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FR3010912A1 - Systeme et procede de recuperation d'emissions gazeuses generees lors de la production de polymeres d'olefines - Google Patents

Systeme et procede de recuperation d'emissions gazeuses generees lors de la production de polymeres d'olefines Download PDF

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FR3010912A1
FR3010912A1 FR1454807A FR1454807A FR3010912A1 FR 3010912 A1 FR3010912 A1 FR 3010912A1 FR 1454807 A FR1454807 A FR 1454807A FR 1454807 A FR1454807 A FR 1454807A FR 3010912 A1 FR3010912 A1 FR 3010912A1
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Yongrong Yang
Zhongwei Yang
Jingdai Wang
Zengliang Huang
Binbo Jiang
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Abstract

La présente description se rapporte à un système destiné à récupérer les émissions générées à partir d'un procédé de polymérisation d'oléfines, comprenant : un dévolatiliseur destiné à recevoir un gaz de balayage frais et les émissions générées à partir du procédé de polymérisation d'oléfines et à sortir un premier fluide et une résine de polyoléfine ; une unité de réfrigération par compression comprenant un dispositif de compression et un premier dispositif d'échange de chaleur, pour recevoir ledit premier fluide et sortir un premier mélange gaz-liquide ; un premier dispositif de séparation de gaz-liquide destiné à séparer le premier mélange gaz-liquide et à sortir un premier produit de récupération et une première composition à phase gazeuse ; un premier dispositif de séparation de gaz destiné à recevoir la première composition à phase gazeuse, à en retirer de petites substances moléculaires et à sortir une composition riche en petits gaz moléculaires et une deuxième composition à phase gazeuse riche en hydrocarbures ; et un deuxième dispositif de séparation de gaz possédant un deuxième dispositif d'échange de chaleur, un deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide et un premier dispositif d'expansion de gaz.

Description

SYSTE1VIE ET PROCEDE DE RECUPERATION D'EMISSIONS GAZEUSES GENEREES LORS DE LA PRODUCTION DE POLY1VIERES D' OLEFINES Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à la production de polymères d'oléfines, en particulier à un système et à un procédé destinés à récupérer les émissions gazeuses générées lors de la production de polymères d'oléfines. Contexte de l'invention La dévolatilisation de résines (élimination des composants volatils présents dans les résines) et la récupération des émissions gazeuses sont des procédés importants lors de la polymérisation d'oléfines, qui ont été étudiés dans de nombreux documents. Par exemple, le document CN 102171256 décrit un procédé et une méthode de dévolatilisation de résines, tandis que le document US 5 391 656 décrit une méthode de récupération d'une émission gazeuse comprimée et condensée.
Les émissions gazeuses générées lors de la production de polymères d'oléfines sont des flux gazeux qui contiennent des gaz réactifs rejetés d'un réacteur, d'un réservoir à vaporisation instantanée, d'un dévolatiliseur ou autre. Par exemple, les émissions gazeuses générées à partir du procédé de production de polyéthylène séreux proviennent principalement de réservoirs à vaporisation instantanée ou de dévolatiliseurs, tandis que les émissions gazeuses générées à partir du procédé à phase gazeuse proviennent principalement de dévolatiliseurs. Comme les procédés et les classes de production varient, le gaz réactif comprend différentes sortes d'hydrocarbures (comprenant monomères, comonomères, agents condenseurs, solvants, sous-produits de réaction, impuretés d'alcane, etc.), de gaz inertes, d'autres petites substances moléculaires, et autres. Les gaz inertes comprennent généralement de l'azote et des hydrocarbures saturés. Le premier est utile pour équilibrer les pressions dans le réacteur ou pour transporter les catalyseurs, tandis que les derniers entrent dans le système de réaction sous forme d'impuretés avec les matières premières. De petites substances moléculaires, par exemple de l'hydrogène habituellement, sont utilisées pour ajuster le poids moléculaire des polymères d'oléfines. Par exemple, dans le procédé à polyéthylène linéaire à basse-densité (LLDPE) destiné à produire des copolymères d'éthylène-butylène, les gaz réactifs contiennent de l'éthylène (C2H4), du butène (n-C4H8), de l'éthane (C2H6), du butane (n-C4H10), de l'hydrogène (H2), de l'isopentane (i-05H12), de l'azote (N2), etc. Les résines et gaz réactifs rejetés du réacteur sont introduits ensemble dans le dévolatiliseur de résines, de manière à éliminer les hydrocarbures transportés par les résines ou dissous dans celles-ci. Selon certains procédés, de l'azote est utilisé pour transporter les résines solides depuis le système de réaction jusqu'au dévolatiliseur, procédés auxquels fait référence le document US 4 372 758. La pression de fonctionnement dans un dévolatiliseur est bien inférieure à celle dans le système de réaction, si bien qu'au moment où une résine entre dans le dévolatiliseur, une majorité d'hydrocarbures transportés sont rapidement séparés de celle-ci. Après être entrée dans le dévolatiliseur par une partie supérieure de celle-ci, la résine s'écoule vers le bas en un écoulement à phase dense avec un certain niveau de matériau maintenu. Afin d'éliminer les hydrocarbures dissous dans la résine, des gaz inertes sont introduits dans le dévolatiliseur depuis une partie intermédiaire et une partie inférieure de celui-ci, habituellement de l'azote en tant que gaz de balayage, qui est principalement utilisé pour faire encore diminuer la pression partielle des hydrocarbures. Le gaz de balayage s'écoule de bas en haut et éliminer les hydrocarbures résiduels en entrant en interaction avec la résine. La dévolatilisation de résines est réalisée afin de garantir les opérations exécutées dans des dispositifs situés en aval destinés à la granulation, à l'introduction d'air, etc., de faciliter le stockage et le transport de produits de polyoléfines et de réduire également les odeurs particulières des produits.
Les gaz rejetés depuis une partie supérieure du dévolatiliseur sont appelés émissions gazeuses, lesquelles comprennent tous les gaz réactifs séparés de la résine dans le dévolatiliseur et le gaz de balayage précité. Evidemment, les émissions gazeuses contiennent une immense quantité d'hydrocarbures, qui causeraient de sévères dégâts matériels, des pertes économiques et des pollutions de l'environnement en cas d'évacuation ou de rejet direct dans un système de torche sans être recyclées. Par conséquent, le recyclage des hydrocarbures présents dans les émissions gazeuses est d'une importance considérable.
Les émissions gazeuses contiennent généralement une faible teneur en hydrocarbures, et ne peuvent par conséquent pas être directement recyclés vers le système de réaction ou d'autres dispositifs de traitement pour être utilisées, si bien qu'un dispositif de récupération des émissions gazeuses est habituellement nécessaire. Le dispositif de récupération d'émissions gazeuses, sensiblement un dispositif de séparation d'hydrocarbures et de gaz de balayage, d'une part, concentre les hydrocarbures puis introduit les hydrocarbures concentrés dans le système de réaction ou d'autres dispositifs de traitement, et d'autre part, concentre les gaz de balayage puis introduit les gaz de balayage concentrés dans un dévolatiliseur en vue de leur réutilisation. Cependant, les émissions gazeuses basse-pression et à faible concentration d'hydrocarbures sont assez difficiles à recycler. Le procédé de réfrigération par compression, un procédé de séparation de gaz classique, est couramment utilisé pour récupérer les émissions gazeuses générées lors de la production de polyoléfines en raison de ses étapes de traitement simples et de sa grande capacité de traitement. Les étapes du procédé de réfrigération par compression sont les suivantes. Les émissions gazeuses sont d'abord introduites dans un refroidisseur basse-pression. Là où le refroidisseur a une température de sortie inférieure au point de rosée des émissions gazeuses, certains composants d'hydrocarbures lourds sont condensés, si bien que les émissions gazeuses entrent dans un réservoir de condensat basse-pression en tant que mélange gaz-liquide et les liquides condensés sont récupérés dans celui-ci. Afin de récupérer encore plus les hydrocarbures, le gaz non condensé est d'abord comprimé par un compresseur pour améliorer les points de rosée de celui-ci puis refroidi et condensé respectivement par un refroidisseur haute-pression et un condenseur haute-pression. Ensuite, un mélange gaz-liquide entre dans un réservoir de condensat haute-pression pour effectuer une séparation de gaz-liquide. Le condensat séparé et le condensat basse-pression peuvent tous les deux être ramenés au système de réaction pour être réutilisés, tandis que le gaz est rejeté jusqu'à la torche. Evidemment, le procédé de réfrigération par compression peut être utilisé pour récupérer les composants d'hydrocarbures (hydrocarbures condensables) plus lourds que les gaz de balayage. Cependant, comme expliqué ci-dessus, les émissions gazeuses contiennent simplement une petite quantité d'hydrocarbures condensables, et par conséquent une grande quantité de gaz non condensables sont comprimés et refroidis en vain, réduisant ainsi l'économie du procédé de réfrigération par compression. Comme on peut le voir, le procédé de réfrigération par compression présente principalement les inconvénients suivants : 1) plus la teneur en hydrocarbures condensables dans les émissions gazeuses est basse, plus l'efficacité du procédé de réfrigération par compression est faible ; 2) les hydrocarbures Cl à C3 ayant des points d'ébullition proches du point d'ébullition du gaz de balayage (azote) sont difficiles à récupérer, ayant normalement un taux de récupération ne dépassant pas 30 % ; et 3) la concentration du gaz de balayage dans les émissions gazeuses non condensées n'arrive pas atteindre les exigences en matière de dévolatilisation et par conséquent ce gaz de balayage peut être seulement rejeté dans le système de torche en raison de son incapacité à être recyclé.
