)的非限制性实例包括分子筛、沸石、硅胶、活性炭等，或其组合。
INRU 500可包含并联操作的约2至约8个变压吸附单元、替代地并联操作的约3至约7个变压吸附单元，或替代地并联操作的约4至约6个变压吸附单元。举例来说，如图1B所示的PSA单元900包含至少两个并联工作的PSA单元。
PSA单元900的特征可在于第一压力为约150psig至约300psig、替代地约180psig至约270psig，或替代地约210psig至约240psig。PSA单元900的特征可在于第二压力为约2psig至约20psig、替代地约3psig至约15psig，或替代地约4psig至约10psig。PSA单元900中的第一压力和第二压力之间的差可为约148psig至约280psig、替代地约177psig至约255psig，或替代地约206psig至约230psig。
PSA单元900的特征可在于循环时间为约1分钟至约60分钟、替代地约2分钟至约50分钟、替代地约2.5分钟至约40分钟，或替代地约5分钟至约20分钟。出于本文公开的目的，PSA单元的循环时间可定义为两个连续吸附步骤开始之间的时间，例如，完成连续的吸附步骤、解吸步骤和吹扫步骤所需的时间范围。
当与缺少膜单元(如膜单元700)的在其他方面类似的聚合物生产系统中PSA单元的循环时间相比时，PSA单元900的特征可在于循环时间增加至少约50％、替代地至少60％，或替代地至少75％。在PEP系统1000中使用膜单元700允许从PSA单元进料流中除去更多的烃，并且因此PSA单元可在更长的时间段内运行吸附步骤，因为在PSA单元进料流中存在更少量的待由烃吸附器吸附的烃。
当与缺少膜单元的在其他方面类似的聚合物生产系统中PSA单元进料流相比时，PSA单元进料流820可减少至少约40％、替代地至少50％，或替代地至少60％。在PEP系统1000中使用膜单元700允许从PSA单元进料流中除去更多的烃，从而导致更少量的PSA单元进料流被引入PSA单元900。
基于第二回收吹扫气流的总摩尔数，第二回收吹扫气流(例如，第二氮气流)910可包含等于或大于约85mol％、替代地等于或大于约90mol％，或替代地等于或大于约95mol％的量的氮气。第二回收吹扫气流910中吹扫气体的摩尔浓度可大于第一回收吹扫气流720中吹扫气体的摩尔浓度。通常，PSA分离工艺可产生比膜分离工艺更纯的产物。
基于第二回收吹扫气流的总重量，第二回收吹扫气流910可包含小于约0.1％、替代地小于约0.08％，或替代地小于约0.05％的量的异丁烷。
包含氮气915的第二回收吹扫气流910的至少一部分可(例如经由流509和吹扫气流410，如图1A所示)再循环到吹扫容器，如吹扫容器400。
基于尾气流的总重量，尾气流920可包含等于或大于约25％、替代地等于或大于约30％，或替代地等于或大于约35％的量的异丁烷。尾气流920中异丁烷的量大于PSA单元进料流820中异丁烷的量。PSA通过从PSA单元进料流820中除去氮气来产生高纯度氮气(例如，流910)，并且因此尾气流将具有较少的氮气和更多其它组分，如烃。另外，当清扫气体包含异丁烷时，尾气的异丁烷含量将相对较高。尾气流920的至少一部分可再循环到INRU压缩机525。
PEP工艺2000通常可包含将净化单元进料流(例如，HC膜单元进料流)引入HC膜单元以产生第三HC流和第五回收吹扫气流的步骤2975。
在如图1C的INRU 501所示的替代方面，PEP工艺2000通常可包含将烃膜单元进料流引入烃膜单元以产生第三烃流和第五回收吹扫气流的步骤。在这些方面中，烃膜单元可替代INRU 500中的PSA单元900。任选地，在将烃膜单元进料流的至少一部分引入烃膜单元的步骤之前，可加热烃膜单元进料流的至少一部分。出于本文公开的目的，“PSA单元进料流”820和“HC膜单元进料流”821为从第二分离单元800排出的相同流(例如，具有相同组成)，其中指定流具有基于流的预期目的地的不同名称和流号：如果流连通到PSA单元900，那么流被指定为“PSA单元进料流”820；并且如果流连通到HC膜单元950，那么流被指定为“HC膜单元进料流”821。
参照图1C，在INRU 501的一些配置中，可任选地将烃膜单元进料流821的至少一部分引入第二膜单元进料加热器825以产生加热的烃膜单元进料流822。烃膜单元进料流821的特征可在于温度为约-20℉至约110℉、替代地约32℉至约100℉，或替代地约40℉至约90℉。加热的烃膜单元进料流822的特征可在于温度为约70℉至约110℉、替代地约80℉至约105℉，或替代地约90℉至约100℉。不希望受理论限制，对于加热烃膜单元进料流的配置，加热烃膜单元进料流可增强在膜单元进料流的组分(例如氮气和烃，如异丁烷)之间渗透性(例如，相对于聚合物选择性膜，如烃膜的渗透性)的差异。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，烃膜单元进料流的组成不受加热的影响，并且因此加热的烃膜单元进料流的组成与烃膜单元进料流的组成相同。
在INRU 501的其它配置中，可将烃膜单元进料流821的至少一部分引入烃膜单元950而不加热烃膜单元进料流821。在这类配置中，并且不希望受理论限制，较重的烃可渗透通过烃膜，使滞留物流更轻，这又可降低滞留物流的露点。另外，不希望受理论限制，因为较冷的温度可抑制轻质气体(如N2、H2等)的扩散性，并且从而抑制通过膜的渗透性，使不加热的烃膜单元进料流821可提高烃和轻质气流之间的选择性。
第二膜单元进料加热器825可包含任何合适的热交换单元，其可根据需要提高烃膜单元进料流的温度，以增强烃膜单元950中吹扫气体(例如氮气)和烃(例如异丁烷)的分离。第二膜单元进料加热器825可包含热交换器，其中烃膜单元进料流821可与加热流体交换热量，其中烃膜单元进料流821的温度提高以产生加热的烃膜单元进料流822，并且其中加热流体的温度降低。适用于本公开的加热流体的非限制性实例包括热水、蒸汽、热工艺流体流等，或其组合。
可将加热的烃膜单元进料流822和/或烃膜单元进料流821的至少一部分引入烃膜单元950以产生第五回收吹扫气流(例如，第五氮气流)960(例如，高纯度氮气流)和第三烃流970。烃膜单元950可包含任何合适的膜单元，其可将烃与加热的烃膜单元进料流822和/或烃膜单元进料流821的其余组分(例如，吹扫气体、氮气)分离。
烃膜单元950可包含烃选择性膜。烃选择性膜的非限制性实例包括VAPORSEP膜，其可商购自膜技术与研究(Membrane Technology&Research)。在膜单元(例如，烃膜单元950)包含基于溶解度分离组分的烃选择性膜的情况下，烃可选择性地渗透通过膜并且可作为渗透物流(例如，第三烃流970)收集；而在烃选择性膜中较不可溶的组分不可穿过膜并且可作为滞留物流(例如，第五回收吹扫气流、第五氮气流960)收集。
