Sistemi a membrana per impianti petrolchimici
La rimozione delle impurità dai flussi di gas consente di risparmiare denaro riciclando e riutilizzando gas preziosi. Le miscele di gas possono anche essere sottoposte a più cicli per ottenere la reazione desiderata.
Recupero di idrogeno dallo spurgo del metanolo
Il metanolo viene prodotto introducendo un flusso di gas di sintesi in un reattore catalitico. Il gas di sintesi è composto da idrogeno, monossido di carbonio, anidride carbonica e sottoprodotti inerti come metano, azoto e argon. La conversione del metanolo non avviene completamente al primo passaggio, quindi il processo richiede che i componenti vengano sottoposti a un ciclo continuo. Questo processo provoca l'accumulo e la successiva espulsione dei sottoprodotti inerti.
Il gas di spurgo risultante contiene elevate concentrazioni dei componenti del gas di sintesi. Include anche metanolo, che non viene rimosso dalla fase di liquefazione. Se non recuperato, questo metanolo può rappresentare uno spreco di prodotto costoso.
I sistemi a membrana PRISM trattano il flusso di spurgo separando il metanolo come gas prodotto e reimmettendo l'idrogeno nel circuito di sintesi. Il sistema solitamente include uno scrubber ad acqua per recuperare il metanolo perso durante lo spurgo. Le membrane PRISM recuperano il 90% dell'idrogeno e il 60% degli ossidi di carbonio. Il sistema è facilmente regolabile per adattarsi alle fluttuazioni di produzione dell'impianto di metanolo.
Regolazione del rapporto del gas di sintesi H2/CO (SynGas)
Il primo sistema a membrana PRISM fu costruito proprio per questa applicazione nel 1977. I separatori a membrana PRISM regolano il rapporto idrogeno/monossido di carbonio nei flussi di gas di sintesi di oxo-alcoli. La separazione a membrana è ideale per questa applicazione, poiché il gas di alimentazione viene trattato essenzialmente alla stessa pressione del circuito di sintesi. Il rapporto idrogeno/monossido di carbonio può essere facilmente regolato per soddisfare specifici requisiti di processo.
Applicazioni petrolchimiche dei sistemi a membrana PRISM
Flussi di spurgo dell'idrogenazione
L'idrogeno recuperato dal sistema a membrana alimenta il processo di idrogenazione e può essere utilizzato anche in altre parti dell'impianto. I sistemi a membrana PRISM sono progettati per migliorare la purezza dell'idrogeno dal 60-70% molare all'85-90% molare, con tassi di recupero superiori all'80%. Se il requisito di purezza è flessibile, è possibile ottenere tassi di recupero più elevati. I sistemi a membrana PRISM gestiscono portate di spurgo e condizioni ampiamente variabili, in cui altri sistemi di recupero dell'idrogeno falliscono.
Recupero di idrogeno dal gas di spurgo PSA
Se abbinati a un sistema PSA, i separatori a membrana PRISM possono recuperare fino al 97% dell'idrogeno comprimendo e purificando il gas di coda.
Arricchimento del monossido di carbonio
I sistemi a membrana PRISM purificano il monossido di carbonio (CO) dai flussi di alimentazione contenenti idrogeno.
In questa applicazione, il sistema a membrana PRISM può produrre CO2 con una purezza dell'85% molare in un sistema monostadio. Per i sistemi che richiedono una purezza della CO2 più elevata, un sistema a due stadi e un compressore di riciclo miglioreranno la separazione, aumentando la purezza della CO2 prodotta fino al 95% molare o superiore. La separazione a membrana rimuove sia il vapore acqueo che l'idrogeno, in modo che il flusso di CO2 gassosa sia pronto all'uso senza ulteriore disidratazione.
