CN101163536B - 采用精炼工艺单元如加氢处理、加氢裂化的快速循环压力摆动吸附的改进的集成 - Google Patents

采用精炼工艺单元如加氢处理、加氢裂化的快速循环压力摆动吸附的改进的集成 Download PDF

Info

Publication number
CN101163536B
CN101163536B CN2006800029465A CN200680002946A CN101163536B CN 101163536 B CN101163536 B CN 101163536B CN 2006800029465 A CN2006800029465 A CN 2006800029465A CN 200680002946 A CN200680002946 A CN 200680002946A CN 101163536 B CN101163536 B CN 101163536B
Authority
CN
China
Prior art keywords
purity
gas
recovery
rate
product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2006800029465A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101163536A (zh
Inventor
C·Y·萨博特克
R·L·埃克斯
E·W·科尔科兰
N·孙达拉姆
B·K·考尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
ExxonMobil Research and Engineering Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US11/312,177 external-priority patent/US7591879B2/en
Application filed by ExxonMobil Research and Engineering Co filed Critical ExxonMobil Research and Engineering Co
Publication of CN101163536A publication Critical patent/CN101163536A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101163536B publication Critical patent/CN101163536B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G49/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00
    • C10G49/007—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00 in the presence of hydrogen from a special source or of a special composition or having been purified by a special treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/0473—Rapid pressure swing adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1096—Aromatics or polyaromatics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/30—Aromatics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明为一种用于操作具有循环时间T的快速循环压力摆动吸附(RCPSA)以将原料气分为非吸附气和尾气的方法。该方法包括步骤：将纯度为F％的原料气在高压下通过选择地吸附尾气的床的第一端，且将产物气以时间F从床的第二端中流出。产物气的纯度为P％，且回收率为R％。随后将床同向地减压持续时间tco，随后逆向地将床减压持续时间tCN。随后将床清洗持续时间tP，其中解吸物(尾气)在大于30psig的压力下在床的第一端被释放。随后将床再加压持续时间tRP。

Description

采用精炼工艺单元如加氢处理、加氢裂化的快速循环压力摆动吸附的改进的集成
发明背景 
本发明涉及用于操作快速压力摆动吸附单元的方法。特别地，该方法操作快速压力摆动吸附单元，使得在高于30psig的压力下释放尾气(废气)。 
压力摆动吸附(PSA)在商业上广泛应用以分离和纯化气体，包括空气分离。快速压力摆动吸附(RCPSA)，其在相对于PSA更短的循环时间上操作，也可以用于空气分离。在回座压力(blowdown pressure)(通常为5-15psig)下从每个工艺中排出尾气(吸附气体)。 
在油精炼环境中，经常期望将进料气分为尾气(吸附气体)和非吸附气体，并将尾气送到通常在60-80psig的压力下的燃料集管(header)或其它精炼废物流中。由此，期望的是，应在这些较高压力下排出尾气。否则，必须在分离单元与燃料集管之间插入尾气压缩机。产物气的纯度和/或回收率也必须较高。 