在INRU 501的一些配置中，未加热烃膜单元950。
在INRU 501的其它配置中，可加热烃膜单元950。在这类配置中，加热烃膜单元950可增强进料流的组分(例如，烃膜单元进料流821、加热的烃膜单元进料流822)之间的渗透性差异，从而允许更好的组分分离。加热烃膜单元950可另外防止烃(例如，异丁烷)在膜单元内冷凝。可在约70℉至约110℉、替代地约80℉至约105℉，或替代地约90℉至约100℉的温度下加热烃膜单元950。
基于第五回收吹扫气流的总摩尔数，第五回收吹扫气流(例如，第五氮气流)960可包含等于或大于约85mol％、替代地等于或大于约90mol％，或替代地等于或大于约95mol％的量的氮气。
基于第五回收吹扫气流的总重量，第五回收吹扫气流960可包含小于约5％、替代地小于约3％，或替代地小于约2％的量的烃。第五回收吹扫气流960可包含小于约15％、替代地小于约12％，或替代地小于约10％的烃膜单元进料流821的烃(例如，异丁烷)。
包含氮气965的第五回收吹扫气流(例如，第五氮气流)960的至少一部分可(例如经由流509和吹扫气流410，如图1A所示)再循环到吹扫容器，如吹扫容器400。在一些配置中，可将第五回收吹扫气流960的至少一部分引入吹扫容器400的中间(例如，大约在吹扫容器高度的中途)。
基于第三烃流的总重量，第三烃流970可包含等于或大于约40wt％、替代地等于或大于约50wt％，或替代地等于或大于约55wt％的量的烃(例如，异丁烷)。基于第三烃流的总重量，第三烃流970可包含小于约45％、替代地小于约50％，或替代地小于约60％的量的氮气。
在一些配置中，第三烃流970的至少一部分可再循环到INRU压缩机525。
附图中所示的各种实施例可简化，并且可不说明如热交换器、泵和压缩机的常见器材；然而，技术人员将认识到所公开的方法和系统可包括在整个聚合物制造中常用的这类器材。
技术人员将认识到，工业和商业聚乙烯制造工艺可需要一个或多个、通常几个压缩机或类似设备。这类压缩机在整个聚乙烯制造中使用，例如以在聚合期间对反应器104、106加压。另外，技术人员将认识到聚乙烯制造工艺包括一个或多个脱氧器、类似脱氧设备或两者，例如用于净化溶剂或反应物、用于吹扫反应器的氧气，或两者。因为基础设施和支撑件(因此，例如提供动力和维持压缩机、脱氧器或两者)已经存在于商业聚乙烯制造工厂内，所以重新分配这些可用资源的一部分以用于所公开的系统可需要很少(如果有的话)附加资本支出，以便纳入所公开的系统和/或工艺。
另外，因为压缩机、脱氧器和各种其它部件已经用于各种聚乙烯工艺和系统中，所以增加这类设备的操作的机会可改善聚乙烯生产系统和工艺的整体效率。举例来说，当PEP工艺或系统的一部分离线进行维护、修理或两者时，系统的其它部分(例如，压缩机、脱氧器、反应器等)可根据当前工艺继续提供服务。操作、重新分配资源或两者以用于所公开的PEP系统、PEP工艺或两者的操作可因此提高使用传统系统的效率。
根据本公开，用于乙烯聚合的方法通常可包含以下步骤：(a)在环管浆料反应器系统中使乙烯聚合以获得聚合产物流；(b)在闪蒸室中将聚合产物流的至少一部分分离成气流和包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷的聚合物流；(c)将气流的至少一部分引入一个或多个蒸馏塔以产生异丁烷；(d)在吹扫容器中使聚合物流的至少一部分与氮气接触以产生经过吹扫的聚合物流和废氮气流，其中经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中废氮气包含氮气、异丁烷、乙烯和乙烷；(e)将废氮气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流，其中已压缩气流的压力为约200psig至约400psig；(f)将已压缩气流的至少一部分引入包含蒸气-液体分离器的第一分离单元以产生第一烃流和氮气膜单元进料流，其中第一烃流包含等于或大于约50％的已压缩气流的异丁烷，并且其中氮气膜单元进料流包含等于或大于约95％的已压缩气流的氮气；(g)将氮气膜单元进料流的至少一部分引入包含氮气选择性膜的氮气膜单元以产生第一回收氮气流和滞留物流，其中滞留物流包含小于约30％的氮气膜单元进料流的氮气，并且其中滞留物流包含等于或大于约90％的氮气膜单元进料流的异丁烷；(h)将第一回收氮气流的第一部分再循环到压缩机；(i)将第一回收氮气流的第二部分再循环到吹扫容器；(j)将滞留物流的至少一部分引入包含蒸气-液体分离器的第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中PSA单元进料流包含等于或大于约97％的滞留物流的氮气；(k)将第一烃流的至少一部分、第二烃流的至少一部分或两者引入氮气汽提单元，以产生经过净化的烃流和第三回收氮气流；(l)将经过净化的烃流的至少一部分再循环到一个或多个蒸馏塔；(m)将第三回收氮气流的至少一部分再循环到压缩机；(n)将PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收氮气流和尾气流，其中第二回收氮气流中氮气的摩尔浓度大于第一回收氮气流中氮气的摩尔浓度；(o)将第二回收氮气流的至少一部分再循环到吹扫容器；(p)将尾气流的至少一部分再循环到压缩机。当与具有氮气选择性膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，压缩机的体积流量可减小至少约20％。
根据本公开，用于乙烯聚合的方法通常可包含以下步骤：(a)在环管浆料反应器系统中使乙烯聚合以获得聚合产物流；(b)在闪蒸室中将聚合产物流的至少一部分分离成气流和包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷的聚合物流；(c)将气流的至少一部分引入一个或多个蒸馏塔以产生异丁烷；(d)在吹扫容器中使聚合物流的至少一部分与氮气接触以产生经过吹扫的聚合物流和废氮气流，其中经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中废氮气包含氮气、异丁烷、乙烯和乙烷；(e)将废氮气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流，其中已压缩气流的压力为约200psig至约400psig；(f)将已压缩气流的至少一部分引入包含蒸气-液体分离器的第一分离单元以产生第一烃流和氮气膜单元进料流，其中第一烃流包含等于或大于约50％的已压缩气流的异丁烷，并且其中氮气膜单元进料流包含等于或大于约95％的已压缩气流的氮气；(g)将氮气膜单元进料流的至少一部分引入包含氮气选择性膜的氮气膜单元以产生第一回收氮气流和滞留物流，其中滞留物流包含小于约30％的氮气膜单元进料流的氮气，并且其中滞留物流包含等于或大于约90％的氮气膜单元进料流的异丁烷；(h)将第一回收氮气流的第一部分再循环到压缩机；(i)将第一回收氮气流的第二部分再循环到吹扫容器；(j)将滞留物流的至少一部分引入包含蒸气-液体分离器的第二分离单元以产生第二烃流和烃膜单元进料流，其中烃膜单元进料流包含等于或大于约97％的滞留物流的氮气；(k)将第一烃流的至少一部分、第二烃流的至少一部分或两者引入氮气汽提单元，以产生经过净化的烃流和第三回收氮气流；(l)将经过净化的烃流的至少一部分再循环到一个或多个蒸馏塔；(m)将第三回收氮气流的至少一部分再循环到压缩机；(n)将烃膜单元进料流的至少一部分引入包含烃选择性膜的烃膜单元，以产生第五回收氮气流和第三烃流；(o)将第五回收氮气流的至少一部分再循环到压缩机；(p)将第三烃流的至少一部分再循环到一个或多个蒸馏塔。