CN106629602A - 一种变压吸附与膜分离耦合的回收氢气系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变压吸附与膜分离耦合的回收氢气系统及其方法。本发明所述系统通过变压吸附与膜分离耦合，使氢回收率达到95％以上，氢纯度达到99％以上。

Description

一种变压吸附与膜分离耦合的回收氢气系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种变压吸附与膜分离耦合的回收氢气系统及其方法。
背景技术
膜分离技术是近十几年来发展起来的一种新气体分离方法，其原理是利用混合气体通过高分子聚合物膜时的选择性渗透原理，不同的组分有不同的渗透率，气体组分透过膜的推动力是膜两侧的压力差，根据各组分渗透率的差异，具有较高渗透率的气体如氢气富集在膜的渗透侧，而具有较低渗透性的气体则富集在未渗透侧，从而达到分离混合气体的目的。随着气体不断的渗透过膜，较低渗透性的组分相对增多，因此，需要氢的纯度较高时则回收率较低，需要氢的纯度较低时则回收率较高。膜分离系统的产品氢纯度对氢回收率的影响比变压吸附或深冷工艺更明显，要求氢回收率较高时，在原料组分和系统压力一定的条件下，所需膜的面积也越大，且膜面积随氢回收率的增加以指数关系增加，但是，对于特定的膜分离系统和原料组分，氢回收率主要取决于原料和渗透侧之间的压力比，而与两者的绝对压差关系较小，压力比越大则氢回收率越高，但是，压力比越大则压缩原料所需压缩功就越大，因此，综合考虑，受产品氢压力的限制，膜分离工艺的操作压力较高，因此，尾气压力也较高，造成尾气压力能浪费，如果原料气压力较低则需要将原料气压缩到较高压力，压缩功越大，采用膜分离技术越不经济，而对于压力较高的气体，采用膜分离技术则比较经济。
发明内容
本发明通过将变压吸附装置与膜分离装置耦合，解决了上述问题。
本发明提供了一种变压吸附与膜分离耦合的回收氢气系统，所述系统包括重整氢管路，所述重整氢管路的出口Ⅰ与一段膜连接，所述一段膜的出口Ⅰ与氢网管路连接；
所述重整氢管路的出口Ⅱ先与加裂低分气管路汇合后再与变压吸附装置连接，所述变压吸附装置的出口Ⅰ与氢网管路连接，所述变压吸附装置的出口Ⅱ依次通过压缩机Ⅱ、压缩机Ⅲ与二段膜连接，汽油加氢干气管路连接在所述压缩机Ⅱ与压缩机Ⅲ之间，所述二段膜的出口Ⅰ与重整氢管路连接，所述二段膜的出口Ⅱ与瓦斯网管路连接；
所述一段膜的出口Ⅱ与三通阀连接，所述三通阀的出口Ⅰ与瓦斯网管路连接，所述三通阀的出口Ⅱ连接在所述压缩机Ⅲ与二段膜之间；
轻烃回收干气管路先与煤柴油干气管路汇合后通过压缩机Ⅴ再与所述二段膜连接。
本发明所述一段膜优选为包括分液罐Ⅰ、除雾器Ⅰ、加热器Ⅰ与膜分离装置Ⅰ；
所述重整氢管路的出口Ⅰ依次通过分液罐Ⅰ、除雾器Ⅰ、加热器Ⅰ与膜分离装置Ⅰ连接，所述膜分离装置Ⅰ的出口Ⅱ与三通阀连接。
本发明所述膜分离装置Ⅰ的出口Ⅰ优选为依次通过水冷器Ⅰ、分液罐Ⅱ、压缩机Ⅰ与氢网管路连接。
本发明所述二段膜优选为包括水冷器Ⅱ、分液罐Ⅲ、除雾器Ⅱ、过滤器、加热器Ⅱ与膜分离装置Ⅱ；
所述压缩机Ⅲ的出口依次通过水冷器Ⅱ、分液罐Ⅲ、除雾器Ⅱ、过滤器、加热器Ⅱ与膜分离装置Ⅱ连接，所述膜分离装置Ⅱ的出口Ⅱ与瓦斯网管路连接。
本发明所述膜分离装置Ⅱ的出口Ⅰ优选为依次通过水冷器Ⅲ、分液罐Ⅳ、压缩机Ⅳ与重整氢管路连接，老区柴油加氢低分气管路连接在所述水冷器Ⅲ与分液罐Ⅳ之间。
本发明另一目的是提供一种利用上述系统回收氢气的方法，所述方法为：
由重整氢管路的出口Ⅰ流出的重整氢通过除液、除雾、加热、膜分离得到氢气Ⅰ与瓦斯Ⅰ，将氢气Ⅰ通过水冷、除液、升压流入氢网管路，将一部分瓦斯Ⅰ流入瓦斯网管路；
由重整氢管路的出口Ⅱ流出的重整氢与加裂低分气汇合后通过变压吸附得到氢气Ⅱ与尾气Ⅰ，将氢气Ⅱ流入氢网管路，将尾气Ⅰ升压后与汽油加氢干气汇合，再升压后与另一部分瓦斯Ⅰ汇合得到混合气Ⅰ，轻烃回收干气与煤柴油干气汇合后升压得到混合气Ⅱ，混合气Ⅰ与混合气Ⅱ汇合后通过水冷、除液、除雾、过滤、加热、膜分离得到瓦斯Ⅱ与尾气Ⅱ，将瓦斯Ⅱ流入瓦斯网管路，将尾气Ⅱ通过水冷、与老区柴油加氢低分气汇合、除液、升压流入重整氢管路。
本发明所述重整氢的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为90-92％。
本发明所述加裂低分气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为84-86％。
本发明所述汽油加氢干气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为84-86％。
