一种回收氢气和液化石油气的系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及石油化工领域，具体地说，涉及一种从高含烃富氢气中回收氢气和液化石油气的系统。


背景技术：

[0002]
随着炼厂原油重质化、劣质化趋势的加剧以及
,
环保要求日趋严格，汽柴油产品质量升级项目也随之加快，相应地，炼厂的氢气需求量也越来越大，氢气网络已逐渐成为炼厂必不可少的“公用工程”，因此，如何获得更多廉价的氢气，降低用氢成本，已成为提升企业竞争力和提高企业经济效益的重要课题。
[0003]
目前，炼厂富氢尾气的回收是获得廉价氢气的重要途径，其中大部分的富氢气均得到有效回收，如乙烯裂解气、重整尾气、加氢低分气和苯乙烯尾气等，该类富氢气中氢气含量较高，c3及以上重烃组分含量较低，通常直接通过变压吸附(pressure swing adsorption，psa)提纯回收，但除此之外，炼厂还存在另一类富氢尾气回收率较低，该类富氢气中氢气和c3+重组分含量均较高，如重整变压吸附解析气、加氢干气和汽提塔顶气等，直接通过变压吸附提纯易造成产品氢气回收低，纯度不高，无法长周期运行，维护费用高等问题，因此造成了大量氢气和液化石油气(liquefied petroleum gas，lpg)组分的资源浪费，高含烃富氢尾气利用不合理，具有进一步优化潜力。
[0004]
针对炼厂中的高含烃富氢尾气的回收，变压吸附是一种常用的技术，但传统的变压吸附用于处理高含烃富氢尾气时，由于高含烃富氢尾气c3及以上重烃组分含量较高，重烃在吸附剂中发生毛细凝聚，造成积累，导致吸附剂失活，随着变压吸附装置运行时间的延长，吸附剂的性能指标逐渐降低，导致产品氢气的产量和纯度降低，从而使氢气损失增加，为改善吸附剂的性能，需要的吸附剂进行热氮气再生，既消耗了蒸汽和氮气，又造成装置停工，损失了氢气。另外，为保证装置的长周期运行，往往在吸附塔中装填大量的保护剂，使得变压吸附装置结构庞大，从而导致工程量大，投资较高，经济效益较差。
[0005]
因此如何综合利用好高含烃富氢尾气，提高炼油厂的综合经济效益，成为了急需解决的问题。
[0006]
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

[0007]
针对现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种回收氢气和液化石油气的系统，该系统可提高氢气和液化石油气产品的回收率，降低能耗，提高了富氢气尾气资源的综合利用的经济效益。
[0008]
本实用新型的实施例提供了一种回收氢气和液化石油气的系统，于，所述系统包括脱水装置、冷箱、气液分离器、稳定塔和psa装置；
[0009]
所述脱水装置输入富氢气原料气出口，对所述富氢气原料气进行脱水；
[0010]
所述冷箱的第一进口与所述脱水装置的出口相连通，用于冷凝所述富氢气原料气；
[0011]
所述气液分离器的入口与所述冷箱的第一出口相连通，用于分离所述富氢气原料气的液相产物和气相产物；
[0012]
所述气液分离器的液相产物的出口与所述稳定塔的入口相连通，所述稳定塔的塔顶内部设置有冷凝器，所述稳定塔用于从液相产物中分离出石油液化气；
[0013]
所述气液分离器的气相产物的出口与所述psa装置的入口相连通。
[0014]
根据本实用新型的一示例，所述气液分离器的气相产物的出口经过所述冷箱与所述psa装置的入口相连通。
[0015]
根据本实用新型的一示例，所述气液分离器的液相产物的出口经过所述冷箱与所述稳定塔的入口相连通。
[0016]
根据本实用新型的一示例，所述稳定塔从液相产物中分离出石油液化气从所述稳定塔的塔底出口输出，所述系统还包括冷却器，所述冷却器与所述稳定塔的塔底出口相连通。
[0017]
根据本实用新型的一示例，所述稳定塔从液相产物中分离出石油液化气后的尾气由稳定塔的塔顶出口输出，所述系统还包括节流泵，所述节流泵设置于所述稳定塔的塔顶出口与所述冷箱之间。
[0018]
根据本实用新型的一示例，还包括解析气压缩机；
[0019]
所述psa装置的一出口用于氢气输出，所述psa装置的另一出口与所述解析气压缩机的入口相连通。
[0020]
根据本实用新型的一示例，所述稳定塔的操作压力为1.0～3.0mpa。
[0021]
