CN111548824A - 一种炼厂干气回收分离的组合工艺 - Google Patents

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顾炯炯
李志禹
王涛
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Abstract

本发明公开了石油化工技术领域一种炼厂干气回收分离的组合工艺，采用膜分离+碳二回收组合工艺提浓干气，其特征在于由下述步骤组成：1)炼厂干气作为原料气进入膜分离部分，先经压缩机增压后，气相进入膜分离组件，大部分氢气、部分甲烷和微量其他组分透过膜，在渗透侧富集为甲烷氢气体；少量氢气和甲烷及其他未透过膜的组分，从膜分离组件非渗透侧富集为富碳二气体，送至碳二回收部分；2)从步骤1)膜分离部分来的富碳二气体进入碳二回收部分，经吸收解吸后，得到碳二提浓气体和少量燃料气。采用本发明具有如下优点：1)流程合理，碳二回收率高；2)采用组合工艺，充分发挥各单元优势；3)能量消耗低，投资低。

Description

一种炼厂干气回收分离的组合工艺
技术领域
本发明是属于石油化工领域，具体涉及一种炼厂气体中分离回收烃及氢气的组合工艺。
背景技术
炼厂干气包括催化干气、焦化干气、重整干气、芳构化气体、歧化干气、PSA尾气、加氢干气等，这些气体的主要组分包括H2、CH4、C2H6、C2H4、C3～C5以及氮气等惰性气组分，炼厂通常将其用作燃料气，进一步的利用包括采用变压吸附工艺回收其中的氢气；采用吸收法提浓乙烯和乙烷；采用其他工艺回收利用烯烃等。
直接采用变压吸附工艺回收氢气，炼厂干气中的氢气含量从10～70％mol不等，并含有O2、CO2、重烃等杂质，由于氢气含量低，杂质浓度较高，重烃解吸困难，O2含量难以控制，致使氢气质量不合格、长期运行吸附能力下降，且投资高。实际生产中对于杂质和重烃含量多的炼厂气体较少采用变压吸附工艺回收氢气。
采用吸收法回收乙烯和乙烷，原料适应性强，可以处理重烃含量高的干气。中国专利CN101759516A、CN101759518A公开了一种油吸收分离炼厂催化干气的方法，该方法使用碳五、碳四烃作为吸收剂，在主吸收塔中吸收经压缩和冷却后的催化干气中的碳二馏分及更重组分，主吸收塔釜物流送至解吸塔处理，在解吸塔塔顶得到回收的碳二浓缩气。主吸收塔顶物流进入再吸收塔，以汽油为吸收剂吸收其中的碳五烃吸收剂，再吸收塔的塔顶气体被送往燃料***，碳二浓缩气送往乙烯装置精制处理。
采用中国专利CN101759516A、CN101759518A所公开的方法，由于气体的分离为吸收解吸法，吸收剂在吸收塔和解吸塔之间循环，吸收剂的循环量对吸收塔和解吸塔的直径、重沸器的热负荷、吸收剂循环泵的流量有决定性影响。炼厂干气的组成有氢气、甲烷、乙烷、乙烯和碳四等，由于来自各个不同的生产装置，干气的组成差别较大，尤其是氢气和甲烷等轻组分的含量，氢气的含量约5～70％mol，甲烷含量约2～52％mol，当轻组分含量较高时，会使吸收剂的循环量大大增加，造成装置投资较高、能耗较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种炼厂干气回收分离的组合工艺，将炼厂气体中的氢气和甲烷等轻组分先分离出来，再进行回收处理的组合工艺，以解决现有工艺中存在的因原料轻组分含量高、有效成分浓度低、装置能耗高、投资大的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种炼厂干气回收分离的组合工艺，采用膜分离+碳二回收组合工艺提浓干气，其特征在于由下述步骤组成：
1)炼厂干气作为原料气进入膜分离部分，先经压缩机增压后，气相进入膜分离组件，大部分氢气、部分甲烷和微量其他组分透过膜，在渗透侧富集为甲烷氢气体；少量氢气和甲烷及未透过膜组件的其他组分在膜分离组件非渗透侧富集为富碳二气体，送至碳二回收部分；
2)从步骤1)膜分离部分来的富碳二气体进入碳二回收部分，经吸收解吸后，得到产品碳二提浓气体和少量燃料气。
本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，其进一步特征在于：所述作为原料气的炼厂干气为催化干气、焦化干气、重整干气、芳构化气体、歧化干气、PSA尾气、加氢干气中的一种或一种以上，也可以是炼厂其他生产装置产生的含有氢气和碳二等组分的气体。
本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，其进一步特征在于：所述炼厂干气进入膜分离部分后，先经压缩机增压，然后冷却、分液，气相进入膜分离组件，大部分氢气、部分甲烷和微量其他组分透过膜，在渗透侧富集为甲烷氢气体，从膜分离组件出来，送出界区外，由于含有较高浓度的氢气，可做氢回收装置的原料。
本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，其进一步特征在于：所述原料气在膜分离部分，经压缩、冷却后，进入气液分离罐和聚结过滤器，脱除气体中夹带的游离液相，除液后的气体温度大约在70～85℃之间，以保证气体进入膜分离组件时温度高于露点，防止液滴影响膜分离器的性能。
本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，其进一步特征在于：作为原料气的炼厂干气可根据组成进行分类，氢气和甲烷含量相近的几股可以合并进行膜分离处理，组成相差较大的可分别进行膜分离处理。
本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，其进一步特征在于：作为原料气的炼厂干气的压力通常较低，在膜分离部分需先升压，压力可以略高于碳二回收部分吸收塔所需的压力，具体需根据分离要求确定。
