聚乙烯裝置含烴類尾氣回收利用技術(shù)研究

聚乙烯裝置含烴類尾氣回收利用技術(shù)研究

乙烯廠的排放氣主要來自原材料加工過程中產(chǎn)生的氣體，這些排放氣富含c。1聚乙烯裝置尾氣回收項目研究某乙烯廠兩套全密度聚乙烯生產(chǎn)裝置脫氣倉排放氣均采用壓縮冷凝的回收工藝;高密度聚乙烯裝置低壓閃蒸罐排放氣采用了壓縮冷卻+膜回收的回收工藝,雖然這兩套裝置排放氣都采取了有效的回收措施,但是都還存在不同程度的含烴類尾氣的排放。目前,全密度聚乙烯裝置排放尾氣量約23021t/a;高密度聚乙烯裝置排放尾氣量約5552t/a,這些排放氣持續(xù)排往火炬造成2386.2萬元/a的經(jīng)濟(jì)損失。不但造成了資源浪費,同時產(chǎn)生大量的溫室氣體,對周邊環(huán)境造成較大污染。隨著國家環(huán)保要求的日益嚴(yán)格,擬對乙烯廠兩套聚乙烯裝置的排放尾氣回收利用。主要回收尾氣中的C本項目由全密度聚乙烯裝置一線排放尾氣回收、二線排放尾氣回收、高密度聚乙烯裝置排放尾氣回收三個部分組成。擬回收的排火炬氣主要有五股,分別為全密一線高壓凝液罐排火炬氣、全密二線高壓凝液罐排火炬氣、高密度聚乙烯裝置膜回收單元二級膜后排火炬氣、高密度聚乙烯裝置中間體膜回收排火炬氣、高密度聚乙烯裝置異丁烷脫輕塔頂排火炬氣,其工藝尾氣數(shù)據(jù)見表1、表2。2屋頂回收技術(shù)近年來,在氣體回收技術(shù)方面比較成熟的有壓縮冷凝技術(shù)、膜分離技術(shù)、變壓吸附技術(shù)、油回收、精餾技術(shù)和雙膨脹自深冷分離技術(shù)。2.1壓縮冷縮法壓縮冷凝技術(shù)2.2膜表面氣體分子氣體滲透膜的原理是氣體分子與膜接觸,接著在膜表面溶解,在膜兩側(cè)表面產(chǎn)生濃度梯度,使氣體分子在膜內(nèi)向膜另一側(cè)擴(kuò)散,最后從膜另一側(cè)表面解析。膜分離技術(shù)2.3psa吸附法變壓吸附技術(shù)變壓吸附技術(shù)特點:是利用吸附劑對不同組分的吸附能力不同以達(dá)到混合氣體分離、解吸的目的,而且一般不適合尾氣中含有重組分(低聚物)的狀況。裝置中PSA的吸附過程主要為物理吸附,吸附過程快,并且吸附可逆。該技術(shù)缺點是:(1)變壓吸附設(shè)備轉(zhuǎn)動部件多,設(shè)備維護(hù)工作量大;(2)設(shè)備投資大。優(yōu)點是:(1)運(yùn)行費用低;(2)產(chǎn)品純度高;(3)原料氣源適應(yīng)范圍寬;(4)處理量較大。2.4油吸收和精餾技術(shù)油吸收、精餾技術(shù)2.5雙擴(kuò)展自深冷分離技術(shù)雙膨脹自深冷分離技術(shù)以上技術(shù)的回收率均能達(dá)到90%以上,雙膨脹自深冷分離技術(shù)C3深冷分離系統(tǒng)本項目的排放尾氣有三種回收路線,方案A是將各裝置所有尾氣合并設(shè)置一套深冷分離系統(tǒng);方案B是為各聚乙烯裝置設(shè)置單獨深冷分離系統(tǒng);方案C是將全密度聚乙烯裝置一線、二線排放尾氣合并設(shè)置一套深冷分離系統(tǒng),高密度聚乙烯裝置單獨設(shè)置一套深冷分離系統(tǒng)。3.1高密度聚乙烯裝置流程見示意圖1,全密一線高壓凝液罐排火炬氣、全密二線高壓凝液罐排火炬氣及高密度聚乙烯裝置膜回收單元二級膜后排火炬氣合并進(jìn)入尾氣緩沖罐,尾氣緩沖罐頂部出來的氣體進(jìn)入深冷分離系統(tǒng);高密度聚乙烯裝置異丁烷脫輕塔頂排火炬氣與高密度聚乙烯中間體膜回收單元排火炬氣體由于其中氮氣含量很少,可直接減壓后送裂解裝置。方案A優(yōu)點:(1)投資最省;(2)運(yùn)行費用最低;(3)節(jié)約占地。