CN104607000B - 一种炼厂干气中c2、c3组分、轻烃组分及氢气的回收方法 - Google Patents
一种炼厂干气中c2、c3组分、轻烃组分及氢气的回收方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种炼厂干气中C2、C3组分、轻烃组分及氢气的回收方法,其特征在于,包括:(1)炼厂干气经‑15~0℃冷凝回收液态轻烃组分;(2)未被冷凝的炼厂干气送入变温吸附塔,塔内吸附剂选择吸附C4~C6组分,解吸回收C4~C6组分;(3)未被吸附的气体送入变压吸附塔,经塔内的吸附剂选择吸附C2、C3组分,解析回收C2、C3组分;(4)未被吸收的气体进入膜分离设备,通过膜的渗透作用在渗透侧富集和回收氢气;(5)富集了氢气的气体通过变压吸附塔吸附除氢气外的杂质气体,得到纯化的氢气产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼厂干气中C2、C3组分、轻烃组分及氢气的回收方法。
背景技术
原油的二次加工过程中会产生大量的炼厂干气,如催化裂化干气、焦化干气、延迟焦化干气、各种加氢低分气、塔顶气等。炼厂干气主要含有氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷等组份,同时还会带有一定量的C4~C6组分,这些都是石油化工的重要资源,尤其是氢气、C2、C3组分及液化石油气组分。目前,国内炼厂由于产品质量升级,需要大量的氢气,各厂对氢气的回收利用都已重视起来,常见的氢气回收方法就是变压吸附和膜分离。然而,氢气回收后,含有大量轻烃组分的炼厂干气仍然没有很好的加以利用,而是作为工业燃料气、民用燃料气,多余部分则放火炬烧掉,造成了严重的资源浪费。随着我国炼油行业深度加工的迅速发展,副产干气量也大大增加,如何综合利用好这部分宝贵的化工原料,提高炼油厂的综合经济效益,成为了急需解决的问题。
发明内容
为了减少资源浪费,最大限度回收炼厂干气中的可利用成分,本发明提供了一种炼厂干气中C2、C3组分、轻烃组分及氢气的回收方法。
该方法包括以下步骤:
(1)冷凝分离回收轻烃:炼厂干气经-15~0℃冷凝处理,回收液态轻烃组分;
(2)变温吸附回收轻烃:未被冷凝的炼厂干气送入变温吸附塔,塔内吸附剂选择吸附C4~C6组分,解吸回收C4~C6组分;
(3)变压吸附回收C2、C3组分:步骤(2)未被吸附的气体送入变压吸附塔,经塔内的吸附剂选择吸附C2、C3组分,解吸回收C2、C3组分;
(4)膜分离提浓氢气:步骤(3)未被吸收的气体进入膜分离设备,通过膜的渗透作用在渗透侧富集和回收氢气;
(5)变压吸附提纯氢气:步骤(4)富集了氢气的气体通过变压吸附塔吸附除氢气外的杂质气体,得到纯化的氢气产品。
上述方法将冷凝分离、变温吸附、变压吸附和膜分离有机结合,可充分发挥各技术的优势,先用冷凝分离与变温吸附组合工艺将C4~C6组分及少量C2、C3组分分离出来,这样既回收了轻烃组分,又减少了C4~C6组分对后续步骤回收C2、C3组分的吸附剂的影响,提高了C2、C3组分的回收率。然后利用变压吸附将C2、C3组分分离出来。干气中的C2~ C6组分被分离后,剩余气体中氢气的含量大大提高,为利用膜分离回收炼厂干气中的氢气创造了条件。最后用膜分离和变压吸附组合工艺进一步分离提纯氢气。相比于仅使用变压吸附工序和膜分离工序的组合,利用上述整套工艺流程,可以同时获得高纯度的氢气和C2、C3组分和轻烃组分(C3~C6),提高了炼厂干气的利用率,是解决炼厂干气资源化的有效技术手段。
作为优选方案,上述回收方法中,炼厂干气在进行冷凝分离前还经过脱酸吸收塔,在塔内与吸收液或吸附剂接触进行脱酸。由于炼厂干气中还含有二氧化碳、硫化氢等酸性气体,因此在进行变压吸附处理之前最好先通过脱酸吸收塔,在吸收塔内酸性气体与吸收液或吸附剂接触,达到脱除二氧化碳等酸性气体的目的,以利于获得高纯度的C2、C3组分、轻烃组分和H2。
作为优选方案,上述回收方法中,步骤(1)液态轻烃组分复热到20℃,分离出的气体与步骤(3)回收的C2、C3组分混合。经过冷凝获得的液态轻烃组分为多种物质的混合物,其中也会包含一些不需要冷凝的轻质组分如CH4、C2H6等,通过复热工序,这部分轻质组分重新变为气态,然后与步骤(3)回收的C2、C3组分混合,成为乙烯原料,同时提纯了轻烃(C3~C6)和乙烯原料,获得最优分离效果。
