CN203816457U - 从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，包括第一变压吸附再生塔、第二变压吸附再生塔和膜分离装置，第一变压吸附再生塔的顶部出口通过管道与第二变压吸附再生塔的底部入口连接，第二变压吸附再生塔的顶部排出口与氢气排出管道连接，第二变压吸附再生塔的底部排出口通过管道与膜分离装置的进料侧连接，第一变压吸附再生塔的底部排出口通过管道与膜分离装置的进料侧连接，膜分离装置的渗透侧通过管道与第一变压吸附再生塔的底部入口连接，膜分离装置的非渗透侧通过管道接入燃料气管网。本实用新型的优点在于：本实用新型结合吸附分离装置、膜分离装置对炼厂干气进行处理，能够得到高纯度的氢气，同时保证了高收率。

Description

从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置

技术领域

本实用新型涉及一种炼厂干气处理装置，具体涉及一种从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置。

背景技术

炼厂干气中含有大量氢气、轻烯烃和轻烷烃组分。这些组分在炼厂干气中都是很有价值的。其中，目前炼厂干气中的氢气仍然没有实现最优化利用，而是直接用作了燃料，有的甚至直接点火炬放空。炼厂干气中含有的氢气，可以分离出来重新利用，比将其直接用作燃料的效益要高。

从炼厂干气中回收氢气的技术主要有吸附分离法、膜分离法和其它分离法，如深冷分离。

吸附分离法是利用吸附剂对混合气体中各组分的吸附选择性不同，通过压力或温度改变来实现吸附与再生的一种分离方法，具有再生速度快、能耗低、操作简单、工艺成熟稳定等特点。通过压力变化实现分离的变压吸附回收干气中氢气工艺相对成熟，可获得纯度为98%（体积比）以上的氢气产品，但氢气回收率一般在85%左右。采用现有的变压吸附分离技术要从含低浓度氢气的炼厂干气中同时回收高纯度的氢气，存在收率低、投资占地巨大等问题。

膜分离法是在一定压力下，利用混合气各组分在膜中渗透速率的差异进行分离的。膜分离法回收FCC干气中氢气的装置于1987年在美国庞卡城建成，氢气回收率为80-90%。膜分离法尤其适用于带压、氢气含量低的干气中氢气回收，其优点在于占地小、操作简单、能耗低等。但膜分离回收氢气的纯度不高，一般为95-99%。

深冷分离技术早在上世纪50年代就有发展了，目前该技术比较成熟。它是利用原料中各组分相对挥发度的差异（沸点差），通过气体透平膨胀制冷，在低温下将干气中各组分按工艺要求冷凝下来，不易冷凝的氢气最先得到，氢气回收率为90-95%，纯度为95-98%。其后用精馏法将其中的各类烃逐一分离。深冷分离单独用于回收氢气，经济上不合算，产品氢气的纯度不高、投资大、能耗高、不适合中小规模的炼厂干气回收氢气。

实用新型内容

本实用新型的目的即在于克服现有的吸附分离装置、膜分离装置各自单独进行练厂干气处理的局限，提供一种从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，包括第一变压吸附再生塔、第二变压吸附再生塔和膜分离装置，第一变压吸附再生塔的顶部出口通过管道与第二变压吸附再生塔的底部入口连接，第二变压吸附再生塔的顶部排出口与氢气排出管道连接，第二变压吸附再生塔的底部排出口通过管道与膜分离装置的进料侧连接，第一变压吸附再生塔的底部排出口通过管道与膜分离装置的进料侧连接，膜分离装置的渗透侧通过管道与第一变压吸附再生塔的底部入口连接，膜分离装置的非渗透侧通过管道接入燃料气管网。

作为本实用新型的第一种优化方案，还包括一级压缩机，一级压缩机通过管道与所述第一变压吸附再生塔的底部入口连接。

进一步的，还包括净化装置，净化装置设置于所述一级压缩机与所述第一变压吸附再生塔之间，所述一级压缩机通过净化装置与所述第一变压吸附再生塔的底部入口连接。

进一步的，所述净化装置优选为低温甲醇洗系统。

作为本实用新型的第二种优化方案，还包括二级压缩机，二级压缩机设置于所述第一变压吸附再生塔与所述膜分离装置之间，所述第一变压吸附再生塔的底部排出口和第二变压吸附再生塔的底部排出口通过二级压缩机与所述膜分离装置的进料侧连接。

