[实用新型]聚乙烯生产过程中排放气中烃类气和氮气的回收装置

说明书

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。