專利名稱：用膜分離技術(shù)從催化干氣中回收氫氣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油煉制工藝過程，尤其涉及到催化裝置及其配套裝置處理后的催化干氣，利用膜分離技術(shù)回收氫氣的工藝裝置。
眾所周知隨著薄膜制造技術(shù)的不斷發(fā)展，世界上用膜分離方法從煉廠氣體中回收輕組分或氫氣的領(lǐng)域不斷地?cái)U(kuò)大，例如美國專利(US4892564)公開一種“用于回收液態(tài)烴的膜工藝”見附圖2，其發(fā)明目的是為了回收液態(tài)烴，并取代oleflex工藝的后處理系統(tǒng)-深冷分離部分，其原料氣是催化脫氫(oleflex)后的氣體，采用原料氣升壓、冷卻、換熱后分離出一部分液態(tài)烴，再用膜進(jìn)行氣-氣分離，將輕組分(H2，CH4)滲透出去后，不凝氣進(jìn)入膜分離器滲透出輕組分(H2，CH4)，尾氣再進(jìn)行冷卻分液得到液態(tài)烴，該過程不斷進(jìn)行，直至達(dá)到回收液態(tài)烴為目的產(chǎn)品，該專利是計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，未進(jìn)行工業(yè)小試和放大。
法國專利FR2636249是將膜分離，變壓吸附和深冷分離三者結(jié)合起來，用以回收氫氣、液態(tài)烴和燃料氣的工藝過程，該專利工藝過程復(fù)雜，涉及氣體的三種分離過程。歐洲專利EP0445041A1是一種膜分離與深冷分離相結(jié)合的專利，用來回收液態(tài)烴、氫氣和燃料氣的工藝，該專利工藝過程復(fù)雜，還需要制冷設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提供一種工藝流程簡單，操作條件方便，適合于從煉油廠現(xiàn)有催化裝置及其配套裝置處理后的催化干氣中回收高收率，高濃度氫氣的工藝裝置。
附圖及其說明如下附

圖1是本發(fā)明裝置工藝流程示意圖附圖2是美國專利(US4892564)用于液態(tài)烴回收的膜工藝流程圖附圖1中的說明1a-原料氣緩沖罐A原料氣2a-原料氣壓縮機(jī)B產(chǎn)品氫氣3a-原料氣水冷器4a-原料氣分液除霧罐5a-原料氣加熱器6a-一級膜分離器7a-富氫氣體(一級滲透氣)水冷器8a-富氫氣體緩沖罐9a-富氫氣體壓縮機(jī)10a-富氫氣體水冷器11a-富氫氣體分液除霧罐12a-富氫氣體加熱器13a-二級膜分離器14a-脫氧器15a-水冷器附圖2中的說明1-一段壓縮機(jī)3-一段壓縮機(jī)出口空冷器5-一段壓縮機(jī)出口水冷器
7-一段壓縮機(jī)出口分液罐9-二段壓縮機(jī)出11-二段壓縮機(jī)出口空冷器13-二段壓縮機(jī)出口水冷器15-二段壓縮機(jī)出口分液罐17-換熱器19-冷卻器21-分液罐23-膜分離器25-水冷器27-分液罐29-換熱器31-冷卻器33-分液罐35-膜分離器37-水冷器39-換熱器41-冷卻器43-分液罐45-加熱器47-膜分離器49-水冷器51-冷卻器
