Усовершенствованное извлечение водорода
Изобретение относится к способу извлечения водорода в ходе гидрогенизационного превращения, который включает в себя: обеспечение установки гидрогенизационного превращения устройством повышения давления, где в устройстве повышения давления используется поток высокого давления, поступающий из сепаратора, для повышения давления; введение водородсодержащего потока в устройство повышения давления и увеличение вследствие этого давления водородсодержащего потока; маршрутизацию водородсодержащего потока из устройства повышения давления в парожидкостный сепаратор; и выделение водорода из водородсодержащего потока в установке очистки водорода с получением потока извлеченного водорода. Данный способ представляет собой вариант экономически эффективного способа извлечения водорода из технологической установки. 9 з.п. ф-лы, 6 табл., 13 ил.
Заявление приоритета
В этой заявке спрашивается приоритет согласно заявке на патент США, номер 13/970040, поданной 19 августа 2013, которая полностью включена в настоящее изобретение посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам извлечения и рециркуляции водорода в пределах установки для переработки нефти, например, в пределах установки гидрогенизационного превращения. Более конкретно, определенные варианты осуществления изобретения относятся к способам извлечения и рециркуляции водорода путем маршрутизации водородсодержащего потока обратно в установку для переработки через устройство повышения давления, такое как термокомпрессор или устройство эжекторного типа, например, жидкоструйный эжектор.
Уровень техники
Водород является дорогим продуктом. Эффективное использование водорода является весьма важным для экономики установки гидрогенизационного превращения. В современных проектных решениях установок гидрогенизационного превращения, имеется значительное количество водорода, которое в настоящее время не извлекается, например, водород, который, в конечном счете, приходит в секцию фракционирования низкого давления, или установки гидроочистки, или установки гидрокрекинга. Авторы настоящего изобретения осознали, что если бы указанный водород можно было экономно извлечь и рециркулировать в коллектор свежего газа, тогда можно будет сократить количество свежего водорода, который будет требоваться, и таким образом, снизятся эксплуатационные затраты, связанные с производством водорода.
Краткое изложение изобретения
Термокомпрессоры обеспечивают определенную полезность проекту процесса за счет того, что в них объединяются два или больше потоков, с целью повышения давления, по меньшей мере, одного потока. Термокомпрессоры могут быть использованы в системах подачи водяного пара, в которых пар высокого давления может объединяться с паром низкого давления для того, чтобы получить пар среднего давления с большей полезностью. Настоящее изобретение предоставляет несколько областей применения термокомпрессоров для решения недостатков проекта, которые до сих пор не распознаны.
Например, в типичной установке гидрогенизационного превращения водород выпускается в топливный газ из-за потерь растворимости. Потери водорода за счет растворимости возникают потому, что жидкие продукты из реакционной зоны имеют достаточно высокое давление, чтобы водород растворялся и уносился в секцию фракционирования. Поскольку в секции фракционирования поддерживается меньшее давление, указанный водород выделяется с паром одного из дистиллятов фракционирования (например, в отпарной колонне дистиллята) и затем направляется для конечного использования, обычно в качестве топливного газа.
Авторы настоящего изобретения осознали, что если бы этот водород можно было извлекать для очистки, например, в установке адсорбции со скачком давления (PSA) или в другой установке очистки водорода, то тогда можно получить значительную дополнительную экономию. Например, приняв типичное значение стоимости 1 тонны рециркуляционного водорода 900 долл. США (предельная оценка извлечения водорода относительно сжигания его в виде топливного газа), и допуская также, что потери растворимости водорода в установке гидрогенизационного превращения имеют порядок 2000 тонн водорода в год, то в случае осуществления извлечения указанного водорода можно сберечь 2 миллиона долл. США в год.
Обычно для установок PSA требуется, чтобы поток (потоки) сырья имел давление 2,8 МПа. Типичное давление в отпарной колонне дистиллята гидрогенизационного превращения составляет около 0,7 МПа. Таким образом, для извлечения водорода, теряемого за счет растворимости, авторы настоящего изобретения установили, что проблема сводится к способу повышения давления водорода (что в указанном примере заключается в повышении давления от 0,7 МПа до 2,8 МПа). Авторы изобретения осознали, что одним решением указанной проблемы является монтаж поршневого компрессора. Однако недостатком использования поршневого компрессора в указанном способе является то, что это экономически нерентабельно.
Таким образом, существует потребность в экономически эффективном способе извлечения водорода из технологической установки.
С целью преодоления указанных выше проблем, авторы настоящего изобретения установили, что требуемое повышение давления может быть осуществлено или с помощью жидкоструйного эжектора, или с помощью термокомпрессии на одной или нескольких стадиях движущегося потока высокого давления.
Кроме того, авторы настоящего изобретения осознали, что с использованием термокомпрессоров в указанном устройстве также можно исключить потребность в оборудовании для обработки отходящего газа низкого давления, который может быть получен обычным образом. Если отходящий газ поток объединяется с другим потоком, тогда блочная конструкция сводится к обработке единственного потока, и уменьшается количество необходимого оборудования.
Кроме того, авторы настоящего изобретения осознали, что имеются аналогичные потери растворенного водорода и, следовательно, также существует потенциал для извлечения водорода в других установках для переработки, таких как удаление бутана каталитического риформинга, в основных колоннах установки флюидного каталитического крекинга (FCC), системах однократной циркуляции водорода (ОЦВ), установках изомеризации бутана и изомеризации пентана и др. Теоретически, такие же принципы можно применять к любым системам с водородом или другим легким газам, которые желательно извлечь.
В определенных вариантах осуществления в настоящем изобретении конкретно рассматривается применение термокомпрессоров для извлечения водорода из традиционной отпарной колонны дистиллята гидрогенизационного превращения. Конечно, также рассматриваются другие области применения в пределах объема изобретения.
Более конкретно, один аспект настоящего изобретения относится к способу извлечения водорода в ходе гидрогенизационного превращения, который включает: обеспечение устройства повышения давления в установке гидрогенизационного превращения, причем в устройстве повышения давления используется поток высокого давления из другого аппарата (такого как сепаратор или скруббер) для повышения давления; введение водородсодержащего потока в устройство для повышения давления, таким образом, увеличивается давление водородсодержащего потока; и маршрутизацию водородсодержащего потока из устройства повышения давления в парожидкостный сепаратор. Кроме того, способ, относящийся к указанным аспектам, включает выделение водорода из водородсодержащего потока в установке очистки водорода, чтобы получить поток извлеченного водорода; и использование потока извлеченного водорода из установки очистки водорода в пределах установки гидрогенизационного превращения.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способу извлечения водорода в ходе гидрогенизационного превращения, где указанный способ включает: предоставление термокомпрессора в установке гидрогенизационного превращения, причем в термокомпрессоре используется жидкий поток высокого давления из сепаратора для повышения давления; введение потока отходящего газа, содержащего водород, из приемника отпарной колонны в термокомпрессор, таким образом, повышается давление водородсодержащего потока; и аминную обработку водородсодержащего потока из термокомпрессора в аминном скруббере. Кроме того, способ, относящийся к указанному аспекту, включает маршрутизацию водородсодержащего потока из аминного скруббера в установку адсорбции со скачком давления, чтобы получить поток извлеченного водорода; и использование потока извлеченного водорода из установки адсорбции со скачком давления в пределах установки гидрогенизационного превращения.