发明概述 
本发明为用于操作具有循环时间tTOT的快速循环压力摆动吸附(RCPSA)体系以将进料气分为非吸附气和尾气(废气)的方法。该方法包括以下步骤：将纯度为F％(其中F为不可吸附组分的进料气的百分比)的进料气通过选择地吸附尾气的吸附剂床，且将产物气以时间tF从床中流出，其中产物气的不可吸附组分的纯度为P％，且回收率为R％。回收率R％为产物中不可吸附组分的量与进料中吸附组分的量之比。随后将床同向地减压持续时间tCO，随后逆向地将床减压持续时间tCN，其中解吸物(尾气或废气)在大于或等于30psig的压力下从床中被释放。将床吹扫持续时 间tP，通常使用一部分产物气。随后将床再加压持续时间tRP，通常使用一部分产物气或原料气，其中，循环时间tTOT等于构成总循环时间的各个循环时间之和，即 
                 tTOT＝tF+tCO+tCN+tP+tRP
进行本发明，使得3种具体比例遵循如下的定义： 
                 0＜tCO/tF≤1/3，和 
                 tCN/tF≤1/4，和 
                 1/5≤tCO/tP， 
得到的条件使得，(1)回收率R％≥80％，对于产物纯度与原料纯度比例，P％/F％≥1.1，和/或(2)回收率R％≥90％，对于产物纯度与原料纯度比例，0＜P％/F％＜1.1。 
在高到足以可以将尾气进料到另一不存在尾气压缩的装置中的压力下释放该尾气。 
更优选的实施方式中，尾气压力大于或等于60psig。最优选的实施方式中，尾气压力大于或等于80psig。产物气包括氢气、甲烷、烯烃、氧气、氮气、氦气、或饱和物。可以将尾气进料到精炼或石化单元中的另一单元中，如加氢处理单元、重整单元、流化催化裂化器单元或甲烷合成单元。 
另一优选实施方式中，使床减压中的唯一步骤为同向流动。即，省略逆向减压步骤。 
附图说明
图1显示了用于典型的快速压力摆动吸附(RCPSA)工艺的装置的示意图。 
优选实施方式的详细说明
压力摆动吸附(PSA)为商业上广泛用于分离和纯化气体的方法。该 方法由作为一个循环操作的五个步骤组成。图1显示了用于实施该方法的系统的示意图。第一步骤为进料步骤，其中在阀6关闭、阀18打开的情况下将进料气的混合物在高压下通过阀4穿过吸附材料12。材料12选择地除去混合物的组分，由此产生富含优选组分的产物气，其通过阀18。第二步骤为同向减压，其中关闭阀4且压力在吸附材料12中降低。步骤3为逆向减压步骤，其中阀4关闭且阀6打开。在该步骤中，通过减压到更低压力来吹扫吸附材料，随后是步骤4，在该更低压力下在与进料流相反的方向上吹扫。这些步骤(3和4)中制得的流出物被称为尾气。这些四个步骤之后，在步骤5中将吸附材料与进料或产物气一起加压以制备用于下一进料步骤的气体。对于连续生产，采用进行所述基本循环的不同步骤的几个容器来实施循环。本发明中，以使得尾气压力高到无需尾气压缩机就可将其送到另一单元的方式操作这些五个步骤。 
快速压力摆动吸附(RCPSA)与传统压力摆动吸附(CPSA)的区别在于其采用更短的循环时间。例如，RCPSA循环时间通常小于1分钟，而CPSA循环时间通常大于2-4分钟。用于实施这些循环的硬件(阀、管道、容器构型)也大大地不相同，且用于CPSA和RCPSA二者的装置的生产商都存在。虽然CPSA目前用于精炼厂用于回收气体如氢气，但是RCPSA目前在商业上普遍仅用于空气分离。下列实施例阐述了本发明的主题。采用PSA工艺的计算机模拟模型来确定不同条件下的工艺性能。 
实施例1：在此处所要求的具有精炼单元的PSA的改进的集成的一种实施方式中，将用于生产烯烃产物的RCPSA与CPSA比较。例如，计算机模拟显示，对于65体积％乙烯-35％乙烷流的分离，0.16MMSCFD(每天百万标准立方英尺)、在4A沸石上、具有20秒进料步骤的RCPSA能够制得纯度大于90％的乙烯，采用具有一个进料步骤的CPSA所需的吸附剂量的1/6(六分之一)。该特定实施例仅示意性说明了RCPSA应用于其他烯烃-烷烃分离。 
实施例2：该实施例中，精炼流在480psig下且尾气在65psig下，由此压力摆动为6.18。进料组成和压力是精炼加工单元典型的，如加氢处理或加氢处理应用中发现的那些。在该实施例中，典型的烃由它们的碳原子数来描述，即，C1＝甲烷，C2＝乙烷等。RCPSA能够在大范围的流速之上制得＞99％纯度和＞81％回收率的氢气。表1a、b显示了RCPSA的计算机模拟的结果和对于该实施例的不同组分的输入与输出百分比。表1a、b也显示了对于在480psig下的6MMSCFD流和65psig下的尾气氢气纯度随着回收率从89.7％增加到91.7％如何降低。 
表1a、b 
在H2纯化中RCPSA(67ft3)中输入和输出的组成(mol％) 
进料在480psig、122℉下且尾气在65psig下。 
进料速度为约6MMSCFD。 
情形1a，更高纯度 
步骤时间以秒为单位，tF＝1，tCO＝0.167，tCN＝0，tP＝0.333，tRP＝0.5 
H2纯度98.6％，回收率89.7％ 
情形1b，更高纯度 
步骤时间以秒为单位，tF＝1，tCO＝0.333，tCN＝0，tP＝0.167，tRP＝0.5 