Le document US 5 521 264 décrit un procédé destiné à récupérer les monomères n'ayant pas réagi par absorption et désorption physiques. Le procédé consiste à traiter une émission gazeuse par un système de réfrigération par compression, et à récupérer un condensat tandis qu'une émission gazeuse non condensée entre dans une colonne d'absorption ; à absorber les hydrocarbures de l'émission gazeuse non condensée par un agent absorbant dans la colonne d'absorption afin d'obtenir un flux gazeux haut contenant de l'azote et des composants légers, et un flux liquide bas contenant l'agent absorbant et les monomères qui sont absorbés, le flux gazeux haut étant éventuellement rejeté dans une torche, pour servir de gaz de transport, ou introduit dans une position de dégazage, tandis que le flux liquide bas entre dans une colonne de désorption ; et à séparer l'agent absorbant et les monomères dans la colonne de désorption afin d'obtenir un flux haut contenant des monomères et un flux bas contenant l'agent absorbant, le flux bas revenant à la colonne d'absorption pour être réutilisé tandis que les monomères reviennent dans le système de réaction. Par ailleurs, le document US 5 681 908 améliore le procédé tel que décrit dans le document US 5 521 264 en ajoutant un procédé de séparation de sous-produits de manière à empêcher l'enrichissement des sous-produits dans le système. Bien que le procédé d'absorption-désorption permette une meilleure récupération d'hydrocarbures sur la base du procédé de réfrigération par compression, il augmente considérablement les coûts de fonctionnement et d'investissement en raison d'étapes de procédé complexes, d'une grande quantité de dispositifs ainsi que d'une consommation d'énergie et d'installations supplémentaires lors du chauffage et du refroidissement répétés d'un grand nombre d'agents absorbants.
Le document CN 200920203363.X décrit un procédé de récupération de propylène lors de la production de polypropylène, selon lequel les émissions gazeuses générées lors de la production traversent un filtre à poussière, une armoire à gaz tampon, un compresseur et un condenseur afin de générer un mélange gaz-liquide, qui est introduit dans un séparateur de gaz-liquide en vue d'une séparation de gaz-liquide. Un gaz non condensable obtenu dans celui-ci, après filtration et traçage de chaleur, entre dans un séparateur à membrane, tandis que les composants d'hydrocarbures tels que le propylène s'enrichissent dans un côté perméation à membrane et reviennent jusqu'à un orifice d'entrée du compresseur. Dans l'application précitée, le taux de récupération de propylène est amélioré, passant à 99 %, par la combinaison du procédé de réfrigération par compression et du procédé de séparation à membrane. Cependant, comme le montre le document CN 87103695, un gaz suffisamment pur pour une réutilisation directe ne peut pas être obtenu par la séparation effectuée dans le système à membrane. Afin de résoudre le problème ci-dessus, le système de séparation à membrane doit être combiné à d'autres procédés (par exemple, un procédé combiné avec un dispositif d'absorption modulée en pression comme le décrit le document CN 87103695) pour une meilleure purification de gaz. En variante, les compressions répétées dans le compresseur peuvent être réalisées, comme le propose le document CN 200920203363.X. Les procédés ci-dessus peuvent tous les deux considérablement augmenter les investissements et la consommation d'énergie. Le document CN 202485331 décrit un procédé de récupération d'émissions gazeuses générées lors de la séparation à membrane. Lors du procédé, un procédé cryogénique est effectué pour récupérer encore plus les hydrocarbures au vu du système à membrane. Lors du procédé cryogénique, une pression d'un gaz résiduaire passe à travers un turboexpanseur, de manière à obtenir la basse température requise pour la condensation de composants légers tels que l'éthylène. Cependant, ce procédé ne peut pas être combiné de façon satisfaisante avec les procédés de dévolatilisation de polyoléfines. Par exemple, le gaz résiduaire généré lors du procédé ne peut pas être plus recyclé en raison de sa pression trop basse. En même temps, comme il y a une teneur en hydrocarbures élevée, le recyclage d'un gaz de balayage entraîne un enrichissement d'hydrogène dans le système, provoquant ainsi une série de problèmes tels que la réduction du taux de récupération. Pour conclure, bien que les procédés et dispositifs de récupération d'émissions gazeuses générées lors de la production de polymères d'oléfines selon l'état de la technique soient plutôt distinctifs, aucun de ces procédés ou dispositifs ne peut permettre une récupération et un recyclage très efficaces des gaz de balayage. Résumé de l'invention Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, la présente invention propose un système et un procédé destinés à récupérer les émissions gazeuses générées à partir 15 d'un procédé de polymérisation d'oléfines. Le système et le procédé peuvent récupérer les hydrocarbures ayant des points d'ébullition bas à des coûts d'investissement et une consommation d'énergie faibles, et produire en même temps un gaz de balayage qui peut être recyclé. 20 La présente invention propose un système de récupération d'émissions gazeuses générées à partir d'un procédé de polymérisation d'oléfines comprenant : un dévolatiliseur destiné à recevoir un gaz de balayage frais et les émissions générées à partir du procédé de polymérisation d'oléfines et à sortir un premier fluide et une résine de polyoléfine ; une unité de réfrigération par compression possédant un 25 dispositif de compression et un premier dispositif d'échange de chaleur, pour recevoir ledit premier fluide et sortir un premier mélange gaz-liquide ; un premier dispositif de séparation de gaz-liquide destiné à séparer le premier mélange gaz-liquide et à sortir un premier produit de récupération et une première composition à phase gazeuse ; un premier dispositif de séparation de gaz destiné à recevoir la première composition à 30 phase gazeuse, à en éliminer de petites substances moléculaires et à sortir une composition riche en petits gaz moléculaires et une deuxième composition à phase gazeuse riche en hydrocarbures ; et un deuxième dispositif de séparation de gaz possédant un deuxième dispositif d'échange de chaleur, un deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide et un premier dispositif d'expansion de gaz, le deuxième 10 dispositif d'échange de chaleur comprenant un premier canal d'écoulement destiné à recevoir la deuxième composition à phase gazeuse et à acheminer celle-ci jusqu'au deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide, un deuxième canal d'écoulement destiné à recevoir une troisième composition à phase gazeuse qui provient du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide et à acheminer celle-ci jusqu'au premier dispositif d'expansion de gaz, un troisième canal d'écoulement destiné à recevoir une composition à phase liquide qui provient du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide et à sortir celle-ci en tant que deuxième produit de récupération, et un quatrième canal d'écoulement destiné à recevoir un gaz qui provient du premier dispositif d'expansion de gaz et à sortir une quatrième composition à phase gazeuse qui comprend un gaz de balayage de recyclage qui peut être ajouté au gaz de balayage frais. Selon un mode de réalisation spécifique, le deuxième dispositif de séparation de gaz comprend en outre un deuxième dispositif d'expansion de gaz, et le deuxième dispositif d'échange de chaleur comprend en outre un cinquième canal d'écoulement, la quatrième composition à phase gazeuse étant sortie après avoir traversé le deuxième dispositif d'expansion de gaz et le cinquième canal d'écoulement.
Selon un mode de réalisation spécifique, le deuxième dispositif de séparation de gaz comprend en outre un troisième dispositif d'échange de chaleur qui possède un premier canal d'écoulement destiné à recevoir la première composition à phase liquide qui provient du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide, et à sortir une première partie de sortie dans un troisième canal d'écoulement du deuxième dispositif d'échange de chaleur et une deuxième partie de sortie qui revient dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide, le troisième dispositif d'échange de chaleur possédant un deuxième canal d'écoulement destiné à sortir la deuxième composition à phase gazeuse et à introduire celle-ci dans le premier canal d'écoulement du deuxième dispositif d'échange de chaleur.
Selon un mode de réalisation spécifique, le deuxième dispositif de séparation de gaz comprend en outre un troisième dispositif de séparation de gaz-liquide et un quatrième dispositif d'échange de chaleur, le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide étant relié à un orifice de sortie du troisième canal d'écoulement du deuxième dispositif d'échange de chaleur et sortant un troisième produit de récupération et une cinquième composition à phase ; le quatrième dispositif d'échange de chaleur possède un premier canal d'écoulement destiné à recevoir la cinquième composition à phase gazeuse qui provient du troisième dispositif de séparation de gaz-liquide, et à sortir une troisième partie de sortie qui revient dans le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide et une quatrième partie de sortie en tant que quatrième produit de récupération ; et le quatrième dispositif d'échange de chaleur possède un deuxième canal d'écoulement destiné à recevoir la première partie de sortie qui provient du premier canal d'écoulement du troisième dispositif d'échange de chaleur et à sortir celle-ci dans le troisième canal d'écoulement du deuxième dispositif d'échange de chaleur. Selon un mode de réalisation spécifique, le rapport de la deuxième partie de sortie sur la somme des première et deuxième parties de sortie est compris dans la plage de 0:1 à 1:1, de préférence de 0,3:1 à 0,7:1. Selon un autre mode de réalisation, le rapport de la troisième partie de sortie sur la somme des troisième et quatrième parties de sortie est compris dans la plage de 0:1 à 1:1, de préférence de 0,3:1 à 0,7:1. De préférence, le premier dispositif de séparation de gaz a la configuration d'un système de séparation à membrane destiné à éliminer l'hydrogène de la première composition à phase gazeuse. En outre, le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide se présente de préférence sous la forme d'un réservoir de séparation possédant un élément chauffant de fond ou sous la forme d'une colonne de séparation possédant un rebouilleur. Selon quelques modes de réalisation spécifiques, le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide présente la construction d'au moins un élément choisi dans le groupe constitué d'un contenant sous pression, d'une colonne à plaques et d'une colonne de garnissage, ne contenant de préférence aucun composant interne.
