一種提高催化幹氣制乙苯效率的方法及裝置與流程
2023-09-21 01:57:20 4
本發明屬於石油化工領域，具體是作為利用煉廠催化裂化幹氣製取乙苯的乙苯/苯乙烯裝置的幹氣前處理設備的應用。
背景技術：
：煉廠幹氣主要來自原油的二次加工過程，如重油催化裂化、熱裂化、延遲焦化等，其中催化裂化產生的幹氣量較大，一般佔原油加工量的4%～5%。催化裂化幹氣的主要成分是氫氣(佔25%～40%)和乙烯(佔10%～20%)。雖然煉廠幹氣中輕烴和氫氣有較高的利用價值，但其通常都被送入瓦斯管網用作燃料氣，有些甚至放入火炬燃燒掉，造成了資源的極大浪費。利用幹氣製備乙苯，催化裂化幹氣不需經任何特殊精製就可直接用作反應氣，與苯烴化反應制乙苯。據報導，用幹氣制乙苯比用聚合級乙烯制乙苯工藝成本低。目前運行中的乙苯/苯乙烯裝置，主要存在的問題是幹氣中乙烯含量低於設計值，造成裝置未能滿負荷運行。提高該裝置原料氣中乙烯的含量可以大大提高乙苯裝置的生產效率。由於幹氣中H2氣體含量較高，乙烯與H2在膜分離時有著良好的分離係數，故採用膜分離技術部分脫除幹氣中的H2氣體，使乙烯的濃度提高，達到或接近乙苯/苯乙烯裝置的設計值，使裝置滿負荷運行以取得更好的經濟效益。膜法氣體分離技術是當今世界竟相發展的高新技術，廣泛應用於H2、CH4、CO、CO2等氣體的回收。兩種或兩種以上氣體混合物通過高分子膜時，由於各種氣體在膜中的溶解度和擴散係數不同，導致不同氣體在膜中相對滲透速率有差異，在驅動力—膜兩側壓力差作用下，滲透速率相對較快的氣體，如氫氣等優先透過膜而被富集，而滲透速率相對較慢的氣體，如乙烯等氣體則在膜的滯留側被富集，從而達到混合氣體分離的目的。採用膜分離技術的投資少、投資回收期短，經濟效益極為顯著。變壓吸附氣體吸附分離技術，是通過壓力的變化來實現氣體的分離，純物理過程，無化學反應的發生，廣泛應用於工業氣體分離領域，變壓吸附用於氫氣回收可獲得高純度的氫氣。技術實現要素：本發明的目的是提供一種提高催化幹氣制乙苯效率的方法及裝置，實現乙烯氣體的高效提濃，滿足了乙苯製取裝置對原料氣乙烯組分含量的要求。膜分離技術和變壓吸附技術的組合應用，在提高乙苯/苯乙烯裝置生產效率的同時，也從幹氣中獲得了高純度的氫氣，補充了煉廠生產用氫源。本發明的技術方案是這樣實現的：原料氣經預處理後進入膜分離器，回收膜分離器的滲透側的富氫氣經壓縮後送往變壓吸附裝置獲得高濃度氫氣，變壓吸附解吸氣作為尾氣，膜分離器的滲餘側的乙烯提濃後的工藝氣送往製取乙苯裝置。進一步地，所述的預處理步驟為：原料氣先經過氣液分離器，除掉氣體中懸浮固液顆粒和液體油滴，再進入三級過濾器除去粒徑大於0.01μm的顆粒物，殘留油分量小於0.01ppm，再加熱至45-90℃後進入膜分離器。預處理的目的是保證入膜氣體的潔淨，從而保證膜分離裝置能長期穩定運行。進一步地，進入變壓吸附裝置前壓縮達到1.0～3.0MPaG。變壓吸附的工藝:是由加壓吸附、減壓解吸組成的加壓和減壓相結合的吸附一解吸系統，設備至少包括兩組加減壓交替操作的吸附塔和一臺解吸氣緩衝罐，利用加壓吸附和減壓解吸組合成吸附操作循環過程。吸附塔內裝填專用吸附劑（以氫氣中的其他組分為雜質去除），吸附分離是利用吸附劑只對特定氣體吸附和解析能力上的差異進行分離，吸附劑對吸附質的吸附量隨著壓力的升高（1.0～3.0MPaG）而增加，並隨著壓力的降低（降至常壓）而減少，同時在減壓過程中，放出被吸附的氣體即解吸氣，使吸附劑再生，外界不需要供給熱量便可進行吸附劑的再生，兩組吸附塔交替加壓吸附獲得連續淨化氣。另外，提高催化幹氣制乙苯效率的裝置，包括預處理設備（1）、膜分離器組（2）、壓縮機組（3）和變壓吸附設備（4），預處理設備（1）連接膜分離器組（2），膜分離器組（2）滲透側管路連接壓縮機組（3），壓縮機組（3）連接變壓吸附設備（4）。進一步地，所述預處理設備（1）包括依次順序連接的前置分離器（11）、多級過濾器（12）和加熱器（13），加熱器連接膜分離器組（2）。進一步地，所述的前置分離器（11）為旋風過濾器或氣液分離器或除霧器。