一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，包括膜分離裝置、第一變壓吸附塔、第二變壓吸附塔、轉(zhuǎn)化反應(yīng)器以及中變反應(yīng)器，所述膜分離裝置的滲透?jìng)?cè)輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接，膜分離裝置的非滲透?jìng)?cè)輸出口與第一變壓吸附塔的輸入口連接，所述第一變壓吸附塔的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接，轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸出口與中變反應(yīng)器的輸入口連接，所述中變反應(yīng)器的輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接。本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)，能夠獲得高純度的氫氣，同時(shí)也獲得較高的氫氣收率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煉廠(chǎng)干氣回收利用領(lǐng)域，具體是一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煉廠(chǎng)干氣中的有用組份主要為氫氣、輕烯烴和輕烷烴等。這些組份在煉廠(chǎng)中都是很有價(jià)值的，但目前它們很大量仍然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化利用，而是直接用作了燃料，有的甚至直接點(diǎn)火炬放空。煉廠(chǎng)干氣中既含有氫氣，還含有大量輕烯烴和輕烷烴。這些組份可以分離出來(lái)分別利用，比將其直接用作燃料或重整制氫、合成甲醇的原料效益要高。
[0003]吸附分離法是利用吸附劑對(duì)混合氣體中各組份的吸附選擇性不同，通過(guò)壓力或溫度改變來(lái)實(shí)現(xiàn)吸附與再生的一種分離方法，具有再生速度快、能耗低、操作簡(jiǎn)單、工藝成熟穩(wěn)定等特點(diǎn)。通過(guò)壓力變化實(shí)現(xiàn)分離的變壓吸附回收干氣中氫氣工藝相對(duì)成熟，可獲得純度為98% (體積比)以上的氫氣產(chǎn)品，但氫氣回收率一般在85%左右。采用現(xiàn)有的變壓吸附分離技術(shù)要從含低濃度氫氣、乙烯等煉廠(chǎng)干氣中同時(shí)回收高純度的氫氣、乙烯及乙烷，存在收率低、不能實(shí)現(xiàn)煉廠(chǎng)干氣主要組份完全清晰分離、投資占地巨大等問(wèn)題。比如，在中石化茂名石化煉廠(chǎng)干氣變壓吸附回收乙烯及氫氣示范裝置中，乙烯、氫氣的收率低于75-80%，且無(wú)法同時(shí)回收高純度的乙烷丙烯等。
[0004]膜分離法是在一定壓力下，利用其他各組份在膜中滲透速率的差異進(jìn)行分離的。膜分離法回收煉廠(chǎng)干氣中氫氣的裝置于1987年在美國(guó)龐卡城Okia建成，氫氣回收率為80-90%。膜分離法尤其適用于帶壓、氫氣含量低的干氣中氫氣回收，其優(yōu)點(diǎn)在于占地小、操作簡(jiǎn)單、能耗低等。但膜分離回收氫氣的純度不高，一般為95-99%。而在回收乙烯、乙烷方面，膜分離技術(shù)仍處于開(kāi)發(fā)階段。
[0005]煉廠(chǎng)干氣直接與水蒸汽重整轉(zhuǎn)化制備氫氣已有開(kāi)發(fā)，主要在于催化劑的研發(fā)，目的是將干氣中C2及C2以上組分盡可能的轉(zhuǎn)化裂解，以便使得干氣重整制氫的收率更高。但這種方法要求干氣中氫氣含量比較低，一般不超過(guò)20%。煉廠(chǎng)干氣中過(guò)多氫氣存在，使得氫分壓較大以及氫碳比過(guò)高，導(dǎo)致甲烷等輕烴催化與中變反應(yīng)負(fù)荷加大、反應(yīng)器容量增大、投資增加、轉(zhuǎn)化率低等，使得干氣直接與水蒸汽重整制氫的效率不高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型提供了一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，解決了以往煉廠(chǎng)干氣在轉(zhuǎn)化制氫的過(guò)程中，存在氫氣收率不高、純度相對(duì)較低的問(wèn)題。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，包括膜分離裝置、第一變壓吸附塔、第二變壓吸附塔、轉(zhuǎn)化反應(yīng)器以及中變反應(yīng)器，所述膜分離裝置的滲透?jìng)?cè)輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接，膜分離裝置的非滲透?jìng)?cè)輸出口與第一變壓吸附塔的輸入口連接，所述第一變壓吸附塔的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接，轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸出口與中變反應(yīng)器的輸入口連接，所述中變反應(yīng)器的輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接。
