炼厂氢气流股的脱氮方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及炼厂氢气流股脱氮，提供了一种炼厂氢气流股的脱氮方法和装置，该方法包括：当氢气流股中氮气含量较少时，不对流股进行脱氮处理；当氢气流股中的氮气含量达到一定值时，将含氮氢气流股送入脱氮装置中进行脱氮处理，由于脱氮过程导致的压力降低，所以脱氮后需送至压缩机加压。其中，氮气含量利用监测装置进行关联测量，并以此为判据启动脱氮操作。在该脱氮方法与装置中，氢气流股包括循环氢流股、副产氢装置的出料流股。该方法可以用来优化现有方法的设备，以提高副产氢气的利用率。本发明专利技术还提供了一种氢气流股脱氮装置。

【技术实现步骤摘要】
炼厂氢气流股的脱氮方法和装置
本专利技术属于化工环保处理领域，涉及一种加氢装置中富氢流股脱氮的方法与装置。具体地，本专利技术采用旁路脱氮装置及压缩机的方式，当氢气流股中的氮气含量达到一定值时，将其送入脱氮装置中脱氮后进行加压，避免氢气流股中氮气累积，从而避免了长期运行而对设备可能造成的不利影响，同时也能将一部分废气中的氢气利用起来，降低了操作成本。本专利技术还涉及一种氢气流股脱氮装置。
技术介绍
加氢处理工艺是精制操作中常用的附加工艺。这些方法提高了低价值重质残余燃料油的价值，或者对含有污染物的精炼厂产物(例如煤油、柴油和汽油)进行处理。在加氢处理工艺中，重质或被污染的烃类产品和氢一起通过烃化裂解操作进行共处理，以生产高价值产物(例如来自残余燃料油的汽油)，或通过各种加氢处理工艺(脱氮或脱硫)例如柴油或汽油，以符合这些产品的高质量低污染规格。炼油厂中，带有氮气保护的耗氢装置出口流股以及副产氢装置的出料流股中均含有氮气，这些氮气组分因无法在加氢反应中消耗掉而随着富氢流股的循环而积累下来。当氮气组分达到一定浓度时将影响加氢反应的氢分压，对汽柴油产品的质量不利。实际操作中往往采用间歇排放富氢流股的方式降低反应体系中氮气含量从而提高氢分压。但排放标准难于判断，同时排放过程也会浪费大量高纯氢气，经济效益不高，故对氢气流股中的氮气的处理亟需得到解决。脱氮技术，如氮氢膜分离技术分离氮氢气体早有先例。中国科学院大连化学物理研究所经过十余年的膜法气体分离技术的研制工作，于1988年成功地在黑龙江化工厂首次应用氮氢膜分离技术，但该技术主要应用于从合成氨驰放气中回收氢气。并且，如果直接将膜分离等脱氮设备接入富氢流股主管路则会因低氮气浓度和高压降问题而经济效益不彰。由于上述问题的存在，现有技术尚未合理地处理炼厂气中氮气的脱除问题。因此，本领域需要开发效果好的炼厂气的脱氮方法与装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种炼厂气脱氮的方法与装置，采用孔板流量计来控制氢气流股的流向：当流股中氮气含量较低时，旁路脱氮装置及压缩机；当氢气流股中的氮气含量达到一定值时，将其送入脱氮装置中脱氮后进行加压。采用该方法避免了氢气流股中氮气的累积，从而避免了长期运行而对设备可能造成的不利影响，同时也能将一部分废气中的氢气利用起来，降低了操作成本，提高经济效益。同时，由于是间歇性脱氮，可以最大程度地保证分离效果的最优，节省脱氮装置的操作成本。一方面，本专利技术提供了炼厂气的脱氮方法，该方法包括：当氢气流股中氮气含量较少时，流股不被送入脱氮装置进行脱氮操作；当氢气流股中的氮气含量达到一定值时，将含氮氢气流股送入至脱氮装置中，从而脱除其中的氮气，由于脱氮过程导致的压力降低，所以脱氮后流股需送至压缩机加压。在一个优选的实施方式中，所述氢气流股是循环氢流股、某些副产氢装置的出料流股的多组分混合物，且只有当其混合后氮气含量达到一定值时才送入脱氮及加压装置；氮气含量较低时，脱氮及加压装置被旁路。富含氢气流股包括氢气、氮气和其它气体组分，其中氢气体积含量在85％以上；所述的其它气体组分与氢气的体积比值保持不变。所述的其它气体组分为硫化氢气体或甲烷气体等气体。在一个优化的实施方式中，氢气流股中氮气含量测定以及该流股是否需要被送入至脱氮装置进行脱氮处理都是由孔板流量计来控制的。另一方面，本专利技术提供了一种专用于上述氢气流股脱氮方法的装置，该装置包括：用于脱除混合流股中的氮气的脱氮装置(如膜分离器组，碳分子筛变压吸附装置等)及脱氮后流股加压的压缩机。用于控制流股是否需要进入膜分离器组进行脱氮的孔板流量计。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方式的炼厂气间歇性脱氮的工艺流程图。具体实施方式本专利技术的专利技术人在经过了广泛而深入的研究之后发现，脱氮技术如膜分离——现有氢气膜分离技术的主要应用有从合成氨放空气中回收氢气(脱除氮气)、从合成甲醇放空气中回收氢(脱除一氧化碳)、从炼厂气中回收氢气(脱除甲烷)和合成其H2/CO比例的调节等，可结合以上技术，采用当流股中氮气含量较低时旁路脱氮装置及压缩机的方式，而当氢气流股中的氮气含量达到一定值时，将其送入脱氮装置中脱氮后进行加压，避免氢气流股中氮气的累积，从而避免了长期运行而对设备可能造成的不利影响，同时也能将一部分废气中的氢气利用起来，降低了操作成本，提高经济效益。基于上述发现，本专利技术得以完成。本专利技术的技术构思如下：首先，将脱氮技术应用到炼厂氢气流股脱氮中，使氢气富集。