Другой дополнительный аспект настоящего изобретения относится к способу извлечения водорода в ходе гидрогенизационного превращения, причем этот способ включает: предоставление термокомпрессора в установке гидрогенизационного превращения, где в термокомпрессоре используется жидкий поток высокого давления из насоса для повышения давления; введение потока отходящего газа, содержащего водород, из приемника отпарной колонны в термокомпрессор, таким образом, увеличивается давление водородсодержащего потока; и маршрутизацию водородсодержащего потока из термокомпрессора в парожидкостный сепаратор. Кроме того, способ, относящийся к указанному аспекту, включает: аминную обработку газообразного водородсодержащего потока из парожидкостного сепаратора в аминном скруббере; маршрутизацию водородсодержащего потока из аминного скруббера в установку адсорбции со скачком давления, чтобы получить поток извлеченного водорода; и использование потока извлеченного водорода из установки адсорбции со скачком давления в пределах установки гидрогенизационного превращения.
Краткое описание чертежей
Фигура 1 представляет собой иллюстрацию варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием устройства типа эжектора;
фигура 2 представляет собой иллюстрацию варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора;
фигура 3 (которая подразделяется на фигуры 3A и 3B) представляет собой иллюстрацию второго варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора.
фигура 4 представляет собой иллюстрацию третьего варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора;
фигура 5 представляет собой иллюстрацию четвертого варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора;
фигура 6 представляет собой иллюстрацию пятого варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора;
фигура 7 представляет собой иллюстрацию шестого варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора;
фигура 8 представляет собой иллюстрацию седьмого варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора;
фигура 9 представляет собой иллюстрацию восьмого варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора;
фигура 10 представляет собой иллюстрацию девятого варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора;
фигура 11 представляет собой иллюстрацию десятого варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора;
фигура 12 представляет собой иллюстрацию одиннадцатого варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора; и
фигура 13 представляет собой иллюстрацию двенадцатого варианта осуществления способа настоящего изобретения, показанного с использованием термокомпрессора.
Подробное описание изобретения
Различные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на фигуры 1-13. Конечно, также рассматриваются другие варианты осуществления, а также вариации и комбинации описанных и иллюстрированных вариантов изобретения.
Теперь обратимся к фигуре 1, где будет описан первый вариант осуществления способа изобретения. На фигуре 1 показан пример того, как способ изобретения может быть внедрен в установку гидрогенизационного превращения, такую как установка гидроочистки или установка гидрокрекинга. По существу установки гидрогенизационного превращения хорошо известны из уровня техники, поэтому технологические потоки и узлы таких установок здесь не будут рассматриваться, а подробно обсуждаются только узлы и аппараты способа изобретения, относящиеся к извлечению водорода.
В варианте осуществления на фигуре 1 предусмотрено устройство повышения давления 10, такое как жидкоструйный эжектор с высокой степенью сжатия (например, эжектор торговой марки Hijector, изготовленный на фирме Hijet International, Inc.) для сжатия водородсодержащего потока, такого как газ 12, выходящий из приемника отпарной колонны 14, до желательного давления для того, чтобы поток можно было направить в парожидкостный сепаратор, такой как холодный испарительный барабан 18. Конечно, в зависимости от области применения, предполагается, что вместо устройства повышения давления 10 может быть смонтировано другое устройство типа эжектора или термокомпрессора.
В варианте осуществления на фигуре 1 водородсодержащий поток 12 содержит 60 молярных процентов (мол. %) водорода, причем можно ожидать, что водородсодержащие потоки для других областей применения/вариантов изобретения имеют другое содержание водорода, например, такое как между 25 мол. % и 75 мол. % или в более узком диапазоне, между 55 мол. % и 65 мол. %.
Кроме того, хотя в варианте осуществления на фигуре 1 водородсодержащий поток 12 описан, как выходящий из приемника отпарной колонны, в этом варианте изобретения также рассматриваются другие источники, такие как обогащенный водородом поток низкого давления, так же как в других вариантах изобретения. Например, указанный поток может быть получен из оборудования, находящего ниже приемника отпарной колонны по потоку, из пара дистиллята установки удаления бутана или основной ректификационной колонны, или это может быть любой обогащенный водородом поток низкого давления из другой технологической установки. Предпочтительно, трубопровод, в котором находится водородсодержащий поток 12, включает регулирующий клапан 13 между приемником отпарной колонны 14 и устройством повышения давления 10, с целью контроля и регулирования скорости потока, в случае необходимости.
Обратимся к фигуре 1, где показан сепаратор, такой как холодный сепаратор 22, который обеспечивает поток высокого давления 24 в устройство повышения давления 10, и этот поток высокого давления 24 используется для повышения давления водородсодержащего потока 12, принимаемого из приемника отпарной колонны 14. Трубопровод, транспортирующий поток высокого давления 24, включает регулирующий клапан 15 между холодным сепаратором 22 и устройством повышения давления 10, чтобы контролировать и регулировать скорость потока, в случае необходимости. Кроме того, избыток жидкости 21 из холодного сепаратора 22, относительно количества, требующегося для сжатия объединенного потока газа, параллельно выпускается через отдельный регулирующий клапан 23. В указанном конкретном примере поток высокого давления 24 из холодного сепаратора 22 имеет избыточное давление 16,0 МПа, и водородсодержащий поток 12 имеет избыточное давление 1,0 МПа. Однако предполагается, что избыточное давление потока высокого давления для других областей/вариантов применения составляет между 10,0 и 16,0 МПа, и предполагается, что избыточное давление водородсодержащего потока для других областей/вариантов применения находится между 0,5 и 15 МПа, однако также рассматриваются другие значения давления. Кроме того, в этом примере поток высокого давления 24 является жидким потоком. Однако поток высокого давления также может быть паровым потоком или парожидкостной смесью, в любом варианте осуществления.
