[实用新型]一种高收率、高纯度炼厂干气重整转化制氢装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及炼厂干气回收利用领域，具体是一种高收率、高纯度炼厂干气重整转化制氢装置。

背景技术

炼厂干气中的有用组份主要为氢气、轻烯烃和轻烷烃等。这些组份在炼厂中都是很有价值的，但目前它们很大量仍然没有实现最优化利用，而是直接用作了燃料，有的甚至直接点火炬放空。炼厂干气中既含有氢气，还含有大量轻烯烃和轻烷烃。这些组份可以分离出来分别利用，比将其直接用作燃料或重整制氢、合成甲醇的原料效益要高。

吸附分离法是利用吸附剂对混合气体中各组份的吸附选择性不同，通过压力或温度改变来实现吸附与再生的一种分离方法，具有再生速度快、能耗低、操作简单、工艺成熟稳定等特点。通过压力变化实现分离的变压吸附回收干气中氢气工艺相对成熟，可获得纯度为98%（体积比）以上的氢气产品，但氢气回收率一般在85%左右。采用现有的变压吸附分离技术要从含低浓度氢气、乙烯等炼厂干气中同时回收高纯度的氢气、乙烯及乙烷，存在收率低、不能实现炼厂干气主要组份完全清晰分离、投资占地巨大等问题。比如，在中石化茂名石化炼厂干气变压吸附回收乙烯及氢气示范装置中，乙烯、氢气的收率低于75-80%，且无法同时回收高纯度的乙烷丙烯等。

膜分离法是在一定压力下，利用其他各组份在膜中渗透速率的差异进行分离的。膜分离法回收炼厂干气中氢气的装置于1987年在美国庞卡城Okia建成，氢气回收率为80-90%。膜分离法尤其适用于带压、氢气含量低的干气中氢气回收，其优点在于占地小、操作简单、能耗低等。但膜分离回收氢气的纯度不高，一般为95-99%。而在回收乙烯、乙烷方面，膜分离技术仍处于开发阶段。

炼厂干气直接与水蒸汽重整转化制备氢气已有开发，主要在于催化剂的研发，目的是将干气中C2及C2以上组分尽可能的转化裂解，以便使得干气重整制氢的收率更高。但这种方法要求干气中氢气含量比较低，一般不超过20%。炼厂干气中过多氢气存在，使得氢分压较大以及氢碳比过高，导致甲烷等轻烃催化与中变反应负荷加大、反应器容量增大、投资增加、转化率低等，使得干气直接与水蒸汽重整制氢的效率不高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高收率、高纯度炼厂干气重整转化制氢装置，解决了以往炼厂干气在转化制氢的过程中，存在氢气收率不高、纯度相对较低的问题。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种高收率、高纯度炼厂干气重整转化制氢装置，包括膜分离装置、第一变压吸附塔、第二变压吸附塔、转化反应器以及中变反应器，所述膜分离装置的渗透侧输出口与第二变压吸附塔的输入口连接，膜分离装置的非渗透侧输出口与第一变压吸附塔的输入口连接，所述第一变压吸附塔的输出口与转化反应器的输入口连接，转化反应器的输出口与中变反应器的输入口连接，所述中变反应器的输出口与第二变压吸附塔的输入口连接。

炼厂干气经过膜分离装置，膜分离装置的渗透侧氢气富集，并进入第二变压吸附塔进行精制提氢，非渗透侧富集甲烷、乙烯等进入第一变压吸附塔，不吸附的甲烷及少量的氢气、N2等混合气体进入转化反应器，与水蒸汽一起反应，其中产生的CO再进入中变反应器并发生中变反应，反应出来的混合气（60-70%H2、20%CO2、其他甲烷、N2等）再进入第二变压吸附塔进行精制提氢，精制提氢后得到产品氢气。

进一步地，作为优选方案，本实用新型还包括净化器，所述净化器与膜分离装置的输入口连接。在进行膜分离之前，通过净化器，可采用低温甲醇洗工艺脱除炼厂干气中的酸性气体，再进行膜分离。

进一步地，作为优选方案，本实用新型还包括干燥器，所述干燥器的输入口与净化器的输出口连接，干燥器的输出口与膜分离装置的输入口连接。通过干燥器，对炼厂干气进行干燥处理，比如采用活性碳变温吸附塔对炼厂干气进行干燥。

进一步地，作为优选方案，本实用新型还包括除雾除尘除油装置，所述除雾除尘除油装置包括依次连接的除雾器、捕尘器和捕油器，所述除雾器的输入口与干燥器的输出口连接，所述捕油器的输出口与膜分离装置的输入口连接。除雾器、捕尘器和捕油器分别对干燥后的气体进行除雾、除尘和除油处理，并将处理后的气体送入膜分离系统。

进一步地，作为优选方案，本实用新型还包括依次连接的加氢等温反应器和加氢绝热反应器，所述加氢等温反应器的输入口与第一变压吸附塔的输出口连接，所述加氢绝热反应器的输出口与转化反应器的输入口连接。加氢等温反应器、加氢绝热反应器主要用于除去干气中对催化剂有害的烯烃，使干气中的烯烃含量小于1.0%（体积比）。