当与具有氮气选择性膜单元或烃选择性膜单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，压缩机的体积流量可减少至少约5％、替代地至少约7.5％，或替代地至少约10％。
根据本公开，异丁烷和氮气回收单元(INRU)系统可包含压缩机、第一冷却单元、第一分离单元、第一汽提单元、氮气膜单元、第二冷却单元、第二分离单元、第二汽提单元和变压吸附(PSA)单元；其中压缩机被配置成接收废吹扫气流、氮气再循环流和尾气流，并且产生已压缩气流；其中当与具有烃膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的INRU系统中压缩机的体积流量相比时，压缩机的体积流量减少至少约20％；其中第一冷却单元被配置成在将已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元之前接收已压缩气流的至少一部分；其中第一分离单元为蒸气-液体分离器，其被配置成接收已压缩气流的至少一部分，并且产生第一烃流和氮气膜单元进料流，其中第一烃流为液体流，和其中氮气膜单元进料流为气态流；其中第一汽提单元被配置成接收第一烃流的至少一部分，并且产生经过净化的第一烃流和第三氮气流；其中氮气膜单元被配置成接收氮气膜单元进料流的至少一部分，并且产生第一氮气流和滞留物流，其中氮气膜单元具有设置在其中的氮气选择性膜，其中氮气选择性膜允许氮气通过并且作为渗透物流(例如，第一氮气流)收集，其中氮气选择性膜不允许烃通过(尽管一些较轻的烃可以渗透通过氮气选择性膜，并且因此第一氮气流的至少一部分可再循环回到INRU压缩机以回收可渗透通过氮气选择性膜的这类较轻的烃)，其中烃可作为滞留物流收集，其中第一氮气流的压力为约1psig至约50psig，其中氮气再循环流包含第一氮气流的至少一部分，并且其中滞留物流的烃露点大于膜单元进料流的烃露点；其中第二冷却单元被配置成在将滞留物流的至少一部分引入第二分离单元之前接收滞留物流的至少一部分；其中第二分离单元为蒸气-液体分离器，其被配置成接收滞留物流的至少一部分，并且产生第二烃流和PSA单元进料流，其中第二烃流为液体流，其中PSA单元进料流为气态流，并且其中PSA单元进料流包含烃和氮气；其中第二汽提单元被配置成接收第二烃流的至少一部分，并且产生经过净化的第二烃流和第四氮气流；并且其中PSA单元被配置成接收PSA单元进料流的至少一部分，并且产生第二氮气流和尾气流，其中PSA单元具有设置在其中的PSA吸附器，其中PSA吸附器允许氮气通过PSA单元并且作为第二氮气流收集，其中PSA吸附器吸附烃，并且其中包含氮气的清扫气流使烃从PSA吸附器解吸以产生尾气流。在本文公开的INRU系统的一些配置中，第一氮气流可与来自PSA单元的第二氮气流(例如，高纯度氮气)组合以形成中纯度氮气吹扫气流。中纯度氮气吹扫气流可(例如经由吹扫气流410(例如经由如图1A所示的再循环流509))另外再循环到吹扫容器，如吹扫容器400。
根据本公开，异丁烷和氮气回收单元(INRU)系统可包含压缩机、第一冷却单元、第一分离单元、第一汽提单元、氮气膜单元、第二冷却单元、第二分离单元、第二汽提单元和烃膜单元；其中压缩机被配置成接收废吹扫气流、氮气再循环流和尾气流，并且产生已压缩气流；其中当与仅具有烃膜单元的在其他方面类似的INRU系统中压缩机的体积流量相比时，压缩机的体积流量减少至少约5％、替代地至少约7.5％，或替代地至少约10％；其中第一冷却单元被配置成在将已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元之前接收已压缩气流的至少一部分；其中第一分离单元为蒸气-液体分离器，其被配置成接收已压缩气流的至少一部分，并且产生第一烃流和氮气膜单元进料流，其中第一烃流为液体流，和其中氮气膜单元进料流是气态流；其中第一汽提单元被配置成接收第一烃流的至少一部分，并且产生经过净化的第一烃流和第三氮气流；其中氮气膜单元被配置成接收氮气膜单元进料流的至少一部分，并且产生第一氮气流和滞留物流，其中氮气膜单元具有设置在其中的氮气选择性膜，其中氮气选择性膜允许氮气通过并且作为渗透物流(例如，第一氮气流)收集，其中氮气选择性膜不允许烃通过(尽管一些较轻的烃可渗透通过氮气选择性膜，并且因此第一氮气流的至少一部分可再循环回到INRU压缩机以回收可渗透通过氮气选择性膜的这类较轻的烃)，其中烃可作为滞留物流收集，其中第一氮气流的压力为约1psig至约50psig，其中氮气再循环流包含第一氮气流的至少一部分，并且其中滞留物流的烃露点大于膜单元进料流的烃露点；其中第二冷却单元被配置成在将滞留物流的至少一部分引入第二分离单元之前接收滞留物流的至少一部分；其中第二分离单元为蒸气-液体分离器，其被配置成接收滞留物流的至少一部分，并且产生第二烃流和烃膜单元进料流，其中第二烃流为液体流，其中烃膜单元进料流为气态流，并且其中烃膜单元进料流包含烃和氮气；其中第二汽提单元被配置成接收第二烃流的至少一部分，并且产生经过净化的第二烃流和第四氮气流；并且其中烃膜单元被配置成接收烃膜单元进料流的至少一部分，并且产生第五氮气流(例如，经过净化的氮气流)和第三烃流，其中烃膜单元具有设置在其中的烃选择性膜，其中烃选择性膜允许烃通过并且作为渗透物流(例如，第三烃流，其可再循环回到INRU压缩机)收集，其中烃选择性膜不允许氮气通过(尽管氮气可渗透通过烃选择性膜，并且因此第三烃流的至少一部分可再循环回到INRU压缩机以回收可渗透通过烃选择性膜的这类氮气)，并且其中氮气可作为滞留物流(例如，经过净化的氮气流、经过净化的氮气流)收集。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，一些氮气和轻质气体可渗透通过烃选择性膜。在本文公开的INRU系统的一些配置中，第一氮气流可与来自烃膜单元的第五氮气流(例如，高纯度氮气)组合以形成中纯度氮气吹扫气流。中纯度氮气吹扫气流可(例如经由吹扫气流410(例如经由如图1A所示的再循环流509))另外再循环到吹扫容器，如吹扫容器400。