53-分液罐55-分液罐57-分餾塔本發(fā)明的工藝裝置見附圖1，適合于經(jīng)過吸收穩(wěn)定、脫硫后，含氫在30～70%(V)的催化干氣，其壓力為0.5～1.8MPa(a)作為原料氣(A)進(jìn)入緩沖罐(1a)，在緩沖罐中除去原料氣中攜帶的液體，并對原料氣(A)起到緩沖作用，經(jīng)緩沖、分液后的催化干氣由原料氣壓縮機(jī)(2a)升壓，由進(jìn)口壓力0.5～1.8MPa(a)升至出口壓力2.0～7.0MPa(a)，再進(jìn)入水冷器(3a)，水冷器(3a)操作壓力2.0～7.0MPa(a)，溫度為30～50℃，進(jìn)入分液除霧罐(4a)除去冷凝下來的液體和氣體中的霧滴，防止液體粘附在膜表面上，原料氣在加熱器(5a)中加熱至45～100℃進(jìn)入一級膜分離器(6a)，(6a)是由多個(gè)膜分離器組成的，富集氫氣的滲透壓力為0.4～1.5MPa(a)富氫氣體，先經(jīng)水冷器(7a)冷卻至40℃以下并經(jīng)分液罐(8a)分液后，進(jìn)入到富氫壓縮機(jī)(9a)，其進(jìn)口壓力為0.4～1.5MPa(a)，出口壓力為2.3～7.3MPa(a)，進(jìn)入水冷器(10a)，操作壓力為2.3～7.3MPa(a)，溫度為30～50℃。至分液除霧罐(11a)分液后，再由加熱器(12a)加熱至45～100℃，進(jìn)入由多個(gè)膜分離器組成的二級膜分離器(13a)，其進(jìn)口壓力為2.3～7.3MPa(a)，進(jìn)口溫度45～100℃，從二級膜分離器的滲透氣側(cè)得到的壓力為0.1～1.5MPa(a)的滲透氣，先經(jīng)過脫氧器(14a)，再經(jīng)過水冷器(15a)分水后，即為提濃氫氣產(chǎn)品(B)，其濃度達(dá)到97%(V)，收率達(dá)到92%(V)，可直接送至加氫裝置使用。
從二級膜分離器(13a)排出的尾氣氫濃度較高，為了提高裝置氫的回收率，將該尾氣返回到原料預(yù)處理部分水冷器(3a)的前面，與原料氣壓縮機(jī)(2a)排出的氣體混合;一級分離器(6a)排出的尾氣，壓力為2.0～7.0MPa(a)，氫的濃度很低，作為燃料氣出裝置，也可帶壓吸收或深冷以得到液化氣、乙烯等產(chǎn)品。
本發(fā)明的積極效果在于用簡單的流程，在方便的操作條件下能從催化干氣中回收高濃度、高收率的氫氣。
實(shí)施例1處理能力為10000Nm3/hr的催化干氣回收氫氣裝置，進(jìn)入裝置原料氣壓力為0.88MPa(a)，溫度40℃，其干氣組成如下氣體名稱 H2N2O2CH4C2H6C2H4C3H8含量％(V)59.5811.170.917.646.379.240.18氣體名稱 C3H6C4H10C4H8C＋5CO2CO H2S 合計(jì)含量％(V)0.701.622.120.47---100%上述催化干氣采用本發(fā)明見附圖1的工藝流程，其主要操作條件如下原料氣壓縮機(jī)(2a)進(jìn)口壓力0.88MPa(a)，出口壓力6.2MPa(a)，水冷器(3a)的出口壓力6.1MPa(a)，出口溫度40℃，一級膜分離器(6a)共計(jì)14根Dg200(面積5600m2)的硅橡膠-聚砜非對稱復(fù)合中空纖維膜，其進(jìn)口壓力6.0MPa(a)，進(jìn)口溫度60℃，滲透氣(富氫氣體)壓力0.8MPa(a)，富氫壓縮機(jī)(9a)進(jìn)口壓力0.75MPa(a)，出口壓力6.5MPa(a)，水冷器(10a)出口壓力6.4MPa(a)，出口溫度40℃，二級膜分離器(13a)共計(jì)4根Dg200(面積1600m2)硅橡膠-聚砜非對稱復(fù)合中空纖維膜，進(jìn)口壓力6.3MPa(a)，進(jìn)口溫度60℃，滲透氣(氫氣)壓力1.3MPa(a)，脫氧器(14a)進(jìn)口壓力1.3MPa(a)，進(jìn)口溫度50℃，經(jīng)過本裝置處理后所得到的氫氣組成如下氣體名稱 H2N2O2CH4C2H6含量%(V)97.00000.03450.1ppm2.93960.0096氣體名稱 C2H4C3H8C3H6C4H10C4H8C+5含量%(V)0.00950.00020.00090.00340.00410.0021合計(jì)100.0000氫氣回收率為92%，產(chǎn)品氫氣濃度為97%。
