本实用新型专利技术公开了炼油厂干气变压吸附回收乙烯和氢气的装置。包括变压吸附Ⅰ和变压吸附Ⅱ两个部分，变压吸附Ⅰ包括：第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第五吸附塔、第一真空缓冲罐、第一逆放罐、废气缓冲罐；变压吸附Ⅱ包括：第六吸附塔、第七吸附塔、第八吸附塔、第九吸附塔、第十吸附塔、第二逆放罐、混合罐、氢气缓冲罐、第二真空缓冲罐、混合罐。以处理量为1000Nm3/h炼厂气为例，可得90.71%的乙烯纯度和90%的乙烯回收率，可得99.99%的氢气纯度和95%的氢气回收率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及变压吸附炼油厂干气中同时回收乙烯和氢气的装置。
技术介绍
炼油厂干气主要来自原油二次加工，含有氢气和甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯等大量轻质烃类资源。乙烯工业的发展标志着一个国家工业发展水平，而氢气是能源系统中重要的能源，它可减轻环境污染，减少温室气体排放。随着我国炼油工业原油深度加工的迅速发展，副产物催化裂化干气也在大量增加，如果能够有效地回收利用炼油厂干气，则在提高炼厂的综合效益的同时，还将为社会带来巨大的经济效益和环境效益。目前，从炼油厂干气中提取乙烯的方法主要有深冷分离法、吸收分离法、水合物分 离法、膜分离法和变压吸附分离法。其中深冷分离法和吸收分离法技术已经相当的成熟，在回收工艺中取得了良好的经济效益。水合物分离法和变压吸附分离处于研究和试验中，预期会有较好的市场前景。深冷分离法是利用原料中各组分相对挥发度的差异，通过气体透平膨胀制冷，在低温下将干气各组分按工艺要求冷凝下来，其后用精馏法将各组分按其蒸发温度逐一分离。吸附分离法主要是利用炼油厂干气各组分在吸附剂中溶解度不同来进行分离。水合物分离法是利用干气中气体与水进行水合反应，生成含有乙烯组分的水合物，再将吸收液在减压或加热的条件下逐级分馏，释放出水合物溶液中的乙烯，使其与其他组分分离。膜分离法是利用气体各组分在膜中渗透速率的差异进行分离的，广泛用于合成氨弛放气、加氢尾气、乙烯尾气和炼厂干气中氢气的回收，膜分离法在乙烯提取方面还处在研究阶段，目前用于乙烯分离的膜主要有平片膜和中空纤维膜。由于采用膜分离方法需要把原料压缩到5 6MPa,因而适用于压力高的原料气。变压吸附(Pressure Swing Adsorption,简称PSA)分离技术是一种循环过程，利用吸附剂对混合气中各组分吸附选择性的不同，以及在加压下吸附，减压或抽真空下脱附的原理来完成混合气体的分离，一般在常温、低于2MPa压力下进行，既可对混合气体本体进行分离取得纯组分，也可对不纯气体脱除以达到精制气体的目的，另外还可以将原料气中预处理与原料气的本体吸附分离同时进行，从而简化了工艺流程。采用变压吸附法进行分离，操作简单、能耗较低，自动化程度高，且吸附剂使用寿命长，预处理要求不高，操作弹性大，适用于各种规模，只是目前工业上单纯用一套变压吸附回收乙烯所得乙烯纯度较低，因此单纯的变压吸附回收乙烯工艺需要配备进一步精制的装置。与变压吸附相比，其他几种分离方法存在投资高，能耗较高，运行成本高，提取出来的乙烯中硫含量高。美国UOP公司提出用变压吸附法从催化裂化尾气中回收和浓缩乙烯等重组分，同时分离出氢气和甲烷等轻组分，选用的吸附剂有硅胶、活性炭、活性氧化铝、分子筛及其混合物，吸附压力为0. 34-3. 52MPa，脱附压力约为0. 34MPa，经一步变压吸附分离后所得乙烯纯度仅为20. 59%。美国麦吉尔公司采用固定床吸附法回收炼厂干气中乙烯取得成功，在25°C、乙烯分压为33. 33kPa的条件下，若采用铜-氧化铝系吸附剂，乙烯回收率大于90%，纯度大于70%。专利ZL200510118241. 7中四川天一科技股份有限公司以分子筛、硅胶、活性炭、活性氧化铝按1:4:2:1的高度比混合装填作吸附剂，采用两步变压吸附回收混合气中吸附相产品，将C2及C2以上烃类回收率由80%提高至86%。同时也有很多专利提及到用变压吸附回收氢气，如美国专利US20080105122采用三层吸附剂提纯含氢气体(包括炼厂干气)中的氢气。从吸附柱入口至出口，吸附剂依次为活性炭、13X分子筛和5A分子筛层，若气体含水，可在吸附塔入口和活性炭层之间加一吸附剂层(比如硅胶、分子筛、活性氧化铝)，在2MPa下吸附分离，最终得到氢气回收率86%左右。德国Linde公司的七床变压吸附提氢技术，采用氧化铝、硅胶、活性碳、分子筛，中间由金属网隔开，产品氢纯度约为99. 99%，设计回收率为88%。前面文献提到的是利用变压吸附分别回收氢气和甲烷，但也有变压吸附同时回收炼厂干气中的乙烯和氢气的工艺，这部分专利偏少，且没有工业化。ZL97106365. 6公开了一种从含烃类混合气中提纯氢气、甲烷、乙烯、乙烷及丙烯的方法。该法采用吸收法脱除酸性气体，吸附法从塔顶和塔底分别富集产出两股气体，再分别通过变压吸附法和深冷法分离得到所要纯组分，所得氢气、丙烯、乙烯纯度分别为99. 99%,99. 6%,99. 