CN210595254U - 一种循环氢脱氨提纯系统 - Google Patents

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吴汉陵
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朱海毅
曹彤
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Abstract

本实用新型提供了一种循环氢脱氨提纯系统,包括:减压装置;入口与所述减压装置的出口相连的原料冷却器;入口与所述原料冷却器的出口相连的气液分离装置;入口与所述气液分离装置的出口相连的若干个并联的脱氨净化塔,所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口;与所述再生气体入口依次相连的再生气体加热器以及再生气体减压装置。本实用新型提供的装置主要利用变温吸附工艺,采用低温低压下,利用吸附剂的吸附作用除去原料气中的氨,并回收利用,采用干燥还原的模式对吸附进行脱附,循环使用吸附剂,降低生产成本。该装置脱氨率高,不会造成氢气的浪费,并且不会产生大量的工业废水。

Description

一种循环氢脱氨提纯系统
技术领域
本实用新型属于石油化工技术领域,具体涉及一种循环氢脱氨提纯系统。
背景技术
氢气是现代炼油工业和化学工业的基本原料之一,其应用领域广泛,其中最大的是石油化工原料,用于合成氨、甲醇以及石油炼制过程的加氢反应,此外,在电子工业,冶金工业、食品加工、精细有机合成、航空航天工业等领域都有广范应用。大部分是由天然气、石脑油或重油的蒸汽转化法制取。
在现在石油化工加工过程中,氢气主要用于石脑油加氢脱硫、柴油加氢脱硫、燃料油加氢脱硫、改善飞机燃料的无火焰高度和加氢裂化等方面。加氢精制过程中,利用氢气的饱和功能,可以改善石油化学品的质量,增加最有价值的石油化学品的产量,减少重油残渣和焦油的生成,提高石油加工厂的适应性,从石油加工废物中可以得到有价值的石油化学产品,净化产品除去有害杂质,所以氢气又是现代石油化工工业产品最通用的净化剂,将不稳定的化合物转化为稳定的产物。所以在石油化工加氢过程中,反应系统对氢气的纯度要求很高,一般都要求补充氢气的纯度高于99%以上,循环氢中的氢纯度要求都高于90%。
随着世界范围内石油资源的日益减少及对清洁燃料需求的不断提升,在加氢装置运行过程中,需要将原料中氮及化合物除去提高产品质量,反应后形成的氨随装置循环氢气循环使用,造成循环氢气中氨含超标是普遍现象,生产装置大部分采用注水或排放废氢的方式满足工艺条件,但是上述方式会产生大量的工业废水或者造成氢气的浪费。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型要解决的技术问题在于提供一种循环氢脱氨提纯系统,本实用新型提供的循环氢脱氨提纯系统采用低温低压的操作条件安全可靠,脱氨率高,可实现吸附剂的重复使用,不会造成氢气的浪费,并且不会产生大量的工业废水。
本实用新型提供了一种循环氢脱氨提纯系统,包括:
原料减压装置;
入口与所述减压装置的出口相连的原料冷却器;
入口与所述原料冷却器的出口相连的气液分离装置;
入口与所述气液分离装置的出口相连的若干个并联的脱氨净化塔,所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口;
与所述再生气体入口依次相连的再生气体加热器以及再生气体减压装置。
优选的,所述脱氨净化塔的个数为两个或以上。
优选的,所述脱氨净化塔内装填有吸附剂,所述吸附剂选自活性炭、氧化锌、5A分子筛。
优选的,所述脱氨净化塔的个数为两个。
优选的,所述气液分离装置底部设置有液体出口,所述液体出口与污油管道相连。
优选的,所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口,底部设置有氢气入口以及杂质气体出口。