H2纯度97.8％，回收率91.7％ 
Figure G06802946520070725D000052
本发明中所述的RCPSA操作由不同步骤组成的循环。步骤1为进料步骤，期间制得产物，步骤2为同向减压，步骤3为逆向减压，步骤4为吹扫，通常为逆向)，且步骤5为用产物再加压。在本文中所述的RCPSA中，在任何时刻总数的一半的床处于进料步骤。另外步骤2至5的持续时间等同于整个步骤1的持续时间。总循环的典型步骤时间可以为0.5s-2s或者更低。步骤2-5为该时间的一部分。 
表2步骤持续时间对RCPSA(67ft3)下H2纯度和回收率的影响。 
与表1相同的条件，进料在480psig、122℉下且尾气在65psig下。 
进料速度为约6MMSCFD。 
2a.无逆向减压 
  纯度   回收率   tF   tCO   tCN   tP   tRP
  ％   ％   s   s   s   s   s
  98.2   84.3   1   0.283   0.05   0.167   0.5
  98.3   85   1   0.166   0.167   0.167   0.5
  99.9   80   1   0.083   0.25   0.167   0.5
2b.采用逆向减压，中间压力＝105psig 
  纯度   回收率   tF   tCO   tCN   tP   tRP
  ％   ％   s   s   s   s   s
  97.8   91.7   1   0.333   0   0.167   0.5
  98.7   90   1   0.166   0   0.334   0.5
  99   88   1   0.083   0   0.417   0.5
表2的条件与表1中的相同。表2a显示，当不存在逆向减压步骤时，同向减压持续时间应是小于进料步骤时间的1/3以保持高纯度＞99％。 
类似地，表2b显示，采用逆向减压，总减压时间应优选地是小于进料步骤时间的1/3且逆向减压持续时间应是小于进料步骤时间的1/4以保持高纯度＞99％。 
实施例3：该实施例显示了如表3的进料栏中所示的、再一次含有典型组分的10MMSCFD精炼流。该流在480psig下且RCPSA尾气在65psig下，由此绝对压力摆动为6.18。对于例如进料组成含有74％H2。本发明的RCPSA再一次能够从这些进料组成中制得＞99％纯度和＞85％回收率的氢气。表3a、b显示了该实施例的结果。 
表3a、b 
在H2纯化中RCPSA(53ft3)中输入和输出的组成(mol％) 
进料在480psig、101℉下且尾气在65psig下。 
进料速度为约10MMSCFD。 
情形3a，更高纯度 
步骤时间以秒为单位，tF＝0.583，tCO＝0.083，tCN＝0，tP＝0.25，tRP＝0.25 
H2纯度99.8％，回收率86％ 
Figure G06802946520070725D000071
情形3b，更低纯度 
步骤时间以秒为单位，tF＝0.5，tCO＝0.167，tCN＝0，tP＝0.083，tRP＝0.25 
H2纯度93％，回收率89％ 
Figure G06802946520070725D000072
在两种情形3a、3b中，虽然尾气压力高达65psig，但是本发明显示仅在同向减压步骤的持续时间(5/60s)是小于1/3倍的进料步骤持续时间(35/60s)时获得的高纯度(99％)。 
表2和3a显示，对于6MMSCFD和10MMSCFD两种流速条件，采用RCPSA可实现极高纯度～99％和＞85％回收率的氢气。两种情形中尾气是在65psig下。采用在高压下产生的全部废物用RCPSA实现的产物气的这种高纯度和回收率之前并未发现，且是本发明的关键特征。 
表3c显示了对于RCPSA(体积＝49立方ft)的结果，其将高纯度(＞99％)H2在高回收率下传送用于表3a、b中所讨论的相同精炼流。表3c部分a显示，对于其中不存在逆向减压步骤的情形，当同向减压步骤的持续时间是小于进料步骤时间的1/3时，制得了高纯度H2。 
表3c步骤持续时间对RCPSA(49ft3)中H2纯度和回收率的影响。进料在480psig、101°F下且尾气在65psig下。进料速度为约10MMSCFD。无逆向减压。 
  纯度   回收率   tF   tCO   tCN   tP   tRP
  ％   ％   s   s   s   s   s
  95.6   87.1   0.5   0.167   0   0.083   0.25
  97.6   86   0.5   0.117   0   0.133   0.25
  99.7   85.9   0.5   0.083   0   0.167   0.25
实施例4：在该实施例中，表4进一步阐述了依据本文中所述的发明操作的RCPSA的性能。该实施例中，进料为典型的精炼流且在300psig的压力下。当全部尾气在40psig下排放时，本发明的RCPSA能够以83.6％回收率制得99％纯度氢气产物。这种情形中，可以将尾气送到闪蒸桶或者其他分离器或者其他下游精炼装置中，无需进一步压缩。该实施例中绝对压力摆动为5.52。同时RCPSA也将CO除去到＜2vppm，这点对于采用富氢产物流的精炼单元来说是非常期望的。更低水平的CO确保了下游单元中的催化剂能够在更长的时间内活性不会降低地操作。传统PSA不能满足该CO规定和同时也满足在更高压力下排放全部尾气的条件，如典型的燃料集管压力或处理这种RCPSA废物的其他装置的压力。由于全部尾气在40psig或更高下可获得，对于将RCPSA与精炼装置集成来说无需另外的压缩。现有技术通常采用借助于转轴的压缩/膨胀。 
