[发明专利]一种低浓度氢气回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低浓度氢气回收方法，具体的说是利用加氢装置提高炼油厂低浓度氢气浓度的方法。

背景技术

加氢精制、加氢裂化和催化重整等工艺装置在生产过程中排出浓度为50％～90％的氢气，其数量从20Nm³/t原料～100Nm³/t原料，浓度高的可以直接作为工业氢气用于各种加氢工艺中，但浓度低的需通过物理方法提纯方可使用。自1920年以来，世界上已开发了多种氢提浓方法，工业上应用最早的是深冷分离法，目前仍用于含氢30％～70％、含甲烷较高气体的提浓。1970年起变压吸附和膜分离技术开发成功后，氢提浓技术有了较大的突破，这两种方法目前较适用于含氢60％以上气体的提浓，该方法是炼油企业主要应用的技术。

变压吸附净化法，是利用变压吸附过程代替化学吸收净化法中的低温变换、脱二氧化碳和甲烷化等三个工序，简化了流程，并可以获得纯度达99％的氢气；而膜分离技术主要是利用高分子中空纤维管状薄膜对不同分子具有不同渗透率这一原理，对气体进行提浓净化。一般情况下，在进料气压力较低，气量较大而对产品氢的纯度要求较高时，可选用变压吸附法；而对进气压力较高，气量较小，回收氢纯度要求不高时，则可选用膜分离技术。

中国专利CN1070840A公开了一种变压吸附提浓氢气的工艺，中国专利CN1618729A公开了一种中变气脱碳—变压吸附联合提取二氧化碳和氢气的工艺，中国专利CN1092696A公开了一种用膜分离技术从催化干气中回收氢气的装置，中国专利CN1130096A公开了一种用选择性递增的串连膜分离氢气的方法。众所周知，在许多炼油和化工装置释放气中都含有氢气，其中加氢精制、加氢裂化和催化重整等工艺装置重要组成是氢气及C₁～C₄，通过吸附即可提纯氢气；而合成氨、合成甲醇、烃类裂解制乙烯等工艺装置除重要组成是氢气及C₁～C₄外，还含有N₂、CO、CO₂、H₂O，需要脱除的气体种类多，采用变压吸附净化法和膜分离技术技术较为合适，但投资较高。

中国专利CN1720194A公开了一种重整和氢气提纯系统，虽效果较好，但工艺复杂、投资较高；中国专利CN1758957A公开了一种氢气提纯工艺及装置，公开了一种供H₂-PSA工艺中使用的最佳吸附剂，脱出大部分的CO、CO₂、CH₄。

发明内容

针对现有炼油厂低浓度氢提浓技术操作复杂、成本高的不足，本发明提供一种炼油厂低浓度氢气回收方法的不足，本发明方法利用低压航煤加氢装置进行低浓度氢的提浓，不影响航煤加氢装置的正常操作并可大大提高通过航煤加氢装置氢气的浓度，在基本不增加设备投资和操作费用的条件下将低浓度氢提浓。

本发明低浓度氢气回收方法包括如下内容：航煤原料与低浓度氢气混合，在航煤加氢精制条件下经过催化剂床层，反应流出物经过气液分离，液相进行气提或分馏获得精制航煤，气相氢气浓度提高进一步处理或利用。

本发明方法中，所述的低浓度氢气来自炼油厂加氢精制装置、加氢裂化装置、催化重整装置等，氢气体积浓度一般为50％～90％，通常为60％～85％，其它组分一般包括C₁～C₄烃类。

本发明方法中，航煤原料一般为直馏航煤馏分，航煤加氢精制主要为加氢脱硫醇，操作条件一般为反应温度为150～240℃，优选为180～230℃，反应压力为0.3～3.0MPa，优选为0.5～1.8MPa，液时体积空速为0.3～14.0h^-1，优选为4.0～8.0h^-1，氢气(进料低浓度氢气总体积)与航煤原料体积比为80：1～800：1(以下简称氢油比)，优选150：1～500：1。采用氢气一次通过流程，从航煤加氢装置分离出气体的氢气浓度一般可以达到90％以上，可以直接用于其它工艺过程，如各种加氢精制和加氢裂化装置的补充氢，也可以进一步处理后使用。航煤原料加氢催化剂可以使用现有的加氢精制催化剂，优选非贵金属加氢精制催化剂，非贵金属一般为W、Mo、Ni和Co中的一种或几种，以氧化物计，非贵金属重量含量一般为5％～35％，优选15％～25％，催化剂载体一般为氧化铝，可以含有适宜助剂，非贵金属加氢精制催化剂可以使用商品催化剂，也可以按现有方法制备，如采用浸渍法制备等。