膜分离与吸收稳定系统联合回收液化气的方法 技术领域 本发明涉及从石化炼油厂各装置的放空气或燃料气中回收其中的液化气组分的方法。
背景技术 随着石化企业降低能耗物耗、挖潜增效工作的推进，以及对液化气需求量的增加，从炼油厂各装置的放空气或者燃料气中回收液化气组分则十分有意义。因为在催化裂化干气中液化气(C3、C4组分)往往占到6％～15％，燃料气气柜中的燃料气含有10％～50％的液化气(C3、C4组分)。这些含液化气的气体大多都作为工厂低值的燃料烧掉，造成了经济上的浪费，如5000Nm3/h的催化裂化干气中含有6％的液化气，那么每年损失的液化气达到5000吨，如果将这些液化气回收，每年可获得750万元的经济效益。为了回收这些具有较高经济价值的液化气组分，各石化炼油厂则分别采用了不同的回收办法，如深冷分离、油吸收和吸附法。其中比较常用的方法是采用由富气压缩机、吸收塔、解析塔、再吸收塔和稳定塔组成的吸收稳定系统，但是由于炼油厂各装置放空气或燃料气中液化气(C3、C4组分)含量较低，若要充分吸收它们必须使用更高的吸收压力和更低的温度，这样就会导致投资和操作成本及能耗的增加。
发明内容 本发明地目的在于提供一种与吸收稳定系统联合使用的工艺简单，能耗低，运行安全，操作方便的膜分离与吸收稳定系统联合回收液化气的方法。
本发明主要是采用以硅橡胶为分离层的复合膜先对炼油厂各装置放空气或燃料气进行处理，然后再将经膜处理得到的富含C3、C4组分的气体导入现有的吸收稳定系统中进行回收的方法。
上述的炼油厂各装置放空气或燃料气流统称为原料气，它包括催化裂化的干气、燃料气气柜中的燃料气等。
本发明所采用的复合膜是以橡胶态的高分子为分离层的复合膜，其中分离层的材质为硅橡胶，这种膜的特性是溶解选择性控制，优先透过分子量大的、沸点高的大分子，如C3和C3以上的组分，而分子量小的、低沸点的小分子，如氢气、甲烷透过的速度慢，从而实现C3、C4组分与氢气、甲烷的分离。膜分离过程的传递阻力主要集中在分离层，为了使膜拥有较高的渗透通量，分离层的厚度比较薄，一般在1～10μm，最厚不超过20μm。该复合膜的微孔支撑层为耐有机溶剂的玻璃态的高分子聚合物，如聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜等，其厚度为50～150μm。
上述复合膜可制成平板膜，也可制成中空纤维膜。在实际生产中应用的是由它们制成的各种组件，如螺旋卷式膜组件、板框式平板膜组件和中空纤维膜组件。这些组件的结构形式基本与现有技术相同，只是所采用的复合膜有所不同。
本发明的工艺方法如下：
1、调压：膜的原料侧与渗透侧的压力差是膜传递过程的推动力。虽然原料气都有一定的压力，但由于原料气的来源不同，其压力也不同。为使膜分离过程能正常进行，本发明原料气的压力须在0.6～2.0MPa之间。有的原料气压力如果在该压力范围内，则不需调整可直接进行膜分离；有的原料气压力低于该压力范围，则需要增加原料气的压力，其可以采用压缩机来增加原料侧的压力。
2、预处理：让原料气通过换热器，将其温度调整在10～40℃，然后经过除雾处理，再加热使其温度升高2～20℃偏离露点，以防止有液体在膜上凝结。
3、膜分离：将上述经过调压和预处理后的原料气导入以膜组件为主体的膜分离器中进行分离，在膜的渗透侧得到富集C3、C4组分的液化气气流，膜截留侧的贫C3、C4组分的气流则可导入燃料气管网作为燃料气。
4、回收液化气：将渗透侧得到的富集C3、C4组分的液化气气流引至吸收稳定系统的富气压缩机入口，通过现有的吸收稳定系统来回收该渗透气流中的C3、C4液化气组分。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1本发明首先通过膜将C3、C4组分从原料气中分离出来，即将原料气分成两部分，一部分为贫C3、C4组分气流，其可直接导入燃料气管网；另一部分富集C3、C4组分气流则送入现有的吸收稳定系统，这样可将C3、C4组分充分吸收。上述膜分离与吸收稳定系统的联合，大大地提高了原料气中液化气的回收率，使之达到75％以上，从而获得可观的经济效益。