表4 
在从氢气中除去一氧化碳和烃时RCPSA(4ft3)中输入和输出的组成(mol％)。进料在300psig、101°F下且进料速度为约0.97MMSCFD。步骤时间以秒为单位，tF＝0.5，tCO＝0.1，tCN＝0，tP＝0.033，tRP＝0.066H2纯度99.99％，回收率88％ 
Figure DEST_PATH_GSB00000316525200021
实施例5：表5a、b比较了依据本文中所述的发明操作的RCPSA的性能。被纯化的流具有比进料中的更低H2(51mol％)且是典型的精炼/石化流。两种情形5a、b中，在同向步骤之后施用逆向减压步骤。依据本发明，表5a显示，即使在全部尾气在65psig或更高下排放时也能够获得高H2回收率(81％)。相反地，当一些尾气在低到5psig时可获得时，RCPSA在逆向减压中损失氢气，使得H2回收率降到56％。另外，表5a中更高压力的流表明无需尾气压缩。 
表5a、b尾气压力对回收率的影响 
应用于具有H2浓度(51.3mol％)的进料的RCPSA的实例 
在H2纯化中RCPSA(31ft3)中输入和输出的组成(mol％) 
进料在273psig、122℉下且进料速度为约5.1MMSCFD。 
5a.步骤时间以秒为单位，tF＝0.5，tCO＝0.083，tCN＝0.333，tP＝0.25，tRP＝0.133 
尾气可自65-83psig得到，H2纯度99.7％，回收率81％ 
Figure G06802946520070725D000101
5b.步骤时间以秒为单位，tF＝0.667，tCO＝0.167，tCN＝0.083，tP＝0.083，tRP＝0.33 
尾气可自5-65psig得到，H2纯度99.9％，回收率56％ 
Figure G06802946520070725D000102
实施例6：该实施例中，表6a、b比较了依据本文中所述的发明操作的RCPSA的性能。这些情形中，进料压力为800psig且尾气在65psig或者100psig下排放。该组成反映了典型的杂质如H2S，其可以存在于个精炼应用中。如可以看到的那样，两种情形中观察到高回收率(＞80％)和高纯度＞99％。这两种情形中，仅采用了同向减压且将该步骤期间的流出物送到该循环的其他床中。尾气仅在逆流吹扫步骤期间流出。表6c显示了对于当一些尾气也在同向减压之后的逆向减压步骤中排放时操作的RCPSA情形。该同向减压的流出物具有足够纯度和压力以能够将其返回到RCPSA容器构型(其为本发明的一部分)中的其他床之一中。尾气、 即废气在逆向减压和逆向吹扫步骤期间流出。 
所有情形中，在使得能够与其他高压精炼工艺集成的高压下能够获得全部数量的尾气。这样排除了对于任意形式的转轴机械或压缩机的需求，同时以高回收率制得高纯度气体。依据本发明的宽泛的权利要求，这些情形仅被认为是示例性实施例，且并非限定于精炼、石化或处理场所或者甚至被分离的特定分子的种类。 
表6a、b、c应用于高压进料的RCPSA的实例 
在H2纯化中RCPSA(18ft3)中输入和输出的组成(mol％) 
进料在800psig、122℉下且进料速度为约10.1MMSCFD。 
6a.步骤时间以秒为单位，tF＝0.91，tCO＝0.25，tCN＝0，tP＝0.33，tRP＝0.33 
尾气65psig，H2纯度99.9％，回收率87％ 
Figure G06802946520070725D000121
6b.步骤时间以秒为单位，tF＝0.91，tCO＝0.25，tCN＝0，tP＝0.33，tRP＝0.33 
尾气100psig，H2纯度99.93％，回收率80.3％ 
Figure G06802946520070725D000122
6c.步骤时间以秒为单位，tF＝0.91，tCO＝0.083，tCN＝0.25，tP＝0.167，tRP＝0.41 
尾气自65-100psig，H2纯度99.7％，回收率81％ 
实施例7：实施例7比较了依据本文中所述的发明操作的RCPSA的性能。被纯化的流具有比进料中更高的H2(85mol％)且是典型的精炼/石化流。这些实施例中产物中的纯度增加小于10％(即P/F＜1.1)。在这种限制下，本发明的方法能够以＞90％回收率制得氢气，无需尾气压缩。 
表7a、b、c应用于具有H2浓度(85mol％)的进料的RCPSA的实例。RCPSA(6.1ft3)中输入和输出的组成(mol％)。 
进料在480psig、135℉下且进料速度为约6MMSCFD。 
7a.步骤时间以秒为单位，tF＝0.5，tCO＝0.33，tCN＝0.167，tP＝0.167，tRP＝1.83回收率＝85％ 
Figure G06802946520070725D000131
7b.步骤时间以秒为单位，tF＝1，tCO＝0.333，tCN＝0.167，tP＝0.083，tRP＝0.417回收率＝90％ 
Figure G06802946520070725D000132
7c.步骤时间以秒为单位，tF＝2，tCO＝0.667，tCN＝0.333，tP＝0.167，tRP＝0.833回收率＝90％ 