与现有技术相比,本实用新型提供了一种循环氢脱氨提纯系统,包括:减压装置;入口与所述减压装置的出口相连的原料冷却器;入口与所述原料冷却器的出口相连的气液分离装置;入口与所述气液分离装置的出口相连的若干个并联的脱氨净化塔,所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口;与所述再生气体入口依次相连的再生气体加热器以及再生气体减压装置。本实用新型提供的装置主要利用变温吸附工艺,采用低温低压下,利用吸附剂的吸附作用除去原料气中的氨,并回收利用,采用干燥还原的模式对吸附进行脱附,循环使用吸附剂,降低生产成本。该装置脱氨率高,不会造成氢气的浪费,并且不会产生大量的工业废水。
结果表明,所述脱氨提纯后的氢气纯度大于98%,所述脱氨提纯后的氢气中氨气含量<0.5ppm。
附图说明
图1为本实用新型提供的循环氢脱氨提纯系统的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种循环氢脱氨提纯系统,包括:
原料减压装置;
入口与所述减压装置的出口相连的原料冷却器;
入口与所述原料冷却器的出口相连的气液分离装置;
入口与所述气液分离装置的出口相连的若干个并联的脱氨净化塔,所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口;
与所述再生气体入口依次相连的再生气体加热器以及再生气体减压装置。
本实用新型提供的循环氢脱氨提纯系统包括原料减压装置,所述原料减压装置主要用于对原料循环氢进行减压,使循环氢以低压状态进入系统。
本实用新型提供的循环氢脱氨提纯系统还包括入口与所述减压装置的出口相连的原料冷却器。由于自生产装置来的原料循环氢温度较高,通过原料冷却器将循环氢进行降温,在本实用新型中,优选采用循环冷却水对原料循环氢进行降温冷却。
本实用新型提供的循环氢脱氨提纯系统还包括入口与所述原料冷却器的出口相连的气液分离装置,循环氢经过气液分离装置,分离去除气体中夹带的油和水滴。所述气液分离装置底部设置有液体出口,所述液体出口与污油管道相连。
本实用新型提供的循环氢脱氨提纯系统还包括入口与所述气液分离装置的出口相连的若干个并联的脱氨净化塔。在本实用新型中,所述脱氨净化塔的个数为两个或以上。所述脱氨净化塔的根据生产能力和生产要求进行适量的增减。所述若干个脱氨净化塔中的部分净化塔进行脱氨提纯时,剩余部分的脱氨净化塔进行吸附剂再生。在本实用新型的一些具体实施方式中,所述脱氨净化塔的个数为两个。两个脱氨净化塔交替工作进行氢气的脱氨提纯,即当其中一台脱氨净化塔进行氢气脱氨提纯时,另一台脱氨净化塔进行吸附剂的再生。
所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口,底部设置有氢气入口以及杂质气体出口。在本实用新型的一些具体实施方式中,为了减少设备主体的开口数量,所述氢气出口以及再生气体入口可以为同一个开口,并通过连接管路进行分支以及在管路上设置阀门进行气体流向的控制;氢气入口以及杂质气体出口可以为同一个开口,并通过连接管路进行分支以及在管路上设置阀门进行气体流向的控制。
在本实用新型中,所述气液分离装置和脱氨净化塔内均装填有吸附剂,所述吸附剂选自活性炭、氧化锌、5A分子筛。
本实用新型对所述装填方式并没有特殊限制,本领域技术人员公知的装填方式即可,优选为疏相装填或布袋装填。其中,所述气液分离装置和脱氨净化塔内的吸附剂种类参见表1,表1为吸附剂种类和装填部位。
表1
项目 种类 装填
吸附剂-1 Φ1~3球体(主要成分为氧化铝) 脱氨净化塔
吸附剂-2 Φ1.5~2条状物(主要成分为ZnO) 脱氨净化塔
吸附剂-3 Φ1.6~2.5球体(主要成分为氧化铝) 原料气液分离罐
吸附剂-4 活性炭 原料气液分离罐
吸附剂-5 5A分子筛 脱氨净化塔
其中,吸附剂-3和吸附剂-4主要装填于原料气液分离罐,装填顺序按照进料方向依次为吸附剂-3、吸附剂-4和吸附剂-3;
吸附剂-1、吸附剂-2、吸附剂-5装填于脱氨净化塔。装填顺序按照进料方向为吸附剂-1、吸附剂-5、吸附剂-2和吸附剂-1。
本实用新型提供的循环氢脱氨提纯系统还包括与所述再生气体入口依次相连的再生气体加热器以及再生气体减压装置。即再生气体通过减压装置的减压后,在经过再生气体加热器的加热通过再生气体入口进入脱氨净化塔。
其中,所述再生气体优选为氮气,所述再生气体加热器的热源优选来自于管网的蒸汽。
采用上述循环氢脱氨提纯系统进行循环氢脱氨提纯的工艺,包括以下步骤:
采用上述循环氢脱氨提纯系统,将循环氢依次经过原料减压装置减压和原料冷却器冷却后,得到减压冷却后的循环氢;
所述减压冷却后的循环氢经过气液分离装置去除液体后,进入脱氨净化塔进行循环氢的脱氨提纯,得到脱氨提纯后的氢气;
当脱氨净化塔中的吸附剂活性降低后,将经过再生气体减压装置减压和再生气体加热器加热的减压加热后的再生气体通入脱氨净化塔进行吸附剂再生。
具体的,首先,来自生产装置的原料循环氢经过原料减压装置进行减压,得到减压后的循环氢。
其中,所述来自生产装置的原料循环氢中氨气的含量≤20mg/m3,所述循环氢中硫化氢的含量≤1mg/m3
接着,减压后的循环氢经过原料冷却器冷却,得到减压冷却后的循环氢。
所述减压冷却后的循环氢的压力为2.0~2.2MPa,温度为40~50℃。
然后,所述减压冷却后的循环氢经过气液分离装置去除液体,所述液体主要是循环氢气体中夹带的油和水滴。所述液体自所述气液分离装置底部设置的液体出口流出,通过与所述液体出口相连的污油管道排出系统。
经过气液分离的循环氢进入脱氨净化塔进行循环氢的脱氨提纯,得到脱氨提纯后的氢气。
在本实用新型中,所述若干个脱氨净化塔中的部分净化塔进行脱氨提纯时,剩余部分的脱氨净化塔进行吸附剂再生,以保证整个脱氨系统处于持续脱氨状态,提高脱氨效率。
其中,进行脱氨提纯的脱氨净化塔的塔底氢气入口开启,杂质气体出口关闭,而塔顶的氢气出口开启,再生气体入口关闭,循环氢由进行脱氨提纯的脱氨净化塔的塔底进入通过吸附剂的脱氨提纯后再由塔顶的氢气出口送至氢气管网,用于石油化工的加氢脱硫;而进行吸附剂再生的脱氨净化塔的塔底氢气入口关闭,杂质气体出口开启,而塔顶的氢气出口关闭,再生气体入口开启,再生气体由进行吸附剂再生的脱氨净化塔的塔顶再生气体入口进入脱氨净化塔对吸附剂进行再生,然后将吸附在吸附剂表面的氨以及重烃等杂质随再生气体一起从塔底的杂质气体出口排出,经过压力调节排至火炬管网。
当进行脱氨提纯的脱氨净化塔中的吸附剂的吸附性能下降,无法进行脱氨提纯或者脱氨提纯效率低时,可以关闭脱氨净化塔顶部的氢气入口以及底部的氢气出口,打开顶部的再生气体入口和底部的杂质气体出口,将脱氨净化塔中的吸附剂进行再生;与此同时,进行吸附剂再生的脱氨净化塔的吸附剂再生完成,关闭顶部的再生气体入口和底部的杂质气体出口,脱氨净化塔顶部的氢气入口以及底部的氢气出口,对循环氢进行脱氨提纯。所述若干个脱氨净化塔循环交替进行吸附剂再生和脱氨提纯
其中,再生气体通入脱氨净化塔进行吸附剂再生之前,需要经过再生气体减压装置减压和再生气体加热器加热,得到减压加热后的再生气体。所述减压加热后的再生气体的温度为120~150℃,压力为0.2~0.5MPa。进行再生时,脱氨净化塔内的再生温度为120~130℃。
最终,得到的脱氨提纯后的氢气纯度大于98%,所述脱氨提纯后的氢气中氨气含量<0.5ppm。
本实用新型提供的循环氢脱氨提纯系统可以有效去除循环氢中氨和其他杂质,提高氢气纯度,使氢气中氨含量小于0.5ppm,杂质含量达到补充氢的标准,并回收利用脱氨后氢气,降低生产装置运行成本,减少加氢催化剂活性下降和冷换设备铵盐结垢腐蚀,保证生产装置长周期稳定运行,生产出优质的白油和基础油产品。
本实用新型提供的装置主要利用变温吸附工艺,采用低温低压下,利用吸附剂的吸附作用除去原料气中的氨,并回收利用,采用干燥还原的模式对吸附进行脱附,循环使用吸附剂,降低生产成本。该装置脱氨率高,不会造成氢气的浪费,并且不会产生大量的工业废水。
结果表明,所述脱氨提纯后的氢气纯度大于98%,所述脱氨提纯后的氢气中氨气含量<0.5ppm。
为了进一步理解本实用新型,下面结合实施例对本实用新型提供的循环氢脱氨提纯系统进行说明,本实用新型的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
本实施例提供了一种循环氢脱氨提纯系统,包括:
原料减压装置,所述原料减压装置主要用于对原料循环氢进行减压,使循环氢以低压状态进入系统;
入口与所述减压装置的出口相连的原料冷却器,由于自生产装置来的原料循环氢温度较高,通过原料冷却器将循环氢进行降温,本实施例采用循环冷却水对原料循环氢进行降温冷却;
入口与所述原料冷却器的出口相连的气液分离装置,循环氢经过气液分离装置,分离去除气体中夹带的油和水滴。所述气液分离装置底部设置有液体出口,所述液体出口与污油管道相连;
