用膜分離技術(shù)從催化干氣中回收氫氣的裝置

本發(fā)明屬于石油煉制工藝過程，尤其涉及到催化裝置及其配套裝置處理后的催化干氣，利用膜分離技術(shù)回收氫氣的工藝裝置。

眾所周知隨著薄膜制造技術(shù)的不斷發(fā)展，世界上用膜分離方法從煉廠氣體中回收輕組分或氫氣的領(lǐng)域不斷地?cái)U(kuò)大，例如美國(guó)專利（US4892564）公開一種“用于回收液態(tài)烴的膜工藝”見附圖2，其發(fā)明目的是為了回收液態(tài)烴，并取代oleflex工藝的后處理系統(tǒng)-深冷分離部分，其原料氣是催化脫氫（oleflex）后的氣體，采用原料氣升壓、冷卻、換熱后分離出一部分液態(tài)烴，再用膜進(jìn)行氣-氣分離，將輕組分（H2，CH4）滲透出去后，不凝氣進(jìn)入膜分離器滲透出輕組分（H2，CH4），尾氣再進(jìn)行冷卻分液得到液態(tài)烴，該過程不斷進(jìn)行，直至達(dá)到回收液態(tài)烴為目的產(chǎn)品，該專利是計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，未進(jìn)行工業(yè)小試和放大。

法國(guó)專利FR2636249是將膜分離，變壓吸附和深冷分離三者結(jié)合起來，用以回收氫氣、液態(tài)烴和燃料氣的工藝過程，該專利工藝過程復(fù)雜，涉及氣體的三種分離過程。歐洲專利EP0445041A1是一種膜分離與深冷分離相結(jié)合的專利，用來回收液態(tài)烴、氫氣和燃料氣的工藝，該專利工藝過程復(fù)雜，還需要制冷設(shè)備。

本發(fā)明的目的是提供一種工藝流程簡(jiǎn)單，操作條件方便，適合于從煉油廠現(xiàn)有催化裝置及其配套裝置處理后的催化干氣中回收高收率，高濃度氫氣的工藝裝置。

本發(fā)明的工藝裝置見附圖1，適合于經(jīng)過吸收穩(wěn)定、脫硫后，含氫在30～70%（V）的催化干氣，其壓力為0.5～1.8MPa（a）作為原料氣（A）進(jìn)入緩沖罐（1a），在緩沖罐中除去原料氣中攜帶的液體，并對(duì)原料氣（A）起到緩沖作用，經(jīng)緩沖、分液后的催化干氣由原料氣壓縮機(jī)（2a）升壓，由進(jìn)口壓力0.5～1.8MPa（a）升至出口壓力2.0～7.0MPa（a），再進(jìn)入水冷器（3a），水冷器（3a）操作壓力2.0～7.0MPa（a），溫度為30～50℃，進(jìn)入分液除霧罐（4a）除去冷凝下來的液體和氣體中的霧滴，防止液體粘附在膜表面上，原料氣在加熱器（5a）中加熱至45～100℃進(jìn)入一級(jí)膜分離器（6a），（6a）是由多個(gè)膜分離器組成的，富集氫氣的滲透壓力為0.4～1.5MPa（a）富氫氣體，先經(jīng)水冷器（7a）冷卻至40℃以下并經(jīng)分液罐（8a）分液后，進(jìn)入到富氫壓縮機(jī)（9a），其進(jìn)口壓力為0.4～1.5MPa（a），出口壓力為2.3～7.3MPa（a），進(jìn)入水冷器（10a），操作壓力為2.3～7.3MPa（a），溫度為30～50℃。至分液除霧罐（11a）分液后，再由加熱器（12a）加熱至45～100℃，進(jìn)入由多個(gè)膜分離器組成的二級(jí)膜分離器（13a），其進(jìn)口壓力為2.3～7.3MPa（a），進(jìn)口溫度45～100℃，從二級(jí)膜分離器的滲透氣側(cè)得到的壓力為0.1～1.5MPa（a）的滲透氣，先經(jīng)過脫氧器（14a），再經(jīng)過水冷器（15a）分水后，即為提濃氫氣產(chǎn)品（B），其濃度達(dá)到97%（V），收率達(dá)到92%（V），可直接送至加氫裝置使用。

