近年來(lái),由于市場(chǎng)對(duì)輕油的需求增加,促使煉油廠更多地采取加氫工藝,對(duì)氫的需求與日俱增,與此同時(shí)輕油的市場(chǎng)價(jià)格的上漲又使得以輕油為原料的制氫裝置運(yùn)行成本升高。因此,做好煉廠氣中的氫氣分離回收,用廉價(jià)的煉油廠排空氣部分或全部取代輕油制氫,既可降低成本,也減輕對(duì)環(huán)境的污染。
由于烯烴會(huì)導(dǎo)致催化劑嚴(yán)重結(jié)碳,而將烯烴轉(zhuǎn)變?yōu)橥闊N的過(guò)程中劇烈的熱釋放會(huì)導(dǎo)致整套裝置無(wú)法生產(chǎn)。因此含量高的催化裂化和重整裝置排出的干氣就不適合直接造氫。
但實(shí)際上所有的煉油廠排空尾氣都會(huì)或多或少地含有雜質(zhì),因此要想做好煉廠氣中的氫氣分離回收,先將其精制才能用于制氫裝置。具體的工藝流程可以是水蒸氣轉(zhuǎn)化,也可以是選擇性氧化。
因尾氣中存在的雜質(zhì)含量過(guò)高時(shí),會(huì)使催化劑中毒、積碳,降低催化劑活性。因此在煉廠氣中的氫氣分離回收中,通常采用將烯烴飽和加氫成烷烴或環(huán)烷烴;將有機(jī)硫化物及有機(jī)氯化物首先轉(zhuǎn)變成無(wú)機(jī)硫化物和無(wú)機(jī)氯化物,然后用脫硫劑和脫氯劑除去氯和烴類(lèi)的預(yù)整理方式。
與輕油制氫工藝相比,尾氣的水蒸汽轉(zhuǎn)化法中小分子烴類(lèi)可直接與水蒸氣之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化,無(wú)須進(jìn)行烴類(lèi)裂解,能有效地減少所需的能源及成本。而以焦化干氣為原料的水蒸汽重整造氫工藝流程需要先用汽油吸收的方式除去原料氣中的烯烴,精制處理后的原料氣就可以按照水蒸汽轉(zhuǎn)化、變壓吸附、提純這個(gè)流程而得到純氫。
在進(jìn)行煉廠氣中的氫氣分離回收時(shí),可以在尾氣中配入適量的氧氣,讓其中的低碳烴被選擇氧化為氫和CO。這樣流程中的催化劑就不會(huì)因原料氣中有烯烴的存在而降低其活性,也就無(wú)需加氫精制及反應(yīng)爐,大減少了基礎(chǔ)設(shè)備投資。
由于此種工藝在反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行著放熱的選擇性氧化和強(qiáng)吸熱的蒸汽重整,使得反應(yīng)體系可實(shí)現(xiàn)自供熱。既可限制容器內(nèi)的高溫,同時(shí)又降低了體系的能耗。
將部分尾氣精制后用于制氫的裝置雖然已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的一些煉油廠得到了應(yīng)用,但目前的研究仍主要集中在如何降低精制成本,開(kāi)發(fā)新型反應(yīng)器將蒸汽轉(zhuǎn)化和選擇氧化工藝耦合,節(jié)能降耗,將尾氣造氫成本降至低。