丙烷脱氢尾气综合利用系统技术方案

本发明专利技术提供了一种丙烷脱氢尾气综合利用系统，包括加氢反应装置和尾气利用装置，使用氢气含量较高的丙烷脱氢尾气不经精制提浓而是直接作为加氢反应装置的氢源，加氢反应装置消耗部分氢气后的弛放气作为燃气轮机的燃料气使用，通过燃气‑蒸汽联合循环发电实现能量的阶梯利用。丙烷脱氢尾气经加氢反应装置合理利用部分氢气后，一方面提高氢气的综合利用价值，一方面改善了其作为燃气轮机燃料气的适宜性，该系统在保证加氢反应装置与燃气轮机正常运行的同时，简化了丙烷脱氢尾气利用的工艺流程和技术要求，节约了丙烷脱氢尾气利用项目的投资，降低了生产过程能耗，实现了能量的综合利用，有效降低了生产成本。

Comprehensive utilization system of propane dehydrogenation tail gas

【技术实现步骤摘要】
丙烷脱氢尾气综合利用系统
本专利技术属于丙烷脱氢尾气的综合利用领域，具体涉及一种采用加氢反应装置利用丙烷脱氢装置的富氢尾气中部分氢气后，提高尾气中烃的占比，降低其燃烧反应性，富烃气体作为燃料气驱动燃气轮机发电或者做功的尾气综合利用系统。
技术介绍
丙烯是一种重要的化工原料，主要用于生产PP、丙烯酸等，丙烷脱氢是目前生产丙烯的主要方法之一。丙烷脱氢生成丙烯后，主要的副产物为氢气典型浓度约为85％的富氢尾气。富氢尾气因为氢气含量太高，直接作为燃料气时燃气轮机需经特殊设计才能保证安全、稳定运行；又因氢气含量不足够高，不宜直接用作现行加氢工艺的原料气，造成丙烷脱氢尾气不能被经济、高效的利用。目前，丙烷脱氢产生的富氢尾气的主要处理方式是用于蒸汽锅炉的燃料，或者与其他可燃气体如天然气混合使其反应性降低后作为燃料气驱动燃气轮机发电或者做功，由于氢气价格较高但热值较低，直接作为燃料气使用造成资源的严重浪费。与此同时，加氢反应装置，如如油品加氢，以及醇、酮、酯、腈、烯烃类化学品等加氢，需要大量的氢气作为原料。在现有加氢工艺条件下，为避免反应后惰性气体的累积导致大量放空，原料氢气通常需要提浓到99％以上，氢气提浓的方式主要有变压吸附分离(PSA)、膜分离、深冷分离等，这些氢气分离提浓装置前期投资大、运行费用高，增加了氢气的使用成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术对丙烷脱氢尾气无法经济高效利用的缺点和不足，提供一种粗氢加氢反应与燃气轮机联产的工艺技术和综合利用系统，使用氢气含量较高的丙烷脱氢尾气不经精制提浓而直接作为加氢反应装置的新氢，合理利用部分氢气后产生的富烃气体作为燃料气排出供燃气轮机发电或者做功。该系统通过适当提高加氢反应装置弛放量维持加氢反应装置中氢气浓度，通过合理利用部分氢气改善了丙烷脱氢尾气作为燃气轮机燃料气的适宜性，用燃气轮机消化加氢反应装置排出的富烃气体，在保证加氢反应与燃气轮机正常运行的同时，简化了丙烷脱氢尾气利用的工艺流程和技术要求，提高了丙烷脱氢尾气的综合利用价值，实现生产过程的节能降耗和生产成本的有效降低。本专利技术为实现其技术目的所采取的技术方案如下：丙烷脱氢尾气综合利用系统主要由加氢反应装置和尾气利用装置组成。丙烷脱氢装置产生的富氢尾气不经精制提浓，由新氢压缩机增压后直接作为加氢反应装置的新氢使用，加氢反应后产生的富烃弛放气作为燃料气供燃气轮机发电或者做功。上述方案中，区别于现有工艺，丙烷脱氢尾气不是直接或者与其他可燃气体混合后作为燃料气进入锅炉或者燃气轮机，而是作为加氢反应装置的新氢使用。上述方案中，区别于现有工艺，丙烷脱氢尾气不经过变压吸附分离、膜分离、深冷分离等方式进行精制提浓，而是作为新氢直接或者与循环氢、其他氢源等混合后进入加氢反应装置。上述方案中，丙烷脱氢尾气进入加氢反应装置前，先通过甲烷化反应装置，除去其中的CO和CO2。上述方案中，加氢反应装置主要由新氢压缩机及循环氢压缩机、加热炉、反应器、换热器、冷却器和分离器等组成。上述方案中，加氢反应装置可通过适当提高新氢和弛放气流量以保持装置内的氢分压和氢平衡。上述方案中，加氢反应装置产生的富烃弛放气直接或者与其他可燃气体如干气等混合后作为燃料气进入尾气利用装置。上述方案中，丙烷脱氢尾气只需经过一次压缩机增压即可同时满足加氢反应装置和燃气轮机的进气压力要求。上述方案中，尾气利用装置主要由燃气轮机发电机组、余热锅炉、蒸汽联合循环发电机组等组成，通过燃气-蒸汽联合循环发电实现能量的阶梯利用。本专利技术具有以下有益效果：1.实现氢能的合理利用，提高尾气利用的经济性。丙烷脱氢尾气的典型氢气浓度约为85％，其他成分主要为甲烷等可燃气体。