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气相法聚乙烯装置排放气回收工艺浅析 　　摘 要：本文对气相法聚乙烯装置排放气回收单元进行了不同回收工艺流程的介绍、对比。其中包括以UNIPOL工艺为代表的传统工艺和在UNIPOL工艺基础上的改造装置技术以及目前新建装置的膜分离回收工艺。本文阐述了膜分离技术的基本原理，并对膜分离技术应用于聚乙烯装置的尾气回收系统进行了工艺特点及经济效益的分析。 　　关键词：聚乙烯 气相法 排放气 回收 膜分离 　　排放气回收单元是气相法聚乙烯装置的一个主要组成部分，主要用于回收反应系统中未反应的大量烃类物质以达到降低装置物耗，减少环境污染的目的。国内一些已经建成投产的气相法聚乙烯装置对排放气回收单元进行了改造，增加了膜分离技术，用来回收共聚单体（丁烯-1或己烯-1），起到了很好的减少单体消耗的作用。并且近些年，一些新建装置的排放气回收单元在传统工艺改造的基础上工艺技术进一步更新，不仅提高了共聚单体的回收率，同时也提高了乙烯和氮气的回收利用，更好做到节能减排，资源利用。本文将通对不同回收工艺的对比，对其进行优劣性的分析。 　　一、排放气回收系统的传统工艺流程 　　自20世纪70年代起，我国先后引进了十几套Unipol气相法流化床聚乙烯生产工艺，由于其工艺流程简单、建设投资少和能耗低，在全世界范围的到了迅速发展。采用该工艺的装置在我国的聚乙烯产业中占有重要地位。因此本文以Unipol工艺为传统回收系统工艺流程的代表进行介绍。 　　聚乙烯粉料树脂从反应器排出的同时夹带大量未反应的烃类气体进入产品脱气仓，在氮气的吹扫下绝大部分烃类气体脱附出来与吹扫氮气、输送气一起进入排放气回收系统，排放气经低压冷却器冷却，然后再由低压冷凝器冷凝进入低压集液罐中进行气液分离，回收一部分液态烃。不凝气体进入两级往复式压缩机增压，压力升至约1.0MPa（G）。再经高压冷却器冷却、高压冷凝器冷凝至-10℃后，进入高压集液罐中进行气液分离。冷凝液经高、低压凝液泵送回反应器。不能冷凝的气体（主要是氮气）大部分作为输送气返回产品出料系统，与反应器排出的粉料树脂一起又进入到产品脱气仓。剩余的气体排至火炬系统。见图1[5] 。 　　二、传统工艺改造装置的排放气回收系统 　　目前国内一些建成运行的气相法聚乙烯装置先后对回收系统进行了技术改造。例如天津石化分公司12万吨/年LLDPE装置、茂名石化分公司的22万吨/年LLDPE装置，这两套装置都是采用美国联碳公司的Unipol工艺，分别在2001年、2005年对原装置的回收系统进行了技术改造，增加了膜分离系统，以提高共聚单体和异戊烷的回收率。 　　1.膜分离技术原理 　　膜分离技术是20世纪中期发展起来的新型分离技术，由于其设备简单、操作方便、分离效率高、温度低、能耗低，环境友好等特点，逐渐成为不可替代的单元操作之一。不同于现有的平衡级分离过程，膜分离技术以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧推动力（如压力差、浓度差或电位差）的作用下，原料侧的组分可选择性地透过膜，实现分离和提纯的目的。该技术把膜孔径几何因素、膜材料和待分离组分间溶解度、扩散系数差异及静电场作用力等要素集成在一起，强化分离与传质过程，同时不受热力学平衡级限制，使高选择性分离成为可能。通常按膜孔径大小顺序，将膜分离过程分为微滤、超滤、纳滤、气体分离和渗透汽化等过程。 　　其中气体膜渗透是将膜与原料气接触，在膜两侧压力驱动下，气体分子透过膜的现象。由于气体中各组分在高分子膜表面上吸附能力不同以及在膜内溶解-扩散能力的差异，所以不同气体分子透过膜的速率不同，渗透速率快的气体（如烃类气体）将在渗透侧富集，而渗透速率慢的气体（如氮气）则在原料侧富集，最终就可以达到分离混合气体的目的。 　　采用膜回收系统，先使低浓度的烃得到富集，再经压缩/冷静回收，从而提高乙烯的回收率。实际上，不凝气中烃的回收过程是压缩/冷凝/膜分离组合工艺，（简称CCM系统）。图2表示了从烃和氮气混合气中回收烃的工艺原理。 　　与传统的深冷过程、变压吸附（PSA）相比，膜分离系统具有投资少、占地小、启动快、稳定可靠的特点。同时，由于回收的烃和氮气均为循环利用，是一个绿色处理过程。 　　2.膜分离系统改造装置中的应用 　　装置原有设备缓冲罐（C-5211）顶部的排放气经过低压蒸汽伴热升温脱离露点后进入膜回收系统。原料气经粗滤器除去其中的固体杂质、液滴，再进入精滤器除去气体中的亚微米级粒子、液滴。净化后的排放气进入膜分离器M101/M102。在一定的压差推动下，渗透侧得到的富集丁烯-1和异戊烷的气体返回一段压缩机入口，尾气返回高压集液器（C-5211）后排火炬。见图1[4]。 　　经以上数据可以看出，丁烯-1体积分率由改造前的5.58%下降为1.4%，冷凝剂异戊烷由改造前的1.09%