CN204182152U - 聚乙烯生产过程中排放气中烃类气和氮气的回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了聚乙烯生产过程中排放气中烃类气和氮气的回收装置，依次包括排放气管路、换热器、低温气液分离器、透平膨胀机、管路Ⅰ、管路Ⅱ、管路Ⅲ；排放气管路连通管路Ⅰ，管路Ⅰ流经换热器后，连通所述低温气液分离器进口；低温气液分离器的排气口经管路Ⅲ连通所述膨胀机的进口；膨胀机的出口连通管路Ⅱ，管路Ⅱ也流经换热器；所述管路Ⅲ也流经换热器；所述排放气管路与管路Ⅰ之间还设有膜分离器Ⅰ和膜分离器Ⅱ；所述排放气管路、截留侧Ⅰ、截留侧Ⅱ、管路Ⅰ依次连通。采用本实用新型膜分离技术和透平膨胀技术相耦合的工艺，可实现烃类气和氮气的最佳回收效果。

Description

聚乙烯生产过程中排放气中烃类气和氮气的回收装置

技术领域

本实用新型涉及排放气中含有烃类气和氮气的回收装置，具体涉及一种在聚乙烯生产过程中，针对排放气中烃类气和氮气的回收装置。

背景技术

在聚乙烯生产过程中，在单体的精制、聚合反应和聚乙烯粉料脱气过程中，都会有含大量烃类气体(如未反应的单体乙烯、丁烯-1和异戊烷)和氮气的尾气排出。目前均采用压缩冷凝工艺流程来回收排放气中的烃类气，但由于受冷凝压力和温度的限制，该设计仅能回收大部分的C4以上组分，乙烯的回收率很低(一般在20％以下)，剩下的烃类气和氮气都作为废气排放到火炬系统，即造成了资源的浪费，又造成环境污染。所以进一步回收排放到火炬系统的气体中烃类和氮气是很有意义的。

发明内容

鉴于现有技术所存在的上述问题，本实用新型提供一种聚乙烯生产工艺排放气中烃类和氮气回收装置，其烃类气体回收率高、氮气可以重复利用的结构简单、操作安全。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的：

聚乙烯生产过程中排放气中烃类气和氮气的回收装置，所述回收装置依次包括排放气管路、换热器、低温气液分离器、透平膨胀机、管路Ⅰ、管路Ⅱ、管路Ⅲ；所述低温气液分离器具有进口、排气口和排液口；膨胀机具有进口和出口；所述排放气管路连通管路Ⅰ，管路Ⅰ流经换热器后，连通所述低温气液分离器进口；所述低温气液分离器的排气口经管路Ⅲ连通所述膨胀机的进口；膨胀机的出口连通管路Ⅱ，管路Ⅱ也流经换热器。

本发明所述的低温气液分离器是指操作温度在-100℃以下的气液分离器。

作为优选的技术方案，所述排放气管路与管路Ⅰ之间还设有膜分离器Ⅰ和膜分离器Ⅱ；所述膜分离器Ⅰ具有截留侧Ⅰ和渗透侧Ⅰ；所述膜分离器Ⅱ具有截留侧Ⅱ和渗透侧Ⅱ；所述排放气管路、截留侧Ⅰ、截留侧Ⅱ、管路Ⅰ依次连通。

进一步优选地，所述膜分离器Ⅰ的分离膜为烃类组分渗透速率高于氢气、氮气组分的膜；所述膜分离器Ⅱ的分离膜为氢气组分渗透速率高于氮气、烃类组分的膜。

本发明膜分离器Ⅰ的膜为优先透过丁烯-1、异戊烷等烃类组分的膜；具体可选用橡胶态高分子膜，如有机硅氧烷类高分子膜等，烃类组分在此类材料的渗透速率高于氢气、氮气等气体。

本发明膜分离器Ⅱ的膜为优先透过氢气的膜；具体可选用玻璃态高分子膜，如聚酰亚胺膜、聚芳酰胺膜膜、聚砜膜等，氢气在此类材料的渗透速率高于氮气、烃类等气体。

优选地，所述管路Ⅲ也流经换热器。

进一步优选地，所述膜分离器Ⅰ、膜分离器Ⅱ分别具有膜组件，所述膜分离器Ⅰ、膜分离器Ⅱ的膜组件结构为螺旋卷式膜组件、板框式膜组件、中空纤维膜组件中的任意一种。

作为优选的技术方案，所述回收装置还包括低压气液分离器和管路Ⅳ；所述低压气液分离器具有进口、排气口和排液口；所述低温气液分离器的出液口经管路Ⅳ连通所述低压气液分离器的进口。

