專利名稱：一種加氫裝置的氫氣回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫氣回收方法，更具體地說，涉及一種石油化工/石油煉制過 程中加氫裝置的氫氣回收方法。
背景技術(shù)：
石油化工/石油煉制過程一般包括加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫雜質(zhì)(氧、 金屬等)、芳烴飽和、烯烴飽和、加氫裂化等加氫裝置。
加氫裝置的工藝流程根據(jù)加氫技術(shù)的不同而多種多樣，但其組成單元基本相 同，主要包括原料預(yù)處理系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、反應(yīng)產(chǎn)物換熱、分離系統(tǒng)、循環(huán) 氫系統(tǒng)和補充氫系統(tǒng)。
在加氫裝置中，氫氣經(jīng)過反應(yīng)系統(tǒng)，部分氫氣被反應(yīng)利用，未反應(yīng)的氫氣經(jīng) 過氫氣回收系統(tǒng)回收，回收氫氣與補充氫混合，作為加氫裝置的氫氣原料循環(huán) 使用。
目前，加氫裝置的氫氣回收方法通常是系統(tǒng)外的補充氫和氫氣回收系統(tǒng)得 到的回收氫氣分別進入補充氫壓縮機入口分液罐或級間分液罐，經(jīng)過補充氫壓 縮機升壓后進入加氫裝置的反應(yīng)系統(tǒng)；在反應(yīng)系統(tǒng)中，氫氣、原料油經(jīng)過加熱 并在催化劑的作用下反應(yīng)，得到的反應(yīng)產(chǎn)物進入分離系統(tǒng)分離，分離系統(tǒng)一般 由熱高壓分離器、熱低壓分離器，冷高壓分離器和冷低壓分離器組成。
分離系統(tǒng)的流程一般是經(jīng)過換熱的反應(yīng)產(chǎn)物首先進入熱高壓分離器進行初 步的氣液閃蒸；由熱高壓分離器頂部得到的氣體(熱高分氣)經(jīng)過換熱和冷卻 后進入冷高壓分離器，為了防止在換熱和冷卻過程中出現(xiàn)銨鹽結(jié)晶，在換熱器 或冷卻器前需要進行注水；(由于該氣體中含有硫化氫、氨、有時也可能有氯化 物，如果在冷卻的過程中沒有游離水的存在，冷卻器中就會有胺鹽結(jié)晶，堵塞 和腐蝕冷卻器，因此需要在冷卻前注水，確保在冷卻的過程中有游離水的存在。) 在冷高壓分離器中進行汽、液和水的三相分離，冷高壓分離器頂部的氣體通過 循環(huán)氫壓縮機升壓返回至反應(yīng)系統(tǒng)中，根據(jù)不同的工藝情況，在循環(huán)氫壓縮機 和冷高壓分離器之間可以設(shè)置循環(huán)氫脫硫塔和循環(huán)氫壓縮機入口分液罐等設(shè) 施，冷高壓分離器得到的液相經(jīng)過減壓后進入冷低壓分離器。
由熱高壓分離器底部得到的液體經(jīng)過減壓后進入熱低壓分離器進行氣液分 離；由熱低壓分離器頂部得的氣體(熱低分氣)經(jīng)過冷卻(也可以先換熱后冷 卻)后進入冷低壓分離器或者進入熱低分氣閃蒸罐。
在冷低壓分離器中進行氣液水三相分離，分離出的氣體(冷低分氣)通常進 入裝置內(nèi)或裝置外的氫氣回收系統(tǒng)。如果熱低分氣進入熱低分氣閃蒸罐，閃蒸 罐的氣體與冷低分氣混合后進入氫氣回收系統(tǒng)。
氫氣回收系統(tǒng)一般采用膜分離和變壓/變溫吸附分離的方法回收氫氣，得到的 回收氫氣返回至氫氣管網(wǎng)或補充氫壓縮機分液罐入口 。
上述現(xiàn)有技術(shù)存在的主要缺點是加氫裝置的投資較大、氫氣回收過程的回 收率較低。
中國專利CN1642860A提供了"一種在加氫處理反應(yīng)器中用于氫氣進料流體 的方法"，該進料流體含有重質(zhì)烴液體組分和氫氣進料組分，該氫氣進料組分含 有循環(huán)氣體和補充氣體流體，反應(yīng)器產(chǎn)生一種流出液流和一種流出氣流，該流
出氣流含有未反應(yīng)的氫和甲垸和更重質(zhì)的烴，該方法將流出氣體冷卻后與一種 貧液體溶劑流體在吸收區(qū)接觸，溶劑流體吸收甲烷和更重質(zhì)的烴，制備一種富 氫氣體流體和一種富液體溶劑流體，富氫氣體流體作為循環(huán)氣體使用。
該方法通過吸收塔，去除循環(huán)氫中的甲烷和更重的烴類，提高循環(huán)氫的純度,