当与缺少包含膜单元和PSA单元两者的INRU的在其他方面类似的系统、工艺或两者相比时，所公开的系统(例如，PEP系统1000)、工艺(例如，PEP工艺2000)或两者中的一个或多个可有利地显示一个或多个系统特征、工艺特征或两者的改善。在一个方面，当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的INRU相比时，如本文所公开的INRU可有利地允许使用更小的PSA单元。
当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的INRU相比时，如本文所公开的INRU(例如，INRU 500或501)可有利地允许减少INRU压缩机的体积流量。可减少INRU系统的主要成本驱动因素(例如，INRU压缩机尺寸和吞吐量)。由于PSA进料流减少，所以PSA单元尺寸可减小。因此可降低与PSA单元相关联的资本成本。如本文所公开的用于生产聚乙烯聚合物的系统、工艺或两者的附加优点对于阅读本公开的本领域技术人员可为显而易见的。
通过以下实例另外说明本公开，所述实例不应以任何方式理解为对本公开的范围施加限制。相反，在不脱离本发明的精神或所附权利要求书的范围的情况下，在阅读本文的描述之后，本领域的普通技术人员可联想到各种其它方面、实施例、修改以及其等同物。
实例
本公开已进行一般描述，以下实例作为本公开的特定实施例给出并且用于展示其实践和优点。应理解，实例借助于说明给出并且不旨在以任何方式限制本说明书或随后的权利要求书。
实例1
各种INRU系统的性能研究如下。情况#1针对仅包含PSA单元而没有氮气膜单元的INRU进行研究。情况#2、#3和#4针对包含PSA单元和氮气膜单元两者的INRU(如图1B的INRU)进行研究。对于情况#2，在滞留物流(例如，包含烃)中回收进料至氮气膜单元的流的氮气的30％，并且将从氮气膜单元回收的氮气的65％再循环回到INRU压缩机。对于情况#3，在滞留物流(例如，包含烃)中回收进料至氮气膜单元的流的氮气的10％，并且将从氮气膜单元回收的氮气的65％再循环回到INRU压缩机。对于情况#4，在滞留物流(例如，包含烃)中回收进料至氮气膜单元的流的氮气的30％，并且将从氮气膜单元回收的氮气的100％再循环回到INRU压缩机。情况#1、#2、#3和#4的数据显示在表1中。用于这些实验的INRU压缩机为由前川(Mycom)制造的两级螺杆压缩机(型号#3225LSC)。INRU压缩机在约94℉的温度和约18psia的压力下的额定吸入流量为200,940英尺3/小时。压缩机排放压力额定为248psia。PSA进料流温度为50℉。吸附步骤压力为235psia，并且吹扫步骤压力为20psia。回收氮气为从PSA单元回收的氮气流。
表1
IC4＝异丁烷。
从表1中可看出，所有三个新的INRU方法(例如，情况#2、#3和#4)示出PSA进料和INRU压缩机流量减少。这可转化为潜在增加的INRU进料和延长的PSA操作循环时间。如本领域技术人员将理解的，并且借助于本公开，膜性能取决于操作条件，如跨膜压差、温度和进料组成。表1中显示的情况不一定以包含PSA单元和膜单元两者的INRU的最佳参数运行，实验作为概念证明进行。不再循环回到INRU压缩机的低压富氮气流(在这些情况下为5psig)可用作PEP工艺中INRU上游的吹扫容器中的中纯度氮气吹扫。取决于氮气渗透通过氮气选择性膜的程度，可以需要工艺加热器来加热膜进料，或替代地加热膜内的滞留物流。可采用这类加热来确保可防止膜单元内的烃冷凝。此外，取决于INRU下游的净化区段的现有能力，可需要氮气汽提器来控制回收烃流(例如，图1B中的第一HC流和第二HC流)中的氮气含量，因为这类氮气含量略高于基础情况的氮气含量。在其中INRU仅包含PSA单元的基础情况；和包含PSA单元和膜单元两者的INRU之间，烃回收率几乎相同。在所有PSA情况下，PSA进料中的41％氮气用作吹扫气流以简化分析。来自PSA单元的尾气流含有回收的烃和氮气吹扫气体。在基础情况(情况#1)中，41％的PSA氮气产物用于在吹扫步骤期间吹扫解吸的烃。由于烃进料减少，所以预计对于PSA情况用于吹扫的氮气减少。在混合情况下(情况#2、#3和#4)，由于PSA进料中的烃和氮气大大减少，所以尾气流的流量显著减少。
实例2
各种INRU系统的性能研究如下。情况#5针对仅包含氮气膜单元而没有PSA单元的INRU进行研究。情况#6针对仅包含PSA单元而没有氮气膜单元的INRU进行研究。情况#7针对包含PSA单元和氮气膜单元两者的INRU(如图1B的INRU)进行研究。对于情况#7，在滞留物流(例如，包含烃)中回收进料至氮气膜单元的30％的流的氮气，并且将从氮气膜单元回收的65％的氮气再循环回到INRU压缩机。情况#5、#6和#7的数据显示在表1中。用于这些实验的INRU压缩机为由前川制造的两级螺杆压缩机(型号#4032LM)。INRU压缩机在约100℉的温度和约16psia的压力下的额定吸入流量为297,000英尺3/小时。压缩机排放压力额定为345psia。PSA进料流温度为50℉。吸附步骤压力为235psia，并且吹扫步骤压力为20psia。回收氮气为从PSA单元回收的氮气流。
表2
IC4＝异丁烷。
表2中的数据指示，对于包含PSA单元和膜单元两者的INRU，观察到压缩机流量减少20％以上以及出口压力降低。这类压缩机流量减少可节省大量资金。当与情况#5和#6相比时，情况#7(包含PSA单元和膜单元两者的INRU)的烃和氮气回收率类似。
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附加公开
以下列举的实施例提供为非限制性实例。
第一方面为一种用于在聚合物生产系统中组分分离的方法，其包含：(a)将聚合产物流分离成气流和聚合物流，其中所述聚合物流包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷；(b)在吹扫容器中使所述聚合物流的至少一部分与吹扫气体接触以产生经过吹扫的聚合物流和废吹扫气流，其中所述经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中所述废吹扫气流包含吹扫气体、异丁烷、乙烯和乙烷；(c)将所述废吹扫气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流；(d)将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中所述第一烃流包含等于或大于约50％的所述已压缩气流的所述异丁烷，并且其中所述膜单元进料流包含等于或大于约95％的所述已压缩气流的所述吹扫气体；(e)将所述膜单元进料流的至少一部分引入膜单元以产生第一回收吹扫气流和滞留物流，其中所述滞留物流包含小于约30％的所述膜单元进料流的所述吹扫气体；(f)将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中所述PSA单元进料流包含等于或大于约97％的所述滞留物流的所述吹扫气体；和(g)将所述PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收吹扫气流和尾气流，其中所述第二回收吹扫气流中吹扫气体的摩尔浓度大于所述第一回收吹扫气流中吹扫气体的摩尔浓度。