缺點:(1)如果某個裝置停車會造成尾氣量的大幅波動,有可能造成深冷分離系統(tǒng)不在最佳操作點,影響回收效果;(2)操作靈活性不高,回收的烴產(chǎn)品只能回裂解進(jìn)行分離,異丁烷、異戊烷、乙烯等價值不能充分體現(xiàn);(3)管線跨度較長,操作不便;(4)經(jīng)濟(jì)效益較方案B、C低;(5)不能單獨回收氮氣。3.2高密度聚乙烯裝置放空氮氣的回收流程全密度聚乙烯裝置一線排放尾氣回收流程見示意圖2,從高壓凝液罐頂部出來的不凝氣進(jìn)入深冷分離系統(tǒng),深冷分離回收系統(tǒng)出來的重?zé)N產(chǎn)品返回壓縮機(jī)入口緩沖罐進(jìn)行回收,C全密度聚乙烯裝置二線排放尾氣回收流程見示意圖3,從高壓凝液罐頂部出來的不凝氣進(jìn)入深冷分離系統(tǒng),深冷分離回收系統(tǒng)出來的重?zé)N產(chǎn)品返回壓縮機(jī)入口緩沖罐進(jìn)行回收,C高密度聚乙烯裝置尾氣回收流程見示意圖4,高密度聚乙烯裝置火炬氣主要有三股來源,分別為:膜回收單元二級膜后排火炬氣、異丁烷脫輕塔頂排火炬氣及中間體膜回收單元排火炬氣。中間體膜回收單元排火炬氣僅在生產(chǎn)雙峰聚乙烯時有流量,生產(chǎn)單峰產(chǎn)品時沒有流量。來自異丁烷脫輕塔頂?shù)臍怏w(77℃),經(jīng)過一個水冷器后進(jìn)行氣液分離,液相送至壓縮機(jī)冷凝液分離罐出口,氣相與其余兩股排火炬氣匯合作為深冷分離系統(tǒng)原料進(jìn)氣(中間體膜回收單元排火炬氣體中異丁烷含量較高,為了更多的回收其中的異丁烷,新增一組膜將其中的部分異丁烷從滲透側(cè)分離出來返回壓縮機(jī)一段分離罐),三股尾氣一起進(jìn)入深冷分離系統(tǒng),分別冷卻至不同的溫度進(jìn)行氣液分離,分離后從深冷分離系統(tǒng)分別送出C各聚乙烯裝置設(shè)置單獨深冷分離系統(tǒng),即全密度聚乙烯裝置一、二線排放尾氣和高密度聚乙烯裝置排放尾氣分別設(shè)置深冷分離系統(tǒng)。優(yōu)點:(1)操作靈活,回收的異丁烷、戊烷、乙烯等可以直接回裝置回收再利用;(2)新增設(shè)備在各自裝置內(nèi)便于操作維護(hù),管道閥門就近布置,操作方便;(3)經(jīng)濟(jì)效益好;(4)全密二線能單獨回收氮氣。缺點:(1)投資較大;(2)運(yùn)行費用較高;(3)公用工程消耗偏高。3.3高密度聚乙烯裝置尾氣回收流程方案C全密一線、二線尾氣回收流程示意圖見圖5。全密一、二線高壓凝液罐排火炬氣合并后進(jìn)入尾氣緩沖罐,尾氣緩沖罐頂部出來的氣體進(jìn)入深冷分離系統(tǒng),深冷回收后的烴類產(chǎn)品送至乙烯裂解裝置,剩余含少量烴類尾氣排放至火炬。高密度聚乙烯裝置尾氣回收流程示意圖與圖4同。優(yōu)點:(1)投資較方案B省;(2)運(yùn)行費用較低;(3)節(jié)約占地;(4)管理操作較方便。缺點:(1)將全密度兩個裝置尾氣合并在一起回收,雖然兩套裝置生產(chǎn)工藝相同,但由于生產(chǎn)牌號不同造成尾氣組成也不同,氫氣含量不一致,合并在一起回收,物料混在一起,回收的異戊烷不能回本裝置利用,需要與乙烯一起送至裂解裝置進(jìn)一步分離,會增加乙烯裝置能耗;(2)經(jīng)濟(jì)效益較方案B低;(3)不能單獨回收氮氣。3.4該模式的公共工程成本、投資和產(chǎn)品數(shù)量的比較3.4.1公共工程的成本效益比較三個方案的公用工程耗量對比見表3。3.4.2投資的比較三個方案的幾類專項投資對比見表4。3.4.3回裝置的可回用回收裝置三個方案的產(chǎn)品數(shù)量對比見表5。由上面三個表可見,方案B具有操作靈活的特點,回收的異丁烷、異戊烷等可以直接回裝置再利用。方案B新增設(shè)備在各自裝置內(nèi)便于操作維護(hù),管道閥門就近布置,操作方便,雖然投資、運(yùn)行費用