進一步地，所述多級過濾器（12）為三級串聯，且至少包括一級聚結式濾芯的過濾。進一步地，所述加熱器（13）為低壓蒸汽加熱的套管加熱器或列管式加熱器。進一步地，膜分離器組（2）是多臺膜分離器的串聯或並聯形式組合。進一步地，壓縮機組（3）是工藝氣體壓縮機，通常採用兩開一備的往復式活塞壓縮機。進一步地，變壓吸附設備（4）是至少包括兩組加減壓交替操作的吸附塔和一臺解吸氣緩衝罐。本發明的有益效果為：實現乙烯氣體的高效提濃，滿足了乙苯製取裝置對原料氣乙烯組分含量的要求。膜分離技術和變壓吸附技術的組合應用，在提高乙苯/苯乙烯裝置生產效率的同時，也從幹氣中獲得了高純度的氫氣，補充了煉廠生產用氫源。說明書附圖圖1是提高催化幹氣制乙苯效率的裝置的結構示意圖。具體實施方式圖1所示，提高催化幹氣制乙苯效率的裝置，包括預處理設備1、膜分離器組2、壓縮機組3和變壓吸附設備4，預處理設備1連接膜分離器組2，膜分離器組2滲透側管路連接壓縮機組3，壓縮機組3連接變壓吸附設備4。所述預處理設備1包括依次順序連接的前置分離器11、多級過濾器12和加熱器13，加熱器連接膜分離器組2。所述的前置分離器11為氣液分離器。所述多級過濾器12為三級串聯，且至少包括一級聚結式濾芯的過濾。所述加熱器13為列管式加熱器。膜分離器組2是多臺膜分離器的串聯或並聯形式組合。壓縮機組3是工藝氣體壓縮機，採用兩開一備的往復式活塞壓縮機。某煉廠催化裂化幹氣，壓力1.05MPaG，流量19000Nm3/h，組分如下：組分H2CH4C2H6C2H4CO2C3O2N2COV%29.1328.9111.0912.220.360.221.0215.811.23膜分離工藝過程主要分為兩大部分：即原料氣的預處理與膜分離。（1）原料氣的預處理原料氣①先經過氣液分離器，除掉氣體中懸浮固液顆粒和液體油滴，工藝氣②再進入三級過濾器（兩組，可互相交替使用），除去粒徑大於0.01μm的顆粒物，殘留油分量小於0.01ppm,工藝氣③再經過加熱器加熱至50℃。這一過程稱為原料氣的預處理。物料⑩為預處理設備中前置分離器及過濾器底部排汙或導淋。預處理的目的是保證入膜氣體的潔淨，從而保證膜分離裝置能長期穩定運行。（2）膜分離原料氣經預處理後，達到入膜要求的工藝氣④進入膜分離器，在壓力差推動下，由於各組分滲透速率不同，滲透速率較快的氫氣在滲透測被富集，富氫氣（滲透氣⑥）排出；尾氣（非滲透氣⑤）的乙烯濃度提高，並且壓力損失小，可送往後續工段進入合成乙苯的裝置。變壓吸附膜分離滲透氣⑥富氫氣經壓縮機加壓（如2.5MPaG）後，工藝氣⑦送往變壓吸附裝置，回收高濃度氫氣⑨；變壓吸附解吸氣⑧作為尾氣送火炬（如0.2MPaG）。本裝置採用較先進的DCS自控系統，滲透氣壓力，放空氣排量及加熱溫度等均實行自控操作，同時對超溫等實行自動報警與聯鎖停車，停車後分離器可自動進入自我保護狀態。實施效果：煉廠來幹氣總量按19000Nm3/h、乙烯濃度12.22％（v/v）、氫氣濃度29.13％（v/v）、乙苯烴化反應器進料上限按19000Nm3/h進行測算，經過膜法分離後進反應器的幹氣總量降至18006Nm3/h，乙烯濃度上升至14.25％（v/v），採用膜法技術每年可增產乙苯：（18006×0.1425-19000×0.1222）×106×0.98×8000÷22.4÷1000＝9056噸，2015年苯乙烯邊際效益1979.5元/噸，每年可增效：9056×1979.5÷1.07÷10000＝1675萬元。滲透氣中氫濃度68.98％（v/v）經加壓後進入PSA裝置（變壓吸附裝置），可以生產高濃度H2，按照H2價格1.0萬元/噸，PSA裝置對H2的回收率90%核算，每年可增效4994×0.6898×2×8000×0.9×1.0÷22.4÷1000=2214萬元。經濟效益顯著。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明披露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3