氣體分離膜材料在煉化企業(yè)中的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了膜材料在煉化企業(yè)氣體分離中的應(yīng)用實(shí)例，并將膜的應(yīng)用前景給出判斷。

關(guān)鍵詞：液相床；液相加氫；柴油加氫；工業(yè)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TQ028.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）15-0334-01

1 前 言

煉廠瓦斯氣一般占煉廠煉制原油量3～5%，一個(gè)千萬(wàn)噸煉廠的煉廠氣會(huì)超過(guò)30萬(wàn)t/年。煉廠氣大多都會(huì)直接進(jìn)入瓦斯管網(wǎng)，作為煉化所需的燃料。煉廠瓦斯氣綜合回收是指對(duì)煉廠氣中高經(jīng)濟(jì)效益的C2、C3、C4、C5+、H2進(jìn)行回收。如圖1所示，1000萬(wàn)t煉廠投資在2億左右的尾氣回收項(xiàng)目，每年經(jīng)濟(jì)凈效益均超過(guò)1億元。

2 氫氣的分離提濃和回收利用

在氣體分離膜應(yīng)用領(lǐng)域里，氫氣膜分離技術(shù)是開(kāi)發(fā)應(yīng)用最早、技術(shù)上最成熟，取得的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著的技術(shù)。1979年，美國(guó)在煉廠建立第一套氫回收系統(tǒng)后的二十幾年的歷史里，各煉油廠、化肥廠已有幾百套用氣體膜集成的氫回收裝置在運(yùn)行。

我國(guó)煉化企業(yè)在90年代初開(kāi)始成套引進(jìn)膜氫氣回收系統(tǒng)，如齊魯石化。近幾年我國(guó)煉化企業(yè)開(kāi)始推廣膜回收氫氣系統(tǒng)，它主要用于以下方面。

2.1 加氫尾氣中的氫氣回收

如荊門(mén)石化潤(rùn)滑油加氫裝置配有一套膜分離系統(tǒng)，回收加氫尾氣中的氫氣，膜分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量從1500～4500m3/h。長(zhǎng)嶺石化柴油加氫尾氣采用膜回收氫系統(tǒng)，設(shè)計(jì)處理量為4000m3/h，2004年4月投入運(yùn)用。金陵石化等都有同類回收裝置在運(yùn)行。

2.2 加氫循環(huán)氣中惰性氣的排除

氫氣膜系統(tǒng)也非常適合于加氫循環(huán)氣中的隋性氣的排除，用膜分離作惰性氣體排除時(shí)，每損失一體積的氫，可排除3～5體積的烴類，其選擇性是簡(jiǎn)單地排放的12～20倍，如上海石化150萬(wàn)T/A中壓加氫裂化循環(huán)氣采用膜分離提純系統(tǒng)，將氫氣提純后回收使用，平均處理量為4800m3/h，每年產(chǎn)生大量直接經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 催化裂化干氣（FCCU）的氫氣回收

催化裂化尾氣中氫含量相對(duì)較低（一般在20～50%），壓力較低，但由于排放量大，所以流失的絕對(duì)量相當(dāng)大，用膜法和PSA集成工藝將尾氣中氫氣提純回收是最好的工藝方法，如武漢石化催化干氣就是用膜分離系統(tǒng)與PSA集成技術(shù)回收氫氣，每年可獲大量經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 重整氣的氫氣提純

重整氣氫氣濃度一般在82～93%之間，膜分離系統(tǒng)可以很方便經(jīng)濟(jì)地把含氫量83～93%的重整氫提純至99%以上。洛陽(yáng)石化70萬(wàn)T/A連續(xù)重整裝置，采用膜分離提純系統(tǒng)，將處理量為2000m3/h、純度為88%氫氣提高到98%以上，使催化劑還原過(guò)程的裂解反應(yīng)得到控制。燕山石化等都有類同提純系統(tǒng)。膜分離裝置具有設(shè)備簡(jiǎn)單（撬裝式）、占地面積小，容易安裝、操用方便、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

3 揮發(fā)有機(jī)油氣的回收利用

煉廠裝車臺(tái)（汽油、石腦油、苯、二甲苯）、油庫(kù)和加油站都有大量的油氣揮發(fā)，它既污染了環(huán)境又給安全帶來(lái)隱患，據(jù)有關(guān)調(diào)研的數(shù)據(jù)表明，裝運(yùn)一次汽油就要有0.2%油氣排放，而加油站在加油過(guò)程中油氣揮發(fā)更為嚴(yán)重，1989年由德國(guó)GKSS研制，BOSIG公司生產(chǎn)了全世界第一套氣體膜油氣回收裝置后，用膜技術(shù)回收有機(jī)油氣得到了很快的推廣，它和傳統(tǒng)回收油氣的辦法如深冷法、吸附法、溶劑法（國(guó)外已淘汰）比較，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、能耗低，操作簡(jiǎn)單、安全可靠、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，所以有非常好的應(yīng)用前景。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年全國(guó)民用汽油車約2400萬(wàn)輛，消耗汽油5000萬(wàn)t，從煉廠裝車臺(tái)到加油站總計(jì)揮發(fā)損耗汽油約40萬(wàn)t，經(jīng)濟(jì)損失約十幾億人民幣，可見(jiàn)揮發(fā)損耗浪費(fèi)了大量的石油資源。從國(guó)外統(tǒng)計(jì)數(shù)字看，裝車臺(tái)、油庫(kù)和大型加油站安裝膜法回收油氣系統(tǒng)，投資回收期平均為兩年。我國(guó)目前在煉廠裝車臺(tái)、加油站已開(kāi)展了膜法回收油氣的工作。

4 用氣體膜空分制富氧和氮

這在石化企業(yè)也很有推廣意義。MONSANTO公司開(kāi)發(fā)了一套膜法制氮裝置，氮?dú)饧兌瓤蛇_(dá)99%（體積），所以煉化企業(yè)進(jìn)行擴(kuò)能建設(shè)中可以研究如何采用膜法和現(xiàn)有低溫空分相結(jié)合的辦法制氮，它可以減少投資、降低能耗和運(yùn)行費(fèi)用。

5 滲透汽化技術(shù)的應(yīng)用

滲透汽化，又稱滲透蒸發(fā)（PERVAPORATION，簡(jiǎn)稱PV），是一種新型膜分離技術(shù)，包括蒸汽滲透（VAPOUR PERMEATION，簡(jiǎn)稱VP），它利用致密高聚合物膜對(duì)液體混合物中各組分的溶解擴(kuò)散性能不同來(lái)實(shí)現(xiàn)分離的一種膜過(guò)程，它類似于氣體膜的分離原理，該技術(shù)用于液體混合物的分離，其突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠以低的能耗實(shí)現(xiàn)蒸餾、萃取、吸附等傳統(tǒng)的方法難于完成的分離任務(wù)。

6 結(jié) 論

目前國(guó)內(nèi)煉化企業(yè)在推廣應(yīng)用氣體分離膜技術(shù)方面發(fā)展不平衡，有的企業(yè)已應(yīng)用氣體膜回收氫氣、回收乙烯、回收氯甲烷、回收異丁烷等，而且已見(jiàn)到了很好的效益，但有的企業(yè)目前仍未推廣應(yīng)用。目前氣體膜技術(shù)已較為成熟，只要注意選好產(chǎn)品及成套廠商，就可以保證應(yīng)用的成功。希望通過(guò)氣體分離膜技術(shù)在煉化企業(yè)推廣應(yīng)用，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

收稿日期：2018-4-24