一種聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的改進裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及聚乙烯生產(chǎn)裝置的尾氣回收技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，本實用新型 涉及一種聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的改進裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在聚乙烯的生產(chǎn)過程中，通常會從聚合反應器和聚乙烯粉料脫氣倉中排放出大量 的由包括未聚合的乙烯和共聚單體（丙烯、丁烯、己烯等）等的烴類組分、誘導冷凝劑（異 戊烷、己烷等）、氫氣和脫氣倉的吹掃氮氣所混合而成的聚乙烯裝置尾氣，其典型組成如表 1所示。這部分聚合尾氣通常排至火炬管網(wǎng)，造成了烴類資源的極大浪費，同時也污染了環(huán) 境?；厥站垡蚁┪矚庵械臒N類組分和氮氣等氣體，對于聚乙烯裝置的節(jié)能降耗而言意義重 大。
[0003] 表1聚乙烯裝置尾氣的典型組成（mol% )
[0005] 回收聚乙烯裝置尾氣中的烴類組分作為燃料或乙烯裝置的原料或乙苯裝置的原 料具有很高的經(jīng)濟效益，如果回收的氮氣純度大于95 %，同時其中氫濃度小于1 %，則可返 回脫氣倉作吹掃氣或循環(huán)氣，這也有利于環(huán)境保護并實現(xiàn)污染物的零排放。
[0006] 現(xiàn)有的回收聚乙烯尾氣的方法通常包括加壓冷凝、膜分離和變壓吸附等步驟，從 而能夠?qū)崿F(xiàn)烴類組分的有效回收，其中，烴類組分的回收率可達到99%以上。但是，采用現(xiàn) 有技術(shù)中上述方法回收的氮氣中均含有氫氣，也即回收的為氫氮混合氣，如果將回收的氫 氮混合氣直接返回至脫氣倉循環(huán)使用，則可能會形成倉內(nèi)的氫氣積累而造成嚴重的安全隱 患。
[0007] 因此，亟需提供一種能夠真正使聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的改進裝置。 【實用新型內(nèi)容】
[0008] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和不足，本實用新型的目的在于提供一種工藝流 程簡單且能完全回收聚乙烯尾氣并再利用的改進裝置。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的改 進裝置，所述改進裝置包括通過管道順次連接的高低壓冷卻冷凝回收單元、粗精過濾單元、 預凈化單元、變壓吸附分離濃縮單元和脫氫單元，其中，所述聚乙烯裝置尾氣依次經(jīng)過所述 高低壓冷卻冷凝回收單元、粗精過濾單元、預凈化單元、變壓吸附分離濃縮單元和脫氫單元 回收得到純度達90%以上的烴類組分和純度達98%以上且氫氣含量小于1 %的氮氣。
[0010] 根據(jù)本實用新型的聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的改進裝置的一個實施例，所 述變壓吸附分離濃縮單元包括不少于5臺的吸附塔，其中，所述吸附塔中裝填的吸附劑為 改性分子篩、改性硅膠、改性活性炭和改性氧化鋁中的至少一種。
[0011] 根據(jù)本實用新型的聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的改進裝置的一個實施例，所 述高低壓冷卻冷凝回收單元回收所述聚乙烯裝置尾氣中的大部分共聚單體和誘導冷凝劑， 所述粗精過濾單元去除所述聚乙烯裝置尾氣中的固體顆粒和液滴，所述預凈化單元除去所 述聚乙烯裝置尾氣中的微量烷基鋁。
[0012] 根據(jù)本實用新型的聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的改進裝置的一個實施例，所 述吸附塔中裝填的吸附劑為從上到下依次布置的改性分子篩、改性活性炭、改性硅膠和改 性氧化鋁或者從上到下依次布置的改性硅膠、改性活性炭和改性氧化鋁。