氢气和甲烷的标准燃烧热分别为12.74MJ/m3和39.82MJ/m3，而目前市场上天然气的价格仅为企业自制氢成本的一半以下，若丙烷脱氢尾气直接作为燃料气进入燃气轮机或者蒸汽锅炉发电或者产生蒸汽，势必造成高价值、低热值氢气的资源浪费。丙烷脱氢尾气通过加氢反应装置合理利用部分氢气后再作为燃料气使用，则被利用部分氢气的综合利用价值超过直接作为燃料气的6倍，可明显提高丙烷脱氢尾气的利用价值。2.降低燃料气中氢气浓度，增加燃气轮机的适用性。由于氢气属于典型的低热值燃料，需要更大的氢气流量才能保持燃气轮机的额定功率，燃料气中氢气含量过高对燃气轮机辅助系统的影响较大；此外，氢气的火焰速度比甲烷快一个数量级，火焰的稳定性和回火都对燃气轮机的稳定性产生较大的影响，因此为提高燃气轮机运行的安全性和稳定性，需将丙烷脱氢的富氢尾气与较大比例的其他可燃气体如甲烷混合后方可作为现有技术下燃气轮机的燃料气或者采用经特殊设计的燃气轮机。本专利技术将丙烷脱氢富氢尾气通过加氢反应装置利用部分氢气后，弛放气中氢气浓度降低，甲烷等高热值气体含量增加，通过CO和CO2的甲烷化，又进一步提高弛放气中甲烷气体的比例，弛放气可直接或者与较大比例范围的其他可燃气体混合后作为不经特殊设计的燃气轮机的燃料气，保证了丙烷脱氢尾气作为燃气汽轮机燃料气的适用性。3.减少氢气精制提浓装置建设，节约建设投资成本。本专利技术采用丙烷脱氢装置的富氢尾气直接作为加氢反应装置新氢的方法，由于丙烷脱氢尾气中氢气含量较高，通过适当提高新氢和弛放气流量可以保证加氢工艺对新氢的纯度要求，在保持加氢反应装置稳定生产的情况下，弛放气作为燃气轮机的燃料气使用，可避免氢气精制提浓装置的建设。以60万吨/年丙烷脱氢装置为例，该装置每年产生富氢尾气约3万吨，若采用最广泛应用的PSA装置对氢气精制提浓，则需建设处理能力约为50000Nm3/小时的PSA精制提浓装置，该装置设备投资超过1亿元，占地约需三千平方米。4.减少氢气精制提浓操作费用和氢气损失，降低氢气利用成本。以常用的氢气精制提浓方法PSA装置为例，精制提浓每吨氢气的能耗大于2000千瓦时，氢气回收率约为80％-90％，60万吨/年丙烷脱氢装置产生的约3万吨富氢尾气若经精制提浓后作为产品出售，每年将消耗掉不少于5600万千瓦时的电能，损失约3000吨纯氢，损失部分的制氢成本至少为2700万元。本专利技术采用丙烷脱氢装置的富氢尾气不经精制提浓直接作为后续加氢工艺原料，可明显降低氢气的使用成本。5.合理利用气体压力，降低加氢反应装置能耗。丙烷脱氢尾气和PSA解析气的压力都小于加氢反应装置和燃气轮机的进气压力要求，须经压缩机增压后方可进入加氢反应装置和燃气轮机，本专利技术采用丙烷脱氢尾气先经加氢反应装置后进入燃气轮机的方法，加氢反应装置的驰放气压力一般高于燃气轮机工作压力，可以不经压缩机增压即可进入燃气轮机，即丙烷脱氢尾气只经过一次增压即可同时满足加氢反应装置和燃气轮机的进气压力的要求，可以减少压缩机的设置成本和操作成本。此外，本专利技术采用丙烷脱氢富氢尾气直接作为加氢反应装置的新氢使用，为保持加氢反应装置内的氢分压，势必将提高新氢和弛放气流量，在同样的氢气和加氢原料的体积比下，新氢和弛放气的流量增加会导致循环氢流量的减少，可通过降低循环氢压缩机转速等方式降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丙烷脱氢尾气综合利用系统，主要由加氢反应装置和尾气利用装置组成，丙烷脱氢装置产生的富氢尾气不经精制提浓，直接作为加氢反应装置的新氢使用，加氢反应后产生的富烃弛放气作为燃料气供燃气轮机发电或者做功。/n

【技术特征摘要】
1.一种丙烷脱氢尾气综合利用系统，主要由加氢反应装置和尾气利用装置组成，丙烷脱氢装置产生的富氢尾气不经精制提浓，直接作为加氢反应装置的新氢使用，加氢反应后产生的富烃弛放气作为燃料气供燃气轮机发电或者做功。


2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢尾气综合利用系统，丙烷脱氢尾气不是直接或者与其他可燃气体混合后作为燃料气进入锅炉或者燃气轮机，而是作为加氢反应装置的新氢使用。


3.根据权利要求1所述的丙烷脱氢尾气综合利用系统，丙烷脱氢尾气不经过精制提浓，而是作为新氢直接或者与循环氢、其他氢源混合后进入加氢反应装置。


4.根据权利要求1所述的丙烷脱氢尾气综合利用系统，丙烷脱氢尾气进入加氢反应装置前，先通过甲烷化反应装置，除去其中的CO和CO2。


5.根据权利要求1所述的丙烷脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：周莞尔，申素英，
申请(专利权)人：周莞尔，申素英，
类型：发明
国别省市：浙江;33