进一步的，还包括干燥装置，所述干燥装置设置于所述二级压缩机与所述膜分离装置之间，所述二级压缩机通过干燥装置与所述膜分离装置的非渗透侧连接。

进一步的，所述干燥装置优选为变温吸附塔。

进一步的，还包括除雾除尘除油装置，除雾除尘除油装置设置于所述干燥装置与所述膜分离装置之间，所述干燥装置通过除雾除尘除油装置与所述膜分离装置的进料侧连接。

进一步的，所述除雾除尘除油装置包括顺次连接的除雾器、捕尘器和捕油器。

本实用新型的优点和有益效果在于：

1．本实用新型结合吸附分离装置、膜分离装置对炼厂干气进行处理，能够得到高纯度的氢气，同时保证了高收率；

2．本实用新型包括净化装置，能够去除炼厂干气中的酸性气体，能够提高第一、第二变压吸附再生塔，以及膜分离装置的使用寿命；

3．本实用新型包括干燥装置和除雾除尘除油装置，能够去除气体中的微量水雾、粉尘和油滴，提高膜分离装置的使用寿命；

4. 本实用新型氢气回收率达到90-95%以上、氢气纯度达到99%以上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例，下面将对描述本实用新型实施例中所需要用到的附图作简单的说明。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据下面的附图，得到其它附图。

图1为本实用新型实施例的结构框图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型，下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本实用新型实施例中的一部分，而不是全部。基于本实用新型记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本实用新型保护的范围内。

碳二组分表示乙烯和乙烷，碳二以上组分表示分子式中碳原子数量大于2的气体。

实施例1：

如图1所示，从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，包括第一变压吸附再生塔、第二变压吸附再生塔和膜分离装置，第一变压吸附再生塔的顶部出口通过管道与第二变压吸附再生塔的底部入口连接，第二变压吸附再生塔的顶部排出口与氢气排出管道连接，第二变压吸附再生塔的底部排出口通过管道与膜分离装置的进料侧连接，第一变压吸附再生塔的底部排出口通过管道与膜分离装置的进料侧连接，膜分离装置的渗透侧通过管道与第一变压吸附再生塔的底部入口连接，膜分离装置的非渗透侧通过管道接入燃料气管网。 

本实施例的工作流程如下：

一段变压吸附步骤：将炼厂干气通过第一变压吸附的底部入口送入第一变压吸附再生塔，炼厂干气自下而上通过装填有吸附剂的床层。吸附剂吸附碳二组分、少量的氢气、甲烷、氮气和碳二以上组分，未被吸附的氢气、甲烷、氮气和少量的碳二及以上组分组成中间气体。在吸附剂再生时，通过逆向降压冲洗被吸附的碳二组分（乙烯、乙烷）、少量的氢气、甲烷、氮气和碳二以上组分从吸附剂脱离，组成富乙烯乙烷干气，并从第一变压吸附再生塔底部排出口排出。

二段变压吸附步骤：从一段变压塔底部排出口排出的中间气体从第二变压吸附再生塔底部入口进入，自下而上通过装填有吸附剂的床层，吸附剂吸附甲烷、氮气、少量的碳二及以上组分和极少量的氢气。未被吸附剂吸附的氢气从第二变压吸附再生塔顶部出口流出，通过氢气排出管道排出，得到纯度大于99.9%（体积比）的氢气产品。被吸附的吸附甲烷、氮气、少量的碳二及以上组分和极少量的氢气在吸附剂再生时，通过逆向降压冲洗过程从吸附剂上解吸出来，从第二变压吸附再生塔底部排出口排出。

膜分离步骤：将一段变压吸附步骤中得到的富乙烯乙烷干气和二段变压吸附步骤中得到的吸附气体送入膜分离装置的进料侧，氢气含量较高的含氢气体从膜分离装置的渗透侧流出，返回到第一变压吸附再生塔，剩余的脱氢气体从膜的非渗透侧流出，进入燃料气管网。

通过膜分离装置实现了氢气的循环利用，提高了氢气的收率。通过第一变压吸附再生塔和第二变压吸附再生塔形成的两段式变压吸附，提高了产品氢气的纯度。

本实施例中，氢气的收率大于95%，氢气纯度大于99%。

实施例2：

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上，还包括一级压缩机，一级压缩机通过管道与所述第一变压吸附再生塔的底部入口连接。炼厂干气通过一级压缩机加压后进入第一变压吸附再生塔，可以提高氢气的分离率。

实施例3：

如图1所示，本实施例在实施例2的基础上，还包括净化装置，净化装置设置于所述一级压缩机与所述第一变压吸附再生塔之间，所述一级压缩机通过净化装置与所述第一变压吸附再生塔的底部入口连接。净化装置用于脱除炼厂干气的原料气中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等酸性气体，以提高第一、第二变压吸附塔和膜分离装置的使用寿命。