本发明所述轻烃回收干气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为79-81％。
本发明所述煤柴油干气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为84-86％。
本发明所述老区柴油加氢低分气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为79-81％。
本发明有益效果为：
①本发明所述系统通过变压吸附与膜分离耦合，使氢回收率达到95％以上，氢纯度达到99％以上。
②本发明所述系统实现了炼厂气压力和氢气浓度的梯级利用，限制了有害杂质对流程整体的影响范围，在提高资源利用率的同时极大地降低了生产能耗，使氢气提纯的单耗低于0.5KWh·Nm-3。
附图说明
本发明附图1幅，
图1为实施例1所述利用变压吸附与膜分离耦合回收氢气的系统的结构简图；
其中，1、重整氢管路，2、分液罐Ⅰ，3、除雾器Ⅰ，4、加热器Ⅰ，5、膜分离装置Ⅰ，6、水冷器Ⅰ，7、分液罐Ⅱ，8、压缩机Ⅰ，9、氢网管路，10、加裂低分气管路，11、变压吸附装置，12、压缩机Ⅱ，13、汽油加氢干气管路，14、压缩机Ⅲ，15、水冷器Ⅱ，16、分液罐Ⅲ，17、除雾器Ⅱ，18、过滤器，19、加热器Ⅱ，20、膜分离装置Ⅱ，21、水冷器Ⅲ，22、老区柴油加氢低分气管路，23、分液罐Ⅳ，24、压缩机Ⅳ，25、瓦斯网管路，26、轻烃回收干气管路，27、煤柴油干气管路，28、压缩机Ⅴ。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述重整氢的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为91％。
下述加裂低分气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为85％。
下述汽油加氢干气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为85％。
下述轻烃回收干气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为80％。
下述煤柴油干气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为85％。
下述老区柴油加氢低分气的主要组成为：氢气、轻烃，所述氢气的含量为80％。
实施例1
一种变压吸附与膜分离耦合的回收氢气系统，所述系统包括重整氢管路1，所述重整氢管路1的出口Ⅰ依次通过分液罐Ⅰ2、除雾器Ⅰ3、加热器Ⅰ4与膜分离装置Ⅰ5连接，所述膜分离装置Ⅰ5的出口Ⅰ依次通过水冷器Ⅰ6、分液罐Ⅱ7、压缩机Ⅰ8与氢网管路9连接；
所述重整氢管路1的出口Ⅱ先与加裂低分气管路10汇合后再与变压吸附装置11连接，所述变压吸附装置11的出口Ⅰ与氢网管路9连接，所述变压吸附装置11的出口Ⅱ依次通过压缩机Ⅱ12、压缩机Ⅲ14、水冷器Ⅱ15、分液罐Ⅲ16、除雾器Ⅱ17、过滤器18、加热器Ⅱ19与膜分离装置Ⅱ20连接，汽油加氢干气管路13连接在所述压缩机Ⅱ12与压缩机Ⅲ14之间，所述膜分离装置Ⅱ20的出口Ⅰ依次通过水冷器Ⅲ21、分液罐Ⅳ23、压缩机Ⅳ24与重整氢管路1连接，老区柴油加氢低分气管路22连接在所述水冷器Ⅲ21与分液罐Ⅳ23之间，所述膜分离装置Ⅱ20的出口Ⅱ与瓦斯网管路25连接；
所述膜分离装置Ⅰ5的出口Ⅱ与三通阀连接，所述三通阀的出口Ⅰ与瓦斯网管路25连接，所述三通阀的出口Ⅱ连接在所述压缩机Ⅲ14与水冷器Ⅱ15之间；
轻烃回收干气管路26先与煤柴油干气管路27汇合后通过压缩机Ⅴ28再与所述水冷器Ⅱ15连接。
实施例2
一种利用实施例1所述系统回收氢气的方法，所述方法为：
由重整氢管路1的出口Ⅰ流出的重整氢通过除液、除雾、加热、膜分离得到氢气Ⅰ与瓦斯Ⅰ，将氢气Ⅰ通过水冷、除液、升压流入氢网管路9，将一部分瓦斯Ⅰ流入瓦斯网管路25；
由重整氢管路1的出口Ⅱ流出的重整氢与加裂低分气汇合后通过变压吸附得到氢气Ⅱ与尾气Ⅰ，将氢气Ⅱ流入氢网管路9，将尾气Ⅰ升压后与汽油加氢干气汇合，再升压后与另一部分瓦斯Ⅰ汇合得到混合气Ⅰ，轻烃回收干气与煤柴油干气汇合后升压得到混合气Ⅱ，混合气Ⅰ与混合气Ⅱ汇合后通过水冷、除液、除雾、过滤、加热、膜分离得到瓦斯Ⅱ与尾气Ⅱ，将瓦斯Ⅱ流入瓦斯网管路25，将尾气Ⅱ通过水冷、与老区柴油加氢低分气汇合、除液、升压流入重整氢管路1。

