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炼厂气是炼厂在加工原油过程中产生的尾气,组成主要为氢气和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等碳氢化合物,由于现有的分离工艺比较单一,对氢气和轻烃的回收率低,导致剩余大量的炼厂气难以被利用,外排瓦斯管网,造成氢气和轻烃资源的极大浪费。因此,找到一种能够提高炼厂气中氢气与轻烃回收率的工艺,从而减少氢气和轻烃资源的浪费,成为目前已成为各石化企业和科研部门亟待解决的问题。某炼厂气体总量接近30000Nm3/h,氢气含量(m01%)约占42%,轻烃含量(m01%)约占10%,原使用PSA对其中的氢气进行回收,但由于进料气组成复杂,部分流股不满足PSA进料条件,氢气和轻烃的回收率低。本研究在氢气和轻烃分离传统的工艺基础上,设计了PSA/冷凝／精馏工艺,并以此为基础,为进一步提高氢气和轻烃的回收率,采用氢膜(HM)与有机蒸汽膜(VM)与其耦合,开发出HM/PSA/冷凝/精馏膜耦合工艺和VM/HM/PSA/冷凝/精馏膜耦合工艺。HM对PSA进料气进行提纯,VM对含有部分轻烃的HM渗余气和PSA解吸气进行回收,并优化了工艺流程。利用UniSim Design软件对三种工艺的流程模拟与优化后,考察了冷凝温度、膜面积等参数对经济效益的影响,冷凝温度降低,经济效益增加；膜面积增加,经济效益先增加后降低。并分别计算三种工艺的炼厂气氢气和轻烃的回收率与经济效益,进行三组间比较。当冷凝温度为-23℃,HM膜面积为8492m2,VM膜面积为2530m2,进料压力为2500kPa时,经济效益最佳,为3.147亿元／年。采用VM/HM/PSA/冷凝/精馏耦合工艺,与无膜工艺相比,氢气回收率提高了22%,LPG回收率提高了30.37%,C5+轻油回收率提高了61.67%,LPG产量27143t·a-1,C5+轻油产量5487t·a-1,氢气产量6790t·a-1,经济效益提高了0.907亿元/年。研究结果说明,在对炼厂氢气与轻烃的回收中,冷凝温度、膜面积、进料压力等参数对经济效益具有直接影响,膜耦合工艺有助于提高氢气和轻烃的回收率,增加经济效益。