[0008]煉廠(chǎng)干氣經(jīng)過(guò)膜分離裝置，膜分離裝置的滲透?jìng)?cè)氫氣富集，并進(jìn)入第二變壓吸附塔進(jìn)行精制提氫，非滲透?jìng)?cè)富集甲烷、乙烯等進(jìn)入第一變壓吸附塔，不吸附的甲烷及少量的氫氣、N2等混合氣體進(jìn)入轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，與水蒸汽一起反應(yīng)，其中產(chǎn)生的CO再進(jìn)入中變反應(yīng)器并發(fā)生中變反應(yīng)，反應(yīng)出來(lái)的混合氣(60-70%H2、20%C02、其他甲烷、N2等)再進(jìn)入第二變壓吸附塔進(jìn)行精制提氫，精制提氫后得到產(chǎn)品氫氣。
[0009]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括凈化器，所述凈化器與膜分離裝置的輸入口連接。在進(jìn)行膜分離之前，通過(guò)凈化器，可采用低溫甲醇洗工藝脫除煉廠(chǎng)干氣中的酸性氣體，再進(jìn)行膜分離。
[0010]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括干燥器，所述干燥器的輸入口與凈化器的輸出口連接，干燥器的輸出口與膜分離裝置的輸入口連接。通過(guò)干燥器，對(duì)煉廠(chǎng)干氣進(jìn)行干燥處理，比如采用活性碳變溫吸附塔對(duì)煉廠(chǎng)干氣進(jìn)行干燥。
[0011]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括除霧除塵除油裝置，所述除霧除塵除油裝置包括依次連接的除霧器、捕塵器和捕油器，所述除霧器的輸入口與干燥器的輸出口連接，所述捕油器的輸出口與膜分離裝置的輸入口連接。除霧器、捕塵器和捕油器分別對(duì)干燥后的氣體進(jìn)行除霧、除塵和除油處理，并將處理后的氣體送入膜分離系統(tǒng)。
[0012]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括依次連接的加氫等溫反應(yīng)器和加氫絕熱反應(yīng)器，所述加氫等溫反應(yīng)器的輸入口與第一變壓吸附塔的輸出口連接，所述加氫絕熱反應(yīng)器的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接。加氫等溫反應(yīng)器、加氫絕熱反應(yīng)器主要用于除去干氣中對(duì)催化劑有害的烯烴，使干氣中的烯烴含量小于1.0% (體積比)。
[0013]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括除氯槽和除硫槽，所述除氯槽和除硫槽相互連通，所述除氯槽的輸入口與加氫絕熱反應(yīng)器的輸出口連接，所述除硫槽的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接。由于氯、硫等均是對(duì)催化劑有毒的，通過(guò)脫氯槽、脫硫槽，除去混合氣體中的氯、硫雜質(zhì)，再開(kāi)始催化反應(yīng)，避免影響催化劑的效率和使用壽命。
[0014]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括余熱鍋爐，所述余熱鍋爐的輸入口與除硫槽的輸出口連接，余熱鍋爐的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接。通過(guò)余熱鍋爐，可實(shí)現(xiàn)余熱回收，做到資源的合理利用，有效降低成本。
[0015]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括換熱器，所述換熱器的輸入口分別與除霧除塵除油裝置的輸出口、中變反應(yīng)器的輸出口連接，換熱器的輸出口分別與膜分離裝置的輸入口、第二變壓吸附塔的輸入口連接。換熱器可實(shí)現(xiàn)資源的合理利用，減小初始煉廠(chǎng)干氣的加熱投入。
[0016]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括依次連接的空冷器和分液罐，所述空冷器的輸入口與換熱器的輸出口連接，所述分液罐的輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接?？绽淦饕步谐崞L(fēng)機(jī)，它是一種以環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì)，使管內(nèi)高溫工藝流體得到冷卻或冷凝的設(shè)備；分液罐為氣液分離提供場(chǎng)所；通過(guò)空冷器、分液罐，分離出易被冷凝的C2以上餾分以及其他雜質(zhì)液體、不易冷凝的氣體，再進(jìn)行變壓吸附。
[0017]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0018](I)本實(shí)用新型通過(guò)膜分離氫氣與甲烷分離開(kāi)，再通過(guò)變壓吸附對(duì)分離后的氫氣進(jìn)行提純，另一方面，膜分離的非滲透?jìng)?cè)富集的甲烷、乙烯等經(jīng)過(guò)催化反應(yīng)、中變反應(yīng)，得到氫氣、二氧化碳等，再經(jīng)變壓吸附，得到高純度的產(chǎn)品氫氣，整個(gè)過(guò)程做到了膜分離、變壓吸附、催化反應(yīng)、中變反應(yīng)的最佳結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)了將煉廠(chǎng)干氣轉(zhuǎn)化成氫氣，而且在膜分離和變壓吸附的作用下，獲得了高純度的氫氣，同時(shí)也獲得了高收率。
