CN104891439A - 一种重整气提高氢气回收率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工领域，涉及化工领域中的氢气提取技术，具体为一种重整气提高氢气回收率的方法。该方法包括以下步骤：将重整气经变压吸附装置分离，获得氢气后的含氢解吸气加压后进入膜分离装置获得燃料气和富氢渗透气，富氢渗透气加压后与重整气一起返回变压吸附装置回收氢气，脱氢后的渗余气作为燃料气体排出。本发明中的该方法结合变压吸附，膜分离二者的技术，充分发挥各单一技术的优势，同时提高氢气的纯度和回收率，降低操作成本。

Description

一种重整气提高氢气回收率的方法

技术领域

本发明属于化工领域，涉及化工领域中的氢气提取技术，具体为一种重整气提高氢气回收率的方法。

背景技术

重整气是石油化工中的一种重要资源，虽然重整气中轻烃和氢气有较高的利用价值，但其通常都被送入瓦斯管网作燃料气，有些甚至放入火炬燃烧掉。重整气中含有的氢气，可以分离出来重新利用，比将其直接用作燃料的价值要高。

目前重整气中回收氢气的技术主要有变压吸附法、膜分离法和深冷分离法。

变压吸附法是利用吸附剂对不同气体的吸附容量、吸附力、吸附速度随压力的不同而有差异的特性，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附混合物中的易吸附组分，当吸附床减压时，解吸这些吸附组分，从而使吸附剂再生。变压吸附法再生速度快、能耗低、操作简单、工艺成熟稳定。最大优点是可以得到产品纯度很高(99.9％)的氢气，氢气回收率在85％～90％左右。

膜分离法是借助气体各组分在膜中渗透率的不同而实现的，渗透推动力是膜两侧的分压差。膜分离技术具有工艺简单、操作弹性大、费用低等优点。用该法回收催化裂化干气中氢的装置已于1987年在美国庞卡城Okia建成。该技术氢气回收率为80％～95％。但膜分离回收氢气的纯度不高。

深冷分离工艺是利用进料组份相对挥发度差别(沸点差)来达到分离的目的。目前最简单和最通用的深冷工艺是部分冷凝法，这种方法主要用于氢/烃物流的分离，其装置主要由原料气的预处理和深冷分离系统组成，产品氢气纯度可达95％以上，氢气回收率可达92％～98％。深冷分离法投资大，能耗高，不适合中小规模的重整气回收氢气。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供可克服吸附分离法，膜分离法单一方法在重整气处理领域中的限制，充分发挥各单一技术的优势，获得回收率和纯度都较高的氢气资源的一种重整气提高氢气回收率的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种重整气提高氢气回收率的方法，是将变压吸附法和膜分离法组合的用于重整气提高氢气回收率的方法，该方法为：

首先将重整气经变压吸附装置分离，获得氢气后的含氢解吸气加压后进入膜分离装置获得燃料气和富氢渗透气，富氢渗透气加压后与重整气混合进入变压吸附装置回收氢气，脱氢后的渗余气作为燃料气体排出。

将重整气送入变压吸附步骤进行变压吸附，未被吸附剂吸附的氢气从变压吸附制氢塔顶流出，得到产品氢气，被吸附的甲烷，碳二以上组份和部分氢气从吸附剂上解吸出来，从变压吸附制氢塔底排出，得到解吸气体，进入膜分离系统。

将变压吸附装置中的解吸气体送入膜分离系统，其中，解吸气中所含的少量氢气从膜的渗透侧流出，得到含氢气体，含氢气体返回变压吸附装置，解吸气中所含的甲烷及碳二以上组分从膜的非渗透侧排出，得到脱氢气体，将脱氢气体作为燃料气体排出。

变压吸附装置解吸气从变压吸附装置的逆放步骤、冲洗步骤和抽空步骤的任意一个步骤或全部步骤获得。

将变压吸附装置的解吸气加压至0.4～1.6MPa后进入膜分离装置，获得燃料气和富氢渗透气，富氢渗透气返回变压吸附装置。作为优选，将变压吸附装置的解吸气加压至0.4～1.6MPa后进入膜分离装置。

将膜分离步骤后的含氢气体加压至0.5～3.0MPa后进入变压吸附装置。

从重整气中回收氢气。在变压吸附步骤中产生的解吸气中含有少量氢气，通过膜分离步骤将其中的氢气分离出后再返回变压吸附步骤，将含氢气体进一步回收，提高装置回收氢气效率。采用变压吸附步骤和膜分离步骤组合，能够有效提高产品氢气的纯度。