[0013] 根據(jù)本實用新型的聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的改進裝置的一個實施例，所 述變壓吸附分離濃縮單元還包括與所述吸附塔連接的程序控制閥、緩沖罐、壓縮機和真空 栗。
[0014] 根據(jù)本實用新型的聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的改進裝置的一個實施例，所 述脫氫單元為催化脫氫單元或化學吸附脫氫單元。
[0015] 本實用新型引入了改進的變壓吸附工藝和脫氫工藝，使得聚乙烯裝置尾氣的回收 工藝簡單且能實現(xiàn)聚乙烯裝置尾氣的完全再利用；取消了膜分離單元，僅通過變壓吸附分 離濃縮單元回收經(jīng)高低壓冷凝處理后的尾氣，簡化了工藝流程，降低了投資和運行成本；變 壓吸附分離濃縮單元中的處理步驟中取消了沖洗抽空，僅保留抽空的步驟，有利于進一步 濃縮烴類組分；并且，引入的脫氫工藝能夠有效去除氮氣中混有的氫氣，進而實現(xiàn)氮氣的 完全回收利用，避免安全隱患。采用本實用新型的技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)烴類組分的回收率 彡99. 9%且純度彡90%，氮氣的回收率> 99%、純度彡98%且氫氣含量小于1%。
【附圖說明】
[0016] 圖1示出了根據(jù)本實用新型示例性實施例的聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的 改進裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0017] 在下文中，將結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的 改進裝置。并且，若無特別說明，本實用新型中所涉及的百分比均為摩爾百分比。
[0018] 根據(jù)本實用新型，所述聚乙烯裝置尾氣是指在聚乙烯的正常生產(chǎn)過程中從聚合反 應器和聚乙烯粉料脫氣倉中排放出的由包括未聚合的乙烯和共聚單體（丙烯、丁烯、己烯 等）等的烴類組分、誘導冷凝劑（異戊烷、己烷等）、氫氣和脫氣倉的吹掃氮氣所混合而成的 氣體。
[0019] 本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)垡蚁┭b置尾氣進行完全回收再利用的改 進裝置，從而能夠?qū)⒎蛛x出的烴類組分作為燃料綜合利用或作為乙烯裝置的原料或作為乙 苯裝置的原料，同時提濃后的氫氮混合氣經(jīng)脫氫單元脫氫后能夠使氮氣提濃至98%以上而 回收至聚乙烯裝置再利用，徹底實現(xiàn)尾氣的完全回收再利用，達到零排放。
[0020] 圖1示出了根據(jù)本實用新型示例性實施例的聚乙烯裝置尾氣完全回收再利用的 改進裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，所述改進裝置包括通過管道順次連接的高低壓冷卻冷 凝回收單元、粗精過濾單元、預凈化單元、變壓吸附分離濃縮單元和脫氫單元，其中，所述聚 乙烯裝置尾氣依次經(jīng)過所述高低壓冷卻冷凝回收單元、粗精過濾單元、預凈化單元、變壓吸 附分離濃縮單元和脫氫單元回收得到純度達90%以上的烴類組分和純度達98%以上且氫 氣含量小于1 %的氮氣。
[0021] 先使聚乙烯裝置尾氣進入變壓吸附分離濃縮單元中，一方面可以使氫氮混合氣與 烴類組分分離，另一方面能夠提濃烴類組分與氫氮混合氣，從而有利于后續(xù)的脫氫處理和 回收物的重新利用。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，將所述烴類組分回收用作燃料或乙烯 裝置的原料或乙苯裝置原料，將所述氮氣返回至聚乙烯裝置的脫氣倉作為吹掃氣使用，既 有利于環(huán)境保護，也有利于實現(xiàn)污染物的零排放。