根据本实用新型的一示例，所述富氢气的c3+含量≥5％，汞含量≤0.01mg/nm3。
[0022]
本实用新型的实施例提供了一种回收氢气和液相石油气的系统，该系统相对于现有技术，有如下优点：
[0023]
1.利用脱水装置、冷箱、气液分离器改善了进入psa装置气质条件，不仅延长了psa装置吸附剂使用寿命，还减少了psa装置吸附剂再生气量，从而有效提高了产品氢气纯度和产品氢气的回收率；
[0024]
2.通过设置稳定塔，可采用罐背塔高度集成结构，减少了占地，实现了撬装化；同时采用顶部带冷凝器结构的稳定塔，使系统具有更高的液化石油气回收率；
[0025]
3.通过使用一体化冷箱，冷箱结构紧凑，占地面积小，保证充分回收气相和液相不同流股的冷能，有效降低了制冷单元的能耗。
[0026]
综上所述，本实用新型系统可提高氢气和液化石油气产品的回收率，同时，可提高回收氢气的纯度，通过改进的系统，如通过冷箱实现冷能的回收，可减低系统的能耗，提高了富氢气尾气资源的综合利用效率。
附图说明
[0027]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。显而易见地，下面描
述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]
图1为本实用新型一实施例的回收氢气和液化石油气的系统的结构示意图；
[0029]
图2为本实用新型一实施例的回收氢气和液化石油气的方法的流程图。
[0030]
附图标记
[0031]
10
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脱水装置
[0032]
20
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冷箱
[0033]
21
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制冷单元
[0034]
30
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气液分离器
[0035]
40
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稳定塔
[0036]
41
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冷凝器
[0037]
42
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节流泵
[0038]
50
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冷却器
[0039]
60
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psa装置
[0040]
70
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解析气压缩机
具体实施方式
[0041]
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0042]
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
[0043]
图1为本实用新型一实施例的回收氢气和液化石油气的系统的结构示意图，具体地，所述系统包括脱水装置10、冷箱20、气液分离器30、psa装置60和稳定塔40；
[0044]
所述脱水装置10输入富氢气原料气出口，对所述富氢气原料气进行脱水；本实用新型的系统用于回收氢气和液化石油气，因此，此处的原料气一般为富氢气的原料气，优选地，富氢气原料气可以是氢气含量不低于40％的原料气。脱水装置10可以为分子筛脱水装置，分子筛脱水装置可以包括多级脱水分子筛结构。
[0045]
所述冷箱20的第一进口与所述脱水装置10的出口相连通，用于冷凝所述富氢气原料气。脱水装置10用于去除输入其中的富氢气原料气中的水分，通过设置分子筛脱水装置，保证了原料气的水露点要求，可防止后续工艺中冷箱20的冰堵问题。需要说明的是，本实用新型使用一体化冷箱，即冷箱具有多通道多功能的交换管路，此处，冷箱20的第一进口和第一出口为分别为冷箱20中具有冷凝作用的一管路的入口和出口，冷箱管道还可具有回收冷能的总能，冷箱的功能由制冷单元21控制。制冷单元21可采用丙烷或r22等作制冷剂，采用丙烷或r22作制冷剂，可将富氢原料气温度降至可充分回收原料气中c3及以上重烃组分的最佳温度(-20～-50℃)。
