一种从工业尾气中回收乙烯的系统及其工艺技术方案

本发明专利技术涉及化工尾气处理领域，具体涉及一种从工业尾气中回收乙烯的系统及其工艺，包括沿物料运动方向依次设置的预处理单元和冷凝分离单元；所述冷凝分离单元包括热交换部，所述热交换部包括沿物料运动方向依次设置的第二热交换器和第一热交换器，第二热交换器用于将物料中高临界温度杂质液化，第一热交换器用于将物料中的乙烯液化；所述预处理单元包括水洗塔和碱洗塔。本方案解决从生产醋酸乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种从工业尾气中回收乙烯的系统及其工艺


[0001]本专利技术涉及化工尾气处理领域，具体涉及一种从工业尾气中回收乙烯的系统及其工艺。

技术介绍

[0002]醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)是由醋酸乙烯和乙烯共聚而成的工业材料，具有广泛的用途。在醋酸乙烯-乙烯共聚物的生产过程，会使用到大量的乙烯作为合成原料，由于乙烯过量，生产过程中会产生含有大量乙烯的工业尾气。现有技术中，对尾气的主要处理方法是将该尾气通过压缩机送往锅炉或者火炬燃烧。但是尾气中含有的乙烯和醋酸乙烯均为合成醋酸乙烯-乙烯共聚物的原料成分，直接将尾气燃烧，具有利用价值的成分没有被充分利用，造成了资源浪费。生产醋酸乙烯-乙烯共聚物过程产生的工业尾气成分较为复杂，亟需设计一种乙烯回收系统和工艺，用以高效且充分地回收工业尾气中的乙烯。