De préférence, les deux canaux d'écoulement adjacents composant une paire de canaux d'écoulement sont configurés pour avoir des directions d'écoulement opposées mutuellement parallèles. Selon un mode de réalisation spécifique, les premier et deuxième dispositifs d'expansion de gaz se présentent tous les deux sous la forme de turboexpanseurs. Selon une utilisation spécifique de la présente invention, le premier produit de récupération comprenant du 1-butène, du n-butane et de l'isopentane, le deuxième produit de récupération comprenant des hydrocarbures, le troisième produit de récupération comprenant du 1-butène, du n-butane et de l'isopentane, et le quatrième produit de récupération comprenant de l'éthylène et de l'azote sont générés. Le système et le procédé de récupération d'émissions gazeuses selon la présente invention, appropriés pour les émissions gazeuses générées lors de tout procédé de polymérisation d'oléfines, peuvent considérablement améliorer les taux de récupération d'hydrocarbures à faible teneur en carbone à une consommation d'énergie et à des coûts d'investissement faibles. En outre, le recyclage de gaz de balayage vers les dispositifs dévolatiliseurs peut être effectué par la séparation de petites substances moléculaires et l'amélioration des taux de récupération d'hydrocarbures à faible teneur en carbone. Brève description des dessins La figure 1 illustre schématiquement la structure d'un premier mode de réalisation d'un système de récupération d'émissions gazeuses générées lors de la production de polymères d'oléfines selon la présente invention ; Les figures 2 et 3 illustrent respectivement deux formes spécifiques d'un deuxième dispositif de séparation de gaz dans le système tel qu'illustré sur la figure 1; Les figures 4 et 5 illustrent schématiquement les structures d'un deuxième mode de réalisation et d'un troisième mode de réalisation du système de récupération d'émissions gazeuses générées lors de la production de polymères d'oléfines selon la présente invention, respectivement ; La figure 6 illustre une autre forme spécifique du deuxième dispositif de séparation de gaz dans le système tel qu'illustré sur la figure 4; Les figures 7 et 8 sont des schémas des systèmes tels qu'utilisés dans les exemples 1 et 2 respectivement ; et Les figures 9 et 10 sont des schémas des systèmes tels qu'utilisés dans les exemples de comparaison 1 et 2, respectivement. Description détaillée des modes de réalisation La présente invention sera décrite en détail ci-dessous sur la base des modes de réalisation en référence aux dessins annexés. Il faut noter que les termes « premier », « deuxième » et autres sont adoptés dans ce qui suit pour différencier les dispositifs du même type, au lieu de représenter des différences d'ordre ou d'importance. 15 Selon la présente invention, la technique de réfrigération par compression, la technique de séparation à membrane et la technique cryogénique d'expansion de turbine sont combinées pour la première fois, moyennant quoi non seulement une récupération très efficace d'hydrocarbures peut être réalisée, mais un gaz résiduaire 20 peut être également recyclé en tant que gaz de balayage à utiliser dans un dévolatiliseur de résines. La présente invention est principalement basée sur les idées suivantes. Au début, l'inventeur a découvert que sous un degré de séparation élevé entre les hydrocarbures et le gaz de balayage, la purification du gaz de balayage peut être réalisée quand les hydrocarbures sont en cours de recyclage, si bien que les 25 procédés et les opérations peuvent être simplifiés, rendant inutiles les trois étapes de procédé, c'est-à-dire le recyclage d'hydrocarbures, l'élimination de l'hydrogène et la purification d'azote comme décrit dans le document CN 102389643A. Comme cela a été expliqué dans le document CN 102171256, la teneur en hydrocarbures lourds plutôt qu'une petite quantité d'hydrocarbures légers dans le gaz de balayage 30 influencent (ou influencent considérablement) l'effet de dévolatilisation de la résine d'une manière négative. Par exemple, dans un procédé de production de polyoléfines, 5 % (en mole) au maximum de composants C2 sont acceptables dans le gaz de balayage, tandis que la quantité de composants C4 dans celui-ci doit être limitée à moins de 0,1 % (en mole). Les exigences, telles que découvertes par l'inventeur, 10 peuvent être réalisées tant qu'une température Ti au niveau d'un orifice de sortie de phase gazeuse d'un deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide dans le système de la présente invention est régulée pour rester inférieure à une certaine température. Le tableau 1 ci-dessous indique la relation entre la température Ti au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide et la teneur en composants C2 et C4 contenus dans le gaz de balayage. Tableau 1 La relation entre la température Ti au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide et la teneur en 10 composants C2 et C4 contenus dans le gaz de balayage Ti -60 C -80 C -100 C -120 C Composant C2/% en mole 12,52 10,79 6,57 2,35 C4/% en mole 0,51 0,11 0,015 0,0015 Le tableau 1 enseigne que, pour un procédé à polyoléfines spécifique, il existe une température spécifique. Lorsque la température en haut du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide est inférieure à la température spécifique, le gaz résiduaire 15 de celui-ci peut être recyclé comme gaz de balayage. Etant donné que le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide peut être un appareil cryogénique renfermant un dispositif d'expansion de turbine, la température Ti au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide peut être considérée comme étant sensiblement déterminée par la différence de pression depuis 20 un orifice d'entrée jusqu'à un orifice de sortie du dispositif d'expansion de turbine. Si l'augmentation de la pression à l'orifice d'entrée du deuxième dispositif de séparation de gaz permet une différence de pression suffisante, elle entraîne également une consommation d'énergie plus élevée par un dispositif de compression de gaz dans le système de la présente invention, ce qui, bien entendu, est désavantageux. Pour un 25 dispositif de récupération cryogénique classique, il est évident que plus la température Ti est basse au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du dispositif de séparation de gaz-liquide, plus on obtient de liquide et plus la quantité d'hydrocarbures récupérés est par conséquent importante. Cependant, l'inventeur de la présente invention a découvert de façon inattendue que, dans le système de récupération d'émissions gazeuses selon la présente invention qui combine réfrigération par compression, séparation à membrane et réfrigération cryogénique d'expansion de turbine, puisque le gaz de balayage peut être recyclé, la réduction de la température Ti au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide ne change pratiquement pas le taux de récupération d'hydrocarbures (voir tableau 2). C'est-à-dire, un taux de récupération d'hydrocarbures élevé peut être toujours obtenu par le système de récupération d'émissions gazeuses selon la présente invention sans avoir à diminuer la température Ti au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du dispositif de séparation de gaz-liquide. D'autre part, comme cela a été indiqué ci-dessus, une température Ti plus élevée au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide nécessite une différence de pression plus faible depuis l'orifice d'entrée jusqu'à l'orifice de sortie du dispositif d'expansion de turbine. Par conséquent, l'adoption du système selon la présente invention réduit la consommation d'énergie.
Tableau 2 Relation entre taux de récupération d'hydrocarbures et température Ti au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide Ti (°C) -100 -110 -120 -130 Taux de récupération 92,73 92,90 93,02 93,09 d'hydrocarbures (% en poids) Selon la présente invention, le deuxième dispositif de séparation de gaz se présente sous la forme d'un dispositif de séparation cryogénique, qui comprend les fonctions d'un dispositif de récupération d'hydrocarbures et celles d'un dispositif de purification de gaz de balayage selon l'état de la technique. Comme expliqué ci-dessus, la baisse de la température Ti au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide peut garantir la pureté du gaz de balayage. Néanmoins, une température Ti trop basse au niveau de l'orifice de sortie de phase gazeuse du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide entraîne une teneur en azote trop élevée dans la phase liquide du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide, n'arrivant ainsi pas à satisfaire l'exigence en matière de teneur en azote dans un deuxième produit de récupération. Bien que ladite exigence varie en fonction des différents utilisateurs, elle peut être définie de manière générale par X, c'est-à-dire le rapport molaire entre l'azote et les monomères d'oléfine pour polymérisation (tels que l'éthylène ou le propylène), normalement 10 °A. Evidemment, l'exigence pour le rapport ci-dessus ne peut pas être satisfaite, ou le rapport ne peut pas être commandé par la méthode telle que décrite dans le document CN 202485331. Une solution au problème ci-dessus est que le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide emploie une colonne de fractionnement avec un rebouilleur dans le fond de celui-ci. Cependant, l'inventeur de la présente invention a découvert de façon étonnante que, lorsque le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide selon la présente invention combine un contenant sous pression ne comportant aucun composant interne et un troisième dispositif d'échange de chaleur, le rapport ci-dessus peut être facilement limité à environ 4 °A. Donc, selon la présente invention, le rapport ci-dessus peut être obtenu en utilisant le contenant sous pression sans aucun composant interne ou une colonne de fractionnement avec moins d'étages de séparation (voir tableau 3). Tableau 3 La relation entre le rapport X et les étapes de séparation de la colonne de fractionnement Etages de La présente CN Etages de Etages de séparation : invention 202485331 séparation : 2 séparation : 5 Rapport 4,0 16,6 3,6 3,7 3,8 XP/0 Par conséquent, selon la présente invention, la combinaison de la technique de réfrigération par compression, de la technique de séparation à membrane et de la 10 technique cryogénique d'expansion de turbine pour récupérer les émissions gazeuses générées lors de la production de polymères d'oléfines, peut réaliser non seulement une récupération d'hydrocarbures très élevée, mais également le recyclage du gaz de balayage. De façon plus significative, la récupération et le recyclage ci-dessus peuvent tous les deux être effectués avec une faible consommation d'énergie, ce qui permet de réduire efficacement les coûts d'investissement et de production. Dans ce qui suit, la présente invention sera décrite plus en détail en référence à des modes de réalisation spécifiques.
