石油化学プラント向け膜システム

ガス流から不純物を取り除くことで、貴重なガスをリサイクル・再利用し、コストを削減できます。目的の反応を達成するために、ガス混合物を複数回循環させることもできます。

メタノールパージからの水素回収

メタノールは、合成ガス流を触媒反応器に導入することで製造されます。合成ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、そしてメタン、窒素、アルゴンなどの不活性副生成物で構成されています。メタノール変換は最初のパスでは完全に合成されないため、このプロセスでは各成分をサイクルで繰り返し使用する必要があります。このプロセスにより、不活性副生成物が蓄積され、除去されます。

得られたパージガスには、合成ガス成分が高濃度で含まれています。また、液化工程で除去されなかったメタノールも含まれています。このメタノールは回収されなければ、コストのかかる製品廃棄物となる可能性があります。

PRISMメンブレンシステムは、パージストリームからメタノールを分離し、製品ガスとして水素を合成ループに戻します。システムは通常、パージで失われたメタノールを回収するための水スクラバーを備えています。PRISMメンブレンは、水素の90%と二酸化炭素の60%を回収します。このシステムは、メタノールプラントの生産量の変動に合わせて容易に調整できます。

H2/CO合成ガス比調整（SynGas）

最初のPRISMメンブレンシステムは、まさにこの用途のために1977年に開発されました。PRISMメンブレンセパレーターは、オキソアルコール合成ガス流中の水素と一酸化炭素の比率を調整します。原料ガスは合成ループ圧力とほぼ同じ圧力で処理されるため、膜分離はこの用途に最適です。水素/一酸化炭素の比率は、特定のプロセス要件に合わせて容易に調整できます。

PRISM膜システムの石油化学分野への応用

水素化パージストリーム

膜システムから回収された水素は、水素化プロセスに供給されるだけでなく、プラント内の他の用途にも使用できます。PRISM膜システムは、純度60～70モル%の水素を85～90モル%まで精製し、回収率は80%を超えます。純度要件が柔軟であれば、より高い回収率を達成できます。PRISM膜システムは、パージ流量が大きく変動する条件や、他の水素回収システムでは対応できない条件にも対応できます。

PSAパージガスからの水素回収

PRISM メンブレンセパレーターを PSA システムの背後に組み合わせると、排ガスを圧縮してアップグレードすることで、最大 97% の水素を回収できます。

一酸化炭素濃縮

PRISM メンブレン システムは、水素を含む供給ストリームから一酸化炭素 (CO) を精製します。

このアプリケーションでは、PRISMメンブレンシステムは単段システムで純度85モル%のCOを生成できます。より高純度のCOが必要なシステムでは、二段システムとリサイクルコンプレッサーを組み合わせることで分離効率が向上し、CO製品の純度は95モル%以上に向上します。膜分離により水素だけでなく水蒸気も除去されるため、COガスストリームは追加の脱水処理なしですぐに使用できます。

ガス分離における膜の仕組み

ガス分子は、分圧差によって中空糸壁の薄い膜を透過します。透過速度はガスとポリマーの組み合わせによって決まります。輸送機構は、膜への溶解性と膜を透過する拡散性の組み合わせです。分離能力は、個々のガス成分の相対的な透過速度によって決まります。透過性の差が大きいほど、拡散による効果的な分離は大きくなります。

膜分離器の設計

  • 各圧力容器に単一の膜束を簡単に設置できます
  • シンプルで耐久性のある差圧シール設計
  • 軸方向に詰め込まれた繊維（密に巻かれた構成ではなく）
  • ASME、PED、GOST、GB、その他の国際規格に準拠した圧力容器
  • 直径4インチ（100 mm）と8インチ（200 mm）の2種類があります

特徴

フレキシブル

PRISMメンブレンシステムは、計画的または予期せぬプロセス変更が発生した場合でも、柔軟な運用を実現します。ある程度のターンダウンはシステムの柔軟性によって吸収され、処理能力の要件増加はセパレーターの追加によって対応できます。さらにターンダウンが必要な場合は、セパレーターのバルブを開閉することで、回収率と純度を維持できます。透過水マニホールドからの複数の分岐により、異なる純度と流量のストリームが供給されます。用途によっては、原料ガスの前処理が必要になります。

コンパクト

コンパクトなメンブレンシステムは、小規模または混雑したプラントにも適合します。効率的なモジュール設計により、現場での設置時間と費用を最小限に抑えることができます。現場の準備は最小限で、シンプルなコンクリート支持台とプロセスラインおよびユーティリティラインを設置するだけで済みます。プレアセンブリシステムへの接続は、通常、特別なシャットダウンを必要としません。PRISMメンブレンシステムは、セパレーターアセンブリがスキッドマウントされているため、移動可能です。

効率的で経済的

PRISMメンブレンシステムは、水素、CO2、炭化水素の回収率が高く、ほとんどの用途で80～95%の効率を達成しています。ユーティリティの消費量は通常、計装用空気のみで、温度制御には蒸気（または水）が使用されます。一般的なパージシステムは、必要な分離を行うのに適した圧力で動作するため、圧縮動力は必要ありません。起動と停止は簡単で、冷却や前処理は不要で、ガスがシステムに供給された直後から回収が開始されます。

メンテナンスの手間がかからない

PRISMメンブレンセパレーターには、監視、修理、交換が必要な可動部品がありません。適切に設置され、設計条件下で運転されている場合、実質的にメンテナンスフリーです。PRISMメンブレンセパレーターは、調整やオペレーターの介入をほとんど必要としません。変化するプロセス条件下でも適切な動作を維持し、水、アンモニア、硫化水素、二酸化炭素、炭化水素、芳香族などの低濃度の汚染物質にも耐性があります。

長寿

堅牢な設計と構造により、石油化学用途において長寿命を実現します。PRISMメンブレンセパレーターは、1977年から様々な用途で稼働しています。

Air Products を選ぶ理由は何ですか?

当社は、石油化学用途における仕様適合システムの設計・構築において、最も豊富な経験を有しています。最初のPRISMメンブレンセパレーターのいくつかは、1977年に稼働を開始しました。

プロセスガス用途向けのPRISMメンブレンシステムは、世界中で500台以上稼働しています。これには、アンモニアパージガス回収用230台、石油精製用途90台、一酸化炭素精製用60台、メタノールパージガス回収用50台、その他の石油化学用途50台が含まれます。