多种组合技术在炼厂气回收利用中的应用课件.ppt

1、膜组合技术膜组合技术在炼厂尾气回收利用中的应用在炼厂尾气回收利用中的应用目目 录录炼厂尾气介绍炼厂尾气介绍炼厂尾气回收背景和意义炼厂尾气回收背景和意义单一方法回收炼厂尾气单一方法回收炼厂尾气多技术组合回收炼厂尾气多技术组合回收炼厂尾气组合技术回收油田伴生气组合技术回收油田伴生气 面对日趋严峻的资源和环境约束，面对日趋严峻的资源和环境约束，世界各国都在制定可持续发展规世界各国都在制定可持续发展规划。划。德国制定了德国制定了产品回收法规产品回收法规，日本等国提出了减少、再利用及日本等国提出了减少、再利用及再循环的再循环的3R战略，美国提出了战略，美国提出了“再制造再制造”及及“无废弃物制造无废弃物

2、制造”的新理念。的新理念。欧盟颁布欧盟颁布“汽车材料回收汽车材料回收”法规，从法规，从2019年起，要求年起，要求新生产的汽车材料的新生产的汽车材料的85%能再利用。能再利用。我国能源利用效率我国能源利用效率v能源综合利用效率比发达国家低能源综合利用效率比发达国家低10个百分点。高个百分点。高耗能产品的单位能耗比发达国家平均水平高耗能产品的单位能耗比发达国家平均水平高35%以上。以上。v 2019年，我国每万美元年，我国每万美元GDP消耗石油消耗石油1.3吨左右，吨左右，相当于美国石油消费强度的相当于美国石油消费强度的1.9倍，日本的倍，日本的3倍，倍，英国的英国的4倍。倍。v 2019年，我

3、国原油一次加工能力约年，我国原油一次加工能力约3.5亿吨，原油加工量亿吨，原油加工量达到达到3.07亿吨，四大类成品油（汽油、柴油、煤油和航油）亿吨，四大类成品油（汽油、柴油、煤油和航油）产量达到产量达到1.88亿吨。亿吨。v 2019年，我国原油一次加工能力接近年，我国原油一次加工能力接近4.0亿吨，原油加工亿吨，原油加工量达到量达到3.12亿吨。亿吨。v 炼厂气中干气产量约占原油加工能力的炼厂气中干气产量约占原油加工能力的3%8%，平均为，平均为5%左右。炼厂尾气中含有氢气、轻烃等可回收的高价值左右。炼厂尾气中含有氢气、轻烃等可回收的高价值资源。资源。炼厂尾气炼厂尾气 炼厂尾气可回收组分及

4、用途炼厂尾气可回收组分及用途乙烷乙烷 氢气氢气 甲烷甲烷 C5+C3、C4轻油、化工原料轻油、化工原料乙烯裂解、氯乙烯裂解、氯乙烷生产原料乙烷生产原料加氢原料加氢原料裂解制乙烯、裂解制乙烯、LPG燃料燃料v采用加氢技术，在实现重质原料轻质化的同时，可采用加氢技术，在实现重质原料轻质化的同时，可以直接生产优质石油化工原料和清洁燃料。以直接生产优质石油化工原料和清洁燃料。v炼油厂氢气需求年增长率为炼油厂氢气需求年增长率为5%。制氢费用约占制。制氢费用约占制氢加氢联合装置总费用氢加氢联合装置总费用60%以上。以上。炼厂尾气回收背景炼厂尾气回收背景炼厂尾气回收背景炼厂尾气回收背景乙烯生产原料：乙烯生产

5、原料：l 乙烷、丙烷乙烷、丙烷l 石脑油石脑油l 轻柴油、重油轻柴油、重油 乙烷作为乙烯裂解原料，相对乙烷作为乙烯裂解原料，相对于石脑油可节省投资于石脑油可节省投资30%，降，降低综合成本低综合成本10%乙烯裂解原料效果对比乙烯裂解原料效果对比 C C2 2干气干气 LPG C5 LPG C5 石脑油石脑油 加氢裂化尾油加氢裂化尾油 甲烷甲烷 4-5 18-25 18-20 12-16 9-134-5 18-25 18-20 12-16 9-13乙烯乙烯 51.9 31.1 33.5 28.4 29.151.9 31.1 33.5 28.4 29.1炼厂尾气回收背景炼厂尾气回收背景20世纪世纪

6、90年代以来，我国年代以来，我国LPG年消年消耗增长率达耗增长率达20%。预计到。预计到 2019年我年我国国LPG缺口达缺口达1000万吨。万吨。炼厂尾气回收意义炼厂尾气回收意义123节能降耗，节能降耗，提高经济效提高经济效益。益。最大限度最大限度利用不可利用不可再生资源再生资源实现炼化实现炼化一体化一体化v变压吸附法：变压吸附法：原料氢原料氢60mol%；产品氢；产品氢98mol%；尾气真空解吸。；尾气真空解吸。适合氢含量较高，强吸附介质少的体系，需预处理脱水。适合氢含量较高，强吸附介质少的体系，需预处理脱水。v膜分离方法：膜分离方法：原料氢原料氢30mol%；产品氢；产品氢90mol%；