优选地，所述管路Ⅳ流经换热器。

本发明所述的低压气液分离器是指操作压力在0.1～0.4MPaG的气液分离器，其大大低于原排放气体的压力。

作为优选的技术方案，所述回收装置还包括制动风机，连接所述透平膨胀机；所述管路Ⅱ流经换热器后，连通所述制动风机。

作为优选的技术方案，所述排放气管路与膜分离器Ⅰ之间还设有过滤器。

优选地，所述制动风机出口设有气体分流阀；所述低温气液分离器的排液口设有液体减压阀。

聚乙烯生产工艺排放气流经膜分离器Ⅰ时，丁烯-1、异戊烷等烃类组分优先透过膜并在渗透侧Ⅰ富集后，可进一步通过富烃类气管路回收；截留侧Ⅰ的气体进入膜分离器Ⅱ；

截留侧Ⅰ的气体流经膜分离器Ⅱ时，氢气组分优先透过膜并在渗透侧Ⅱ富集后，可进一步通过尾气管路送到火炬系统；截留侧Ⅱ的气体进入换热器进行热交换，降温；

截留侧Ⅱ的气体经热交换降温后，进入低温气液分离器；

经低温气液分离器分离后，气相经低温气液分离器的排气口返回到换热器5，复热，流入膨胀机后进入制动风机，由制动风机排出的气体一部分通过气体分流阀排放到尾气管路，剩下的气体进入回收氮气管路，通过管路送出界区，返回聚乙烯装置重复利用。

经低温气液分离器分离后，液相进入换热器经换热、复热后，流入低压气液分离器。

低压气液分离器顶部为回收的气相烃类，通过管路送出界区，返回到乙烯裂解装置；低压气液分离器底部为回收的液相烃类，通过管路送出界区，返回到聚乙烯装置。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

(1)采用膜分离技术和透平膨胀技术相耦合的工艺，实现了烃类气和氮气的最佳回收效果。

(2)可以实现原排放气中丁烯-1和异戊烷99％以上的回收率，乙烯和乙烷80％以上的回收率，大大降低了聚乙烯装置的单耗。

(3)可以实现50％以上的氮气回收利用，在降低氮气消耗的同时，大大减少了去火炬的焚烧量。

(4)利用原排放气的压力能，采用透平膨胀技术实现乙烯、乙烷等烃类的液化分离。

附图说明

本发明附图1幅；

图1是实施例的聚乙烯生产过程中排放气中烃类气和氮气的回收装置的系统图。

图中，1排放气管路，2过滤器，3膜分离器Ⅰ，4膜分离器Ⅱ，5换热器，6低温气液分离器，7液体减压阀，8低压气液分离器，9透平膨胀机，10制动风机，11气体分流阀，12回收氮气管路，14富烃类气管路，13尾气管路，15管路Ⅰ，16管路Ⅱ，17管路Ⅲ，18管路Ⅳ。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。

实施例1

现结合附图，对本实用新型作进一步的具体说明:

聚乙烯生产过程中排放气中烃类气和氮气的回收装置，如图1所示：

①从聚乙烯生产工艺的排放气，通过排放气管路1进入到过滤器2，除去排放尾气中夹带的固体颗粒和液体；

②然后进入膜分离器Ⅰ3，其中，丁烯-1、异戊烷等烃类组分优先透过膜分离器Ⅰ3的膜组件，在渗透侧Ⅰ富集，通过富烃类气管路14，返回到现有压缩机的入口，通过进一步的压缩冷凝回收烃类；膜分离器Ⅰ3的截留侧Ⅰ，通过管路连接到膜分离器Ⅱ4的截留侧Ⅱ，当排放气经过膜分离器Ⅱ4时，氢气组分优先透过膜，在渗透侧Ⅱ富集，经过尾气管路13送到火炬系统；

