回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法及裝置制造方法
【專利摘要】回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法，包括如下步驟：步驟1.一段膜分離；步驟2.一級(jí)變壓吸附；步驟3.二級(jí)變壓吸附；步驟4.二段膜分離。及回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫裝置，包括第一膜分離裝置、第二膜分離裝置、第一變壓吸附塔、第二變壓吸附塔和第一、第二加壓裝置。采用本發(fā)明所述的回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法及裝置，采用變壓吸附、膜分離二者結(jié)合的技術(shù)，彌補(bǔ)了兩種工藝各自存在的純度和回收率低的缺陷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)回收輕烯烴后的煉廠干氣中氫氣的高收率，高純度的回收，回收氫氣后的剩余氣體可直接進(jìn)入煉廠燃燒氣管網(wǎng)燃燒。
【專利說明】回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工分離及化工機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煉廠干氣中的有用組分主要為氫氣、輕烯烴和輕烷烴等。這些組分在煉廠中都是很有價(jià)值的，但目前它們很大量仍然沒有實(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。對(duì)于煉廠干氣中占量最大的催化裂化干氣，既含有氫氣，還含有大量輕烯烴和輕烷烴。這些組分可以分離出來分別利用，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]煉廠干氣回收輕烯烴目前有多種方法，例如深冷分離等，屬于得到廣泛運(yùn)用的現(xiàn)有技術(shù)，煉廠干氣中輕烯烴含量通常在10-40%體積百分比，剩余氣體為氫氣、氮?dú)夂图淄?，雖然可以通過燃燒剩余氣體獲得熱量，但氫氣可以在煉廠中作為加氫使用，價(jià)格較高，作為燃料氣燃燒的方式并不經(jīng)濟(jì)。在回收輕烯烴后的煉廠干氣中還含有大約40-80%的氫氣，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不可忽略。
[0004]目前對(duì)回收輕烯烴后干氣回收其中大量氫氣，可以采用膜分離法、變壓吸附、深冷分離等方法，但是，通過膜分離法回收的氫氣純度不高，一般為95%以下，由于純度直接影響到氫氣的價(jià)格，因此膜分離法經(jīng)濟(jì)價(jià)值不大。而變壓吸附氫氣回收率偏低，通常只有85%，深冷分離由于需要大量冷量，對(duì)氫氣采用深冷分離成本過于昂貴，且深冷分離得到的氫氣純度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的回收率低或回收純度低，經(jīng)濟(jì)效益差的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開一種回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法及裝置，對(duì)回收輕烯烴后的煉廠干氣進(jìn)行氫氣回收。
[0006]本發(fā)明所述回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法，包括如下步驟: 步驟1.一段膜分離:原料氣進(jìn)入第一膜分離裝置，滲透氣進(jìn)入步驟2，非滲透氣與 后續(xù)步驟2至3的解吸氣加壓混合后進(jìn)入步驟4 ；