第二方面为根据第一方面所述的方法，其另外包含(i)将所述第一回收吹扫气流的至少一部分再循环到所述压缩机；和(ii)将所述尾气流的至少一部分再循环到所述压缩机。
第三方面为根据第二方面所述的方法，其中当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，所述压缩机的体积流量减少至少约20％。
第四方面为根据第一至第三方面中任一项所述的方法，其中在将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元的步骤(d)之前冷却所述已压缩气流。
第五方面为根据第一至第四方面中任一项所述的方法，其中在将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元的步骤(f)之前冷却所述滞留物流。
第六方面为根据第一至第五方面中任一项所述的方法，其中将所述第一烃流的至少一部分引入第一汽提单元以产生经过净化的第一烃流和第三回收吹扫气流，其中所述经过净化的第一烃流中吹扫气体的量低于所述第一烃流中吹扫气体的量。
第七方面为根据第一至第六方面中任一项所述的方法，其中将所述第二烃流的至少一部分引入第二汽提单元以产生经过净化的第二烃流和第四回收吹扫气流，其中所述经过净化的第二烃流中吹扫气体的量低于所述第二烃流中吹扫气体的量。
第八方面为根据第一至第七方面中任一项所述的方法，其中所述第一回收吹扫气流的压力为约1psig至约50psig。
第九方面为根据第一至第八方面中任一项所述的方法，其中在将所述膜单元进料流的至少一部分引入膜单元的步骤(e)之前加热所述膜单元进料流的至少一部分。
第十方面为根据第一至第九方面中任一项所述的方法，其中加热所述膜单元。
第十一方面为根据第一至第十方面中任一项所述的方法，其中所述滞留物流的烃露点高于所述膜单元进料流的烃露点。
第十二方面为根据第一至第十一方面中任一项所述的方法，其中所述PSA单元的特征在于循环时间为约1分钟至约60分钟。
第十三方面为根据第一至第十二方面中任一项所述的方法，其中所述PSA单元的特征在于当与缺少膜单元的在其他方面类似的聚合物生产系统中PSA单元的循环时间相比时，循环时间增加至少约50％。
第十四方面为根据第一至第十三方面中任一项所述的方法，其中并联操作约2至约8个PSA单元。
第十五方面为根据第一至第十四方面中任一项所述的方法，其另外包含将所述第一回收吹扫气流的一部分再循环到所述吹扫容器。
第十六方面为根据第一至第十五方面中任一项所述的方法，其中将所述气流的至少一部分引入一个或多个蒸馏塔以产生异丁烷。
第十七方面为根据第十六方面所述的方法，其中将所述第一烃流的至少一部分、所述第二烃流的至少一部分或两者再循环到所述一个或多个蒸馏塔。
第十八方面为根据第一至第十七方面中任一项所述的方法，其中将所述第一烃流的至少一部分引入第一汽提单元以产生经过净化的第一烃流和第三回收吹扫气流；其中将所述第二烃流的至少一部分引入第二汽提单元以产生经过净化的第二烃流和第四回收吹扫气流；并且其中将所述第一烃流的至少一部分、所述经过净化的第一烃流的至少一部分、所述第二烃流的至少一部分、所述经过净化的第二烃流的至少一部分，或其组合再循环到所述一个或多个蒸馏塔。
第十九方面为根据第一至第十八方面中任一项所述的方法，其中将所述异丁烷的至少一部分引入所述PSA单元作为清扫气体以产生所述尾气流，并且其中所述尾气流中异丁烷的量大于所述PSA单元进料流中异丁烷的量。
第二十方面为根据第一至第十九方面中任一项所述的方法，其中当与缺少膜单元的在其他方面类似的聚合物生产系统中PSA单元进料流相比时，所述PSA单元进料流减少至少约40％。
第二十一方面为根据第一至第二十方面中任一项所述的方法，其中所述压缩机的特征在于当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的压缩机功率相比时，压缩机功率减少至少约10％。
第二十二方面为根据第一至第二十一方面中任一项所述的方法，其另外包含将所述第二回收吹扫气流的至少一部分再循环到所述吹扫容器。
第二十三方面为一种用于在聚合物生产系统中组分分离的方法，其包含：(a)将聚合产物流分离成气流和聚合物流，其中所述聚合物流包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷，并且其中所述气流包含乙烯、乙烷和异丁烷；(b)在吹扫容器中使所述聚合物流的至少一部分与氮气流接触以产生经过吹扫的聚合物流和废氮气流，其中所述经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中所述废氮气包含氮气、异丁烷、乙烯和乙烷；(c)将所述废氮气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流；(d)将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中所述第一烃流包含等于或大于约50％的所述已压缩气流的所述异丁烷，并且其中所述膜单元进料流包含等于或大于约95％的所述已压缩气流的所述氮气；(e)将所述膜单元进料流的至少一部分引入氮气膜单元以产生第一回收氮气流和滞留物流，其中所述滞留物流包含小于约30％的所述膜单元进料流的所述氮气；(f)将所述第一回收氮气流的第一部分再循环到所述压缩机，并且将所述第一回收氮气流的第二部分再循环到所述吹扫容器；(g)将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中所述PSA单元进料流包含等于或大于约97％的所述滞留物流的所述氮气；(h)将所述PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收氮气流和尾气流，其中所述第二回收氮气流中氮气的摩尔浓度大于所述第一回收氮气流中氮气的摩尔浓度；和(i)将所述尾气流的至少一部分再循环到所述压缩机。
第二十四方面为根据第二十三方面所述的方法，其中当与具有氮气膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，所述压缩机的体积流量减少至少约20％。
