[发明专利]一种高效合理利用炼厂尾气及焦炉煤气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及炼厂尾气及焦炉煤气等工业尾气利用的技术领域。

背景技术

炼厂尾气是炼油厂原油加工过程中产生的含有氢气、甲烷、乙烷、丙烷、烯烃和轻烃等多种组分的混合气体的统称。一般来说，炼厂尾气总量约占原油加工量的5％，组分中以氢气含量居多，提取后可作为加氢原料或供应给其他用户，具有较高的附加值。其他组分，如乙烷可作为裂解制乙烯和氯化生产氯乙烷的原料；LPG、C₅轻油可用作化工原料或车用民用能源。可见，通过技术挖掘，提取这些高附加值物质后的其他组分，仍有极高的利用价值。

目前，国内炼厂大多为粗放型生产模式，炼厂尾气中有用组分的回收技术缺乏优化工艺。部分炼厂将其作为生产装置的燃料利用，甚至仍有不少炼厂尾气因为瓦斯系统平衡原因，不得不通过火炬燃烧而放空，造成资源的严重浪费。即便是采用有用组分回收技术的炼厂，也有不少中间副产品气体，比如解析气被浪费掉。

因此，如何选择一种能够高效合理利用炼厂尾气的新工艺技术和方法，既分离提取出其中各种高附加值组分，又能使其它组分物尽所能，发挥出最大利用价值，即：高效合理利用、充分挖掘出我国丰富的炼厂尾气资源的综合利用价值，这是摆在我们面前极有意义的课题。

炼厂尾气的主要来源有：常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、催化重整、异构化、加氢裂化、加氢精制等装置。由于原油及工艺的不同，各装置副产的炼厂尾气组分也各不相同。其中，加氢裂化干气、加氢精制干气、重整干气等基本不含烯烃组分；催化裂化干气、焦化干气等含有烯烃组分。像重整装置干气中氢气组分含量较高，而有些则不高；有些干气含硫量高，有些并不太高；有些装置副产的干气组分相对稳定，有些则变化幅度较大。各装置典型的炼厂尾气组分情况如下表1所示。

表1：各装置典型的炼厂尾气组分情况

注：参比条件均为0℃、101.325kPa，下同。

现在的炼厂尾气利用现状如下：

(1)利用炼厂尾气制氢

最简单可行的方法是利用有些炼厂尾气中氢气含量较高的特点，采用物理方法直接从为其中分离氢气组分。工业上分离炼厂尾气中氢气通常采用以下三种工艺：深冷分离工艺、变压吸附分离工艺(PSA)和膜分离工艺。

深冷分离技术一般在较高压力下运行，适应于大规模、多组分同时回收的场合。变压吸附分离技术是现今最常见的氢气回收方法之一，产品纯度高、产气量大。但只适合于处理氢气浓度较高的炼厂尾气，且氢回收率较低。氢膜分离技术是一种新技术，投资、占地、运行费用等较PSA和深冷技术低。

每一种技术都有其独特的优点和约束条件。要充分利用炼厂尾气，除采用上述三种分离技术外，通常还配有对氢气以外组分进行转化的工艺和设备。

还有一种方法是在分离出炼厂尾气中氢气组分的基础上，对剩余的甲烷等烃类物质再进行蒸汽转化，进一步制取氢气产品。

制取的氢气一般用于炼厂的加氢装置。

(2)炼厂尾气中LPG及轻烃的回收

LPG及轻烃的回收，一般采用膜分离工艺或深冷分离工艺，技术已经相当成熟，回收效果也较好。回收的液化石油气作为商品直接外售，轻烃可用作炼厂制氢装置的原料，也可外售。

(3)炼厂尾气作为燃料

将炼厂尾气送入燃料气管网，经过初步净化处理后供各装置用作燃料，无法平衡的多余炼厂尾气通过火炬排空燃烧。

目前，仍有许多炼厂采用此中利用方式。部分或者大部分炼厂尾气被用作燃料、且存在浪费情况的企业不在少数。

上述炼厂尾气利用中存在着以下的问题：

1)炼厂尾气中的高附加值组分没有完全得到回收。以氢气为例：一方面，随着原油中重质烃和硫化物含量越来越高，而燃油标准中硫、烯烃、芳烃等含量指标越来越低，加氢精制需要的氢气大增，不得不耗费大量的天然气或石脑油作为原料制氢。另一方面，大量炼厂尾气中的氢气组分被当作燃料烧掉甚至因负荷平衡原因而被迫排空燃烧，造成能源的极大浪费。炼油数据表明，加工一吨原油平均需要消耗氢气约50m³，生产1t氢气需消耗石油4～5t。这无疑加大了炼油成本。