含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法技术

本发明专利技术公开了一种含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，包括如下过程：(1)将含氢富气升压、冷却后分液，液相进轻烃分馏单元回收轻烃，气相通过吸收塔用5～10℃冷柴油吸收轻烃，在吸收塔顶获得粗氢；(2)塔底富吸收柴油进解吸塔脱除轻烃后降温到5～10℃，然后回到吸收塔循环使用；(3)吸收塔顶粗氢进PSA单元提纯氢气；(4)解吸塔顶富烃气经压缩升压后进轻烃分馏单元，回收液相轻烃。本发明专利技术可以回收含氢富气中91.9％的氢气，同时又能回收99.7％的C2以上轻烃，且温度只需冷到5～10℃就可以满足轻烃的回收需求。该集成技术为含氢富气中的氢气和轻烃的回收利用，提供了一种节能减排增效的新技术工艺路线，具有极好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含氢富气中氢及轻烃回收方法，可以处理压力3.0MPa以下富含C3～C6轻烃的含氢富气。
技术介绍
从含氢气体中回收氢气或轻烃的技术主要有变压吸附法、氢气膜分离法、低温分离法、油吸收法、有机蒸汽膜分离法等。变压吸附法(Pressure Swing Absorption，简称PSA)，是利用吸附剂对气体混合物中各组分有选择吸附，在高压下吸附杂质，使得吸附容量小的氢得以提纯，然后在低压下脱附杂质再生。由于解吸气压力低(约0.05MPa)，只适合于专用低压火嘴作燃料，不适合回收轻烃；如要回收，需再次增压，且压缩功耗大。氢气膜分离法，是在高分子膜两侧压力差的推动下，利用氢气与其他各组分在膜中渗透速率的差异进行分离的。膜分离法优点在于占地小、操作简单，但回收氢气的纯度不高，一般为95-99％。由于产品氢是渗透气，压头损失大，压缩功耗大，而尾气压力能浪费。因此，压力较高的原料气采用膜分离较为经济，压力越低，需要的压缩功越大，越不经济。其次，为防止在进料压力下非渗透气中的重烃因富集而产生凝液损坏膜系统，饱和原料气须过热到80～100℃，不但造成热能浪费，还影响轻烃液化回收。低温分离法，是在浅冷或深冷低温下将干气中各组分按工艺要求冷凝下来,然后用精馏法将其中的各类烃依其蒸发温度的不同逐一加以分离。浅冷(约-5～-50℃)以回收C3、C4和轻油为主，深冷(约-90～-100℃)以回收C2、C3为主且同时分离回收氢气。有的文献也把中冷温度(-30～-100℃)归于深冷部分，称为中深冷工艺。低温法需要复杂的干燥、除杂、脱酸等进料预处理系统，动力设备较多，且需要大量的耐低温合金钢，因此投资较大。油吸收法，是利用吸收剂对气体中各组分溶解度的不同来实现分离。回收富气中液化气时，一般以汽油作吸收剂，吸收富气中的轻烃,脱除氢气、甲烷
及C2，吸收轻烃的汽油进入解吸塔生产液化气。由于1.0MPa条件下C2在汽油中的溶解度与C3的相差不大,导致吸收液中C2含量高,解吸塔顶大量的C2夹带着C3等物质循环回吸收塔重新处理。回收干气中C2、C3时，则以C3、C4为吸收剂，在浅冷温度下吸收C2、C3，脱除甲烷和氢气，吸收剂再解吸回收循环使用，而解吸气中富集的C2、C3组份则通过精馏得到乙烯乙烷等组份。浅冷油吸收法的能耗要低于深冷分离法，投资省，但仅适合精制C2及C3组份，没法同时分离精制氢气、甲烷等。因此，四川天采科技的专利技术专利，将FCC干气经冷油(C3)吸收脱C2、C3后的含氢尾气送入PSA进一步提纯氢气，达到同时回收氢气和乙烯的目的。有机蒸汽膜分离法，是采用新的膜材料，使容易液化的多碳烃分子如丙烯、丁烷、戊烷和其它的有机溶剂，优先透过有机蒸汽膜在渗透侧富集，而甲烷、氢气等不凝性气体大部分滞留在渗余侧。由于仍有较多的不凝气体透过膜，渗透气中烃类气体纯度不够高，达不到回收利用要求，因此渗透气需要循环返回，进行压缩冷凝实现轻烃的回收。
技术实现思路
炼油厂各装置排放的含氢气体压力较低(约0.5MPa)，氢含量56％v，C2～C6烃类含量高(约34％v)，且含H2O、H2S、CO2等杂质，采用低温技术需要干燥、除杂、脱酸等复杂的进料预处理系统，单纯采用PSA技术只能回收氢，不能回收轻烃。而这样低的压力用膜分离法，将因为压缩功耗太高和加温而使能耗过高，投资偏高，且只回收氢气不能有效回收轻烃。采用汽油吸收含氢富气中的轻烃，由于部分组分挥发度接近，吸收后粗氢中C4～C6等组分含量偏高，不但降低轻烃回收率，还影响下游PSA装置吸附剂的使用寿命。因此需要一种新的回收工艺，即可回收含氢富气中的氢气，又可回收轻烃，同时还具有较高的回收效率和经济性。针对含氢富气中氢气和轻烃回收存在的上述问题，本专利技术提供一种新的工艺，实现了含氢富气中氢气及C2以上轻烃的回收，而且回收效率和经济性更高。本专利技术提供了一种含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，包括如下过程：(1)冷柴油吸收和解吸：进料含氢富气经富气压缩机升压、冷却、气液
