专利名称：一种加氢装置的氢气回收方法
技术领域：
本发明涉及一种氢气回收方法，更具体地说，涉及一种石油化工/石油炼制过 程中加氢装置的氢气回收方法。
背景技术：
石油化工/石油炼制过程一般包括加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱杂质(氧、 金属等)、芳烃饱和、烯烃饱和、加氢裂化等加氢装置。
加氢装置的工艺流程根据加氢技术的不同而多种多样，但其组成单元基本相 同，主要包括原料预处理系统、反应系统、反应产物换热、分离系统、循环 氢系统和补充氢系统。
在加氢装置中，氢气经过反应系统，部分氢气被反应利用，未反应的氢气经 过氢气回收系统回收，回收氢气与补充氢混合，作为加氢装置的氢气原料循环 使用。
目前，加氢装置的氢气回收方法通常是系统外的补充氢和氢气回收系统得 到的回收氢气分别进入补充氢压縮机入口分液罐或级间分液罐，经过补充氢压 縮机升压后进入加氢装置的反应系统；在反应系统中，氢气、原料油经过加热 并在催化剂的作用下反应，得到的反应产物进入分离系统分离，分离系统一般 由热高压分离器、热低压分离器，冷高压分离器和冷低压分离器组成。
分离系统的流程一般是经过换热的反应产物首先进入热高压分离器进行初 步的气液闪蒸；由热高压分离器顶部得到的气体(热高分气)经过换热和冷却 后进入冷高压分离器，为了防止在换热和冷却过程中出现铵盐结晶，在换热器 或冷却器前需要进行注水；(由于该气体中含有硫化氢、氨、有时也可能有氯化 物，如果在冷却的过程中没有游离水的存在，冷却器中就会有胺盐结晶，堵塞 和腐蚀冷却器，因此需要在冷却前注水，确保在冷却的过程中有游离水的存在。) 在冷高压分离器中进行汽、液和水的三相分离，冷高压分离器顶部的气体通过 循环氢压縮机升压返回至反应系统中，根据不同的工艺情况，在循环氢压縮机 和冷高压分离器之间可以设置循环氢脱硫塔和循环氢压縮机入口分液罐等设 施，冷高压分离器得到的液相经过减压后进入冷低压分离器。
由热高压分离器底部得到的液体经过减压后进入热低压分离器进行气液分 离；由热低压分离器顶部得的气体(热低分气)经过冷却(也可以先换热后冷 却)后进入冷低压分离器或者进入热低分气闪蒸罐。
在冷低压分离器中进行气液水三相分离，分离出的气体(冷低分气)通常进 入装置内或装置外的氢气回收系统。如果热低分气进入热低分气闪蒸罐，闪蒸 罐的气体与冷低分气混合后进入氢气回收系统。
氢气回收系统一般采用膜分离和变压/变温吸附分离的方法回收氢气，得到的 回收氢气返回至氢气管网或补充氢压縮机分液罐入口 。
上述现有技术存在的主要缺点是加氢装置的投资较大、氢气回收过程的回 收率较低。
中国专利CN1642860A提供了"一种在加氢处理反应器中用于氢气进料流体 的方法"，该进料流体含有重质烃液体组分和氢气进料组分，该氢气进料组分含 有循环气体和补充气体流体，反应器产生一种流出液流和一种流出气流，该流
出气流含有未反应的氢和甲垸和更重质的烃，该方法将流出气体冷却后与一种 贫液体溶剂流体在吸收区接触，溶剂流体吸收甲烷和更重质的烃，制备一种富 氢气体流体和一种富液体溶剂流体，富氢气体流体作为循环气体使用。
该方法通过吸收塔，去除循环氢中的甲烷和更重的烃类，提高循环氢的纯度,
但是没有达到提高氢气回收率、降低加氢装置投资的目的。
发明内容
为了提高氢气回收率、降低加氢装置的投资，本发明提供了一种加氢装置的 氢气回收方法，该回收方法是这样实现的
一种加氢装置的氢气回收方法，该方法包括以下步骤
a. 由氢气管网来的补充氢进入加氢装置的反应系统2，反应产物进入热高 压分离器3进行气液分离；
b. 由步骤a热高压分离器3分离得到的气体经过冷却后进入冷高压分离器 4;由冷高压分离器4得到的气体经过升压后返回至反应系统2，得到的液相经
过减压后进入冷低压分离器5;由冷低压分离器5得到的富氢气体进入氢气回收 系统8，得到的回收氢气返回至反应系统2或返回至氢气管网；
c. 由步骤a热高压分离器3分离得到的液体经过减压后进入热低压分离器 6，由热低压分离器6得到的气体经过冷却后进入闪蒸罐7，得到的闪蒸气返回 至反应系统2。
在具体实施时，热高压分离器3的操作温度为150 400°C ，操作压力为4.0 20MPa;冷高压分离器4的操作温度为35 6(TC，操作压力为3.5 20MPa;冷 低压分离器5的操作温度为35 60°C，操作压力为0.70 5.0MPa;热低压分离 器6的操作温度为150 400°C，操作压力为0.70 5.0MPa;闪蒸罐7的操作温 度为35 6(TC，操作压力为0.70 5.0MPa。