膜分离步骤采用低压膜，与常规膜组件相比，进入膜分离装置的气体压力更低，分离效率更高，能耗更低。

变压吸附制氢步骤：将重整气送入变压吸附吸附塔进行吸附分离，得到未被吸附的产品氢气和被吸附的含氢解吸气；

膜分离步骤：将变压吸附的解吸气送入膜分离系统，得到含氢气体和脱氢气体，含氢气体返回变压吸附制氢装置，将脱氢气体作为燃料气体排出。

进一步的，在所述膜分离步骤之前，还包括：压缩步骤：将所述变压吸附步骤产生的解吸气的压力提升至0.4～1.6MPa MPa后送入膜分离系统。

进一步的，在所述膜分离步骤之后，还包括：压缩步骤：将所述膜分离步骤产生的含氢气体的压力提升至0.5～3.0MPa后返回变压吸附步骤。

进一步的，在所述变压吸附步骤在0.5～3.0MPa压力、常温条件下进行，所述膜分离步骤在0.4～1.6MPa MPa压力、常温条件下进行。

进一步的，所述变压吸附步骤中，解吸气包括氢气、甲烷、碳二以上的有机物的混合气体。

本发明的积极效果体现在：

(一)、本发明结合变压吸附法和膜分离法对重整气进行处理，能够得到高纯度的氢气。

(二)、本发明采用的膜分离装置，能够对变压吸附再生步骤中解吸得到的碳二及以上组分、甲烷及少量氢气进行分离，渗透的氢气返回到变压吸附装置，使得氢气的回收率能达到95－98％及以上。

(三)、本发明中膜分离步骤采用低压膜，与常规膜组件相比，进入膜分离装置的气体压力更低，分离效率更高，能耗更低。

附图说明

图1为本发明中实施例1至实施例3中采用的工艺流程图

具体实施方式

以下通过具体实施方式的实施例对本发明作进一步详细的说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均包括在本发明的范围内。

实施例1：

原料气组成

将组成含量如上表的重整气在2.1MPa、～40℃条件下进入气液分离器脱除如油类组分的液态物质，进入净化系统脱除其中的氯离子及氯与氨所生成的氯化氨等，再送入PSA系统提纯氢气。

变压吸附制氢装置，每台吸附器在不同时间依次经历吸附、多级压力均衡降、逆放、抽空、多级压力均衡升、最终升压。逆放步骤排出吸附器中吸附的部分杂质组分，剩余的大部分杂质通过抽空步骤进一步完全解吸。产品氢气直接送出界区。解吸气经过解吸气缓冲罐和混合罐稳流稳压后送入增压系统。

压缩步骤：将变压吸附再生步骤中得到的解吸气体加压至1.2MPa压力，以提高后续膜分离步骤的分离效率。

膜分离步骤：将经压缩后的气体送入膜分离系统。氢气通过膜后形成渗透气(含氢气体)，含氢气体加压后返回变压吸附步骤，同重整气混合形成原料气，继续进行变压吸附氢气分离。如此循环，以提高氢气的收率。未通过膜的气体组成渗余气(脱氢气体)，将脱氢气体作为燃料气体排出。

本实施例中，氢气的纯度为99.9％、收率为98％。

实施例2：

原料气组成

将组成含量如上表的重整气在2.1MPa、～40℃条件下经过气液分离器除去液态物质后再进入变压吸附系统提纯氢气。在变压吸附系统中，每台吸附器在不同时间依次经历吸附、多级压力均衡降、顺放、逆放、冲洗、多级压力均衡升、最终升压。逆放步骤排出吸附器中吸附的部分杂质组分，剩余的杂质通过冲洗步骤进一步完全解吸。

在逆放前期压力较高阶段的气体进入缓冲罐，在装置无逆放或冲洗气较少时送入混合罐，以保证混合罐中任何时候进气均匀，以减小混合罐的压力波动；在逆放后期压力较低部分的气体和冲洗部分的气体进入解吸气混合罐。解吸气经过解吸气缓冲罐和混合罐稳压后送入压缩机系统增压。

