从富氢干气中回收氢气技术

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化 工 环 保 2003 年 第 23 卷
0. 005 %) 等 , 然后由吸收塔顶部排出 , 进入分离器 体积分数小于 0. 005 %) 的干气中提纯出纯度为 99. FA2950 ; 5 股低压富氢干气经升压压缩机 GB2702A/ 9 %的氢气产品 ,将其返回到重整单元 (300 # ) , 经增 B 加压至 1. 15 MPa 后从吸收塔 DA2950 的下部进 压 、脱氯后供芳烃联合生产装置用氢 。同时 ,变压吸 入 ,与塔上部来的脱硫溶剂二乙醇胺溶液逆向接触 , 附后的尾气通过尾气压缩机 GB21008 增压 (出口压 除去富氢干气中的 H2S (净化后富氢干气中的 H2S 力为 0. 632 MPa) 后并入到燃料气系统 , 经混合后供 体积分数小于 0. 005 %) 等 。由分离器 FA2950 和吸 全厂各加热炉作燃料 。从吸收塔 DA2956 和吸收塔 收塔 DA2950 顶部排出的两部分含粗氢的干气 ( 压 DA2950 下部排出的富溶剂去胺处理单元 (950 # ) 溶 力为 1. 00 MPa) 混合后 ,首先进入原料气分液罐 FA2 剂再生塔 DA2952 进行脱附再生 , 脱除了 H2S 的贫 1071 ,分离掉富氢干气夹带的溶剂 , 然后进入 VPSA 溶剂 (二乙醇胺溶液) 从溶剂再生塔底部排出 , 由泵 装置 FA2107021～6 吸附床中进行提纯 。在由多种 分别送到吸收塔 DA2956 和 DA2950 循环使用 。溶 吸附剂组成的复合吸附床的依次选择吸附下 , 利用 剂再生塔 DA2952 顶部排出的含硫酸性气体送到硫 高压吸附 、低压抽真空解吸的 VPSA 技术回收富氢 回收单元 (1100 # ) 回收硫磺 。 干气中的氢气 。从含粗氢 ( H2 体积分数为 60 % , H2S
8. 00
3568
FA2202 高分气 98. 42 1. 07 0. 28 0. 14 0. 02
0. 078 906
100 # 排放氢气
GB2101 酸性气
93. 57 2. 78 1. 88 1. 14 0. 39 0. 21 0. 05 0. 03
90. 51 5. 34 1. 22 0. 80 0. 63 0. 26
第 5 期 李豫鲁. 从富氢干气中回收氢气技术
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图 1 富氢干气回收氢气工艺流程 1. 分离器 FA2950 ; 2. 分离器 FA2951 ; 3. 吸收塔 DA2956 ; 4. 吸收塔 DA2950 ; 5. 溶剂再生塔 DA2952 ; 6. 原料气分液罐 FA21071 ; 7. VPSA 装置 FA2107021～6 ; 8. 尾气压缩机 GA21008 ; 9. 升压压缩机 GB2702A/ B
[ 收稿日期 ] 2003203219 ; [ 修订日期 ] 2003204214 [作者简介 ] 李豫鲁 (1972 —) , 男 , 江苏省南京市人 , 工学学 士 ,扬子石油化工股份公司芳烃厂调度室副主任 ,工程师 ,主 要从事生产管理和协调工作 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2002 年 ,扬子石化股份公司芳烃厂在清洁生产 审核工作中 ,针对节约原材料 、降低能耗 、减少废物 产生量 、提高产品收率的问题 ,对全厂生产装置进行 了物流分析 ,提出了从脱硫后的富氢干气中回收氢 气的高费方案 ,并加以实施 。该方案的实施 ,既达到 了减污目的 ,又提高了生产装置的科学管理水平 ,同 时也为企业创造了可观的经济效益和环境效益 。
GB2701 Ⅰ GB2701 Ⅱ
酸性气
酸性气
86. 00 9. 92 2. 54 1. 11 0. 27 0. 14
87. 37 8. 57 2. 49 1. 13 0. 28 0. 14
