聚乙烯生產過程中排放氣中烴類氣和氮氣的回收裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了聚乙烯生產過程中排放氣中烴類氣和氮氣的回收裝置，依次包括排放氣管路、換熱器、低溫氣液分離器、透平膨脹機、管路Ⅰ、管路Ⅱ、管路Ⅲ；排放氣管路連通管路Ⅰ，管路Ⅰ流經換熱器后，連通所述低溫氣液分離器進口；低溫氣液分離器的排氣口經管路Ⅲ連通所述膨脹機的進口；膨脹機的出口連通管路Ⅱ，管路Ⅱ也流經換熱器；所述管路Ⅲ也流經換熱器；所述排放氣管路與管路Ⅰ之間還設有膜分離器Ⅰ和膜分離器Ⅱ；所述排放氣管路、截留側Ⅰ、截留側Ⅱ、管路Ⅰ依次連通。采用本實用新型膜分離技術和透平膨脹技術相耦合的工藝，可實現烴類氣和氮氣的最佳回收效果。
【專利說明】聚乙烯生產過程中排放氣中烴類氣和氮氣的回收裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及排放氣中含有烴類氣和氮氣的回收裝置，具體涉及一種在聚乙烯生產過程中，針對排放氣中烴類氣和氮氣的回收裝置。
【背景技術】
[0002]在聚乙烯生產過程中，在單體的精制、聚合反應和聚乙烯粉料脫氣過程中，都會有含大量烴類氣體(如未反應的單體乙烯、丁烯-1和異戊烷)和氮氣的尾氣排出。目前均采用壓縮冷凝工藝流程來回收排放氣中的烴類氣，但由于受冷凝壓力和溫度的限制，該設計僅能回收大部分的C4以上組分，乙烯的回收率很低(一般在20%以下)，剩下的烴類氣和氮氣都作為廢氣排放到火炬系統，即造成了資源的浪費，又造成環境污染。所以進一步回收排放到火炬系統的氣體中烴類和氮氣是很有意義的。
【發明內容】
[0003]鑒于現有技術所存在的上述問題，本實用新型提供一種聚乙烯生產工藝排放氣中烴類和氮氣回收裝置，其烴類氣體回收率高、氮氣可以重復利用的結構簡單、操作安全。
[0004]本實用新型的技術解決方案是這樣實現的:
[0005]聚乙烯生產過程中排放氣中烴類氣和氮氣的回收裝置，所述回收裝置依次包括排放氣管路、換熱器、低溫氣液分離器、透平膨脹機、管路1、管路I1、管路III ;所述低溫氣液分離器具有進口、排氣口和排液口 ；膨脹機具有進口和出口 ；所述排放氣管路連通管路I，管路I流經換熱器后，連通所述低溫氣液分離器進口 ；所述低溫氣液分離器的排氣口經管路III連通所述膨脹機的進口 ；膨脹機的出口連通管路II，管路II也流經換熱器。
[0006]本發明所述的低溫氣液分離器是指操作溫度在-100°c以下的氣液分離器。
[0007]作為優選的技術方案，所述排放氣管路與管路I之間還設有膜分離器I和膜分離器II ;所述膜分離器I具有截留側I和滲透側I ;所述膜分離器II具有截留側II和滲透側II ;所述排放氣管路、截留側1、截留側I1、管路I依次連通。
[0008]進一步優選地，所述膜分離器I的分離膜為烴類組分滲透速率高于氫氣、氮氣組分的膜；所述膜分離器II的分離膜為氫氣組分滲透速率高于氮氣、烴類組分的膜。
[0009]本發明膜分離器I的膜為優先透過丁烯-1、異戊烷等烴類組分的膜；具體可選用橡膠態高分子膜，如有機硅氧烷類高分子膜等，烴類組分在此類材料的滲透速率高于氫氣、氮氣等氣體。
[0010]本發明膜分離器II的膜為優先透過氫氣的膜；具體可選用玻璃態高分子膜，如聚酰亞胺膜、聚芳酰胺膜膜、聚砜膜等，氫氣在此類材料的滲透速率高于氮氣、烴類等氣體。
[0011]優選地，所述管路III也流經換熱器。
[0012]進一步優選地，所述膜分離器1、膜分離器II分別具有膜組件，所述膜分離器1、膜分離器II的膜組件結構為螺旋卷式膜組件、板框式膜組件、中空纖維膜組件中的任意一種。
[0013]作為優選的技術方案，所述回收裝置還包括低壓氣液分離器和管路IV ;所述低壓氣液分離器具有進口、排氣口和排液口 ；所述低溫氣液分離器的出液口經管路IV連通所述低壓氣液分離器的進口。
[0014]優選地，所述管路IV流經換熱器。