入口与所述气液分离装置的出口相连的2个并联的脱氨净化塔,两个脱氨净化塔交替工作进行氢气的脱氨提纯,即当其中一台脱氨净化塔进行氢气脱氨提纯时,另一台脱氨净化塔进行吸附剂的再生,所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口,所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口,底部设置有氢气入口以及杂质气体出口。为了减少设备主体的开口数量,所述氢气出口以及再生气体入口可以为同一个开口,并通过连接管路进行分支以及在管路上设置阀门进行气体流向的控制;氢气入口以及杂质气体出口可以为同一个开口,并通过连接管路进行分支以及在管路上设置阀门进行气体流向的控制。所述脱氨净化塔内装填有吸附剂。
与所述再生气体入口依次相连的再生气体加热器以及再生气体减压装置。再生气体通过减压装置的减压后,在经过再生气体加热器的加热通过再生气体入口进入脱氨净化塔,所述再生气体为氮气,所述再生气体加热器的热源优选来自于管网的蒸汽。
所述气液分离装置和脱氨净化塔内的吸附剂种类参见表1,表1为吸附剂种类和装填部位。装填方式为布袋装填。
表1
项目 种类 装填
吸附剂-1 Φ1~3球体(主要成分为氧化铝) 脱氨净化塔
吸附剂-2 Φ1.5~2条状物(主要成分为ZnO) 脱氨净化塔
吸附剂-3 Φ1.6~2.5球体(主要成分为氧化铝) 原料气液分离罐
吸附剂-4 活性炭 原料气液分离罐
吸附剂-5 5A分子筛 脱氨净化塔
其中,吸附剂-3和吸附剂-4主要装填于原料气液分离罐,装填顺序按照进料方向依次为吸附剂-3、吸附剂-4和吸附剂-3;
吸附剂-1、吸附剂-2、吸附剂-5装填于脱氨净化塔。装填顺序按照进料方向为吸附剂-1、吸附剂-5、吸附剂-2和吸附剂-1。
实施例2~4
采用实施例1提供的循环氢脱氨提纯系统进行脱氨提纯。原料循环氢的主要成分和含量参见表2,经过脱氨提纯后的氢气参数以及工艺参数见表3。
表2原料循环氢的主要成分和含量表
Figure BDA0002143590440000071
Figure BDA0002143590440000081
表2中废氢的指标均是废氢经过原料冷却器和气液分离装置后的检测指标。
表3工艺参数以及产品性能参数
Figure BDA0002143590440000082
由表2可知:当操作压力低于1.8MPa时,原料气的纯度对产品气的纯度影响较大,压力降无法满足并入新氢系统的要求,氨含量无法达到我们的目标值≯0.5ppm;
当操作压力高于2.3MPa时,能满足原料气纯度和氨含量要求,但是如果过高的操作压力,对吸附剂的强度和设备的选型、钢才的等级都提出了更高的要求,不建议使用。并且过高的产品气压力,并入新氢系统也需要减压才能完成,更重要的是对人身安全和设备安全不利。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种循环氢脱氨提纯系统,其特征在于,包括:
原料减压装置;
入口与所述减压装置的出口相连的原料冷却器;
入口与所述原料冷却器的出口相连的气液分离装置;
入口与所述气液分离装置的出口相连的若干个并联的脱氨净化塔,所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口;
与所述再生气体入口依次相连的再生气体加热器以及再生气体减压装置。
2.根据权利要求1所述的循环氢脱氨提纯系统,其特征在于,所述脱氨净化塔的个数为两个或以上。
3.根据权利要求1所述的循环氢脱氨提纯系统,其特征在于,所述脱氨净化塔内装填有吸附剂,所述吸附剂选自活性炭、氧化锌、5A分子筛。
4.根据权利要求1所述的循环氢脱氨提纯系统,其特征在于,所述脱氨净化塔的个数为两个。
5.根据权利要求1所述的循环氢脱氨提纯系统,其特征在于,所述气液分离装置底部设置有液体出口,所述液体出口与污油管道相连。
6.根据权利要求1所述的循环氢脱氨提纯系统,其特征在于,所述脱氨净化塔顶部设置有氢气出口以及再生气体入口,底部设置有氢气入口以及杂质气体出口。
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