0. 03
0. 02源自文库
581
606
组分
φ( H2) , % φ( C1) , % φ( C2) , % φ( C3) , % φ(i2C4) , % φ(n2C4) , % φ( C4neg) , % φ(i2C5) , % φ(n2C5) , % φ( H2O) , % φ( H2S) , % φ( HCl) , %
353
DA2202 塔顶气
77. 31 5. 54 4. 07 2. 70 0. 90 2. 34 0. 28 2. 78 3. 08 1. 00 0. 37 0. 0001
388
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内 ,见表 3 、表 4 。 该方案依托扬子公司的公用工程 ,投资少 、建设 周期短 、运行费用低 , 内部收益 、投资利润率均大大 超过行业基准水平 , 具有较好的盈利能力和较强的 抗风险能力 。该工艺的实施可实现富氢干气清洁生 产的目的 。
5 环境效益 、经济效益分析
富氢干气回收氢气装置用原料气 (高 、低压富氢 干气) 在进变压吸附装置前分别经吸收塔 DA2950 和 DA2956 进行脱硫处理 , 产生的含硫酸性气体送 至 1100 # 硫回收单元进行处理 ,可回收硫磺约 290 t/ a ,减少 H2S 排放量约580 t/ a 。
高压、低压富氢干气的具体组成分别见表 1、表 2。 富氢干气温度为 40 ℃; 高压富氢干气流量为 18005 m3/ h ,低压富氢干气流量为 6946 m3/ h 。
2 方案的产生
扬子石化股份公司芳烃厂扩容改造后 , 原油加 工能力从 5500 kt/ a 增加到 8000 kt/ a 。氢气作为原
3 工艺流程与特点
3. 1 工艺流程 从富氢干气中回收氢气的工艺流程见图 1 。
8 股高压富氢干气经分离器 FA2951 分离掉轻 污油后从吸收塔 DA2956 的下部进入 , 与塔上部来 的脱硫溶剂二乙醇胺溶液逆向接触 , 除去富氢干气 中的 H2S (净化后富氢干气中的 H2S 体积分数小于
1 富氢干气及其组成
该厂富氢干气由两部分组成 , 一部分是由加氢 裂化单元 FA2104 低分气 、DA2101 脱戊烷塔塔顶气 和排放氢气 、重整预处理单元 FA2202 高分气 、加氢 裂化单元 100 # 排放氢气 、加氢与歧化和异构化单元 循环氢压缩机 GB2101 、GB2501 、GB2701 Ⅰ、GB2701 Ⅱ 酸性排放气 8 股气体组成 , 其压力大于 1. 35 MPa , 称为高压富氢干气 ; 另一部分是由重整单元 DA2301 脱戊烷塔塔顶气 、重整单元 300 # 排放氢气 、加氢预 处理单元 DA2202 脱戊烷塔塔顶气 、异构化单元 DA2 702 脱庚烷塔塔顶气和重整单元循环氢压缩机 GB2 301 酸性排放气 5 股气体组成 ,称为低压富氢干气 。
19. 49 14. 96 22. 26 23. 61 9. 73 6. 20
0. 54 0. 22
2. 53 1. 20
0. 0005 0. 0001
1506
0. 0005 2526
GB2301 酸性气 88. 19 2. 74 2. 90 3. 08 1. 31 1. 04
0. 54 0. 22
油深加工的原料 ,已不能满足生产的需要 ,缺少氢气 约17. 4 kt/ a 。如果新建一套同等生产能力的轻油制 氢装置 ,建设周期长 ,投资 、运行费用高 ,而该厂现有 多股富氢干气 (高压与低压富氢干气 , 见表 1 、表 2) 仅作为燃料气使用 ,热值较低 ,造成资源浪费 。根据 2002 年该厂清洁生产审核 、评估结果 , 提出建设富 氢干气处理能力为 25000 m3/ h (产氢气 10 kt/ a) 的氢 气回收装置的高费方案 。该工艺对富氢干气先用化 学吸收法进行脱硫处理 , 再用成都华西化工科技股 份有限公司的变压吸附 VPSA 专利技术回收提纯粗 氢干气中的氢气 。该方案的实施既可解决公司急缺 的氢气资源 ,大幅提高富氢干气的热值 ,又可去除富 氢干气中的 H2S 。