95%，回收率分别为95%、95%、98%。该工艺涉及吸收、干燥、吸附、深冷等工艺，比较复杂。四川达科特化工有限 公司采用一套真空变温吸附、两套变压吸附系统回收炼厂干气中乙烯及氢气，同时将顺放气和置换气经混合加压后作为原料气循环使用，该工艺最终乙烯纯度>85%，收率>95% ;氢气纯度>99.9%，收率>90%。新疆新峰股份有限公司开发了一种回收炼厂气中的乙烯和氢气的工艺，该工艺采用一套变温吸附干燥装置，两套变压吸附分离装置回收炼厂干气中的乙烯和氢气。所得乙烯纯度> 77%,回收率> 85% ;氢气纯度> 87%，回收率> 80%。对于之前变压吸附提取乙烯的研究，由于吸附剂的选择和参数的设定欠佳，从炼油厂干气中提取的乙烯纯度偏低。虽然利用变压吸附工艺回收氢气的纯度较高，但只是回收到干气中的单一组分，没考虑到乙烯，在经济效益方面有待改进。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种更高效且同时回收乙烯和氢气的方法。其特点是该工艺由吸附剂选择、回收氢气和乙烯两部分组成。本技术根据炼油干气中不同气体在不同的吸附剂上测试其吸附速率和吸附量，从而确定最佳参数下的吸附剂，同时对工艺流程进行优化，得到一种利用变压吸附同时回收炼厂干气中乙烯和氢气的新技术。本技术另一目的在于提供一种实现高效回收乙烯及氢气的装置。本技术的优点在于(1)同时从炼厂干气中回收乙烯和氢气，提高了对干气的利用率。(2)优化了吸附剂的选择，有效的降低了变压吸附的操作温度，降低对设备的要求，同时也降低了造价。(3)将整个工艺分为两步变压吸附法串联操作，有效提高了产品的纯度。本技术目的通过以下技术方案来实现炼油厂干气变压吸附回收乙烯和氢气的装置，包括变压吸附I和变压吸附II两个部分，变压吸附I包括第一吸附塔I、第二吸附塔2、第三吸附塔3、第四吸附塔4、第五吸附塔5、第一真空缓冲罐11、第一逆放罐17、废气缓冲罐15 ;变压吸附II包括第六吸附塔6、第七吸附塔7、第八吸附塔8、第九吸附塔9、第十吸附塔10、第二逆放罐12、混合罐14、氢气缓冲罐16和第二真空缓冲罐13 ;变压吸附I中的每个吸附塔底部均连接有四条并联管路管路一连接原料气；管路二与氢气缓冲罐16相连；管路三依次与真空泵组1402和混合罐14进口相连；管路四依次与第一逆放罐17、手动阀1001、第一真空缓冲罐11和真空泵控制阀(1101，1102)相连，之后管路四与管路三汇合成一条管路与真空泵组1402和混合罐14进口相连；混合罐14的出口连接两条支路一条通往输出，另一条连接到氢气缓冲罐16 ;每个吸附塔底的并联管路起点均设有程控阀，变压吸附I中的每个吸附塔的塔顶连接有并联的管路连接到外界的管路；与废气缓冲罐15相本文档来自技高网...
【技术保护点】
炼油厂干气变压吸附回收乙烯和氢气的装置，其特征在于，包括变压吸附Ⅰ和变压吸附Ⅱ两个部分，变压吸附Ⅰ包括：第一吸附塔（1）、第二吸附塔（2）、第三吸附塔（3）、第四吸附塔（4）、第五吸附塔（5）、第一真空缓冲罐（11）、第一逆放罐（17）、废气缓冲罐（15）；变压吸附Ⅱ包括：第六吸附塔（6）、第七吸附塔（7）、第八吸附塔（8）、第九吸附塔（9）、第十吸附塔（10）、第二逆放罐（12）、混合罐（14）、氢气缓冲罐（16）和第二真空缓冲罐（13）；变压吸附Ⅰ中的每个吸附塔底部均连接有四条并联管路：管路一连接原料气；管路二与氢气缓冲罐（16）相连；管路三依次与真空泵组（1402）和混合罐（14）进口相连；管路四依次与第一逆放罐（17）、手动阀（1001）、第一真空缓冲罐（11）和真空泵控制阀（1101,1102）相连，之后管路四与管路三汇合成一条管路与真空泵组（1402）和混合罐（14）进口相连；混合罐（14）的出口连接两条支路：一条通往输出，另一条连接到氢气缓冲罐（16）；每个吸附塔底的并联管路起点均设有程控阀，变压吸附Ⅰ中的每个吸附塔的塔顶连接有并联的管路：连接到外界的管路；与废气缓冲罐（15）相连的管路；两条并联的总干路；每个吸附塔顶的并联管路起点均设有程控阀；变压吸附Ⅱ中的每个吸附塔底部均连接有并联的管路：管路一与废气缓冲罐（15）相连；管路二与氢气缓冲罐（16）相连；管路三依次与真空泵组（1401）和混合罐（14）进口相连，管路四依次与第二逆放罐（12）、手动阀1201和第二真空缓冲罐（13）、真空泵控制阀（1301,1302）相连，之后管路四与管路三汇合成一条管路与真空泵组（1402）和混合罐（14）进口相连；每个吸附塔底的并联管路起点均设有程控阀，变压吸附Ⅱ中的每个吸附塔塔顶连接有并联的管路：连接到外界的管路；两条并联的总干路；每个吸附塔顶的并联管路起点均设有程控阀。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐文东，陈敏，关建郁，郑惠平，刘涛，林清宇，杨永峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，长春市天盛投资有限公司，
类型：实用新型
国别省市：
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