柴油加氢尾气中氢气的水合物法回收工业侧线试验

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1374

化工进展 ›› 2022, Vol. 41 ›› Issue (6): 2924-2930.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1374

柴油加氢尾气中氢气的水合物法回收工业侧线试验

陈波¹(), 刘爱贤²(), 孙强¹, 王逸伟², 郭绪强², 杨庆伟³, 龙有³, 肖树萌³, 马绍坤⁴

^1.中国石油大学(北京)，北京 102249
^2.中国石油大学(北京)克拉玛依校区，新疆克拉玛依 834000
^3.中国石化茂名分公司, 广东茂名 525000
^4.北京石大世通科技发展有限公司，北京 101301

收稿日期:2021-06-29 修回日期:2021-10-22 出版日期:2022-06-10 发布日期:2022-06-21
通讯作者: 刘爱贤
作者简介:陈波（1988—），男，博士研究生，主要研究方向为水合物分离技术开发。E-mail：chenbo196@163.com。
基金资助:
新疆维吾尔自治区创新环境建设专项自然科学计划青年科学项目(2020D01B64);国家自然科学基金青年基金(22008257);新疆维吾尔自治区高校科研计划自然科学项目(XJEDU2020Y044);中国石油大学（北京）克拉玛依校区科研启动项目(XQZX20190043)

Industrial side-stream trial of hydrogen recovery from diesel hydrogenation tail gas via hydrate method

CHEN Bo¹(), LIU Aixian²(), SUN Qiang¹, WANG Yiwei², GUO Xuqiang², YANG Qingwei³, LONG You³, XIAO Shumeng³, MA Shaokun⁴

^1.China University of Petroleum-Beijing, Beijing 102249, China
^2.China University of Petroleum-Beijing at Karamay, Karamay 834000, Xinjiang, China
^3.SINOPEC Maoming Company, Maoming 525000, Guangdong, China
^4.Beijing Shidashitong Limited company, Beijing 101301, China

Received:2021-06-29 Revised:2021-10-22 Online:2022-06-10 Published:2022-06-21
Contact: LIU Aixian

摘要/Abstract

摘要：

常规氢气回收方法的产品氢气压力偏低，需多级增压后才可被高压加氢装置利用，具有较高的氢气增压成本。水合物法回收加氢尾气具有压降损失小、产品氢气压力高的优点，可降低高压加氢装置的氢气增压成本。为降低高压加氢装置的用氢成本，本文开发了高压尾气的水合物法氢气回收技术。针对高压柴油加氢尾气，在茂名炼油厂建立了一套柴油加氢尾气中氢气水合物法回收的工业侧线试验装置，考察了不同条件下连续搅拌釜法回收柴油加氢尾气中氢气的分离效果。试验结果表明，水合物法可高效脱除CH₄和大部分的H₂S。连续进气工况下，处理脱硫后尾气时可将氢气体积分数从83.76%提高至91.65%，处理含硫尾气时可将H₂S体积分数从0.73%降至0.07%。

关键词: 水合物, 加氢尾气回收, 侧线试验, 连续搅拌反应器, 氢气回收

Abstract:

The hydrogen products pressure of conventional hydrogen recovery methods is low and can only be used by the high-pressure hydrogenation units after multistage pressurization, which has high hydrogen pressurization cost. The hydrate method for recovery of hydrogenation tail gas has the advantages of slight pressure drop loss and high product hydrogen pressures, which can effectively reduce the hydrogen pressurization cost for high-pressure hydrogenation units. To reduce the utilized cost of hydrogen for high-pressure hydrogenation units, we developed the hydrate hydrogen recovery technology. We established a hydrate industrial side-stream trial unit in a Maoming refinery factory to recover hydrogen from a diesel hydrogenation unit tail gas. The separation effect of hydrogen recovered from diesel hydrogenation tail gas using the continuous stirred tank method under different conditions was investigated. The trial results show that most CH₄ and almost 100% H₂S can be effectively removed by the hydrate method. In the continuous trials, the hydrogen volume fraction increases from 83.76% to 91.65%, and H₂S volume fraction from 0.73% to 0.07%.

Key words: hydrates, hydrogenation tail gas recovery, sideline trial, continuously stirred tank reactor, hydrogen recovery

中图分类号:

陈波, 刘爱贤, 孙强, 王逸伟, 郭绪强, 杨庆伟, 龙有, 肖树萌, 马绍坤. 柴油加氢尾气中氢气的水合物法回收工业侧线试验[J]. 化工进展, 2022, 41(6): 2924-2930.

CHEN Bo, LIU Aixian, SUN Qiang, WANG Yiwei, GUO Xuqiang, YANG Qingwei, LONG You, XIAO Shumeng, MA Shaokun. Industrial side-stream trial of hydrogen recovery from diesel hydrogenation tail gas via hydrate method[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2022, 41(6): 2924-2930.