步驟2.—級(jí)變壓吸附:步驟I中第一膜分離裝置的滲透氣進(jìn)入第一變壓吸附塔，第一變壓吸附塔的非解吸氣進(jìn)入步驟3，解吸氣與步驟I非滲透氣、后續(xù)步驟3的解吸氣加壓混合后進(jìn)入步驟4 ；
步驟3.二級(jí)變壓吸附:步驟2中的非解吸氣進(jìn)入第二變壓吸附塔，第二變壓吸附塔的非解吸氣輸出作為產(chǎn)品氫氣，解吸氣與步驟I非滲透氣、步驟2解吸氣混合加壓后進(jìn)入步驟4 ；
步驟4.二段膜分離:步驟I非滲透氣、步驟2、3中第一、第二變壓吸附塔輸出的解 吸氣經(jīng)混合加壓后進(jìn)入第二膜分離裝置，第二膜分離裝置的滲透氣返回到步驟I中與原料氣加壓混合后一起進(jìn)入第一膜分離裝置。
[0007]優(yōu)選的，所述步驟4中的膜分離裝置得到的非滲透氣直接進(jìn)入煉廠燃燒氣管網(wǎng)。
[0008]優(yōu)選的，所述步驟I中原料氣進(jìn)入第一膜分離裝置前還包括加壓步驟。
[0009]進(jìn)一步的，所述步驟I中將原料氣加壓至1.5-3兆帕，將原料氣加壓至1.5-3兆帕，所述步驟4中加壓至1-2兆帕。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟I至4中操作溫度均為常溫，所述常溫為0-40攝氏度范圍。
[0011]本發(fā)明所述回收輕烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫裝置，包括第一膜分離裝置、第二膜分離裝置、第一變壓吸附塔、第二變壓吸附塔和第一加壓裝置與第二加壓裝置；
所述第一膜分離裝置的滲透?jìng)?cè)與第一變壓吸附塔的進(jìn)口連接，其非滲透?jìng)?cè)經(jīng)過第二加壓裝置與第二膜分離裝置的進(jìn)口連接，所述第二膜分離裝置的滲透?jìng)?cè)和原料氣通過第一加壓裝置混合與第一膜分離裝置的進(jìn)口連接，所述第一變壓吸附塔的塔頂非解吸氣出口與第二變壓吸附塔的進(jìn)口連接，其塔底解吸氣經(jīng)第二加壓裝置和第二膜分離裝置的進(jìn)口連接，所述第二變壓吸附塔的塔頂流出產(chǎn)品氫氣，其塔底解吸氣出口通過第二加壓裝置與第二膜分離裝置的進(jìn)口連接。
[0012]優(yōu)選的，所述第二膜分離裝置的非滲透?jìng)?cè)出口與煉廠燃燒氣管網(wǎng)連接。
[0013]采用本發(fā)明所述的回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法及裝置，采用二段變壓吸附、二段膜分離二者結(jié)合的技術(shù)，彌補(bǔ)了兩種工藝各自存在的純度和回收率低的缺陷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)回收輕烯烴后的煉廠干氣中氫氣的高收率，高純度的回收，回收氫氣后的剩余氣體可直接進(jìn)入煉廠燃燒氣管網(wǎng)燃燒。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1示出本發(fā)明所述回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法的一種【具體實(shí)施方式】示意圖；
圖2示出本發(fā)明所述回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫裝置的一種【具體實(shí)施方式】示意圖；
各圖中附圖標(biāo)記名稱為:1_第一加壓裝置2-第二加壓裝置3-第一變壓吸附塔4-第二變壓吸附塔5-第一膜分離裝置6-第二膜分離裝置7-煉廠燃燒氣管網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)煉廠干氣中的甲烷、乙烯、乙烷等輕烯烴回收后，剩余的氣體的主要成分為大約30-60%H2、5-15%N2、5-24%甲烷、其余組分合計(jì)不超過1%，本說明書中的百分含量均為體積百分比。
