CN106831304A - 一种提高催化干气制乙苯效率的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明应用于炼厂催化裂化干气制乙苯的装置，催化裂化干气作为原料气进入本发明分离装置，先经过预处理设备，经净化、干燥后的工艺气再进入膜分离器组，膜分离的非渗透气为乙烯组分提浓后的工艺气送往乙苯装置，膜分离的渗透富氢气经压缩机升压后，再进入变压吸附设备获得高纯度氢气送氢气管网，变压吸附解吸气作为尾气。该装置及方法实现乙烯气体的高效提浓，满足了乙苯制取装置对原料气乙烯组分含量的要求。膜分离技术和变压吸附技术的组合应用，在提高乙苯/苯乙烯装置生产效率的同时，也从干气中获得了高纯度的氢气，补充了炼厂生产用氢源。
Description
技术领域
本发明属于石油化工领域，具体是作为利用炼厂催化裂化干气制取乙苯的乙苯/苯乙烯装置的干气前处理设备的应用。
背景技术
炼厂干气主要来自原油的二次加工过程，如重油催化裂化、热裂化、延迟焦化等，其中催化裂化产生的干气量较大，一般占原油加工量的4%～5%。催化裂化干气的主要成分是氢气(占25%～40%)和乙烯(占10%～20%)。虽然炼厂干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用作燃料气，有些甚至放入火炬燃烧掉，造成了资源的极大浪费。利用干气制备乙苯，催化裂化干气不需经任何特殊精制就可直接用作反应气，与苯烃化反应制乙苯。据报道，用干气制乙苯比用聚合级乙烯制乙苯工艺成本低。
目前运行中的乙苯/苯乙烯装置，主要存在的问题是干气中乙烯含量低于设计值，造成装置未能满负荷运行。提高该装置原料气中乙烯的含量可以大大提高乙苯装置的生产效率。由于干气中H2气体含量较高，乙烯与H2在膜分离时有着良好的分离系数，故采用膜分离技术部分脱除干气中的H2气体，使乙烯的浓度提高，达到或接近乙苯/苯乙烯装置的设计值，使装置满负荷运行以取得更好的经济效益。
膜法气体分离技术是当今世界竟相发展的高新技术，广泛应用于H2、CH4、CO、CO2等气体的回收。两种或两种以上气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异，在驱动力—膜两侧压力差作用下，渗透速率相对较快的气体，如氢气等优先透过膜而被富集，而渗透速率相对较慢的气体，如乙烯等气体则在膜的滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。采用膜分离技术的投资少、投资回收期短，经济效益极为显著。
变压吸附气体吸附分离技术，是通过压力的变化来实现气体的分离，纯物理过程，无化学反应的发生，广泛应用于工业气体分离领域，变压吸附用于氢气回收可获得高纯度的氢气。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高催化干气制乙苯效率的方法及装置，实现乙烯气体的高效提浓，满足了乙苯制取装置对原料气乙烯组分含量的要求。膜分离技术和变压吸附技术的组合应用，在提高乙苯/苯乙烯装置生产效率的同时，也从干气中获得了高纯度的氢气，补充了炼厂生产用氢源。
本发明的技术方案是这样实现的：原料气经预处理后进入膜分离器，回收膜分离器的渗透侧的富氢气经压缩后送往变压吸附装置获得高浓度氢气，变压吸附解吸气作为尾气，膜分离器的渗余侧的乙烯提浓后的工艺气送往制取乙苯装置。
进一步地，所述的预处理步骤为：原料气先经过气液分离器，除掉气体中悬浮固液颗粒和液体油滴，再进入三级过滤器除去粒径大于0.01μm的颗粒物，残留油分量小于0.01ppm，再加热至45-90℃后进入膜分离器。预处理的目的是保证入膜气体的洁净，从而保证膜分离装置能长期稳定运行。