Claims (6)

1.一种变压吸附与膜分离耦合的回收氢气系统，其特征在于：所述系统包括重整氢管路，所述重整氢管路的出口Ⅰ与一段膜连接，所述一段膜的出口Ⅰ与氢网管路连接；
所述重整氢管路的出口Ⅱ先与加裂低分气管路汇合后再与变压吸附装置连接，所述变压吸附装置的出口Ⅰ与氢网管路连接，所述变压吸附装置的出口Ⅱ依次通过压缩机Ⅱ、压缩机Ⅲ与二段膜连接，汽油加氢干气管路连接在所述压缩机Ⅱ与压缩机Ⅲ之间，所述二段膜的出口Ⅰ与重整氢管路连接，所述二段膜的出口Ⅱ与瓦斯网管路连接；
所述一段膜的出口Ⅱ与三通阀连接，所述三通阀的出口Ⅰ与瓦斯网管路连接，所述三通阀的出口Ⅱ连接在所述压缩机Ⅲ与二段膜之间；
轻烃回收干气管路先与煤柴油干气管路汇合后通过压缩机Ⅴ再与所述二段膜连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述一段膜包括分液罐Ⅰ、除雾器Ⅰ、加热器Ⅰ与膜分离装置Ⅰ；
所述重整氢管路的出口Ⅰ依次通过分液罐Ⅰ、除雾器Ⅰ、加热器Ⅰ与膜分离装置Ⅰ连接，所述膜分离装置Ⅰ的出口Ⅱ与三通阀连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述膜分离装置Ⅰ的出口Ⅰ依次通过水冷器Ⅰ、分液罐Ⅱ、压缩机Ⅰ与氢网管路连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述二段膜包括水冷器Ⅱ、分液罐Ⅲ、除雾器Ⅱ、过滤器、加热器Ⅱ与膜分离装置Ⅱ；
所述压缩机Ⅲ的出口依次通过水冷器Ⅱ、分液罐Ⅲ、除雾器Ⅱ、过滤器、加热器Ⅱ与膜分离装置Ⅱ连接，所述膜分离装置Ⅱ的出口Ⅱ与瓦斯网管路连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述膜分离装置Ⅱ的出口Ⅰ依次通过水冷器Ⅲ、分液罐Ⅳ、压缩机Ⅳ与重整氢管路连接，老区柴油加氢低分气管路连接在所述水冷器Ⅲ与分液罐Ⅳ之间。
6.一种利用权利要求1、2、3、4或5所述系统回收氢气的方法，其特征在于：所述方法为：
由重整氢管路的出口Ⅰ流出的重整氢通过除液、除雾、加热、膜分离得到氢气Ⅰ与瓦斯Ⅰ，将氢气Ⅰ通过水冷、除液、升压流入氢网管路，将一部分瓦斯Ⅰ流入瓦斯网管路；
由重整氢管路的出口Ⅱ流出的重整氢与加裂低分气汇合后通过变压吸附得到氢气Ⅱ与尾气Ⅰ，将氢气Ⅱ流入氢网管路，将尾气Ⅰ升压后与汽油加氢干气汇合，再升压后与另一部分瓦斯Ⅰ汇合得到混合气Ⅰ，轻烃回收干气与煤柴油干气汇合后升压得到混合气Ⅱ，混合气Ⅰ与混合气Ⅱ汇合后通过水冷、除液、除雾、过滤、加热、膜分离得到瓦斯Ⅱ与尾气Ⅱ，将瓦斯Ⅱ流入瓦斯网管路，将尾气Ⅱ通过水冷、与老区柴油加氢低分气汇合、除液、升压流入重整氢管路。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4783203A (en) * 1987-10-22 1988-11-08 Union Carbide Corporation Integrated pressure swing adsorption/membrane separation process
CN104495752A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 中国石油天然气股份有限公司 一种使用膜分离与变压吸附联合处理炼厂气的方法和系统
CN204298058U (zh) * 2014-11-02 2015-04-29 大连举扬科技有限公司 一种用于回收炼厂瓦斯气中高纯度工业氢的装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4783203A (en) * 1987-10-22 1988-11-08 Union Carbide Corporation Integrated pressure swing adsorption/membrane separation process
CN204298058U (zh) * 2014-11-02 2015-04-29 大连举扬科技有限公司 一种用于回收炼厂瓦斯气中高纯度工业氢的装置
CN104495752A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 中国石油天然气股份有限公司 一种使用膜分离与变压吸附联合处理炼厂气的方法和系统

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