CN216972004U

CN216972004U - 一种铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的装置

Info

Publication number: CN216972004U
Application number: CN202122634255.1U
Authority: CN
Inventors: 杨春和; 胡爱平
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Nanjing Engineering Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Nanjing Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2031-10-29

Abstract

本实用新型公开了种铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的装置，属于尾气回收领域。该装置包括水洗涤器，铂催化加氢系统输出的加氢尾气输送至水洗涤器的中部，水洗涤器顶部的输出端依次通过气液分离器、气体过热器、膜进口尾气缓冲罐、膜分离装置、出口尾气缓冲罐与镍催化加氢系统相连。本实技术方案通过设置尾气回收装置将反应器排放的尾气进行分离、回收。从而节约了大量的氢气能源，因回收的氢气再次利用于加氢，降低了苯加氢产环己烷的氢气消耗。

Description

一种铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的装置

技术领域

本实用新型涉及尾气回收领域，具体地，涉及一种铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的装置。

背景技术

气相苯加氢反应制环己烷通常采用两串联方式的固定床催化加氢的方法一般为过程如下：苯经预热后，与氢气一起进入苯蒸发器，进行蒸发，蒸发器出来的混合气体从加氢前反应器顶部进入，加氢前反应器是一列管反应器，内填以铂或镍等催化剂，苯氢混合气体在列管内迅速反应，产物主要为环己烷，并且放出大量的热，其反应热量由导热介质从管间移出。从加氢前反应器底部出来的物流基本上已经转化成环己烷，还含有少量苯及H₂S，其中H₂S是原料苯中含的硫在加氢前反应器中与H₂反应生成的，它会使催化剂中毒，降低加氢反应的转化率，通常，加氢前反应器中苯加氢的转化率不能达到

100％，使用镍催化剂只能达到95～99.5％,通常的方法是使用脱硫催化剂氧化锌吸收反应气中的硫化氢，然后继续用加氢催化剂转化反应气中的没有转化的苯，也就是让脱硫后的气体在加氢后反应器中继续完成加氢反应。通常方法是在加氢后反应器上层装填脱硫催化剂，下层装填加氢催化剂，所以物流从加氢后反应器顶部进入时，首先通过一个脱硫层，脱去硫后，再通过催化剂层，这样物流在出加氢后反应器底部时，苯几乎完全转化成环己烷。

在将苯加氢转化为环己烷的过程中，由于原料氢气中含有少量甲烷、氮气等惰性气体，会在加氢反应系统中累积，加氢反应氢气浓度会由于惰性气体的累积而降低，影响反应

，必须将反应器中的气体依据加氢反应要求的氢气浓度排出，当加氢系统氢气浓度低于要求时，排出一部分加氢反应系统的气体，补充新鲜氢气进加氢反应系统，以维持加氢反应系统的氢气浓度。气相苯加氢反应为了确保苯充分反应，氢气过量，苯和氢气的摩尔比约为1：3.2，过量氢排出加氢系统。

目前排出的这部分加氢尾气大多做燃烧处理，这样即造成了氢气的浪费，也加大了氢气的消耗。铂催化苯加氢、镍催化苯加氢工艺都是这样。

表1气相苯加氢制环己烷典型工艺技术比较

镍催化剂加氢，其主要特点如下：

1)苯加氢采用Ni催化剂，催化剂投资低；

2)采用特殊的催化剂装填方法，反应热用于副产0.4MPa蒸汽，满足工厂蒸气压力需求；

3)原料苯不需干燥，氢气不需甲烷化与干燥；

4)尾气氢分压低，氢气消耗定额低；

5)操作简单，经济环保。

铂催化苯加氢原料苯需干燥，氢气需甲烷化与干燥,反应压力高于镍催化苯加氢，铂催化苯加氢尾气如采取措施去掉部分尾气中的惰性气体组份后，氢气浓度就会提高，而且由于铂催化加氢反应压力远高于镍催化加氢，尾气中有机杂质是苯和环己烷，不会污染镍催化加氢系统，去掉尾气中部分惰性气体后，不需要压缩机增加压力就可以直接用于反应压力比较低的镍催化苯加氢装置，回收利用铂催化苯加氢尾气中的氢气。

目前，铂催化苯加氢在苯加氢生产环己烷的生产过程中，经冷冻分离回收处理后的尾气温度约10度，仍含有环己烷气体，该尾气中含有主要成分为氢气，还含有环己烷、氮气、甲烷。经吸附系统分离环己烷后的废气中，环己烷的含量≤0.1％(wt)，环己烷的吸附效率大都在99％以上。但是氢气没有回收利用。

目前吸附系统分离环己烷工艺流程，如图2环己烷尾气处理工艺流程示意图.