但是沒有達到提高氫氣回收率、降低加氫裝置投資的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高氫氣回收率、降低加氫裝置的投資，本發(fā)明提供了一種加氫裝置的 氫氣回收方法，該回收方法是這樣實現(xiàn)的
一種加氫裝置的氫氣回收方法，該方法包括以下步驟
a. 由氫氣管網(wǎng)來的補充氫進入加氫裝置的反應(yīng)系統(tǒng)2，反應(yīng)產(chǎn)物進入熱高 壓分離器3進行氣液分離；
b. 由步驟a熱高壓分離器3分離得到的氣體經(jīng)過冷卻后進入冷高壓分離器 4;由冷高壓分離器4得到的氣體經(jīng)過升壓后返回至反應(yīng)系統(tǒng)2，得到的液相經(jīng)
過減壓后進入冷低壓分離器5;由冷低壓分離器5得到的富氫氣體進入氫氣回收 系統(tǒng)8，得到的回收氫氣返回至反應(yīng)系統(tǒng)2或返回至氫氣管網(wǎng)；
c. 由步驟a熱高壓分離器3分離得到的液體經(jīng)過減壓后進入熱低壓分離器 6，由熱低壓分離器6得到的氣體經(jīng)過冷卻后進入閃蒸罐7，得到的閃蒸氣返回 至反應(yīng)系統(tǒng)2。
在具體實施時，熱高壓分離器3的操作溫度為150 400°C ，操作壓力為4.0 20MPa;冷高壓分離器4的操作溫度為35 6(TC，操作壓力為3.5 20MPa;冷 低壓分離器5的操作溫度為35 60°C，操作壓力為0.70 5.0MPa;熱低壓分離 器6的操作溫度為150 400°C，操作壓力為0.70 5.0MPa;閃蒸罐7的操作溫 度為35 6(TC，操作壓力為0.70 5.0MPa。
在具體實施時，由步驟b得到的回收氫氣和由步驟c得到的閃蒸氣直接返 回至補充氫壓縮機入口分液罐或補充氫壓縮機級間分液罐。
在具體實施時，氫氣回收系統(tǒng)8采用膜分離或者變壓/變溫吸附分離方法回
收氫氣；由熱高壓分離器3分離得到的氣體在冷卻之前注水；冷卻由熱高壓分 離器3分離得到的氣體，采用空氣冷卻器或/和水冷卻器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的氫氣回收方法是熱低分氣經(jīng)過冷卻后進入熱低 分氣閃蒸罐，閃蒸氣直接返回至反應(yīng)系統(tǒng)；現(xiàn)有的氫氣回收方法是熱低分氣 經(jīng)冷卻后進入冷低壓分離器或者進入熱低分氣閃蒸罐，閃蒸氣與冷低分氣混合 后進入氫氣回收系統(tǒng)，回收氫氣返回至反應(yīng)系統(tǒng)或返回至氫氣管網(wǎng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的氫氣回收方法，加氫裝置氫氣回收過程的氫氣損 失減少20-90%、液化氣損失減少10-85%、石腦油損失減少10-85%、氫氣回收 系統(tǒng)的投資降低10-85%。
這是由于現(xiàn)有的氫氣回收系統(tǒng)一般采用膜分離或者變壓/變溫吸附分離的方 法回收氫氣，氫氣回收系統(tǒng)不僅需要設(shè)備投資、運行費用，而且回收系統(tǒng)的效 率不能達到100%，部分高價值物質(zhì)(如氫氣、液化氣、石腦油)在回收系統(tǒng)被 轉(zhuǎn)化為低價值物質(zhì)，降低了加氫裝置整體的收益。本發(fā)明改變了流程，較高濃 度的氫氣不再經(jīng)過氫氣回收系統(tǒng)而直接返回至加氫反應(yīng)系統(tǒng)，減少了設(shè)備投資 和物料損失。
熱低分氣閃蒸氣的氫氣純度通常只有50 88 (摩爾)％，低于補充氫的氫氣 純度(88 99.99 (摩爾)％); —般認為閃蒸氣直接返回反應(yīng)系統(tǒng)，會降低反 應(yīng)系統(tǒng)的氫氣分壓，不利于加氫反應(yīng)；本發(fā)明為了保證加氫反應(yīng)的氫氣分壓， 相應(yīng)提高了加氫反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)壓力，以克服氫氣純度降低帶來的影響。
雖然提高加氫反應(yīng)系統(tǒng)的壓力會增加部分投資，但是氫氣回收系統(tǒng)減少的投 資遠大于加氫反應(yīng)系統(tǒng)增加的投資，同時氫氣回收過程減少了氫氣、液化氣、 輕石腦油損失，在保證加氫反應(yīng)系統(tǒng)效果不變的前提下，明顯提高了加氫裝置
的整體收益。本發(fā)明的方法可以應(yīng)用在利用高純氫作為補充氫的各種加氫裝置 上。


