[發明專利]一種膜分離強化的高含氫煉廠氣變壓吸附氫氣提純工藝

有效

• 申請號: 201910274494.5
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109970029B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 阮雪華;賀高紅;代巖;肖武;姜曉濱;焉曉明;郭明鋼
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種膜分離強化的高含氫煉廠氣變壓吸附氫氣提純工藝，屬于石油化工領域。該工藝在變壓吸附裝置的預處理系統中引入有機蒸汽膜分離單元，高效深度脫除碳五及以上烴類重組分，含量降至0.3vol％以下，改善吸附劑再生條件，延長吸附劑使用壽命、提高裝置的長期運行穩定性；在后處理系統中引入氫氣膜分離單元，進一步回收有機蒸汽膜滲透氣和變壓吸附尾氣中的低濃度氫氣，使燃料氣氫含量小于15vol％，氫氣總收率超過95％。通過延長吸附劑壽命、提高氫氣回收率，膜分離強化的高含氫煉廠氣變壓吸附提純工藝，氫氣分離提純成本比傳統吸附工藝可降低10～20％。

技術領域

本發明涉及一種膜分離強化的高含氫(超過75vol％)煉廠氣變壓吸附氫氣提純工藝，屬于石油化工領域。該工藝在變壓吸附裝置的預處理系統中引入有機蒸汽膜分離單元，高效深度脫除碳五及以上烴類重組分，改善吸附劑再生條件，延長吸附劑使用壽命、提高吸附裝置的長期運行穩定性；在后處理系統中引入氫氣膜分離單元，進一步回收有機蒸汽膜滲透氣和變壓吸附尾氣中的低濃度氫氣。通過延長吸附劑使用壽命、提高氫氣回收率，膜分離強化的高含氫煉廠氣變壓吸附提純工藝具有更低的氫氣分離提純成本。

背景技術

原油劣質化(高酸、高硫、重質)越來越嚴重、燃料產品清潔性要求越來越高，是全球煉化行業近年來一直面對的兩大挑戰。為了應對這些挑戰，在煉油過程中越來越廣泛地采用加氫技術，比如加氫裂化、渣油加氫、煤柴油加氫、汽油加氫、加氫脫硫、加氫飽和等。按現階段全球煉油平均水平核算，將原油加工成合格的煉化產品的氫氣消耗水平約為200Nm³/t原油。制氫成本已經不可避免地成為煉化企業僅次于原油的第二大成本支出。與此同時，煉化過程也副產大量高含氫煉廠氣，比如，催化重整尾氣的氫含量超過90vol％，柴油加氫尾氣的氫含量可達到88vol％，渣油加氫低分氣的氫含量可達到80vol％，加氫裂化低分氣的氫含量可達到75vol％。鑒于現代化煉油過程對氫氣的大規模消耗，高效低成本地回收煉廠氣中的氫氣，已經成為煉化企業大幅降低煉油成本、提高生產競爭力的重要途徑。

變壓吸附是目前以高含氫煉廠氣為原料分離提純氫氣的主要手段，大多數情況下可以獲得氫氣濃度超過99vol％的產品。變壓吸附最典型的應用是催化重整尾氣的分離提純，已經成為大多數煉化企業獲得氫氣的標準配置和主要來源。近年來，國內許多煉化企業也逐步將柴油加氫、汽油加氫、蠟油加氫、渣油加氫和加氫裂化等裝置副產的高含氫煉廠氣作為變壓吸附的原料，經濟效益非常可觀。然而，變壓吸附裝置在加工高含氫煉廠氣時，經常面臨兩個關鍵瓶頸：1)煉廠氣中含有較多的碳五及以上的烴類重組分，被吸附后再生脫附困難，長期積累容易導致吸附劑失效，使用壽命短，顯著增加吸附裝置的運行維護成本；2)變壓吸附尾氣中含有大量氫氣，其含量一般超過50vol％，在吸附劑性能衰減時甚至超過65vol％。由于上述原因，采用變壓吸附從高含氫煉廠氣中分離提純氫氣的成本較高。以催化重整副產尾氣的分離提出為例，折算的氫氣分離成本超過0.10kgEO/Nm³氫氣。綜上所述，高含氫煉廠氣變壓吸附氫氣提純裝置改進的關鍵之一是如何延長吸附劑使用壽命、提高氫氣回收率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種膜分離強化的高含氫煉廠氣變壓吸附氫氣提純工藝。該工藝在變壓吸附裝置的預處理系統中引入有機蒸汽膜分離單元，利用膜的選擇性滲透，使碳五及以上烴類重組分的含量降至0.3vol％以下，延長吸附劑的使用壽命、提高吸附裝置的長期運行穩定性，與此同時，在變壓吸附裝置的后處理系統中引入氫氣膜分離單元，進一步回收有機蒸汽膜滲透氣和變壓吸附尾氣中的低濃度氫氣，使燃料氣中氫氣的含量不超過15vol％。

本發明的技術方案：

一種膜分離強化的高含氫煉廠氣變壓吸附氫氣提純工藝，

根據組成和壓力將高含氫煉廠氣分為四類：

第一高含氫煉廠氣S-1，壓力2.5MPaG，碳五及以上烴類重組分含量≥1.0vol％；

第二高含氫煉廠氣S-2，壓力≥2.5MPaG，碳五及以上烴類重組分含量≥1.0vol％；