其次，若脱氮操作连续进行会导致进入膜分离器组的流股含氮量较小，分离效果不好，同时加压操作也需一直进行，其产生的能耗巨大，经济效益较差。故当氢气流股含氮量较小时，将脱氮及加压装置旁路；当流股中的含氮量达到一定值时，将其送入膜分离器组中进行脱氮，然后送入压缩机加压。其中，流股中的氮气含量由孔板流量计来监测，首先，由孔板流量计的流量计算公式可知，测得的体积流量与压差之间的关系，计算公式如下：式中，Q为体积流量，C为流出系数，β为管道直径比，ε为流体可膨胀系数，d为工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，ΔP为节流件上下游压差，ρ为管道中流体的密度；然后，通过调节泵的参数来使管道中流量达到某一确定值，压差则由孔板流量计上的压差计测得，然后由上式我们可以推得，流体的密度计算公式：由于混合气体中氮气密度与氢气密度差异较大，故氮气含量与密度之间紧密相联，由此可以监测到流股中的氮气含量。如此，既可以避免流股中氮气的积累对设备造成的不利，同时也能降低设备的能耗，提高经济效益。本专利技术的上述技术构思可通过以下方式实现：加氢反应器出口的氢气流股，当氮气含量较低时，进入空管道，该流股直接用于耗氢装置；当氮气含量达到一定值时，进入脱氮装置，进行脱氮处理，而后进入压缩机进行加压，之后再用于耗氢装置。其中，流股中的氮气含量由孔板流量计监测从而确定流股进入哪一管道。本专利技术的脱氮装置及压缩机连用装置脱除氢气流股中氮气组分的方法与装置还可用于其它含氮废气的治理与组分循环利用中。在本专利技术的第一方面，提供了一种间歇脱氮的方法，该方法包括：较佳地，进入脱氮装置的多组分混合物，该混合物中的氮气含量较小时，直接送入空管道；当混合物中的氮气含量达到了一定值时，进入脱氮装置进行脱氮处理。其中，流股中的氮气含量由孔板流量计监测从而控制流股的走向。在本专利技术的第二方面，提供了一种间歇脱氮的装置，该装置包括：用于脱除氢气流股中氮气的脱氮装置及用于加压的压缩机。用于监测流股中氮气含量的孔板流量计。在本专利技术中，当循环氢流股中的氮气含量较小时，直接送入空管道；当混合物中的氮气含量达到了一定值时，由膜分离器组入口进入，在压力差的作用下进行脱氮处理。以下参看附图。图1是根据本专利技术的一个实施方式的氢气流股脱氮的工艺流程图。如图1所示，原料油经过换热和过滤后，进入滤后原料油缓冲罐(V-101)。原料油经反应进料泵(P-101)升压后与混合氢混合，混氢原料油与反应产物换热，然后进入反应进料加热炉(F-101)加热。混氢原料油在反应进料加热炉内加热至所需的温度后进入第一加氢反应器(R-101)，流出反应器的反应产物经与混氢原料油换热后，进入热高压分离器(V-102)。装置外来的补充氢由新氢压缩机(C101)升压后与循环氢混和。混和氢先与热高分气在E102进行换热，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炼厂氢气流股的脱氮方法，其特征在于该方法包括以下步骤：测量富含氢气流股管路中的氮气含量，并以此判断是否启动脱氮操作，当富含氢气流股中氮气含量小于阈值时，不将其通入脱氮装置；当富含氢气流股中的氮气含量大于等于阈值时，将含氮的氢气流股送入脱氮装置中，从而脱除其中的氮气，脱氮后经压缩机加压。

【技术特征摘要】
1.一种炼厂氢气流股的脱氮方法，其特征在于该方法包括以下步骤：测量富含氢气流股管路中的氮气含量，并以此判断是否启动脱氮操作，当富含氢气流股中氮气含量小于阈值时，不将其通入脱氮装置；当富含氢气流股中的氮气含量大于等于阈值时，将含氮的氢气流股送入脱氮装置中，从而脱除其中的氮气，脱氮后经压缩机加压。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的富含氢气流股为循环氢流股或副产氢装置的出料流股，富含氢气流股包括氢气、氮气和其它气体组分，其中氢气体积含量在85％以上；所述的其它气体组分与氢气的体积比值保持不变。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的其它气体组分为硫化氢气体或甲烷气体。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的脱氮和加压操作均为间歇操作，当富含氢气流股中氮气含量小于阈值的二分之一时，停止脱氮和加压操作。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的测量富含氢气流股管路中的氮气含量采用孔板流量计测量，由孔板流量计的流量计算公式可知，测得的体积流量与压差之间的关系，计算公式如下：式中，Q为体积流量，C为流出系数，β为管道直径比，ε为流体可膨胀系数，d为工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，ΔP为节流件上下游压差，ρ为管道中流体的密度；通过调节泵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖组维，阳永荣，王靖岱，蒋斌波，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33