压缩步骤：将变压吸附再生步骤中得到的解吸气体加压至0.6MPa压力，以提高后续膜分离步骤的分离效率。

膜分离步骤：将经压缩后的气体送入膜分离系统。氢气通过膜后形成渗透气(含氢气体)，含氢气体加压后返回变压吸附步骤，同重整气混合形成原料气，继续进行变压吸附氢气分离。如此循环，以提高氢气的收率。未通过膜的气体组成渗余气(脱氢气体)，将脱氢气体作为燃料气体排出。

本实施例中，氢气的纯度为99.97％、收率为97％。

实施例3：

原料气组成

组成	H2	C1	C2	C3	C4	C5	C6	C7+
									V％	92.07	2.8	2.65	1.56	0.67	0.12	0.07	0.06

将组成含量如上表的重整气在2.6MPa、10～20℃条件下进入气液分离器分离掉凝液后，再进入换热器，将原料混合气温度升至35～40℃再送入变压吸附提纯单元提纯氢气。

变压吸附制氢装置单元中，每台吸附器在不同时间依次经历吸附、多级压力均衡降、顺放、逆放、冲洗、多级压力均衡升、最终升压。逆放步骤排出吸附器中吸留的部分杂质组分，剩余的大部分杂质通过冲洗步骤进一步完全解吸。

再生过程：杂质含量最低的第一步顺放气经过一个顺放缓冲罐稳流后用于完成第一次冲洗的吸附塔进行第二次冲洗过程；第二步顺放气经过一个顺放缓冲罐稳流稳压后用于完成逆放过程的吸附塔进行第一次冲洗过程。通过二次顺放交错冲洗工艺，冲洗气的利用效率最高，吸附剂再生更加彻底，有利于提高产品氢气收率。

解吸过程：在逆放前期压力较高阶段的气体进入缓冲罐，在装置无逆放或冲洗气较少时送入混合罐，以保证混合罐中任何时候进气均匀，以减小混合罐的压力波动；在逆放后期压力较低部分的气体和冲洗部分的气体进入解吸气混合罐。解吸气经过解吸气缓冲罐和混合罐稳压后送入压缩系统。

压缩步骤：将变压吸附再生步骤中得到的解吸气体加压至1.0MPa压力，以提高后续膜分离步骤的分离效率。

膜分离步骤：将经压缩后的气体送入膜分离系统。氢气通过膜后形成渗透气(含氢气体)，含氢气体加压后返回变压吸附步骤，同重整气混合形成原料气，继续进行变压吸附氢气分离。如此循环，以提高氢气的收率。未通过膜的气体组成渗余气(脱氢气体)，将脱氢气体作为燃料气体排出。

本实施例中，氢气的纯度为99.9％、收率为98％。

Claims (6)

1.一种重整气提高氢气回收率的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：将重整气经变压吸附装置分离，获得氢气后的含氢解吸气加压后进入膜分离装置获得燃料气和富氢渗透气，富氢渗透气加压后与重整气一起返回变压吸附装置回收氢气，脱氢后的渗余气作为燃料气体排出。

2.根据权利要求1所述的重整气提高氢气回收率的方法，其特征在于：将重整气送入变压吸附步骤进行变压吸附，未被吸附剂吸附的氢气从变压吸附制氢塔顶流出，得到产品氢气，被吸附的甲烷，碳二以上组份和部分氢气从吸附剂上解吸出来，从变压吸附制氢塔底排出，得到解吸气体，进入膜分离系统。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的重整气提高氢气回收率的方法，其特征在于：将变压吸附装置中的解吸气体送入膜分离系统，其中，解吸气中所含的少量氢气从膜的渗透侧流出，得到含氢气体，含氢气体返回变压吸附装置，解吸气中所含的甲烷及碳二以上组分从膜的非渗透侧排出，得到脱氢气体，将脱氢气体作为燃料气体排出。

4.根据权利要求1所述的重整气提高氢气回收率的方法，其特征在于：变压吸附装置解吸气从变压吸附装置的逆放步骤、冲洗步骤和抽空步骤的任意一个步骤或全部步骤获得。

5.根据权利要求1所述的重整气提高氢气回收率的方法，其特征在于：将变压吸附装置的解吸气加压至0.4～1.6MPa后进入所述膜分离装置，获得燃料气和富氢渗透气，富氢渗透气返回变压吸附装置。

6.根据权利要求1所述的重整气提高氢气回收率的方法，其特征在于：将膜分离步骤后的含氢气体加压至0.5～3.0MPa后进入变压吸附装置。