[0022] 其中，所述高低壓冷卻冷凝回收單元用于回收聚乙烯裝置尾氣中的大部分共聚單 體和誘導冷凝劑，所述粗精過濾單元去除所述聚乙烯裝置尾氣中的固體顆粒和液滴，，所述 預凈化單元去除所述聚乙烯裝置尾氣中的微量烷基鋁，其中，預凈化單元中裝填有活性炭。 高低壓冷卻冷凝回收單元、粗精過濾單元和預凈化單元均為本領(lǐng)域常用的設備，其結(jié)構(gòu)和 工作方式在此不進行贅述。
[0023] 本實用新型的改進之處在于變壓吸附工藝的改進和脫氫技術(shù)的引入，從而使得尾 氣的回收工藝簡單且實現(xiàn)完全再利用。具體地，所采用的變壓吸附分離濃縮單元包括不少 于5臺的吸附塔，當然其還可以包括與吸附塔連接的程序控制閥、緩沖罐、壓縮機和真空栗 等輔助設備。
[0024] 其中，本實用新型在吸附劑上進行了改進，從而使得高低壓冷卻冷凝回收單元處 理后的尾氣中殘留的分子較大的共聚單體和誘導冷凝劑能夠得到較好的選擇性吸附，并且 在短時間內(nèi)通過降壓抽空就能順利解吸。具體地，所述吸附塔中裝填的吸附劑為改性分子 篩、改性硅膠、改性活性炭和改性氧化鋁中的至少一種。優(yōu)選地，所述吸附塔中裝填的吸附 劑為從上到下依次布置的改性分子篩、改性活性炭、改性硅膠和改性氧化鋁或者從上到下 依次布置的改性硅膠、改性活性炭和改性氧化鋁，從而實現(xiàn)最佳的吸附分離效果，并且這也 是本發(fā)明的技術(shù)方案不同于現(xiàn)有技術(shù)，即不需要通過膜分離回收一部分烴類組分后再進變 壓吸附回收的重要原因。
[0025] 根據(jù)本實用新型，每個吸附塔依次經(jīng)歷吸附、均壓降、置換、逆放、抽空、均壓升和 最終升壓的循環(huán)處理步驟，其中，控制各吸附塔在同一時刻進行的處理步驟互不相同并且 確保在任何時刻都有一臺以上的吸附塔進行吸附處理步驟。也即，需要通過控制實現(xiàn)各吸 附塔在時間上相互錯開地工作，以使裝置連續(xù)、穩(wěn)定地運行。由于吸附塔的具體處理步驟是 根據(jù)聚乙烯裝置尾氣的壓力具體確定的，操作人員可以根據(jù)實際工況實時調(diào)整步驟，例如 增加均壓降、均壓升的次數(shù)等。
[0026] 本實用新型中選用的吸附劑不僅可以實現(xiàn)對乙烯、乙烷等烴類組分的選擇性吸 附，還可以吸附分子較大的共聚單體和誘導冷凝劑，而氫氮混合氣則從吸附塔塔頂?shù)臍怏w 出口被分離出來。其中，從吸附塔進口端得到的逆放氣和抽空氣為烴類組分，部分烴類組分 可以作為燃料或乙烯裝置的原料或乙苯裝置的原料，部分烴類組分則返回吸附塔作為置換 氣使用，以此提高烴類組分產(chǎn)品的純度。
[0027] 之后，使從變壓吸附分離濃縮單元中分離出來的氫氮混合氣進入脫氫單元進行氫 氣的脫除，從而獲得純度大于98 %且氫氣含量小于1 %的氮氣。其中，脫氫單元可以為催化 脫氫單元和化學吸附脫氫單元。
[0028] 采用本實用新型的改進工藝得到的烴類組分的回收率彡99. 9%且純度彡90%， 氮氣的回收率> 99%、純度彡98%且氫氣含量小于1%。
[0029] 根據(jù)本實用新型的示例性實施例，在使用本實用新型的聚乙烯裝置尾氣完全回收 再利用的改進裝置進行聚乙烯裝置尾氣的回收再利用的具體流程如下：
[0030] 1)聚乙烯裝置尾氣首先經(jīng)過高低壓冷卻冷凝回收單元回收大部分共聚單體和誘 導冷凝劑后進入粗精過濾單元。
[0031] 2)在粗精過濾單元中過濾去除固體顆粒和液滴后進入預凈化單元。
[0032] 3)在預凈化單元中去除微量烷基鋁后進入變壓吸附分離濃縮單元。
[0033] 在變壓吸附分離濃縮單元對聚乙烯裝置尾氣中剩余的烴類組分、誘導冷凝劑和氫 氮混合氣進行分離和濃縮。
[0034] 變壓吸附濃縮單元包括至少五臺吸附塔，每臺吸附塔在不同時刻依次經(jīng)歷吸附 (A)、均壓降（ED)、置換（RP)、逆放（D)、抽空（V)、均壓升（ER)和最終升壓（FR)的循環(huán)處理 步驟，下面以一臺吸附塔的工作流程為例進行具體說明：
[0035] a、吸附（A)
[0036] 聚乙烯裝置尾氣從吸附塔進口端進入吸附床，尾氣中絕大部分的烴類組分被吸 附，未被吸附的大量H2、隊等組分則作為吸附廢氣從吸附塔的出口排出送至催化脫氫單元。
[0037] b、均壓降（ED)
[0038] 吸附步驟停止后，通過管道和程序控制閥使吸附塔與剛完成抽空步驟的吸附塔連 接進行均壓處理