[发明专利]一种氢气与乙烯的联产工艺和装置

说明书

本发明提供了一种氢气与乙烯的联产工艺和装置，该工艺包括：将含甲烷的原料气进行甲烷脱氢反应，得到含有氢气、乙烯、重组分烃类和未反应的甲烷的产品气，再将所述产品气进行分离，得到氢气产品和乙烯产品；产品气中氢气的含量为35体积％以上，分离包括：(a)将产品气中的重组分烃类分离，得到重组分产品和含氢气、乙烯和甲烷的混合气一；(b)将混合气一升压，再进行第一变压吸附分离，得到含甲烷的富乙烯气和含氢气、甲烷的混合气二；(c)将富乙烯气升压，再进行冷分离，得到乙烯产品和甲烷尾气一；将混合气二进行第二变压吸附分离，得到氢气产品和甲烷尾气二。本发明的工艺和装置能降低原料成本并获得高纯度的氢气。

技术领域

本发明涉及烃类加工领域，具体地，涉及一种氢气与乙烯的联产工艺，还涉及一种氢气与乙烯的联产工艺所使用的装置。

背景技术

目前，蒸汽裂解是生产乙烯的重要工艺，亚洲蒸汽裂解的原料主要为石脑油、轻柴油等，美国通常以乙烷为原料。前述原料的裂解不仅产生乙烯，还产生氢气、甲烷和丙烯等副产物，因此，需要将产物进行分离，以获得高纯度的乙烯、丙烯和氢气等产品。传统的采用石脑油、乙烷等原料裂解制备化工产品时形成的裂解气中氢气含量较低，其他组成乙烯、丙烯的含量较高，通过深冷分离工艺，来实现上述产物的分离。

CN104030875A公开了一种催化裂化干气分离精制的方法，该方法包括，将催化裂解干气加压，使加压后的干气通过第一变压吸附塔分离为富乙烯干气(解吸气)和浓缩气；使浓缩气进入第二变压吸附塔，分离为氢气和第二解吸气；将富乙烯气和第二解吸气混合加压，然后通过膜分离方法分离，得到渗透气和非渗透气，接着将非渗透气通过深冷分离系统分离，分别得到乙烷、乙烯和丙烯等；该深冷分离系统要使用到乙烯精馏塔、乙烯粗馏塔、丙烯粗馏塔、丙烯精馏塔等以及相应的制冷设备。通过采用变压吸附、膜分离、深冷分离三者结合的技术，提高了各种气体组分的收率和纯度。

但是，随着全球经济的快速发展，对化工产品的需求日渐攀升，同时由于石油资源的日渐紧缺，作为化工产品生产原料的石脑油、轻柴油等原料资源，面临着越来越严重的短缺局面。而天然气、页岩气作为更为清洁的能源日益受到人们的重视，随着技术的进步，上述能源的开采成本大幅下降，利用其主要成分甲烷其作为化工原料的利用路线也逐渐变得有吸引力。其中，利用催化脱氢技术将甲烷转化为制备化工产品的技术正在受到关注。

一般地，甲烷的催化脱氢催化技术形成的产品气主要包括氢气、乙烯、苯、萘以及部分未反应的甲烷。其中氢气的比例通常在40-95体积％。对于这种新的物料体系，业界还继续沿用传统的深冷分离工艺，但是甲烷脱氢工艺生产的氢气含量较高，为了分离出高纯度的产品，深冷分离系统需要多种分离装置和相应的制冷系统，这导致冷分离系统投资巨大，同时氢气的纯度也无法保证(通常仅在95％左右)。因此需要开发新的适应含高浓度氢气体系，且分离工艺简单的生产加工工艺。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，从而提供一种氢气与乙烯的联产工艺，以及一种氢气与乙烯的联产工艺所使用的装置。

为了实现上述目的，本发明的第一个方面提供了一种氢气与乙烯的联产工艺，该工艺包括：将含甲烷的原料气进行甲烷脱氢反应，得到含有氢气、乙烯、重组分烃类和未反应的甲烷的产品气，再将所述产品气进行分离，得到氢气产品和乙烯产品；其中，所述产品气中氢气的含量为35体积％以上，所述分离包括以下步骤：

(a)将所述产品气中的重组分烃类分离，以得到重组分产品和含氢气、乙烯和甲烷的混合气一；

(b)将所述混合气一升压，再进行第一变压吸附分离，以得到含甲烷的富乙烯气和含氢气、甲烷的混合气二；

(c)将所述富乙烯气升压，再进行冷分离，以得到乙烯产品和甲烷尾气一；将所述混合气二进行第二变压吸附分离，以到氢气产品和甲烷尾气二。