Come funzionano le membrane per la separazione dei gas
Le molecole di gas permeano attraverso la sottile pellicola della parete della fibra cava, spinte da una differenza di pressione parziale. La velocità di permeazione è specifica della coppia gas-polimero. Il meccanismo di trasporto è una combinazione di solubilità e diffusione attraverso la membrana. La capacità di separazione è determinata dalle velocità di permeazione relative dei singoli componenti gassosi. Maggiore è la differenza di permeabilità, maggiore è l'effettiva separazione per diffusione.
Progettazione del separatore a membrana
- Facile installazione di un singolo fascio di membrane in ogni recipiente a pressione
- Design semplice e durevole della guarnizione di pressione differenziale
- Fibre impaccate assialmente (piuttosto che in configurazione strettamente avvolta)
- Recipienti a pressione costruiti secondo: ASME, PED, GOST, GB e altri codici internazionali
- Disponibile con diametro da 4 pollici (100 mm) e 8 pollici (200 mm)
Caratteristiche
Flessibile
I sistemi a membrana PRISM offrono flessibilità operativa in caso di modifiche di processo pianificate o impreviste. Una parte del turndown viene assorbita dalla flessibilità del sistema e l'aggiunta di ulteriori separatori soddisfa i requisiti di capacità aumentata. Un ulteriore turndown viene ottenuto tramite valvole di separazione dei separatori, che mantengono il recupero e la purezza. Prese multiple dal collettore del permeato forniscono flussi di diverse purezze e portate. Alcune applicazioni richiedono il pretrattamento del gas di alimentazione.
Compatto
Il sistema a membrana compatto si adatta a impianti piccoli o sovraffollati. Il suo design efficiente e modulare riduce al minimo i tempi e i costi di installazione in loco. La preparazione del sito è minima e richiede solo una semplice piattaforma di supporto in cemento e linee di processo e di servizio. I collegamenti al sistema preassemblato di solito non richiedono arresti speciali. I sistemi a membrana PRISM possono essere spostati poiché il gruppo separatore è montato su skid.
Efficiente ed economico
I sistemi a membrana PRISM offrono elevati tassi di recupero di idrogeno, CO2 e idrocarburi, con efficienze dell'80-95% per la maggior parte delle applicazioni. Il consumo di energia è normalmente limitato all'aria strumentale, mentre il vapore (o l'acqua) viene utilizzato per il controllo della temperatura. I tipici sistemi di spurgo operano a pressioni adatte a generare le separazioni richieste, quindi non è necessaria alcuna potenza di compressione. L'avvio e lo spegnimento sono semplici: non è richiesto alcun raffreddamento o precondizionamento e il recupero inizia immediatamente dopo l'immissione del gas nel sistema.
Bassa manutenzione
I separatori a membrana PRISM non hanno parti mobili da monitorare, riparare o sostituire. Sono praticamente esenti da manutenzione se correttamente installati e utilizzati entro le condizioni di progetto. I separatori a membrana PRISM non richiedono praticamente alcuna regolazione o attenzione da parte dell'operatore. Mantengono il corretto funzionamento in diverse condizioni di processo e tollerano piccole concentrazioni di contaminanti come acqua, ammoniaca, acido solfidrico, anidride carbonica, idrocarburi e aromatici.
Lunga vita
Il design e la costruzione robusti garantiscono una lunga durata in applicazioni petrolchimiche. I separatori a membrana PRISM sono impiegati in un'ampia gamma di applicazioni, alcune delle quali fin dal 1977.
Perché scegliere Air Products?
Abbiamo la maggiore esperienza nella progettazione e costruzione di sistemi conformi alle specifiche per applicazioni petrolchimiche. Alcuni dei primi separatori a membrana PRISM furono messi in servizio nel 1977.
Oltre 500 sistemi a membrana PRISM per applicazioni con gas di processo sono operativi in tutto il mondo. Tra questi, 230 sistemi per il recupero dei gas di spurgo dell'ammoniaca, 90 sistemi per applicazioni di raffinazione del petrolio, 60 sistemi per la purificazione del monossido di carbonio, 50 sistemi per il recupero dei gas di spurgo del metanolo e 50 in altre applicazioni petrolchimiche.