[发明专利]用于使用天然气燃料改善综合设施中变压吸附氢气单元的性能的方法

说明书

本发明公开了一种用于增加综合精炼厂和石油化工复合工厂的氢气回收率的方法，其中将天然气被用作变压吸附单元中的共吹扫气体。在来自所述变压吸附单元的尾气中回收这种天然气。这种方法可以用于精炼厂废气和部分氧化进料。

背景技术

氢气是用于精炼和石油化学产品加工的有价值产品，并且需要方法来增加从变压吸附(PSA)单元的氢气回收率。这在氢气具有高价值且当前实践使用增加的压缩功率(真空再生、尾气再循环、或串联的两个PSA)来增加氢气回收率的领域中尤其如此。本发明公开提出了可应用于精炼厂和精炼厂/石油化工复合工厂的替代方法，其中天然气用作燃料。虽然燃料油或燃料气体通常用于精炼厂和石油化工工厂的燃料需求，但在一些情况下希望的是将天然气用于过程和通用加热器(utility heater)以及用于用气体涡轮机来发电，以减少或消除通过利用桶底(bottom of the barrel)加工技术来从精炼厂中生成燃料油。

在使用天然气来提供精炼厂运行所需的燃料的情况下，现已发现天然气可以用作变压吸附单元中的共吹扫流以增加氢气回收率。如本文所示，与当前实践相比，这种方法通过去除真空压缩机并从而降低压缩功率需求，提供了经济、安全和操作性/可靠性的优点。

发明内容

与基于真空再生、尾气再循环或串联的两个PSA的当前选项相比，本发明提供了用于实现高水平的氢气回收率的在经济方面具有吸引力的新选项。这种新方法可以在将天然气用作设施的燃料时应用，这在综合精炼厂/石油化工复合工厂中可以具有特别的吸引力。在这种情况下，天然气被用作PSA单元中的共吹扫以提取附加的氢气。天然气在PSA尾气中被回收并保持其作为燃料的价值。使用外部吹扫或共吹扫流来增加氢气回收率的概念是本领域已知的。然而，在过去，天然气尚未用于此目的，并且在进行详细的模拟研究之前所述方法的益处并不明显。

附图说明

图1是用于本发明的基本流程图。

图2示出了本发明的变压吸附循环。

图3是氢气回收率针对天然气：PSA进料比率的图。

图4是简单投资回报针对天然气：PSA进料比率的图。

具体实施方式

变压吸附方法利用以下事实：在高压下，气体趋于被吸引到固体表面或被“吸附”。压力越高，被吸附的气体越多。当压力降低时，气体被释放或解吸。PSA方法可以用于分离混合物中的气体，原因在于不同的气体趋于以较大或较小的强度被吸引到不同的固体表面。

使用两个或更多个吸附剂容器允许产物气体的连续生产。它还允许所谓的压力均衡，其中离开正在被减压的容器的气体被用于对第二容器部分加压。这导致较高的轻质气体(氢气)回收率，并且是常见的工业实践。

PSA单元或容器的天然气共吹扫的示意图示于图1中。示出天然气流2被任选地用作精炼厂燃料3。天然气流4的一部分被送至PSA单元6用作PSA循环中的共吹扫气体。PSA单元6用于纯化含氢气进料10，其中经纯化的氢气产物流12从PSA单元6的顶部离开，并且低压尾气流14从PSA单元6的另一侧离开以在压缩机16处被压缩并在燃料气体流18中离开。天然气燃料的滑流被用在PSA单元中以产生附加的氢气。这种天然气在PSA尾气中被回收。提取这种附加的氢气的代价是在现有(现在更大的)尾气压缩机中进行的天然气(假定在PSA进料压力下可用)再压缩。