7、氢气压力低。；氢气压力低。适合氢气浓度要求较低的体系。适合氢气浓度要求较低的体系。v深冷分离法：深冷分离法：原料氢原料氢75mol%；产品氢；产品氢95mol%；高压低温操作。；高压低温操作。适合杂质主要为轻烃的体系，需预处理脱水及二氧化碳。适合杂质主要为轻烃的体系，需预处理脱水及二氧化碳。回收氢气的方法回收氢气的方法 v 吸收分离法：吸收分离法：操作压力操作压力1.21.5MPag，解吸操作消耗大量蒸汽。，解吸操作消耗大量蒸汽。乙烷乙烷/乙烯回收能力差，乙烯回收能力差，C3+损失较高。损失较高。v 浅冷分离法：浅冷分离法：操作压力操作压力1.52.0MPag；消耗低温冷剂，温度一般为；消耗低

8、温冷剂，温度一般为-20。具有一定的具有一定的C2回收能力，但回收率不高。回收能力，但回收率不高。v 深冷分离法：深冷分离法：操作压力操作压力2.0MPag，冷剂，冷剂/膨胀制冷结合，温度可达膨胀制冷结合，温度可达-80。轻烃回收率高，但对设备、预处理的要求高，能耗非常高。轻烃回收率高，但对设备、预处理的要求高，能耗非常高。回收轻烃的方法回收轻烃的方法 v变压吸附法：变压吸附法：操作压力操作压力0.81.5MPag，真空解吸，能耗高且产品气中含水。，真空解吸，能耗高且产品气中含水。对对C2+的富集效果较好，特殊吸附剂具有烯烃的富集效果较好，特殊吸附剂具有烯烃/烷烃分离功能。烷烃分离功能。v 有

9、机蒸汽膜法：有机蒸汽膜法：操作压力操作压力1.52.0MPag，产品气为常压。，产品气为常压。对对C2+富集效果较好，烯烃富集效果较好，烯烃/烷烃分离效果不明显。烷烃分离效果不明显。v 氢气膜分离法：氢气膜分离法：操作压力操作压力1.52.0MPag，产品气维持较高压力。，产品气维持较高压力。对含氢量对含氢量30%体系有效，不能脱除甲烷及氮气。体系有效，不能脱除甲烷及氮气。轻烃富集方法轻烃富集方法 炼厂尾气回收方法和现状炼厂尾气回收方法和现状回收方法回收方法原理原理特特 点点深冷分离深冷分离气体的液化温度不同气体的液化温度不同回收物质纯度高，投资较大，能耗高，回收物质纯度高，投资较大，能耗高，

10、设备维护费用高设备维护费用高PSA气体在分子筛中的吸附气体在分子筛中的吸附量不同量不同纯度高，要求原料氢浓度纯度高，要求原料氢浓度60V%，排，排放气中氢浓度高，分子筛再生能耗高放气中氢浓度高，分子筛再生能耗高膜分离膜分离气体在高分子膜中的溶气体在高分子膜中的溶解和扩散系数不同解和扩散系数不同能耗低、但纯度不够高能耗低、但纯度不够高油洗技术油洗技术气体在汽油和柴油中的气体在汽油和柴油中的溶解度不同溶解度不同解析需消耗大量蒸汽，能耗高解析需消耗大量蒸汽，能耗高精馏精馏组分的相对挥发度不同组分的相对挥发度不同多级分离，分离精度高，但首先要液多级分离，分离精度高，但首先要液化，要与冷凝联用化，要与冷

11、凝联用单一回收技术的缺陷单一回收技术的缺陷采用单一分离技术的传统工艺在炼厂气处理过程中发挥采用单一分离技术的传统工艺在炼厂气处理过程中发挥了重要作用，但存在原料适应范围窄、回收目标单一、回收了重要作用，但存在原料适应范围窄、回收目标单一、回收率低、单产能耗高等缺点。率低、单产能耗高等缺点。在此基础上，通过将氢气分离膜、变压吸附、有机蒸汽在此基础上，通过将氢气分离膜、变压吸附、有机蒸汽膜等新技术与传统的压缩冷凝、油吸收等方法进行耦合，开膜等新技术与传统的压缩冷凝、油吸收等方法进行耦合，开发出联产氢气、乙烷、发出联产氢气、乙烷、LPG及轻油的集成工艺。及轻油的集成工艺。在集成工艺中，由于将各技术应

