一种提高氢气回收率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工领域，涉及化工领域中的氢气提取技术，具体为炼厂气变压吸附 法与膜分离法组合的一种提高氢气回收率的方法。
【背景技术】
[0002] 炼厂气是石油化工中的一种重要资源，虽然炼厂气中轻烃和氢气有较高的利用价 值，但其通常都被送入瓦斯管网作燃料气，有些甚至放入火炬燃烧掉。炼厂气中含有的氢 气，可以分离出来重新利用，比将其直接用作燃料的价值要高。
[0003] 炼厂气中回收氢气的技术主要有变压吸附法、膜分离法和深冷分离法。
[0004] 变压吸附法是利用吸附剂对不同气体的吸附容量、吸附力、吸附速度随压力的不 同而有差异的特性，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附混合物中的易吸附组分，当吸附 床减压时，解吸这些吸附组分，从而使吸附剂再生。变压吸附法再生速度快、能耗低、操作 简单、工艺成熟稳定。最大优点是可以得到产品纯度很高（99.9%)的氢气，氢气回收率在 85%~90%左右。
[0005] 膜分离法是借助气体各组分在膜中渗透率的不同而实现的，渗透推动力是膜两侧 的分压差。膜分离技术具有工艺简单、操作弹性大、费用低等优点。用该法回收催化裂化干 气中氢的装置已于1987年在美国庞卡城Okia建成。该技术氢气回收率为80%~95%。但 膜分离回收氢气的纯度不高。
[0006] 深冷分离法是利用进料组份相对挥发度差别（沸点差）来达到分离的目的。目前 最简单和最通用的深冷工艺是部分冷凝法，这种方法主要用于氢/烃物流的分离，其装置 主要由原料气的预处理和深冷分离系统组成，产品氢气纯度可达95%以上，氢气回收率可 达92%~98%。深冷分离法投资大，能耗高，不适合中小规模的炼厂气回收氢气。
[0007] 目前常采用将各种方法相结合的方式来进行气体回收利用，可用变压吸附法与膜 分离法相结合，或变压吸附法与深冷分离法相结合，再或者膜分离法与深冷分离法相结合。 任何方式结合的目的都是为了提高产品纯度，增加产品收率并节约能耗。
【发明内容】
[0008] 针对上述现有技术的不足，本发明提供克服吸附分离法，膜分离法单一方法在炼 厂气处理领域中的限制，充分发挥各单一技术的优势，能通过较低的能耗获得回收率和纯 度都较高的氢气资源的一种提高氢气回收率的方法。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
[0010] 一种提高氢气回收率的方法，这是一种变压吸附法和膜分离法组合的方法，从炼 厂气中回收氢气。首先通过一段膜分离后能有效提高原料氢浓度后再进入变压吸附系统。 在变压吸附系统中产生的解吸气中含有少量氢气，同一段膜分离产生的渗余气混合后一起 进入二段膜分离系统，通过二段膜分离系统将其中的氢气分离出后再返回变压吸附系统， 能有效提高氢气的收率。采用变压吸附和膜分离组合，能够有效提高产品氢气的纯度。具 体包括以下步骤：
[0011] 一段膜分离系统：将炼厂气加压后送入一段膜分离，得到含氢的渗透气和渗余气。
[0012] 变压吸附制氢系统：将一段膜分离的渗透气送入变压吸附吸附塔进行吸附分离， 得到未被吸附的产品氢气和被吸附的含氢解吸气；
[0013] 二段膜分离系统：将一段膜分离后的渗余气和变压吸附步骤的解吸气混合后送入 二段膜分离系统，得到含氢气体和脱氢气体，含氢气体返回变压吸附制氢装置，将脱氢气体 作为燃料气体排出。
[0014] 进一步的，在所述一段膜分离系统之前，还包括：压缩步骤：将所述炼厂气加压至 1. 6~2. OMPa MPa后送入一段膜分离系统。
[0015] 进一步的，在所述一、二段膜分离系统之间，还包括：变压吸附系统：将一段膜分 离的渗透气和二段膜分离产生的渗透气都作为变压吸附原料气进入变压吸附系统进行吸 附分呙。
[0016] 进一步的，在所述二段膜分离系统之前，还包括：压缩步骤：将所述变压吸附步骤 产生的解吸气的压力提升至0. 6~0. 8MPa MPa后送入膜分离系统。
[0017] 进一步的，在所述二段膜分离系统之后，还包括：压缩步骤：将所述膜分离系统产 生的含氢气体的压力提升至〇. 6~0. SMPa后返回变压吸附系统。
[0018] 进一步的，在所述变压吸附系统在~0.6MPa压力、常温条件下进行，所述一段膜 分离系统在1. 6~2. OMPa MPa、常温条件下进行。二段膜分离系统在0. 6~0. 8MPa MPa压 力、常温条件下进行。
[0019] 进一步的，所述变压吸附系统中，解吸气包括氢气、甲烷、碳二以上的有机物的混 合气体。
[0020] 本发明的积极效果体现在：
[0021] (一）、本发明结合变压吸附法和膜分离法对炼厂气进行处理，能够得到高
[0022] 纯度的氢气；
[0023] (二）、本发明包括一段膜分离装置，能够将炼厂气中的氢气纯度提高后再
[0024] 进入变压吸附装置，从而提高变压吸附装置分离效率。
[0025] (三）、本发明包括二段膜分离装置，能够对一段膜分离后的渗余气和变
[0026] 压吸附再生步骤中解吸得到的碳二及以上组分、甲烷及少量氢气进行分离，
[0027] 渗透的氢气返回到变压吸附装置，使得氢气的回收率能达到95 - 99%以上。
[0028] (四）、本发明采用低压膜分离技术，且二段膜分离操作压力相对低于一
[0029] 段膜分离，能显著降低渗余燃料气部分的能量损失，降低能耗。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明中实施例1中采用的工艺流程图；
[0031] 图2为本发明中实施例2中采用的工艺流程图；
[0032] 图3为本发明中实施例3中采用的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0033] 以下通过【具体实施方式】的实施例对本发明作进一步详细的说明。但不应将此理解 为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根 据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均包括在本发明的范围内。
[0034] 实施例1 :
[0035] 原料气组成
[0036] 催化裂化干气
[0037]
[0038] 原料气在压力~I. 5MPa下首先经气液分离器除水后进入一段膜分离装置。
[0039] -段膜分离装置：氢气通过膜后形成渗透气（含氢气体），含氢气体进入变压吸附 装置，进行变压吸附氢气分离。未能通过膜的气体组成渗余气直接进入二段膜分离系统。
[0040] 膜分离后的渗透气在压力~0· 6MPa、温度彡40°C下进入变压吸附装置。在变压吸 附系统中，有8个吸附塔组成的PSA - H2系统，该系统采用8 - 2 - 3/V流程。任意时刻 总是有2台吸附器处于吸附步骤，由入口通入原料气，出口端获得半产品氢气。每台吸附器 在不同时间依次经历吸附、均压降、逆放、抽空、均压升工艺步骤。
[0041] 半产品氢气经过缓冲罐后，进入脱氧加热器进行加热、达到设