第二十五方面为根据第二十三和第二十四方面中任一项所述的方法，其另外包含(i)在将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元的步骤(d)之前冷却所述已压缩气流的至少一部分；和(ii)在将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元的步骤(g)之前冷却所述滞留物流的至少一部分。
第二十六方面为一种异丁烷和氮气回收单元(INRU)系统，其包含压缩机、第一分离单元、氮气膜单元、第二分离单元和变压吸附(PSA)单元；其中所述压缩机被配置成接收废吹扫气流、氮气再循环流和尾气流，并且产生已压缩气流；其中当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的INRU系统中压缩机的体积流量相比时，所述压缩机的体积流量减少至少约20％；其中所述第一分离单元为蒸气-液体分离器，所述蒸气-液体分离器被配置成接收所述已压缩气流的至少一部分，并且产生第一烃流和膜单元进料流，其中所述第一烃流为液体流，并且其中所述膜单元进料流为气态流；其中所述氮气膜单元被配置成接收所述膜单元进料流的至少一部分，并且产生第一氮气流和滞留物流，其中所述第一氮气流的压力为约1psig至约50psig，其中所述氮气再循环流包含所述第一氮气流的至少一部分，并且其中所述滞留物流的烃露点大于所述膜单元进料流的烃露点；其中所述第二分离单元为蒸气-液体分离器，所述蒸气-液体分离器被配置成接收所述滞留物流的至少一部分，并且产生第二烃流和PSA单元进料流，其中所述第二烃流为液体流，其中所述PSA单元进料流为气态流，并且其中所述PSA单元进料流包含烃和氮气；和其中所述PSA单元被配置成接收所述PSA单元进料流的至少一部分，并且产生第二氮气流和所述尾气流，其中所述PSA单元具有设置在其中的PSA吸附器，其中所述PSA吸附器允许所述氮气通过所述PSA单元并且作为所述第二氮气流收集，其中所述PSA吸附器吸附所述烃，并且其中包含异丁烷的清扫气流使所述烃从所述PSA吸附器中解吸以产生所述尾气流。
第二十七方面为根据第二十六方面所述的INRU系统，其另外包含第一冷却单元，其中所述第一冷却单元被配置成在将所述已压缩气流的至少一部分引入所述第一分离单元之前接收所述已压缩气流的至少一部分；和第二冷却单元，其中所述第二冷却单元被配置成在将所述滞留物流的至少一部分引入所述第二分离单元之前接收所述滞留物流的至少一部分。
第二十八方面为根据第二十六和第二十七方面中任一项所述的INRU系统，其另外包含第一汽提单元，其中所述第一汽提单元被配置成接收所述第一烃流的至少一部分，并且产生经过净化的第一烃流和第三氮气流；和第二汽提单元，其中所述第二汽提单元被配置成接收所述第二烃流的至少一部分，并且产生经过净化的第二烃流和第四氮气流。
第二十九方面为一种用于乙烯聚合的方法，其包含：(a)在环管浆料反应器系统中使乙烯聚合以获得聚合产物流；(b)在闪蒸室中将所述聚合产物流的至少一部分分离成气流和包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷的聚合物流；(c)在吹扫容器中使所述聚合物流的至少一部分与氮气接触以产生经过吹扫的聚合物流和废氮气流，其中所述经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中所述废氮气包含氮气、异丁烷、乙烯和乙烷；(d)将所述废氮气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流；(e)将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中所述第一烃流包含等于或大于约50％的所述已压缩气流的所述异丁烷，并且其中所述膜单元进料流包含等于或大于约95％的所述已压缩气流的所述氮气；(f)将所述膜单元进料流的至少一部分引入氮气膜单元以产生第一回收氮气流和滞留物流，其中所述滞留物流包含小于约30％的所述膜单元进料流的所述氮气；(g)将所述第一回收氮气流的第一部分再循环到所述压缩机；(h)将所述第一回收氮气流的第二部分再循环到所述吹扫容器；(i)将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中所述PSA单元进料流包含等于或大于约97％的所述滞留物流的所述氮气；(j)将所述PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收氮气流和尾气流，其中所述第二回收氮气流中氮气的摩尔浓度大于所述第一回收氮气流中氮气的摩尔浓度；和(k)将所述尾气流的至少一部分再循环到所述压缩机。
第三十方面为根据第二十九方面所述的方法，其中当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，所述压缩机的体积流量减少至少约20％。
虽然已经示出并且描述本公开的实施例，但是可在不脱离本发明的精神和教示的情况下对其作出修改。本文描述的实施例和实例仅仅是示例性的并且并不旨在为限制性的。本文中所公开的本发明的许多变型和修改为可以的并且在本发明的范围内。
公开至少一个实施例，并且通过本领域的普通技术人员所作的一个或多个实施例和/或一个或多个实施例的特征的变型、组合和/或修改都在本公开的范围内。由组合、集成和/或省略一个或多个实施例的特征而产生的替代实施例也在本公开的范围内。在明确地规定数字范围或限制的情况下，这类表达范围或限制应理解为包括落入明确地规定的范围或限制内的相同量值的迭代范围或限制(例如，从约1至约10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。举例来说，每当公开具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，具体公开落在所述范围内的任何数字。特别地，所述范围内的以下数字具体公开：R＝Rl+k*(Ru-Rl)，其中k为1％至100％的变量，增量为1％，即k为1％、2％、3％、4％、5％、……50％、51％、52％……95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，还具体公开由如上面定义的两个R数所定义的任何数值范围。关于权利要求的任何要素使用术语“任选地”意味着要求该要素，或替代地，不要求该要素，两种选择都在权利要求的范围内。如包含、包括、具有的广泛术语的使用应理解成为如由…组成、主要由…组成、基本上由…构成的较窄术语提供支持。