实施例4：

本实施例在实施例3的基础上，所述净化装置优选为低温甲醇洗系统。低温甲醇洗系统为现有技术，本领域技术人员可以根据现有技术实施。

实施例5：

如图1所示，本实施例在上述实施例的基础上，还包括二级压缩机，二级压缩机设置于所述第一变压吸附再生塔与所述膜分离装置之间，所述第一变压吸附再生塔的底部排出口和第二变压吸附再生塔的底部排出口通过二级压缩机与所述膜分离装置的进料侧连接。二级压缩机将富乙烯乙烷干气和解吸的吸附气体加压后送入所述膜分离装置，可以提高膜分离效率。

实施例6：

如图1所示，本实施例在实施例5的基础上，还包括干燥装置，所述干燥装置设置于所述二级压缩机与所述膜分离装置之间，所述二级压缩机通过干燥装置与所述膜分离装置的进料侧连接。干燥装置对富乙烯乙烷干气和吸附气体进行干燥，去除水分后送入所述膜分离装置，可以防止膜分离装置因积水过多而损坏，延长了膜分离装置的使用寿命。

实施例7：

本实施例在实施例6的基础上，所述干燥装置优选为变温吸附塔。

实施例8：

如图1所示，本实施例在实施例6的基础上，还包括除雾除尘除油装置，除雾除尘除油装置设置于所述干燥装置与所述膜分离装置之间，所述干燥装置通过除雾除尘除油装置与所述膜分离装置的进料侧连接。除雾除尘除油装置对干燥后的气体进行除雾、除尘和除油处理，并将处理后的气体送入所述膜分离装置。本实施例能够去除气体中的微量水雾、粉尘和油滴，提高膜分离系统的使用寿命。

实施例9：

本实施例在实施例8的基础上，所述除雾除尘除油装置包括顺次连接的除雾器、捕尘器和捕油器。

本领域技术人员能够意识到的是，可进一步有选择的应用上文多个示例性实施例描述的许多变化和构造来形成本发明的其它可能的实施例。考虑到本领域技术人员的能力，本文未详细提供或描述所有可能重复的内容，但以其它方式所包含的所有组合和可能实施例为本申请的一部分。 

Claims (9)

1.从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，其特征在于：包括第一变压吸附再生塔、第二变压吸附再生塔和膜分离装置，第一变压吸附再生塔的顶部出口通过管道与第二变压吸附再生塔的底部入口连接，第二变压吸附再生塔的顶部排出口与氢气排出管道连接，第二变压吸附再生塔的底部排出口通过管道与膜分离装置的进料侧连接，第一变压吸附再生塔的底部排出口通过管道与膜分离装置的进料侧连接，膜分离装置的渗透侧通过管道与第一变压吸附再生塔的底部入口连接，膜分离装置的非渗透侧通过管道接入燃料气管网。

2.根据权利要求1所述的从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，其特征在于：还包括一级压缩机，一级压缩机通过管道与所述第一变压吸附再生塔的底部入口连接。

3.根据权利要求2所述的从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，其特征在于：还包括净化装置，净化装置设置于所述一级压缩机与所述第一变压吸附再生塔之间，所述一级压缩机通过净化装置与所述第一变压吸附再生塔的底部入口连接。

4.根据权利要求3所述的从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，其特征在于：所述净化装置为低温甲醇洗系统。

5.根据权利要求1所述的从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，其特征在于：还包括二级压缩机，二级压缩机设置于所述第一变压吸附再生塔与所述膜分离装置之间，所述第一变压吸附再生塔的底部排出口和第二变压吸附再生塔的底部排出口通过二级压缩机与所述膜分离装置的进料侧连接。

6.根据权利要求5所述的从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，其特征在于：还包括干燥装置，所述干燥装置设置于所述二级压缩机与所述膜分离装置之间，所述二级压缩机通过干燥装置与所述膜分离装置的非渗透侧连接。

7.根据权利要求6所述的从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，其特征在于：所述干燥装置为变温吸附塔。

8.根据权利要求6所述的从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，其特征在于：还包括除雾除尘除油装置，除雾除尘除油装置设置于所述干燥装置与所述膜分离装置之间，所述干燥装置通过除雾除尘除油装置与所述膜分离装置的进料侧连接。

9.根据权利要求8所述的从炼厂干气中高收率、高纯度回收氢气的装置，其特征在于：所述除雾除尘除油装置包括顺次连接的除雾器、捕尘器和捕油器。