本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，其进一步特征在于：所述碳二回收部分为实现分离要求，吸收塔所需的压力约3.5～4.5MPaG，由于原料气在膜分离部分已经升压，从膜分离部分来的富碳二气体的压力稍有降低，压降约0.05～0.2MPa，因此富碳二气体进入碳二回收部分后，可以直接进吸收塔。
本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，其进一步特征在于：从膜分离部分出来的富碳二气体的压力为1.5～5.0MPaG，优选3.5～4.7MPaG；
本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，其进一步特征在于：从膜分离部分出来的甲烷氢气体中氢气含量60～99％v，优选80～92％v；
本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，其进一步特征在于：从碳二回收部分出来的碳二提浓气体中碳二含量50～99％v，优选60～92％v；其中的碳二占原料干气中的碳二的比例为80～99％v，优选85～95％v。
采用本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺，具有以下有益效果：
炼厂干气的分离采用膜分离+吸收解吸的方法，先将原料气升压，然后利用高压气体的压力，经膜分离，使气体中氢气和部分甲烷从***中分离出去，有效降低了进入碳二回收部分的富碳二气体中轻组分的含量，与炼厂干气直接进入碳二回收部分进行分离的技术相比，由于进料中轻组分含量降低，碳二组分的浓度相对升高。吸收塔的吸收剂用量与进料中碳二组分的浓度呈负相关关系，碳二组分浓度越高，所需要的吸收剂用量越少。因此可减少碳四吸收塔和汽油吸收塔所需的吸收剂循环量，并可减少碳四解吸塔顶冷凝器和塔底重沸器热负荷，减小塔和换热器的设备尺寸，并降低操作费用。
综上所述，本发明一种炼厂干气回收分离的组合工艺的优点是：
1、流程合理，碳二回收率高；
2、采用组合工艺，充分发挥各单元优势；
3、能量消耗低，投资低。
附图说明
图1为本发明一种炼厂干气回收的组合工艺的流程示意图。
图中所示附图标记为：1-膜分离部分，2-碳二回收部分，3-炼厂干气，4-甲烷氢，5-富碳二气，6-粗氢气体，7-碳二提浓气。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。
本发明的一种具体实施方式如附图1所示，炼厂干气3进入膜分离部分1，被分离成渗透气即氢和甲烷含量较高的甲烷氢4，和压力较高的非渗透气富碳二气5，富碳二气5进入碳二回收部分，经吸收解吸处理后得到粗氢气体6和碳二提浓气7。
作为原料气的炼厂干气为催化干气、焦化干气、重整干气、芳构化气体、歧化干气、PSA尾气、加氢干气中的一种或一种以上，也可以是炼厂其他生产装置产生的含有氢气和碳二等组分的气体。
作为原料气的炼厂干气的压力通常较低，在膜分离部分需先升压，压力可以略高于碳二回收部分吸收塔所需的压力，由于膜分离原料气侧和渗透气侧的压差和膜组件的面积影响渗透气中各组分的浓度，对一定面积的膜组件，压差越大，进入渗透气中的碳二组分越多，碳二的回收率就越低。因此需根据碳二的回收率、膜的性能确定。
所述炼厂干气进入膜分离部分后，先经压缩机增压，然后冷却、分液，经压缩、冷却后，进入气液分离罐和聚结过滤器，脱除气体中夹带的游离液相，除液后的气体温度大约在70～85℃之间，以保证气体进入膜分离组件时温度高于露点，防止液滴影响膜分离器的性能。所述原料气在膜分离部分，气相进入膜分离组件，大部分氢气、部分甲烷和微量其他组分透过膜，在渗透侧富集为甲烷氢气体，从膜分离组件出来，送出界区外，由于含有较高浓度的氢气，可做氢回收装置的原料。
作为原料气的炼厂干气可根据组成进行分类，氢气和甲烷含量相近的几股可以合并进行膜分离处理，组成相差较大的可分别进行膜分离处理。
在碳二回收部分为实现分离要求，吸收塔所需的压力约3.5～4.5MPaG，由于原料气在膜分离部分已经升压，从膜分离部分来的富碳二气体的压力稍有降低，压降约0.05～0.2MPa，因此富碳二气体进入碳二回收部分后，可以直接进吸收塔。从膜分离部分出来的富碳二气体的压力优选3.5～4.7MPaG；从碳二回收部分出来的碳二提浓气体中碳二含量50～99％v，优选60～92％v；其中的碳二占原料干气中的碳二的比例为80～99％v，优选85～95％v。
炼厂干气3的组成是：氢61％v、一氧化碳0.18％v、甲烷12.59％v、乙烷25.74％v、乙烯0.46％v、碳五及碳五以上组分0.03％v，温度40℃，压力0.8MPaG,进入膜分离部分1的压缩机入口分液罐，气相进入压缩机，气体被压缩后压力升至4.5MPaG，之后经冷却器冷却至75℃，经分液罐分液后，气相进入膜分离器组，被分离成渗透气即氢和甲烷含量较高的甲烷氢4，和压力较高的非渗透气富碳二气5，富碳二气5的组成是氢9.29％v、一氧化碳0.32％、甲烷25.26％v、乙烷64.29％v、乙烯0.81％v碳五及碳五以上组分0.03％v，温度75℃，压力4.4MPaG，富碳二气5进入碳二回收部分，经冷却至15℃后进入碳四吸收塔，碳四吸收塔的压力4.3MPaG，塔顶温度16℃，塔底温度126℃，自碳四解吸塔底来的吸收剂经冷却后进入碳四吸收塔顶，碳四吸收塔底物料进入碳四解吸塔，碳四解吸塔顶气体经冷凝和分液后，气体作为产品碳二提浓气7送出，碳二提浓气7的组成是：氢4.26％v、乙烷88.39％v、乙烯1.84％v、碳三1.8％v、碳四3.69％v。氢气和甲烷等轻组分自碳四吸收塔顶出来后，进入汽油吸收塔，塔顶得到粗氢气体6，塔底物料进入汽油稳定塔，塔底的贫吸收剂循环回汽油吸收塔。该实施示例的碳二回收率为97.5％。碳四解吸塔顶冷凝器和塔底重沸器的热负荷比炼厂干气不经膜分离而直接经碳二回收处理的技术降低约50％。
以上结合附图对本发明技术方案作详细说明，附图只是为了说明发明的基本内容而绘制的，它不限制本发明的内容和使用形式，实际上根据具体操作条件，一些管道上需要设置如泵、换热器等常规设备或管道元件。

