Systèmes membranaires pour usines pétrochimiques
L'élimination des impuretés des flux gazeux permet de réaliser des économies grâce au recyclage et à la réutilisation de ces gaz précieux. Les mélanges gazeux peuvent même être recyclés plusieurs fois pour obtenir la réaction souhaitée.
Récupération d'hydrogène à partir de la purge au méthanol
Le méthanol est produit par l'introduction d'un flux de gaz de synthèse dans un réacteur catalytique. Ce gaz est composé d'hydrogène, de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone et de sous-produits inertes tels que le méthane, l'azote et l'argon. La conversion du méthanol n'étant pas complète dès le premier passage, le procédé nécessite un recyclage des composants. Ce processus permet l'accumulation et l'élimination des sous-produits inertes.
Le gaz de purge obtenu contient de fortes concentrations des composants du gaz de synthèse. Il contient également du méthanol, qui n'est pas éliminé par l'étape de liquéfaction. S'il n'est pas récupéré, ce méthanol peut représenter un gaspillage de produit coûteux.
Les systèmes à membranes PRISM traitent le flux de purge en séparant le méthanol (gaz produit) et en réinjectant l'hydrogène dans le circuit de synthèse. Le système comprend généralement un laveur à eau pour récupérer le méthanol perdu lors de la purge. Les membranes PRISM récupèrent 90 % de l'hydrogène et 60 % des oxydes de carbone. Le système s'adapte facilement aux variations de production de l'unité de méthanol.
Ajustement du rapport gaz de synthèse H2/CO (SynGas)
Le tout premier système membranaire PRISM a été conçu spécifiquement pour cette application en 1977. Les séparateurs membranaires PRISM ajustent le rapport hydrogène/monoxyde de carbone dans les flux de gaz de synthèse d'oxo-alcools. La séparation membranaire est parfaitement adaptée à cette application, car le gaz d'alimentation est traité à une pression sensiblement identique à celle de la boucle de synthèse. Le rapport hydrogène/monoxyde de carbone peut être facilement ajusté pour répondre aux exigences spécifiques du procédé.
Applications pétrochimiques des systèmes à membrane PRISM
Flux de purge d'hydrogénation
L'hydrogène récupéré par le système membranaire alimente le procédé d'hydrogénation et peut également être utilisé ailleurs dans l'usine. Les systèmes membranaires PRISM sont conçus pour augmenter la pureté de l'hydrogène de 60-70 % molaire à 85-90 % molaire, avec des taux de récupération supérieurs à 80 %. Si les exigences de pureté sont flexibles, des taux de récupération plus élevés peuvent être atteints. Les systèmes membranaires PRISM supportent des débits de purge très variables et des conditions où d'autres systèmes de récupération d'hydrogène sont mis à rude épreuve.
Récupération d'hydrogène à partir du gaz de purge PSA
Associés à un système PSA, les séparateurs à membrane PRISM peuvent récupérer jusqu'à 97 % de l'hydrogène en comprimant et en valorisant les gaz résiduaires.
Enrichissement en monoxyde de carbone
Les systèmes à membrane PRISM purifient le monoxyde de carbone (CO) des flux d'alimentation contenant de l'hydrogène.
Dans cette application, le système membranaire PRISM peut produire du CO₂ d'une pureté de 85 % molaire en une seule étape. Pour les systèmes exigeant un CO₂ de pureté supérieure, un système à deux étapes et un compresseur de recyclage permettent d'améliorer la séparation, portant la pureté du CO₂ produit à 95 % molaire ou plus. La séparation membranaire élimine la vapeur d'eau ainsi que l'hydrogène, rendant le flux de CO₂ directement utilisable sans déshydratation supplémentaire.