Figure G06802946520070725D000133
表8a、b概括了用于阐述本发明的实施例中的情形，按照先前所述的 步骤持续时间的具体比例。 
表8a.纯度比(P/F)≥1.1 
表8b.纯度比(P/F)＜1.1 
Figure G06802946520070725D000142
现有技术存在其中在中等、升高的压力下除去一部分PSA废气的情形。但是，在每种情形中，操作PSA使得在低压力(5psig＝20psia)下制得一些废气。这种低压废气也可以有助于降低回收率，因为这种含有越来越大的分数的重的、不期望的组分的废气也含有有价值的轻质产物如氢气。这是由于更大压力摆动提供的更深水平的清洁的结果。但是，本领域中并未彻底理解的是，正是这种另外的重质产物的富集也可能由于不可避免的与排放的重质杂质一起的轻质组分的损失而降低回收率。这种重质杂质必须排放，因为其不能被返回到RCPSA体系中和再次使用，例如作为加压气体以在进行加压步骤的RCPSA中加压另一容器。
本文中所公开的另一特征是，RCPSA在轻质产物的高纯度和回收率下操作，同时仅采用同向减压/放气(blowdown)步骤，即不采取逆向放气步骤。这种逆向放气步骤在现有技术中被引用作为产生能量回收的手段，通过利用一部分逆向废气来驱动称作涡轮膨胀机的单独的机械。这种涡轮膨胀机随后可以同时驱动在相同轴上操作的压缩机。以这种方式现有技术要求降低压缩需求。显然，本发明中不需要这种装置，因为在升高的压力下可获得全部废气，由此排除了任意的转动压缩机装置如转动轴。另外，通过控制同向放气步骤的持续时间使得从产物端(即与进料步骤同向)流出的同向排放气体不会在纯度方面降到低于具体数量，通常该进料组分，随后所有同向排放气体，可以用于加压该RCPSA循环中其他床。这种特征大大地保存了轻质产物和增加了轻质产物的回收率。 

Claims (20)

1.一种用于操作具有循环时间tTOT的快速循环压力摆动吸附体系从而将进料气分为产物气和尾气或废气的方法，其包括：
(a)将纯度为F％的所述进料气通到选择地吸附所述尾气的吸附剂床中，并使所述产物气从所述床中流出，持续时间tF，其中所述产物气纯度为P％且回收率为R％，
(b)将所述床同向地减压持续时间tCO，
(c)将所述床逆向地减压持续时间tCN，
(d)将所述床吹扫持续时间tP，其中解吸物，也就是尾气或废气，在大于30psig的压力下从所述床释放出来，和
(e)将床再加压持续时间tRP，其中
循环时间tTOT等于构成总循环时间的各个循环时间之和，
tTOT＝tF+tCO+tCN+tP+tRP
且，其中
0＜tCO/tF≤1/3，且
tCN/tF≤1/4，且
1/5≤tCO/tP，
从而使得
对于产物纯度与进料纯度之比P％/F％≥1.1，回收率R％＞80％，和/或对于产物纯度与进料纯度之比0＜P％/F％＜1.1，回收率R％＞90％。
2.权利要求1的方法，其中所述尾气的压力大于60psig。
3.权利要求1的方法，其中所述产物气包括氢气。
4.权利要求1的方法，其中所述产物气包括甲烷。
5.权利要求1的方法，其中所述产物气包括烯烃。
6.权利要求1的方法，其中所述产物气包括氧气。
7.权利要求1的方法，其中所述产物气包括氮气。
8.权利要求1的方法，其中所述产物气包括氦气。
9.权利要求1的方法，其中所述产物包括饱和物。
10.权利要求1的方法，其中所述产物包括CO2。
11.权利要求1的方法，其中所述产物气的所述纯度大于90％。
12.权利要求1的方法，其中所述产物气的所述纯度大于95％。
13.权利要求1的方法，其中所述产物气的所述纯度大于99％。
14.权利要求1的方法，其中尾气或废气压力大于80psig。
15.权利要求1的方法，其中对于产物纯度与进料纯度之比P％/F％≥1.1，回收率R％≥85％，和/或对于产物纯度与进料纯度比例0＜P％/F％＜1.1回收率，R％≥95％。
16.权利要求1的方法，其中对于产物纯度与进料纯度之比P％/F％≥1.1，回收率R％≥90％，和/或对于产物纯度与进料纯度之比0＜P％/F％＜1.1，回收率R％≥98％。
17.权利要求1的方法，其进一步包括将所述尾气送入精炼或石化单元中而无尾气压缩的步骤。
18.权利要求17的方法，其中所述精炼单元为加氢处理单元、重整单元或流化催化裂化器单元。
19.权利要求17的方法，其中所述石化单元为甲醇合成单元。
20.权利要求1的方法，其中使所述床减压的所述步骤仅为同向流动，即，tCN＝0。
CN2006800029465A 2005-01-21 2006-01-20 采用精炼工艺单元如加氢处理、加氢裂化的快速循环压力摆动吸附的改进的集成 Expired - Fee Related CN101163536B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US64571305P 2005-01-21 2005-01-21
US60/645,713 2005-01-21
US11/312,177 US7591879B2 (en) 2005-01-21 2005-12-20 Integration of rapid cycle pressure swing adsorption with refinery process units (hydroprocessing, hydrocracking, etc.)