La figure 1 illustre schématiquement la structure d'un premier mode de réalisation d'un système 100 destiné à récupérer les émissions gazeuses générées lors de la production de polymères d'oléfines selon la présente invention. Comme indiqué sur la figure, le système 100 destiné à récupérer les émissions gazeuses comprend un dévolatiliseur 110, un dispositif de compression de gaz 120, un premier dispositif d'échange de chaleur 125 et un premier dispositif de séparation de gaz-liquide 130 reliés en série les uns aux autres. Une émission gazeuse 102 générée à partir d'un système de réaction pour produire des polymères d'oléfines est introduite dans le dévolatiliseur 110 par un vecteur de gaz de transport, de préférence par l'intermédiaire d'une partie supérieure du dévolatiliseur 110. De manière générale, l'émission gazeuse comprend la petite substance moléculaire d'hydrogène (H2) et des hydrocarbures à faible teneur en carbone comprenant principalement du méthane (CH4), de l'éthylène (C2H4), de l'éthane (C2H6), du 1-butène (1-C4H8), du n-butane (n-C4H10), de l'isopentane (C5H12), etc. Un gaz de balayage 105 (tel que l'azote) est introduit dans le dévolatiliseur 110 également, ce qui permet d'effectuer une dévolatilisation sur une résine de polyoléfines de manière à séparer la résine des gaz tels que les hydrocarbures transportés par la résine ou dissous dans la résine. Ensuite, une résine de polyoléfine 108, après dévolatilisation, est de préférence rejetée par l'intermédiaire d'une partie inférieure du dévolatiliseur 110, tandis qu'un premier fluide 112 généré dans celui-ci est rejeté par l'intermédiaire d'une partie supérieure du dévolatiliseur 110. Le dévolatiliseur de résines tel que décrit dans le document CN 102171256 peut par exemple être utilisé. Le premier fluide 112 entre ensuite dans le dispositif de compression de gaz 120 pour y être comprimé avant d'entrer ensuite dans le premier dispositif d'échange de chaleur 125 pour refroidissement. Le dispositif de compression de gaz 120 peut être un dispositif de compression de gaz classique, par exemple, un compresseur à mouvement alternatif à étage unique ou à étages multiples ou un compresseur à vis. Le premier dispositif d'échange de chaleur 125 peut, par exemple, comprendre un refroidisseur ou une pluralité de refroidisseurs reliés les uns aux autres en série ou en parallèle, avec une circulation d'eau de refroidissement et/ou d'eau réfrigérée couramment utilisée dans une installation industrielle comme agent de refroidissement. La température au niveau de l'orifice de sortie du premier dispositif d'échange de chaleur 125 est associée à la pression au niveau d'un orifice de sortie du dispositif de compression de gaz 120, de manière à condenser en liquides une majorité (plus de 50 %) de composants d'hydrocarbures lourds C3 et au-dessus (propylène, propane, butène, etc.) dans l'émission gazeuse. La proportion ci-dessus peut être déterminée par l'homme du métier en fonction du rendement économique du procédé de réfrigération par compression. Un premier mélange gaz-liquide 128 provenant du premier dispositif d'échange de chaleur 125 est introduit dans le premier dispositif de séparation de gaz-liquide 130 pour séparation. Le premier dispositif de séparation de gaz-liquide 130 peut se présenter sous la forme d'un réservoir de séparation de gaz-liquide classique, qui sort la phase liquide en tant que première composition de récupération 131 (comprenant principalement du 1-butène, du n-butane, de l'isopentane, etc.) pour recyclage, et une première composition à phase gazeuse 132. Par rapport à cette partie, on peut par exemple se référer au document US 4 372 758. On peut facilement comprendre que les structures spécifiques et les actions des dispositifs précités sont bien connues de l'homme du métier, et ne seront par conséquent pas décrites en détail ici pour des raisons de brièveté. Selon la présente invention, le système 100 comprend en outre une unité de séparation 135 agencée en aval du premier dispositif de séparation de gaz-liquide 130.
Comme indiqué sur la figure 1, l'unité de séparation 135 comprend principalement un premier dispositif de séparation de gaz 140 et un deuxième dispositif de séparation de gaz 150, qui seront respectivement expliqués ci-dessous. Le premier dispositif de séparation de gaz 140 est relié au premier dispositif de séparation de gaz-liquide 130 pour recevoir du gaz non condensé en provenance de celui-ci, c'est-à-dire la première composition à phase gazeuse 132 telle que décrite ci-dessus. Selon la présente invention, le premier dispositif de séparation de gaz 140 emploie un système à membrane afin d'éliminer les petites substances moléculaires, comme l'hydrogène. Selon un mode de réalisation, le premier dispositif de séparation de gaz 140 se présente sous la forme du système à membrane pour séparer l'hydrogène. Le système à membrane peut, par exemple, comprendre un dispositif à membrane ou plusieurs dispositifs à membrane reliés les uns aux autres en série ou en parallèle.
Selon la présente invention, le premier dispositif de séparation de gaz 140 peut utiliser toute membrane permettant un taux de perméation élevé d'hydrogène et un taux de perméation faible d'azote et d'hydrocarbures tels que l'éthylène. Donc, en plus d'une sélectivité élevée de l'hydrogène, un matériau à membrane à sélectionner doit avoir une bonne compatibilité avec le gaz à séparer, une résistance structurale élevée pour supporter les différences de pression de membrane élevées, un flux suffisamment élevé pour certains paramètres de séparation, etc. Les membranes du type ci-dessus peuvent être constituées de matériaux polymères tels que des dérivés de vitamine, le polysulfone, le polyamide, le polyaramide, le polyimide, et similaires, ou peuvent être constituées de céramiques, de verre, de métaux, etc. Selon un mode de réalisation spécifique, le premier dispositif de séparation de gaz 140 utilise la membrane telle que décrite dans le document EP 219878 ou US 5 085 774, de préférence au moins une membrane choisie dans le groupe constitué de membranes en céramique inorganiques microporeuses, de membranes fibreuses creuses, de membranes à matériau métallique et de membranes à adsorption-diffusion. Le premier dispositif de séparation de gaz 140 comprend deux orifices de sortie, dont un est configuré comme un côté perméation riche en hydrogène du système à membrane et mène à un système de torche comme passage de rejet de gaz résiduaire 141, et dont l'autre est configure comme un côté rétentat qui maintient toujours sensiblement une pression d'entrée pour sortir une deuxième composition à phase gazeuse 142 dans le deuxième dispositif de séparation de gaz 150. Le deuxième dispositif de séparation de gaz 150 est agencé en aval du premier dispositif de séparation de gaz 140 pour recevoir la deuxième composition à phase gazeuse 142 générée à partir de celui-ci. Selon la présente invention, le deuxième dispositif de séparation de gaz a la configuration d'un dispositif de séparation cryogénique comprenant au moins un dispositif d'expansion de gaz, qui peut effectuer une expansion d'étranglement sur un gaz qui y entre et agit vers l'extérieur, de manière à refroidir à une température à laquelle l'éthylène est condensable, généralement sous -80 °C. Le dispositif d'expansion de gaz, par exemple, peut adopter un dispositif similaire généralement utilisé dans le domaine du gaz naturel liquéfié, etc. Le deuxième dispositif de séparation de gaz comprend en outre au moins un dispositif d'échange de chaleur pour le transfert de chaleur entre et parmi les matériaux présents dans celui-ci de manière à utiliser totalement l'énergie. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif d'expansion de gaz se présente sous la forme d'un turboexpanseur, la pression au niveau d'un orifice de sortie de celui-ci étant fixée si nécessaire par le gaz de balayage. Là où le dispositif d'expansion de gaz fournit une capacité de refroidissement inappropriée pour récupérer les composants légers comme l'éthylène, une quantité correcte de cryogènes peut être apportée en complément pour le transfert de chaleur. Cependant, il est également préférable d'augmenter de façon appropriée la pression au niveau de l'orifice de sortie du dispositif de compression de gaz pour équilibrer exactement les énergies qui s'y trouvent. La figure 2 illustre une forme spécifique du deuxième dispositif de séparation de gaz 150 dans le système 100 pour récupérer les émissions gazeuses comme l'illustre la figure 1. Comme l'indique la figure, le deuxième dispositif de séparation de gaz 150 comprend un deuxième dispositif d'échange de chaleur 160 qui peut se présenter sous la forme d'un échangeur de chaleur à plaques-ailettes. Un ou plusieurs des échangeurs de chaleur à plaques-ailettes reliés les uns aux autres en série ou en parallèle peuvent être utilisés si nécessaire. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le deuxième dispositif d'échange de chaleur 160 est conçu pour comporter quatre canaux d'écoulement internes 161 à 164. Le premier canal d'écoulement 161 possède un premier orifice d'entrée destiné à recevoir la deuxième composition à phase gazeuse 142 générée à partir du premier dispositif de séparation de gaz 140, et à sortir celle-ci dans un deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 170 par l'intermédiaire d'un premier orifice de sortie du premier canal d'écoulement 161. Le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 170 sort une troisième composition à phase gazeuse 172 dans le deuxième canal d'écoulement 162 par l'intermédiaire d'un deuxième orifice d'entrée de celui-ci, et sort en même temps une composition à phase liquide 173 dans le troisième canal d'écoulement 163 par l'intermédiaire d'un troisième orifice d'entrée de celui-ci. Le troisième canal d'écoulement 163 sort une composition à phase de mélange gaz-liquide après transfert de chaleur par l'intermédiaire d'un troisième orifice de sortie de celui-ci en tant que deuxième produit de récupération 174 (comprenant principalement des hydrocarbures). La troisième composition à phase gazeuse 172, après transfert de chaleur dans le deuxième canal d'écoulement 162, est sortie par l'intermédiaire d'un deuxième orifice de sortie de celui-ci dans un premier dispositif d'expansion de gaz 180, qui y effectue une expansion d'étranglement et agit vers l'extérieur, de manière à obtenir une température basse requise. Ensuite, la troisième composition à phase gazeuse 172, après avoir été traitée dans le premier dispositif d'expansion de gaz 180, entre dans le quatrième canal d'écoulement par l'intermédiaire d'un quatrième orifice d'entrée