低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法，包括如下步骤：步骤1.一段膜分离；步骤2.二段膜分离；步骤3.一级变压吸附；步骤4.二级变压吸附。及一种低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收装置。本发明专利技术还公开一种低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收装置。本发明专利技术采用变压吸附、膜分离二者结合的技术，弥补了两种工艺各自存在的纯度和回收率低的缺陷，实现了对炼厂干气中氢气和富碳二组分高收率，高纯度的回收。
【技术实现步骤摘要】
低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收的方法及装置
本专利技术属于化工机械领域，涉及一种低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收的方法及装置。
技术介绍
炼厂干气中的有用组分主要为氢气、轻烯烃和轻烷烃等。这些组分在炼厂干气中都是很有价值的，但目前它们很大量仍然没有实现最优化利用，而是直接用作了燃料，有的甚至直接点火炬放空。炼厂干气中既含有氢气，还含有大量轻烯烃和轻烷烃。这些组分可以分离出来分别利用，比将其直接用作燃料或重整制氢、合成甲醇的原料效益要高。从炼厂干气中回收氢气、轻烯烃和轻烷烃的技术主要有深冷分离法、中冷和浅冷油吸收法、膜分离法、吸附分离法，以及联合工艺等。吸附分离法是利用吸附剂对混合气体中各组分的吸附选择性不同，通过压力或温度改变来实现吸附与再生的一种分离方法，具有再生速度快、能耗低、操作简单、工艺成熟稳定等特点。通过压力变化实现分离的变压吸附回收干气中氢气工艺相对成熟，可获得纯度为98% (体积比)以上的氢气产品，但氢气回收率一般在80-85%左右。采用现有的变压吸附分离技术要从含低浓度氢气、乙烯等炼厂干气中同时回收高纯度的氢气、乙烯及乙烷，存在收率低、不能实现炼厂干气主要组分完全清晰分离、投资占地巨大等问题。膜分离法是在一定压力下，利用其他各组分在膜中渗透速率的差异进行分离的。膜分离法回收FCC干气中氢气的装置于1987年在美国庞卡城建成，氢气回收率为80-90%。膜分离法尤其适用于带压、氢气含量低的干气中氢气回收，其优点在于占地小、操作简单、能耗低等。但膜分离回收氢气的纯度不高，一般为95%。直接采用膜分离回收乙烯等碳二及以上组分方面，收率更低，操作成本高。冷油吸收法主要是利用吸收剂对干气中各组分溶解度的不同来实现分离。一般是利用c3、C4和芳烃等油品作吸收剂，首先脱除甲烷和氢气等不凝气体组份，再通过解吸方法把吸收剂回收循环至吸收塔中，富集的c2、C3组份通过精馏方法分离得到乙烯乙烷等组份。一般操作温度为5°c至-50°c，乙烯纯度可达95%以上。加入膨胀机技术，乙烯回收率和纯度均可达到99%。此外，冷油吸收法的能耗要低于深冷分离法，工艺相对成熟，乙烯纯度和收率都比较高，投资省，操作简单等。但冷油吸收方法仅适合精制C2及C3组份，没有办法同时分离精制氢气、甲烷等。深冷分离技术早在上世纪50年代就有发展了，目前该技术比较成熟。它是利用原料中各组分相对挥发度的差异(沸点差)，通过气体透平膨胀制冷，在低温下将干气中各组分按工艺要求冷凝下来，不易冷凝的氢气最先得到，氢气回收率为92-95%，纯度为95-98%。其后用精馏法将其中的各类烃逐一分离，乙烯收率一般超过85%。深冷分离具有可同时回收氢气及乙烯乙烷、工艺成熟、回收率相对较高等优点，一般适合处理大量干气的场合，尤其适合于炼厂集中地区。深冷分离缺点在于产品纯度不高、投资大、能耗高、不适合中小规模的炼厂干气回收等。
技术实现思路
为克服现有技术存在的回收率低或回收纯度低，经济效益差的技术缺陷，本专利技术公开一种低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法及装置。本专利技术所述低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法，包括如下步骤: 步骤1.一段膜分离:原料气进入第一膜分离装置，非渗透气进入步骤2，渗透气进 入步骤3 ； 步骤2.二段膜分离:步骤I中第一膜分离装置的非渗透气进入第二膜分离装置，第 二膜分离装置的渗透气进入步骤4，非渗透气作为原料气返回步骤I ; 步骤3.—级变压吸附:步骤I中的非渗透气进入第一变压吸附塔，第一变压吸附塔 的解吸气输出作为产品富碳二组分，非解吸气进入步骤4 ； 步骤4.二级变压吸附:步骤2中的渗透气和步骤3中的非解吸气进入第二变压吸附 塔，第二变压吸附塔的解吸气作为燃烧气排出，非解吸气输出作为产品氢气。优选的，所述步骤I中第一膜分离装置的膜可选择性透过碳二至碳五组分，所述止少 骤2中的第二膜分离装置的膜可选择性透过氢气。优选的，所述步骤3和步骤4中的一级变压吸附与二级变压吸附装置可在低压下进行。优选的，所述步骤I中原料气进入第一膜分离装置前还包括加压步骤。优选的，所述步骤I中将原料气加压至2-4兆帕。具体的，所述步骤I至4中操作温度均为常温。本专利技术所述低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收装置，包括第一膜分离装置、第二膜分离装置、第一变压吸附塔、第二变压吸附塔和加压装置； 所述第一膜分离装置的渗透侧与第一变压吸附塔的进口连接，非渗透侧与第二膜分离装置的进口连接；所述第二膜分离装置的渗透侧与第二变压吸附塔的进口连接，非渗透侧与第一膜分离装置的进口或与加压装置的进口连接；所述第一变压吸附塔的塔顶非解吸气出口与第二变压吸附塔的进口连接，塔底解吸气出口作为产品富碳二组分输出；所述第二变压吸附塔的塔顶非解吸气出口作为产品氢气出口与氢气管网连接或直接输入产品氢气罐，塔底解吸气出口作为燃烧气出口与燃烧气管网连接。