US11/312,177 2005-12-20
PCT/US2006/002141 WO2006078959A2 (en) 2005-01-21 2006-01-20 Improved integration of rapid cycle pressure swing adsorption with refinery process units (hydroprocessing, hydrocracking, etc.)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101163536A CN101163536A (zh) 2008-04-16
CN101163536B true CN101163536B (zh) 2011-12-07

Family

ID=36581709

Family Applications (9)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800029465A Expired - Fee Related CN101163536B (zh) 2005-01-21 2006-01-20 采用精炼工艺单元如加氢处理、加氢裂化的快速循环压力摆动吸附的改进的集成
CNB2006800029037A Expired - Fee Related CN100534581C (zh) 2005-01-21 2006-01-23 对来自氢源的含氢物流中氢的控制
CNB2006800029094A Expired - Fee Related CN100548442C (zh) 2005-01-21 2006-01-23 具有改进的氢控制的加氢处理工艺
CN2006800029022A Expired - Fee Related CN101107055B (zh) 2005-01-21 2006-01-23 改进的催化重整装置单元和单元操作
CNA2006800029200A Pending CN101107058A (zh) 2005-01-21 2006-01-23 改进加氢处理单元的氢处理
CNA2006800029018A Pending CN101107054A (zh) 2005-01-21 2006-01-23 石油化工工艺单元中的氢处理
CN201110198494.5A Expired - Fee Related CN102350170B (zh) 2005-01-21 2006-01-23 石油化工工艺单元中的氢处理
CNB2006800029215A Expired - Fee Related CN100558446C (zh) 2005-01-21 2006-01-23 改进氢处理的馏出物两段加氢处理
CN200680002947XA Expired - Fee Related CN101107060B (zh) 2005-01-21 2006-01-23 具有改进的氢气处理方式的重质原料加氢裂化方法

Family Applications After (8)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006800029037A Expired - Fee Related CN100534581C (zh) 2005-01-21 2006-01-23 对来自氢源的含氢物流中氢的控制
CNB2006800029094A Expired - Fee Related CN100548442C (zh) 2005-01-21 2006-01-23 具有改进的氢控制的加氢处理工艺
CN2006800029022A Expired - Fee Related CN101107055B (zh) 2005-01-21 2006-01-23 改进的催化重整装置单元和单元操作
CNA2006800029200A Pending CN101107058A (zh) 2005-01-21 2006-01-23 改进加氢处理单元的氢处理
CNA2006800029018A Pending CN101107054A (zh) 2005-01-21 2006-01-23 石油化工工艺单元中的氢处理
CN201110198494.5A Expired - Fee Related CN102350170B (zh) 2005-01-21 2006-01-23 石油化工工艺单元中的氢处理
CNB2006800029215A Expired - Fee Related CN100558446C (zh) 2005-01-21 2006-01-23 改进氢处理的馏出物两段加氢处理
CN200680002947XA Expired - Fee Related CN101107060B (zh) 2005-01-21 2006-01-23 具有改进的氢气处理方式的重质原料加氢裂化方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7892323B2 (zh)
EP (1) EP1850946A2 (zh)
JP (1) JP5011128B2 (zh)
CN (9) CN101163536B (zh)
AU (1) AU2006209271B2 (zh)
CA (1) CA2595589C (zh)
MX (1) MX2007008609A (zh)
SG (1) SG158910A1 (zh)
WO (1) WO2006079027A2 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG158909A1 (en) * 2005-01-21 2010-02-26 Exxonmobil Res & Eng Co Management of hydrogen in hydrogen-containing streams from hydrogen sources with rapid cycle pressure swing adsorption
FR2961215B1 (fr) * 2010-06-09 2013-11-08 Inst Francais Du Petrole Nouveau procede de reformage catalytique avec recyclage de l'effluent de reduction en amont du premier reacteur et recyclage du gaz de recyclage sur le ou les derniers reacteurs de la serie.
