摘要：本文对线性低密度聚乙烯排放气回收系统的工艺进行综述，并比较了排放气回收系统的技术改进方案。文章对新型VOC膜分离技术、变压吸附技术、无动力深冷分离技术进行阐释和比较，并介绍了几种主流的组合型技术，为生产企业提供一些参考。
关键词：线性低密度聚乙烯；排放气回收系统；方案比较
引言：聚乙烯装置的排放气中含有乙烯、丁烯-1、异戊烷和氢气、氮气等。由于聚乙烯装置的的生产需求较大，企业对聚乙烯生产成本控制较为重视。做好排放气回收工作能够将排放气中能够用于生产的物质提取出来，节约生产成本，符合可持续发展原则。
1.聚乙烯排放气回收系统工艺比较
1.1冷凝法工艺
线性低密度聚乙烯排放气回收系统有两步冷凝法和一步冷凝法两种回收方式。在两步冷凝法中，排放的气体先经过低压冷凝处理，再经过高压冷凝处理，实现对排放气体中丁烯-1、异戊烷的回收。[1]但在这种回收方式下，如果排放气体中的氮含量较高，回收的目标气体量将会有很大程度的减少，影响回收的效率。
在一步冷凝法中，回收系统去掉了低压冷凝设备。在同等压强中，缺少低压冷凝过程并不会使回收的效率降低，只会让回收系统中压缩机的能耗和循环水用量有所增加。在一步冷凝法中，系统冰机的耗电量还会因低压冷凝器的减少而降低。在对因省去低压冷凝设备而发生的耗能增减进行对比后，可以发现采用一步冷凝法可以使回收的耗用减少。
1.2新型压缩机
对脱气仓采用降压加温操作可以增加烃类气体的脱附效率。但是脱气仓中的树脂材料在高温下会发生状态变化，超过承受限度的高温会让树脂变成熔融状态，不利于气体脱附。因此，在对脱气仓进行加温时要注意树脂材料的温度限制，采用增加脱气仓压力的方式来提升脱附效果。[2]脱气仓中被脱附的烃类气体要和氮气进行混合，再通过压缩机，接着进行冷凝，实现烃类的回收。烃类的回收效果和压缩机出口压力有关。压缩机出口压力越高，烃类的回收效果越好。综上所述，应当在维护设备完好的条件下，降低脱气仓的压力、升高压缩机出口的压力，来使排放气中的烃类回收效率增加。
2.聚乙烯排放气回收系统技术比较
2.1新型VOC膜分离技术
VOC即挥发性有机化合物，VOC膜能够在排放气回收时将不同分子质量的气体分离开来，实现对特定种类气体的回收。随着回收气技术的发展，出现了新型的VOC膜分离技术。新型VOC膜分离技术利用了溶解扩散机理实现气体的分离回收。丁烯、异戊烷等VOC的分子质量较大，沸点也比较高，在经过分离膜时可以集中在膜的渗透侧。[3]这样一来，就将大分子VOC和分子质量较小、沸点较低的气体（如氢气、氮气）分离开来，实现排放气的回收。这种新型的VOC膜分为三层，它们分别是分离层、微孔支撑层和载体层。在利用分离膜进行排放气回收时，通常将分离膜制成卷式膜组件。排放气体进入卷式膜组件，在分离膜间进行流动。排放气在流动时，大分子VOC聚集在分离膜的渗透侧，然后经过中心管进行收集，而排放气中的其它部分则被分离在尾气侧。
2.2变压吸附技术
变压吸附技术于上世纪60年代开始应用于工业生产，在80年代取得了技术突破，利用沸石分子筛增强了变压吸附技术的分离性能，降低了分离所用的能耗，并使设备的启动时间缩短，有效节约了排放气回收的成本。变压吸附技术应用的是物理吸附手段。吸附剂在进行气体吸附时会受到所处压力和温度的影响，并且同样的吸附剂在吸附不同气体时的吸附效果是不同的。吸附剂在吸附同种气体时，所受的压力越大，吸附的效果越好；所处的温度越高，吸附的效果越差。变压吸附技术就是利用吸附剂的这种特性实现不同气体的分离。
