Sistemas de membrana para plantas petroquímicas
A remoção de impurezas de fluxos gasosos gera economia por meio da reciclagem e reutilização de gases valiosos. Misturas gasosas podem até mesmo ser recicladas diversas vezes para se obter a reação desejada.
Recuperação de hidrogênio a partir da purga de metanol
O metanol é produzido pela introdução de um fluxo de gás de síntese em um reator catalítico. O gás de síntese é composto por hidrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono e subprodutos inertes como metano, nitrogênio e argônio. A conversão do metanol não ocorre completamente na primeira passagem, portanto, o processo requer que os componentes sejam recirculados em um ciclo. Esse processo faz com que os subprodutos inertes se acumulem e sejam eliminados.
O gás de purga resultante contém altas concentrações dos componentes do gás de síntese. Inclui também metanol, que não é removido na etapa de liquefação. Se não for recuperado, esse metanol pode representar um desperdício de produto dispendioso.
Os sistemas de membrana PRISM tratam o fluxo de purga separando o metanol como gás produto e retornando o hidrogênio ao circuito de síntese. O sistema geralmente inclui um lavador de água para recuperar o metanol perdido na purga. As membranas PRISM recuperam 90% do hidrogênio e 60% dos óxidos de carbono. O sistema é facilmente ajustável para atender às flutuações de produção da planta de metanol.
Ajuste da proporção de gás de síntese H2/CO (SynGas)
O primeiro Sistema de Membrana PRISM foi construído especificamente para esta aplicação em 1977. Os separadores de membrana PRISM ajustam a proporção de hidrogênio para monóxido de carbono em fluxos de gás de síntese de oxoálcoois. A separação por membrana é ideal para esta aplicação, visto que o gás de alimentação é tratado essencialmente à mesma pressão do circuito de síntese. A proporção hidrogênio/monóxido de carbono pode ser facilmente ajustada para atender a requisitos específicos do processo.
Aplicações petroquímicas dos sistemas de membrana PRISM
Correntes de purga de hidrogenação
O hidrogênio recuperado do sistema de membrana alimenta o processo de hidrogenação e também pode ser usado em outras partes da planta. Os Sistemas de Membrana PRISM são projetados para elevar a pureza do hidrogênio de 60–70% molar para 85–90% molar, com taxas de recuperação superiores a 80%. Se o requisito de pureza for flexível, taxas de recuperação ainda maiores podem ser alcançadas. Os Sistemas de Membrana PRISM lidam com vazões e condições de purga bastante variáveis, onde outros sistemas de recuperação de hidrogênio falham.
Recuperação de hidrogênio do gás de purga do PSA
Quando instalados em conjunto com um sistema PSA, os separadores de membrana PRISM podem recuperar até 97% do hidrogênio através da compressão e melhoria do gás residual.
Enriquecimento de monóxido de carbono
Os sistemas de membrana PRISM purificam o monóxido de carbono (CO) de fluxos de alimentação que contêm hidrogênio.
Nesta aplicação, o Sistema de Membrana PRISM pode produzir CO com pureza de 85% em um sistema de estágio único. Para sistemas que requerem CO com maior pureza, um sistema de dois estágios e um compressor de recirculação melhorarão a separação, aumentando a pureza do CO produzido para 95% ou mais. A separação por membrana remove o vapor de água, bem como o hidrogênio, de modo que o fluxo de gás CO esteja pronto para uso sem necessidade de desidratação adicional.
Como as membranas funcionam para a separação de gases
As moléculas de gás permeiam a fina camada da parede da fibra oca, impulsionadas por uma diferença de pressão parcial. A taxa de permeação é específica para o par gás-polímero. O mecanismo de transporte é uma combinação de solubilidade na membrana e difusão através dela. A capacidade de separação é determinada pelas taxas de permeação relativas dos componentes gasosos individuais. Quanto maior a diferença de permeabilidade, maior a separação efetiva por difusão.
Projeto de separador de membrana
- Instalação simplificada de um único feixe de membranas em cada vaso de pressão.
- Design de vedação de pressão diferencial simples e durável
- Fibras empacotadas axialmente (em vez de configuração firmemente enrolada)
- Vasos de pressão construídos de acordo com: ASME, PED, GOST, GB e outros códigos internacionais.
- Disponível nos diâmetros de 4 polegadas (100 mm) e 8 polegadas (200 mm).
Características
Flexível
Os sistemas de membrana PRISM oferecem flexibilidade operacional quando ocorrem alterações de processo planejadas ou inesperadas. Parte da redução de vazão é absorvida pela flexibilidade do sistema, e os requisitos de capacidade aumentada são atendidos com a adição de mais separadores. Uma redução adicional de vazão é obtida através do fechamento de separadores por válvulas, o que mantém a recuperação e a pureza. Múltiplas saídas do coletor de permeado fornecem fluxos com diferentes purezas e vazões. Algumas aplicações requerem pré-tratamento do gás de alimentação.
Compactar
O sistema de membrana compacto adapta-se a instalações pequenas ou com espaço limitado. Seu design eficiente e modular minimiza o tempo e os custos de instalação no local. A preparação do terreno é mínima, exigindo apenas uma base de concreto simples, além das linhas de processo e utilidades. As conexões ao sistema pré-montado geralmente não exigem paradas especiais. Os sistemas de membrana PRISM podem ser movidos, pois o conjunto separador é montado sobre uma base.
Eficiente e econômico
Os sistemas de membrana PRISM apresentam altas taxas de recuperação de hidrogênio, CO2 e hidrocarbonetos, com eficiências de 80 a 95% para a maioria das aplicações. O consumo de utilidades normalmente se limita ao ar comprimido utilizado para instrumentação, com vapor (ou água) para controle de temperatura. Os sistemas de purga típicos operam em pressões adequadas para gerar as separações necessárias, dispensando o uso de energia de compressão. A inicialização e a parada são simples: não requerem resfriamento ou pré-condicionamento, e a recuperação começa imediatamente após a entrada do gás no sistema.
Baixa manutenção
Os separadores de membrana PRISM não possuem peças móveis que necessitem de monitoramento, reparo ou substituição. São praticamente isentos de manutenção quando instalados e operados corretamente, dentro das condições de projeto. Os separadores de membrana PRISM não requerem praticamente nenhum ajuste ou atenção do operador. Mantêm o funcionamento adequado sob diversas condições de processo e toleram pequenas concentrações de contaminantes como água, amônia, sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono, hidrocarbonetos e aromáticos.
Vida longa
O design e a construção robustos garantem uma longa vida útil em aplicações petroquímicas. Os separadores de membrana PRISM operam em uma ampla variedade de serviços — alguns desde 1977.
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Temos vasta experiência no projeto e construção de sistemas que atendem às especificações para aplicações petroquímicas. Alguns dos primeiros separadores de membrana PRISM entraram em operação em 1977.
Mais de 500 sistemas de membrana PRISM para aplicações em gases de processo estão em operação em todo o mundo. Destes, 230 são utilizados na recuperação de gás de purga de amônia, 90 em refinarias de petróleo, 60 na purificação de monóxido de carbono, 50 na recuperação de gás de purga de metanol e 50 em outras aplicações petroquímicas.