用于改善的氢气利用的变压吸附和加氢处理的整合制造技术

本发明专利技术提供了一种用于向利用氢气的工艺提供氢气料流的方法，所述方法包括：获得包含氢气的气体料流并将所述气体料流压缩至至少600psig的压力，然后将所述压缩气体料流送至包括多个床的变压吸附单元，所述变压吸附单元具有至少5个压力均衡步骤以产生氢气料流。然后可压缩氢气料流并将其送至利用氢气的工艺。压缩气体料流可在进入变压吸附单元之前被冷却。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改善的氢气利用的变压吸附和加氢处理的整合
技术介绍
本专利技术提供了用于改善包括利用氢气的多个反应器的反应器联合装置的氢气回收率以及总体经济性的方法。加氢裂化是一种加氢处理方法，其中烃在氢气和加氢裂化催化剂的存在下裂解成较低分子量的烃。根据所需的输出，加氢裂化单元可含有一个或多个相同或不同的催化剂床。氢化裂解可利用一个或两个氢化裂解反应器级进行。在单级氢化裂解中，仅使用单个氢化裂解反应器级。未转化的油可以从产物分馏塔再循环回到氢化裂解反应器级。在两级氢化裂解中，未转化的油从产物分馏塔进料到第二氢化裂解反应器级。浆液加氢裂化是一种浆液催化过程，用于将残渣进料裂解为瓦斯油和燃料。由于环境问题和新颁布的规章制度，可销售燃料必须满足对污染物诸如硫和氮越来越低的限度。新法规要求从柴油中基本完全除去硫。例如，超低硫柴油(ULSD)要求硫通常少于10Wppm。氢化处理是用于从烃流中除去杂原子诸如硫和氮以满足燃料规格并使烯属化合物饱和的加氢处理方法。氢化处理可在高压或低压下进行，但通常在比加氢裂化低的压力下操作。加氢处理回收部分通常包括分离部分中的一系列分离器，以将气体与液体物质分离，并且冷却液体流并使之减压，以使其准备用于分馏成产物。回收氢气以再循环至加氢处理单元。在产物分馏之前，使用用于利用汽提介质诸如蒸汽对经加氢处理的流出物进行汽提的汽提器，以从液体流中除去不需要的硫化氢。此外，在许多工厂中，存在附加单元，其根据需要采用氢气来进一步转化烃。氢的有效使用对加氢处理单元的经济性至关重要。在当前项目中，持续需要更高的效率。例如，在由不包括变压吸附(PSA)单元的加氢裂化单元、催化重整单元和芳烃单元组成的联合装置中，希望通过减少设备数量并通过整合过程操作以提高效率来减少资金和操作费用两者。有时，包括若干个单独单元的联合装置设置有PSA单元以得到用作加氢裂化单元的补充气体的纯氢(99.9摩尔％)。该PSA单元通常进料有300psig至400psig的催化重整净气体，并以85％至90％的回收率产生氢产物。由于氢值高，需要一种方法来增加从PSA单元的氢回收率。联合装置的总体经济性对氢平衡/利用率敏感，并且已发现增加PSA氢回收率可具有显著的有益效果。本专利技术旨在通过在加氢裂化器的补充气体压缩系统中包括PSA单元来改善跨越联合装置的氢平衡，并且重要的是增加总体联合装置的值。在显著更高的压力(500psig至1000psig)下操作该PSA单元使氢回收率增加3至6个百分点，从而改善联合装置的总体经济性。除了改善的氢回收率之外，较高的压力还提供了消除与联合装置中其它单元相关联的增压压缩机并且减少设备数量的机会。本专利技术还可应用于其它类型的加氢处理单元。在当前实践(现有技术)中，常规(低压)独立式PSA单元通常用于从炼油厂废气体料流(诸如催化重整净气体)中回收高纯度氢气。该纯化的氢气在联合装置中供应低压和高压消耗者两者。加氢处理单元通常是最大的氢气消耗者，并且它们在比当前实践常规(低压)PSA单元高的压力下操作。例如，加氢裂化器可在1500psig至2500psig下操作，并且加氢处理器可在500psig至1800psig下操作。高压氢气消耗者通常需要多个阶段的补充气体压缩以将较低压力的PSA氢气升高至反应体系压力。因此，如果可能的话，期望将高压PSA整合到加氢处理单元中以便利用较高的压力来实现增加的氢回收率。本专利技术的一个重要且意想不到的特征是PSA单元的优选压力水平。已发现，例如在典型的第1压缩阶段和第2压缩阶段(500psig至1000psig)之间，在加氢处理单元补充气体压缩系统内包括PSA单元提供了经济且增加的氢回收率水平。在氢回收率方面，增加PSA压力大于1000psig，即介于典型的第2阶段和第3阶段压缩阶段之间，几乎不提供附加有益效果，并且大大增加成本。本专利技术通过整合PSA单元以提供常规独立式PSA单元不可能实现的协同有益效果来提供竞争性和商业优势。此外，已发现通过使用冷却器(制冷器)将PSA进料气体温度降低至低于可用空气或水冷却器(当前实施的)实现的温度，提供了PSA性能的有益效果。