После того как устройство повышения давления 10 увеличит давление водородсодержащего потока 12 с использованием энергии, обеспечиваемой потоком высокого давления 24, полученный поток 28, который находится при умеренном давлении (то есть, между значением для потока высокого давления 24 и потока 12), в этом варианте осуществления направляется в холодный испарительный барабан 18 (или в другой парожидкостный сепаратор, в других вариантах осуществления). В варианте осуществления на фигуре 1, с типичными значениями давления и другими приведенными выше параметрами, избыточное давление потока 28 составляет 2,8 МПа. Однако для других областей/вариантов применения предполагается, что избыточное давление потока 28 находится между 2,5 и 3,0 МПа, однако также рассматриваются другие диапазоны давления.
Если в сероводород (H2S) присутствует в паровом потоке 32, покидающем холодный испарительный барабан 18, то этот поток направляется в аминный скруббер 36 (или другое устройство для обработки амином), где поток обрабатывается амином любым традиционным способом. В трубопроводе, содержащем паровой поток 32, применяется регулирующий клапан 25 между холодным испарительным барабаном 18 и аминным скруббером 36 для того, чтобы контролировать и регулировать скорость потока, в случае необходимости. После этапа обработки амином, который может быть исключен за ненадобностью, водородсодержащий потока 40 направляется в установку очистки водорода, такую как адсорбционная установка 44 со скачком давления (PSA), для получения потока извлеченного водорода 48. В варианте осуществления на фигуре 1 с типичными значениями давления и других приведенных выше параметров, избыточное давление потока извлеченного водорода 48 составляет 2,6 МПа. Однако для других областей/вариантов применения предполагается, что давление потока 48 находится между 2,3 и 2,8 МПа, но также рассматриваются другие диапазоны давления. Хотя в этом варианте осуществления используется установка PSA, дополнительно также рассматриваются другие способы очистки водорода, такие как использование мембранной установки.
Затем поток извлеченного водорода 48 может быть направлен обратно в установку гидрогенизационного превращения, например, в коллектор свежего газа, и таким образом, уменьшается количество свежего водорода, которое потребовалось бы в других обстоятельствах. Рециркуляция водородсодержащего потока 12, поступающего из приемника отпарной колонны 14, также исключает потребность в другом оборудовании низкого давления для обработки потока 12.
Другим преимуществом способа изобретения является повышенная степень извлечения сжиженного нефтяного газа (СНГ) и легкой нафты. Для демонстрации указанного преимущества проведено следующее компьютерное моделирование. Во-первых, компьютерное моделирование установки гидрокрекинга было проведено со всеми резервуарами, которые необходимы для практического осуществления варианта, подробно описанного на фигуре 1, но исключая устройство повышения давления (например, термокомпрессор 10) и другое сопутствующее оборудование. Указанная установка также спроектирована с аминным скруббером отходящего газа и губчатым поглотителем с целью дополнительной обработки отходящего газа отпарной колонны, до маршрутизации в коллектор топливного газа. Аминный скруббер отходящего газа и губчатый поглотитель необходимы для удаления H2S, и дополнительного извлечения СНГ и легкой нафты из отходящего газа отпарной колонны, соответственно. В этом примере первого проекта, способ изобретения, который подробно описан в варианте осуществления на фигуре 1, может применяться для отходящего газа, взятого в точке после губчатого поглотителя. Для осуществления указанного первого примера отходящий газ имеет состав, приведенный ниже в таблице 1.
Затем было проведено компьютерное моделирование этого первого примера, после применения способа изобретения. Выше в таблицах 2 и 3 показано предельное увеличение извлечения, где в таблице 2 показано распределение для увеличения на 998 кг/час газа, поступающего в установку PSA, и в таблице 3 показаны распределения для увеличения на 1588 кг/час жидкости, поступающей в отпарную колонну. При использовании способа изобретения, причем отходящий газ извлекается с помощью устройства повышения давления (такое как термокомпрессор 10), практически весь водород в потоке отходящего газа извлекается с паровым потоком 40, который направляется в установку PSA 44 для извлечения водорода; больше чем 80% газов C3 и C4 (СНГ) и больше чем 90% углеводородов C5, C6 и C7+ (легкая нафта) извлекаются с жидким потоком (не показано) из холодного испарительного барабана 18. Необходимо отметить, что в установке PSA удаляются неводородные компоненты. С учетом таблицы 3, также необходимо отметить, что C2 и легкие соединения предпочтительно направляются обратно в отходящий газ, и таким образом, они могут удаляться в установке PSA.
Второе компьютерное моделирование второй установки гидрокрекинга было проведено со всеми резервуарами, которые необходимы для практического осуществления схемы на фигуре 1, и снова без устройства повышения давления и другого сопутствующего оборудования. Для целей этого второго примера, в этом случае отходящий газ отпарной колонны имеет состав, приведенный ниже в таблице 4.
Затем было проведено компьютерное моделирование этого первого примера, после применения способа изобретения. Выше в таблицах 5 и 6 показано предельное увеличение извлечения, где в таблице 5 показано распределение для увеличения на 2585 кг/час газа, поступающего в установку PSA, и в таблице 6 показаны распределения для увеличения на 19504 кг/час жидкости, поступающей в отпарную колонну. Когда в этом втором примере применяется способ изобретения, и отходящий газ извлекается с помощью устройства повышения давления (такое как термокомпрессор 10), больше чем 98% водорода в потоке отходящего газа отпарной колонны извлекается с паровым потоком 40, который направляется в установку PSA 44 для извлечения водорода; больше чем 90% газов C3 и C4 (СНГ) и больше чем 95% углеводородов С5, С6 и С7+ (легкая нафта) извлекаются с жидким потоком (не показано) из холодного испарительного барабана. Еще раз необходимо отметить, что неводородные компоненты удаляются в установке PSA. С учетом таблицы 6, также необходимо отметить, что C2 и легкие соединения предпочтительно направляются обратно в отходящий газ, и таким образом, они могут удаляться в установке PSA.
Затем дополнительные варианты осуществления будут описаны ниже. В этих вариантах осуществления для компонентов, аналогичных таковым для вариантов на фигуре 1, будут использованы такие же номера позиций. Кроме того, будет исключено описание процессов и компонентов, аналогичных таковым для вариантов на фигуре 1. Необходимо отметить, что специалист в этой области техники может понять, что возможно объединение признаков различных вариантов осуществления в одном устройстве.
В показанном на фигуре 2 варианте осуществления, применение термокомпрессии к указанным потокам исключает потребность в некотором оборудовании низкого давления, в том числе скруббер топливного газа и губчатый поглотитель в этом примере. Аналогичные новые области применения могут быть найдены для других систем на основе критериев их проектирования.