技术实现思路

[0003]本专利技术意在提供乙烯深冷回收方法，以解决从生产醋酸乙烯-乙烯共聚物过程产生的工业尾气中难以高效且充分地回收乙烯的技术问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种从工业尾气中回收乙烯的系统，包括沿物料运动方向依次设置的预处理单元和冷凝分离单元；所述冷凝分离单元包括热交换部，所述热交换部包括沿物料运动方向依次设置的第二热交换器和第一热交换器，第二热交换器用于将物料中高临界温度杂质液化，第一热交换器用于将物料中的乙烯液化；所述预处理单元包括水洗塔和干燥塔。
[0006]本方案的原理及优点是：通过预处理单元的水洗塔和干燥塔，可以将制备醋酸乙烯-乙烯共聚物过程中产生的尾气中的部分杂质除去，例如醋酸乙烯-乙烯共聚物、水等。然后通过两次冷凝处理(热交换)，先使得高临界温度杂质发生液化，使其与气态的乙烯分离开；然后再将乙烯液化，使得乙烯与低临界温度杂质分离，最后可以获得纯度在99.5％以上的乙烯纯品。其中，高临界温度杂质在本方案中是指：该物质在一定压强下发生液化的最高温度(也可称作沸点)大于乙烯的发生液化的最高温度。低临界温度杂质是指：该物质在一定压强下发生液化的最高温度小于乙烯的发生液化的最高温度。临界温度是指物质在一定压强下发生液化的最高温度。
[0007]在本方案中，预处理单元可以除去诸如水等容易在低温冷凝过程中凝固的物质，再通过两步热交换，使得乙烯可以与杂质充分分离，获得较高纯度的乙烯单品。本方案可以将工业尾气中的乙烯充分回收利用，实现了节能减排，以及对资源的效合理地利用。
[0008]干燥塔在本方案中的设置较为重要，专利技术人通过长期的实践和研究，发现通过冷凝的手段分离纯化乙烯很容易出现在冷凝过程中的冰堵现象。使用干燥塔除水可使得尾气(具体为尾气
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)中的水含量降低至1-5ppm，并且乙烯在通过干燥塔的过程中其本身的损耗量较少。现有技术中有使用将尾气的温度降低至1-15℃左右的方案，通过降温使得尾气中
的水凝出，从而防止冰堵，但是这种方式并不能使尾气中的水含量降低至5ppm以下，在后续深冷的过程中仍然有很大的冰堵的风险。
[0009]进一步，所述预处理单元还包括位于水洗塔和干燥塔之间的碱洗塔；碱洗塔和干燥塔之间设有水冷却器。
[0010]采用上述技术方案，干燥塔的使用可除去尾气中的水，保证了尽可能少的水分子进入冷凝分离单元，避免在冷凝分离单元中水结冰造成的管道堵塞。水冷却器是常规的使用水为冷却介质的冷却器，在本方案中是一种优化设置，可根据实际情况决定是否选用。水冷却器可降低初始尾气中的饱和水含量，然后再使用干燥塔除水，可将水分更充分地除去。水冷却器和干燥塔联合使用，进一步提高了除水效率。水冷却器是一种优化方案，在实际使用中，可不设置水冷却器。碱洗塔可除去尾气中的二氧化碳，二氧化碳会在后续的冷凝过程中发生冰堵。尾气中是否含有二氧化碳是根据生产醋酸乙烯-乙烯共聚物过程中是否使用碳酸氢钠来调节pH值来确定。如果尾气中不含有二氧化碳，也就不需要使用碱洗塔，因此碱洗塔是一种优化方案。
[0011]进一步，所述干燥塔的填料为3A分子筛，物料在干燥塔中的流速为100-2000kg/h，所述干燥塔用于将尾气
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中的水含量降至5ppm以下。
[0012]采用上述技术方案，干燥塔将尾气
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中的水含量降至5ppm以下，可防止后续深冷过程中的冰堵现象。专利技术人经长期实践发现，尾气干燥程度的控制对是否产生冰堵现象非常关键。使用3A分子筛作为干燥塔的填料，可对尾气中的水分充分吸附，可将尾气
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中的水含量将至5ppm以下，避免冰堵的发生。如果尾气
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中的水含量在5ppm上，则下游的深冷设备中会出现冰堵现象，影响工艺的顺畅性和安全性。并且使用3A分子筛作为干燥塔填料是实现控制尾气中水含量的关键，现有技术中使用冷却和气液分离的手段是不能将尾气中的水含量降低至5ppm以下的。
[0013]进一步，所述第一热交换器连通有用于收集液态乙烯的第一气液分离罐；第一气液分离罐工作温度为-125～-80℃，工作压力为0.1～1MPa。
[0014]采用上述技术方案，经第一热交换器的热交换过程后，乙烯液化，并在第一气液分离罐中与不凝气体分离。
[0015]进一步，所述第一热交换器和所述第二热交换器之间设有第二气液分离罐；第二气液分离罐的工作温度为-75～-65℃，工作压力为0.1～1MPaG。
[0016]采用上述技术方案，第二气液分离罐为被第二热交换器降温后的混合物料进行气液分离的场所。
[0017]进一步，所述热交换部还包括第三热交换器，所述第三热交换器位于干燥塔和第二热交换器之间；第三热交换器和第二热交换器之间还设有第三气液分离罐；第三气液分离罐的工作温度为-5～5℃，工作压力0.1～1MPaG。
[0018]采用上述技术方案，第三热交换器对物料气体进行初步降温，可使的物料气体中的水等液化，避免水进入后续的第二热交换器和第一热交换器，避免了管道的堵塞。第三热交换器的设置可以充分地除去尾气(尾气
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)中的水分，防止冰堵。
[0019]进一步，所述第三热交换器内设有冷剂通道，第一气液分离罐包括不凝气体出口；所述不凝气体出口与第三热交换器的冷剂通道连通。
[0020]采用上述技术方案，第三热交换器的冷源为第一气液分离罐中获得的不凝气体，
这样既可以将物料气体中的水冷凝除去，又可以对不凝气体进行加热，再后续排放到高空火炬的过程中。
[0021]进一步，所述第一热交换器和所述第二热交换器均使用液氮作为冷源。
[0022]采用上述技术方案，液氮是常规冷源，易于购置。干燥塔可使用3A分子筛作为填料，当分子筛吸附一定量的水分之后，可利用氮气来进行分子筛的再生。再生即热氮气通过干燥塔，带走3A分子筛吸收了的水分，然后再用冷氮气冷却。在本方案中，液氮通过热交换，变成0～20℃左右的氮气，对其稍微加热，既可用来带走3A分子筛吸收了的水分。然后再用0～20℃左右的氮气来对干燥塔进行冷却处理。这是一种综合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从工业尾气中回收乙烯的系统，其特征在于，包括沿物料运动方向依次设置的预处理单元和冷凝分离单元；所述冷凝分离单元包括热交换部，所述热交换部包括沿物料运动方向依次设置的第二热交换器和第一热交换器，第二热交换器用于将物料中高临界温度杂质液化，第一热交换器用于将物料中的乙烯液化；所述预处理单元包括水洗塔和干燥塔。2.根据权利要求1所述的一种从工业尾气中回收乙烯的系统，其特征在于：所述预处理单元还包括位于水洗塔和干燥塔之间的碱洗塔；碱洗塔和干燥塔之间设有水冷却器。3.根据权利要求1所述的一种从工业尾气中回收乙烯的系统，其特征在于：所述干燥塔的填料为3A分子筛，物料在干燥塔中的流速为100-2000kg/h，从所述干燥塔的第七物料出口中排出尾气
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，尾气
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的含水量在5ppm以下。4.根据权利要求3所述的一种从工业尾气中回收乙烯的系统，其特征在于：所述第一热交换器连通有用于收集液态乙烯的第一气液分离罐；第一气液分离罐工作温度为-125～-80℃，工作压力为0.1～1MPa。5.根据权利要求4所述的一种从工业尾气中回收乙烯的系统，其特征在于：所述第一热交换器和所述第二热交换器之间设有第二气液分离罐；第二气液分离罐的工作温度为-75～-65℃，工作压力为0.1～1MPaG。6.根据权利要求5所述的一种从工业尾气中回收乙烯的系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴辉江，刘铭，袁万明，于德志，邓自文，
申请(专利权)人：中国石化集团重庆川维化工有限公司，
类型：发明
国别省市：