2本发明的膜分离工艺简单，能耗低，运行成本低，安全稳定，操作方便，清洁无污染。
附图说明：
图1是本发明例1的工艺流程示意图。
图2是本发明例2的工艺流程示意图。
具体实施方式 在图1所示的膜分离与吸收稳定系统联合回收液化气的方法例1的工艺流程示意图中，以产气量为7500Nm/h压力为0.6MPa的炼油厂的催化裂化干气为原料，先让其经换热器1将温度降低到40℃，之后经过除雾器2处理。该除雾后的原料气在进入膜分离器前，由设在管路上的电伴热带加热，使温度升到42℃，然后进入膜分离器3。该膜分离器采用螺旋卷式膜组件，其分离层为厚度是1.0μm的硅橡胶，支撑层为厚度是150μm的聚丙烯腈。膜面积为500m2。原料气经上述膜分离后，结果如下表：
表1
物料点 原料气 渗透气 尾气
质量流量(kg/h) 7491 3900 3591
体积流量(Nm3/h) 7500 3100 4400
温度 (℃) 42 35 35
压力 (MPa) 0.6 0.1 0.55
组分 (V％)
N2 15.17 5.72 21.82
H2 24.49 16.5 30.12
O2 0.8 0.54 0.98
CH4 23.63 21.51 25.12
CO 1.27 0.48 1.83
C2 22.11 30.69 16.07
C3 6.9 11.95 3.34
C4 3.24 7.13 0.5
C5 2.39 5.48 0.21
组分 (kg/h)
C3 1014.3 726.1 288.2
C4 626.9 570.3 56.6
C5 575.4 545.3 30.1
从表1的结果可以看出，催化裂化的干气经过膜分离后在膜的渗透侧得到富含液化气组分的渗透气，其中C3、C4组分的回收率达到78.9％，C3、C4组分的浓度从10.14％，提高到19.08％，C5组分的回收率达到94.8％，将该渗透气引至吸收稳定系统5中富气压缩机4的入口，由常规的吸收稳定系统来回收液化气组分，同时可以回收汽油组分C5。膜截留侧的尾气，其C3和C3以上的组分降到4.05％，将该尾气导入已有的燃料气管网作为燃料气。
在图2所示的膜分离与吸收稳定系统联合回收液化气的方法例2的工艺流程示意图中，以产气量为1800Nm3/h压力为0.02MPa炼油厂燃料气气柜6中的燃料气为原料气，先让该原料气经过燃料气压缩机7升压到2.0MPa，再让其经换热器1将温度降低到10℃，之后经除雾器2处理，该除雾后的原料气在进入膜分离器前，由设在管路上的电伴热带加热，使温度升到30℃，然后进入膜分离器3。该膜分离器采用螺旋卷式膜组件，其分离层为厚度是20μm的硅橡胶，支撑层为厚度是100μm的聚醚酰亚胺，膜面积为150m2。原料气经上述膜分离后结果如下表：
表2
物料点 原料气 渗透气 尾气
质量流量(kg/h) 1748 1241 507
体积流量(Nm3/h) 1800 952 848
温度 (℃) 30 25 25
压力 (MPa) 2.0 0.12 1.95
组分 (V％)
C5 0.38 0.76 0.05
C4 5.39 10.34 1.14
C3 28.79 47.3 12.87
C2 1.42 1.91 0.99
CH4 1.22 1.11 1.31
H2 48.1 32.87 61.21
N2 14.7 5.71 22.43
组分 (kg/h)
C3 1017. 849.2 168
C4 251 234.5 16.5
C5 21.97 21.1 0.87
从表2的结果可以看出，气柜燃料气经过膜分离后在膜的渗透侧得到富含液化气组分的渗透气，其中C3、C4组分的回收率达到85.4％，C3、C4组分的浓度从34.18％，提高到57.64％，同时C5组分的回收率达到96％。将该渗透气引至吸收稳定系统5中富气压缩机4的入口，由常规的吸收稳定系统来回收液化气组分，同时可以回收汽油组分C5。膜截留侧的尾气，其C3和C3以上的组分降到14.06％，将该尾气导入原有的燃料气管网作为燃料气。注1.本申请文件所用的压力均为表压。2.本申请文件所用的百分比，未标有体积百分比符号的，均为重量百分比。