CN208320362U - 一种脱甲烷塔尾气回收利用装置 - Google Patents

Abstract

实用新型公开了一种脱甲烷塔尾气回收利用装置，该装置设备包括主换热器、分液罐、加热器、膜提氢装置、透平膨胀机。脱甲烷塔塔顶出来的尾气经过主换热器降温形成气液两相进入分液罐分离，液体从罐底采出送至脱甲烷塔塔顶作为塔顶洗涤液；气相从罐顶采出复温再加热至常温，进入膜提氢装置提取浓度为99％以上的氢气，尾气再进入冷箱主换热器预冷，经过透平膨胀机膨胀降温提供冷量，复温后送至干燥***做再生气。该方法及装置工艺流程简单、易操作，无需额外增加动力消耗，可以回收脱甲烷塔尾气中的C2及C2+及氢气等有效组分，降低了装置物料消耗，减少了环境污染。

Description

一种脱甲烷塔尾气回收利用装置

技术领域

实用新型属于化工尾气余压利用及提取有用成分的资源回收利用技术领域，具体为一种脱甲烷塔尾气回收利用装置。

背景技术

各聚烯烃装置脱甲烷塔在生产过程中会产生大量的排放气，排放气中含有大量的甲烷、乙烯、丙烯、丙烷等C2～C6等组分，它们直接排放到火炬中，造成了原料的浪费，同时会严重污染环境，无法达到规定的排放指标。

压缩冷凝法是一种传统的气体分离方法，流程简单、处理量大，在聚烯烃排放气回收中已得到广泛的应用。为尽最大可能回收烃类，先将排放气由压缩机加压以提高排放气露点，然后由高压冷却器和高压冷凝器降温冷凝，气液混合物进入高压凝液罐进行气液分离，分离出的冷凝液与低压冷凝液一起用泵送回反应***，排放气尾气一部分作为粉料输送气，多余的排往火炬。但这种方法不适合排放气中可凝性烃类浓度较低的情况，压缩冷凝法效率低，回收效率不高，无法回收惰性气体，未冷凝的排放气中惰性气体浓度达不到脱气的浓度要求，只能排放火炬***，造成浪费。压缩冷凝法对C4及更大碳数的烃类有较大的回收率，但由于受到压力和冷凝温度的限制，对C1～C3的烃类较难回收，一般不大于30％。

专利US 5,521,264公开了一种利用物理吸收-解析法回收聚烯烃排放气中单体的方法，其工艺流程为：排放气经过压缩冷凝工艺回收冷凝液，未冷凝排放气进入吸收塔；在吸收塔中用吸收剂吸收排放气中的烃类，得到含氮气、轻组分的塔顶气流，以及含吸收剂和被吸收单体的塔底液流，塔顶气流可选排放火炬、用作输送气或者去脱气仓，塔底液流进入解吸塔；在解吸塔中将塔底液流中的吸收剂与单体分离，得到含单体的塔顶流股和含吸收剂的塔底流股，塔底流股返回吸收塔循环使用，反应单体返回反应***。

专利US 5,681,908在此基础上增加了反应副产物的分离回收过程。吸收-解吸法虽然可在压缩冷凝方法基础上进一步回收烃类，但设备投资大，流程复杂，而且吸收需要低温条件，解吸需要高温条件，均需要额外的能耗与公用工程，操作费用高。

排放气回收还可采用气体膜分离方法，专利200920203363.X公开了一种聚丙烯生产过程中丙烯回收装置，生产过程中排出的尾气经粉尘过滤器、缓冲气柜、压缩机、冷凝器后得到气液混合物，气液混合物送入气液分离器进行气液分离，不凝气体经过过滤和伴热后进入膜分离器，丙烯等烃类组分在膜渗透侧富集，返回压缩机的入口。专利采用压缩冷凝与膜分离结合的方法使丙烯回收率提高到99％，然而专利中采用的膜分离装置仅将烃类分离，而没有将小分子物质与惰性气体分离，因此膜分离之后得到的渗余气不能回收利用，造成了资源浪费，使生产成本增大。

专利CN102389643A公开了一种烯烃聚合物生产中排放气回收的方法，聚烯烃树脂经树脂脱挥后得到的排放气经压缩冷凝工序后进入气液分离工序分离出冷凝液体与未冷凝气体；冷凝液体经过脱气工序分离出惰性气体与低碳烃后分为两股，一股返回压缩冷凝工序，另一股返回反应***；未冷凝气体经过气体分离工序分离出烃类组分返回压缩冷凝工序，同时分离出小分子物质排放火炬***，尾气部分作为树脂输送气，其余返回树脂脱挥工序。但是这种工序需要将排放气压力升高，在未冷凝气体气体分离工序中增加了膜分离装置，使得设备投资加大，由于膜分离需要在常温状态进行工作，未冷凝气体气体的冷量未能得到充分利用。

由此可见，现有烯烃生产中排放气回收工艺存在回收效率不高、无法有效回收低沸点烃类、无法回收惰性气体、设备投资大、能耗高等不足，聚烯烃厂需要氢气作为原料，在排放尾气中也含有大量的氢气，采用上述方法都无法有效的提取纯度为99％以上的氢气。因此，发明一种简单有效回收排放气各组分，无需额外增加动力消耗的回收方法及装置具有重大的经济利益和现实意义。