③膜分离器Ⅱ4的截留侧Ⅱ富集的气体通过管路Ⅰ15，流经换热器5(优选为板翅式换热器)，经过多股物流(管路Ⅱ16、管路Ⅲ17、管路Ⅳ18)的换热，气体的温度逐渐降到-100℃以下(管路Ⅱ16中的低温气体作为冷源，即高压的排放气经过透平膨胀后降温，得到的低温气体)，得到的气液混合物经低温气液分离器6的进口进入，在其中进行气液分离。

④在低温气液分离器6的顶部得到的气相经管路Ⅲ17返回到板翅式换热器5进行复热，复热后的气体通过管路连接到透平膨胀机9；经过膨胀后的低温气体通过管路Ⅱ16流经板翅式换热器5，复热后，再通过管路连接到制动风机10；经过制动风机10后的气体一部分通过气体分流阀11(通过调整分流阀门的开度控制排放到尾气管路的气量)排放到尾气管路13，剩下的气体进入回收氮气管路12，通过管路送出界区，返回聚乙烯装置重复利用。

⑤在低温气液分离器6的底部得到的液相，经过液体减压阀7，降低液体的压力，得到的气液混合物，通过管路Ⅳ流经板翅式换热器5，复热后的物流经低压气液分离器8的进口进入，在其中进行气液分离。在低压气液分离器8的顶部为回收的气相烃类，通过回收的气相烃类管路15，送出界区，返回到乙烯裂解装置；低压气液分离器8底部为回收的液相烃类，通过回收的液相烃类管路16送出界区，返回到聚乙烯装置。

整个聚乙烯排放气中烃类气和氮气回收装置可以实现回收原排放气中99％以上的丁烯-1和异戊烷、80％以上的乙烯和乙烷和50％以上的氮气。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.聚乙烯生产过程中排放气中烃类气和氮气的回收装置，其特征在于：

所述回收装置依次包括排放气管路、换热器、低温气液分离器、透平膨胀机、管路Ⅰ、管路Ⅱ、管路Ⅲ；

所述低温气液分离器具有进口、排气口和排液口；膨胀机具有进口和出口；

所述排放气管路连通管路Ⅰ，管路Ⅰ流经换热器后，连通所述低温气液分离器进口；

所述低温气液分离器的排气口经管路Ⅲ连通所述膨胀机的进口；

膨胀机的出口连通管路Ⅱ，管路Ⅱ也流经换热器。

2.根据权利要求1所述的回收装置，其特征在于：

所述排放气管路与管路Ⅰ之间还设有膜分离器Ⅰ和膜分离器Ⅱ；

所述膜分离器Ⅰ具有截留侧Ⅰ和渗透侧Ⅰ；

所述膜分离器Ⅱ具有截留侧Ⅱ和渗透侧Ⅱ；

所述排放气管路、截留侧Ⅰ、截留侧Ⅱ、管路Ⅰ依次连通。

3.根据权利要求1或2所述的回收装置，其特征在于：

所述管路Ⅲ也流经换热器。

4.根据权利要求2所述的回收装置，其特征在于：

所述膜分离器Ⅰ的分离膜为烃类组分渗透速率高于氢气、氮气组分的膜；

所述膜分离器Ⅱ的分离膜为氢气组分渗透速率高于氮气、烃类组分的膜。

5.根据权利要求2所述的回收装置，其特征在于：

所述膜分离器Ⅰ、膜分离器Ⅱ分别具有膜组件，

所述膜分离器Ⅰ、膜分离器Ⅱ的膜组件结构为螺旋卷式膜组件、板框式膜组件、中空纤维膜组件中的任意一种。

6.根据权利要求1或2所述的回收装置，其特征在于：

所述回收装置还包括低压气液分离器和管路Ⅳ；

所述低压气液分离器具有进口、排气口和排液口；

所述低温气液分离器的出液口经管路Ⅳ连通所述低压气液分离器的进口。

7.根据权利要求6述的回收装置，其特征在于：

所述管路Ⅳ流经换热器。

8.根据权利要求1或2所述的回收装置，其特征在于：

所述回收装置还包括制动风机，连接所述透平膨胀机；

所述管路Ⅱ流经换热器后，连通所述制动风机。

9.根据权利要求3所述的回收装置，其特征在于：

所述排放气管路与膜分离器Ⅰ之间还设有过滤器。

10.根据权利要求8述的回收装置，其特征在于：

所述制动风机出口设有气体分流阀；所述低温气液分离器的排液口设有液体减压阀。