PSA模拟结果显示，氢回收率随着进料气体温度的降低而增加并且床体积减小。用于该应用的优选进料气体温度在10℃至20℃的范围内。加氢处理单元的补充气体压缩系统中PSA整合的这种附加特征提供显著优点。本专利技术的一个重要方面是发现由于使用冷却器而增加的附加资金和操作成本由于下游压缩和具有较小尺寸PSA单元的能力而降低的成本而抵消。已发现，较低温度下的床可小至多25％。此外，由于压缩机入口温度较低，下游阶段2和PSA尾气压缩功率降低。加入冷却器的最终结果是成本略有降低，并且氢回收率增加了1.0个百分点。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于向利用氢气的工艺提供氢气料流的方法，所述方法包括：从催化重整器获得包含氢气的气体料流诸如净气体料流。然后将气体压缩至至少500psig的高压以产生压缩气体料流。然后将所述压缩气体料流送至包括多个床的变压吸附单元，所述变压吸附单元具有至少5个压力均衡步骤以产生氢气料流。可将氢气料流送至利用氢气的工艺，或送至压缩机系统以产生压缩氢气料流，然后将压缩氢气料流送至利用氢气的工艺。此外，在将压缩气体料流送至变压吸附单元之前，将压缩气体料流冷却至30℃至50℃的温度以产生冷却的压缩气体料流。然后可将冷却的压缩气体料流进一步冷却，诸如通过制冷至10℃至20℃的冷却温度，以在将压缩气体料流送至所述变压吸附单元之前产生冷却的压缩气体料流。冷却温度可为15℃。通常，回收气体料流中91％至95％的氢气。压缩气体料流可处于500psig至1,000psig的压力下，并且更具体地可处于600psig至900psig的压力下，并且更具体地可处于650psig至850psig的压力下。气体料流可以是来自催化重整单元的净气体料流。利用氢气的方法可选自氢化裂解、氢化处理、以及其它消耗氢气的方法。虽然可使用任何有效的冷却单元，但是冷却的压缩气体可由蒸气压缩单元或吸收式冷却器冷却。在一些实施方案中，压缩氢气料流可在被送至利用氢气的工艺之前被进一步压缩。变压吸附单元再生以产生尾气，然后尾气被压缩以变成燃料气体。变压吸附单元使用具有5至9个压力均衡步骤的循环，并且可使用6至8个压力均衡步骤。变压吸附单元包括12至20个床，并且在一些情况下，包括14至18个床。附图说明图1示出了由净气体料流产生氢气的基本流动方案。图2示出了向PSA进料中加入冷却器的基本流动方案。图3示出在不同PSA进料温度处所需的氢气回收率和相对床体积。具体实施方式图1示出了本专利技术的基本流动方案。净气体料流4从连续式催化重整器2送出。该净气体料流被压缩机6压缩，并且然后被热交换器8冷却，并且然后进入变压吸附单元10以产生氢气料流12和包含烃36的贫氢气料流，该贫氢气料流被送至压缩机38以产生燃料气体40。然后将氢气料流12分成若干料流，其中大部分氢气被压缩机30和32压缩以用于加氢裂化器34。氢气料流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向利用氢气的工艺提供氢气料流的方法，所述方法包括：/n(a)获得包含氢气的气体料流；/n(b)将所述气体料流压缩至500psig至1000psig的压力以产生压缩气体料流；/n(c)以至少5个压力均衡步骤将所述压缩气体料流送至包括多个床的变压吸附单元以产生氢气料流；以及/n(d)将所述氢气料流送至氢气消耗工艺。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180125 US 15/880,0911.一种用于向利用氢气的工艺提供氢气料流的方法，所述方法包括：
(a)获得包含氢气的气体料流；
(b)将所述气体料流压缩至500psig至1000psig的压力以产生压缩气体料流；
(c)以至少5个压力均衡步骤将所述压缩气体料流送至包括多个床的变压吸附单元以产生氢气料流；以及
(d)将所述氢气料流送至氢气消耗工艺。


2.根据权利要求1所述的方法，包括在将所述压缩气体料流送至所述变压吸附单元之前，将所述压缩气体料流冷却至30℃至50℃的温度以产生冷却的压缩气体料流。


3.根据权利要求2所述的方法，包括在将所述压缩气体料流送至所述变压吸附单元之前，将所述冷却的压缩气体料流冷却至10℃至20℃的冷却温度以产生冷却的压缩气体料流。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：布兰得利·P·拉塞尔，大卫·A·韦格尔，高塔姆·潘迪，
申请(专利权)人：环球油品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US