某个环己酮工程设计中采用了环己烷吸附分离工艺技术，吸附系统的流程如图2所示。苯加氢装置经冷冻回收后的废气首先通过过滤和阻火系统，然后直接送入活性炭纤维吸附器A，对有机尾气进行吸附处理，其中的环己烷气体被吸附下来，而氮气、氢气从吸附器A的顶部排出，送脱氢装置的导热油炉烧掉或送火炬焚烧。吸附器A的吸附剂即将饱和之前，吸附器B 自动切换到吸附状态进行吸附，同时吸附器A切换为解吸状态进行解吸。解吸时，床层中吸附的环己烷随水蒸汽一起离开吸附器，解吸出来的环己烷和水蒸汽的混合物进入列管冷凝器，冷凝后的气液混合物，经过气液分离器，使没有冷凝下来的混合气体分离后放空去安全地方。冷凝下来的环己烷有机液经管道排进分层槽和计量槽进行后处理，环己烷经泵回到加氢装置的环己烷缓冲罐，污水回到加氢装置的水封槽。解吸完成后，吸附器使用氮气进行干燥和降温处理，将活性炭颗粒解吸时含有的水气吹出吸附器，同时对吸附器进行降温，有利于吸附器中的颗粒碳进行下一轮使用时更好的发挥效率。吸附－解吸由2个吸附器交替组成，整个工艺过程由程序自动控制，自动切换，交替进行吸附、解吸、干燥和等待工艺过程。

目前铂催化加氢尾气吸附处理置操作参数

装置处理能力：根据环己烷的性质、废气流量及废气中环己烷的浓度，考虑处理系统留有20％的操作余量，经过理论计算确定，进入吸附装置的实际废气处理能力为255m³/h。处理装置的阻力：包括管路系统、吸附器本身及流程中其它设备的阻力，结合计算和实际经验，确定整个处理装置的阻力为3000Pa。

气体流速：根据活性炭纤维对环己烷的吸附特性及含环己烷废气以往的生产现场实际运行经验，确定气体流速为0.15～0.2m/s。

以上措施的不足地方：

1)氢气热值不高，去焚烧炉处理，资源浪费，间接增加由于制氢增加的碳排放；

2)铂催化加氢尾气的余压没有得到利用，浪费能量；

3)在富含氢气的条件下吸附分离环己烷，吸附床再生用蒸汽、氮气的消耗量大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述问题，提出一种方法，回收铂催化加氢尾气中的氢气用于镍催化加氢系统，以实现节约能源，合理利用资源，提高加氢装置氢气利用率，降低氢气消耗保护环境。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的装置，该装置包括水洗涤器，铂催化加氢系统输出的加氢尾气输送至水洗涤器的中部，水洗涤器顶部的输出端依次通过气液分离器、气体过热器、膜进口尾气缓冲罐、膜分离装置、出口尾气缓冲罐与镍催化加氢系统相连。

本实用新型技术方案中：水洗涤器的中部设有水的输入管道。

本实用新型技术方案中：气液分离器底部的输出端与水洗涤器的中部相连。

一种利用上述装置实现铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的方法，该方法包括以下步骤：

(1)来自铂催化加氢系统的加氢尾气进入水洗涤器，用水洗涤加氢尾气，加氢尾气夹带的微量催化剂粉尘等固体杂质洗涤后进入水中，部分尾气中的环己烷也进入水中，洗涤水从水洗涤器底部排出，去分离回收环己烷；

(2)从水洗涤器顶部出来的气体，通过安装在洗涤器顶部的除沫器除掉部分夹带的水后，进入气液分离器，继续除掉气体中夹带的液滴，出气液分离器的气体去气体过热器用加热介质加热到过热温度，确保气体中水完全气化，这时气体中夹带有机物也完全气化；