因此，保护范围不限于上文陈述的描述，而是仅受随后的权利要求限制，所述范围包括权利要求的主题的所有等同物。每一和每个权利要求作为本发明的实施例并入到说明书中。因此，权利要求书为另外的描述并且为本发明的详细描述的附加。本文引用的所有专利、专利申请和公开的公开内容都以引用的方式并入本文。

Claims (30)

1.一种用于在聚合物生产系统中组分分离的方法，其包含：
(a)将聚合产物流分离成气流和聚合物流，其中所述聚合物流包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷；
(b)在吹扫容器中使所述聚合物流的至少一部分与吹扫气体接触以产生经过吹扫的聚合物流和废吹扫气流，其中所述经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中所述废吹扫气流包含吹扫气体、异丁烷、乙烯和乙烷；
(c)将所述废吹扫气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流；
(d)将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中所述第一烃流包含等于或大于约50％的所述已压缩气流的所述异丁烷，并且其中所述膜单元进料流包含等于或大于约95％的所述已压缩气流的所述吹扫气体；
(e)将所述膜单元进料流的至少一部分引入膜单元以产生第一回收吹扫气流和滞留物流，其中所述滞留物流包含小于约30％的所述膜单元进料流的所述吹扫气体；
(f)将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中所述PSA单元进料流包含等于或大于约97％的所述滞留物流的所述吹扫气体；和
(g)将所述PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收吹扫气流和尾气流，其中所述第二回收吹扫气流中吹扫气体的摩尔浓度大于所述第一回收吹扫气流中吹扫气体的摩尔浓度。
2.根据权利要求1所述的方法，其另外包含(i)将所述第一回收吹扫气流的至少一部分再循环到所述压缩机；和(ii)将所述尾气流的至少一部分再循环到所述压缩机。
3.根据权利要求2所述的方法，其中当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，所述压缩机的体积流量减少至少约20％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元的步骤(d)之前冷却所述已压缩气流。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元的步骤(f)之前冷却所述滞留物流。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中将所述第一烃流的至少一部分引入第一汽提单元以产生经过净化的第一烃流和第三回收吹扫气流，其中所述经过净化的第一烃流中吹扫气体的量低于所述第一烃流中吹扫气体的量。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中将所述第二烃流的至少一部分引入第二汽提单元以产生经过净化的第二烃流和第四回收吹扫气流，其中所述经过净化的第二烃流中吹扫气体的量低于所述第二烃流中吹扫气体的量。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述第一回收吹扫气流的压力为约1psig至约50psig。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在将所述膜单元进料流的至少一部分引入膜单元的步骤(e)之前加热所述膜单元进料流的至少一部分。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中加热所述膜单元。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述滞留物流的烃露点高于所述膜单元进料流的烃露点。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述PSA单元的特征在于循环时间为约1分钟至约60分钟。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述PSA单元的特征在于当与缺少膜单元的在其他方面类似的聚合物生产系统中PSA单元的循环时间相比时，循环时间增加至少约50％。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中并联操作约2至约8个PSA单元。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其另外包含将所述第一回收吹扫气流的一部分再循环到所述吹扫容器。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中将所述气流的至少一部分引入一个或多个蒸馏塔以产生异丁烷。
17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述第一烃流的至少一部分、所述第二烃流的至少一部分或两者再循环到所述一个或多个蒸馏塔。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中将所述第一烃流的至少一部分引入第一汽提单元以产生经过净化的第一烃流和第三回收吹扫气流；其中将所述第二烃流的至少一部分引入第二汽提单元以产生经过净化的第二烃流和第四回收吹扫气流；并且其中将所述第一烃流的至少一部分、所述经过净化的第一烃流的至少一部分、所述第二烃流的至少一部分、所述经过净化的第二烃流的至少一部分，或其组合再循环到所述一个或多个蒸馏塔。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中将所述异丁烷的至少一部分引入所述PSA单元作为清扫气体以产生所述尾气流，并且其中所述尾气流中异丁烷的量大于所述PSA单元进料流中异丁烷的量。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中当与缺少膜单元的在其他方面类似的聚合物生产系统中PSA单元进料流相比时，所述PSA单元进料流减少至少约40％。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述压缩机的特征在于当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的压缩机功率相比时，压缩机功率减少至少约10％。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其另外包含将所述第二回收吹扫气流的至少一部分再循环到所述吹扫容器。
