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節，實現對工藝流程中未能正常反應的大量烴類物質的回收，可以有效降低氣相法流化床聚乙烯裝置的整體耗能，且兼具環保特性，符合當期我國對企業運行整體的要求。本文對氣相法流化床聚乙烯裝置的應用現狀情況進行了研究，并在此基礎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企業的良性發展提供有效參考。

關鍵詞：聚乙烯；排放氣；工藝；策略

聚烯烴因其行業應用廣泛、需求旺盛且兼具價格優勢，在我國經濟和社會發展的背景下，迎來了一段黃金時期，市場規模總量不斷攀升。企業規模生產總量基本可以在滿足我國行業建設的材料需求的。伴隨著其工業技術的革新和工藝水平的改良，其生產過程中的工藝回收和控制能力不斷提高，成為企業降低能耗、成本，增加收益的必要手段。在工藝生產過程中，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節，對工藝流程中未能正常反應的大量烴類物質的回收，可以有效降低氣相法流化床聚乙烯裝置的整體耗能，且兼具環保特性，符合當期我國企業運行整體的要求，越來越受到相關生產企業和管理部門的關注，對氣相法流化床聚乙烯裝置的工藝改良型研究，具有重要的現實意義。

1 氣相法流化床聚乙烯排氣回收裝置應用現狀

我國聚烯烴類的工業規模化發展進程起步較晚，因聚烯烴的廣泛的應用性和市場開發需求，其集中建設其主要是在上世紀七十年代。設備主要采購于國外的Unipol氣相法流化床工藝實現對聚乙烯的聚合生產。由于其工藝過程控制簡單、操作模式簡易、建設投資少且運行能耗較低，在國內獲得較快普及。氣相法流化床工藝生產中的排放氣回收是重要的設備構成單元，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，國內現有的聚乙烯裝置回收設備多為低壓和高壓同步冷卻設備。聚乙烯聚合物從工藝反應器中排出后夾雜著部分未能充分反應的烴類氣體。隨后通過工藝管道進入脫氣倉進行下一工序的處理，在氮氣吹掃下絕大部分烴類氣體脫離出來與混合氣體一到進入工藝的排放氣環節。當混合氣體進入低壓冷卻環節后，進行氣液分離，對部分液態烴類進行回收，其剩余不凝混合氣體進入壓縮泵增壓作業，提升壓力至1.0兆帕，輸送至高壓冷卻設備中，當其冷去溫度達到-10攝氏度的時候，輸送到處理工藝的集液罐中，再次進行氣液分離。在這一工藝進程中，其低壓冷卻環節所產生的液態烴類通過配套凝液泵輸送到產品的成料系統，而未能實現有效反應的混合氣體則通過管道運送到終端火炬系統。

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。當前，聚乙烯生產過程的排放氣工藝主要以膜分離技術為主，其具有分離率高、設備成本低、環境負擔小等突出特點，獲得了石化企業的認同，逐步成為聚乙烯工藝生產中的固定優選環節。不同于部分企業仍保有的平衡級分離過程，其在聚乙烯排放氣的回收系統中以選擇性透膜為有效分離介質，通過選擇性透膜兩側的壓力差（或濃度差、電位差），實現工藝環節的高品質的提純和分離，可以有效規避熱力學平衡對分離工藝的限制。依據工藝透膜的不同選擇，可將膜分離技術分為微濾、超濾、納濾、氣液分離等工藝過程。在實際生產中，膜分離工藝回收以低濃度烴類的富集為起點，經過氣液壓縮和冷卻回收，從而提高聚乙烯的工藝回收率。膜分離工藝實現了對烴類和氮氣均的循環利用，為綠色回收處理工藝。

3 膜分離回收技術工藝在聚乙烯裝置排放氣應用中的優勢

①工藝實踐表明，提高壓縮機的出口壓力，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類型一般為油螺桿壓縮機，而傳統回收技術中較為常見的是往復是壓縮機，其二者的壓縮比的級別差異較大。油螺桿壓縮機是往復式壓縮機壓縮比的1-1.5倍，高壓縮比，有利于混合氣體的冷凝。同時螺桿式壓縮機的級間控制較容易實現，且相對于往復式壓縮機的安全性上具有優勢。

②膜分離技術中采用了較為先進的綜合回收裝置，以冷箱為主要構成設備，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，進一步回收單體和氮氣，并把回收的氮氣加以利用，降低了工藝生產的物耗，實現了單體回收率的提升。回收的乙烯可以直接輸送到乙烯裂解設備，完成后續提純作業。且工藝環節中對氮氣的直接回收，實現了對工藝脫氣倉的原料再造。

4 結語

綜上所述，隨著我國工業基礎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過程中重要的降耗、提效環節。區域化工企業，要結合當地經濟發展前景，前瞻性地建設我國聚乙烯的回收工藝設備，增大我國聚乙烯工藝排放氣的處置能力，實現工業發展和社會、環境要求的有效契合。

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