发明内容

实用新型公开了一种脱甲烷塔尾气回收利用装置，该装置设备包括主换热器、分液罐、加热器、膜提氢装置、回流泵、透平膨胀机。分液罐、加热器、膜提氢装置和透平膨胀机依次连接，回流泵与分液罐连接。脱甲烷塔塔顶出来的尾气经过主换热器降温，形成气液两相的流体进入分液罐，富含C2及C2+的液体从罐底采出，经过回流泵加压后返回主换热器换热，复温后送至脱甲烷塔塔顶作为塔顶洗涤液；气相从分液罐罐顶采出经过主换热器换热复温后，再经过换热器加热升温至常温，进入膜提氢装置，利用不同种类气体在有机高分子膜中具有不同的渗透速率将尾气中的氢气分离出来，得到浓度为99％以上的氢气，膜提氢装置尾气再进入冷箱主换热器预冷，经过透平膨胀机膨胀降温后，再回到主换热器提供冷量，复温后送至干燥***做再生气。

主换热器、分液罐安装在冷箱内，分液罐为内置丝网除沫器的气液分离器。

透平膨胀机安装在冷箱壁上，通过管道连接在一起。

所述的主换热器可采用板翅式换热器，冷箱外加热器为管壳式换热器，热量来源可以为蒸汽或者工厂余热。

所述的工艺流程中采用透平膨胀机回收尾气压力能为冷箱提供液化分离所需冷量，无需额外增加动力消耗。

所述的透平膨胀机可以采用气体轴承透平膨胀机、油轴承透平膨胀机、涡旋膨胀机，可根据处理气量大小合理选择。

所述的膜提氢装置为一级一段式膜分离器、一级多段式膜分离器或多级多段式膜分离器。

本实用新型的优点在于利用脱甲烷塔尾气压力能膨胀制冷，低温低压气体返回换热器冷却脱甲烷塔尾气，使尾气中部分的C2及C2+液化分离出来，低温的C2烯烃类液体返回脱甲烷塔塔顶作为洗涤液，降低了洗涤液的消耗，降低了脱甲烷塔能耗；提浓后的气体复温后利用压力能经过膜提氢装置提取浓度为99％的氢气提供给聚乙烯装置，回收了尾气中的有效成分，增加了装置收益，具有较好的经济效益。

附图说明

图1工艺流程示意图。

图中：主换热器1、分液罐2、加热器3、膜提氢装置4、回流泵5、透平膨胀机6

具体实施方式

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型公开了一种脱甲烷塔尾气回收利用装置，该装置设备包括主换热器、分液罐、加热器、膜提氢装置、回流泵、透平膨胀机。

脱甲烷塔塔顶出来的尾气经过主换热器降温，形成气液两相的流体进入分液罐，富含C2及C2+的液体从罐底采出，经过回流泵加压后返回主换热器换热，复温后送至脱甲烷塔塔顶作为塔顶洗涤液；气相从分液罐罐顶采出经过主换热器换热复温后，再经过换热器加热升温至常温，进入膜提氢装置，利用不同种类气体在有机高分子膜中具有不同的渗透速率将尾气中的氢气分离出来，得到浓度为99％以上的氢气，膜提氢装置尾气再进入冷箱主换热器预冷，经过透平膨胀机膨胀降温后，再回到主换热器提供冷量，复温后送至干燥***做再生气。

一种脱甲烷塔尾气回收利用装置，具体实施方法如下：

脱甲烷塔塔顶出来的尾气压力为2.63MPa，温度为-37℃，进入经过主换热器降温至-80～-90℃，形成气液两相的流体进入分液罐，富含C2及C2+ 的液体从罐底采出，经过回流泵加压至2.9MPa后返回主换热器换热，复温至-40℃后，送至脱甲烷塔塔顶作为塔顶洗涤液；气相从分液罐罐顶采出经过主换热器换热复温至-10～-5℃后，再经过换热器加热升温至常温，进入膜提氢装置。

在膜提氢装置中利用不同种类气体在有机高分子膜中具有不同的渗透速率将尾气中的氢气分离出来，得到浓度为99％以上的氢气，膜提氢装置尾气压力为2.5MPa，再进入冷箱主换热器预冷至-40～-45℃，经过透平膨胀机膨胀至0.5MPa，降温至-100～-105℃，再回到主换热器提供冷量，复温至-10～-5℃后送至干燥***做再生气。

Claims (7)

1.一种脱甲烷塔尾气回收利用装置，该装置设备包括主换热器、分液罐、加热器、膜提氢装置、回流泵、透平膨胀机，所述分液罐、加热器、膜提氢装置和透平膨胀机依次连接，所述回流泵与分液罐连接。

2.根据权利要求1所述的脱甲烷塔尾气回收利用装置，其特征在于：主换热器、分液罐安装在冷箱内，分液罐为内置丝网除沫器的气液分离器。

3.根据权利要求1所述的脱甲烷塔尾气回收利用装置，其特征在于：透平膨胀机安装在冷箱壁上，通过管道连接在一起。

4.根据权利要求2所述的脱甲烷塔尾气回收利用装置，其特征在于：所述的主换热器采用板翅式换热器，冷箱外加热器为管壳式换热器，热量来源为蒸汽或者工厂余热。

5.根据权利要求1所述的脱甲烷塔尾气回收利用装置，其特征在于：所述的透平膨胀机回收尾气压力能为冷箱提供液化分离所需冷量，无需额外增加动力消耗。

6.根据权利要求1所述的脱甲烷塔尾气回收利用装置，其特征在于：所述的透平膨胀机采用气体轴承透平膨胀机、油轴承透平膨胀机、涡旋膨胀机，根据处理气量大小合理选择。

7.根据权利要求1所述的脱甲烷塔尾气回收利用装置，其特征在于：所述的膜提氢装置为一级一段式膜分离器、一级多段式膜分离器或多级多段式膜分离器。