В варианте осуществления на фигуре 2, парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны, который представляет собой водородсодержащий поток, из приемника отпарной колонны 14 сначала поступает на вход в термокомпрессор 10, причем движущей силой является пар дистиллята 16 из деэтанизатора. На пути в термокомпрессор 10 трубопровод, содержащий парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны, включает регулирующий клапан 13 для того, чтобы контролировать и регулировать параметры, в случае необходимости, а также теплообменник 59, охлаждающее устройство 61, и резервуар 63 под давлением. Пар дистиллята 12 отпарной колонны и пар дистиллята 16 из деэтанизатора находятся под давлением 0,7 МПа и 1,75 МПа, соответственно.
Паровой поток дистиллята 16 из деэтанизатора и паровой поток дистиллята 12 отпарной колонны направленные в термокомпрессор 10, поступают на вход в дополнительный термокомпрессор 11 с жидкостью холодного сепаратора в качестве движущей силы. Поток движущей силы через термокомпрессор 11 может контролироваться регулирующим клапаном 15, так чтобы выходное давление достигало 2,8 МПа, при промежуточном давлении 1,05 МПа, в зависимости от относительной скорости потока паров дистиллята отпарной колонны и деэтанизатора. Избыток жидкости 27 из холодного сепаратора, относительно количества, требующегося для сжатия объединенного потока газа, параллельно выпускается через отдельный регулирующий клапан 23.
Полученный поток 28 из второго термокомпрессора 11 направляется в холодный испарительный барабан 18. Подавляющее большинство полученного потока из холодного испарительного барабана 18 будет проходить наверх и направляться в скруббер 30 отходящего газа, чтобы удалить H2S, и затем будет направляться в установку PSA 44, или аналогичное устройство для извлечения водорода. Однако некоторая часть объединенного газообразного потока 28, образовавшегося при комбинировании пара дистиллята 12 отпарной колонны и пара дистиллята 16 из деэтанизатора, особенно тяжелые компоненты, могут снова растворяться и рециркулироваться обратно в приемник отпарной колонны 14. Этот рециркулирующий поток 34 должен быть небольшим, так как растворимость газа в холодном испарительном барабане 18 обычно будет ограничиваться температурой и давлением. Кроме того, рециркулирующий поток 34 проходит через теплообменник 38 и регулирующий клапан 25 между холодным испарительным барабаном 18 и приемником отпарной колонны 14, чтобы контролировать и регулировать рециркулирующий поток 34, в случае необходимости. Указанный этап рециркуляции при извлечении паров дистиллята 12 отпарной колонны будет снижать относительную летучесть СНГ в холодном испарительном барабане 18, что приведет к повышенной степени извлечения СНГ и легкой нафты. Кроме того, этот вариант осуществления включает горячий испарительный барабан 45, горячий сепаратор 47 высокого давления, холодный сепаратор высокого давления и охлаждающее устройство 53, а также другие компоненты, которые приведены на фигуре, причем эти компоненты эксплуатируются традиционным образом.
Другой вариант осуществления показан на фигурах 3A и 3B, эта система «Гидрогенизационного превращения с однократной циркуляцией водорода» (ОЦВ) включает в себя термокомпрессор для обеспечения извлечения водорода из отходящего газа отпарной колонны и исключает потребность в отдельных резервуарах низкого давления для получения указанного отходящего газа.
В варианте осуществления на фигуре 3A/3B, водородсодержащий поток 12 отходящего газа отпарной колонны направляется из приемника отпарной колонны 14 в термокомпрессор 10. На пути в термокомпрессор 10, трубопровод, транспортирующий поток 12 отходящего газа отпарной колонны, включает регулирующий клапан 13 для того, чтобы контролировать и регулировать параметры потока, в случае необходимости. Поток 12 отходящего газа отпарной колонны 12 встречается в термокомпрессоре 10 с потоком высокого давления 24, поступающим из горячего сепаратора 42. До достижения горячего сепаратора 42, этот поток проходит через различные аппараты, такие как теплообменники 38А и 38B, нагреватель 39 и колонна 41, как показано на фигуре 3A/3B.
Регулирующий клапан 15 расположен в трубопроводе, транспортирующем поток высокого давления 24, между горячим сепаратором 42 и термокомпрессором 10 для того, чтобы регулировать параметры потока, в случае необходимости. Кроме того, избыток пара из потока высокого давления 24 относительно количества, требующегося для сжатия объединенного потока газа в термокомпрессоре 10, параллельно выпускается через отдельный регулирующий клапан 23.
Полученный поток 28 из термокомпрессора 10 объединяется с паровым потоком 43, содержащим оставшийся водород, из горячего испарительного барабана 45. Затем объединенный поток паров 43 и поток 28 направляются в холодный испарительный барабан 18. Подавляющее большинство полученного потока из холодного испарительного барабана 18 будет проходить наверх и направляться в скруббер 30 отходящего газа, чтобы удалить H2S, и затем будет направляться в установку PSA, или аналогичное устройство для извлечения водорода. Однако некоторая часть объединенного потока, особенно тяжелые компоненты, могут снова растворяться и затем направляться в холодный испаритель отпарной колонны 46. Один из образовавшихся потоков из холодного испарителя отпарной колонны 46 рециркулируют обратно в приемник 14 отпарной колонны. Наконец, между холодным испарительным барабаном 18 и скруббером 30 отходящего газа находится регулирующий клапан 15 для того, чтобы регулировать параметры потока.
Жидкий поток 67 из горячего испарительного барабана 45 направляется в горячий испаритель отпарной колонны 68. Нижний результирующий поток 70, покидающий горячий испаритель отпарной колонны 68, поступает в ректификационную колонну 72 продукта, после пропускания через такие аппараты, как предварительный испарительный барабан 74, в котором поток разделяется на поток 76, который направляется непосредственно в ректификационную колонну 72 продукта, и поток 78, который проходит через нагреватель 80, до поступления в ректификационную колонну 72, в которой разделяются различные продукты, как известно из уровня техники. Кроме того, фигура 3 также может включать различные охлаждающие устройства, например, устройства 61A, 61B и 61C, и теплообменники, которые считаются необходимыми.
Другой вариант осуществления показан на фигуре 4, и в этом варианте пары дистиллята 12 отпарной колонны (которые содержат водород) из приемника отпарной колонны 14 сначала поступают на вход в термокомпрессора 10 с потоком высокого давления 24 в качестве движущей силы. Между приемником отпарной колонны 14 и термокомпрессором 10, в трубопроводе, в котором транспортируется парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны, находится регулирующий клапан 13 для того, чтобы контролировать и регулировать параметры, в случае необходимости. Поток отходящего газа отпарной колонны 12 и поток высокого давления 24 находятся под давлением 1,05 и 14 МПа, соответственно.