[0017]回收輕烯烴后的煉廠干氣中氫氣組分最大，其次是甲烷，氫氣作為常用的煉油加氫，而作為燃燒氣直接燃燒非?？上?，本發(fā)明為此提供一種回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法，包括如下步驟:步驟1.一段膜分離:原料氣進(jìn)入第一膜分離裝置，滲透氣進(jìn)入步驟2，非滲透氣與后續(xù)二步驟的解吸氣加壓混合后進(jìn)入步驟4 ;步驟2.—級(jí)變壓吸附:步驟I中第一膜分離裝置的滲透氣進(jìn)入第一變壓吸附塔，第一變壓吸附塔的非解吸氣進(jìn)入步驟3，解吸氣與步驟I非滲透氣、后續(xù)一步驟的解吸氣加壓混合后進(jìn)入步驟4 ;步驟3.二級(jí)變壓吸附:步驟2中的非解吸氣進(jìn)入第二變壓吸附塔，第二變壓吸附塔的非解吸氣輸出作為產(chǎn)品氫氣，解吸氣與步驟I非滲透氣、步驟2解吸氣混合加壓后進(jìn)入步驟4 ;步驟
4.二段膜分離:步驟I非滲透氣、步驟2、3中第一、第二變壓吸附塔輸出的解吸氣經(jīng)混合加壓后進(jìn)入第二膜分離裝置，第二膜分離裝置的滲透氣返回到步驟I中與原料氣加壓混合后一起進(jìn)入第一膜分離裝置。
[0018]回收輕烯烴后的煉廠干氣作為原料氣進(jìn)入第一膜分離裝置對(duì)氫氣進(jìn)行第一次膜分離，第一膜分離裝置優(yōu)選為聚亞酰胺膜，分離后的滲透氣中，氫氣純度被提升至60%-80%，仍含有少量的甲烷和氮?dú)?，第一膜分離裝置的滲透氣進(jìn)入第一變壓吸附塔對(duì)氫氣進(jìn)行進(jìn)一步提純，其非滲透氣仍然含有較多的氫氣，經(jīng)與第一、第二變壓吸附塔解吸氣混合加壓后進(jìn)入第二膜分離裝置繼續(xù)濃縮氫氣；第一變壓吸附塔得到的非解吸氣進(jìn)入第二變壓吸附塔，解吸氣則與第一膜分離裝置的非滲透氣、第二變壓吸附塔解吸氣混合加壓后進(jìn)入第二膜分離裝置繼續(xù)濃縮氫氣，以提高氫氣的回收率。第二變壓吸附塔吸收第一變壓吸附塔的非解吸氣后，從第二變壓吸附塔的非解吸氣出口處直接輸出高純度的氫氣作為產(chǎn)品氫氣，第二變壓吸附塔輸出的解吸氣經(jīng)與第一膜裝置的非滲透氣、第一變壓吸附塔解吸氣混合加壓后進(jìn)入第二膜分離裝置，此時(shí)第二變壓吸附塔輸出的解吸氣中仍然含有大約6-15%的氫氣組分，為進(jìn)一步提高氫氣收率，將這些氣體經(jīng)過加壓后進(jìn)入第二膜分離裝置進(jìn)行分離，第二膜分離裝置優(yōu)選的為聚酯膜，對(duì)其中的氫氣組分純度提高后與原料氣混合加壓后一起進(jìn)入第一膜分離裝置重復(fù)對(duì)氫氣組分的回收。
[0019]本發(fā)明采用膜分離+ 二段變壓吸附+膜分離的組合方式，對(duì)回收輕烯烴后的煉廠干氣中的氫氣組分進(jìn) 行回收，利用膜分離與變壓吸附的組合方式，一級(jí)膜分離非滲透氣、兩級(jí)變壓吸附塔的解吸氣都重新回到系統(tǒng)中參與循環(huán)吸收，對(duì)氫氣進(jìn)行多次提純和循環(huán)提濃氫氣方式，提高了氫氣的收率及純度。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟4中的膜分離裝置得到的非滲透氣由于氫氣已被大部分吸收，剩余氣體為甲烷為主，還含有部分氮?dú)饧拜p烴的氣體，熱值較高，可以直接進(jìn)入煉廠燃燒氣管網(wǎng)，作為煉廠燃料氣使用。
[0021 ] 回收輕烯烴后的干氣一般都自帶較大壓力，可以無需加壓，但如果干氣由于膨脹制冷等方式已被減壓的話，可以在原料氣進(jìn)入第一膜分離裝置之前進(jìn)行加壓，加壓范圍可以選擇在1.5至3兆帕，第一膜分離裝置輸出帶壓的非滲透氣，與第一、第二變壓吸附塔輸出的解吸氣混合加壓后進(jìn)入第二膜分離裝置時(shí)的加壓范圍可以選擇在1-2兆帕，對(duì)后續(xù)膜分離滲透效果較好。由于整個(gè)分離過程中，無論膜分離還是變壓吸附對(duì)溫度都無苛刻要求，可以在常溫下進(jìn)行，無須加熱或制冷，節(jié)約了能源和設(shè)備。圖1中示出本發(fā)明一種【具體實(shí)施方式】，包括了上述加壓步驟以及將第二膜分離裝置的非滲透氣送入煉廠燃?xì)夤芫W(wǎng)的步驟。