(3)过热后的气体进入膜进口尾气缓冲罐，尾气缓冲罐的气体用调节阀控制减压后进膜6；尾气在膜分离装置的选择性渗透作用下，氢气为渗透气，去出口尾气缓冲罐7。

上述方法中：加氢尾气1030的压力为0.8-1MPa，温度8～12℃。

上述方法中：尾气缓冲罐7中的压力为0.6-0.8MPa。

本实用新型技术方案中：所述的膜分离装置为市售产品，该膜分离装置中的膜为优先透氢气。

本实用新型的有益效果：

本实技术方案通过设置尾气回收装置将反应器排放的尾气进行分离、回收。从而节约了大量的氢气能源，因回收的氢气再次利用于加氢，降低了苯加氢产环己烷的氢气消耗。

铂催化加氢尾气的余压得到利用，节省能量；没有在富含氢气的条件下吸附分离环己烷，解决了吸附床再生用蒸汽、氮气的消耗量大的问题。

附图说明

图1为实用新型系统的示意图。

图2为环己烷尾气处理工艺流程示意图。

其中：1-铂催化加氢系统，2-水洗涤器，3-气液分离器，4-气体过热器，5-膜进口尾气缓冲罐，6-膜分离装置，7-出口尾气缓冲罐，8-镍催化加氢系统，1029-水，1030-铂催化加氢尾气，1031-洗涤水，1032-非渗透气。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此：

如图1，一种铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的装置，该装置包括水洗涤器2，铂催化加氢系统1输出的加氢尾气1030输送至水洗涤器2的中部，水洗涤器2顶部的输出端依次通过气液分离器3、气体过热器4、膜进口尾气缓冲罐5、膜分离装置6、出口尾气缓冲罐7与镍催化加氢系统8相连。水洗涤器2的中部设有水的输入管道。气液分离器3底部的输出端与水洗涤器2的中部相连。

一种利用所述的装置实现铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的方法，该方法包括以下步骤：

(1)来自铂催化加氢系统1的加氢尾气1030(压力为0.9MPa，温度10℃)进入水洗涤器 2，用水1029洗涤加氢尾气，加氢尾气夹带的微量催化剂粉尘等固体杂质洗涤后进入水中，部分尾气中的环己烷也进入水中，洗涤水1031从水洗涤器2底部排出，去分离回收环己烷； (2)从水洗涤器2顶部出来的气体，通过安装在洗涤器2顶部的除沫器除掉部分夹带的水后，进入气液分离器3，继续除掉气体中夹带的液滴，出气液分离器3的气体去气体过热器4用加热介质加热到过热温度，确保气体中水完全气化，这时气体中夹带有机物也完全气化； (3)过热后的气体进入膜进口尾气缓冲罐5，尾气缓冲罐5的气体用调节阀控制减压后进膜分离装置6；尾气在膜分离装置6的选择性渗透作用下，氢气为渗透气，去出口尾气缓冲罐7。控制压力0.7MPa后去镍催化加氢系统8，在镍催化加氢系统8中回收的氢气参与加氢反应，得到回收利用。

6万吨规模环己酮装置，铂催化剂加氢排出的尾气中，废气流量为255Nm3/h，排气温度为10℃，其中环己烷质量流量6kg/h，氢气摩尔浓度60％。以上方法回收H₂的回收率：90％，回收氢气140Nm3/h,回收氢气的纯度：99.9％，氢气完全满足镍催化加氢的氢气纯度要求。非渗透气1032主要成分为甲烷、氮气、氢气以及少量环己烷等有机物，去吸附分离回收有机物或直接去焚烧处理。

Claims

1.一种铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的装置，其特征在于：该装置包括水洗涤器(2)，铂催化加氢系统(1)输出的加氢尾气(1030)输送至水洗涤器(2)的中部，水洗涤器(2)顶部的输出端依次通过气液分离器(3)、气体过热器(4)、膜进口尾气缓冲罐(5)、膜分离装置(6)、出口尾气缓冲罐(7)与镍催化加氢系统(8)相连。

2.根据权利要求1所述的铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的装置，其特征在于：水洗涤器(2)的中部设有水的输入管道。

3.根据权利要求1所述的铂催化苯加氢尾气回收用于镍催化苯加氢的装置，其特征在于：气液分离器(3)底部的输出端与水洗涤器(2)的中部相连。