在具体实施时，由步骤b得到的回收氢气和由步骤c得到的闪蒸气直接返 回至补充氢压縮机入口分液罐或补充氢压縮机级间分液罐。
在具体实施时，氢气回收系统8采用膜分离或者变压/变温吸附分离方法回
收氢气；由热高压分离器3分离得到的气体在冷却之前注水；冷却由热高压分 离器3分离得到的气体，采用空气冷却器或/和水冷却器。
与现有技术相比，本发明的氢气回收方法是热低分气经过冷却后进入热低 分气闪蒸罐，闪蒸气直接返回至反应系统；现有的氢气回收方法是热低分气 经冷却后进入冷低压分离器或者进入热低分气闪蒸罐，闪蒸气与冷低分气混合 后进入氢气回收系统，回收氢气返回至反应系统或返回至氢气管网。
与现有技术相比，本发明的氢气回收方法，加氢装置氢气回收过程的氢气损 失减少20-90%、液化气损失减少10-85%、石脑油损失减少10-85%、氢气回收 系统的投资降低10-85%。
这是由于现有的氢气回收系统一般采用膜分离或者变压/变温吸附分离的方 法回收氢气，氢气回收系统不仅需要设备投资、运行费用，而且回收系统的效 率不能达到100%，部分高价值物质(如氢气、液化气、石脑油)在回收系统被 转化为低价值物质，降低了加氢装置整体的收益。本发明改变了流程，较高浓 度的氢气不再经过氢气回收系统而直接返回至加氢反应系统，减少了设备投资 和物料损失。
热低分气闪蒸气的氢气纯度通常只有50 88 (摩尔)％，低于补充氢的氢气 纯度(88 99.99 (摩尔)％); —般认为闪蒸气直接返回反应系统，会降低反 应系统的氢气分压，不利于加氢反应；本发明为了保证加氢反应的氢气分压， 相应提高了加氢反应系统的反应压力，以克服氢气纯度降低带来的影响。
虽然提高加氢反应系统的压力会增加部分投资，但是氢气回收系统减少的投 资远大于加氢反应系统增加的投资，同时氢气回收过程减少了氢气、液化气、 轻石脑油损失，在保证加氢反应系统效果不变的前提下，明显提高了加氢装置
的整体收益。本发明的方法可以应用在利用高纯氢作为补充氢的各种加氢装置 上。
图h本发明的加氢装置氢气回收流程示意图。 图2:现有加氢装置氢气回收流程示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例和附图进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围 不局限于下述的具体实施方式
。
实施例l
某公司150xl0Va加氢裂化装置。
由氢气管网来的新氢进入补充氢压縮机分液罐1，经过压縮机升压后进入反 应系统2，反应产物进入热高压分离器3进行气液分离；
热高压分离器3得到的气体经过冷却后进入冷高压分离器4,冷却采用空气冷 却器的方式和水冷却的方式，并在冷却之前注水；冷高压分离器4得到的气体 经过升压后返回至反应系统2;冷高压分离器4得到的液相经过减压后进入冷低 压分离器5;冷低压分离器5得到的富氢气体进入氢气回收系统8;回收氢气返 回至补充氢压縮机分液罐l。
热高压分离器3得到的液体经过减压后进入热低压分离器6，热低压分离器 6得到的气体经过冷却后进入闪蒸罐7，闪蒸气不经过氢气回收系统8，直接返 回至补充氢压縮机分液罐l。
补充氢(新氢)的压力为2.1MPa，氢气纯度为99.9 (摩尔)％;闪蒸气的压 力为2.1MPa，氢气纯度为80 (摩尔)％;混合后进入反应系统2的氢气纯度为 97.2 (摩尔)％;
反应器2的入口压力为16.94MPa;高压分离器3的操作压力为15.72MPa、 操作温度是26(TC;冷高压分离器4的操作压力为15.5MPa、操作温度是5(TC; 冷低压分离器5的操作压力为2.3MPa、操作温度是50°C;热低压分离器6的操 作压力为2.4MPa、操作温度是260'C;闪蒸罐7的操作压力为2.3MPa、操作温 度是5(TC;氢气回收系统8的入口压力为2.2MPa，回收氢气返回补充氢压縮机 分液罐1的压力为2.1MPa，回收氢气纯度为99.9 (摩尔)％。
加氢装置需要的补充氢(新氢)流量为4568.5kg/h，装置实际化学耗氢为 4481kg/h;氢气回收系统8的公称规模是1000 xl04Nm3/a，实际回收氢气105.7 kg/h;液化气产品为6484.4kg/h，轻石脑油产品为14078kg/h。
对比例1
某公司150xl0Va加氢裂化装置。(没有实施闪蒸气流程改造前)
由氢气管网来的新氢进入补充氢压縮机分液罐1，经过压縮机升压后进入反 应系统2，反应产物进入热高压分离器3进行气液分离；