12、用在效率最高的阶段，在集成工艺中，由于将各技术应用在效率最高的阶段，并充分发挥分离过程的并充分发挥分离过程的“双向富集双向富集”效应，提高了分离过程效应，提高了分离过程的能量效率和物质的回收率。的能量效率和物质的回收率。多目标多技术集成工艺多目标多技术集成工艺吸附、吸收和精馏法组合吸附、吸收和精馏法组合张惊涛，炼厂气分离回收轻烃的先进技术，石油技术与工程，2019压缩冷凝和精馏法组合压缩冷凝和精馏法组合Recovery of light hydrocarbons form refinery gas，US4115086膜分离技术特点膜分离技术特点l 无需使用溶剂，无二次污染，是环境友好生产技无需

13、使用溶剂，无二次污染，是环境友好生产技术术l 利用现有装置提供的干气压力等工艺条件，无需利用现有装置提供的干气压力等工艺条件，无需新增动力设备，投资小，操作简单，能量消耗低新增动力设备，投资小，操作简单，能量消耗低l 可以串并联设计，快速模块式安装，生产操作弹可以串并联设计，快速模块式安装，生产操作弹性大易于组合，包括不同膜技术的组合及和其他性大易于组合，包括不同膜技术的组合及和其他技术的组合技术的组合氢膜和压缩冷凝法组合氢膜和压缩冷凝法组合MTR Membrane Technology&Research压缩冷凝和有机蒸汽膜法组合压缩冷凝和有机蒸汽膜法组合Membrane gas separa

14、tion process with compressor interstage recycle，US6428606炼厂尾气多种技术组合回收过程炼厂尾气多种技术组合回收过程回收技术回收技术 脱脱 硫硫 压缩冷凝压缩冷凝精精 馏馏有机蒸气膜分离有机蒸气膜分离脱脱 水水氢膜分离氢膜分离大工膜具有自主知识产权，膜的结构性能可调大工膜具有自主知识产权，膜的结构性能可调有机蒸汽膜结构有机蒸汽膜结构膜性能评价膜性能评价原料油气浓度出口油气浓度出口流量膜组件mg/Lwt%mg/Lwt%(L/min)TB1080.5 34207.710181098.9 34344.215.515大工膜846.6 2433.47

15、1.1181019.63330.661.015GKSS进口859.32552.042183364.382.315CYM-1698.62274.743.61834119.65.316CYM-2702.022289.614.61835513.119.215YB-1767.72321.060.75181069.93522.960.515YB-2338.500.315 中石化青岛安工院对各种有机膜回收油气的评价数据含氟蒸气的回收装置含氟蒸气的回收装置四氟乙烯回收装置加油站油气回收加油站油气回收永邦公司Methyl Chloride Recovery合盛氯甲烷回收装置贫氢贫氢/富氢炼厂气富氢炼厂气-联产

16、联产H2/LPG/C5+HMHM分离系统分离系统压缩冷凝系统压缩冷凝系统精馏稳定系统精馏稳定系统VM-HMVM-HM分离富集系统分离富集系统富氢炼厂气富氢炼厂气-联产联产H2/C2/LPG/C5+贫氢炼厂气贫氢炼厂气-联产联产H2/C2/LPG/C5+贫氢贫氢/富氢炼厂气富氢炼厂气-联产联产H2/LPG/C5+多技术组合回收炼厂尾气实例多技术组合回收炼厂尾气实例多技术组合回收炼厂尾气实例多技术组合回收炼厂尾气实例回收结果回收结果回收率回收率v 氢气：氢气：95%95%以上；以上；v 轻烃：轻烃：98%98%以上；以上；v 乙烷：乙烷：90%90%以上。以上。浓度浓度v 氢气：氢气：92 mol

17、%,v LPG：C3C4 94 mol%；C2、C5 97mol%v 乙烷：甲烷乙烷：甲烷 1 mol%千万吨级炼厂，炼厂气多技术组合回收后千万吨级炼厂，炼厂气多技术组合回收后年可增加经济效益年可增加经济效益3 3亿元亿元.膜组件膜组件净化后的净化后的油田气油田气新增撬块新增撬块压缩机压缩机冷冷 箱箱预热器预热器过滤器过滤器渗余渗余气气C3膜前膜前预处理预处理富含轻烃的渗透气富含轻烃的渗透气外输干外输干气气高压分离器高压分离器精馏分离精馏分离油田气轻烃回收油田气轻烃回收油田气轻烃回收装置油田气轻烃回收装置CH4C2H6C3H6i-C4H10C5+收率收率伴生气伴生气59.7910.8517.268.963.14原外输干气原外输干气76.4814.407.161.9775.70%膜处理干气膜处理干气86.309.443.760.5189.94%CH4C2H6C3H6i-C4H10C5+收率收率伴生气伴生气59.7910.8517.268.963.14原外输干气原外输干气77.4914.386.861.2878.61%膜处理干气膜处理干气86.399.383.740.4990.04%油田气轻烃回收现场典型数据油田气轻烃回收现场典型数据