[0019](2)本實(shí)用新型通過(guò)膜分離從煉廠(chǎng)干氣將氫氣與甲烷分開(kāi)，大大減少了煉廠(chǎng)干氣直接水蒸汽轉(zhuǎn)化因氫分壓的存在及氫碳比過(guò)高導(dǎo)致甲烷催化與中變反應(yīng)負(fù)荷加大、反應(yīng)器容量增大、投資增加、轉(zhuǎn)化率低等不利因素，使得經(jīng)過(guò)膜分離得到的富集甲烷氣體與水蒸汽進(jìn)行催化反應(yīng)及中變反應(yīng)的效率大大增加。
[0020](3)本實(shí)用新型通過(guò)增加凈化器、干燥器、除霧除塵除油裝置，有效地降低了雜質(zhì)氣體可能對(duì)膜分離及變壓吸附產(chǎn)生的影響，有利于提高氫氣的收率及純度。
[0021](4)本實(shí)用新型通過(guò)增加加氫等溫反應(yīng)器、加氫絕熱反應(yīng)器、除氯槽、除硫槽，有效去除了干氣中對(duì)催化劑不利的成分，保證了催化效率，同時(shí)也提高了催化劑的使用使命，降低了投入成本。
[0022]( 5 )本實(shí)用新型通過(guò)增加余熱鍋爐和換熱器，做到了資源的合理利用，避免了資源的白白浪費(fèi)，減小了生產(chǎn)中對(duì)于加熱的投入成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為本實(shí)用新型的實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7為本實(shí)用新型的實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8為本實(shí)用新型的實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9為本實(shí)用新型的實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不僅限于此。
[0033]實(shí)施例1:
[0034]如圖1所示，本實(shí)施例包括膜分離裝置、第一變壓吸附塔、第二變壓吸附塔、轉(zhuǎn)化反應(yīng)器以及中變反應(yīng)器，所述膜分離裝置的滲透?jìng)?cè)輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接，膜分離裝置的非滲透?jìng)?cè)輸出口與第一變壓吸附塔的輸入口連接，所述第一變壓吸附塔的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接，轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸出口與中變反應(yīng)器的輸入口連接，所述中變反應(yīng)器的輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接。
[0035]實(shí)施例2:
[0036]如圖2所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上還包括凈化器，凈化器與膜分離裝置的輸入口連接，通過(guò)凈化器，在進(jìn)行膜分離之前采用低溫甲醇洗工藝脫除煉廠(chǎng)干氣中的酸性氣體，再進(jìn)行膜分離。[0037]實(shí)施例3:
[0038]如圖3所示，本實(shí)施例在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上還包括干燥器，干燥器的輸入口與凈化器的輸出口連接，干燥器的輸出口與膜分離裝置的輸入口連接，通過(guò)干燥器，對(duì)煉廠(chǎng)干氣進(jìn)行干燥處理，比如采用活性碳變溫吸附塔對(duì)煉廠(chǎng)干氣進(jìn)行干燥。
[0039]實(shí)施例4:
[0040]如圖4所示，本實(shí)施例在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上還包括除霧除塵除油裝置，除霧除塵除油裝置包括依次連接的除霧器、捕塵器和捕油器，除霧器的輸入口與干燥器的輸出口連接，捕油器的輸出口與膜分離裝置的輸入口連接，除霧器、捕塵器和捕油器分別對(duì)干燥后的氣體進(jìn)行除霧、除塵和除油處理，并將處理后的氣體送入膜分離系統(tǒng)。
[0041]實(shí)施例5:
[0042]如圖5所示，本實(shí)施例在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上，還包括依次連接的加氫等溫反應(yīng)器和加氫絕熱反應(yīng)器，加氫等溫反應(yīng)器的輸入口與第一變壓吸附塔的輸出口連接，加氫絕熱反應(yīng)器的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接，通過(guò)加氫等溫反應(yīng)器、加氫絕熱反應(yīng)器，將煉廠(chǎng)干氣中對(duì)催化劑有害的烯烴除去，使干氣中的烯烴含量小于1.0% (體積比)。
[0043]實(shí)施例6:
[0044]如圖6所示，本實(shí)施例在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上還包括除氯槽和除硫槽，除氯槽和除硫槽相互連通，除氯槽的輸入口與加氫絕熱反應(yīng)器的輸出口連接，除硫槽的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接，由于氯、硫等均是對(duì)催化劑有毒的，通過(guò)脫氯槽、脫硫槽，除去混合氣體中的氯、硫雜質(zhì)，再開(kāi)始催化反應(yīng)，避免影響催化劑的效率和使用壽命。