[0022]為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明提供一種回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫裝置，如圖2所示，包括第一膜分離裝置5、第二膜分離裝置6、第一變壓吸附塔3、第二變壓吸附塔4和第一加壓裝置2 ;所述第一膜分離裝置5、第二膜分離裝置6的滲透?jìng)?cè)都與第一變壓吸附塔3的進(jìn)口連接，所述第一變壓吸附塔3的塔頂非解吸氣出口和塔底解吸氣出口分別與第二變壓吸附塔4和第一膜分離裝置5的進(jìn)口連接，所述第二變壓吸附塔4的塔底解吸氣出口通過第一加壓裝置2與第二膜分離裝置6的進(jìn)口連接。第一膜分離裝置為高壓透氫的膜，例如聚酰胺氫膜，第二膜分離裝置為低壓透氫膜，例如聚碳酸酯氫膜。[0023]回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫裝置，優(yōu)選的，所述第一膜分離裝置和第二膜分離裝置的非滲透?jìng)?cè)出口都與煉廠燃燒氣管網(wǎng)7連接。
[0024]為實(shí)現(xiàn)前述的優(yōu)選加壓步驟，所述第一膜分離裝置的進(jìn)口還連接有第二加壓裝置I。
[0025]以下給出本發(fā)明的若干具體實(shí)施例:
實(shí)施例1.原料氣含氫氣40%，甲烷50%，氮?dú)夂推溆鄽怏w10%，壓力1.5兆帕，溫度30攝氏度，以10，OOONmVh流量送入如圖2所示的裝置中，原料氣經(jīng)過第一加壓裝置加壓至3兆帕，進(jìn)入第一膜分離裝置，其中第一膜分離裝置采用聚酰胺膜組件，第一變壓吸附塔填裝有活性炭及氧化鋁等吸附劑為主，第二變壓吸附塔填裝有精提氫氣的分子篩吸附劑為主，第二膜分離裝置采用聚碳酸酯膜組件，第二加壓裝置對(duì)第二變壓吸附塔的解吸氣加壓至2兆帕；
測(cè)量得出對(duì)氫氣的回收率為99%，回收氫氣純度為99.99%以上。
[0026]實(shí)施例2.原料氣含氫氣60%，甲烷25%，氮?dú)夂推溆鄽怏w15%，壓力2.5兆帕，溫度30攝氏度，以10，OOONmVh流量送入如圖2所示的裝置中，原料氣直接進(jìn)入第一膜分離裝置，其中第一膜分離裝置采用聚酰胺膜組件，第一變壓吸附塔填裝有活性炭及氧化鋁等吸附劑為主，第二變壓吸附塔填裝有精提氫氣的分子篩吸附劑為主，第二膜分離裝置采用聚碳酸酯膜組件，第二加壓裝置對(duì)第二變壓吸附塔的解吸氣加壓至1.2兆帕；
測(cè)量得出對(duì)氫氣的回收率為99%，回收 氫氣純度為99.99%以上。
[0027]實(shí)施例3.原料氣含氫氣75%，甲烷20%，氮?dú)夂推溆鄽怏w5%，壓力I兆帕，溫度25攝氏度，以10，OOONmVh流量送入如圖2所示的裝置中，原料氣經(jīng)過第一加壓裝置加壓至3兆帕，進(jìn)入第一膜分離裝置，其中第一膜分離裝置采用聚酰胺膜組件，第一變壓吸附塔填裝有活性炭及氧化鋁等吸附劑為主，第二變壓吸附塔填裝有精提氫氣的分子篩吸附劑為主，第二膜分離裝置采用聚碳酸酯膜組件，第二加壓裝置對(duì)第二變壓吸附塔的解吸氣加壓至I兆帕；
測(cè)量得出對(duì)氫氣的回收率為99%，回收氫氣純度為99.99%以上。
[0028]實(shí)施例4.原料氣含氫氣80%，甲烷10%，氮?dú)夂推溆鄽怏w10%，壓力2兆帕，溫度25攝氏度，以10，OOONmVh流量送入如圖2所示的裝置中，原料氣直接進(jìn)入第一膜分離裝置，其中第一膜分離裝置采用聚酰胺膜組件，第一變壓吸附塔填裝有活性炭及氧化鋁等吸附劑為主，第二變壓吸附塔填裝有精提氫氣的分子篩吸附劑為主，第二膜分離裝置采用聚碳酸酯膜組件，第二加壓裝置對(duì)第二變壓吸附塔的解吸氣加壓至1.5兆帕；
