정유 공장 멤브레인 시스템
PRISM 멤브레인 시스템은 정유 공장의 수소처리 공정에서 수소를 회수하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이 시스템은 수소 재활용 루프에 축적되는 불활성 화합물을 제거합니다. 따라서 시스템 내 수소 균형을 유지하는 데 필요한 인공 수소의 양을 줄일 수 있습니다. 수소 루프를 새롭게 함으로써 공정 운영 비용을 절감할 수 있습니다.
일반적인 PRISM 멤브레인 시스템은 혼입된 액체를 제거하고 공급 가스를 멤브레인 분리기로 들어가기 전에 예열하는 전처리 섹션으로 구성됩니다. 주요 공정 변수에는 압력, 온도, 오염 물질 제거율 및 멤브레인 표면적(시스템 설계에 포함된 분리기의 수에 따라 결정됨)이 포함됩니다.
다양한 막 분리 장치 구성으로 순도와 회수율을 최적화할 수 있습니다. PRISM 막 시스템은 특정 운영 또는 자본 요구 사항에 맞춰 확장 및 맞춤 설정이 가능합니다.
기체 분리에 있어 막의 작동 원리
기체 분자는 부분 압력 차이에 의해 중공사막 벽의 표면을 투과합니다. 투과 속도는 용해도 및 확산, 기체-고분자 조합, 그리고 개별 기체 성분의 투과 속도에 영향을 받습니다. 투과 속도 차이가 클수록 효과적인 분리 효율이 높아집니다.
막 분리 장치 설계
- 각 압력 용기에 단일 멤브레인 번들을 쉽게 설치할 수 있습니다.
- 간단하고 내구성이 뛰어난 차압 밀봉 설계
- 축 방향으로 배열된 섬유 (촘촘하게 감긴 형태가 아님)
- ASME, PED, GOST, GB 및 기타 국제 규격에 따라 제작된 압력 용기
- 지름 4인치(100mm)와 8인치(200mm) 두 가지 크기로 제공됩니다.
정유 공장에서 멤브레인은 어떻게 작동할까요?
정유 공정에서 수소첨가 공정을 수행하려면 고부가가치 수소가 필요합니다. 수소첨가 공정에서는 고압 배출 가스가 생성되는데, 이 가스는 수소가 풍부하지만 메탄 및 더 무거운 탄화수소 화합물과 같은 "불활성 물질"도 포함하고 있습니다. 이러한 "불활성 물질"을 제거함으로써 수소 흐름을 수소첨가 공정에 필요한 보충 수소량을 줄이면서 수소첨가 공정으로 재순환시킬 수 있습니다.
공급 가스가 분리기에 들어가면, 빠른 기체(수소)는 무거운 화합물보다 막 벽을 더 빨리 투과하여 중공사막 다발의 내경 쪽으로 배출됩니다. 이렇게 정화된 기체는 보충 수소와 함께 수소처리 장치로 되돌아갑니다.
섬유를 투과하지 못한 유체(비투과 유체)는 수소 농도가 약 40%이지만 메탄과 더 무거운 탄화수소를 함유하고 있으며, 이는 연료 가스 네트워크로 공급됩니다. 이러한 탄화수소는 간단한 터보 팽창기 또는 냉각 시스템을 사용하여 회수할 수 있습니다.
프리즘 막 시스템의 석유 정제 응용 분야
퍼지 가스에서 수소 회수
PRISM 멤브레인 시스템을 사용하면 수소처리 공정에서 발생하는 퍼지 가스 스트림의 수소 순도를 92~98mol%까지, 회수율은 85~95%까지 향상시킬 수 있습니다. 심지어 수소 함량이 20~30mol%인 촉매분해 공정의 배출 가스 스트림도 단일 단계 분리 방식으로는 70~90mol%, 2단계 시스템을 사용하면 최대 95mol%까지 순도를 높일 수 있습니다.
재활용 루프에서 불활성 부산물 제거
수소처리 장치 또는 수소분해 장치의 성능을 향상시키는 한 가지 방법은 퍼지 과정에서 고순도 수소를 회수하여 보충수로 사용하는 것입니다. 또 다른 방법은 재순환 루프에서 불활성 부산물(이너트)을 제거하는 것입니다. PRISM 멤브레인 시스템은 반응기에서 생성되는 불활성 부산물을 즉시 제거함으로써 보충 수소만 사용하는 경우보다 더 높은 루프 순도를 달성합니다. 불활성 부산물 제거를 통해 운영자는 수소 손실에 대한 걱정 없이 더 넓은 범위의 공급 원료 및 제품 사양에 맞춰 수소처리 장치를 조정할 수 있습니다.
수소 캐스케이드 미세 조정
PRISM 멤브레인 시스템은 공급 스트림의 수소 부분압을 향상시켜 수소처리 촉매의 수명을 연장합니다. 공급 스트림의 순도가 향상되어 기존 수소처리 설비에서 더 높은 처리량 또는 더 까다로운 처리 조건을 구현할 수 있습니다.