權(quán)利要求
1.一種用膜分離技術(shù)從催化干氣中回收氫氣的裝置，其特征在于經(jīng)過吸收穩(wěn)定，氣體脫硫后的催化干氣作為原料氣(A)經(jīng)過緩沖罐(1a)，進(jìn)入原料氣壓縮機(jī)(2a)升壓，再經(jīng)水冷器(3a)冷卻后進(jìn)入分液除霧罐(4a)，在加熱器(5a)加熱后進(jìn)入一級膜分離器(6a)進(jìn)行氣-氣分離，從一級膜分離器(6a)滲透氣側(cè)出來的富氫氣體經(jīng)水冷器(7a)冷卻后進(jìn)入緩沖罐(8a)，再至富氫壓縮機(jī)(9a)升壓，水冷器(10a)冷卻，分液除霧罐(11a)和加熱器(12a)加熱后，進(jìn)入到二級膜分離器(13a)進(jìn)行氣-氣分離，從二級膜分離器(13a)滲透氣側(cè)出來的高濃度氫氣先經(jīng)過脫氧器(14a)，再經(jīng)過水冷器(15a)分水后，就可以得到濃度達(dá)97%(V)，收率達(dá)92%的氫氣(B)作為產(chǎn)品出裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用膜分離技術(shù)從催化干氣中回收氫氣裝置，其特征在于該裝置的工藝操作條件是原料氣壓縮機(jī)(2a)的進(jìn)口壓力為0.5～1.8MPa(a)，出口壓力為2.0～7.0MPa(a);一級膜分離器(6a)的進(jìn)口壓力為2.0～7.0MPa(a)，進(jìn)口溫度為45～100℃，滲透氣壓力為0.4～1.5MPa(a);富氫壓縮機(jī)(9a)的進(jìn)口壓力為0.4～1.5MPa(a)，出口壓力為2.3～7.3MPa(a);二級膜分離器(13a)的進(jìn)口壓力為2.3～7.3MPa(a)，進(jìn)口溫度為45～100℃，滲透氣壓力為0.1～1.5MPa(a);尾氣壓力為2.0～7.0MPa(a)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用膜分離技術(shù)從催化干氣中回收氫氣的裝置。該裝置采用升壓、冷卻、分液除霧、加熱后，用膜進(jìn)行氣-氣分離，從一級膜分離器滲透氣側(cè)出來的富氫氣體再經(jīng)過冷卻、緩沖、升壓、冷卻、分液除霧、加熱，再用膜進(jìn)行氣-氣分離出高濃度氫氣，并通過脫氧、分水就可以得到濃度達(dá)97％(V)，收率達(dá)92％的氫氣產(chǎn)品，本工藝流程簡單，操作方便，適合于含氫在30～70％(V)的催化干氣中回收高濃度的氫氣產(chǎn)品。
文檔編號B01D61/58GK1092696SQ93103019
公開日1994年9月28日 申請日期1993年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月24日
發(fā)明者石宗年, 蔣國梁, 崔民利, 范連枝, 金圣德, 于蓮花, 劉振聲, 于培德, 于衍卿, 張玉榮, 邊福明, 姜昕, 徐仁賢, 李秀榮, 董子豐 申請人:中國石油化工總公司, 中國石油化工總公司北京設(shè)計(jì)院, 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所, 中國石油化工總公司石家莊煉油廠