et est sortie par l'intermédiaire d'un quatrième orifice de sortie de celui-ci. Selon la présente invention, dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur 160, les quatre canaux d'écoulement 161 à 164 sont conçus d'une manière telle que les deux canaux d'écoulement adjacents composant une paire de canaux d'écoulement sont dans des directions d'écoulement opposées, si bien qu'un transfert de chaleur efficace peut être réalisé. Le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 170 peut par exemple être au moins un élément choisi dans le groupe constitué d'un contenant sous pression, d'une colonne à plaques et d'une colonne de garnissage, ou d'une combinaison de ceux-ci. De préférence, le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 170 peut être au moins un élément choisi dans le groupe constitué d'un contenant sous pression, d'une colonne à plaques et d'une colonne de garnissage sans aucun composant interne, et plus préférablement d'un contenant sous pression sans aucun composant interne. La troisième composition à phase gazeuse 172 sortie de l'unité de séparation 135 peut être divisée en deux flux, dont un est introduit dans le système de torche en tant que gaz résiduaire 176 pour traitement et l'autre, grâce à une bonne pression, peut être sorti comme gaz de balayage 175 dans le gaz de balayage 105 de manière à ce qu'ils soient utilisés ensemble dans le dévolatiliseur 110. Par conséquent, le système 100 de récupération des émissions gazeuses selon la présente invention peut efficacement récupérer les hydrocarbures et recycler les gaz de balayage, ce qui permet d'améliorer considérablement l'efficacité et de réduire la consommation d'énergie. La figure 3 illustre une autre forme spécifique du deuxième dispositif de séparation de gaz 150A dans le système 100 comme l'illustre la figure 1. Le deuxième dispositif de séparation de gaz 150A est différencié du deuxième dispositif de séparation de gaz 150 en ce qu'un deuxième dispositif d'expansion de gaz 185A, en plus du premier dispositif d'expansion de gaz 180A, est prévu, ce qui permet de résoudre le problème de restriction associé au rapport d'expansion d'un seul turboexpanseur (normalement ci-dessous 5). On peut facilement comprendre que, dans les circonstances ci-dessus, le deuxième dispositif d'échange de chaleur 160A comprend en outre un cinquième canal d'écoulement 165A pour recevoir un gaz sorti du deuxième dispositif d'expansion de gaz 185A et pour sortir le gaz résiduaire 176 et le gaz de balayage 175.
La figure 4 illustre schématiquement un système 200 destiné à récupérer les émissions gazeuses générées lors de la production de polymères d'oléfines selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Le système 200 diffère du système 100 tel qu'illustré sur la figure 1 en ce que, en plus du deuxième dispositif d'échange de chaleur 260, le deuxième dispositif de séparation de gaz 250 comprend en outre un troisième dispositif d'échange de chaleur 290 qui possède deux canaux d'écoulement internes 291 et 292. La deuxième composition à phase gazeuse 242 qui provient du premier dispositif de séparation de gaz 240 entre d'abord dans le deuxième canal d'écoulement 292 du troisième dispositif d'échange de chaleur 290, puis après transfert de chaleur, entre dans le premier canal d'écoulement 261 du deuxième dispositif d'échange de chaleur 260. De plus, la composition à phase liquide 273 sortie du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 270 entre dans le premier canal d'écoulement 291 du troisième dispositif d'échange de chaleur 290. Après transfert de chaleur dans celui-ci, une première partie de sortie d'un liquide sorti du premier canal d'écoulement 291 du troisième dispositif d'échange de chaleur 290 entre dans le troisième canal d'écoulement 263 du deuxième dispositif d'échange de chaleur 260, et après transfert de chaleur, sert de deuxième produit de récupération 274, tandis qu'une deuxième partie de sortie de celui-ci revient dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 270.
L'agencement du troisième dispositif d'échange de chaleur 290 facilite une utilisation plus efficace de la capacité de refroidissement dans tout le système 200 pour récupérer les émissions gazeuses, réduisant ainsi encore la consommation d'énergie et augmentant l'efficacité.
En particulier, le rapport molaire entre l'azote et les monomères d'oléfines pour polymérisation dans le deuxième produit de récupération peut être réduit plus efficacement par la division du liquide sorti du premier canal d'écoulement 291 du troisième dispositif d'échange de chaleur 290 en deux parties, une première partie de celui-ci revenant dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 270 tandis que l'autre partie de celui-ci entre dans le troisième canal d'écoulement 263 du deuxième dispositif d'échange de chaleur 260 et sort en tant que deuxième produit de récupération 274. Selon un mode de réalisation, on détermine que le rapport de l'écoulement de la deuxième partie de sortie qui provient du premier canal d'écoulement 291 du troisième dispositif d'échange de chaleur 290 et revient dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 270 sur l'écoulement total du premier canal d'écoulement 291 au niveau du premier orifice de sortie de celui-ci est compris entre 0:1 et 1:1, de préférence entre 0,3:1 et 0,7:1.
La figure 5 illustre un système 300 destiné à récupérer les émissions gazeuses générées lors de la production de polymères d'oléfines selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Les différences entre le système 300 et le système 200 illustré sur la figure 4 résident dans le fait qu'en plus du deuxième dispositif d'échange de chaleur 360 et du troisième dispositif d'échange de chaleur 390, le deuxième dispositif de séparation de gaz 350 comprend en outre un quatrième dispositif d'échange de chaleur 395. Comme indiqué sur la figure 5, le quatrième dispositif d'échange de chaleur 395 comprend deux canaux d'écoulement internes 396 et 397.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 5, la deuxième composition à phase gazeuse 342 provenant du premier dispositif de séparation de gaz 340 entre d'abord dans le deuxième canal d'écoulement 392 du troisième dispositif d'échange de chaleur 390, puis entre dans le premier canal d'écoulement 361 du deuxième dispositif d'échange de chaleur 360. De plus, la composition à phase liquide 373 sortie du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 370 entre dans le premier canal d'écoulement 391 du troisième dispositif d'échange de chaleur 390, et après transfert de chaleur, est divisée en deux parties, une première partie revenant dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide 370 tandis que l'autre partie entre simultanément dans le deuxième canal d'écoulement 397 du quatrième dispositif d'échange de chaleur 395 et après transfert de chaleur, entre dans le troisième canal d'écoulement 363 du deuxième dispositif d'échange de chaleur 360. Ensuite, une composition à phase de mélange gaz-liquide formée dans le troisième canal d'écoulement 363 du deuxième dispositif d'échange de chaleur 360 est sortie du troisième orifice de sortie et entre dans un troisième dispositif de séparation de gaz-liquide 377, qui peut être un dispositif de séparation similaire à celui-décrit ci-dessus.
Après la séparation de gaz-liquide dans le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide 377, la composition à phase liquide est sortie et récupérée en tant que troisième produit de récupération 378 (se composant principalement de -butène, de n-butane, d'isopentane, etc.). La composition à phase gazeuse 372 sortie de celui-ci entre dans le premier canal d'écoulement du quatrième dispositif d'échange de chaleur, et après transfert de chaleur, une troisième partie de sortie est sortie et introduite dans le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide 377, alors qu'une quatrième partie de sortie est sortie et récupérée en tant que quatrième produit de récupération 379 (se composant principalement d'éthylène, d'azote, etc.). De préférence, le rapport de la troisième partie de sortie qui retourne dans le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide 377 sur la sortie totale du premier canal d'écoulement du quatrième dispositif d'échange de chaleur peut être déterminé dans la plage de 0:1 à 1:1, de préférence de 0,3:1 à 0,7:1. Selon le troisième mode de réalisation indiqué sur la figure 5, le système 300 de récupération d'émissions gazeuses de la présente invention peut efficacement récupérer la capacité de refroidissement de tout le système, récupérer de façon appropriée de multiples produits et utiliser de façon maximale les émissions gazeuses. La figure 6 illustre le deuxième dispositif de séparation de gaz 250A du système 200 pour récupérer les émissions gazeuses comme l'indique la figure 4. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 6, de façon similaire au deuxième dispositif de séparation de gaz 150A tel qu'illustré sur la figure 3, le deuxième dispositif de séparation de gaz 250A comprend le deuxième dispositif d'expansion de gaz 285A, obtenant ainsi des avantages similaires à ceux du deuxième dispositif de séparation de gaz 150A tel qu'illustré sur la figure 3. Le système de récupération des émissions gazeuses selon la présente invention sera en outre illustré en liaison avec les exemples et les exemples de comparaison ci-dessous Exemple 1 Un dispositif de récupération d'émissions gazeuses tel qu'illustré sur la figure 7 est utilisé pour le traitement des émissions gazeuses générées à partir d'une installation de polyéthylène à phase gazeuse avec un rendement annuel de 400 000 tonnes de résines de polyéthylène, récupérant des hydrocarbures à faible teneur en carbone dans les émissions gazeuses. Ledit dispositif de récupération d'émissions gazeuses comprend un dévolatiliseur A, un dispositif de compression de gaz B, un premier dispositif d'échange de chaleur C, un premier dispositif de séparation de gaz-liquide D, un premier dispositif de génération de gaz E, un deuxième dispositif d'échange de chaleur F, un deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G, un troisième dispositif d'échange de chaleur H et un dispositif d'expansion de gaz I. Dans le premier dispositif de séparation de gaz, un système à membrane est choisi pour séparer l'hydrogène des émissions gazeuses. Le deuxième dispositif de séparation de gaz comprend le deuxième dispositif d'échange de chaleur F, le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G, le troisième dispositif d'échange de chaleur H, et le dispositif d'expansion de gaz I qui se présente sous la forme d'un turboexpanseur.