[4]在进行特定气体吸附时，会增大压力，使气体被吸附；在需要释放分离的气体时，进行降压或升温操作，让气体脱离吸附装置。这样就可以实现吸附剂的重复利用，节约了排放气回收成本。
2.3无动力深冷分离技术
无动力回收氨技术在聚乙烯的回收上得到了良好应用，发展为无动力深冷分离技术。运用无动力深冷分离技术，排放气回收时的氮气消耗降低了约1/3，并提升了回收效果。无动力深冷回收技术不仅可以提升企业的经济效益，还能实现节能减排，有利于可持续发展战略的实施。无动力深冷分离技术在应用时不需要进行加压操作，而是利用火炬尾气仓产生的压力实现排放气的循环制冷。利用这种技术，排放气能够在循环中进行冷却，使丁烯-1和异戊烷通过液化分离出来。利用无动力深冷分离技术进行排放气回收时，首先要使尾气仓产生循环所需的压力，然后利用透平膨胀机使排放气体绝热膨胀。[5]这时排放气所处温度应低于-130℃，让排放气中的部分气体液化，进而实现不同液化温度气体的分离。由于要对气体作降温处理，所以无动力深冷分离技术所用设备应当具有较高的耐低温性能。目前此技术所用管道通常是由具有较好耐低温性能的碳钢材料制成，但也有一些管线利用耐低温性能稍弱的低温钢制成。考虑到材料的耐低温程度，为了维护设备的使用性能，冷凝液体的温度不得低于37℃，分离罐压力不得高于0.3MPa。使用无动力深冷分离技术，排放气回收效果得到了提升。其中，丁烯-1和异戊烷能够实现99%以上的回收，而乙烯也能够得到70%以上的回收。回收效率提升了，回收所得的气体量随之增加，单位回收量所用的回收能耗有效减少，节约了企业的排放气回收成本。
2.4组合型技术
每种回收技术都有其利弊，可以将技术进行组合应用，发挥多种回收技术的效用，提升排放气回收效率。
2.4.1GPE技术
利用气相法聚乙烯（GPE）技术可以使排放气中氮气、轻烃和重烃的回收效率得到有效提升。GPE技术中，去掉了传统的低压冷凝器，利用新型压缩机使压缩机出口的压力升高，并降低脱气仓中的压力，提升回收效率。该技术还综合应用了深冷分离冷箱技术和新型VOC分离膜技术，使排放气回收效果得到提升。
2.4.2VCO+变压吸附+膜回收技术
这种组合型技术的在应用时，首先利用分离膜分理处丁烯-1和异戊烷；然后利用变压吸附提取气体中的氢气和氮气，将轻烃气体膜回收；最后利用膜回收氮气将氢气和氮气分离。
2.4.3膜分离+深冷分离技术
这种技术是使回收气体在进行深冷分离之前通过膜分离回收烃类气体，然后再利用深冷分离回收重烃。使用这种组合式技术能够使排放气中的乙烯回收率得到提升，并提高回收氮气质量，使其满足循环利用的质量要求。
3.结语
近年来，线性低密度聚乙烯排放气回收技术不断进行升级改进，出现了许多新型的回收技术。企业在实际的回收工作中，还通过探索将多种技术组合应用，大大提升了排放气回收效率，并降低回收能耗，提升了企业的经济效益，并为可持续发展做出贡献。
参考文献
[1]牛彦红,王明福.气相法聚乙烯装置排放气回收系统的改造总结[J].齐鲁石油化工,2020,48(01):29-32+68.
[2]王鹏.聚乙烯排放气中烃类和氮气的膜法组合回收技术[J].科学技术创新,2019(03):179-180.
[3]邵礼宾,周仕杰.聚乙烯排放气回收技术研究[J].石化技术,2018,25(08):1-3+8.
[4]黄刚.双峰聚乙烯装置中节约丙烷排放的研究[J].石油化工安全环保技术,2017,33(03):50-53+69-70.
[5]杨培君,葛传龙.膜分离与无动力深冷分离技术在聚乙烯尾气回收上的应用[J].当代化工,2020,49(01):171-174.