[发明专利]炼厂干气冷油吸收、变压吸附组合回收乙烯及氢气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及炼厂干气的分类回收领域，具体是炼厂干气冷油吸收、变压吸附组合回收乙烯及氢气的方法。

背景技术

炼厂干气中的有用组分主要为氢气、轻烯烃和轻烷烃等。这些组分在炼厂干气中都是很有价值的，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。这些组分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。

从炼厂干气中回收氢气、轻烯烃和轻烷烃的技术主要有深冷分离法、中冷和浅冷油吸收法、膜分离法、吸附分离法，以及联合工艺等。

吸附分离法是利用吸附剂对混合气体中各组分的吸附选择性不同，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80-85%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分完全清晰分离、投资占地巨大等问题。

膜分离法是在一定压力下，利用其他各组分在膜中渗透速率的差异进行分离的。膜分离法回收FCC干气中氢气的装置于1987年在美国庞卡城建成，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%。而且在回收乙烯、乙烷方面，还没有相关采用用膜分离的方案提出。

冷油吸收法主要是利用吸收剂对干气中各组分溶解度的不同来实现分离。一般是利用C₃、C₄和芳烃等油品作吸收剂，首先脱除甲烷和氢气等不凝气体组份，再通过解吸方法把吸收剂回收循环至吸收塔中，富集的C₂、C₃组份通过精馏方法分离得到乙烯乙烷等组份。一般操作温度为5℃至-50℃，乙烯纯度可达95%以上。加入膨胀机技术，乙烯回收率和纯度均可达到99%。此外，冷油吸收法的能耗要低于深冷分离法，工艺相对成熟，乙烯纯度和收率都比较高，投资省，操作简单等。但冷油吸收方法仅适合精制C₂及C₃组份，没有办法同时分离精制氢气、甲烷等。

深冷分离技术早在上世纪50年代就有发展了，目前该技术比较成熟。它是利用原料中各组分相对挥发度的差异（沸点差），通过气体透平膨胀制冷，在低温下将干气中各组分按工艺要求冷凝下来，不易冷凝的氢气最先得到，氢气回收率为92-95%，纯度为95-98%。其后用精馏法将其中的各类烃逐一分离，乙烯收率一般超过85%。深冷分离具有可同时回收氢气及乙烯乙烷、工艺成熟、回收率相对较高等优点，一般适合处理大量干气的场合，尤其适合于炼厂集中地区。深冷分离缺点在于产品纯度不高、投资大、能耗高、不适合中小规模的炼厂干气回收等。

发明内容

本发明提供了炼厂干气冷油吸收、变压吸附组合回收乙烯及氢气的方法，解决了以往炼厂干气回收氢气、乙烯时，存在纯度不高、不能实现炼厂干气主要组分完全清晰分离的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：炼厂干气冷油吸收、变压吸附组合回收乙烯及氢气的方法，包括以下步骤：

（1）压缩升压：炼厂干气经一级压缩、二级压缩后，压力提高到2.0~3.6MPa；

（2）冷油吸收：将步骤（1）中升压后的炼厂干气进行冷却，然后送入吸收塔，吸收塔顶部排出富含甲烷、氢气及氮气的不凝气体，吸收塔的底流出被吸收的碳二及碳二以上组分；

（3）二段变压吸附：步骤（2）中吸收塔顶部排出的不凝气体在2~3.6MPa压力、30-40℃温度条件下，从一段变压吸附粗提氢气塔底部进入，自下而上通过装填有吸附剂的床层，被吸附的甲烷、氮气及部分氢气通过逆向降压过程从吸附剂上解吸出来，从一段变压吸附粗提氢气塔底排出，经加压送入燃料气或原料气管网，未被吸附剂吸附的大量氢气和少量甲烷、氮气和碳二及以上组分从变压吸附粗提氢气塔顶流出，进入二段变压吸附精制氢气塔底，自下而上通过装填有吸附剂的床层，被吸附的少量甲烷、氮气和碳二及以上组分通过逆向降压过程从吸附剂上解吸出来，从二段变压吸附精制氢气塔低排出放空或经加压送入燃料气管网；未被吸附剂吸附的氢气从塔顶排出，作为产品氢气；