[0045]實(shí)施例1:
[0046]如圖7所示，本實(shí)施例在實(shí)施例6的基礎(chǔ)上還包括余熱鍋爐，余熱鍋爐的輸入口與除硫槽的輸出口連接，余熱鍋爐的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接，通過(guò)余熱鍋爐，可實(shí)現(xiàn)余熱回收，做到資源的合理利用，有效降低成本。
[0047]實(shí)施例8:
[0048]如圖8所示，本實(shí)施例在實(shí)施例7的基礎(chǔ)上還包括換熱器，換熱器的輸入口分別與除霧除塵除油裝置的輸出口、中變反應(yīng)器的輸出口連接，換熱器的輸出口分別與膜分離裝置的輸入口、第二變壓吸附塔的輸入口連接，通過(guò)換熱器可實(shí)現(xiàn)資源的合理利用，減小初始煉廠(chǎng)干氣的加熱投入。
[0049]實(shí)施例9:
[0050]如圖9所示，本實(shí)施例在實(shí)施例8的基礎(chǔ)上還包括依次連接的空冷器和分液罐，所述空冷器的輸入口與換熱器的輸出口連接，分液罐的輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接。通過(guò)空冷器、分液罐，分離出易被冷凝的C2以上餾分以及其他雜質(zhì)液體、不易冷凝的氣體，再進(jìn)行變壓吸附。
[0051]本實(shí)用新型已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本實(shí)用新型限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍以?xún)?nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，其特征在于:包括膜分離裝置、第一變壓吸附塔、第二變壓吸附塔、轉(zhuǎn)化反應(yīng)器以及中變反應(yīng)器，所述膜分離裝置的滲透?jìng)?cè)輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接，膜分離裝置的非滲透?jìng)?cè)輸出口與第一變壓吸附塔的輸入口連接，所述第一變壓吸附塔的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接，轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸出口與中變反應(yīng)器的輸入口連接，所述中變反應(yīng)器的輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，其特征在于:還包括凈化器，所述凈化器與膜分離裝置的輸入口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，其特征在于:還包括干燥器，所述干燥器的輸入口與凈化器的輸出口連接，干燥器的輸出口與膜分離裝置的輸入口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，其特征在于:還包括除霧除塵除油裝置，所述除霧除塵除油裝置包括依次連接的除霧器、捕塵器和捕油器，所述除霧器的輸入口與干燥器的輸出口連接，所述捕油器的輸出口與膜分離裝置的輸入口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4任一項(xiàng)所述的一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，其特征在于:還包括依次連接的加氫等溫反應(yīng)器和加氫絕熱反應(yīng)器，所述加氫等溫反應(yīng)器的輸入口與第一變壓吸附塔的輸出口連接，所述加氫絕熱反應(yīng)器的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，其特征在于:還包括除氯槽和除硫槽，所述除氯槽和除硫槽相互連通，所述除氯槽的輸入口與加氫絕熱反應(yīng)器的輸出口連接，所述除硫槽的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，其特征在于:還包括余熱鍋爐，所述余熱鍋爐的輸入口與除硫槽的輸出口連接，余熱鍋爐的輸出口與轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的輸入口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，其特征在于:還包括換熱器，所述換熱器的輸入口分別與除霧除塵除油裝置的輸出口、中變反應(yīng)器的輸出口連接，換熱器的輸出口分別與膜分離裝置的輸入口、第二變壓吸附塔的輸入口連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高收率、高純度煉廠(chǎng)干氣重整轉(zhuǎn)化制氫裝置，其特征在于:還包括依次連接的空冷器和分液罐，所述空冷器的輸入口與換熱器的輸出口連接，所述分液罐的輸出口與第二變壓吸附塔的輸入口連接。
【文檔編號(hào)】C01B3/48GK203513271SQ201320672638
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】鐘雨明, 高聳, 潘鵬, 牟樹(shù)榮 申請(qǐng)人:四川天采科技有限責(zé)任公司, 中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司