Поток отходящего газа отпарной колонны 12 и поток высокого давления 24 направляются в термокомпрессор 10. Поток высокого давления 24, который в этом варианте осуществления образуется в горячем сепараторе 50, оценивается с помощью регулирующего клапана 15, до поступления потока в термокомпрессор 10 для того, чтобы контролировать и регулировать параметры потока высокого давления 24, в случае необходимости. Результирующий поток 28 из термокомпрессора 10 направляется в горячий испарительный барабан 19. Обогащенный водородом результирующий поток 52 из горячего испарительного барабана 19 направляется в холодный испарительный барабан 18, после пропускания через охлаждающее устройство 53. Кроме того, холодный испарительный барабан 18 принимает поток 51 из холодного сепаратора 22. До холодного сепаратора 22, поток 49 проходит из горячего сепаратора 50 в теплообменник 59, и затем через охлаждающее устройство 61.
Большая часть результирующего потока 55 будет проходить наверх, из холодного испарительного барабана 18 в аминный скруббер 36. Когда в аминном скруббере удаляется H2S, обогащенный водородом результирующий поток 57 направляется из аминного скруббера в установку PSA или аналогичное устройство для извлечения водорода.
Другой вариант осуществления показан на фигуре 5, и в этом варианте пары дистиллята 12 отпарной колонны (которые содержат водород) из приемника отпарной колонны 14 направляются в комбинации с потоком высокого давления 24, вытекающим из холодного сепаратора 22, в термокомпрессор 10. Регулирующий клапан 13 находится в трубопроводе, в котором парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны перемещается до термокомпрессора 10, но после приемника отпарной колонны 14. Кроме того, между холодным сепаратором 22 и термокомпрессором 10, вводится регулирующий клапан 15 в трубопровод, транспортирующий поток высокого давления 24. Регулирующие клапаны 13, а также 15 используются для того, чтобы контролировать и регулировать параметры соответствующих потоков, в случае необходимости. В этом варианте осуществления, до холодного сепаратора 22, также имеется горячий сепаратор 50, теплообменник 59 и охлаждающее устройство 61, как в варианте осуществления на фигуре 4.
Как можно увидеть на фигуре 5, результирующий поток 28 из термокомпрессора 10 направляется в холодный испарительный барабан 18. Подавляющее большинство результирующего потока из холодного испарительного барабана 18 будет проходить наверх и направляться в скруббер 30 отходящего газа с целью удаления H2S, и затем будет направляться в установку PSA или аналогичное устройство для извлечения водорода. Более тяжелые компоненты, оставшиеся в холодном испарительном барабане 18 будут направляться в секцию фракционирования для последующей обработки.
Другой вариант осуществления показан на фигуре 6, и в этом варианте водород, содержащийся в парообразном потоке дистиллята 12 отпарной колонны, из приемника отпарной колонны 14 направляется в комбинации с потоком высокого давления 24, вытекающим из холодного сепаратора 22, в термокомпрессор 10. Регулирующий клапан 13 находится в трубопроводе, в котором парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны перемещается до термокомпрессора 10, но после приемника отпарной колонны 14. Кроме того, в трубопровод, транспортирующий поток высокого давления 24 между холодным сепаратором 22 и термокомпрессором 10, вводится регулирующий клапан 15 для того, чтобы контролировать и регулировать параметры потока, в случае необходимости. В этом варианте осуществления, поток высокого давления 24, вытекающий из холодного сепаратора 22, является рециркулирующим продувочным газом, используемым для поддержания чистоты водорода рециркулирующего газа из установки гидрогенизационного превращения. Пары дистиллята 12 отпарной колонны и поток высокого давления 24 находятся под давлением 1,05 и 14 МПа, соответственно.
Результирующий поток 28 покидает термокомпрессор 10 под давлением 3,15 МПа и в последующем объединяется с паровым потоком 32, вытекающим из холодного испарительного барабана (в схеме отсутствует). Объединенный поток результирующего потока 28 и парового потока 32 поступает в скруббер 30 отходящего газа с целью удаления H2S, и затем направляется в установку PSA (в схеме отсутствует), или аналогичное устройство для извлечения водорода.
Теперь обратимся к фигуре 7, где показан другой вариант осуществления. В этом варианте водородсодержащий парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны из приемника отпарной колонны 14 направляется в термокомпрессор 10 под давлением 1,05 МПа. Пары дистиллята 12 отпарной колонны объединяются с потоком 54 промывающей воды в термокомпрессоре 10. Поток 54 промывающей воды проходит через поршневой насос 56 для промывающей воды, до подачи в термокомпрессор 10. Регулирующий клапан 13 находится в трубопроводе, в котором парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны перемещается в положение до термокомпрессора 10, но после приемника отпарной колонны 14. Кроме того, в трубопроводе, транспортирующем поток 54 промывающей воды, регулирующий клапан 15 находится в положении до термокомпрессора, но после поршневого насоса 56 для промывающей воды.
Результирующий поток 28 покидает термокомпрессор 10 и направляется в холодный сепаратор 22. Прежде, чем результирующий поток 28 попадет в термокомпрессор 10, он объединяется с паровым потоком 24 высокого давления из горячего сепаратора 50, который подпитывается через теплообменник, до слияния с результирующим потоком 28. Объединенный паровой поток 24 высокого давления и результирующий поток 28 направляются в холодный сепаратор 22, причем большая часть результирующего потока из холодного сепаратора может быть жидким потоком 21 холодного сепаратора. Меньшая часть результирующего парового потока может проходить наверх в качестве рециркулирующего газа, под давлением 14,1 МПа. Жидкость 21 холодного сепаратора направляется в холодный испарительный барабан 18. Подавляющее большинство полученного потока из холодного испарительного барабана 18 будет проходить наверх, под давлением 3,16 МПа и направляться в скруббер 30 отходящего газа, чтобы удалить H2S, и затем будет направляться в установку PSA (не показана), или аналогичное устройство для извлечения водорода.
Другой вариант осуществления показан на фигуре 8. В варианте осуществления на фигуре 8 парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны (который содержит водород) из приемника отпарной колонны 14 направляется в термокомпрессор 10 под давлением 1,05 МПа. Парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны объединяется в термокомпрессоре 10 с тощим потоком 58 амина, который проходит через центробежный насос 60 высокого давления для тощего потока амина, или насос другого типа, до отправления в термокомпрессор 10. Регулирующий клапан 13 находится в трубопроводе, в котором парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны перемещается в положение до термокомпрессора 10, но после приемника отпарной колонны 14. Кроме того, в трубопроводе с тощим потоком 58 амина используется регулирующий клапан 15 в положении до термокомпрессора 10, но после центробежного насоса 60 высокого давления для тощего потока амина.