Comment fonctionnent les membranes pour la séparation des gaz
Les molécules de gaz traversent la fine membrane de la fibre creuse sous l'effet d'une différence de pression partielle. Le taux de perméation est spécifique au couple gaz-polymère. Le transport s'effectue par solubilité dans la membrane et par diffusion à travers celle-ci. La capacité de séparation est déterminée par les taux de perméation relatifs des différents composants gazeux. Plus la différence de perméabilité est importante, plus la séparation par diffusion est efficace.
Conception de séparateur à membrane
- Installation facile d'un seul faisceau de membranes dans chaque récipient sous pression
- Conception simple et durable du joint d'étanchéité à pression différentielle
- Fibres disposées axialement (plutôt que enroulées serrées)
- Appareils sous pression construits conformément aux normes : ASME, PED, GOST, GB et autres codes internationaux
- Disponible en diamètres de 4 pouces (100 mm) et de 8 pouces (200 mm).
Caractéristiques
Flexible
Les systèmes membranaires PRISM offrent une grande flexibilité d'exploitation face aux modifications de procédé, planifiées ou imprévues. La flexibilité du système permet d'absorber certaines réductions de production, et l'ajout de séparateurs supplémentaires répond aux besoins accrus en capacité. Une réduction de production supplémentaire est possible grâce à la mise hors tension de certains séparateurs, ce qui préserve la récupération et la pureté du fluide. Plusieurs points de prélèvement sur le collecteur de perméat permettent d'obtenir des flux de puretés et de débits différents. Certaines applications nécessitent un prétraitement du gaz d'alimentation.
Compact
Le système membranaire compact s'intègre parfaitement aux installations de petite taille ou à forte densité. Sa conception modulaire et efficace minimise les délais et les coûts d'installation. La préparation du site est minimale : une simple dalle de support en béton, ainsi que les conduites de process et de services, suffisent. Le raccordement au système pré-assemblé ne nécessite généralement aucun arrêt de production. Les systèmes membranaires PRISM sont mobiles grâce au montage sur châssis de l'ensemble séparateur.
Efficace et économique
Les systèmes à membrane PRISM offrent des taux de récupération élevés pour l'hydrogène, le CO₂ et les hydrocarbures, avec des rendements de 80 à 95 % pour la plupart des applications. La consommation d'énergie se limite généralement à l'air comprimé, la vapeur (ou l'eau) étant utilisée pour la régulation de la température. Les systèmes de purge fonctionnent à des pressions adaptées aux séparations requises, ce qui élimine le besoin de puissance de compression. La mise en marche et l'arrêt sont simples : aucun refroidissement ni préconditionnement n'est nécessaire et la récupération commence immédiatement après l'injection du gaz dans le système.
entretien réduit
Les séparateurs à membrane PRISM ne comportent aucune pièce mobile à surveiller, réparer ou remplacer. Ils ne nécessitent pratiquement aucun entretien lorsqu'ils sont correctement installés et utilisés dans les conditions nominales. Les séparateurs à membrane PRISM ne requièrent quasiment aucun réglage ni intervention de l'opérateur. Ils fonctionnent correctement quelles que soient les conditions de process et tolèrent de faibles concentrations de contaminants tels que l'eau, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène, le dioxyde de carbone, les hydrocarbures et les composés aromatiques.
Longue vie
La conception et la construction robustes garantissent une longue durée de vie dans les applications pétrochimiques. Les séparateurs à membrane PRISM sont utilisés dans une grande variété d'applications, certains depuis 1977.
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Nous possédons la plus grande expérience en matière de conception et de construction de systèmes conformes aux spécifications pour les applications pétrochimiques. Certains des premiers séparateurs à membrane PRISM ont été mis en service en 1977.
Plus de 500 systèmes à membrane PRISM pour applications de gaz de procédé sont en service dans le monde entier. Parmi eux, 230 sont utilisés pour la récupération des gaz de purge d'ammoniac, 90 pour le raffinage du pétrole, 60 pour la purification du monoxyde de carbone, 50 pour la récupération des gaz de purge de méthanol et 50 pour d'autres applications pétrochimiques.