새로운 수소처리 설비에서 PRISM 멤브레인 시스템은 순도가 낮은 연료 흐름이나 촉매 개질기 배출가스로부터 수소를 회수합니다.
수소 생산 설비(증기 메탄 개질기)
PRISM 멤브레인 시스템을 사용하여 스팀 메탄 개질기 공급 가스에서 고순도 수소를 회수함으로써 병목 현상을 해소할 수 있습니다. 수소를 제거함으로써 더 많은 탄화수소를 스팀 메탄 개질기에 공급할 수 있으므로 수소 생산량이 증가합니다.
가스 회수
PRISM 멤브레인 시스템에서 투과되지 않은 가스는 실질적으로 압력 손실 없이 배출됩니다. 수소가 제거된 이 가스는 높은 발열량을 가지며, 고압 연료 헤더에 쉽게 공급하거나 수소 플랜트 공급 가스, 파이프라인 가스 또는 LPG 플랜트 공급 가스로 사용할 수 있습니다.
특징
유연한
PRISM 멤브레인 시스템은 계획된 또는 예상치 못한 공정 변경이 발생할 때 운영 유연성을 제공합니다. 시스템은 일정 수준의 생산량 감소를 흡수하며, 용량 증가 요구 사항은 PRISM 멤브레인 분리기를 추가하여 충족할 수 있습니다. 또한, 회수율과 순도를 유지하면서 분리기를 밸브로 차단하여 추가적인 생산량 감소를 구현할 수 있습니다. 투과액 매니폴드에서 여러 개의 분기구를 통해 다양한 순도와 유량의 유체를 얻을 수 있습니다. PRISM 멤브레인 시스템은 분리기 어셈블리가 스키드 장착형이므로 공장 내 다른 위치로 이동 설치가 가능합니다.
콤팩트
이 소형 시스템은 협소하거나 공간이 부족한 플랜트에도 쉽게 설치할 수 있으며, 현장 설치 시간, 비용 및 시공 오류 가능성을 최소화합니다. 부지 준비는 최소한으로, 간단한 콘크리트 지지대와 적절한 공정 및 유틸리티 라인만 있으면 됩니다. 사전 조립된 시스템에 연결할 때는 일반적으로 특별한 가동 중단이 필요하지 않습니다.
효율적이고 경제적
PRISM 멤브레인 시스템은 대부분의 응용 분야에서 80~95%의 높은 수소 및 탄화수소 회수율을 제공합니다. PRISM 멤브레인 시스템은 정유 공정과 거의 동일한 가스 압력에서 작동하므로 분리 공정을 구동하기 위한 추가 압축 에너지가 필요하지 않습니다. 일반적으로 소모되는 유틸리티는 온도 제어용 증기, 계측용 공기 및 퍼징용 질소로 제한됩니다. 특수 공급 가스 전처리가 필요한 응용 분야에만 추가 유틸리티가 필요합니다. 시스템 가동 및 정지가 간편하며 회수는 즉시 시작됩니다.
유지 관리가 간편함
PRISM 멤브레인 분리기는 모니터링, 수리 또는 교체가 필요한 움직이는 부품이 없습니다. 적절하게 설치하고 설계 조건 내에서 작동시키면 사실상 유지보수가 필요 없습니다. PRISM 멤브레인 시스템은 조정, 유지보수 또는 작업자의 관리가 필요하지 않습니다. 다양한 공정 조건에서도 정상적으로 작동하며 물, 암모니아, 황화수소, 이산화탄소, 탄화수소 및 방향족 화합물과 같은 일부 오염 물질에 대한 내성을 갖습니다.
긴 수명
PRISM 멤브레인 시스템은 평균 7년의 수명으로 다양한 분야에서 가동되고 있습니다. 전 세계적으로 500대 이상의 PRISM 멤브레인 시스템이 공정 가스 분야에 설치되어 사용되고 있으며, 여기에는 암모니아 퍼지 가스 회수 분야 230대 이상, 정유 공장 분야 90대, 일산화탄소 정화 분야 60대, 메탄올 퍼지 가스 회수 분야 50대, 그리고 기타 석유화학 분야 50대가 포함됩니다.
일반적인 석유 정제 시스템에서는 90~98몰% 순도의 수소가 생산됩니다. 생산 가스의 순도는 공급 원료의 조성, 가용 차압, 그리고 필요한 수소 회수율에 따라 달라집니다. 탄화수소가 풍부한 스트림은 공급 가스와 거의 동일한 압력으로 연료 가스로 재사용됩니다.
PRISM 멤브레인 시스템은 정유 공정 흐름도에 쉽게 통합됩니다. 이 시스템은 일반적으로 수소 회수, 불활성 부산물 제거 및 공장 병목 현상 해소에 사용됩니다.