[发明专利]耦合余热制冷技术和膨胀深冷分离技术的聚烯烃装置排放气回收系统

说明书

本发明公开一种耦合余热制冷技术和膨胀深冷分离技术的聚烯烃装置排放气回收系统。该系统包括：压缩冷凝单元，接收来自聚烯烃装置的排放气，经过两次压缩、冷凝及气液分离过程，回收排放气中的重质烃；深冷分离单元，接收压缩冷凝单元的气相组成，通过膨胀自冷回收低碳烃类；吸收制冷单元，采用溴化锂溶液中间介质，回收压缩冷凝单元的热能制得低温冷量输送到深冷分离单元。本发明通过回收排放气压缩过后的压缩热，产生7℃冷量，用于排放气深冷过程，并通过膨胀过程，降低排放气自身温度，实现自冷，进一步减少聚烯烃装置排放气回收过程的热能排放和冷量需求。

技术领域

本发明属于排放气回收深度节能领域，具体涉及一种耦合余热制冷技术和膨胀深冷分离技术的聚烯烃装置排放气回收系统。

背景技术

在聚烯烃工艺生产过程中，尾气中除了氮气，还含有大量未反应的乙烯、丙烯、异戊烷以及高碳烃类，如若不加以回收，会造成大量原料组分的浪费和经济损失，因此聚烯烃装置排放气回收是聚烯烃工艺的重要组成部分，目前所采用的回收方法有压缩冷凝法、膜分离法、变压吸附法以及膨胀深冷分离法等。与其他回收方法相比，膨胀深冷分离技术特点是：利用排放气体原有的压力能，将尾气经过透平膨胀机膨胀制冷，利用膨胀产生的冷量与物料自身换热，可以将原料尾气温度降至-120℃，从而将乙烯等低烃物质和氮气等分离，从而实现乙烯等的回收。具有能耗小，操作便利以及低碳组分的高回收率等优点。

专利CN 104792117 B公开了一种烯烃聚合物生产中排放气回收的装置和方法，采用压缩冷凝和双膨胀深冷分离结合的技术高效回收排放气中的烃类物质，在获得高回收率的烃类的同时降低了能耗。双膨胀深冷分离技术的使用，实现了排放气物流从5℃到-120℃的自冷，从冷公用工程的角度分析，排放气的回收过程中，高于35℃的降温需求，可以使用循环冷却水，膨胀自冷过程只能满足物流从5℃开始冷凝到-120℃，物流35～5℃的降温仍需要使用大量冷冻剂。并且压缩冷凝过程中，大量高于100℃的压缩热成为废热，需要使用冷公用工程进行排放气的降温冷凝，因此该排放气回收方法仍具备节能潜力。

发明内容

本发明的目的是在现有的采用膨胀深冷技术的排放气回收过程中进一步降低公用工程用量，提高经济效益，提出了耦合余热制冷技术和膨胀深冷分离技术的聚烯烃装置排放气回收系统，其包括压缩冷凝单元，深冷分离单元，吸收制冷单元。本发明的方法通过压缩冷凝单元，深冷分离单元和吸收制冷单元的协同配合，实现了高效回收烃类物质的同时，进一步减少聚烯烃装置排放气回收过程的热能排放和冷量需求。

本发明提供了一种耦合余热制冷技术和膨胀深冷分离技术的聚烯烃装置排放气回收系统，系统包括：

压缩冷凝单元，其用于接收来自聚烯烃装置的排放气，回收排放气中的重质烃，输出剩余排放气流；

深冷分离单元，接收压缩冷凝单元的气相流股，回收低碳烃类(乙烯为主)，输出剩余排放气流；

吸收制冷单元，回收压缩冷凝单元的热能，制得低温冷量，将其输送到深冷分离单元。

本发明的系统通过压缩冷凝单元，深冷分离单元和吸收制冷单元的协同配合，实现了和专利CN 104792117相同的烃类回收效率的同时，减少冷量公用工程的花费以及余热的浪费。其中排放气中C4+高碳烃的回收率约100％，C2低碳烃的回收率大于90％，氮气回收率大于80％，压缩冷凝单元的余热浪费减少60％，余热制得冷量的效率为80％，并且冷公用工程完全使用价格便宜的循环冷却水，从而去除冷冻剂的使用。

根据本发明的具体实施例，所述压缩冷凝单元，包括两级或多级压缩机-冷凝器-气液分离器过程；同一级压缩机-冷凝器-气液分离器过程中，压缩机出口与吸收制冷单元的发生器热端进口连接，经过发生器释放热量后，进入同一级的冷凝器，冷凝器出口和气液分离器入口连接，气液分离器气相出口与下一级的压缩机连接；聚烯烃装置排放气出口与第一级压缩机-冷凝器-气液分离器过程的压缩机进口连接；最后一级压缩机-冷凝器-气液分离器过程的气液分离器将气相输送到深冷分离单元。