炼厂干气的综合利用.doc

1 文献综述 炼厂干气是炼厂不能再液化的尾气，炼厂干气主要来自于催化裂化、延迟焦化等原油的二次加工装置，其中催化裂化所产干气量最大，是干气的主要来源。目前，我国有催化裂化装置100多套，生产能力达6600多万吨/年，约占一次加工能力的38.1%，居世界第二位，副产干气每年近200万吨，并且随着我国炼油工业原油深度加工的快速发展，副厂干气量也在大量增加，干气是发展化工利用的宝贵资源，然而长期以来我们却一直当燃料烧掉了，造成了巨大的资源浪费，如何充分利用这部分化工原料、开发新工艺，提高炼油企业的综合效益，以引起业内普遍关注。 炼厂干气的基本组成： 炼厂干气中含有氢气、甲烷、乙烷、乙烯等组分，其基本组成随原料性质、加工方案、加工工艺的不同而有所差别，各组分含量的变化范围也较大。我们以催化裂化干气为例，在表1中列出了***炼油厂和***炼油厂的催化裂化干气的组成，加以分析。 表1 催化裂化干气质量收率及其组成（%） 生产单位 干气体积组成 H2 N2 O2 CO CO2 CH4 C2= C20 C3= C30 ***炼油厂 19.6 15.1 1.31 1.56 2.47 25.1 15.5 15.0 3.97 0.42 ***炼油厂 17.5 12.9 1.8 1.4 1.8 28.0 19.3 12.7 0.5 0.1 注：C2=—乙烯，C20—乙烷，C3=—丙烯，C30—丙烷。 从表1中可以看出，催化裂化干气中的H2、N2、CH4以及C2烃类（乙烯、乙烷）含量较大，而O2、CO、CO2等祖坟含量较小，但各个组分含量的变化范围较大，组成不稳定。干气经过脱硫后，每千克干气硫含量能达到200μg以下，为干气的进一步加工利用创造了有利条件。 1.2 干气各组分的分离回收 1.2.1 干气制氢 随着含硫原油和重质原油加工比例的增大，加氢工艺越来越别广泛应用，氢气需求量迅速增加，在加氢装置加工成本中，氢气成本约占50%。目前占制氢工艺主导地位的是轻烃水蒸气转化法，该方法技术可靠，流程简单，投资低，但其原料消耗一般占氢气成本的40~80%。其次是石脑油制氢，该方法原料成本高且资源紧张，因此用低价炼厂气做原料制氢的生产工艺成为发展方向。焦化干气制氢工艺近几年虽然得到了大量推广，但其气量有限，因此催化裂化干气成为唯一可选择的廉价制氢原料。 1999年武汉石化进行了制氢装置改造，2000年2月以催化裂化干气为原料，产出合格的工业氢气，完全实现了以催化裂化干气为原料的制氢工艺。 1.2.2 ARS和中冷油吸收技术 干气中的轻烃可以作为乙烯的优质原料，可以显著的提高以吸收率，降低原料消耗。回收炼厂干气中的轻烃已有成熟可靠的工业技术，美国SW公司开发的ARS技术在80年代已经工业化，其建成的工业化装置经济性好，对进料组成的变化有很好的适应性，投资回收期小于1年。 SW炼厂干气回收的方块流程如图1所示： 国内的中冷吸收技术可以脱除干气中的甲烷、氢气和惰性气体组分，得到C2及更重组分作为产品，其投资省、消耗低、上马快，也是可以采 用的。 1.2.3 深冷分离工艺 早在20世纪50年代，人们就开发出了深冷分离工艺，这是一种低温分离工艺，利用原料中各组分相对挥发度的差异，通过气体透平膨胀制冷，在低温下将干气各组分按工艺要求冷凝下来，然后用精馏的方法将其中的各类烃依其蒸发温度的不同逐一加以分离。 近几年出现的深冷分凝器工艺（Cryogenic dephlegmator process）适用于回收炼厂干气中的烯烃。采用这种将热传导与蒸馏结合起来的高效分离技术，提高了深冷分离的效果，可使FCC干气中的烃类回收率达到96~98%，比常规的深冷分离技术节能15~25%，经济效益显著。利用深冷分离法分离干气，原料中低沸点组分的浓度直接影响产品的纯度，但对回收率的影响不大。 1.2.4 膜分离技术 气体的膜分离是借助气体各组分在膜中渗透速率的不同而实现的，渗透推动力是膜两侧的分压差。1979年美国的Monsanto公司的硅橡胶—聚砜非对称复合中空纤维装置问世以来，膜分离技术已得到广泛应用，单元流程见图2： 中科院大连化学物理研究所也成功的开发出中空纤维膜分离器，用于炼厂干气的回收。膜分离技术具有工艺简单、操作弹性大、投资费用低等优点。 自80年代以来，美、日等国均已成功的将气体膜分离技术用于从炼厂中回收氢气。日本宇部公司曾对用膜分离、PSA和深冷分离等3种分离方法，从炼厂气中回收氢气进行比较，结果证明膜分离的能耗最低，其投资费用可节省50%以上。 1996年，大连化学物理研究所和化八院、四川垫江天然气化工厂合作，在垫江厂利用膜法调节合成气中H2/CO比例成功制取了乙醇（30t/a）。 1.2.5 变压吸附技术 变压吸附（pressure s