1、膜組合技術(shù)在煉廠尾氣回收利用中的應(yīng)用1目 錄煉廠尾氣介紹煉廠尾氣回收背景和意義單一方法回收煉廠尾氣多技術(shù)組合回收煉廠尾氣組合技術(shù)回收油田伴生氣2工業(yè)發(fā)展方向面對(duì)日趨嚴(yán)峻的資源和環(huán)境約束，世界各國(guó)都在制定可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃。德國(guó)制定了產(chǎn)品回收法規(guī)，日本等國(guó)提出了減少、再利用及再循環(huán)的3R戰(zhàn)略，美國(guó)提出了“再制造” 及“無(wú)廢棄物制造” 的新理念。歐盟頒布“汽車材料回收”法規(guī)，從2019年起，要求新生產(chǎn)的汽車材料的85%能再利用。早期工業(yè)化時(shí)期工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家江河污染嚴(yán)重3工業(yè)發(fā)展方向物盡其用！4我國(guó)能源利用效率能源綜合利用效率比發(fā)達(dá)國(guó)家低10個(gè)百分點(diǎn)。高耗能產(chǎn)品的單位能耗比發(fā)達(dá)國(guó)家平均水平高35%以上。

2、2019年，我國(guó)每萬(wàn)美元GDP消耗石油1.3噸左右，相當(dāng)于美國(guó)石油消費(fèi)強(qiáng)度的1.9倍，日本的3倍，英國(guó)的4倍。52019年，我國(guó)原油一次加工能力約3.5億噸，原油加工量達(dá)到3.07億噸，四大類成品油（汽油、柴油、煤油和航油）產(chǎn)量達(dá)到1.88億噸。2019年，我國(guó)原油一次加工能力接近4.0億噸，原油加工量達(dá)到3.12億噸。煉廠氣中干氣產(chǎn)量約占原油加工能力的3%8%，平均為5%左右。煉廠尾氣中含有氫氣、輕烴等可回收的高價(jià)值資源。煉廠尾氣 6煉廠尾氣可回收組分及用途乙烷 氫氣 甲烷 C5+C3、C4輕油、化工原料乙烯裂解、氯乙烷生產(chǎn)原料加氫原料裂解制乙烯、LPG燃料7世界原油質(zhì)量日益變差，一是原油越

3、來(lái)越重：據(jù)劍橋能源研究協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，2019年輕質(zhì)油（OAPI34)將只占36,中質(zhì)油（OAPI27 33.9)占55,重質(zhì)油（OAPI 26.9)占9；二是原油硫含量越來(lái)越高：目前,低硫原油（S0.5 ）的產(chǎn)量占世界原油總產(chǎn)量的 1/3，儲(chǔ)量?jī)H占總儲(chǔ)量的1/5，含硫（S在0.5 1.5 )和高硫（S在1.5 13)原油產(chǎn)量的比例逐步上升已成必然。因此，我國(guó)進(jìn)口含硫高硫中質(zhì)重質(zhì)原油的比例也會(huì)越來(lái)越大。采用加氫技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)重質(zhì)原料輕質(zhì)化的同時(shí)，可以直接生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石油化工原料和清潔燃料。煉油廠氫氣需求年增長(zhǎng)率為5%。制氫費(fèi)用約占制氫加氫聯(lián)合裝置總費(fèi)用60%以上。煉廠尾氣回收背景8煉廠尾氣回收背景乙烯生產(chǎn)

4、原料：乙烷、丙烷石腦油輕柴油、重油 乙烷作為乙烯裂解原料，相對(duì)于石腦油可節(jié)省投資30%，降低綜合成本10%乙烯裂解原料效果對(duì)比 C2干氣 LPG C5 石腦油 加氫裂化尾油 甲烷 4-5 18-25 18-20 12-16 9-13乙烯 51.9 31.1 33.5 28.4 29.19煉廠尾氣回收背景20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)LPG年消耗增長(zhǎng)率達(dá)20%。預(yù)計(jì)到 2019年我國(guó)LPG缺口達(dá)1000萬(wàn)噸。10煉廠尾氣回收意義123節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。最大限度利用不可再生資源實(shí)現(xiàn)煉化一體化11變壓吸附法： 原料氫60mol%；產(chǎn)品氫98mol%；尾氣真空解吸。 適合氫含量較高，強(qiáng)吸附介質(zhì)少的體

5、系，需預(yù)處理脫水。膜分離方法： 原料氫30mol%；產(chǎn)品氫90mol%；氫氣壓力低。 適合氫氣濃度要求較低的體系。深冷分離法： 原料氫75mol%；產(chǎn)品氫95mol%；高壓低溫操作。 適合雜質(zhì)主要為輕烴的體系，需預(yù)處理脫水及二氧化碳。回收氫氣的方法 12吸收分離法： 操作壓力1.21.5MPag，解吸操作消耗大量蒸汽。 乙烷/乙烯回收能力差，C3+損失較高。淺冷分離法： 操作壓力1.52.0MPag；消耗低溫冷劑，溫度一般為-20。 具有一定的C2回收能力，但回收率不高。深冷分離法： 操作壓力2.0MPag，冷劑/膨脹制冷結(jié)合，溫度可達(dá)-80。 輕烴回收率高，但對(duì)設(shè)備、預(yù)處理的要求高，能耗非常