[0046]
所述气液分离器30的入口与所述冷箱20的第一出口相连通，用于将经冷箱20冷凝
后的富氢气原料气中分离液相产物和气相产物；优选地，冷箱20的温度在-20～-50℃之间，因此，c3及以上重烃组分为液态，大部分c2-组分(轻烃)为气态。
[0047]
所述气液分离器30的液相产物的出口与所述稳定塔40的入口相连通，如稳定塔40设置有自上而下多层塔板，则所述稳定塔40的入口可设置于稳定塔的第一层塔板(自上而下)处。稳定塔40作用为从液相产物中分离出石油液化气，如上述文字所示，本实用新型使用一体化冷箱，其中，设置有具有回收冷能功能的管路，在本实用新型的已实施例中，为了降低冷箱制冷的能耗，冷箱20中还包括至少三个具有回收冷能功能的管路。其中一管路用于收集气液分离器30分离出的气相产物的冷能，另一路用于收集气液分离器30分离出的液相产物的冷能。如图1所示，所述气液分离器30的液相产物的出口经过所述冷箱20的一管路与所述稳定塔40的入口相连通。本实用新型采用一体化冷箱，具有结构紧凑，占地面积小的优点，保证充分回收气相产物和液相产物中的冷能，有效降低了制冷单元的能耗。通过冷箱一具有回收冷能功能的管路输入稳定塔40的液相产物由于冷能的回收，温度上升。
[0048]
所述稳定塔从液相产物中分离出石油液化气从所述稳定塔的塔底出口输出，优选地，所述系统还包括冷却器50，所述冷却器50与所述稳定塔的塔底出口相连通，即在输出石油液化气前，对其进行冷却降压处理。
[0049]
所述稳定塔从液相产物中分离出石油液化气后的尾气由稳定塔的塔顶出口输出，优选地，所述系统还包括节流泵42，所述节流泵42设置于所述稳定塔40的塔顶出口与所述冷箱20之间，即尾气通过节流泵42及冷箱20的又一具有回收冷能功能的管路输出，上述结构能充分回收尾气中的冷能，起到降低能耗的作用。
[0050]
图1的实施例中，稳定塔40采用罐背塔一体化结构，稳定塔40的塔顶内部设置有冷凝器41，经由气液分离器30分离出来的液相产物主要为c3及以上重烃组分，稳定塔40从液相产物中分离出石油液化气和尾气，优选地，所述稳定塔的操作压力为1.0～3.0mpa。与未设置冷凝器的稳定塔的系统相比，冷凝器可从尾气中再次冷凝回收部分石油液化气，从而提高液化石油气的回收率。
[0051]
所述气液分离器30的气相产物的出口与所述psa装置60的入口相连通。即气液分离器30分离的气相产物通入psa装置进行回收提纯氢气的操作。同样地，为了回收气相产物中的冷能从而有效降低制冷单元的能耗，如图1所示，气液分离器30的气相产物的出口经过所述冷箱20的另一管路与所述psa装置60的入口相连通。通过冷箱一具有回收冷能功能的管路输入稳定塔40的气相产物由于冷能的回收，温度上升。进入psa装置60的气相产物的温度为～20℃。
[0052]
所述气相产物的出口与所述psa系统的入口相连通，经psa装置60将述气相产物分离出氢气和尾气，分离出的氢气可输出至后续的氢气管网。上述冷箱20和气液分离器30将原料气中的c3及以上重烃组分、水分以及杂质从富氢气原料气中脱除，改善了psa装置60的进料条件，进料条件的改善可有效地减少psa装置60中吸附剂用量及提高吸附剂寿命，降低了psa装置60的成本；同时，吸附剂用量的减少使得psa装置结构更加紧凑。最重要的是，由于进入psa装置60的原料气中重烃组分以及杂质大幅度降低，经由psa系统分离氢气效率和分离处的氢气的纯度均得到了有效地提高。
[0053]
经所述psa系统分离出的尾气为解析气，即富氢气原料气去除氢气和c3及以上重烃组分后的气体，包括了c1和c2组分的气体。实际的使用中，可以在尾气出口设置解析气压
缩机70，经由解析气压缩机70的尾气可输出至燃料气系统，如图1所示。
[0054]
本实用新型的回收氢气和液化石油气的系统，降低了进入psa装置的重烃组分含量，适用于从高含烃富氢气原料气中回收氢气和液化石油气。实际中，本实用新型的耦合装置适用于c3及以上重烃组分(c3+含量≥5％)、汞含量≤0.01mg/nm3、氢气含量≥40％，的富氢气原料气的氢气和液化石油气回收处理。