圖h本發(fā)明的加氫裝置氫氣回收流程示意圖。 圖2:現(xiàn)有加氫裝置氫氣回收流程示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例和附圖進一步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的保護范圍 不局限于下述的具體實施方式
。
實施例l
某公司150xl0Va加氫裂化裝置。
由氫氣管網(wǎng)來的新氫進入補充氫壓縮機分液罐1，經(jīng)過壓縮機升壓后進入反 應(yīng)系統(tǒng)2，反應(yīng)產(chǎn)物進入熱高壓分離器3進行氣液分離；
熱高壓分離器3得到的氣體經(jīng)過冷卻后進入冷高壓分離器4,冷卻采用空氣冷 卻器的方式和水冷卻的方式，并在冷卻之前注水；冷高壓分離器4得到的氣體 經(jīng)過升壓后返回至反應(yīng)系統(tǒng)2;冷高壓分離器4得到的液相經(jīng)過減壓后進入冷低 壓分離器5;冷低壓分離器5得到的富氫氣體進入氫氣回收系統(tǒng)8;回收氫氣返 回至補充氫壓縮機分液罐l。
熱高壓分離器3得到的液體經(jīng)過減壓后進入熱低壓分離器6，熱低壓分離器 6得到的氣體經(jīng)過冷卻后進入閃蒸罐7，閃蒸氣不經(jīng)過氫氣回收系統(tǒng)8，直接返 回至補充氫壓縮機分液罐l。
補充氫(新氫)的壓力為2.1MPa，氫氣純度為99.9 (摩爾)％;閃蒸氣的壓 力為2.1MPa，氫氣純度為80 (摩爾)％;混合后進入反應(yīng)系統(tǒng)2的氫氣純度為 97.2 (摩爾)％;
反應(yīng)器2的入口壓力為16.94MPa;高壓分離器3的操作壓力為15.72MPa、 操作溫度是26(TC;冷高壓分離器4的操作壓力為15.5MPa、操作溫度是5(TC; 冷低壓分離器5的操作壓力為2.3MPa、操作溫度是50°C;熱低壓分離器6的操 作壓力為2.4MPa、操作溫度是260'C;閃蒸罐7的操作壓力為2.3MPa、操作溫 度是5(TC;氫氣回收系統(tǒng)8的入口壓力為2.2MPa，回收氫氣返回補充氫壓縮機 分液罐1的壓力為2.1MPa，回收氫氣純度為99.9 (摩爾)％。
加氫裝置需要的補充氫(新氫)流量為4568.5kg/h，裝置實際化學(xué)耗氫為 4481kg/h;氫氣回收系統(tǒng)8的公稱規(guī)模是1000 xl04Nm3/a，實際回收氫氣105.7 kg/h;液化氣產(chǎn)品為6484.4kg/h，輕石腦油產(chǎn)品為14078kg/h。
對比例1
某公司150xl0Va加氫裂化裝置。(沒有實施閃蒸氣流程改造前)
由氫氣管網(wǎng)來的新氫進入補充氫壓縮機分液罐1，經(jīng)過壓縮機升壓后進入反 應(yīng)系統(tǒng)2，反應(yīng)產(chǎn)物進入熱高壓分離器3進行氣液分離；
熱高壓分離器3得到的氣體經(jīng)過冷卻后進入冷高壓分離器4,冷卻采用空氣冷 卻器的方式和水冷卻的方式，并在冷卻之前注水；冷高壓分離器4得到的氣體 經(jīng)過升壓后返回至反應(yīng)系統(tǒng)2;冷高壓分離器4得到的液相經(jīng)過減壓后進入冷低 壓分離器5;冷低壓分離器5得到的富氫氣體進入氫氣回收系統(tǒng)8。
熱高壓分離器3得到的液體經(jīng)過減壓后進入熱低壓分離器6，熱低壓分離器 6得到的氣體經(jīng)過冷卻后進入閃蒸罐7，閃蒸氣進入氫氣回收系統(tǒng)8，回收氫氣 返回至補充氫壓縮機分液罐1。
補充氫(新氫)的壓力為2.1MPa，補充氫純度為99.9 (摩爾)％。 反應(yīng)器2的入口壓力為16.44MPa;高壓分離器3的操作壓力為15.22MPa、 操作溫度是26(TC;冷高壓分離器4的操作壓力為15.0MPa、操作溫度是5(TC;
冷低壓分離器5的操作壓力為2.3MPa、操作溫度是50°C;熱低壓分離器6的操 作壓力為2.4MPa、操作溫度是26(TC;閃蒸罐7的操作壓力為2.3MPa、操作溫 度是5(TC;氫氣回收系統(tǒng)8的入口壓力為2.2MPa，回收氫氣返回補充氫壓縮機 分液罐1的壓力為2.1MPa，回收氫氣純度為99.9 (摩爾)％。