Les procédés spécifiques se présentent comme suit. D'abord, une résine de polyoléfine 2 issue d'un système de réaction est introduite dans le dévolatiliseur A par un vecteur de gaz de transport, de l'azote (N2) étant utilisé comme gaz de balayage pour effectuer une dévolatilisation sur la résine de polyéthylène. Les émissions gazeuses contiennent une petite substance moléculaire d'hydrogène (H2), et des hydrocarbures à faible teneur en carbone comprenant principalement du méthane (CH4), de l'éthylène (C2H4), de l'éthane (C2H6), du 1-butène (1-C4F18), du n-butane (n-C4H10), de l'isopentane (C5H12), etc. Après la dévolatilisation, une résine de polyoléfine 3 et une émission gazeuse 4 sont respectivement rejetées par le bas et par le haut du dévolatiliseur A. L'émission gazeuse 4 est comprimée par le dispositif de compression de gaz B puis refroidie dans le premier dispositif d'échange de chaleur C afin de générer un mélange gaz-liquide 6, qui doit subir une séparation de gaz-liquide dans le premier dispositif de séparation de gaz-liquide D. Depuis le premier dispositif de séparation de gaz-liquide D, une phase liquide 7 est sortie pour recyclage, et une phase gazeuse 8 est sortie pour entrer dans le premier dispositif de séparation de gaz E pour qu'on en élimine les petites substances moléculaires, comme l'hydrogène. Un gaz 9 riche en petites substances moléculaires provenant du premier dispositif de séparation de gaz est rejeté dans un système de torche, tandis qu'un gaz 10 riche en hydrocarbures entre dans le troisième dispositif d'échange de chaleur H pour transfert de chaleur avant d'entrer dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un premier orifice d'entrée de celui-ci. Un mélange gaz-liquide 12 provenant du deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un premier orifice de sortie de celui-ci subit une séparation de gaz-liquide dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G, moyennant quoi une composition à phase liquide 13 entre dans le troisième dispositif d'échange de chaleur H, et après transfert de chaleur, est divisée en deux flux, dont un flux 14 revient dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G, tandis que l'autre flux 15 entre dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un troisième orifice d'entrée de celui-ci pour récupérer la capacité de refroidissement. Après cela, un produit à phase de mélange gaz-liquide 16 est sorti du deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un troisième orifice de sortie de celui-ci pour recyclage. Une composition à phase gazeuse 17 provenant du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G entre dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un deuxième orifice d'entrée de celui-ci pour recyclage de la capacité de refroidissement. Un gaz 18 provenant du deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire du deuxième orifice de sortie de celui-ci entre dans le dispositif d'expansion de gaz I, depuis lequel un gaz 19 est sorti et introduit dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un quatrième orifice d'entrée de celui-ci pour récupérer la capacité de refroidissement. Un gaz 20 sorti du deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire du quatrième orifice de sortie de celui-ci est divisé en deux flux, dont un flux 21 est rejeté dans la torche et l'autre flux 22 entre dans le dévolatiliseur après avoir été mélangé à un gaz de balayage frais 1. Le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G est choisi comme étant une colonne vide possédant un rebouilleur dans le fond de celle-ci. Les données d'équilibre de matériaux dans le dispositif de récupération d'émissions gazeuses sont illustrées dans le tableau 4, sur la base desquelles on a pu calculer que le taux d'élimination d'hydrogène dans le premier dispositif de séparation de gaz (un système de séparation à membrane) est de 58 %, et les taux d'élimination des composants d'hydrocarbures d'éthylène, d'isopentane et de 1-butène, dans le dispositif de récupération d'émissions gazeuses sont respectivement de 91,64 %, de 96,.42 % et de 95,81 %. Dans le gaz recyclé, l'azote à une fraction molaire de 94,7 % et un taux de récupération de 87,19 %. Les résultats indiquent que le dispositif de récupération d'émissions gazeuses selon la présente invention a non seulement des taux d'élimination de petites substances moléculaires (hydrogène) élevés et des taux de récupération élevés d'hydrocarbures à faible teneur en carbone, mais qu'il effectue également un recyclage du gaz de balayage dans le dévolatiliseur de résines, ce qui représente des effets plutôt importants. Tableau 4 Equilibre de matériaux de l'exemple 1 Flux Gaz brut Gaz Gaz Hydrocarbures de Azote perméat rétentat mélange recyclé gaz-liquide Température/ °C 40 40 40 -10 35 Pression/MPaG 1,33 0,1 1,28 1,285 0,2 Fraction à phase 1 1 1 0,75 1 gazeuse Débit massique 1569,22 173,59 1395,63 235,44 1160,19 kg/h Masse 27,80 25,07 28,18 33,24 27,34 moléculaire moyenne en poids Débit massique kg/h Hydrogène 2,77 1,55 1,23 0,00029 1,23 Méthane 21,97 1,99 19,98 2,80 17,18 Azote 1292,81 163,45 1129,36 5,74 1123,62 Ethylène 162,96 4,23 158,72 141,10 17,62 Ethane 12,64 0,33 12,32 11,80 0,52 1-butène 51,93 1,35 50,58 50,58 0,0039 N-butane 17,00 0,44 16,56 16,55 0,0048 Isopentane 7,13 0,25 6,88 6,88 3,11E-05 Exemple 2 Un dispositif de récupération d'émission gazeuses tel qu'illustré sur la figure 8 est utilisé pour le traitement des émissions gazeuses générées depuis une installation de polyéthylène à phase gazeuse avec un rendement annuel de 400 000 tonnes de résines de polyéthylène, récupérant les hydrocarbures à faible teneur en carbone dans les émissions gazeuses. Ledit dispositif de récupération d'émissions gazeuses comprend un dévolatiliseur A, un dispositif de compression de gaz B, un premier dispositif d'échange de chaleur C, un premier dispositif de séparation de gaz-liquide D, un premier dispositif de génération de gaz E, un deuxième dispositif d'échange de chaleur F, un deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G, un troisième dispositif d'échange de chaleur H, un troisième dispositif de séparation de gaz-liquide I, un quatrième dispositif d'échange de chaleur J et un dispositif d'expansion de gaz K.
Dans le premier dispositif de séparation de gaz, un système à membrane est choisi pour séparer l'hydrogène des émissions gazeuses. Le deuxième dispositif de séparation de gaz comprend le deuxième dispositif d'échange de chaleur F, le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G, le troisième dispositif d'échange de chaleur H, le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide I, le quatrième dispositif d'échange de chaleur J et le dispositif d'expansion de gaz K qui se présente sous la forme d'un turboexpanseur. Les procédés spécifiques se présentent comme suit. Une résine de polyoléfine 2 issue d'un système de réaction est introduite dans le dévolatiliseur A par un vecteur de gaz de transport, de l'azote (N2) étant utilisé comme gaz de balayage pour effectuer une dévolatilisation sur la résine de polyéthylène. Les émissions gazeuses contiennent une petite substance moléculaire d'hydrogène (H2), et des hydrocarbures à faible teneur en carbone comprenant principalement du méthane (CH4), de l'éthylène (C2H4), de l'éthane (C2H6), du 1-butène (1-C4F18), du n-butane (n-C4H10), de l'isopentane (C5H12), etc. Après la dévolatilisation, une résine de polyoléfine 3 et une émission gazeuse 4 sont respectivement rejetées par le bas et par le haut du dévolatiliseur A. L'émission gazeuse 4 est comprimée par le dispositif de compression de gaz B puis refroidie dans le premier dispositif d'échange de chaleur C afin de générer un mélange gaz-liquide 6, qui doit être séparé dans le premier dispositif de séparation de gaz-liquide D. Depuis le premier dispositif de séparation de gaz-liquide D, une phase liquide 7 est sortie pour recyclage, et une phase gazeuse 8 est sortie pour entrer dans le premier dispositif de séparation de gaz E pour qu'on en élimine de petites substances moléculaires, comme l'hydrogène. Un gaz 9 riche en petites substances moléculaires provenant du premier dispositif de séparation de gaz est rejeté dans un système de torche, tandis qu'un gaz 10 riche en hydrocarbures entre dans le troisième dispositif d'échange de chaleur H pour transfert de chaleur avant d'entrer dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un premier orifice d'entrée de celui-ci. Un mélange gaz-liquide 12 provenant du deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un premier orifice de sortie de celui-ci subit une séparation de gaz-liquide dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G, moyennant quoi une composition à phase liquide 13 entre dans le troisième dispositif d'échange de chaleur H, et après transfert de chaleur, est divisée en deux flux, dont un flux 14 revient dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G, tandis que l'autre flux 15 entre dans le quatrième dispositif d'échange de chaleur J avant d'entrer dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un troisième orifice d'entrée de celui-ci pour récupérer la capacité de refroidissement. Après cela, un produit à phase de mélange gaz-liquide 16 est sortie du deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un troisième orifice de sortie de celui-ci et entre dans le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide I. Depuis le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide I, une phase liquide 17 est sortie en tant que produit de récupération, tandis qu'une phase gazeuse 19, après transfert de chaleur dans le quatrième dispositif d'échange de chaleur J, est divisée en deux flux, dont un flux 20 revient dans le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide I, et l'autre flux 211 est récupéré en tant que produit. Une composition à phase gazeuse 22 provenant du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G entre dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un deuxième orifice d'entrée de celui-ci pour recyclage de la capacité de refroidissement. Un gaz 23 provenant du deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire du deuxième orifice de sortie de celui-ci entre dans le dispositif d'expansion de gaz K, depuis lequel un gaz 24 est sorti et introduit dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire d'un quatrième orifice d'entrée de celui-ci pour récupérer la capacité de refroidissement. Un gaz 25 provenant du deuxième dispositif d'échange de chaleur F par l'intermédiaire du quatrième orifice de sortie de celui-ci est divisé en deux flux, dont un flux 26 est rejeté dans la torche et l'autre flux 27 entre dans le dévolatiliseur après avoir été mélangé à un gaz de balayage frais 1. Le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide G est choisi comme étant une colonne vide possédant un rebouilleur dans le fond de celle-ci.