6、高?；厥蛰p烴的方法 13變壓吸附法： 操作壓力0.81.5MPag，真空解吸，能耗高且產(chǎn)品氣中含水。 對(duì)C2+的富集效果較好，特殊吸附劑具有烯烴/烷烴分離功能。有機(jī)蒸汽膜法： 操作壓力1.52.0MPag，產(chǎn)品氣為常壓。 對(duì)C2+富集效果較好，烯烴/烷烴分離效果不明顯。氫氣膜分離法： 操作壓力1.52.0MPag ，產(chǎn)品氣維持較高壓力。 對(duì)含氫量30%體系有效，不能脫除甲烷及氮?dú)?。輕烴富集方法 14煉廠尾氣回收方法和現(xiàn)狀回收方法原理特 點(diǎn)深冷分離氣體的液化溫度不同回收物質(zhì)純度高，投資較大，能耗高，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高PSA氣體在分子篩中的吸附量不同純度高，要求原料氫濃度60V%，排放氣中氫濃度高，分

7、子篩再生能耗高膜分離氣體在高分子膜中的溶解和擴(kuò)散系數(shù)不同能耗低、但純度不夠高油洗技術(shù)氣體在汽油和柴油中的溶解度不同解析需消耗大量蒸汽，能耗高精餾組分的相對(duì)揮發(fā)度不同多級(jí)分離，分離精度高，但首先要液化，要與冷凝聯(lián)用15單一回收技術(shù)的缺陷缺 陷 效益差 產(chǎn)品單一 回收率低 16采用單一分離技術(shù)的傳統(tǒng)工藝在煉廠氣處理過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，但存在原料適應(yīng)范圍窄、回收目標(biāo)單一、回收率低、單產(chǎn)能耗高等缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)將氫氣分離膜、變壓吸附、有機(jī)蒸汽膜等新技術(shù)與傳統(tǒng)的壓縮冷凝、油吸收等方法進(jìn)行耦合，開(kāi)發(fā)出聯(lián)產(chǎn)氫氣、乙烷、LPG及輕油的集成工藝。在集成工藝中，由于將各技術(shù)應(yīng)用在效率最高的階段，并充分發(fā)揮

8、分離過(guò)程的“雙向富集”效應(yīng)，提高了分離過(guò)程的能量效率和物質(zhì)的回收率。多目標(biāo)多技術(shù)集成工藝17吸附、吸收和精餾法組合張?bào)@濤，煉廠氣分離回收輕烴的先進(jìn)技術(shù)，石油技術(shù)與工程，201918壓縮冷凝和精餾法組合Recovery of light hydrocarbons form refinery gas，US411508619膜分離技術(shù)特點(diǎn)無(wú)需使用溶劑，無(wú)二次污染，是環(huán)境友好生產(chǎn)技術(shù)利用現(xiàn)有裝置提供的干氣壓力等工藝條件，無(wú)需新增動(dòng)力設(shè)備，投資小，操作簡(jiǎn)單，能量消耗低可以串并聯(lián)設(shè)計(jì)，快速模塊式安裝，生產(chǎn)操作彈性大易于組合，包括不同膜技術(shù)的組合及和其他技術(shù)的組合20氫膜和壓縮冷凝法組合MTR Membra

9、ne Technology & Research21壓縮冷凝和有機(jī)蒸汽膜法組合Membrane gas separation process with compressor interstage recycle，US642860622煉廠尾氣多種技術(shù)組合回收過(guò)程回收技術(shù) 脫 硫 壓縮冷凝精 餾有機(jī)蒸氣膜分離脫 水氫膜分離23大工膜具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，膜的結(jié)構(gòu)性能可調(diào)有機(jī)蒸汽膜結(jié)構(gòu)24膜性能評(píng)價(jià)原料油氣濃度出口油氣濃度出口流量膜組件mg/Lwt%mg/Lwt%(L/min)TB1080.5 34207.710181098.9 34344.215.515大工膜846.6 2433.471.11810

10、19.63330.661.015GKSS進(jìn)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 中石化青島安工院對(duì)各種有機(jī)膜回收油氣的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)25含氟蒸氣的回收裝置四氟乙烯回收裝置26加油站油氣回收永邦公司27Methyl Chloride Recovery合盛氯甲烷回收裝置28貧氫/富氫煉廠氣-聯(lián)產(chǎn)H2/LPG/C5+HM分離系統(tǒng)壓縮冷凝系統(tǒng)

11、精餾穩(wěn)定系統(tǒng)VM-HM分離富集系統(tǒng)29富氫煉廠氣-聯(lián)產(chǎn)H2/C2/LPG/C5+ 30貧氫煉廠氣-聯(lián)產(chǎn)H2/C2/LPG/C5+ 31貧氫/富氫煉廠氣-聯(lián)產(chǎn)H2/LPG/C5+ 32多技術(shù)組合回收煉廠尾氣實(shí)例33多技術(shù)組合回收煉廠尾氣實(shí)例34回收結(jié)果回收率氫氣：95%以上；輕烴：98%以上；乙烷：90%以上。濃度氫氣：92 mol%,LPG：C3C4 94 mol%； C2、C5 97mol%乙烷：甲烷 1 mol%千萬(wàn)噸級(jí)煉廠，煉廠氣多技術(shù)組合回收后年可增加經(jīng)濟(jì)效益3億元. 35膜組件凈化后的油田氣新增撬塊壓縮機(jī)冷 箱預(yù)熱器過(guò)濾器滲余氣C3膜前預(yù)處理富含輕烴的滲透氣外輸干氣高壓分離器能量回收精餾分離油田氣輕烴回收36油田氣輕烴回收裝置37CH4C2H6C3H6i-C4H10C5+收率伴生氣59.7910.8517.268.963.14原外輸干氣