[發明專利]一種提高氫氣回收率的方法

有效

• 申請號: 201510424510.6
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN104986735B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 張匯霞;陶宇鵬;張劍鋒;楊云;管英富
• 申請（專利權）人: 四川天一科技股份有限公司
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 呂玲

技術領域

本發明屬于化工領域，涉及化工領域中的氫氣提取技術，具體為煉廠氣變壓吸附法與膜分離法組合的一種提高氫氣回收率的方法。

背景技術

煉廠氣是石油化工中的一種重要資源，雖然煉廠氣中輕烴和氫氣有較高的利用價值，但其通常都被送入瓦斯管網作燃料氣，有些甚至放入火炬燃燒掉。煉廠氣中含有的氫氣，可以分離出來重新利用，比將其直接用作燃料的價值要高。

煉廠氣中回收氫氣的技術主要有變壓吸附法、膜分離法和深冷分離法。

變壓吸附法是利用吸附劑對不同氣體的吸附容量、吸附力、吸附速度隨壓力的不同而有差異的特性，在吸附劑選擇吸附的條件下，加壓吸附混合物中的易吸附組分，當吸附床減壓時，解吸這些吸附組分，從而使吸附劑再生。變壓吸附法再生速度快、能耗低、操作簡單、工藝成熟穩定。最大優點是可以得到產品純度很高(99.9％)的氫氣，氫氣回收率在85％～90％左右。

膜分離法是借助氣體各組分在膜中滲透率的不同而實現的，滲透推動力是膜兩側的分壓差。膜分離技術具有工藝簡單、操作彈性大、費用低等優點。用該法回收催化裂化干氣中氫的裝置已于1987年在美國龐卡城Okia建成。該技術氫氣回收率為80％～95％。但膜分離回收氫氣的純度不高。

深冷分離法是利用進料組份相對揮發度差別(沸點差)來達到分離的目的。目前最簡單和最通用的深冷工藝是部分冷凝法，這種方法主要用于氫/烴物流的分離，其裝置主要由原料氣的預處理和深冷分離系統組成，產品氫氣純度可達95％以上，氫氣回收率可達92％～98％。深冷分離法投資大，能耗高，不適合中小規模的煉廠氣回收氫氣。

目前常采用將各種方法相結合的方式來進行氣體回收利用，可用變壓吸附法與膜分離法相結合，或變壓吸附法與深冷分離法相結合，再或者膜分離法與深冷分離法相結合。任何方式結合的目的都是為了提高產品純度，增加產品收率并節約能耗。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供克服吸附分離法，膜分離法單一方法在煉廠氣處理領域中的限制，充分發揮各單一技術的優勢，能通過較低的能耗獲得回收率和純度都較高的氫氣資源的一種提高氫氣回收率的方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

一種提高氫氣回收率的方法，這是一種變壓吸附法和膜分離法組合的方法，從煉廠氣中回收氫氣。首先通過一段膜分離后能有效提高原料氫濃度后再進入變壓吸附系統。在變壓吸附系統中產生的解吸氣中含有少量氫氣，同一段膜分離產生的滲余氣混合后一起進入二段膜分離系統，通過二段膜分離系統將其中的氫氣分離出后再返回變壓吸附系統，能有效提高氫氣的收率。采用變壓吸附和膜分離組合，能夠有效提高產品氫氣的純度。具體包括以下步驟：

一段膜分離系統：將煉廠氣加壓后送入一段膜分離，得到含氫的滲透氣和滲余氣。

變壓吸附制氫系統：將一段膜分離的滲透氣送入變壓吸附吸附塔進行吸附分離，得到未被吸附的產品氫氣和被吸附的含氫解吸氣；

二段膜分離系統：將一段膜分離后的滲余氣和變壓吸附步驟的解吸氣混合后送入二段膜分離系統，得到含氫氣體和脫氫氣體，含氫氣體返回變壓吸附制氫裝置，將脫氫氣體作為燃料氣體排出。

進一步的，在所述一段膜分離系統之前，還包括：壓縮步驟：將所述煉廠氣加壓至1.6～2.0MPa?MPa后送入一段膜分離系統。

進一步的，在所述一、二段膜分離系統之間，還包括：變壓吸附系統：將一段膜分離的滲透氣和二段膜分離產生的滲透氣都作為變壓吸附原料氣進入變壓吸附系統進行吸附分離。

進一步的，在所述二段膜分離系統之前，還包括：壓縮步驟：將所述變壓吸附步驟產生的解吸氣的壓力提升至0.6～0.8MPa?MPa后送入膜分離系統。

進一步的，在所述二段膜分離系統之后，還包括：壓縮步驟：將所述膜分離系統產生的含氫氣體的壓力提升至0.6～0.8MPa后返回變壓吸附系統。

進一步的，在所述變壓吸附系統在～0.6MPa壓力、常溫條件下進行，所述一段膜分離系統在1.6～2.0MPa?MPa、常溫條件下進行。二段膜分離系統在0.6～0.8MPa?MPa壓力、常溫條件下進行。

進一步的，所述變壓吸附系統中，解吸氣包括氫氣、甲烷、碳二以上的有機物的混合氣體。

本發明的積極效果體現在：

(一)、本發明結合變壓吸附法和膜分離法對煉廠氣進行處理，能夠得到高

純度的氫氣；

(二)、本發明包括一段膜分離裝置，能夠將煉廠氣中的氫氣純度提高后再

進入變壓吸附裝置，從而提高變壓吸附裝置分離效率。