进一步地，进入变压吸附装置前压缩达到1.0～3.0MPaG。变压吸附的工艺:是由加压吸附、减压解吸组成的加压和减压相结合的吸附一解吸系统，设备至少包括两组加减压交替操作的吸附塔和一台解吸气缓冲罐，利用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。吸附塔内装填专用吸附剂（以氢气中的其他组分为杂质去除），吸附分离是利用吸附剂只对特定气体吸附和解析能力上的差异进行分离，吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的升高（1.0～3.0MPaG）而增加，并随着压力的降低（降至常压）而减少，同时在减压过程中，放出被吸附的气体即解吸气，使吸附剂再生，外界不需要供给热量便可进行吸附剂的再生，两组吸附塔交替加压吸附获得连续净化气。
另外，提高催化干气制乙苯效率的装置，包括预处理设备（1）、膜分离器组（2）、压缩机组（3）和变压吸附设备（4），预处理设备（1）连接膜分离器组（2），膜分离器组（2）渗透侧管路连接压缩机组（3），压缩机组（3）连接变压吸附设备（4）。
进一步地，所述预处理设备（1）包括依次顺序连接的前置分离器（11）、多级过滤器（12）和加热器（13），加热器连接膜分离器组（2）。
进一步地，所述的前置分离器（11）为旋风过滤器或气液分离器或除雾器。
进一步地，所述多级过滤器（12）为三级串联，且至少包括一级聚结式滤芯的过滤。
进一步地，所述加热器（13）为低压蒸汽加热的套管加热器或列管式加热器。
进一步地，膜分离器组（2）是多台膜分离器的串联或并联形式组合。
进一步地，压缩机组（3）是工艺气体压缩机，通常采用两开一备的往复式活塞压缩机。
进一步地，变压吸附设备（4）是至少包括两组加减压交替操作的吸附塔和一台解吸气缓冲罐。
本发明的有益效果为：实现乙烯气体的高效提浓，满足了乙苯制取装置对原料气乙烯组分含量的要求。膜分离技术和变压吸附技术的组合应用，在提高乙苯/苯乙烯装置生产效率的同时，也从干气中获得了高纯度的氢气，补充了炼厂生产用氢源。
说明书附图
图1是提高催化干气制乙苯效率的装置的结构示意图。
具体实施方式
图1所示，提高催化干气制乙苯效率的装置，包括预处理设备1、膜分离器组2、压缩机组3和变压吸附设备4，预处理设备1连接膜分离器组2，膜分离器组2渗透侧管路连接压缩机组3，压缩机组3连接变压吸附设备4。所述预处理设备1包括依次顺序连接的前置分离器11、多级过滤器12和加热器13，加热器连接膜分离器组2。所述的前置分离器11为气液分离器。所述多级过滤器12为三级串联，且至少包括一级聚结式滤芯的过滤。所述加热器13为列管式加热器。膜分离器组2是多台膜分离器的串联或并联形式组合。压缩机组3是工艺气体压缩机，采用两开一备的往复式活塞压缩机。
某炼厂催化裂化干气，压力1.05MPaG，流量19000 Nm3/h，组分如下：
| 组分 | CO | ||||||||
| V% | 29.13 | 28.91 | 11.09 | 12.22 | 0.36 | 0.22 | 1.02 | 15.81 | 1.23 |
膜分离工艺过程主要分为两大部分：即原料气的预处理与膜分离。
（1）原料气的预处理
原料气①先经过气液分离器，除掉气体中悬浮固液颗粒和液体油滴，工艺气②再进入三级过滤器（两组，可互相交替使用），除去粒径大于0.01μm的颗粒物，残留油分量小于0.01ppm,工艺气③再经过加热器加热至50℃。这一过程称为原料气的预处理。物料⑩为预处理设备中前置分离器及过滤器底部排污或导淋。
预处理的目的是保证入膜气体的洁净，从而保证膜分离装置能长期稳定运行。
（2）膜分离
原料气经预处理后，达到入膜要求的工艺气④进入膜分离器，在压力差推动下，由于各组分渗透速率不同，渗透速率较快的氢气在渗透测被富集，富氢气（渗透气⑥）排出；尾气（非渗透气⑤）的乙烯浓度提高，并且压力损失小，可送往后续工段进入合成乙苯的装置。
