[發(fā)明專利]多級(jí)串聯(lián)變溫膜分離石化干氣中氫烴的方法及其裝置

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2010-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101905112A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏伯卿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 魏伯卿
• 主分類號(hào): B01D53/22
• 分類號(hào): B01D53/22;C01B3/50;C10G70/04
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多級(jí)串聯(lián)變溫膜分離石化干氣中氫烴的方法及其裝置，不僅適用于煉廠干氣中氫烴的工業(yè)化高效分離，而且也適用于其它以氫烴為主的混合氣源或經(jīng)處理轉(zhuǎn)變成以氫烴為主的混合氣源的氫烴工業(yè)化高效分離。屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著石油化工工業(yè)的不斷發(fā)展和加工與合成技術(shù)的不斷進(jìn)步，石油加工和化工合成工業(yè)中形成的循環(huán)氣、釋放氣和尾氣中含有大量的氫烴類氣體，這些氣體如果送入到燃燒爐燃燒，必將形成極大的資源浪費(fèi)并相應(yīng)地增加工業(yè)成本。另外在石油加工過(guò)程中，為了提高石油加工的輕油率，采用催化裂化、重整、焦化和加氫等深度加工技術(shù)工藝，使加工干氣中含有大量的氫氣、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯甚至碳四和碳五等多種寶貴的化工原材料，因此需要發(fā)展新的氣體分離技術(shù)和工藝，以分離回收干氣中氫和烴類組份。

現(xiàn)在工業(yè)上常用的分離方法有深冷分離法、淺冷分離法、油品吸收法、吸附法、膜分離法等方法；國(guó)內(nèi)外也有利用這三種或三種中的兩種方法相結(jié)合的專利（92109983.5、200710131549.4、200610135849.5和92100812.0等），但在工業(yè)上應(yīng)用較少，而且成本相對(duì)較高。也有利用二級(jí)膜分離和變溫二級(jí)膜分離的專利（93103019.6、95117302.2），但這些專利技術(shù)不能分離氫烴組份含量都相對(duì)較大的混合氣源，也不能分離氫含量在30~60%的混合氣源，現(xiàn)在工業(yè)上已使用的氫膜分離裝置大多都是分離氫含量在60%以上的混合氣源；如果分離氫含量較低而烴含量較高的混合氣源時(shí)，會(huì)有液態(tài)烴在第二道氫膜分離過(guò)程中析出。因?yàn)闊N含量較高，在氫分離過(guò)程中隨著氫氣的分離滲出，烴類組份的分壓加大，必將有氣態(tài)烴類變成液態(tài)在膜中析出而損害分離膜的性能和使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠保證在分離過(guò)程中不會(huì)有液態(tài)烴類在膜中析出而損害分離膜，并能更高效地且更能適用于不同比例的氫烴為主的混合氣源、還能大規(guī)模地同時(shí)分離氫烴的多級(jí)串聯(lián)變溫膜分離石化干氣中氫烴的方法，還提供了相應(yīng)的裝置。

多級(jí)串聯(lián)變溫膜分離石化干氣中氫烴的方法，包括兩組氫分離膜（A與C）和一組有機(jī)氣體分離膜（B）串聯(lián)分級(jí)分離出石化干氣中的氫烴組份，其特征在于：

1、混合氣源經(jīng)預(yù)處理后，先經(jīng)過(guò)A組氫分離膜，一級(jí)分離部分氫氣；滲余氣進(jìn)入B組有機(jī)氣體分離膜，二級(jí)分離烴類組份；B組膜的滲余氣再進(jìn)入C組氫分離膜，三級(jí)分離氫組份。

2、A組、B組和C組三組膜的數(shù)量不一定相等，要通過(guò)對(duì)混合氣源中氫與烴類組份含量比例計(jì)算確定A、B、C三組分離膜的膜數(shù)量，從而使膜分離工藝配置達(dá)到最優(yōu)化，通常是A組膜的數(shù)量大于等于B組膜的膜數(shù)量，而B(niǎo)組膜的數(shù)量也大于等于C組膜的膜數(shù)量。

3、A組膜和C組膜分離出來(lái)的滲透氣為富氫氣體，而B(niǎo)組膜分離出來(lái)的滲透氣為富烴氣體。

4、B組膜的作用是在分離烴類氣體的同時(shí)降低了滲余氣中烴類氣體的分壓并提高了氫氣的分壓，這樣不僅保證了液態(tài)烴類不在C組膜分離過(guò)程中析出，同時(shí)又提高了C組膜的分離效率。如果沒(méi)有B組有機(jī)氣體分離膜分離部分烴類并降低烴類氣體的分壓，含烴類組份較多的混合氣源雖經(jīng)預(yù)處理分離出部分烴類組分，仍會(huì)有部分烴類在第二次分離氫氣的分離膜中析出而極大地?fù)p害氫分離膜的性能和使用壽命。

5、三組膜的分離溫度是要用HYSYS（一種煉廠通用的工藝設(shè)計(jì)軟件）對(duì)進(jìn)膜氣體（混合氣源或上一級(jí)的滲余氣）和出膜的滲余氣進(jìn)行露點(diǎn)計(jì)算，在保證每組膜的操作溫度均高于進(jìn)膜氣體（混合氣源或上一級(jí)的滲余氣）的露點(diǎn)溫度和出膜氣體（該組膜的滲余氣）的露點(diǎn)溫度10℃左右條件下，盡量將操作溫度控制在30℃~70℃之間；而且A組膜和C組膜的操作溫度相差最好控制在0~40℃之間，而B(niǎo)組膜的操作溫度與A組相同，B組膜的操作溫度也可以高于A組膜的操作溫度而與C組膜相同；如果HYSYS計(jì)算三組膜的進(jìn)膜氣和出膜氣露點(diǎn)都較低時(shí)，A、B、C三組膜的操作溫度可以相同；因?yàn)椴僮鳒囟仍黾?，膜的滲透性增加，從而提高膜的分離產(chǎn)率，但卻降低了膜的選擇性，造成膜的分離效率下降。同時(shí)操作溫度高于80℃~90℃將影響膜的使用壽命。

6、利用膜分離滲余氣壓降較小的特點(diǎn)，只給滲余氣進(jìn)行多次分離；滲透氣壓降較大，直接送入相應(yīng)的收集管路。

總之，就是通過(guò)HYSYS對(duì)每組膜的進(jìn)氣和出氣進(jìn)行露點(diǎn)計(jì)算，確定A、B、C三組膜的操作溫度，并根據(jù)混合氣源的氣量和氫與烴類組份的含量比例計(jì)算確定各組膜的膜數(shù)量（如果烴類組份含量較低時(shí)，B組膜的膜數(shù)量可以為零），然后按A、B、C三組膜順序依次串聯(lián)分離。