[0015]本發明所述的低壓氣液分離器是指操作壓力在0.1?0.4MPaG的氣液分離器，其大大低于原排放氣體的壓力。
[0016]作為優選的技術方案，所述回收裝置還包括制動風機，連接所述透平膨脹機；所述管路II流經換熱器后，連通所述制動風機。
[0017]作為優選的技術方案，所述排放氣管路與膜分離器I之間還設有過濾器。
[0018]優選地，所述制動風機出口設有氣體分流閥；所述低溫氣液分離器的排液口設有液體減壓閥。
[0019]聚乙烯生產工藝排放氣流經膜分離器I時，丁烯-1、異戊烷等烴類組分優先透過膜并在滲透側I富集后，可進一步通過富烴類氣管路回收；截留側I的氣體進入膜分離器II ；
[0020]截留側I的氣體流經膜分離器II時，氫氣組分優先透過膜并在滲透側II富集后，可進一步通過尾氣管路送到火炬系統；截留側II的氣體進入換熱器進行熱交換，降溫；
[0021]截留側II的氣體經熱交換降溫后，進入低溫氣液分離器；
[0022]經低溫氣液分離器分離后，氣相經低溫氣液分離器的排氣口返回到換熱器5，復熱，流入膨脹機后進入制動風機，由制動風機排出的氣體一部分通過氣體分流閥排放到尾氣管路，剩下的氣體進入回收氮氣管路，通過管路送出界區，返回聚乙烯裝置重復利用。
[0023]經低溫氣液分離器分離后，液相進入換熱器經換熱、復熱后，流入低壓氣液分離器。
[0024]低壓氣液分離器頂部為回收的氣相烴類，通過管路送出界區，返回到乙烯裂解裝置；低壓氣液分離器底部為回收的液相烴類，通過管路送出界區，返回到聚乙烯裝置。
[0025]相比現有技術，本實用新型具有以下有益效果:
[0026](I)采用膜分離技術和透平膨脹技術相耦合的工藝，實現了烴類氣和氮氣的最佳回收效果。
[0027](2)可以實現原排放氣中丁烯-1和異戊烷99%以上的回收率，乙烯和乙烷80%以上的回收率，大大降低了聚乙烯裝置的單耗。
[0028](3)可以實現50%以上的氮氣回收利用，在降低氮氣消耗的同時，大大減少了去火炬的焚燒量。
[0029](4)利用原排放氣的壓力能，采用透平膨脹技術實現乙烯、乙烷等烴類的液化分離。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]本發明附圖1幅；
[0031]圖1是實施例的聚乙烯生產過程中排放氣中烴類氣和氮氣的回收裝置的系統圖。
[0032]圖中，I排放氣管路，2過濾器，3膜分離器I，4膜分離器II，5換熱器，6低溫氣液分離器，7液體減壓閥，8低壓氣液分離器，9透平膨脹機，10制動風機，11氣體分流閥，12回收氮氣管路，14富烴類氣管路，13尾氣管路，15管路I，16管路II，17管路III，18管路IV。
【具體實施方式】
[0033]下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本實用新型，但不以任何方式限制本實用新型。
[0034]實施例1
[0035]現結合附圖，對本實用新型作進一步的具體說明:
[0036]聚乙烯生產過程中排放氣中烴類氣和氮氣的回收裝置，如圖1所示:
[0037]①從聚乙烯生產工藝的排放氣，通過排放氣管路I進入到過濾器2，除去排放尾氣中夾帶的固體顆粒和液體；
[0038]②然后進入膜分離器I 3，其中，丁烯-1、異戊烷等烴類組分優先透過膜分離器
I3的膜組件，在滲透側I富集，通過富烴類氣管路14，返回到現有壓縮機的入口，通過進一步的壓縮冷凝回收烴類；膜分離器I 3的截留側I，通過管路連接到膜分離器II 4的截留側II，當排放氣經過膜分離器II 4時，氫氣組分優先透過膜，在滲透側II富集，經過尾氣管路13送到火炬系統；
[0039]③膜分離器II 4的截留側II富集的氣體通過管路I 15，流經換熱器5(優選為板翅式換熱器)，經過多股物流(管路II 16、管路III 17、管路IV 18)的換熱，氣體的溫度逐漸降到-100°C以下(管路II 16中的低溫氣體作為冷源，即高壓的排放氣經過透平膨脹后降溫，得到的低溫氣體)，得到的氣液混合物經低溫氣液分離器6的進口進入，在其中進行氣液分離。