作为优选方案,上述回收方法中,步骤(2)C4~C6组分经压缩冷却后与复热后的液态轻烃组分混合回收。
作为优选方案,上述回收方法中,步骤(3)回收的C2、C3组分分出部分通入步骤(3)变压吸附塔,作为置换气使用。
作为优选方案,上述回收方法中,步骤(4)未透过膜的渗余气通入变温吸附塔作为再生气使用。渗余气温度较高,直接排放不但污染空气而且造成能源浪费,将其通入变温吸附塔,用其吹扫吸附剂床层,一是可以升高吸附剂的温度,二是通过吹扫可以使吸附的组分脱附,并将其带出,使吸附剂达到再生的目的。
作为优选方案,上述回收方法中,步骤(4)富集了氢气的气体在送入变压吸附塔之前还经过压缩和冷却处理,使经过步骤(4)富集的氢气的压力和温度达到变压吸附最佳的操作工况。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
炼厂干气即原料气中含有多种成分,如果系统设计不合理或者参数不适宜,不仅会严重影响各种成分的收率,还会严重影响各回收产品的质量。本发明的冷凝/吸附/膜分离集成工艺是从炼厂干气中高效回收轻烃组分(C3~C6)、乙烯原料及氢气的工艺技术流程,其关键技术是:将冷凝、变温吸附、变压吸附及膜分离工艺有机结合,通过这种配合,可以同时回收炼厂干气中的轻烃组分(C3~C6)、乙烯原料、氢气产品,且回收率较高。
(a)本发明有机的将冷凝工艺、吸附工艺、膜分离工艺相结合,充分考虑了炼厂干气中各组分的特点和相互影响,综合回收炼厂干气中的轻烃组分、乙烯原料和氢气,并且有效的提高了三者的回收率。
(b)本发明不仅能有效回收得到高纯度的氢气,而且对把低氢纯度干气中氢回收变为切实可行,从而减少了炼厂低纯度氢气的排放,提高了炼厂氢气的利用率。
(c)本发明提供了可调节的冷凝温度和复热温度,可以根据用户对轻烃及乙烯原料需求量来调节冷凝温度。要获得更多的轻烃组分时,选用较低的冷凝温度,需要获得更多的乙烯原料时,选用较高的冷凝温度或者较低的复热温度。
附图说明
图1是本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,以使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明并予以实施。
实施例1
(1)脱酸性气体:炼厂干气即原料气可通过脱酸溶液吸收塔,或者装有脱硫和脱碳吸附剂的吸附塔,去除其中的H2S和CO2等酸性气体。
(2)冷凝回收轻烃组分:脱除酸性气体的原料气,进入冷冻系统,冷凝至-15℃~0℃后进入气液分离罐进行气液分离。冷凝温度可根据需要回收轻烃和C2、C3的量进行调节,冷凝得到液体轻烃组分。
为获得更多的乙烯原料,将冷凝回收的液体轻烃组分经一换热器加热到20℃,分离出其中的C1~C3组分,分离出的C1~C3组分与PSA回收的乙烯原料混合送出界区。
(3)变温吸附回收轻烃:来自冷凝单元的未被冷凝的原料气(不凝气)直接送入变温吸附系统;或者与膜分离单元的渗透气充分换热(用渗透气的温度加热该不凝气)后,再加热到25~40℃左右,送入变温吸附系统。
变温吸附系统由3台吸附塔、1台换热器和1台加热器构成,3台变温吸附塔交替进行吸附净化、加热再生、冷却准备过程。送入的气体经塔内活性氧化铝吸附剂选择吸附除掉其中的C4~C6等重烃杂质,同时也能吸附其中的水分和CO2等杂质。吸附饱和后的吸附剂则利用步骤(5)膜分离单元的渗余气进行吹扫得以再生。
(4)变压吸附(PSA)回收C2、C3组分:本单元采用变压吸附工艺,变压吸附系统(PSA装置)由8个装填回收乙烯原料专用吸附剂的变压吸附塔组成,其工艺过程由吸附、均压降压、置换、真空解吸、均压升压和产品最终升压等步骤组成。由变温吸附塔过来的炼厂干气,进入PSA装置,在变压吸附塔内吸附剂的选择吸附下吸附C2和C3组分(乙烯原料)。抽真空获得的产品气即含有C2和C3组分的解吸气先经过产品气储存,部分产品气作置换气,置换气压缩返回PSA装置入口,其它产品气送给用户。
未被吸附的气体中含有N2、H2、CH4及少量的C2和C3组分等,从塔顶排出送入膜分离单元回收氢气。
(5)膜分离提浓氢气
