多种组合技术在炼厂气回收利用中的应用课件

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1 1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2 2工业发展方向面面对对日日趋趋严严峻峻的的资资源源和和环环境境约约束束，世世界界各各国国都都在在制制定定可可持持续续发发展展规规划。划。德德国国制制定定了了产产品品回回收收法法规规，日日本本等等国国提提出出了了减减少少、再再利利用用及及再再循循环环的的3R战战略略，美美国国提提出出了了“再再制制造造”及及“无无废废弃弃物物制制造造”的新理念。的新理念。欧欧盟盟颁颁布布“汽汽车车材材料料回回收收”法法规规，从从2019年年起起，要要求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。早期工业化时期早期工业化时期早期工业化时期早期工业化时期工业发达国家江河污染严重工业发达国家江河污染严重工业发达国家江河污染严重工业发达国家江河污染严重3 3工业发展方向4 4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。5 5v2019年年，我我国国原原油油一一次次加加工工能能力力约约3.5亿亿吨吨，原原油油加加工工量量达达到到3.07亿亿吨吨，四四大大类类成成品品油油（汽汽油油、柴柴油油、煤煤油油和和航航油油）产量达到产量达到1.88亿吨。亿吨。v2019年年，我我国国原原油油一一次次加加工工能能力力接接近近4.0亿亿吨吨，原原油油加加工工量量达到达到3.12亿吨。亿吨。v炼炼厂厂气气中中干干气气产产量量约约占占原原油油加加工工能能力力的的3%8%，平平均均为为5%左左右右。炼炼厂厂尾尾气气中中含含有有氢氢气气、轻轻烃烃等等可可回回收收的的高高价价值值资源。资源。炼厂尾气炼厂尾气 6 6炼厂尾气可回收组分及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7 7vv世界原油质量日益变差，世界原油质量日益变差，世界原油质量日益变差，世界原油质量日益变差，一是原油越来越重：一是原油越来越重：一是原油越来越重：一是原油越来越重：据剑桥能据剑桥能据剑桥能据剑桥能源研究协会预测，源研究协会预测，源研究协会预测，源研究协会预测，20192019年轻质油（年轻质油（年轻质油（年轻质油（OOAPIAPI 34)34)将只占将只占将只占将只占3636,中质中质中质中质油（油（油（油（OOAPI27API27 33.9)33.9)占占占占5555,重质油（重质油（重质油（重质油（OOAPIAPI 26.9)26.9)占占占占9 9；二二二二是原油硫含量越来越高：是原油硫含量越来越高：是原油硫含量越来越高：是原油硫含量越来越高：目前目前目前目前,低硫原油（低硫原油（低硫原油（低硫原油（S S 0.5 0.5）的产）的产）的产）的产量占世界原油总产量的量占世界原油总产量的量占世界原油总产量的量占世界原油总产量的 1/31/3，储量仅占总储量的，储量仅占总储量的，储量仅占总储量的，储量仅占总储量的1/51/5，含硫，含硫，含硫，含硫（S S在在在在0.50.5 1.5 1.5)和高硫（和高硫（和高硫（和高硫（S S在在在在1.51.5 1313)原油产量的比例原油产量的比例原油产量的比例原油产量的比例逐步上升已成必然。因此，我国进口含硫高硫中质重质原油逐步上升已成必然。因此，我国进口含硫高硫中质重质原油逐步上升已成必然。因此，我国进口含硫高硫中质重质原油逐步上升已成必然。因此，我国进口含硫高硫中质重质原油的比例也会越来越大的比例也会越来越大的比例也会越来越大的比例也会越来越大。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8 8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 29.19 9炼厂尾气回收背景炼厂尾气回收背景20世纪世纪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。1010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1111v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%；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 1212v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 1313v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 1414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，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，但首先要液化，多级分离，分离精度高，但首先要液化，要与冷凝联用要与冷凝联用1515单一回收技术的缺陷单一回收技术的缺陷缺缺缺缺 陷陷陷陷 效益差效益差效益差效益差 产品单一产品单一产品单一产品单一 回收率低回收率低回收率低回收率低 1616采采用用单单一一分分离离技技术术的的传传统统工工艺艺在在炼炼厂厂气气处处理理过过程程中中发发挥挥了了重重要要作作用用，但但存存在在原原料料适适应应范范围围窄窄、回回收收目目标标单单一一、回回收收率低、单产能耗高等缺点。率低、单产能耗高等缺点。在在此此基基础础上上，通通过过将将氢氢气气分分离离膜膜、变变压压吸吸附附、有有机机蒸蒸汽汽膜膜等等新新技技术术与与传传统统的的压压缩缩冷冷凝凝、油油吸吸收收等等方方法法进进行行耦耦合合，开开发出联产氢气、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。在在集集成成工工艺艺中中，由由于于将将各各技技术术应应用用在在效效率率最最高高的的阶阶段段，并并充充分分发发挥挥分分离离过过程程的的“双双向向富富集集”效效应应，提提高高了了分分离离过过程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1717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，20191818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，US41150861919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2020氢膜和压缩冷凝法组合氢膜和压缩冷凝法组合MTR Membrane Technology&Research2121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 separation process with compressor interstage recycle，US64286062222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2323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2424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 2433.471.1181019.63330.661.015GKSS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2525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2626加油站油气回收加油站油气回收永邦公司2727Methyl Chloride Recovery合盛氯甲烷回收装置2828贫氢贫氢/富氢炼厂气富氢炼厂气-联产联产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2929富氢炼厂气富氢炼厂气-联产联产H2/C2/LPG/C5+3030贫氢炼厂气贫氢炼厂气-联产联产H2/C2/LPG/C5+3131贫氢贫氢/富氢炼厂气富氢炼厂气-联产联产H2/LPG/C5+3232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3333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3434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%,vLPG：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.3535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渗 余余气气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能量回收能量回收能量回收能量回收精馏分离精馏分离油田气轻烃回收油田气轻烃回收3636油田气轻烃回收装置油田气轻烃回收装置3737CH4C2H6C3H6i-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383839394040