從二級(jí)膜分離器（13a）排出的尾氣氫濃度較高，為了提高裝置氫的回收率，將該尾氣返回到原料預(yù)處理部分水冷器（3a）的前面，與原料氣壓縮機(jī)（2a）排出的氣體混合;一級(jí)分離器（6a）排出的尾氣，壓力為2.0～7.0MPa（a），氫的濃度很低，作為燃料氣出裝置，也可帶壓吸收或深冷以得到液化氣、乙烯等產(chǎn)品。

本發(fā)明的積極效果在于用簡(jiǎn)單的流程，在方便的操作條件下能從催化干氣中回收高濃度、高收率的氫氣。

附圖及其說明如下：

附圖1是本發(fā)明裝置工藝流程示意圖

附圖2是美國(guó)專利（US4892564）用于液態(tài)烴回收的膜工藝流程圖

附圖1中的說明：

1a-原料氣緩沖罐????????A????????原料氣

2a-原料氣壓縮機(jī)????????B????????產(chǎn)品氫氣

3a-原料氣水冷器

4a-原料氣分液除霧罐

5a-原料氣加熱器

6a-一級(jí)膜分離器

7a-富氫氣體（一級(jí)滲透氣）水冷器

8a-富氫氣體緩沖罐

9a-富氫氣體壓縮機(jī)

10a-富氫氣體水冷器

11a-富氫氣體分液除霧罐

12a-富氫氣體加熱器

13a-二級(jí)膜分離器

14a-脫氧器

15a-水冷器

附圖2中的說明：

1-一段壓縮機(jī)

3-一段壓縮機(jī)出口空冷器

5-一段壓縮機(jī)出口水冷器

7-一段壓縮機(jī)出口分液罐

9-二段壓縮機(jī)出

11-二段壓縮機(jī)出口空冷器

13-二段壓縮機(jī)出口水冷器

15-二段壓縮機(jī)出口分液罐

17-換熱器

19-冷卻器

21-分液罐

23-膜分離器

25-水冷器

27-分液罐

29-換熱器

31-冷卻器

33-分液罐

35-膜分離器

37-水冷器

39-換熱器

41-冷卻器

43-分液罐

45-加熱器

47-膜分離器

49-水冷器

51-冷卻器

53-分液罐

55-分液罐

57-分餾塔

實(shí)施例1

處理能力為10000m3/hr的催化干氣回收氫氣裝置，進(jìn)入裝置原料氣壓力為0.88MPa（a），溫度40℃，其干氣組成如下：

氣體名稱 H22O2CH4C2H6C2H4C3H8

含量％（V）????59.58????????11.17????????0.91????????7.64????????6.37????????????9.24????????????0.18

氣體名稱 C3H6C4H10C4H8C＋5CO2CO H2S 合計(jì)

含量％（V）????0.70????????1.62????????????2.12????????0.47????????????-????????????????-????????????????????????-????????????????????100%

上述催化干氣采用本發(fā)明見附圖1的工藝流程，其主要操作條件如下：

原料氣壓縮機(jī)（2a）進(jìn)口壓力0.88MPa（a），出口壓力6.2MPa（a），水冷器（3a）的出口壓力6.1MPa（a），出口溫度40℃，一級(jí)膜分離器（6a）共計(jì)14根Dg200（面積5600m2）的硅橡膠-聚砜非對(duì)稱復(fù)合中空纖維膜，其進(jìn)口壓力6.0MPa（a），進(jìn)口溫度60℃，滲透氣（富氫氣體）壓力0.8MPa（a），富氫壓縮機(jī)（9a）進(jìn)口壓力0.75MPa（a），出口壓力6.5MPa（a），水冷器（10a）出口壓力6.4MPa（a），出口溫度 40℃，二級(jí)膜分離器（13a）共計(jì)4根Dg200（面積1600m2）硅橡膠-聚砜非對(duì)稱復(fù)合中空纖維膜，進(jìn)口壓力6.3MPa（a），進(jìn)口溫度60℃，滲透氣（氫氣）壓力1.3MPa（a），脫氧器（14a）進(jìn)口壓力1.3MPa（a），進(jìn)口溫度50℃，經(jīng)過本裝置處理后所得到的氫氣組成如下：

氣體名稱 H22O2CH4C2H6

含量%(V)????????97.0000????????0.0345????????0.1ppm????????2.9396????????0.0096

氣體名稱 C2H4C3H8C3H6C4H10C4H8C+5

含量%(V)????????0.0095????????0.0002????????0.0009????????0.0034????????0.0041????????0.0021

合計(jì)????????100.0000

氫氣回收率為92%，產(chǎn)品氫氣濃度為97%。