Dans l'exemple 2, les mêmes objets exactement sont simulés complétement dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1. L'exemple 2 est différent de l'exemple 1 en ce que le produit de mélange gaz-liquide 16, après être passé à travers le réservoir de séparation de gaz-liquide possédant un condenseur, est divisé en une phase gazeuse enrichie en éthane 21 et en une phase liquide enrichie en C4 18, la phase gazeuse 21 étant recyclée vers un dispositif de fracturation d'éthane, tandis que la phase liquide 18, après avoir été mélangée à la phase liquide 7, est recyclée vers un dispositif de polymérisation d'éthylène. Le condenseur effectue la fonction consistant à améliorer l'efficacité de séparation de C4, de manière à garantir plus de C4 dans la phase liquide 18. Un coefficient de séparation K est défini comme étant le pourcentage molaire de C4 dans la phase liquide 18 divisé par le pourcentage molaire de C4 dans la phase gazeuse 21. La simulation a permis de découvrir que lorsqu'il n'y a pas de condenseur, le butène a une valeur K de 10,57 et le n-butane a une valeur K de 10,09. Lorsqu'il y a un condenseur, le butène à une valeur K de 31,85, et le n-butane a une valeur K de 24,52. Les résultats indiquent que le condenseur joue un rôle important dans l'amélioration de l'efficacité de séparation de C4. Exemple de comparaison 1 Un dispositif de récupération d'émissions gazeuses tel qu'illustré sur la figure 9 est utilisé pour le traitement des émissions gazeuses générées depuis une installation de polyéthylène à phase gazeuse avec un rendement annuel de 400 000 tonnes de résines de polyéthylène, récupérant les hydrocarbures à faible teneur en carbone dans les émissions gazeuses. Ledit dispositif de récupération d'émissions gazeuses comprend un dévolatiliseur A, un dispositif de compression de gaz B, un premier dispositif d'échange de chaleur C, un premier dispositif de séparation de gaz-liquide D, un deuxième dispositif d'échange de chaleur E, un deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide F et un dispositif d'expansion de gaz G. Le dispositif de séparation de gaz comprend le deuxième dispositif d'échange de chaleur E, le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide F et le dispositif d'expansion de gaz G. Par rapport à l'exemple 1, l'exemple de comparaison 1 n'utilise pas de système à membrane comme premier dispositif de séparation de gaz et adopte simplement un turboexpanseur comme dispositif d'expansion de gaz.
Les procédés spécifiques se présentent comme suit. Une résine de polyoléfine 2 issue d'un système de réaction est introduite dans le dévolatiliseur A par un vecteur de gaz de transport. Après dévolatilisation, une résine de polyoléfine 3 et une émission gazeuse 4 sont respectivement rejetées par le bas et par le haut du dévolatiliseur A.
L'émission gazeuse 4 est comprimée par le dispositif de compression de gaz B puis refroidie dans le premier dispositif d'échange de chaleur C afin de générer un mélange gaz-liquide 6, qui doit subir une séparation de gaz-liquide dans le premier dispositif de séparation de gaz-liquide D. Depuis le premier dispositif de séparation de gaz-liquide D, une phase liquide 7 est sortie pour recyclage, et une phase gazeuse 8 est sortie pour entrer dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur E par l'intermédiaire d'un premier orifice d'entrée de celui-ci. Un mélange gaz-liquide 9 provenant du deuxième dispositif d'échange de chaleur E par l'intermédiaire d'un premier orifice de sortie de celui-ci subit une séparation de gaz-liquide dans le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide F, moyennant quoi une composition à phase liquide 10 entre dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur E par l'intermédiaire d'un troisième orifice d'entrée de celui-ci pour récupérer la capacité de refroidissement, alors qu'un produit à phase de mélange gaz-liquide 11 provenant du deuxième dispositif d'échange de chaleur E par l'intermédiaire d'un troisième orifice de sortie de celui-ci est recyclé. Une composition à phase gazeuse 12 entre dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur E par l'intermédiaire d'un deuxième orifice d'entrée de celui-ci pour récupérer la capacité de refroidissement, et un gaz 13 provenant du deuxième dispositif d'échange de chaleur E par l'intermédiaire d'un deuxième orifice de sortie de celui-ci entre dans le dispositif d'expansion de gaz G. Un gaz 14 provenant du dispositif d'expansion de gaz G entre dans le deuxième dispositif d'échange de chaleur E par l'intermédiaire d'un quatrième orifice d'entrée de celui-ci pour recyclage de la capacité de refroidissement. Un gaz 15 provenant du deuxième dispositif d'échange de chaleur E par l'intermédiaire d'un quatrième orifice de sortie de celui-ci est divisé en deux flux, dont un flux 16 est rejeté dans une torche et l'autre flux 17 entre dans le dévolatiliseur A après avoir été mélangé à un gaz de balayage frais 1. Dans l'exemple de comparaison 1, les mêmes objets exactement sont simulés complètement dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1. L'exemple de comparaison 1 est différent de l'exemple 1 en ce que l'exemple de comparaison 1 n'emploie pas de dispositif de séparation à membrane de gaz. Le calcul de simulation montre que les taux de récupération d'éthylène, d'isopentane et de 1-butène, dans le dispositif de récupération d'émissions gazeuses sont respectivement de 96,65 %, 99,99 % et 99,99 %. Dans le gaz recyclé, l'azote a une fraction molaire de 92,67 % et un taux de récupération de 70,35 %. Exemple de comparaison 2 Un dispositif de récupération d'émission gazeuses tel qu'illustré sur la figure 10 est utilisé pour le traitement des émissions gazeuses générées depuis une installation de polyéthylène à phase gazeuse avec un rendement annuel de 400 000 tonnes de résines de polyéthylène, récupérant les hydrocarbures à faible teneur en carbone dans les émissions gazeuses. Ledit dispositif de récupération d'émissions gazeuses comprend un dévolatiliseur A, un dispositif de compression de gaz B, un dispositif d'échange de chaleur C, un dispositif de séparation de gaz-liquide D, un premier dispositif de séparation de gaz E, un second dispositif de séparation de gaz F et un troisième dispositif de séparation de gaz G. Les trois dispositifs de séparation de gaz se présentent tous sous la forme de dispositifs de séparation à membrane.
Les procédés spécifiques se présentent comme suit. Une résine de polyoléfine 2 issue d'un système de réaction est introduite dans le dévolatiliseur A par un vecteur de gaz de transport. Après dévolatilisation, une résine de polyoléfine 3 et une émission gazeuse 4 sont respectivement rejetées par le bas et par le haut du dévolatiliseur A. L'émission gazeuse 4 est comprimée par le dispositif de compression de gaz B puis refroidie dans le dispositif d'échange de chaleur C afin de générer un mélange gaz-liquide 6, qui doit subir une séparation de gaz-liquide dans le dispositif de séparation de gaz-liquide D. Depuis le dispositif de séparation de gaz-liquide D, une phase liquide 7 est sortie pour recyclage, et une phase gazeuse 8 est sortie pour entrer dans le premier dispositif de séparation de gaz E. Un gaz 9 provenant du premier dispositif de séparation de gaz E revient dans le dispositif de compression B par l'intermédiaire d'un orifice d'entrée de celui-ci tandis qu'un autre gaz 10 entre dans le deuxième dispositif de séparation de gaz F. Un gaz 11 provenant du deuxième dispositif de séparation de gaz F est rejeté dans une torche tandis qu'un autre gaz 12 provenant de celui-ci entre dans le troisième dispositif de séparation de gaz G. Un gaz 13 provenant du troisième dispositif de séparation de gaz est divisé en deux flux, dont un flux 13 revient dans le dispositif de compression B par l'intermédiaire d'un orifice d'entrée de celui-ci et l'autre flux 14 entre dans le dévolatiliseur après mélange avec un gaz de balayage frais 1.