热高压分离器3得到的气体经过冷却后进入冷高压分离器4,冷却采用空气冷 却器的方式和水冷却的方式，并在冷却之前注水；冷高压分离器4得到的气体 经过升压后返回至反应系统2;冷高压分离器4得到的液相经过减压后进入冷低 压分离器5;冷低压分离器5得到的富氢气体进入氢气回收系统8。
热高压分离器3得到的液体经过减压后进入热低压分离器6，热低压分离器 6得到的气体经过冷却后进入闪蒸罐7，闪蒸气进入氢气回收系统8，回收氢气 返回至补充氢压縮机分液罐1。
补充氢(新氢)的压力为2.1MPa，补充氢纯度为99.9 (摩尔)％。 反应器2的入口压力为16.44MPa;高压分离器3的操作压力为15.22MPa、 操作温度是26(TC;冷高压分离器4的操作压力为15.0MPa、操作温度是5(TC;
冷低压分离器5的操作压力为2.3MPa、操作温度是50°C;热低压分离器6的操 作压力为2.4MPa、操作温度是26(TC;闪蒸罐7的操作压力为2.3MPa、操作温 度是5(TC;氢气回收系统8的入口压力为2.2MPa，回收氢气返回补充氢压縮机 分液罐1的压力为2.1MPa，回收氢气纯度为99.9 (摩尔)％。
加氢装置需要的补充氢(新氢)流量为4635kg/h，装置实际化学耗氢为 4481kg/h;氢气回收系统8的公称规模是12100 xl04Nm3/a，实际回收氢气641.3 kg/h;液化气产品为5799.4kg/h，轻石脑油产品为13518kg/h。
实施例与对比例相比，加氢反应系统的压力提高约3%，加氢反应系统的投 资增加100万元，氢气回收系统节省投资1000万元，加氢装置的总投资节省卯0 万元；同时，氢气损失减少558.6吨/年，液化气损失减少5754吨/年，石脑油损 失减少4704吨/年。
权利要求
1、一种加氢装置的氢气回收方法，该方法包括以下步骤a.由氢气管网来的补充氢进入加氢装置的反应系统[2]，反应产物进入热高压分离器[3]进行气液分离；b.由步骤a热高压分离器[3]分离得到的气体经过冷却后进入冷高压分离器[4]；由冷高压分离器[4]得到的气体经过升压后返回至反应系统[2]，得到的液相经过减压后进入冷低压分离器[5]；由冷低压分离器[5]得到的富氢气体进入氢气回收系统[8]，得到的回收氢气返回至反应系统[2]或返回至氢气管网；c.由步骤a热高压分离器[3]分离得到的液体经过减压后进入热低压分离器[6]，由热低压分离器[6]得到的气体经过冷却后进入闪蒸罐[7]，得到的闪蒸气返回至反应系统[2]。
2、 根据权利要求1所述的氢气回收方法，其特征在于热高压分离器[3]的操作温度为150 400°C，操作压力为4.0 20MPa;冷高 压分离器[4]的操作温度为35 60°C，操作压力为3.5 20MPa;冷低压分离器[5] 的操作温度为35 60°C，操作压力为0.70 5.0MPa;热低压分离器[6]的操作温 度为150 40(TC，操作压力为0.70 5.0MPa;闪蒸罐[7]的操作温度为35 60°C， 操作压力为0.70 5.0MPa。
3、 根据权利要求1所述的氢气回收方法，其特征在于由步骤b得到的回收氢气和由步骤c得到的闪蒸气直接返回至补充氢压縮 机入口分液罐或补充氢压縮机级间分液罐。
4、 根据权利要求1所述的氢气回收方法，其特征在于-氢气回收系统[8]采用膜分离或者变压/变温吸附分离方法回收氢气。
5、 根据权利要求1所述的氢气回收方法，其特征在于 由热高压分离器[3]分离得到的气体在冷却之前注水。
6、 根据权利要求1所述的氢气回收方法，其特征在于 冷却由热高压分离器[3]分离得到的气体，采用空气冷却器或/和水冷却器。
全文摘要
本发明提供了一种加氢装置的氢气回收方法，该方法包括以下步骤加氢装置反应系统2的产物进入热高压分离器3进行气液分离；热高压分离器3得到的气体进入冷高压分离器4，冷高压分离器4得到的液相经减压后进入冷低压分离器5，冷低压分离器5得到的富氢气体经过氢气回收系统8返回至反应系统2；热高压分离器3得到的液体经减压后进入热低压分离器6，热低压分离器6得到的气体经冷却后进入闪蒸罐7，闪蒸气直接返回到反应系统2。该方法减少了氢气回收过程的氢气损失，降低了氢气回收系统和加氢装置的投资。
文档编号C01B3/50GK101348235SQ20071011925
公开日2009年1月21日 申请日期2007年7月19日 优先权日2007年7月19日
发明者立 张, 浩 李, 郭志雄 申请人:中国石油化工集团公司;中国石化工程建设公司