膜與深冷聯(lián)合-耦合回收乙烯裂解氣中的氫氣.pdf

1、碩士學位論文膜與深冷聯(lián)合／耦合回收乙烯裂解氣中的氫氣RecoveringHydrogenfromEthyleneCrackedGasbyMembrane—CryogenicCombined／HybridProcesses作者學科、學姓名：專業(yè)：口可：完成日期：201666大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要傳統(tǒng)的乙烯生產(chǎn)過程中深冷脫氫工藝存在冷凝溫度低，能耗大的問題。因此，乙烯

2、工業(yè)需要一種高效節(jié)能的從乙烯裂解氣中分離氫氣的方法。本文提出了膜與深冷聯(lián)合／耦合分離乙烯裂解氣中氫氣的工藝，采用UniSimDesign模擬軟件建立流程并對其操作參數(shù)進行優(yōu)化，由于膜分離裝置回收了裂解氣中的部分氫氣，降低了不凝氣分壓，減少了深冷系統(tǒng)處理的裂解氣量，顯著地降低了深冷系統(tǒng)中制冷壓縮機的功耗和脫甲烷塔塔頂?shù)囊蚁p失，實現(xiàn)了低能耗高效率分離乙烯裂解氣中氫氣。本文以某800ktao乙烯的裂解氣脫氫裝置為例，以占據(jù)乙烯裂解原料主導地

3、位、含氫濃度具有代表性的石腦油和乙烷兩種原料裂解產(chǎn)生的裂解氣作為研究對象，根據(jù)流程中膜分離裝置與深冷分離裝置組合方式的不同提出了兩種分離工藝：膜與深冷聯(lián)合工藝和膜與深冷耦合工藝，其中，聯(lián)合工藝為兩級膜裝置與深冷系統(tǒng)的簡單組合；耦合工藝中，從深冷系統(tǒng)出來的粗氫回流進入第二級膜分離器以生產(chǎn)高濃度氫氣。針對兩種裂解氣確定了最佳的分離流程和其最優(yōu)的操作條件。以石腦油為原料的乙烯裂解氣中，氫氣濃度較小，聯(lián)合工藝是其氫氣分離的最優(yōu)方案，第一級膜裝置

4、的膜面積為40000m2，第二級膜裝置的膜面積為6667m2。制冷壓縮機功耗為38947kW，比原深冷流程節(jié)約8169kW，氫氣回收率為9751％，氫氣濃度為9553％，乙烯損失率由022％降為011％，年總運行費用為25328萬元／年，綜合回收效果優(yōu)于原流程。耦合工藝被確定是以乙烷為原料的乙烯裂解氣氫氣分離的最優(yōu)方案，第一級膜裝置的膜面積為28000m2，第二級膜裝置的膜面積為10110m2。制冷壓縮機功耗為39496kW，比原深冷工

5、藝節(jié)約8996kW，氫氣回收率為9852％，氫氣濃度為99％，均高于原深冷分離工藝，乙烯損失率為046％，約為原深冷工藝中的1／3，年總運行費用為27910萬元／年，綜合回收效果優(yōu)于原流程。最后對比了三元制冷與乙烯一丙烯復疊制冷兩種制冷工藝的優(yōu)劣。由于三元制冷劑的蒸發(fā)曲線與裂解氣冷卻曲線十分靠近，減小了換熱過程的平均傳熱溫差，提高了冷量利用效率，因此能降低制冷壓縮機的功耗。石腦油體系中，當甲烷、乙烯和丙烯的配比為7：9：84時，制冷壓縮