氣相法流化床聚乙烯裝置排放氣工藝選擇方法研究

苗丹　周峰

摘 要：在聚乙烯工藝生產(chǎn)過程中，排放氣回收單元是氣相法流化床聚乙烯裝置組成中的一個重要環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對工藝流程中未能正常反應(yīng)的大量烴類物質(zhì)的回收，可以有效降低氣相法流化床聚乙烯裝置的整體耗能，且兼具環(huán)保特性，符合當(dāng)期我國對企業(yè)運(yùn)行整體的要求。本文對氣相法流化床聚乙烯裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀情況進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上提出了氣相法流化床聚乙烯裝置排放氣工藝選擇方法上的開拓性策略，將為我國聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)的良性發(fā)展提供有效參考。

關(guān)鍵詞：聚乙烯；排放氣；工藝；策略

聚烯烴因其行業(yè)應(yīng)用廣泛、需求旺盛且兼具價格優(yōu)勢，在我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的背景下，迎來了一段黃金時期，市場規(guī)模總量不斷攀升。企業(yè)規(guī)模生產(chǎn)總量基本可以在滿足我國行業(yè)建設(shè)的材料需求的。伴隨著其工業(yè)技術(shù)的革新和工藝水平的改良，其生產(chǎn)過程中的工藝回收和控制能力不斷提高，成為企業(yè)降低能耗、成本，增加收益的必要手段。在工藝生產(chǎn)過程中，排放氣回收單元是氣相法流化床聚乙烯裝置組成中的一個重要環(huán)節(jié)，對工藝流程中未能正常反應(yīng)的大量烴類物質(zhì)的回收，可以有效降低氣相法流化床聚乙烯裝置的整體耗能，且兼具環(huán)保特性，符合當(dāng)期我國企業(yè)運(yùn)行整體的要求，越來越受到相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)和管理部門的關(guān)注，對氣相法流化床聚乙烯裝置的工藝改良型研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 氣相法流化床聚乙烯排氣回收裝置應(yīng)用現(xiàn)狀

我國聚烯烴類的工業(yè)規(guī)?；l(fā)展進(jìn)程起步較晚，因聚烯烴的廣泛的應(yīng)用性和市場開發(fā)需求，其集中建設(shè)其主要是在上世紀(jì)七十年代。設(shè)備主要采購于國外的Unipol氣相法流化床工藝實(shí)現(xiàn)對聚乙烯的聚合生產(chǎn)。由于其工藝過程控制簡單、操作模式簡易、建設(shè)投資少且運(yùn)行能耗較低，在國內(nèi)獲得較快普及。氣相法流化床工藝生產(chǎn)中的排放氣回收是重要的設(shè)備構(gòu)成單元，回收方法主要有壓縮冷凝、膜分離、變壓吸附、深冷分離等。主要用于共聚單體的回收和部分冷凝劑的回收，國內(nèi)現(xiàn)有的聚乙烯裝置回收設(shè)備多為低壓和高壓同步冷卻設(shè)備。聚乙烯聚合物從工藝反應(yīng)器中排出后夾雜著部分未能充分反應(yīng)的烴類氣體。隨后通過工藝管道進(jìn)入脫氣倉進(jìn)行下一工序的處理，在氮?dú)獯祾呦陆^大部分烴類氣體脫離出來與混合氣體一到進(jìn)入工藝的排放氣環(huán)節(jié)。當(dāng)混合氣體進(jìn)入低壓冷卻環(huán)節(jié)后，進(jìn)行氣液分離，對部分液態(tài)烴類進(jìn)行回收，其剩余不凝混合氣體進(jìn)入壓縮泵增壓作業(yè)，提升壓力至1.0兆帕，輸送至高壓冷卻設(shè)備中，當(dāng)其冷去溫度達(dá)到-10攝氏度的時候，輸送到處理工藝的集液罐中，再次進(jìn)行氣液分離。在這一工藝進(jìn)程中，其低壓冷卻環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的液態(tài)烴類通過配套凝液泵輸送到產(chǎn)品的成料系統(tǒng)，而未能實(shí)現(xiàn)有效反應(yīng)的混合氣體則通過管道運(yùn)送到終端火炬系統(tǒng)。