图/表 8

参考文献 15

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化学名称	CAS号	化学式	性质	来源
除盐水	7732-18-5	H₂O	电导率≤10μS/cm	炼厂自制
四氢呋喃	109-99-9	C₄H₈O	纯度99.9%（质量分数）；水分270mg/kg	广州市锦旺化工有限公司

化学名称	CAS号	化学式	性质	来源
除盐水	7732-18-5	H₂O	电导率≤10μS/cm	炼厂自制
四氢呋喃	109-99-9	C₄H₈O	纯度99.9%（质量分数）；水分270mg/kg	广州市锦旺化工有限公司

原料气	进气量/m3·h^-1	工作液流量/m3·h^-1	气样名称	体积分数/%
原料气	进气量/m3·h^-1	工作液流量/m3·h^-1	气样名称	H₂	CH₄	C₂H₆	C₃H₈	H₂S
脱硫尾气	0.5	4.0	产品气	94.30	1.56	2.07	1.33	0
			化解气	67.52	11.63	8.04	4.83	0
			原料气	88.77	6.66	2.31	1.37	0
含硫尾气	10.8	3.0	产品气	93.60	1.81	2.34	1.49	0
			化解气	75.14	8.04	5.06	2.69	5.55
			原料气	87.01	6.97	3.07	1.41	0.80

原料气	进气量/m3·h^-1	工作液流量/m3·h^-1	气样名称	体积分数/%
原料气	进气量/m3·h^-1	工作液流量/m3·h^-1	气样名称	H₂	CH₄	C₂H₆	C₃H₈	H₂S
脱硫尾气	0.5	4.0	产品气	94.30	1.56	2.07	1.33	0
			化解气	67.52	11.63	8.04	4.83	0
			原料气	88.77	6.66	2.31	1.37	0
含硫尾气	10.8	3.0	产品气	93.60	1.81	2.34	1.49	0
			化解气	75.14	8.04	5.06	2.69	5.55
			原料气	87.01	6.97	3.07	1.41	0.80

时刻	进气量 /m3·h^-1	产品气量 /m3·h^-1	单位工作液产气量 /m3·m^-3	工作液流量 /m3·h^-1	提浓值 /%	气样名称	体积分数/%
时刻	进气量 /m3·h^-1	产品气量 /m3·h^-1	单位工作液产气量 /m3·m^-3	工作液流量 /m3·h^-1	提浓值 /%	气样名称	H₂	CH₄	C₂H₆	C₃H₈
12:00	160.6	152.8	37.3	4.1	2.10	产品气	85.84	6.91	4.33	1.88
						化解气	44.47	37.15	7.84	6.29
						原料气	83.75	8.31	4.56	2.14
						K	0.52	5.38	1.81	3.34
16:00	173.2	167.2	40.8	4.1	1.45	产品气	84.34	7.49	4.96	2.12
						化解气	42.42	37.16	8.13	6.95
						原料气	82.90	8.54	5.00	2.29
						K	0.50	4.96	1.64	3.27
22:00	105.0	95.1	23.8	4.0	4.12	产品气	86.54	6.51	4.22	1.78
						化解气	44.54	35.78	8.23	6.52
						原料气	82.42	9.16	5.07	2.21
						K	0.51	5.50	1.95	3.67
次日06:00	45.0	35.7	8.5	4.2	7.58	产品气	91.33	2.12	2.90	2.34
						化解气	51.65	31.67	7.13	5.35
						原料气	83.76	8.58	4.52	2.03
						K	0.57	14.95	2.46	2.28

柴油加氢尾气中氢气的水合物法回收工业侧线试验

Industrial side-stream trial of hydrogen recovery from diesel hydrogenation tail gas via hydrate method

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搅拌器温度 /℃	进气量 /m3·h^-1	产品气量 /m3·h^-1	单位工作液产气量 /m3·m^-3	工作液流量 /m3·h^-1	提浓值 /%	名称	体积分数/%
搅拌器温度 /℃	进气量 /m3·h^-1	产品气量 /m3·h^-1	单位工作液产气量 /m3·m^-3	工作液流量 /m3·h^-1	提浓值 /%	名称	H₂	CH₄	C₂H₆	C₃H₈	H₂S
16	68.0	60.4	17.3	3.5	0.92	产品气	87.88	6.75	2.93	1.40	0.13
						化解气	62.55	7.06	4.33	1.95	19.61
						原料气	86.95	7.00	3.10	1.44	0.59
						K	0.71	1.05	1.48	1.39	147.68
14	86.1	73.1	20.3	3.6m	1.47	产品气	87.27	7.20	3.15	1.42	0.07
						化解气	64.78	8.72	5.25	2.24	15.17
						原料气	85.80	7.69	3.38	1.49	0.73
						K	0.74	1.21	1.67	1.58	215.05

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