Dans l'exemple de comparaison 2, les mêmes objets exactement sont simulés complètement dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1. L'exemple de comparaison 2 est différent de l'exemple 1 en ce que l'exemple de comparaison 2 emploie un dispositif de séparation à membrane de gaz à trois étages mais n'utilise pas de dispositif de séparation cryogénique possédant un turboexpanseur. Un calcul de simulation montre que les taux de récupération d'éthylène, d'isopentane et de 1-butène, dans le dispositif de récupération d'émissions gazeuses sont respectivement de 96,76 %, 98,21 % et de 98,04 %. Dans le gaz recyclé, l'azote a une fraction molaire de 96,83 % et un taux de récupération de 81,87 %.
Le tableau 5 indique les taux de récupération d'hydrocarbures, les taux de récupération d'azote et les puretés d'azote recyclé respectivement dans les deux exemples et exemples de comparaison ci-dessus. Comme on peut le voir d'après le tableau 5, par rapport à l'exemple de comparaison 1, tout en maintenant un taux de récupération d'hydrocarbures élevé, la solution technique de la présente invention améliore davantage la pureté et le taux de récupération d'azote. Par rapport a l'exemple de comparaison 2, la solution technique de la présente invention obtient un taux de récupération d'azote plus élevé. En outre, dans l'exemple de comparaison 2, on a besoin d'une pression plus élevée (environ 2,5 MPa) au niveau de l'orifice de sortie du dispositif de compression pour garantir l'efficacité de séparation de la membrane, pression qui est beaucoup plus élevée que la pression nécessitée dans la présente invention (environ 1,6 MPa), entraînant ainsi des investissements plus élevés en matière de dispositifs et une consommation d'énergie plus importante.
Tableau 5 Comparaisons de l'efficacité de récupération d'émissions gazeuses entre et parmi quatre solutions de récupération Taux de Taux de Pureté d'azote récupération récupération recyclé % en mole d'hydrocarbures 1% d'azote 1% Exemple 1 97,38 87,36 94,52 Exemple 2 97,38 87,36 94,52 Exemple de 97,78 70,35 92,67 comparaison 1 Exemple de 96,89 81,87 96,83 comparaison 2 Comme on peut en conclure d'après les exemples et exemples de comparaison ci-dessus, le système de récupération d'émissions gazeuses selon la présente invention permet d'obtenir des taux de récupération d'hydrocarbures et d'azote plus élevés avec une consommation d'énergie des dispositifs et des coûts d'investissement considérablement réduits.
Bien que la présente invention ait été expliquée en référence aux exemples ci-dessus, elle s'étend au-delà des exemples spécifiquement décrits jusqu'à d'autres exemples et utilisations de l'invention et à des modifications et équivalents évidents de celle-ci. La portée de la présente invention décrite ici ne doit pas être limitée par les exemples particuliers décrits ci-dessus, mais englobe toutes les solutions techniques tombant dans la portée des revendications suivantes.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Système de récupération d'émissions générées à partir d'un procédé de polymérisation d'oléfines, comprenant : un dévolatiliseur (110) destiné à recevoir un gaz de balayage frais (105) et les émissions (102) générées à partir du procédé de polymérisation d'oléfines et à sortir un premier fluide (112) et une résine de polyoléfine (108) ; une unité de réfrigération par compression possédant un dispositif de compression (120) et un premier dispositif d'échange de chaleur (125), pour recevoir ledit premier fluide et sortir un premier mélange gaz-liquide (128) ; un premier dispositif de séparation de gaz-liquide (130) destiné à séparer le premier mélange gaz-liquide et à sortir un premier produit de récupération (131) et une première composition à phase gazeuse (132) ; un premier dispositif de séparation de gaz (140) destiné à recevoir la première composition à phase gazeuse, à en retirer de petites substances moléculaires et à sortir une composition (141) riche en petits gaz moléculaires et une deuxième composition à phase gazeuse (142) riche en hydrocarbures ; et un deuxième dispositif de séparation de gaz (150) possédant un deuxième dispositif d'échange de chaleur (160), un deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide (170) et un premier dispositif d'expansion de gaz (180), dans lequel le deuxième dispositif d'échange de chaleur (160) comprend un premier canal d'écoulement (161) destiné à recevoir la deuxième composition à phase gazeuse (142) et à acheminer celle-ci jusqu'au deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide (170), un deuxième canal d'écoulement (162) destiné à recevoir une troisième composition à phase gazeuse (172) qui provient du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide (170) et à acheminer celle-ci jusqu'au premier dispositif d'expansion de gaz (180), un troisième canal d'écoulement (163) destiné à recevoir une composition à phase liquide (173) qui provient du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide (170) et à sortir celle-ci en tant que deuxième produit de récupération (174), et un quatrième canal d'écoulement (164) destiné à recevoir un gaz qui provient du premier dispositif d'expansion de gaz (180) et à sortir une quatrième composition à phase gazeuse qui comprend un gaz de balayage de recyclage (175) qui peut être ajouté au gaz de balayage frais (105).
  2. 2. Système de récupération d'émissions selon la revendication 1, dans lequel le deuxième dispositif de séparation de gaz (150) comprend en outre un deuxième dispositif d'expansion de gaz (185), et le deuxième dispositif d'échange de chaleur (160) comprend en outre un cinquième canal d'écoulement (165), la quatrième composition à phase gazeuse étant sortie après être passée dans le deuxième dispositif d'expansion de gaz (185) et dans le cinquième canal d'écoulement (165).
  3. 3. Système de récupération d'émissions selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le deuxième dispositif de séparation de gaz (250) comprend en outre un troisième dispositif d'échange de chaleur (290) qui possède un premier canal d'écoulement (291) destiné à recevoir la composition à phase liquide (273) qui provient du deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide (270), et à sortir une première partie de sortie vers un troisième canal d'écoulement (263) du deuxième dispositif d'échange de chaleur (260) et une deuxième partie de sortie qui revient au deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide (270), dans lequel le troisième dispositif d'échange de chaleur (290) possède un deuxième canal d'écoulement destiné à recevoir la deuxième composition à phase gazeuse (242) et à acheminer celle-ci vers le premier canal d'écoulement (261) du deuxième dispositif d'échange de chaleur (260).
  4. 4. Système de récupération d'émissions selon la revendication 3, dans lequel le deuxième dispositif de séparation de gaz (350) comprend en outre un troisième dispositif de séparation de gaz-liquide (377) et un quatrième dispositif d'échange de chaleur (395), dans lequel le troisième dispositif de séparation de gaz-liquide (377) est relié à un orifice de sortie du troisième canal d'écoulement (363) du deuxième dispositif d'échange de chaleur (360) et sort un troisième produit de récupération (378) et une cinquième composition à phase gazeuse ; dans lequel le quatrième dispositif d'échange de chaleur (395) possède un premier canal d'écoulement (396) destiné à recevoir la cinquième composition à phase gazeuse qui provient du troisième dispositif de séparation de gaz-liquide (377), et à sortir une troisième partie de sortie qui revient au troisième dispositif de séparation de gaz-liquide (377) et une quatrième partie de sortie en tant que quatrième produit de récupération (379) ; etdans lequel le quatrième dispositif d'échange de chaleur (395) possède un deuxième canal d'écoulement (397) destiné à recevoir la première partie de sortie qui provient du premier canal d'écoulement (391) du troisième dispositif d'échange de chaleur (390) et à sortir celle-ci sur le troisième canal d'écoulement (363) du deuxième dispositif d'échange de chaleur (360).
  5. 5. Système de récupération d'émissions selon la revendication 3, dans lequel le rapport de la deuxième partie de sortie sur la somme des première et deuxième parties de sortie est compris dans la plage de 0:1 à 1:1, de préférence de 0,3:1 à 0,7:1.
  6. 6. Système de récupération d'émissions selon la revendication 4, dans lequel le rapport de la troisième partie de sortie sur la somme des troisième et quatrième parties de sortie est compris dans la plage de 0:1 à 1:1, de préférence de 0,3:1 à 0,7:1.
  7. 7. Système de récupération d'émissions selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier dispositif de séparation de gaz (140) a la configuration d'un système de séparation à membrane destiné à retirer l'hydrogène de la première composition à phase gazeuse.
  8. 8. Système de récupération d'émissions selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide se présente sous la forme d'un réservoir de séparation possédant un élément chauffant de fond ou sous la forme d'une colonne de séparation possédant un rebouilleur.
  9. 9. Système de récupération d'émissions selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième dispositif de séparation de gaz-liquide présente la construction d'au moins un élément choisi dans le groupe constitué d'un contenant sous pression, d'une colonne à plaques et d'une colonne de garnissage, ne contenant de préférence aucun composant interne.
  10. 10. Système de récupération d'émissions selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les deux canaux d'écoulement adjacents composant une paire de canaux d'écoulement sont configurés pour avoir desdirections d'écoulement opposées mutuellement parallèles.
  11. 11. Système de récupération d'émissions selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième dispositifs d'expansion de gaz se présentent tous les deux sous la forme de turboexpanseurs.
  12. 12. Système de récupération d'émissions selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier produit de récupération comprenant du 1-butène, du n-butane et de l'isopentane, le deuxième produit de récupération comprenant des hydrocarbures, le troisième produit de récupération comprenant du 1-butène, du n-butane et de l'isopentane, et le quatrième produit de récupération comprenant de l'éthylène et de l'azote sont générés.
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