膜分离的原料气与产品气需要一定的压差,所以来自变压吸附塔的未被吸附的气体压力需要调整至≥0.7MPa(G),经稳流后进入膜分离单元。膜分离单元由过滤器、加热器、膜分离器、渗透气冷却器及渗透气压缩机组成。过滤器中装有高效过滤元件,过滤精度为0.01μm,可除去可凝的液沫、雾滴及可能被夹带的固体粒子,被除杂后的气体再送入加热器加热至83℃,使气体远离露点并恒定膜分离系统的操作温度,经过以上预处理后,气体进入膜分离器,通过膜的渗透作用分离回收75%(V%)以上纯度的氢气。提浓的氢气经一级冷却器冷却至40℃,然后送至压缩机压缩至0.8MPa(G)~3.0MPa(G),并冷却至40℃后送入变压吸附氢提纯单元。回收氢气后的膜分离尾气(渗余气)作步骤(3)里变温吸附单元的再生气。
此步骤中,变压吸附的操作温度为40℃,操作压力根据产品氢气用户的压力要求,在0.8~3.0MPa(G)之间进行调整。
操作压力在0.8~1.0Mpa(G)之间采用VPSA(真空变压吸附)进行氢气提纯,该压力下提纯后的氢气可以直接送入用户炼厂的低压(压力在1.0Mpa左右)氢气管网直接使用。
但目前较多炼厂的氢气管网压力在2.0~2.4 MPa(G)之间,这种情况下为减少后续增压步骤,在本步骤的压缩程序中直接将压力提升至2.0~3.0 Mpa(G),采用PSA进行氢气提纯,就可以送到炼厂的氢气管网使用了。
(6)变压吸附提纯氢气
变压吸附提纯氢气采用连续真空解吸的变压吸附工艺,提纯装置由6个吸附塔组成,其工艺过程由吸附、三次均压降压、逆放、真空解吸、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成。将步骤(5)膜分离单元提浓后的氢气中的杂质进一步吸附脱除,最终获得纯度大于99%(V%)的产品氢气送至用户使用。变压吸附的解吸气(含除氢气外的杂质气体)作为燃料气送出界区。
具体数据如下:
利用一炼厂干气作为原料气(进料流量:26540Nm3/h;压力:0.9MPa(G);温度:40℃)。以此原料气数据为例,各点的物料衡算结果如表1所示:
表1 各点的物料平衡
表1(续1)
表1(续2)
通过表1可以看出,含氢气10%~25%左右,C2+C3气体25%~35%左右的炼厂干气26540Nm3/h,经过实施例1的工艺流程后,得到轻烃组分4435 Nm3/h(C3~C6的含量为90.28%),得到7577 Nm3/h的乙烯原料(C2+C3浓度约为90.49%),得到氢气产品2954 Nm3/h(氢气纯度约为99.32%)。C4~C6的回收率为98.25%,C2+C3的回收率为82.2%,H2的回收率为77.78%。
相较于现有技术,本发明的方法不但提高了回收氢气的纯度,同时获得大量乙烯原料和轻烃产品,实现了炼厂干气可利用资源的最大限度回收。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种炼厂干气中C2、C3组分、轻烃组分及氢气的回收方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)冷凝分离回收轻烃:炼厂干气经-15~0℃冷凝处理,回收液态轻烃组分;液态轻烃组分复热到20℃,分离出的气体与步骤(3)回收的C2、C3组分混合作为乙烯原料气回收;
(2)变温吸附回收轻烃:未被冷凝的炼厂干气送入变温吸附塔,塔内吸附剂选择吸附C4~C6组分,解吸回收C4~C6组分;C4~C6组分经压缩冷却后与复热后的液态轻烃组分混合回收;
(3)变压吸附回收C2、C3组分:步骤(2)未被吸附的气体送入变压吸附塔,经塔内的吸附剂选择吸附C2、C3组分,解吸回收C2、C3组分;
(4)膜分离提浓氢气:步骤(3)未被吸收的气体进入膜分离设备,通过膜的渗透作用在渗透侧富集和回收氢气;
(5)变压吸附提纯氢气:步骤(4)富集了氢气的气体通过变压吸附塔吸附除氢气外的杂质气体,得到纯化的氢气产品。
2.根据权利要求1所述的炼厂干气中C2、C3组分、轻烃组分及氢气的回收方法,其特征在于,炼厂干气在进行冷凝分离前还经过脱酸吸收塔,在塔内与吸收液或吸附剂接触进行脱酸。
3.根据权利要求1所述的炼厂干气中C2、C3组分、轻烃组分及氢气的回收方法,其特征在于,步骤(3)回收的C2、C3组分分出部分通入步骤(3)变压吸附塔,作为置换气使用。
4.根据权利要求1所述的炼厂干气中C2、C3组分、轻烃组分及氢气的回收方法,其特征在于,步骤(4)未透过膜的渗余气通入变温吸附塔,作为再生气使用。
5.根据权利要求1所述的炼厂干气中C2、C3组分、轻烃组分及氢气的回收方法,其特征在于,步骤(4)富集了氢气的气体在送入变压吸附塔之前还经过压缩和冷却处理。
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