0. 21 0. 03
0. 0005 0. 00012
1227
1. 00 535
GB2501 酸性气 87. 27 6. 35 3. 49 2. 71 0. 11 0. 07
0. 0031
0. 00012 439
注 : ①i2C4 为异丁烷 , n2C4 为正丁烷 , C4neg 为碳四环烷类物质 ,i2C5 为异戊烷 , n2C5 为正戊烷 ,下同 。 ②φ为体积分数的法定符号 ,下同 。
3. 2 特点 该工艺最大的特点是工艺的自动化控制水平较
高 。当某个吸收塔出现故障时 , 变压吸附专用软件 可自动切换到五塔 、四塔 、三塔进行操作 , 并且不影 响装置的处理能力 、氢气品质 , 仅氢气收率有所下 降 。在切换到三塔操作时 , 可分成两个系列单独检 修 。在真空泵发生故障时可自动切换至 VPSA 程序 继续生产 ,氢气收率虽有所下降 ,但提高了装置的可 靠性 。本装置的先进控制软件包可自动实现吸附时 间的优化和吸附压力自适应调节 , 保证产品的收率 和合格率达到最高 。
2003 年 10 月
化 工 环 保 ENVIRONMEN TAL PRO TECTION OF CHEMICAL INDUS TRY
第 23 卷第 5 期
清洁生产 从富氢干气中回收氢气技术
李豫鲁
(扬子石油化工股份公司 芳烃厂 ,江苏 南京 210048)
[ 摘要 ] 依据清洁生产审核 、评估的结果 ,提出了从富氢干气中回收氢气的高费方案 ,并加以实 施 。富氢干气先用化学吸收法进行脱硫处理 ,再用高压吸附 、低压抽真空解吸 , 从含粗氢的干 气中提纯出 99. 9 % (体积分数) 的氢气 。该装置负荷为 35 %的情况下 , 可回收氢气 2500 t/ a ,减 排二氧化硫约 100 t/ a ,创经济效益约 426. 6 万元 / a 。 [ 关键词 ] 富氢干气 ; 脱硫 ; 回收 ; 氢气 ; 清洁生产 ; 综合利用 [ 中图分类号 ] X701 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 100621878 (2003) 0520291205
流量/ ( m3·h - 1)
DA2301 塔顶气 30. 50 6. 62 21. 24 24. 47 8. 00 5. 86 0. 02 2. 37 0. 92
0. 0005
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表 2 低压富氢干气组成
300 # 排放氢气
DA2702 塔顶气
88. 19 2. 74 2. 90 3. 08 1. 31 1. 04
流量/ ( m3·h - 1)
FA2104 低分气 66. 08 15. 91 3. 76 3. 57 3. 06 1. 12 0. 06 1. 30 0. 13
5. 00
10143
DA2101 塔顶气 21. 62 21. 64 16. 09 16. 52 11. 55 3. 40
1. 07 0. 09
装置中吸附剂的装填采用成都华西化工科技股 份有限公司的密相装填技术 , 可进一步减少床层死 空间的出现 ,提高了氢气的回收率 。
4 方案的实施
富氢干气回收氢气装置于 2002 年 6 月建成 , 并 于 2002 年 6 月 27 日开车投料一次成功 。因该装置 处于试运行阶段 ,目前只引入了高压富氢干气 ,低压 富氢干气部分还未投入运行 。 富氢干气回收氢气装置投用后运行负荷为设计 负荷的 35 % , 未进行满负荷运行 。目前 , 装置运行 稳定 ,产品质量合格 , 各项指标都在工艺控制范围
表 1 高压富氢干气组成
组分
φ( H2) , % φ( C1) , % φ( C2) , % φ( C3) , % φ(i2C4) , % φ(n2C4) , % φ( C4neg) , % φ(i2C5) , % φ(n2C5) , % φ( H2O) , % φ( H2S) , % φ( HCl) , %