文档介绍：5000m3/h膜分离回收系统
在柴油加氢装置上的应用
柴军
2004年9月
1 前言
随着的提高,对石油产品质量的需求日益提高,同时环保要求的提高,生产环境友好的清洁燃料是炼油工业发展的趋势。燃油标准的迅速提高,对加氢改质的要求也越来越迫切,氢气的需求量迅速增加。如何获得廉价氢源,如何经济合理的利用现有氢源,降低加氢精制成本,是炼油企业所面临的一个重要课题。
我部2#,高分尾气排放量约4600m3/h,尾气氢含量在80%以上,即每年约有2200t的氢气随高分尾气排入燃料气管网作为燃料烧掉。利用气体分离技术回收加氢尾气中的氢气,并将回收氢气作为加氢装置的补充氢源,这不仅提高了氢源的利用率,缓解供氢矛盾,而且也降低了加氢精制装置的成本。
2 膜分离装置的技术原理及特点
含氢尾气回收技术主要有三种:深冷分离、变压吸附(PSA)和膜分离技术。深冷分离是最传统的分离技术,在处理量不是很大的情况下,其操作成本较高;变压吸附技术回收氢气具有浓度高的优点,其主要缺点是回收率较低;膜分离技术回收氢气的特点是操作弹性大、设备投资少、维护及运行费用低、投资回收期短、并且占地面积小,这些特点对现有装置的改造是非常有利的。
膜法气体分离是利用气体各组分在通过膜时的渗透速率的不同来进行气体分离的。通常直径较小或极性较强的分子,如H2、H
2O、H2S等透过膜的渗透速率较快称为“快气”,而直径相对较大或极性较弱的分子,如N2、CH4、CO等称为“慢气”。在分离推动力的作用下,也就是气体各组分在膜两侧的分压差的作用下,“快气”在膜低压的渗透侧得到富集,而“慢气”则没有减压,在膜的非渗透侧得到富集。
膜分离的结构类似于列管式换热器,数万根极细的中空纤维集装成束后装于一壳体中,在最小的空间内提供了最大的分离膜面积,具有高效分离的特点。由于膜分离利用原料气压力来进行气体分离,只有少量的能耗,装置内无转动部件,只需很少量的维护。
3 工艺流程及装置概况
图1 膜分离回收和提纯柴油加氢尾气中氢气工艺流程图
膜分离氢提纯工艺主要由原料气预处理和膜分离两部分组成,预处理的目的是除去加氢精制循环氢中的固体微粒和重烃,并把原料气加热到高于露点温度,从而得到即清洁而又温热的气体。该气体可直接进入膜分离系统,膜分离系统将氢气与其他气体分离,从而实现提纯氢气的目的。
装置预处理部分主要由一台旋风分离器、两组高效过滤器(一组备用)和一台加热器组成;膜分离部分共有5台Φ200mm×3000mm膜分离器,前3台(其中1台备用)并联,后2台串联(见图1)。
循环氢经MDEA脱硫后进入旋风分离器,再经高效过滤器过滤,使油含量≯,固体颗粒≯,加热器将气体加热到60℃~80℃后进入膜分离器,渗透气(提纯后的氢气)经计量后进入氢气管网,非渗透气(尾气)经减压后进入燃料气管网。
一般的情况下,膜分离装置可以将放空尾气中的氢气回收率提高至95%左右,将氢气纯度提高10~15个百分点,但这将以牺牲渗透气的压力为代价,根据装置目前的情况,回收氢将无法返回新氢压缩机入口或返回氢气管网;降低对氢气的回收率要求,提高渗透气的压力,是省却升压机的合理的方式。故将氢气回收率定为大于80%,将渗透气的压力定为大于管网氢压