測(cè)量得出對(duì)氫氣的回收率為99%，回收氫氣純度為99.99%以上。
[0029]前文所述的為本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實(shí)施方式為前提，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式都可以任意疊加組合使用，所述實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗(yàn)證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法，包括如下步驟: 步驟1.一段膜分離:原料氣進(jìn)入第一膜分離裝置，滲透氣進(jìn)入步驟2，非滲透氣與 后續(xù)步驟2至3的解吸氣加壓混合后進(jìn)入步驟4 ； 步驟2.—級(jí)變壓吸附:步驟I中第一膜分離裝置的滲透氣進(jìn)入第一變壓吸附塔，第 一變壓吸附塔的非解吸氣進(jìn)入步驟3，解吸氣與步驟I非滲透氣、后續(xù)步驟3的解吸氣加壓混合后進(jìn)入步驟4 ； 步驟3.二級(jí)變壓吸附:步驟2中的非解吸氣進(jìn)入第二變壓吸附塔，第二變壓吸附塔 的非解吸氣輸出作為產(chǎn)品氫氣，解吸氣與步驟I非滲透氣、步驟2解吸氣混合加壓后進(jìn)入步驟4 ； 步驟4.二段膜分離:步驟I非滲透氣、步驟2、3中第一、第二變壓吸附塔輸出的解 吸氣經(jīng)混合加壓后進(jìn)入第二膜分離裝置，第二膜分離裝置的滲透氣返回到步驟I中與原料氣加壓混合后一起進(jìn)入第一膜分離裝置。
2.如權(quán)利要求1所述回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法，其特征在于，所述步驟4中的膜分離裝置得到的非滲透氣直接進(jìn)入煉廠燃燒氣管網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法，其特征在于，所述步驟I中原料氣進(jìn)入第一膜分離裝置前還包括加壓步驟，將原料氣加壓至1.5-3兆帕，所述步驟4中加壓至1-2兆帕。
4.如權(quán)利要求1所述回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫方法，其特征在于，所述步驟I至4中操作溫度均為常溫，所述常溫為0-40攝氏度范圍。
5.回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫裝置，其特征在于，包括第一膜分離裝置(5)、第二膜分離裝置(6)、第一變壓吸附塔(3)、第二變壓吸附塔(4)和第一加壓裝置(I)與第二加壓裝置(2)； 所述第一膜分離裝置(5)的滲透?jìng)?cè)與第一變壓吸附塔(3)的進(jìn)口連接，其非滲透?jìng)?cè)經(jīng)過第二加壓裝置(2)與第二膜分離裝置的進(jìn)口連接，所述第二膜分離裝置(6)的滲透?jìng)?cè)和原料氣通過第一加壓裝置(I)混合與第一膜分離裝置(5)的進(jìn)口連接，所述第一變壓吸附塔(3)的塔頂非解吸氣出口與第二變壓吸附塔(4)的進(jìn)口連接，其塔底解吸氣經(jīng)第二加壓裝置(2)和第二膜分離裝置(6)的進(jìn)口連接，所述第二變壓吸附塔(4)的塔頂流出產(chǎn)品氫氣，其塔底解吸氣出口通過第二加壓裝置(2)與第二膜分離裝置(6)的進(jìn)口連接。
6.回收輕烯烴后煉廠干氣中高收率高純度提氫裝置，其特征在于，所述第二膜分離裝置的非滲透?jìng)?cè)出口與煉廠燃燒氣管網(wǎng)(7)連接。
【文檔編號(hào)】C01B3/50GK104030245SQ201410220909
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】蔡躍明, 鐘雨明, 陳運(yùn) 申請(qǐng)人:四川天采科技有限責(zé)任公司