干氣資源
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-18
干氣資源的實例教程
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 煉油與化工 山東三維石化
作 者 | 王大同 譚建平
關鍵詞 | 煉廠 干氣資源 綜合利用
共 1842 字 | 建議閱讀時間 9 分鐘
DAO DU
導讀
煉油化工行業是以煤或原油為基本原料，生產石油燃料及下游化工產品。在生產過程中會產生大量煉油廠干氣，主要組分為氫氣和低碳烴類化合物。
煉油廠干氣中氫氣作為煉油廠較為重要的化工原料，現多以天然氣制氫工藝獲得；低碳烴類中C2、C3作為乙烯裝置原料，回收低碳烴類產品可有效降低乙烯裝置原料成本，提高裝置經濟效益。
現階段煉油企業對煉油廠干氣資源已進行一定程度回收，但隨煉油規模擴大，煉油廠干氣資源愈加豐富，現有干氣回收設施不能滿足需求，仍有部分干氣資源未能得到有效利用，多被排至燃料氣管網作為燃料，造成氫氣及輕烴資源的浪費。
目前，對于煉油廠干氣中氫氣資源，可通過變壓吸附、低溫冷凝、膜分離等方法獲得產品氫氣；對于干氣中輕烴資源，則通常采用深冷分離、變壓吸附、油吸收分離等方法來提濃回收其中的輕烴組分。
煉油廠干氣資源回收現狀
01
煉油廠干氣資源
某煉油廠隨著改造項目投產，將副產飽和干氣和不飽和干氣，其中飽和干氣約35.41×104t/a，主要包括2#焦化干氣、1#PSA解吸氣、1#加裂干氣和2#加裂干氣及新增3#干裂干氣；不飽和干氣大約為19.80×104t/a，主要包括1#催化裂化干氣、2#催化裂化干氣。目前干氣資源合計約55.21×104t/a，各股干氣物流組分詳見表1、2。
展開 可以看出，催化裂化干氣中C2資源豐富，乙烯和乙烷體積分數高達60%，尤其是DCC干氣中的乙烯體積分數高達40%，因此在煉化企業中常常回收得以利用。對比幾種工藝的液化石油氣組成，可以發現DCC液化石油氣中丙烯和異丁烯含量最高，而MIP和MIP-CGP工藝的異丁烷含量較高，這主要歸因于這幾種工藝氫轉移反應的差異。液化石油氣收率較高，輕烴類型多，其綜合利用一直是企業關注的重點。
對于延遲焦化和加氫裂化裝置，工藝類型對氣體輕烴的組成影響不大。下表列出兩類裝置的典型氣體輕烴組成。
延遲焦化裝置所產干氣中甲烷和乙烷含量較高，液化石油氣中丙烷和丁烷含量遠高于同碳數的烯烴含量，并且正丁烷含量也遠高于異丁烷含量，這與催化裂化裝置的氣體輕烴組成差異較大。與延遲焦化相比，加氫裂化裝置的氣體輕烴為飽和輕烴，液化石油氣中異丁烷含量略高于正丁烷。由于這兩類裝置的氣體輕烴組成不同，在煉油廠的用途也有較大的差別。
煉廠輕烴該如何綜合利用呢？
01
干氣資源的利用
煉油廠干氣資源包含飽和干氣和不飽和干氣，干氣收率為原油加工總量3%～5%，其中常減壓塔頂氣和加氫處理裝置的飽和氣體收率較低，一般常作為裝置的燃料自用。但隨著加工量的增加和加氫原料比例的提升，這部分氣體資源產量也大幅增加。因此，大型煉油廠和新建煉油廠一般都配套設置了輕烴回收裝置，回收部分高價值的飽和輕烴資源，剩余干氣再作為裝置燃料或制氫原料，從而實現資源的高效利用，同時保證企業的安全生產。
對于煉油廠的不飽和干氣資源，如延遲焦化干氣和催化干氣等，傳統煉油廠和小型煉油企業一般作為燃料自用。
展開 乙烷在煉化企業干氣資源中較豐富，但通常作為燃料使用，造成極大的資源浪費。