加氫裝置需要的補充氫(新氫)流量為4635kg/h，裝置實際化學(xué)耗氫為 4481kg/h;氫氣回收系統(tǒng)8的公稱規(guī)模是12100 xl04Nm3/a，實際回收氫氣641.3 kg/h;液化氣產(chǎn)品為5799.4kg/h，輕石腦油產(chǎn)品為13518kg/h。
實施例與對比例相比，加氫反應(yīng)系統(tǒng)的壓力提高約3%，加氫反應(yīng)系統(tǒng)的投 資增加100萬元，氫氣回收系統(tǒng)節(jié)省投資1000萬元，加氫裝置的總投資節(jié)省卯0 萬元；同時，氫氣損失減少558.6噸/年，液化氣損失減少5754噸/年，石腦油損 失減少4704噸/年。
權(quán)利要求
1、一種加氫裝置的氫氣回收方法，該方法包括以下步驟a.由氫氣管網(wǎng)來的補充氫進入加氫裝置的反應(yīng)系統(tǒng)[2]，反應(yīng)產(chǎn)物進入熱高壓分離器[3]進行氣液分離；b.由步驟a熱高壓分離器[3]分離得到的氣體經(jīng)過冷卻后進入冷高壓分離器[4]；由冷高壓分離器[4]得到的氣體經(jīng)過升壓后返回至反應(yīng)系統(tǒng)[2]，得到的液相經(jīng)過減壓后進入冷低壓分離器[5]；由冷低壓分離器[5]得到的富氫氣體進入氫氣回收系統(tǒng)[8]，得到的回收氫氣返回至反應(yīng)系統(tǒng)[2]或返回至氫氣管網(wǎng)；c.由步驟a熱高壓分離器[3]分離得到的液體經(jīng)過減壓后進入熱低壓分離器[6]，由熱低壓分離器[6]得到的氣體經(jīng)過冷卻后進入閃蒸罐[7]，得到的閃蒸氣返回至反應(yīng)系統(tǒng)[2]。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣回收方法，其特征在于熱高壓分離器[3]的操作溫度為150 400°C，操作壓力為4.0 20MPa;冷高 壓分離器[4]的操作溫度為35 60°C，操作壓力為3.5 20MPa;冷低壓分離器[5] 的操作溫度為35 60°C，操作壓力為0.70 5.0MPa;熱低壓分離器[6]的操作溫 度為150 40(TC，操作壓力為0.70 5.0MPa;閃蒸罐[7]的操作溫度為35 60°C， 操作壓力為0.70 5.0MPa。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣回收方法，其特征在于由步驟b得到的回收氫氣和由步驟c得到的閃蒸氣直接返回至補充氫壓縮 機入口分液罐或補充氫壓縮機級間分液罐。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣回收方法，其特征在于-氫氣回收系統(tǒng)[8]采用膜分離或者變壓/變溫吸附分離方法回收氫氣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣回收方法，其特征在于 由熱高壓分離器[3]分離得到的氣體在冷卻之前注水。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣回收方法，其特征在于 冷卻由熱高壓分離器[3]分離得到的氣體，采用空氣冷卻器或/和水冷卻器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種加氫裝置的氫氣回收方法，該方法包括以下步驟加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)2的產(chǎn)物進入熱高壓分離器3進行氣液分離；熱高壓分離器3得到的氣體進入冷高壓分離器4，冷高壓分離器4得到的液相經(jīng)減壓后進入冷低壓分離器5，冷低壓分離器5得到的富氫氣體經(jīng)過氫氣回收系統(tǒng)8返回至反應(yīng)系統(tǒng)2；熱高壓分離器3得到的液體經(jīng)減壓后進入熱低壓分離器6，熱低壓分離器6得到的氣體經(jīng)冷卻后進入閃蒸罐7，閃蒸氣直接返回到反應(yīng)系統(tǒng)2。該方法減少了氫氣回收過程的氫氣損失，降低了氫氣回收系統(tǒng)和加氫裝置的投資。
文檔編號C01B3/50GK101348235SQ20071011925
公開日2009年1月21日 申請日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者立 張, 浩 李, 郭志雄 申請人:中國石油化工集團公司;中國石化工程建設(shè)公司