[发明专利]一种多级自复叠制冷回收聚烯烃尾气中烯烃和氮气的方法和装置

说明书

本发明公开了一种多级自复叠制冷回收聚烯烃尾气中烯烃和氮气的方法，包括如下步骤：步骤1，聚烯烃尾气进行增压后初步降温；步骤2，步骤1中的低温聚烯烃尾气通过第一低温换热器再次降温后分离出重烃组分，重烃组分进行增压后返回第一低温换热器复温，即为重烃产品；步骤3，从步骤1中分离出重烃组分后的混合组分a通过第二低温换热器继续降温分离出轻烃组分，轻烃组分增压后返回第二低温换热器复温，即为轻烃产品；步骤4，从步骤3中分离出轻烃组分的混合组分a的剩余组分b通过氮气低温换热器降温分离出氮气，氮气复温后即为氮气产品。复合冷剂的多级自复叠制冷循环能耗低于氮气膨胀制冷循环，且可以提高换热装置的换热效率。

技术领域

本发明涉及化工产品尾气回收技术领域，具体为一种多级自复叠制冷回收聚烯烃尾气中烯烃和氮气的方法和装置。

背景技术

在聚烯烃反应生产工艺过程中，从各反应器、分离器以及脱气仓等装置排放的尾气中含有大量烯烃、烷烃以及氮气等成分，其中的烯烃、烷烃价值较高，其中的氮气经分离回收可以循环使用。传统工艺过程中一般将这部分尾气送火炬排放或作为燃料进行燃烧加热使用，造成了大量的资源浪费。

目前聚烯烃回收大部分企业采用压缩机+膜分离+膨胀机无动力回收的方式进行分离回收其中轻烃、重烃产品。首先膜分离方式因受分离膜的限制，大多数膜寿命较短，分离效果较差，维护成本较高，不能长期有效稳定工作，除此之外采用膜会有一部分渗透气重新返回压缩机进行重复压缩，导致压缩机能耗大，且无动力回收装置采用膨胀机自膨胀流程，降温受到原料气本身压力和组分的制约，大部分仅能降温至-80℃~-90℃，无法降低到氮气精馏所需温度，无法提供高纯度的氮气，且烯烃、烷烃回收率低，仍然造成大量的资源浪费。

由于聚烯烃尾气含有大量的高附加值产品，大量专家学者做出了大量的探索。

申请号为CN201310444283.4的已授权发明专利公开了用于在烯烃聚合物生产中回收排放气的系统和方法，提出聚烯烃尾气首先利用压缩机进行增压，增压后的聚烯烃尾气首先经过膜分离，膜分离后的气体通过膨胀机进行无动力自膨胀降温，通过膨胀机自膨胀获得的冷量对聚烯烃尾气进行降温分离，从而实现尾气回收，也就是现有工厂中常用的工艺流程。其缺点在于需要转动设备（压缩机和膨胀机）和膜分离设备，工艺复杂，设备投资大，耗能高；尾气因其工况流量不稳定和后续自膨胀因素，需设置压缩机压缩到一定压力后进入后续膨胀系统，造成投资成本增加和能耗高；尾气自膨胀受制于尾气压力和组分的影响，当尾气组分和压力发生波动时，回收率无法保证；膨胀机为高速转动设备，需要定期更换维修，一旦遇到杂质或液滴，膨胀机易抱死停机；膜分离渗透气需要重复压缩，造成能耗增加，膜分离设备易受尾气不稳定组分污染，分离膜更换频率增加，运行成本高。

申请号为CN201611144702.2的已授权发明专利公开了一种聚烯烃尾气回收方法，提出聚烯烃尾气首先利用压缩机进行增压，增压后的聚烯烃尾气首先经过膨胀机进行自膨胀降温，对聚烯烃尾气进行气液分离，而膨胀后的尾气继而采用膜回收的方法进行尾气回收。其缺点在于也需要转动设备（压缩机和膨胀机）、膜分离设备，工艺复杂耗能大，设备投资大，受制于尾气自身压力和组分的影响，当尾气组分和压力发生波动时，回收率无法保证。且膨胀机为高速转动设备，需要定期更换维修，一旦出现杂质或液滴，膨胀机极易抱死停机。

申请号为CN202010681396.6的已授权发明专利公开了一种聚烯烃装置尾气组分分离与回收的装置及方法，指出经过压缩机增压后的聚烯烃尾气，通过变温吸附机构和膨胀机自膨胀机构进行结合的方式，从而实现尾气回收。其缺点在于仍然需要转动设备（压缩机和膨胀机），耗能大，且受制于尾气自身压力和组分的影响，当尾气组分和压力发生波动时，回收率无法保证。且膨胀机为高速转动设备，需要定期更换维修，一旦出现杂质或液滴，膨胀机极易抱死停机，吸附剂受烯烃尾气中重烃污染较快，影响变温吸附效率，吸附剂寿命短。