变压吸附
膜分离渗透气⑥富氢气经压缩机加压（如2.5MPaG）后，工艺气⑦送往变压吸附装置，回收高浓度氢气⑨；变压吸附解吸气⑧作为尾气送火炬（如0.2 MPaG）。
本装置采用较先进的DCS自控系统，渗透气压力，放空气排量及加热温度等均实行自控操作，同时对超温等实行自动报警与联锁停车，停车后分离器可自动进入自我保护状态。
实施效果：
炼厂来干气总量按19000Nm3/h、乙烯浓度12.22％（v/v）、氢气浓度29.13％（v/v）、乙苯烃化反应器进料上限按19000 Nm3/h进行测算，经过膜法分离后进反应器的干气总量降至18006 Nm3/h，乙烯浓度上升至14.25％（v/v），采用膜法技术每年可增产乙苯：（18006×0.1425 - 19000×0.1222）×106×0.98×8000÷22.4÷1000＝9056吨，2015年苯乙烯边际效益1979.5元/吨，每年可增效：9056×1979.5÷1.07÷10000＝1675万元。
渗透气中氢浓度68.98％（v/v）经加压后进入PSA装置（变压吸附装置），可以生产高浓度H2，按照H2价格1.0万元/吨，PSA装置对H2的回收率90%核算，每年可增效4994×0.6898×2×8000×0.9×1.0÷22.4÷1000=2214万元。经济效益显著。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高催化干气制乙苯效率的方法，其特征在于，原料气经预处理后进入膜分离器，回收膜分离器的渗透侧的富氢气经压缩后送往变压吸附装置获得高浓度氢气，变压吸附解吸气作为尾气，膜分离器的渗余侧的乙烯提浓后的工艺气送往制取乙苯装置。
2.根据权利要求1所述的一种提高催化干气制乙苯效率的方法，其特征在于，所述的预处理步骤为：原料气先经过气液分离器，除掉气体中悬浮固液颗粒和液体油滴，再进入三级过滤器除去粒径大于0.01μm的颗粒物，残留油分量小于0.01ppm，再加热至45-90℃后进入膜分离器。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高催化干气制乙苯效率的方法，其特征在于，进入变压吸附装置前压缩达到1.0～3.0MPaG。
4.如权利要求1-3任一项所述的提高催化干气制乙苯效率的装置，其特征在于，包括预处理设备（1）、膜分离器组（2）、压缩机组（3）和变压吸附设备（4），预处理设备（1）连接膜分离器组（2），膜分离器组（2）渗透侧管路连接压缩机组（3），压缩机组（3）连接变压吸附设备（4）。
5.根据权利要求4所述的一种提高催化干气制乙苯效率的装置，其特征在于，所述预处理设备（1）包括依次顺序连接的前置分离器（11）、多级过滤器（12）和加热器（13），加热器连接膜分离器组（2）。
6.根据权利要求4所述的一种提高催化干气制乙苯效率的装置，其特征在于，所述的前置分离器（11）为旋风过滤器或气液分离器或除雾器。
7.根据权利要求4所述的一种提高催化干气制乙苯效率的装置，其特征在于，所述多级过滤器（12）为三级串联，且至少包括一级聚结式滤芯的过滤。
8.根据权利要求4所述的一种提高催化干气制乙苯效率的装置，其特征在于，所述加热器（13）为低压蒸汽加热的套管加热器或列管式加热器。
9.根据权利要求4所述的一种提高催化干气制乙苯效率的装置，其特征在于，膜分离器组（2）是多台膜分离器的串联或并联形式组合。
10.根据权利要求4所述的一种提高催化干气制乙苯效率的装置，其特征在于，变压吸附设备（4）至少包括两组加减压交替操作的吸附塔和一台解吸气缓冲罐。
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