一種提高氫氣回收率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域,涉及化工領(lǐng)域中的氫氣提取技術(shù),具體為煉廠氣變壓吸附 法與膜分離法組合的一種提高氫氣回收率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煉廠氣是石油化工中的一種重要資源,雖然煉廠氣中輕烴和氫氣有較高的利用價(jià) 值,但其通常都被送入瓦斯管網(wǎng)作燃料氣,有些甚至放入火炬燃燒掉。煉廠氣中含有的氫 氣,可以分離出來重新利用,比將其直接用作燃料的價(jià)值要高。
[0003] 煉廠氣中回收氫氣的技術(shù)主要有變壓吸附法、膜分離法和深冷分離法。
[0004] 變壓吸附法是利用吸附劑對(duì)不同氣體的吸附容量、吸附力、吸附速度隨壓力的不 同而有差異的特性,在吸附劑選擇吸附的條件下,加壓吸附混合物中的易吸附組分,當(dāng)吸附 床減壓時(shí),解吸這些吸附組分,從而使吸附劑再生。變壓吸附法再生速度快、能耗低、操作 簡單、工藝成熟穩(wěn)定。最大優(yōu)點(diǎn)是可以得到產(chǎn)品純度很高(99.9%)的氫氣,氫氣回收率在 85%~90%左右。
[0005] 膜分離法是借助氣體各組分在膜中滲透率的不同而實(shí)現(xiàn)的,滲透推動(dòng)力是膜兩側(cè) 的分壓差。膜分離技術(shù)具有工藝簡單、操作彈性大、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。用該法回收催化裂化干 氣中氫的裝置已于1987年在美國龐卡城Okia建成。該技術(shù)氫氣回收率為80%~95%。但 膜分離回收氫氣的純度不高。
[0006] 深冷分離法是利用進(jìn)料組份相對(duì)揮發(fā)度差別(沸點(diǎn)差)來達(dá)到分離的目的。目前 最簡單和最通用的深冷工藝是部分冷凝法,這種方法主要用于氫/烴物流的分離,其裝置 主要由原料氣的預(yù)處理和深冷分離系統(tǒng)組成,產(chǎn)品氫氣純度可達(dá)95%以上,氫氣回收率可 達(dá)92%~98%。深冷分離法投資大,能耗高,不適合中小規(guī)模的煉廠氣回收氫氣。
[0007] 目前常采用將各種方法相結(jié)合的方式來進(jìn)行氣體回收利用,可用變壓吸附法與膜 分離法相結(jié)合,或變壓吸附法與深冷分離法相結(jié)合,再或者膜分離法與深冷分離法相結(jié)合。 任何方式結(jié)合的目的都是為了提高產(chǎn)品純度,增加產(chǎn)品收率并節(jié)約能耗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供克服吸附分離法,膜分離法單一方法在煉 廠氣處理領(lǐng)域中的限制,充分發(fā)揮各單一技術(shù)的優(yōu)勢,能通過較低的能耗獲得回收率和純 度都較高的氫氣資源的一種提高氫氣回收率的方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0010] 一種提高氫氣回收率的方法,這是一種變壓吸附法和膜分離法組合的方法,從煉 廠氣中回收氫氣。首先通過一段膜分離后能有效提高原料氫濃度后再進(jìn)入變壓吸附系統(tǒng)。 在變壓吸附系統(tǒng)中產(chǎn)生的解吸氣中含有少量氫氣,同一段膜分離產(chǎn)生的滲余氣混合后一起 進(jìn)入二段膜分離系統(tǒng),通過二段膜分離系統(tǒng)將其中的氫氣分離出后再返回變壓吸附系統(tǒng), 能有效提高氫氣的收率。采用變壓吸附和膜分離組合,能夠有效提高產(chǎn)品氫氣的純度。具 體包括以下步驟:
[0011] 一段膜分離系統(tǒng):將煉廠氣加壓后送入一段膜分離,得到含氫的滲透氣和滲余氣。
[0012] 變壓吸附制氫系統(tǒng):將一段膜分離的滲透氣送入變壓吸附吸附塔進(jìn)行吸附分離, 得到未被吸附的產(chǎn)品氫氣和被吸附的含氫解吸氣;
[0013] 二段膜分離系統(tǒng):將一段膜分離后的滲余氣和變壓吸附步驟的解吸氣混合后送入 二段膜分離系統(tǒng),得到含氫氣體和脫氫氣體,含氫氣體返回變壓吸附制氫裝置,將脫氫氣體 作為燃料氣體排出。
[0014] 進(jìn)一步的,在所述一段膜分離系統(tǒng)之前,還包括:壓縮步驟:將所述煉廠氣加壓至 1. 6~2. OMPa MPa后送入一段膜分離系統(tǒng)。