Результирующий поток 28 поступает из термокомпрессора 10 в скруббер 31 рециркулирующего газа. Меньшая часть результирующего потока 28, поступающая в скруббер 31, может проходить наверх в качестве чистого рециркулирующего газа, под давлением 14,1 МПа. Скруббер 31 также принимает поток 33 из холодного сепаратора 22 (который предварительно пропущен через горячий сепаратор 50, теплообменник 59 и охлаждающее устройство 61, как в некоторых других вариантах осуществления). Нижний поток 35 из холодного сепаратора 22 направляется в холодный испарительный барабан 18. Обогащенный водородом 52, вытекающий из холодного испарительного барабана 18, будет подаваться наверх под давлением 3,15 МПа и направляться в скруббер 30 отходящего газа с целью удаления H2S. Результирующий поток из скруббера 30 отходящего газа будет поступать в установку PSA (не показана), или аналогичное устройство для извлечения водорода.
На фигуре 9 изображен еще один вариант осуществления изобретения. В варианте осуществления на фигуре 9 парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны (который содержит водород), из приемника отпарной колонны 14 направляется в термокомпрессор 10 под давлением 1,05 МПа. Парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны объединятся в термокомпрессоре 10 с тощим потоком 58 амина, который проходит через центробежный насос 60 высокого давления для тощего потока амина, до отправления в термокомпрессор 10. Регулирующий клапан 13 находится в трубопроводе, в котором парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны перемещается в положение до термокомпрессора 10, но после приемника отпарной колонны 14. Кроме того, в трубопроводе с тощим потоком 58 амина используется регулирующий клапан 15 в положении до термокомпрессора 10, но после центробежного насоса 60 высокого давления для тощего потока амина.
Результирующий поток 28 поступает из термокомпрессора 10 в скруббер 30 отходящего газа, с целью удаления H2S, и затем поток будет направляться в установку PSA (не показана), или аналогичное устройство для извлечения водорода. Кроме того, вариант на фигуре 9 включает несколько таких же аппаратов и процессов как в варианте на фигуре 8, таких как холодный сепаратор 22, скруббер 31 рециркулирующего газа и др., которые можно не описывать повторно, так как они эксплуатируются аналогичным образом.
Другой вариант осуществления показан на фигуре 10. В этом варианте показано практически такое же устройство гидрогенизационного превращения, которое продемонстрировано на фигуре 9. Однако вместо центробежного насоса 60 высокого давления для тощего потока амина, в варианте на фигуре 10 используется насос 62 тощего потока амина для скруббера отходящего газа. Этот насос 62 тощего потока амина для скруббера отходящего газа эксплуатируется при меньшем выходном давлении, чем высоконапорный центробежный насос.
На фигуре 11 показан еще один вариант осуществления. В варианте осуществления на фигуре 11, водородсодержащий парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны из приемника отпарной колонны 14 направляется в термокомпрессор 10 под давлением 1,05 МПа. Парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны объединяется в термокомпрессоре 10 с потоком 62 высокого давления, поступающим из насоса 64 подачи сырья. Регулирующий клапан 13 вводится в трубопровод для парообразного потока дистиллята 12 отпарной колонны до термокомпрессора 10, но после приемника отпарной колонны 14. Кроме того, в трубопроводе, транспортирующем поток 62 высокого давления, используется регулирующий клапан 15 в положении до термокомпрессора 10, но после насоса 64 подачи сырья.
Результирующий поток 28 поступает из термокомпрессора 10 в секцию реактора 66. Результирующий поток из секции реактора 66 направляется в горячий сепаратор 50. Результирующий поток 52 из горячего сепаратора 50 проходит через теплообменник 38, охлаждающее устройство 61, и затем в холодный сепаратор 22. Жидкость 21 холодного сепаратора направляется в холодный испарительный барабан 18. Подавляющее большинство результирующего потока из холодного испарительного барабана 18 будет проходить наверх под давлением 3,16 МПа и направляться в скруббер 30 отходящего газа, чтобы удалить H2S, и затем будет направляться в установку PSA (не показана), или аналогичное устройство для извлечения водорода. Более тяжелые компоненты, оставшиеся в холодном испарительном барабане 18, будут направляться в секцию фракционирования для последующей обработки. Кроме того, этот вариант осуществления включает скруббер 31 рециркулирующего газа, который принимает поток газа 29 из холодного сепаратора 22.
Другой вариант осуществления показан на фигуре 12. В этом варианте показано практически такое же устройство гидрогенизационного превращения, которое продемонстрировано для варианта осуществления на фигуре 6, за исключением того, что в варианте на фигуре 12 отсутствует признак продувки циркуляционного газа (RG). Вариант осуществления на фигуре 12, аналогично варианту на фигуре 3, также представляет собой систему гидрогенизационного превращения с однократной циркуляцией водорода (ОЦВ). Вкратце, в варианте на фигуре 12 водородсодержащий парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны из приемника 14 отпарной колонны направляется в термокомпрессор 10 под давлением 1,05 МПа. В термокомпрессоре 10 парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны объединяется с потоком высокого давления 24, поступающим из холодного сепаратора 22. В потоке высокого давления 24 поддерживается давление 14 МПа. Регулирующий клапан 13 вставлен в трубопровод для парообразного потока дистиллята 12 отпарной колонны до термокомпрессора 10, но после приемника отпарной колонны 14. Кроме того, в трубопроводе, в котором перемещается поток высокого давления 24, используется регулирующий клапан 15 в положении до термокомпрессора 10, но после холодного сепаратора 22. Результирующий поток 28 из термокомпрессора 10 объединяется с потоком 32 из холодного испарительного барабана (не показан). Этот объединенный поток направляется в скруббер 30 отходящего газа, с целью удаления H2S, и затем в установку PSA (не показана), или аналогичное устройство для извлечения водорода.
Другой вариант осуществления показан на фигуре 13. В варианте осуществления на фигуре 13 водородсодержащий парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны из приемника отпарной колонны 14 направляется в термокомпрессор 10 под давлением 1,05 МПа. Парообразный поток дистиллята 12 отпарной колонны в термокомпрессоре встречается с потоком 40, который представляет собой результат комбинации полуобогащенного потока 66 амина и обогащенного потока 68 амина. Полуобогащенный поток 66 амина подается в термокомпрессор 10 с помощью насоса 64 подачи сырья, и обогащенный поток 68 амина является результирующим потоком из скруббера 31 рециркулирующего газа. Регулирующий клапан 13 находится в трубопроводе для парообразного потока дистиллята 12 отпарной колонны в положении до термокомпрессора 10, но после приемника отпарной колонны 14.