2 氣相法流化床聚乙烯裝置排放氣工藝選擇

聚乙烯排放氣回收方法主要有壓縮冷凝、膜分離、變壓吸附、深冷分離等。當(dāng)前，聚乙烯生產(chǎn)過程的排放氣工藝主要以膜分離技術(shù)為主，其具有分離率高、設(shè)備成本低、環(huán)境負(fù)擔(dān)小等突出特點(diǎn)，獲得了石化企業(yè)的認(rèn)同，逐步成為聚乙烯工藝生產(chǎn)中的固定優(yōu)選環(huán)節(jié)。不同于部分企業(yè)仍保有的平衡級分離過程，其在聚乙烯排放氣的回收系統(tǒng)中以選擇性透膜為有效分離介質(zhì)，通過選擇性透膜兩側(cè)的壓力差（或濃度差、電位差），實(shí)現(xiàn)工藝環(huán)節(jié)的高品質(zhì)的提純和分離，可以有效規(guī)避熱力學(xué)平衡對分離工藝的限制。依據(jù)工藝透膜的不同選擇，可將膜分離技術(shù)分為微濾、超濾、納濾、氣液分離等工藝過程。在實(shí)際生產(chǎn)中，膜分離工藝回收以低濃度烴類的富集為起點(diǎn)，經(jīng)過氣液壓縮和冷卻回收，從而提高聚乙烯的工藝回收率。膜分離工藝實(shí)現(xiàn)了對烴類和氮?dú)饩难h(huán)利用，為綠色回收處理工藝。

3 膜分離回收技術(shù)工藝在聚乙烯裝置排放氣應(yīng)用中的優(yōu)勢

①工藝實(shí)踐表明，提高壓縮機(jī)的出口壓力，可以增加凝液量，提高單體回收率，從而降低用能損耗。膜分離工藝的壓縮機(jī)類型一般為油螺桿壓縮機(jī)，而傳統(tǒng)回收技術(shù)中較為常見的是往復(fù)是壓縮機(jī)，其二者的壓縮比的級別差異較大。油螺桿壓縮機(jī)是往復(fù)式壓縮機(jī)壓縮比的1-1.5倍，高壓縮比，有利于混合氣體的冷凝。同時螺桿式壓縮機(jī)的級間控制較容易實(shí)現(xiàn)，且相對于往復(fù)式壓縮機(jī)的安全性上具有優(yōu)勢。

②膜分離技術(shù)中采用了較為先進(jìn)的綜合回收裝置，以冷箱為主要構(gòu)成設(shè)備，對降低工藝能耗有較好的推動作用。

③其膜分離工藝可減少工藝廢氣排放，進(jìn)一步回收單體和氮?dú)猓鸦厥盏牡獨(dú)饧右岳?，降低了工藝生產(chǎn)的物耗，實(shí)現(xiàn)了單體回收率的提升?；厥盏囊蚁┛梢灾苯虞斔偷揭蚁┝呀庠O(shè)備，完成后續(xù)提純作業(yè)。且工藝環(huán)節(jié)中對氮?dú)獾闹苯踊厥?，?shí)現(xiàn)了對工藝脫氣倉的原料再造。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國工業(yè)基礎(chǔ)和回收工藝的不斷革新，在對聚乙烯裝置排放氣的有效工藝選擇和改良是聚乙烯生產(chǎn)過程中重要的降耗、提效環(huán)節(jié)。區(qū)域化工企業(yè)，要結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展前景，前瞻性地建設(shè)我國聚乙烯的回收工藝設(shè)備，增大我國聚乙烯工藝排放氣的處置能力，實(shí)現(xiàn)工業(yè)發(fā)展和社會、環(huán)境要求的有效契合。

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