FR2981368B1 (fr) * 2011-10-12 2013-11-15 Areva Procede de generation d'hydrogene et d'oxygene par electrolyse de vapeur d'eau
CA2854364C (en) * 2011-11-04 2020-06-02 Saudi Arabian Oil Company Hydrotreating and aromatic saturation process with integral intermediate hydrogen separation and purification
CN104232151B (zh) * 2013-06-20 2016-01-13 中国石油化工股份有限公司 一种石脑油催化重整方法
CN105385470A (zh) * 2014-09-05 2016-03-09 北京安耐吉能源工程技术有限公司 一种催化重整方法
US10557091B2 (en) * 2016-07-28 2020-02-11 Uop Llc Process for increasing hydrocarbon yield from catalytic reformer
US10711205B2 (en) * 2017-06-22 2020-07-14 Uop Llc Process for recovering hydroprocessed effluent with improved hydrogen recovery
EP3421574A1 (de) * 2017-06-28 2019-01-02 SWISS RR Engineering Group AG Betrieb von anlagen für das katalytische reforming
US10632414B2 (en) 2018-01-25 2020-04-28 Uop Llc Integration of pressure swing adsorption and hydroprocessing for improved hydrogen utilization
CN109663544A (zh) * 2019-01-28 2019-04-23 安庆市泰发能源科技有限公司 丁烷脱氢反应器的烧焦分段给风装置
CN110255500A (zh) * 2019-07-25 2019-09-20 海南汉地阳光石油化工有限公司 一种循环氢脱氨提纯系统及方法
CN113075081B (zh) * 2021-04-08 2022-07-15 西南石油大学 注入气-原油多次接触过程固相沉积量测定装置及方法
CN113680173B (zh) * 2021-08-23 2023-01-13 无锡碳谷科技有限公司 一种直接空气捕获二氧化碳的装置及方法
CN115337758A (zh) * 2022-08-16 2022-11-15 瑞必科净化设备（上海）有限公司 一种膜分离与变压吸附提纯氢气的系统及提纯氢气的方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4194892A (en) * 1978-06-26 1980-03-25 Union Carbide Corporation Rapid pressure swing adsorption process with high enrichment factor
GB2091121A (en) * 1981-01-16 1982-07-28 Cryoplants Ltd Separation of gas mixtures
US5540758A (en) * 1994-02-03 1996-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with feed/vacuum advance and provide purge
CN1134970A (zh) * 1995-01-23 1996-11-06 波克股份有限公司 从气流中回收烃类的方法
CN1209351A (zh) * 1997-08-21 1999-03-03 成都新华化工研究所 从富氢废气中提取氢的变压吸附法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7903426A (nl) * 1979-05-02 1980-11-04 Electrochem Energieconversie Werkwijze voor het bedrijven van een brandstofcel.
US4483766A (en) * 1983-06-20 1984-11-20 Uop Inc. Process for catalytic reforming
US4723051A (en) * 1986-02-06 1988-02-02 Cosden Technology, Inc. Xylene isomerization process
US6063161A (en) 1996-04-24 2000-05-16 Sofinoy Societte Financiere D'innovation Inc. Flow regulated pressure swing adsorption system
WO1999028013A2 (en) * 1997-12-01 1999-06-10 Questair Technologies, Inc. Modular pressure swing adsorption apparatus
US6165350A (en) * 1998-05-22 2000-12-26 Membrane Technology And Research, Inc. Selective purge for catalytic reformer recycle loop
JP5057315B2 (ja) * 1998-10-30 2012-10-24 日揮株式会社 ガスタービン燃料油の製造方法
FR2786110B1 (fr) * 1998-11-23 2001-01-19 Air Liquide Procede de separation par adsorption modulee en pression d'un melange de gaz et installation pour sa mise en oeuvre
WO2000076628A1 (en) * 1999-06-09 2000-12-21 Questair Technologies Inc. Rotary pressure swing adsorption apparatus
CA2274318A1 (en) * 1999-06-10 2000-12-10 Questor Industries Inc. Pressure swing adsorption with axial or centrifugal compression machinery
CA2274312A1 (en) * 1999-06-10 2000-12-10 Kevin A. Kaupert Modular pressure swing adsorption apparatus with clearance-type valve seals
FR2795420B1 (fr) * 1999-06-25 2001-08-03 Inst Francais Du Petrole Procede d'hydrotraitement d'un distillat moyen dans deux zones successives comprenant une zone intermediaire de stripage de l'effluent de la premiere zone avec condensation des produits lourds sortant en tete du strippeur
EP1252092A1 (en) * 2000-02-01 2002-10-30 Texaco Development Corporation Integration of shift reactors and hydrotreaters
US6361583B1 (en) * 2000-05-19 2002-03-26 Membrane Technology And Research, Inc. Gas separation using organic-vapor-resistant membranes
CA2320551C (en) * 2000-09-25 2005-12-13 Questair Technologies Inc. Compact pressure swing adsorption apparatus