Результирующий поток 28 из термокомпрессора 10 направляется в испарительный барабан 72, работающий при среднем давлении 3,15 МПа. Результирующий поток 73 из испарительного барабана 72 будет проходить наверх при давлении 3,15 МПа и направляться в скруббер 30 отходящего газа, с целью удаления H2S, и затем поток будет направляться в установку PSA (не показана), или аналогичное устройство для извлечения водорода. Более тяжелые углеводородные компоненты, оставшиеся в испарительном барабане 72, будут направляться в сырьевой модуль или нефтезаводские стоки, с помощью потока 75. Обогащенный поток амина в испарительном барабане 72 будет направляться в установку регенерации с помощью потока 77.
Как описано выше, в способе изобретения конкретно рассматривается применение термокомпрессии для извлечения водорода из дистиллята отпарной колонны традиционного гидрогенизационного превращения. Как отмечено выше, другие области применения также могут быть выгодными.
Описанный в изобретении способ обеспечивает извлечение водорода из отходящего газа отпарной колонны установки гидрогенизационного превращения. Этот отходящий газ обогащен водородом (обычно 50 мол. % H2) и имеет значительный объем (предполагается, что извлечение 20% этого водорода из отходящего газа холодного испарительного барабана установки гидрогенизационного превращения является выгодным). Полагают, что описанное в изобретении извлечение водорода приведет к значительному снижению эксплуатационных затрат. Кроме того, можно увеличить степень извлечения СНГ из того же отходящего газа отпарной колонны, благодаря пониженной летучести СНГ в холодном испарительном барабане этой установки. Дополнительно, также можно снизить капитальные затраты на сооружение установки, благодаря исключению оборудования, которое в других обстоятельствах потребуется для обработки отходящего газа отпарной колонны.
В итоге, описанные в изобретении процессы обеспечивают один или несколько следующих признаков: (1) способность извлекать ценный водород, который может быть очищен в установке PSA; (2) снижение потерь СНГ и/или легкой нафты с топливным газом; (3) способность использовать обычно теряемый перепад давления между холодным сепаратором и холодным испарительным барабаном (или другие переходы от высокого давления до низкого давления); (4) возможность исключения потребности в оборудовании для процесса с газом низкого давления, таком как скрубберы, губчатые поглотители, и др. (5) уменьшение общего потребления водорода в установке (фактическое + растворимость в топливном газе + механические потери); (6) снижение нагрузки на существующие установки и пониженные требования к новым проектным решениям установок парового реформинга метана, установок каталитического реформинга, или других генераторов водорода; (7) возможность увеличения эффективности всего устройства и/или разрешение проблем дефицита водорода в комплексе; (8) применимость для модернизации старых установок; и (9) улучшение гибкости модульного конструирования. В зависимости от устройства, термокомпрессия газа низкого давления может обеспечить другие новые технологические решения. Гибкость процесса извлечения водорода из устройства низкого давления также может исключить некоторые ограничения предшествующих узлов или конструкций высокого давления и может обеспечить более привлекательный вариант модульного конструирования.
Кроме того, описанные в изобретении процессы могут обеспечить одну или несколько следующих положительных характеристик: (1) Потери растворимости в секции фракционирования в некоторой степени ограничены температурой и давлением, в противоположность равновесию, поэтому ограничена возможность рециркуляции и накопления водорода и легких фракций в этом контуре. (2) Термокомпрессоры недороги и по цене сопоставимы с регулирующими клапанами при такой же эксплуатации. (3) В проектном решении можно использовать множество термокомпрессоров различной конфигурации для того, чтобы удобно приспособить к потребностям модульного конструирования установки. (4) Термокомпрессия является почти изотермическим процессом. (5) Низкая стоимость термокомпрессоров может привести к высокой рентабельности инвестиций.
Конкретные варианты осуществления
Хотя следующее описание относится к конкретным вариантам осуществления, можно понять, что это описание предназначается для иллюстрации, а не для ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.
Первый вариант осуществления изобретения представляет собой способ извлечения водорода в ходе гидрогенизационного превращения, причем способ включает: обеспечение установки гидрогенизационного превращения устройством повышения давления, где в устройстве повышения давления используется поток высокого давления для повышения давления; введение водородсодержащего потока в устройство для повышения давления, таким образом увеличивается давление водородсодержащего потока; маршрутизацию водородсодержащего потока из устройства повышения давления в парожидкостный сепаратор; и выделение водорода из водородсодержащего потока в установке очистки водорода для того, чтобы получить поток извлеченного водорода. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до первого варианта в этом параграфе, где устройство повышения давления включает в себя термокомпрессор, и где способ дополнительно включает использование потока извлеченного водорода из установки очистки водорода в пределах установки гидрогенизационного превращения. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, до первого варианта в этом параграфе, где устройство повышения давления включает в себя жидкоструйный эжектор, и где способ дополнительно включает использование потока извлеченного водорода из установки очистки водорода в пределах установки гидрогенизационного превращения. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, до первого варианта в этом параграфе, где поток высокого давления принимается из сепаратора. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, до первого варианта в этом параграфе, где сепаратор включает в себя один из горячих сепараторов и холодных сепараторов; и парожидкостный сепаратор включает в себя один из горячих испарительных барабанов и холодных испарительных барабанов. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, до первого варианта в этом параграфе, где водородсодержащий поток на стадии введения включает поток отходящего газа, содержащий водород, из приемника отпарной колонны; и в устройстве повышения давления используется жидкий поток высокого давления для повышения давления. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до первого варианта в этом параграфе, где жидкий поток высокого давления из холодного сепаратора имеет избыточное давление между 10,0 и 16,0 МПа; поток отходящего газа из приемника отпарной колонны имеет избыточное давление между 0,5 и 1,5 МПа; и водородсодержащий поток, который направляется в холодный испарительный барабан, имеет давление между 2,5 МПа и 3,0 МПа. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до первого варианта в этом параграфе, где поток отходящего газа, содержащего водород, включает между 25 мол. % и... мол. % водорода. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до первого варианта в этом параграфе, где сепаратор включает один из горячих сепараторов или холодный сепаратор; и парожидкостный сепаратор включает один из горячих испарительных барабанов или холодных испарительных барабанов. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до первого варианта в этом параграфе, где установка гидрогенизационного превращения представляет собой установку гидрокрекинга. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до первого варианта в этом параграфе, где установка гидрогенизационного превращения представляет собой установку гидроочистки. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до первого варианта в этом параграфе, который дополнительно содержит аминную обработку водородсодержащего потока из парожидкостного сепаратора в аминном скруббере до маршрутизации водородсодержащего потока в установку очистки водорода. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до первого варианта в этом параграфе, где установка очистки водорода включает в себя установку адсорбции со скачком давления. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до первого варианта в этом параграфе, где поток высокого давления поступает из скруббера рециркулирующего газа.
