炼油厂膜系统

PRISM膜系统是炼油厂加氢处理工艺中氢气回收的关键组件。它们能够去除氢气循环回路中积聚的惰性化合物。这意味着维持系统氢气平衡所需的氢气量更少。通过定期更新氢气循环回路，可以降低工艺运行成本。

典型的 PRISM 膜系统包括一个预处理部分，用于去除夹带液体并预热进料气体，然后再进入膜分离器。关键工艺变量包括：压力、温度、污染物去除率和膜表面积（由系统设计中的分离器数量决定）。

多种膜分离器配置可供选择，以优化纯度和回收率。PRISM膜系统具有可扩展性和可定制性，能够满足特定的运营或资金需求。

膜分离气体的工作原理

气体分子在分压差的驱动下穿过中空纤维膜壁。渗透速率受溶解度和扩散系数、气体-聚合物配对以及各气体组分渗透速率的影响。渗透率差异越大，有效分离效果越好。

膜分离器设计

  • 每个压力容器中单个膜束的安装都非常简便。
  • 结构简单耐用的差压密封设计
  • 轴向排列的纤维（而非紧密缠绕的结构）
  • 压力容器的制造符合以下标准：ASME、PED、GOST、GB 及其他国际规范。
  • 提供 4 英寸（100 毫米）和 8 英寸（200 毫米）两种直径规格。

膜技术在炼油厂中的工作原理

在炼油厂作业中，需要高价值氢气来进行加氢处理。加氢处理装置会产生高压尾气（富含氢气，但也含有甲烷和较重烃类化合物等“惰性气体”）。通过去除这些“惰性气体”，可以将氢气流循环回加氢处理装置，从而减少加氢处理所需的氢气补充量。

当进料气体进入分离器时，快速渗透的气体（氢气）比较重的化合物更快地穿过膜壁，并从中空纤维膜束的孔侧排出。这股净化后的气流与补充氢气一起返回加氢处理器。

未渗透纤维的流体（非渗透流体）氢气浓度约为40%，但其中含有甲烷和较重的碳氢化合物，这些物质会被输送到燃料气管网。这些碳氢化合物可以通过简单的涡轮膨胀机或冷却系统回收。

棱镜膜系统在炼油厂的应用

从吹扫气体中回收氢气

借助 PRISM 膜系统，加氢处理产生的吹扫气流可以提纯至 92 至 98 mol% 的氢气纯度，回收率可达 85% 至 95%。即使是含有 20 至 30 mol% 氢气的催化裂化尾气流，也可以提纯至 70 至 90 mol% 的纯度（单级分离），或通过两级系统提纯至高达 95 mol%。

回收循环中惰性副产品的剔除

提高加氢处理装置或加氢裂化装置性能的一种方法是从吹扫气体中回收高纯度氢气，用作补充氢气。另一种方法是从循环回路中去除惰性副产物（惰性物质）。PRISM膜系统通过在反应器中去除生成的惰性物质，可获得比单独使用补充氢气更高的循环纯度。去除惰性副产物使操作人员能够根据更广泛的进料和产品规格调整加氢处理装置，而无需担心氢气损失。

精细调节氢级联

PRISM膜系统通过提高进料流中的氢气分压来延长加氢处理器催化剂的使用寿命。进料纯度的提高使得现有加氢处理器能够承受更高的处理量或更严苛的处理条件。

在新安装的氢处理器中，PRISM 膜系统可以从低纯度燃料流或催化重整器尾气中回收氢气。

制氢装置（蒸汽甲烷重整装置）

通过使用 PRISM 膜系统从蒸汽甲烷重整器进料气中回收高纯度氢气，可以消除瓶颈。去除氢气后，可以向蒸汽甲烷重整器输送更多的碳氢化合物，从而提高氢气产量。

天然气回收

未渗透气体从PRISM膜系统排出时几乎没有压力损失。由于氢气已被去除，该气体具有很高的热值。它可以很容易地送入高压燃料总管，或用作制氢厂的原料气、管道气或液化石油气厂的原料气。

特征

灵活的

PRISM膜分离系统可在计划内或计划外工艺变更时提供灵活的运行方式。系统可吸收部分处理量下降，并通过增加PRISM膜分离器来满足不断增长的产能需求。此外，可通过阀门关闭部分分离器来进一步降低处理量，从而维持回收率和纯度。渗透液歧管上的多个引出口可提供不同纯度和流速的流体。由于分离器组件采用撬装式设计，PRISM膜分离系统可轻松迁移至不同的工厂位置。

袖珍的

该紧凑型系统可轻松安装在小型或拥挤的工厂中，并最大限度地减少现场安装时间、成本和潜在的施工错误。场地准备工作极少，仅需一个简单的混凝土支撑垫以及相应的工艺和公用设施管线。与预组装系统的连接通常无需特殊停机。

高效且经济

PRISM膜分离系统对氢气和碳氢化合物的回收率很高，大多数应用的回收效率可达80-95%。由于PRISM膜分离系统在与炼油厂操作基本相同的气体压力下运行，因此无需额外的压缩能量来驱动分离过程。公用工程消耗通常仅限于蒸汽（用于温度控制）、仪表空气和用于吹扫的氮气。只有在需要特殊进料气预处理的情况下才需要其他公用工程。系统启动和关闭简便，回收过程可立即开始。

低维护成本

PRISM膜分离器没有需要监控、维修或更换的活动部件。只要正确安装并在设计条件下运行，它们几乎无需维护。PRISM膜系统无需任何调整、维护或操作人员关注。它们能够在各种工艺条件下保持正常运行，并能耐受某些污染物，例如水、氨、硫化氢、二氧化碳、碳氢化合物和芳烃。

长寿

PRISM膜系统已广泛应用于各种领域，平均使用寿命为七年。全球已有超过500套PRISM膜系统投入使用，用于工艺气体处理。其中包括230多套用于氨吹扫气回收的系统、90套用于炼油厂的系统、60套用于一氧化碳净化的系统、50套用于甲醇吹扫气回收的系统以及50套用于其他石化应用的系统。

典型的炼油系统生产的氢气纯度在90至98摩尔%之间。产品气的纯度取决于原料组成、可用的分压差和所需的氢气回收率。富含烃类的气流以与原料气几乎相同的压力返回，用作燃料气。

PRISM膜系统可轻松集成到炼油厂流程中。它们通常用于氢气回收、惰性副产品去除和工厂瓶颈消除。