乙烷氧化脫氫(ODH)制乙烯的核心思想是通過化學方法將乙烷脫氫過程生成的氫氣從反應區移去，以促進乙烯的生成。乙烷直接氧化脫氫(O2-ODH)、乙烷二氧化碳氧化脫氫(CO2-ODH)和乙烷化學鏈氧化脫氫(CL-ODH)是目前的研究熱點。
2.1 乙烷直接氧化脫氫制乙烯
在乙烷直接氧化脫氫制乙烯(O2-ODH)過程中，乙烷在催化劑作用下被氧氣部分氧化為乙烯和水，其反應過程為C2H6+O2 C2H4+H2O。
目前用于該過程的催化劑研究較多的主要有兩類，包括鉑基催化劑和混合金屬氧化物催化劑(由鉬、釩、碲和鈮組成)。在鉑基催化劑作用下，碳氫化合物和氧反應放出熱量，同時引發選擇性氣相ODH反應。混合金屬氧化物催化劑在 600～650 ℃時具有高達65%的乙烷轉化率和較高乙烯選擇性，而在比較低的反應溫度(360 ℃)下可獲得90%以上的乙烯選擇性[5]。
與傳統的乙烷蒸汽裂解工藝相比，乙烷O2-ODH過程由于是放熱反應以及較低的操作溫度預計可節能30%以上[6]。然而，該技術的應用也面臨許多挑戰。一方面，COx和焦炭等副產物的形成比乙烯的形成更具有熱力學優勢，這對催化劑的選擇性提出了較大挑戰；另一方面，乙烷O2-ODH反應過程需要大量惰性氣體稀釋以使反應混合物遠離易燃區，增加了安全風險并大幅提高了設備投資和操作費用。
2.2 乙烷二氧化碳氧化脫氫制乙烯
乙烷二氧化碳氧化脫氫制乙烯(CO2-ODH)過程采用低成本弱氧化劑代替氧氣，既可以避免燃燒有價值的碳氫化合物，也無需大量惰性氣體的稀釋。另外，CO2-ODH過程利用了二氧化碳，在經濟和環境方面具有很大吸引力。
展開 乙烷在煉化企業干氣資源中較豐富，但通常作為燃料使用，造成極大的資源浪費。
乙烷氧化脫氫(ODH)制乙烯的核心思想是通過化學方法將乙烷脫氫過程生成的氫氣從反應區移去，以促進乙烯的生成。乙烷直接氧化脫氫(O2-ODH)、乙烷二氧化碳氧化脫氫(CO2-ODH)和乙烷化學鏈氧化脫氫(CL-ODH)是目前的研究熱點。
2.1 乙烷直接氧化脫氫制乙烯
在乙烷直接氧化脫氫制乙烯(O2-ODH)過程中，乙烷在催化劑作用下被氧氣部分氧化為乙烯和水，其反應過程為C2H6+O2 C2H4+H2O。
目前用于該過程的催化劑研究較多的主要有兩類，包括鉑基催化劑和混合金屬氧化物催化劑(由鉬、釩、碲和鈮組成)。在鉑基催化劑作用下，碳氫化合物和氧反應放出熱量，同時引發選擇性氣相ODH反應。混合金屬氧化物催化劑在 600～650 ℃時具有高達65%的乙烷轉化率和較高乙烯選擇性，而在比較低的反應溫度(360 ℃)下可獲得90%以上的乙烯選擇性[5]。
與傳統的乙烷蒸汽裂解工藝相比，乙烷O2-ODH過程由于是放熱反應以及較低的操作溫度預計可節能30%以上[6]。然而，該技術的應用也面臨許多挑戰。一方面，COx和焦炭等副產物的形成比乙烯的形成更具有熱力學優勢，這對催化劑的選擇性提出了較大挑戰；另一方面，乙烷O2-ODH反應過程需要大量惰性氣體稀釋以使反應混合物遠離易燃區，增加了安全風險并大幅提高了設備投資和操作費用。
2.2 乙烷二氧化碳氧化脫氫制乙烯
乙烷二氧化碳氧化脫氫制乙烯(CO2-ODH)過程采用低成本弱氧化劑代替氧氣，既可以避免燃燒有價值的碳氫化合物，也無需大量惰性氣體的稀釋。另外，CO2-ODH過程利用了二氧化碳，在經濟和環境方面具有很大吸引力。
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