23.一种用于在聚合物生产系统中组分分离的方法，其包含：
(a)将聚合产物流分离成气流和聚合物流，其中所述聚合物流包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷，并且其中所述气流包含乙烯、乙烷和异丁烷；
(b)在吹扫容器中使所述聚合物流的至少一部分与氮气流接触以产生经过吹扫的聚合物流和废氮气流，其中所述经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中所述废氮气包含氮气、异丁烷、乙烯和乙烷；
(c)将所述废氮气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流；
(d)将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中所述第一烃流包含等于或大于约50％的所述已压缩气流的所述异丁烷，并且其中所述膜单元进料流包含等于或大于约95％的所述已压缩气流的所述氮气；
(e)将所述膜单元进料流的至少一部分引入氮气膜单元以产生第一回收氮气流和滞留物流，其中所述滞留物流包含小于约30％的所述膜单元进料流的所述氮气；
(f)将所述第一回收氮气流的第一部分再循环到所述压缩机，并且将所述第一回收氮气流的第二部分再循环到所述吹扫容器；
(g)将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中所述PSA单元进料流包含等于或大于约97％的所述滞留物流的所述氮气；
(h)将所述PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收氮气流和尾气流，其中所述第二回收氮气流中氮气的摩尔浓度大于所述第一回收氮气流中氮气的摩尔浓度；和
(i)将所述尾气流的至少一部分再循环到所述压缩机。
24.根据权利要求23所述的方法，其中当与具有氮气膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，所述压缩机的体积流量减少至少约20％。
25.根据权利要求23至24中任一项所述的方法，其另外包含(i)在将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元的步骤(d)之前冷却所述已压缩气流的至少一部分；和(ii)在将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元的步骤(g)之前冷却所述滞留物流的至少一部分。
26.一种异丁烷和氮气回收单元(INRU)系统，其包含压缩机、第一分离单元、氮气膜单元、第二分离单元和变压吸附(PSA)单元；
其中所述压缩机被配置成接收废吹扫气流、氮气再循环流和尾气流，并且产生已压缩气流；
其中当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的INRU系统中压缩机的体积流量相比时，所述压缩机的体积流量减少至少约20％；
其中所述第一分离单元为蒸气-液体分离器，所述蒸气-液体分离器被配置成接收所述已压缩气流的至少一部分，并且产生第一烃流和膜单元进料流，其中所述第一烃流为液体流，并且其中所述膜单元进料流为气态流；
其中所述氮气膜单元被配置成接收所述膜单元进料流的至少一部分，并且产生第一氮气流和滞留物流，其中所述第一氮气流的压力为约1psig至约50psig，其中所述氮气再循环流包含所述第一氮气流的至少一部分，并且其中所述滞留物流的烃露点大于所述膜单元进料流的烃露点；
其中所述第二分离单元为蒸气-液体分离器，所述蒸气-液体分离器被配置成接收所述滞留物流的至少一部分，并且产生第二烃流和PSA单元进料流，其中所述第二烃流为液体流，其中所述PSA单元进料流为气态流，并且其中所述PSA单元进料流包含烃和氮气；和
其中所述PSA单元被配置成接收所述PSA单元进料流的至少一部分，并且产生第二氮气流和所述尾气流，其中所述PSA单元具有设置在其中的PSA吸附器，其中所述PSA吸附器允许所述氮气通过所述PSA单元并且作为所述第二氮气流收集，其中所述PSA吸附器吸附所述烃，并且其中包含异丁烷的清扫气流使所述烃从所述PSA吸附器中解吸以产生所述尾气流。
27.根据权利要求26所述的INRU系统，其另外包含第一冷却单元，其中所述第一冷却单元被配置成在将所述已压缩气流的至少一部分引入所述第一分离单元之前接收所述已压缩气流的至少一部分；和第二冷却单元，其中所述第二冷却单元被配置成在将所述滞留物流的至少一部分引入所述第二分离单元之前接收所述滞留物流的至少一部分。
28.根据权利要求26至27中任一项所述的INRU系统，其另外包含第一汽提单元，其中所述第一汽提单元被配置成接收所述第一烃流的至少一部分，并且产生经过净化的第一烃流和第三氮气流；和第二汽提单元，其中所述第二汽提单元被配置成接收所述第二烃流的至少一部分，并且产生经过净化的第二烃流和第四氮气流。
29.一种用于乙烯聚合的方法，其包含：
(a)在环管浆料反应器系统中使乙烯聚合以获得聚合产物流；
(b)在闪蒸室中将所述聚合产物流的至少一部分分离成气流和包含聚乙烯、异丁烷、乙烯和乙烷的聚合物流；
(c)在吹扫容器中使所述聚合物流的至少一部分与氮气接触以产生经过吹扫的聚合物流和废氮气流，其中所述经过吹扫的聚合物流包含聚乙烯，并且其中所述废氮气包含氮气、异丁烷、乙烯和乙烷；
(d)将所述废氮气流的至少一部分引入压缩机以产生已压缩气流；
(e)将所述已压缩气流的至少一部分引入第一分离单元以产生第一烃流和膜单元进料流，其中所述第一烃流包含等于或大于约50％的所述已压缩气流的所述异丁烷，并且其中所述膜单元进料流包含等于或大于约95％的所述已压缩气流的所述氮气；
(f)将所述膜单元进料流的至少一部分引入氮气膜单元以产生第一回收氮气流和滞留物流，其中所述滞留物流包含小于约30％的所述膜单元进料流的所述氮气；
(g)将所述第一回收氮气流的第一部分再循环到所述压缩机；
(h)将所述第一回收氮气流的第二部分再循环到所述吹扫容器；
(i)将所述滞留物流的至少一部分引入第二分离单元以产生第二烃流和变压吸附(PSA)单元进料流，其中所述PSA单元进料流包含等于或大于约97％的所述滞留物流的所述氮气；
(j)将所述PSA单元进料流的至少一部分引入PSA单元以产生第二回收氮气流和尾气流，其中所述第二回收氮气流中氮气的摩尔浓度大于所述第一回收氮气流中氮气的摩尔浓度；和
(k)将所述尾气流的至少一部分再循环到所述压缩机。
30.根据权利要求29所述的方法，其中当与具有膜单元或PSA单元但不具有两者的在其他方面类似的聚合物生产系统中压缩机的体积流量相比时，所述压缩机的体积流量减少至少约20％。
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