Второй вариант осуществления изобретения представляет собой способ извлечения водорода в ходе гидрогенизационного превращения, причем способ включает: обеспечение установки гидрогенизационного превращения термокомпрессором, где в термокомпрессоре используется жидкий поток высокого давления из сепаратора для повышения давления; введение потока отходящего газа, содержащего водород, из приемника отпарной колонны в термокомпрессор, таким образом увеличивается давление водородсодержащего потока; аминную обработку водородсодержащего потока из термокомпрессора в аминном скруббере; и маршрутизацию водородсодержащего потока из аминного скруббера в установку адсорбции со скачком давления для того, чтобы получить поток извлеченного водорода. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты указанные выше в этом параграфе, вплоть до второго варианта в этом параграфе, который дополнительно включает: маршрутизацию водородсодержащего потока из термокомпрессора в первый парожидкостный сепаратор; маршрутизацию водородсодержащего потока из первого парожидкостного сепаратора во второй парожидкостный сепаратор; маршрутизацию водородсодержащего потока из второго парожидкостного сепаратора в аминный скруббер для обработки газа амином; и использование потока извлеченного водорода из установки адсорбции со скачком давления в пределах установки гидрогенизационного превращения. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, вплоть до второго варианта в этом параграфе, где вторым парожидкостным сепаратором является холодный испарительный барабан.
Третий вариант осуществления изобретения представляет собой способ извлечения водорода в ходе гидрогенизационного превращения, причем способ включает: обеспечение установки гидрогенизационного превращения термокомпрессором, где в термокомпрессоре используется жидкий поток высокого давления из насоса для повышения давления; введение потока отходящего газа, содержащего водород, из приемника отпарной колонны в термокомпрессор, таким образом увеличивается давление водородсодержащего потока; маршрутизацию водородсодержащего потока из термокомпрессора в парожидкостный сепаратор; аминную обработку газа водородсодержащего потока из парожидкостного сепаратора в аминном скруббере; и маршрутизацию водородсодержащего потока из аминного скруббера в установку адсорбции со скачком давления для того, чтобы получить поток извлеченного водорода. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, до третьего варианта в этом параграфе, который дополнительно включает в себя маршрутизацию водородсодержащего потока из парожидкостного сепаратора во второй парожидкостный сепаратор; маршрутизацию водородсодержащего потока из второго парожидкостного сепаратора в аминный скруббер для обработки газа амином; и использование потока извлеченного водорода из установки адсорбции со скачком давления в пределах установки гидрогенизационного превращения. Вариантом осуществления изобретения является один, любой или все варианты, указанные выше в этом параграфе, до третьего варианта в этом параграфе, который дополнительно включает в себя маршрутизацию полученного водородсодержащего потока из термокомпрессора в первый парожидкостный сепаратор; маршрутизацию водородсодержащего потока из первого парожидкостного сепаратора во второй парожидкостный сепаратор; маршрутизацию водородсодержащего потока из второго парожидкостного сепаратора в третий парожидкостный сепаратор; и маршрутизацию водородсодержащего потока из третьего парожидкостного сепаратора в аминный скруббер для обработки газа амином.
Хотя были продемонстрированы и описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что для специалиста в этой области техники могут быть очевидными другие модификации, замещения и альтернативы. Такие модификации, замещения и альтернативы может быть выполнены без отклонения от существа и объема изобретения, которые должны определяться прилагаемой формулой изобретения.
1. Способ извлечения водорода в ходе гидрогенизационного превращения, который включает в себя:
обеспечение установки гидрогенизационного превращения устройством повышения давления (10), где в устройстве повышения давления (10) используется поток высокого давления (24), поступающий из сепаратора (22), для повышения давления;
введение водородсодержащего потока (12) в устройство повышения давления (10) и увеличение вследствие этого давления водородсодержащего потока;
маршрутизацию водородсодержащего потока (28) из устройства повышения давления (10) в парожидкостный сепаратор (18); и
выделение водорода из водородсодержащего потока в установке очистки водорода (44) с получением потока извлеченного водорода (48).
2. Способ по п. 1, в котором устройство повышения давления (10) включает термокомпрессор, причем способ дополнительно включает использование потока извлеченного водорода (48) из установки очистки водорода (44) в пределах установки гидрогенизационного превращения.
3. Способ по п. 1, в котором устройство повышения давления (10) включает жидкоструйный эжектор, причем способ дополнительно включает использование потока извлеченного водорода (48) из установки очистки водорода (44) в пределах установки гидрогенизационного превращения.
4. Способ по п. 1, в котором:
сепаратор включает один из следующего: горячий сепаратор (42) и холодный сепаратор (22); и
парожидкостный сепаратор включает один из следующего: горячий испарительный барабан (19) и холодный испарительный барабан (18).
5. Способ по п. 4, в котором:
водородсодержащий поток (12) со стадии введения включает поток отходящего газа, содержащий водород из приемника отпарной колонны (14); и
в устройстве повышения давления (10) используется жидкий поток высокого давления для повышения давления.
6. Способ по п. 5, в котором: жидкий поток высокого давления (24) из холодного сепаратора (22) имеет избыточное давление между 10,0 МПа и 16,0 МПа;
давление потока отходящего газа (12) из приемника отпарной колонны (14) имеет значение между 0,5 МПа и 1,5 МПа; и
водородсодержащий поток (28), направляемый в холодный испарительный барабан (18), имеет избыточное давление между 2,5 МПа и 3,0 МПа.
7. Способ по п. 5, в котором поток отходящего газа (12), содержащего водород, включает от 25 мол. % до 75 мол. % водорода.
8. Способ по п. 1, дополнительно включающий:
аминную обработку водородсодержащего потока (32) из парожидкостного сепаратора в аминном скруббере (36), которую проводят до маршрутизации водородсодержащего потока в установку очистки водорода (44).
9. Способ по п. 1, в котором установка очистки водорода (44) включает в себя адсорбционную установку со скачком давления.
10. Способ по п. 1, в котором поток высокого давления (40) поступает из скруббера (31) рециркулирующего газа.