Claims (9)

1.一种炼厂干气回收分离的组合工艺，采用膜分离+碳二回收组合工艺提浓干气，其特征在于由下述步骤组成：
1)炼厂干气作为原料气进入膜分离部分，先经压缩机增压后，气相进入膜分离组件，大部分氢气、部分甲烷和微量其他组分透过膜，在渗透侧富集为甲烷氢气体；少量氢气和甲烷及其他未透过膜的组分，从膜分离组件非渗透侧富集为富碳二气体，送至碳二回收部分；
2)从步骤1)膜分离部分来的富碳二气体进入碳二回收部分，经吸收解吸后，得到碳二提浓气体和少量燃料气。
2.根据权利要求1所述的炼厂干气为催化干气、焦化干气、重整干气、芳构化气体、歧化干气、PSA尾气、加氢干气中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的炼厂干气回收分离的组合工艺，其特征在于：所述炼厂干气进入膜分离部分后，先经压缩机增压，经压缩、冷却后，进入气液分离罐和聚结过滤器，脱除气体中夹带的游离液相。
4.根据权利要求3所述的炼厂干气回收分离的组合工艺，其特征在于：所述除液后的气体温度在70～85℃之间。
5.根据权利要求1所述的炼厂干气制回收分离的组合工艺，其特征在于：所述从膜分离部分出来的富碳二气体的压力为1.5～5.0MpaG。
6.根据权利要求1所述的炼厂干气回收分离的组合工艺，其特征在于：所述从膜分离部分出来的富碳二气体的压力为3.5～4.7MpaG。
7.根据权利要求1所述的炼厂干气回收分离的组合工艺，其特征在于：所述从膜分离部分出来的甲烷氢气体中氢气含量60～99％v。
8.根据权利要求1所述的炼厂干气回收分离的组合工艺，其特征在于：所述从碳二回收部分出来的碳二提浓气体中碳二含量为50～99％v。
9.根据权利要求1所述的炼厂干气回收分离的组合工艺，其特征在于：所述碳二提浓气体中的碳二占原料干气中的碳二的比例为80～99％v。
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