分离后得到气相和液相；所述气相通过吸收塔时用冷柴油吸收所含轻烃，在吸收塔塔顶获得粗氢，在吸收塔塔底获得富吸收柴油；富吸收柴油进解吸塔脱除轻烃，在解吸塔塔顶得到富烃气，在解析塔塔底得到贫柴油；所述液相进轻烃分馏单元，得到C5石脑油产品以及液化石油气；(2)变压吸附提纯氢气：吸收塔塔顶粗氢进变压吸附单元提纯氢气。本专利技术所述的含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，其中，过程(1)中的升压优选为：通过富气压缩机升压至2.5～3.0MPa。本专利技术所述的含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，其中，过程(1)中冷柴油的温度优选为5～10℃。本专利技术所述的含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，其中，过程(1)中所述解吸塔塔底贫柴油优选经过降温到5～10℃循环回吸收塔。本专利技术所述的含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，其中，过程(1)中所述解吸塔塔底贫柴油优选与吸收塔塔底富吸收柴油及吸收塔塔顶粗氢进行换热。本专利技术所述的含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，其中，过程(1)中所述富烃气经压缩升压后，送进所述轻烃分馏单元回收液相轻烃。本专利技术具有如下有益效果：(1)先以冷柴油吸收含氢富气中C2以上烃类，使其氢含度提高的同时降低C3～C6等重烃含量，然后再进PSA提纯到氢含量99.9％v。这样，既减少了PSA的杂质处理负荷，使氢回收率提高到91.9％，同时又能回收99.7％的C2以上轻烃，克服PSA解吸气压力低不适合回收轻烃的缺点。(2)冷柴油吸收温度5～10℃即可达到C2以上轻轻99.7％的吸收率，规避了低温技术需要的干燥、除杂、脱酸等复杂的进料预处理系统。(3)冷柴油对含氢富气中H2、C1、C2等不凝气组分的分离脱除效率优于相同温度下冷汽油吸收工艺，冷柴油吸收后脱烃气中C2以上含量＜0.05％(v)，更适合于富气中氢气和C3～C6的分离回收。(4)冷柴油吸收相对氢气膜分离工艺来说回收粗氢的压力损失小，吸收压力略高于后续PSA的操作压力(2.6MPa)，节省压缩机投资，更适合于低压含氢富气的回收利用。(5)制氢装置PSA装填的吸附剂主要脱除CH4、CO、CO2等杂质，因
此对进料中的C2以上有限制要求。由于冷柴油吸收工艺对含氢富气中C2以上组分的吸收脱除效率高，脱轻烃后粗氢中的C2以上组分含量＜0.05％(v)，满足进制氢PSA的条件，可利用现有制氢装置的PSA进一步提纯氢气，不需在吸附塔中部分更换脱重烃的吸附剂。附图说明图1为本专利技术的含氢富气中氢和轻烃的回收提取工艺流程图。图中：1-压缩单元，2-轻烃分馏单元，3-冷冻单元，4-吸收塔，5-热交换器，6-解吸塔，7-回流泵，8-冷凝罐，9-冷凝器，10-制氢装置PSA。具体实施方式以下对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。进料含氢富气升压后的压力：在本专利技术中，对进料含氢富气经富气压缩机升压后的压力并无特别限定，通常进料含氢富气经富气压缩机升压至2.5～3.0MPa：该压力由后续的氢网系统的压力决定；如果压力低于2.5MPa，则回收的氢气将不能直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，其特征在于包括如下过程：(1)冷柴油吸收和解吸：进料含氢富气经富气压缩机升压、冷却、气液分离后得到气相和液相；所述气相通过吸收塔时用冷柴油吸收所含轻烃，在吸收塔塔顶获得粗氢，在吸收塔塔底获得富吸收柴油；富吸收柴油进解吸塔脱除轻烃，在解吸塔塔顶得到富烃气，在解析塔塔底得到贫柴油；所述液相进轻烃分馏单元，得到C5石脑油产品以及液化石油气；(2)变压吸附提纯氢气：吸收塔塔顶粗氢进变压吸附单元提纯氢气。

【技术特征摘要】
1.一种含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，其特征在于包括如下过程：(1)冷柴油吸收和解吸：进料含氢富气经富气压缩机升压、冷却、气液分离后得到气相和液相；所述气相通过吸收塔时用冷柴油吸收所含轻烃，在吸收塔塔顶获得粗氢，在吸收塔塔底获得富吸收柴油；富吸收柴油进解吸塔脱除轻烃，在解吸塔塔顶得到富烃气，在解析塔塔底得到贫柴油；所述液相进轻烃分馏单元，得到C5石脑油产品以及液化石油气；(2)变压吸附提纯氢气：吸收塔塔顶粗氢进变压吸附单元提纯氢气。2.如权利要求1所述的含氢富气中氢和轻烃的回收提取方法，其特征在于，所述过程(1)中的升压为：通过富气压缩机升压至2.5～3.0MPa。3.如权利要求1或2所述的含氢富气中氢和轻烃的回收提取...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明晖，关敬军，花小兵，张四清，王甦，李莹，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，中凯化学大连有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11