[0015] 進(jìn)一步的,在所述一、二段膜分離系統(tǒng)之間,還包括:變壓吸附系統(tǒng):將一段膜分 離的滲透氣和二段膜分離產(chǎn)生的滲透氣都作為變壓吸附原料氣進(jìn)入變壓吸附系統(tǒng)進(jìn)行吸 附分咼。
[0016] 進(jìn)一步的,在所述二段膜分離系統(tǒng)之前,還包括:壓縮步驟:將所述變壓吸附步驟 產(chǎn)生的解吸氣的壓力提升至0. 6~0. 8MPa MPa后送入膜分離系統(tǒng)。
[0017] 進(jìn)一步的,在所述二段膜分離系統(tǒng)之后,還包括:壓縮步驟:將所述膜分離系統(tǒng)產(chǎn) 生的含氫氣體的壓力提升至〇. 6~0. SMPa后返回變壓吸附系統(tǒng)。
[0018] 進(jìn)一步的,在所述變壓吸附系統(tǒng)在~0.6MPa壓力、常溫條件下進(jìn)行,所述一段膜 分離系統(tǒng)在1. 6~2. OMPa MPa、常溫條件下進(jìn)行。二段膜分離系統(tǒng)在0. 6~0. 8MPa MPa壓 力、常溫條件下進(jìn)行。
[0019] 進(jìn)一步的,所述變壓吸附系統(tǒng)中,解吸氣包括氫氣、甲烷、碳二以上的有機(jī)物的混 合氣體。
[0020] 本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在:
[0021] (一)、本發(fā)明結(jié)合變壓吸附法和膜分離法對(duì)煉廠氣進(jìn)行處理,能夠得到高
[0022] 純度的氫氣;
[0023] (二)、本發(fā)明包括一段膜分離裝置,能夠?qū)拸S氣中的氫氣純度提高后再
[0024] 進(jìn)入變壓吸附裝置,從而提高變壓吸附裝置分離效率。
[0025] (三)、本發(fā)明包括二段膜分離裝置,能夠?qū)σ欢文し蛛x后的滲余氣和變
[0026] 壓吸附再生步驟中解吸得到的碳二及以上組分、甲烷及少量氫氣進(jìn)行分離,
[0027] 滲透的氫氣返回到變壓吸附裝置,使得氫氣的回收率能達(dá)到95 - 99%以上。
[0028] (四)、本發(fā)明采用低壓膜分離技術(shù),且二段膜分離操作壓力相對(duì)低于一
[0029] 段膜分離,能顯著降低滲余燃料氣部分的能量損失,降低能耗。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明中實(shí)施例1中采用的工藝流程圖;
[0031] 圖2為本發(fā)明中實(shí)施例2中采用的工藝流程圖;
[0032] 圖3為本發(fā)明中實(shí)施例3中采用的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下通過【具體實(shí)施方式】的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。但不應(yīng)將此理解 為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下,根 據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更,均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0034] 實(shí)施例1 :
[0035] 原料氣組成
[0036] 催化裂化干氣
[0037]
[0038] 原料氣在壓力~I. 5MPa下首先經(jīng)氣液分離器除水后進(jìn)入一段膜分離裝置。
[0039] -段膜分離裝置:氫氣通過膜后形成滲透氣(含氫氣體),含氫氣體進(jìn)入變壓吸附 裝置,進(jìn)行變壓吸附氫氣分離。未能通過膜的氣體組成滲余氣直接進(jìn)入二段膜分離系統(tǒng)。
[0040] 膜分離后的滲透氣在壓力~0· 6MPa、溫度彡40°C下進(jìn)入變壓吸附裝置。在變壓吸 附系統(tǒng)中,有8個(gè)吸附塔組成的PSA - H2系統(tǒng),該系統(tǒng)采用8 - 2 - 3/V流程。任意時(shí)刻 總是有2臺(tái)吸附器處于吸附步驟,由入口通入原料氣,出口端獲得半產(chǎn)品氫氣。每臺(tái)吸附器 在不同時(shí)間依次經(jīng)歷吸附、均壓降、逆放、抽空、均壓升工藝步驟。
[0041] 半產(chǎn)品氫氣經(jīng)過緩沖罐后,進(jìn)入脫氧加熱器進(jìn)行加熱、達(dá)到設(shè)