Membransystemer for petrokjemiske anlegg

Fjerning av urenheter fra gassstrømmer sparer penger ved å resirkulere og gjenbruke verdifulle gasser. Gassblandinger kan til og med sykles gjennom flere ganger for å oppnå ønsket reaksjon.

Hydrogenutvinning fra metanolrensing

Metanol produseres ved å introdusere en syntesegassstrøm i en katalytisk reaktor. Syntesegassen består av hydrogen, karbonmonoksid, karbondioksid og inerte biprodukter som metan, nitrogen og argon. Metanolkonvertering syntetiseres ikke fullstendig i første omgang, så prosessen krever at komponentene går gjennom en syklus. Denne prosessen fører til at de inerte biproduktene akkumuleres og renses ut.

Den resulterende spylegassen inneholder høye konsentrasjoner av syntesegasskomponentene. Den inneholder også metanol, som ikke fjernes i flytendegjøringstrinnet. Hvis metanolen ikke gjenvinnes, kan den være et kostbart produktsvinn.

PRISM-membransystemer behandler spylestrømmen ved å separere metanol som produktgass og returnere hydrogenet til syntesesløyfen. Systemet inkluderer vanligvis en vannskrubber for å gjenvinne metanol som går tapt i spylingen. PRISM-membraner gjenvinner 90 % av hydrogenet og 60 % av karbonoksidene. Systemet kan enkelt justeres for å møte svingende produksjon fra metanolanlegget.

Justering av H2/CO-syntesegassforhold (SynGas)

Det aller første PRISM-membransystemet ble bygget for akkurat denne applikasjonen i 1977. PRISM-membranseparatorer justerer forholdet mellom hydrogen og karbonmonoksid i okso-alkohol-syntesegasstrømmer. Membranseparasjon er et godt egnet verktøy for denne applikasjonen, siden tilførselsgassen behandles ved i hovedsak samme trykk som syntesesløyfetrykket. Forholdet mellom hydrogen og karbonmonoksid kan enkelt justeres for å oppfylle spesifikke prosesskrav.

Petrokjemiske anvendelser av PRISM-membransystemer

Hydrogeneringsrensestrømmer

Gjenvunnet hydrogen fra membransystemet mater hydrogeneringsprosessen og kan også brukes andre steder i anlegget. PRISM-membransystemer er utviklet for å oppgradere hydrogen fra 60–70 mol% renhet opp til 85–90 mol% med gjenvinningsgrader som overstiger 80 %. Hvis renhetskravet er fleksibelt, kan høyere gjenvinningsgrader oppnås. PRISM-membransystemer håndterer svært varierende spylestrømningshastigheter og forhold der andre hydrogengjenvinningssystemer svikter.

Hydrogenutvinning fra PSA-rensegass

Når de er paret bak et PSA-system, kan PRISM-membranseparatorer gjenvinne opptil 97 % av hydrogenet ved å komprimere og oppgradere avgassen.

Karbonmonoksidberikelse

PRISM-membransystemer renser karbonmonoksid (CO) fra tilførselsstrømmer som inneholder hydrogen.

I denne applikasjonen kan PRISM-membransystemet produsere 85 mol% renhet av CO i et ettrinnssystem. For systemer som krever høyere renhet av CO, vil et totrinnssystem og en resirkuleringskompressor forbedre separasjonen, og øke CO-produktets renhet til 95 mol% eller mer. Membranseparasjon fjerner vanndamp samt hydrogen, slik at CO-gasstrømmen er klar til bruk uten ytterligere dehydrering.

Hvordan membraner fungerer for gassseparasjon

Gassmolekyler trenger gjennom den tynne huden på hulfiberveggen drevet av en partialtrykkforskjell. Permeasjonshastigheten er spesifikk for gass-polymer-paret. Transportmekanismen er en kombinasjon av løselighet i og diffusjon gjennom membranen. Separasjonskapasiteten bestemmes av de relative permeasjonshastighetene til de individuelle gasskomponentene. Jo større forskjellen i permeabilitet, desto større er den effektive separasjonen ved diffusjon.

Membranseparatordesign

  • Enkel installasjon av enkeltmembranbunt i hver trykkbeholder
  • Enkel og slitesterk differensialtrykkforseglingsdesign
  • Aksialt pakkede fibre (i stedet for tett viklet konfigurasjon)
  • Trykkbeholdere bygget i henhold til: ASME, PED, GOST, GB og andre internasjonale forskrifter
  • Tilgjengelig i diameter på 100 mm og 200 mm

Funksjoner

Fleksibel

PRISM-membransystemer gir driftsfleksibilitet når planlagte eller uventede prosessendringer oppstår. Noe av reduksjonen absorberes av systemets fleksibilitet, og økte kapasitetskrav dekkes ved å legge til flere separatorer. Ytterligere reduksjon oppnås ved å ventilere separatorer som opprettholder gjenvinning og renhet. Flere uttak fra permeatmanifolden gir strømmer med ulik renhet og strømningshastighet. Noen applikasjoner krever forbehandling av mategass.

Kompakt

Det kompakte membransystemet passer inn i små eller overfylte anlegg. Den effektive og modulære designen vil minimere installasjonstid og -kostnader på stedet. Forberedelsen av stedet er minimal og krever bare en enkel betongstøtteplate pluss prosess- og forsyningsledninger. Tilkoblinger til det forhåndsmonterte systemet krever vanligvis ingen spesiell avstengning. PRISM-membransystemer kan flyttes fordi separatorenheten er montert på meier.

Effektiv og økonomisk

PRISM-membransystemer har høye utvinningsgrader for hydrogen, CO2 og hydrokarboner med en effektivitet på 80–95 % for de fleste bruksområder. Forbruket er vanligvis begrenset til instrumentluft, mens damp (eller vann) brukes til temperaturkontroll. Typiske spylesystemer opererer ved trykk som er egnet for å generere de nødvendige separasjonene, så det er ikke behov for kompresjonskraft. Oppstart og avstengning er enkelt: ingen nedkjøling eller forkondisjonering er nødvendig, og utvinningen starter umiddelbart etter at gassen er matet inn i systemet.

Lavt vedlikehold

PRISM-membranseparatorene har ingen bevegelige deler som må overvåkes, repareres eller byttes ut. De er så godt som vedlikeholdsfrie når de er riktig installert og i drift innenfor designforholdene. PRISM-membranseparatorer krever så godt som ingen justeringer eller operatøroppmerksomhet. De vil opprettholde riktig drift under varierende prosessforhold og tolerere små konsentrasjoner av forurensninger som vann, ammoniakk, hydrogensulfid, karbondioksid, hydrokarboner og aromater.

Lang levetid

Den robuste designen og konstruksjonen sikrer lang levetid i petrokjemiske applikasjoner. PRISM-membranseparatorer har vært i drift i en rekke tjenester – noen siden 1977.

Hvorfor velge Air Products?

Vi har mest erfaring med å designe og bygge spesifikasjonskompatible systemer for petrokjemiske applikasjoner. Noen av de første PRISM-membranseparatorene ble tatt i bruk i 1977.

Over 500 PRISM-membransystemer for prosessgassapplikasjoner er i drift over hele verden. Disse inkluderer 230 systemer for ammoniakkrensing av gass, 90 systemer i oljeraffinerier, 60 systemer for rensing av karbonmonoksid, 50 systemer for metanolrensing av gass og 50 i andre petrokjemiske applikasjoner.