[0040]④在低溫氣液分離器6的頂部得到的氣相經管路III 17返回到板翅式換熱器5進行復熱，復熱后的氣體通過管路連接到透平膨脹機9;經過膨脹后的低溫氣體通過管路
II16流經板翅式換熱器5，復熱后，再通過管路連接到制動風機10 ;經過制動風機10后的氣體一部分通過氣體分流閥11 (通過調整分流閥門的開度控制排放到尾氣管路的氣量)排放到尾氣管路13，剩下的氣體進入回收氮氣管路12，通過管路送出界區，返回聚乙烯裝置重復利用。
[0041]⑤在低溫氣液分離器6的底部得到的液相，經過液體減壓閥7，降低液體的壓力，得到的氣液混合物，通過管路IV流經板翅式換熱器5，復熱后的物流經低壓氣液分離器8的進口進入，在其中進行氣液分離。在低壓氣液分離器8的頂部為回收的氣相烴類，通過回收的氣相烴類管路15，送出界區，返回到乙烯裂解裝置；低壓氣液分離器8底部為回收的液相烴類，通過回收的液相烴類管路16送出界區，返回到聚乙烯裝置。
[0042]整個聚乙烯排放氣中烴類氣和氮氣回收裝置可以實現回收原排放氣中99%以上的丁烯-1和異戊烷、80%以上的乙烯和乙烷和50%以上的氮氣。
[0043]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內，根據本實用新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.聚乙烯生產過程中排放氣中烴類氣和氮氣的回收裝置，其特征在于: 所述回收裝置依次包括排放氣管路、換熱器、低溫氣液分離器、透平膨脹機、管路1、管路I1、管路III; 所述低溫氣液分離器具有進口、排氣口和排液口 ；膨脹機具有進口和出口 ； 所述排放氣管路連通管路I，管路I流經換熱器后，連通所述低溫氣液分離器進口 ； 所述低溫氣液分離器的排氣口經管路III連通所述膨脹機的進口 ； 膨脹機的出口連通管路II，管路II也流經換熱器。
2.根據權利要求1所述的回收裝置，其特征在于: 所述排放氣管路與管路I之間還設有膜分離器I和膜分離器II ; 所述膜分離器I具有截留側I和滲透側I; 所述膜分離器II具有截留側II和滲透側II ; 所述排放氣管路、截留側1、截留側I1、管路I依次連通。
3.根據權利要求1或2所述的回收裝置，其特征在于: 所述管路III也流經換熱器。
4.根據權利要求2所述的回收裝置，其特征在于: 所述膜分離器I的分離膜為烴類組分滲透速率高于氫氣、氮氣組分的膜； 所述膜分離器II的分離膜為氫氣組分滲透速率高于氮氣、烴類組分的膜。
5.根據權利要求2所述的回收裝置，其特征在于: 所述膜分離器1、膜分離器II分別具有膜組件， 所述膜分離器1、膜分離器II的膜組件結構為螺旋卷式膜組件、板框式膜組件、中空纖維膜組件中的任意一種。
6.根據權利要求1或2所述的回收裝置，其特征在于: 所述回收裝置還包括低壓氣液分離器和管路IV ; 所述低壓氣液分離器具有進口、排氣口和排液口 ； 所述低溫氣液分離器的出液口經管路IV連通所述低壓氣液分離器的進口。
7.根據權利要求6述的回收裝置，其特征在于: 所述管路IV流經換熱器。
8.根據權利要求1或2所述的回收裝置，其特征在于: 所述回收裝置還包括制動風機，連接所述透平膨脹機； 所述管路II流經換熱器后，連通所述制動風機。
9.根據權利要求3所述的回收裝置，其特征在于: 所述排放氣管路與膜分離器I之間還設有過濾器。
10.根據權利要求8述的回收裝置，其特征在于: 所述制動風機出口設有氣體分流閥；所述低溫氣液分離器的排液口設有液體減壓閥。
【文檔編號】B01D5/00GK204182152SQ201420645296
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】馬艷勛, 杜國棟, 栗廣勇, 李恕廣 申請人:大連歐科膜技術工程有限公司