[0055]
本实用新型的系统可用于回收氢气和液化石油气，具体流程图见图2，该回收方法包括如下步骤：
[0056]
s100：富氢气原料气所述脱水装置进行脱水处理；
[0057]
s200：经过脱水处理后的原料气通过所述冷箱降温冷凝；
[0058]
s300：冷凝后的产物经过所述气液分离器进行气相产物和液相产物的分离；
[0059]
s400：所述气相产物进入所述psa装置处理回收氢气；
[0060]
s500：所述液相产物进入所述稳定塔进行分离处理回收液化石油气。
[0061]
所述气相产物进入所述psa装置处理前，经过冷箱升温处理后再进入所述psa装置；
[0062]
所述液相产物进入所述稳定塔分离处理前，经过冷箱升温处理后再进入所述稳定塔。
[0063]
下面以实施例来阐述使用本实用新型的回收氢气和液化石油气的系统的效益。
[0064]
实施例1
[0065]
以某炼油厂的富氢气尾气(原料气1)为例，按尾气流量为5000nm3/h、压力2.5mpa、温度30℃的工况进行分析，该尾气中各组分含量如下表1所示。
[0066]
表1为实施例1的尾气中各组分含量
[0067]
组分单位数值h2mol％55.86ch4mol％22.46c2h4mol％0.02c2h6mol％4.34c3h6mol％0.10c3h8mol％3.79i-c4mol％2.60n-c4mol％1.35n-c5mol％2.04n-c6mol％0.40n2mol％3.21o2mol％0.23co2mol％3.59
[0068]
实施例1的尾气经现有的psa装置处理后各组分含量如下表2所示。
[0069]
表2为实施例1的尾气经现有的psa装置处理后各组分含量
[0070][0071][0072]
实施例1的尾气经不设置有冷凝器的稳定塔的系统处理后各组分含量如下表3所示。
[0073]
表3为实施例1的尾气经不设置有冷凝器的稳定塔的系统处理后各组分含量
[0074][0075][0076]
实施例1的尾气经本实用新型的设置有冷凝器的稳定塔的系统处理后各组分含量如下表4所示。
[0077]
表4实施例1的尾气经本实用新型的设置有冷凝器的稳定塔的系统处理后各组分含量
[0078][0079][0080]
实施例1中，采用不同处理系统得到各产品的参数情况如下表5所示。
[0081]
表5为实施例1的尾气采用不同处理系统得到各产品的参数情况
[0082][0083]
由表5可知，采用本实用新型系统的氢气产量(2372nm3/h)、氢气纯度(99.92v％)和氢气回收率(85.30％)均高于传统psa装置(分别为2289nm3/h、)；同时，副产液化石油气产品，稳定塔带冷凝器的系统(1054kg/h、98.81v％、81.20％)相较于不带冷凝器的稳定塔的系统(984kg/h)lpg的回收率更高。因此，本申请的带冷凝器的稳定塔的系统对富氢气尾气的综合利用更加合理、经济。
[0084]
综上，本实用新型的实施例提供了一种回收氢气和液相石油气的系统，该系统包括脱水装置、冷箱、气液分离器、稳定塔和psa装置；相对于现有技术，有如下优点：
[0085]
1.利用脱水装置、冷箱、气液分离器改善了进入psa装置气质条件，不仅延长了psa装置吸附剂使用寿命，还减少了psa装置吸附剂再生气量，有效提高了产品氢气纯度和产品氢气的回收率的同时，psa装置结构更加紧凑，降低了成本；
[0086]
2.通过设置稳定塔，可采用罐背塔高度集成结构，减少了占地，实现了撬装化；同时采用顶部带冷凝器结构的稳定塔，使系统具有更高的液化石油气回收率；
[0087]
3.通过使用一体化冷箱，冷箱结构紧凑，占地面积小，保证充分回收气相和液相不同流股的冷能，有效降低了制冷单元的能耗。
[0088]
综上所述，本实用新型系统可提高氢气和液化石油气产品的回收率，同时，可提高回收氢气的纯度，通过改进的系统，如通过冷箱实现冷能的回收，可减低系统的能耗，提高了富氢气尾气资源的综合利用效率。
[0089]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。应当理解的是，“下”或“上”，“向下”或“向上”等用语用来参照示例性实施例的特征在图中显示的位置描述这些特征；第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。