FR2822085B1 (fr) * 2001-03-16 2003-05-09 Air Liquide Adsorbant a transfert de matiere ameliore pour procede vsa ou psa
EP1455926A4 (en) * 2001-12-18 2006-10-04 Fluor Corp DRUCKWECHSELADSORPTIONSTEILUNG
FR2836061B1 (fr) * 2002-02-15 2004-11-19 Air Liquide Procede de traitement d'un melange gazeux comprenant de l'hydrogene et du sulfure d'hydrogene
US6660064B2 (en) * 2002-03-08 2003-12-09 Air Products And Chemicals, Inc. Activated carbon as sole absorbent in rapid cycle hydrogen PSA
WO2004087300A1 (en) * 2003-02-18 2004-10-14 Jej Co., Ltd. Gas concentration method and its apparatus
JP5139082B2 (ja) * 2005-01-21 2013-02-06 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 水素管理を改良した留出物の２段水素化処理

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4194892A (en) * 1978-06-26 1980-03-25 Union Carbide Corporation Rapid pressure swing adsorption process with high enrichment factor
GB2091121A (en) * 1981-01-16 1982-07-28 Cryoplants Ltd Separation of gas mixtures
US5540758A (en) * 1994-02-03 1996-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with feed/vacuum advance and provide purge
CN1134970A (zh) * 1995-01-23 1996-11-06 波克股份有限公司 从气流中回收烃类的方法
CN1209351A (zh) * 1997-08-21 1999-03-03 成都新华化工研究所 从富氢废气中提取氢的变压吸附法
CN1075741C (zh) * 1997-08-21 2001-12-05 成都新华化工研究所 从富氢废气中提取氢的变压吸附法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101107060A (zh) 2008-01-16
CN100558446C (zh) 2009-11-11
AU2006209271A1 (en) 2006-07-27
US7892323B2 (en) 2011-02-22
US20090007782A1 (en) 2009-01-08
MX2007008609A (es) 2008-01-16
CN101107056A (zh) 2008-01-16
CN101107055A (zh) 2008-01-16
CN100534581C (zh) 2009-09-02
EP1850946A2 (en) 2007-11-07
CN101107060B (zh) 2011-04-06
JP5011128B2 (ja) 2012-08-29
CN101107059A (zh) 2008-01-16
CN101163536A (zh) 2008-04-16
CA2595589A1 (en) 2006-07-27
CN101107058A (zh) 2008-01-16
JP2008528419A (ja) 2008-07-31
CA2595589C (en) 2011-08-30
CN101107054A (zh) 2008-01-16
CN102350170A (zh) 2012-02-15
WO2006079027A3 (en) 2006-10-12
CN102350170B (zh) 2014-12-10
CN100548442C (zh) 2009-10-14
AU2006209271B2 (en) 2011-03-03
CN101107055B (zh) 2010-07-14
CN101107057A (zh) 2008-01-16
WO2006079027A2 (en) 2006-07-27
SG158910A1 (en) 2010-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101163536B (zh) 采用精炼工艺单元如加氢处理、加氢裂化的快速循环压力摆动吸附的改进的集成
JP4919970B2 (ja) 製油所処理装置（水素処理、水素化分解など）と高速サイクル圧力スイング吸着との改善された統合
US5792239A (en) Separation of gases by pressure swing adsorption
US6565628B2 (en) Pressure swing adsorption process with reduced pressure equalization time
CN1322912C (zh) 含氢和硫化氢的气体混合物的处理方法
CN101460234B (zh) 回收二氧化碳的方法
AU2004216325B2 (en) Off-gas feed method and object gas purification system
CA2331034C (en) Pressure swing adsorption process with multiple beds on purge and/or with ten beds and four pressure equalization steps
ES2382956T3 (es) Hidrotratamiento de destilados en dos etapas con gestión mejorada del hidrógeno
US3977845A (en) Adsorptive process for selective separation of gases
KR960010052A (ko) 동시 처리 압력 순환 흡착 방법
JP2008528732A (ja) 水素管理を改良した水素化処理方法
WO2015200075A1 (en) Pressure swing adsorption processes and systems for recovery of hydrogen and c2+ hydrocarbons
JP7372131B2 (ja) 二酸化炭素回収装置および方法
US8512443B2 (en) Hydrogen utilization within a refinery network
JP4316386B2 (ja) 水素リッチの供給ガスから水素を製造するための方法および装置
AU2021377152B2 (en) A process and plant for producing ultrahigh-purity hydrogen from low-grade hydrogen gas
CN111807324B (zh) 一种可用于高含氮废气的资源化处理系统及工艺
EP1228799A1 (en) Very large-scale pressure swing adsorption processes
CA2452536C (en) Pressure swing adsorption process with multiple beds on purge and/or with ten beds and four pressure equalization steps
AU780709B2 (en) Very large-scale pressure swing adsorption processes
CA2210340A1 (en) Separation of gases by pressure swing adsorption

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111207

Termination date: 20210120