优选的，所述第二膜分离装置的非渗透侧与加压装置的进口连接。优选的，所述第一膜分离装置的进口还连接有加压装置。采用本专利技术所述的低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收及装置，采用变压吸附、膜分离二者结合的技术，弥补了两种工艺各自存在的纯度和回收率低的缺陷，实现了对炼厂干气中氢气和富碳二组分高收率，高纯度的回收。【附图说明】图1示出本专利技术所述低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法的一种【具体实施方式】示意图； 图2示出本专利技术所述低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收装置的一种【具体实施方式】示意图； 各图中附图标记名称为:1-加压装置2-第一膜分离装置3-第二膜分离装置4-第一变压吸附塔5-第二变压吸附塔。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。本专利技术所述低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法，包括如下步骤: 步骤1.一段膜分离:原料气进入第一膜分离装置，非渗透气进入步骤2，渗透气进 入步骤3 ； 步骤2.二段膜分离:步骤I中第一膜分离装置的非渗透气进入第二膜分离装置，第 二膜分离装置的渗透气进入步骤4，非渗透气作为原料气返回步骤I ; 步骤3.—级变压吸附:步骤I中的非渗透气进入第一变压吸附塔，第一变压吸附塔 的解吸气输出作为产品富碳二组分，非解吸气进入步骤4 ； 步骤4.二级变压吸附:步骤2中的渗透气和步骤3中的非解吸气进入第二变压吸附 塔，第二变压吸附塔的解吸气作为燃烧气排出，非解吸气输出作为产品氢气。炼厂干气中的有用组分主要为氢气、甲烷、氮气及乙烯、乙烷等轻烯烃和轻烷烃，将带压原料炼厂干气先进入一段膜分离装置，作为原料的炼厂干气气压应大于2兆帕，如果原料气气压过低，可能导致膜分离效果变差，此时可以在原料气进入第一膜分离装置前，预先加压以满足要求。第一膜分离装置优选为选择性透过C2-C5的高分子纤维膜，氢气、甲烷、N2等不凝气体从第一膜分离装置的非渗透气侧进第二膜分离装置，第二膜分离装置的膜组件为选择性透过氢气的膜，例如可以是聚酯、聚亚酰胺膜等。分离出氢气、甲烷和氮气等的原料气剩余气体从第一膜分离装置的渗透侧透过，主要是被浓缩的富含C2及C2以上组分的气体，所谓C2及C2以上是指分子式中含两个或两个以上碳原子的气体，例如乙烯、乙烷、丙烷等。富含(:本文档来自技高网...
【技术保护点】
低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.一段膜分离：原料气进入第一膜分离装置，非渗透气进入步骤2，渗透气进入步骤3；步骤2.二段膜分离：步骤1中第一膜分离装置的非渗透气进入第二膜分离装置，第二膜分离装置的渗透气进入步骤4，非渗透气作为原料气返回步骤1；步骤3.一级变压吸附：步骤1中的非渗透气进入第一变压吸附塔，第一变压吸附塔的解吸气输出作为产品富碳二组分，非解吸气进入步骤4；步骤4.二级变压吸附：步骤2中的渗透气和步骤3中的非解吸气进入第二变压吸附塔，第二变压吸附塔的解吸气作为燃烧气排出，非解吸气输出作为产品氢气。
【技术特征摘要】
1.低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法，其特征在于，包括如下 步骤: 步骤1.一段膜分离:原料气进入第一膜分离装置，非渗透气进入步骤2，渗 透气进入步骤3 ； 步骤2.二段膜分离:步骤I中第一膜分离装置的非渗透气进入第二膜分离 装置，第二膜分离装置的渗透气进入步骤4，非渗透气作为原料气返回步骤I ; 步骤3.—级变压吸附:步骤I中的非渗透气进入第一变压吸附塔，第一变 压吸附塔的解吸气输出作为产品富碳二组分，非解吸气进入步骤4 ; 步骤4.二级变压吸附:步骤2中的渗透气和步骤3中的非解吸气进入第二 变压吸附塔，第二变压吸附塔的解吸气作为燃烧气排出，非解吸气输出作为产品氢气。2.如权利要求1所述低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法，其特征在于，所述步骤I中第一膜分离装置的膜可选择性透过碳二至碳五组分，所述步骤2中的第二膜分离装置的膜可选择性透过氢气。3.如权利要求1所述低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法，其特征在于，所述步骤3和步骤4中的一级变压吸附与二级变压吸附装置可在低压下进行。4.如权利要求1所述低浓度炼厂干气膜分离变压吸附组合回收方法，其特征在于，所述步骤I中原料气进入第一膜分离装置前还包括加压步骤。5.如权利要求4所述低浓度炼厂干气膜...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟娅玲，钟雨明，蔡跃明，
申请(专利权)人：四川天采科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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