膜法烯烃烷烃气体分离的研究进展.doc

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1、5新膜过程研究与应用研讨会膜分离/变压吸附集成工艺在炼厂气氢回收中的应用傅志毅1马安1王利1王从厚2叶震2曹忠民2（1中国石油大连石化分公司，辽宁大连116033）（2中凯化学(大连)有限公司，辽宁大连116021）摘要集成工艺可充分发挥各单一技术的优势，是解决炼厂气体资源化的有效技术手段。介绍了中凯化学（大连）有限公司开发的膜分离、变压吸附集成工艺在中国石油大连石化分公司炼厂尾气氢回收方面的应用概况。关键词膜分离变压吸附集成炼厂气氢气回收1前言炼厂气主要来源于原油二次加工过程，如催化裂化、热裂化、加氢裂化及延迟焦化等

2、，其组成包括H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、C2=、C20、C3+等。长期以来，因无适合的分离方法利用H2、C2=、C20等资源，大部分作为燃料气烧掉，造成巨大浪费。中凯化学在成功开发的膜法炼厂气氢回收基础上，结合中国石油大连石化分公司的具体情况，与国内外相关单位联合，开发了炼厂气氢回收的膜法/变压吸附集成技术，氢气回收率≥95％、产品氢纯度＞95％，该工艺的成功应用为炼厂气同时提取氢气、轻烃、重烃的集成技术奠定了基础。2炼厂气氢回收方法和选择随着石油的重质化和石油加工深度的提高，许多炼厂都是耗氢大户，氢气缺口

3、较大。因此，大都把炼厂气提取氢作为资源回收的重点工程来进行。炼厂气中用于氢气的回收方法主要有深冷法、吸收分离法、吸附分离法、膜分离法以及相关方法联合形成的集成工艺。目前，国内应用较多的主要有膜分离法和吸附分离法，简介如下：2.1膜分离法膜法提氢技术是20世纪70年代最早实现工业化应用的气体膜分离技术。指在一定压力驱动下，利用炼厂气中氢分子在膜内优先渗透通过，而其它组分较慢通过膜的差异从而实现分离的过程。通常，将炼厂气经水洗塔脱水和适当的预处理除杂及温度调节后进入膜分离系统，氢气在渗透气侧富集，其它组分留在渗余气侧，根据

4、需要可进一步分离其它组分。目前，该技术已经成熟，国内外已有大量成功应用案例。氢气回收率一般可达80％～98％，回收氢气浓度达90％～99％，膜的寿命一般可达5～10年。一般认为，与传统的分离方法相比，膜法具有投资省、占地少、能耗低、维护量小、操作方便等特点。特别是只要原料气中H2≥30％(v)时，膜分离的就具有较好的经济性。2.2吸附分离法55新膜过程研究与应用研讨会指借助炼厂气中某组分在气体吸附剂上优先吸附而与其它组分实现分离的一种方法。根据吸附剂再生方法的不同，可分为变压吸附（PSA）法和变温吸附（TSA）法等几种

5、。通常，将炼厂气经脱水、除杂、脱H2S等预处理后，进入多层吸附床进行吸附分离。吸附法的关键是采用高效专一的吸附剂和优化工艺过程。目前，该项技术已经成熟，国内外已有大量成功应用案例。氢气回收率约90％，回收氢浓度可达99％以上。变压吸附法的优点：一是对杂质的脱除率高，可满足任何工艺的要求；二是可生产高纯度氢。因此，在下列情况下，应优先考虑变压吸附法：（1）当原料气中氢气浓度较高如大于40％，而需要获得更高浓度的富氢气体，如在99.9％以上（氢气回收率85％～90％左右）时；（2）若有大量的催化重整尾气（含氢量较高）需要提

6、纯，并用作加氢裂化装置或加氢处理装置补充氢的主要来源时，通常选用PSA。因为它的进料气压力适合采用PSA，流量也具有很好的经济规模，并可得到高纯氢，以满足下游加氢工艺的需要。2.3分离方法的选择综上所述，各种分离方法各有所长并且都有最佳使用范围。另外，炼厂气中氢气回收工艺的选择取决于诸多因素，其中包括进料组分和压力、产品流量和对产品纯度的要求等。催化裂化干气中氢含量较低时，拟采用膜法/PSA法集成工艺较好，即先用膜法将炼厂气中氢组分浓度提高后，再用PSA法进一步提高氢的纯度。1膜法/变压吸附集成工艺的应用3.1设计参数

7、要处理的大连石化炼厂气主要包括催化干气和柴油加氢精制尾气，其基本组成情况参见表1和表2。柴油加氢尾气量为15.9t/d（1600Nm3/h），压力0.4MPa，全部进入瓦斯管网；催化干气量为482.4t/d（25000Nm3/h），压力1.1MPa，其中有295t/d进三苯，187.4t/d进入瓦斯管网。表1柴油加氢精制尾气组成55新膜过程研究与应用研讨会表2催化裂化干气组成3.2工艺过程催化干气中氢浓度较低，压力较高，先采用膜分离单元提浓，再进入PSA单元得到氢气产品。柴油加氢精制尾气中氢浓度较高，压力较低，经脱硫、

8、加压处理后进PSA单元。工艺流程简图如图1所示：催化干气1.1MPa除雾过滤器加热75℃膜尾气（分别进三苯和瓦斯管线）,1MPa0.12MpaVPSA回收氢解析气进瓦斯管线氢气产品1.2MPa脱硫柴油加氢尾气0.4MPa加压1.15MPa图1膜法/变压吸附集成工艺回收炼厂气中氢的示意图催化干气（25000Nm3/h）首先进入除雾器