'H2分離是氣體膜分離技術應用最成熟的市場, 氫氣分離膜+變壓吸附組合工藝是H2分離最適宜的模式. 隨著節能降耗, VOCs脫除和CO2減排等方面的要求不斷提升, 還會有更多種類的氣體分離膜產品和工藝應用在石化行業中. ' 中國膜工業協會石油和化工膜技術應用專業委員會秘書長黨延齋日前向記者介紹了氣體分離膜技術的發展狀況.
'在氣體膜分離技術中, 氫氣分離膜技術佔有很大比重, 也是開發應用最早, 技術最成熟的氣體膜分離技術. ' 黨延齋介紹說, 氫氣分離膜的優點和缺點都很明顯, 一句話概括就是 '提濃不提純' . 具體來說, 由於氫氣分離膜是利用不同氣體分子在膜中的滲透速率不同來實現分離與回收, 所以H2收率較高, 在91%左右, 但產品純度低, 收率也不穩定, 受進料組分變化影響也比較大.
'在實際應用過程中, 一般使用氫氣分離膜+變壓吸附(PSA)組合工藝, 先用氫氣分離膜將煉廠中降壓的幹氣從20%~30%提濃到60%~70%後, 再使用變壓吸附技術進行提純. 對煉油過程產生的多股富氫氣體採用組合技術, 不僅可以達到持續分離氣體的目的, 還可以很大程提高氣體分離的經濟性, 降低工藝H2製取成本, 同時減少CO2排放. ' 黨延齋說.
他向記者介紹了中石油大連石化分公司對富氫資源進行回收利用獲得可觀經濟效益的例子. '大連石化的富氫資源較多, 包括年產220萬噸重整PSA解吸氣, 年產80萬噸柴油加氫脫硫氣, 年產420萬噸輕烴回收幹氣等裝置都產生富氫氣體. 大連石化實施了富氫回收改造項目, 採用氫氣分離膜+PSA組合工藝將這些富氫氣體中的H2回收後作為工藝用氫使用. 改造項目全部投資1億元, 成本回收期僅為半年. ' 黨延齋說.
該項目改造實施後, 不僅原有的10萬Nm3/h制氫裝置停工備用, 還實現了煙氣減排17萬Nm3/h. 同時, 回收H2還使燃料氣氫濃度降低, 燃料加熱爐運行更穩定;富氫回收單元投產也使氫量的變化快速反應至氫網, 使氫網壓力控制更為平穩.
'我國煉油能力在3億噸/年左右, 從脫硫工藝到生產柴油, 汽油, 潤滑油等產品都離不開加氫. 初步計算, 我國煉油行業一年大約需要150億~200億m3H2, 如果全部通過煤制氫裝置來製取, 大概會排放上千萬噸的CO2, 將對我國的碳減排帶來很大壓力. 因此煉化企業應當充分利用富氫資源, 並根據自身條件, 選擇適應的氫氣分離膜+PSA組合工藝進行論證, 改造. ' 黨延齋說.
此外, 黨延齋還表示, 空分制氮的能耗也很大, 如果先用氣體分離膜將N2提濃到95%~97%後再進行空分制氮, 可以降低空分能耗. 同樣, 這種思路也可以用在富氧氣體製備上.
除了氫氣分離膜, 目前有機蒸氣膜在石化行業的VOCs脫除和有機單體回收工藝中也有一些應用.
黨延齋表示, 當前有機蒸氣膜應用在VOCs脫除中主要面臨著兩大問題: 一是由於水凝氣引起的脫除效果下降的問題;二是短時間氣體流量超過設計負荷所帶來的脫除效果下降的問題. '推進有機蒸氣膜在VOCs脫除領域的應用, 必須解決這兩個問題. ' 黨延齋說.
他還指出, 除了氫氣分離膜和有機蒸氣膜, 隨著節能降耗, VOCs脫除和CO2減排等方面的要求不斷提升, 其他種類的氣體分離膜在石化行業也有很好的發展空間. 如H2S/CH4分離膜, 更高性能的O2/N2分離膜, 用於碳捕集的CO2/N2分離膜, 合成氣提純及IGCC電廠中使用的CO2/H2分離膜, 以及更優異的烯烴/烷烴分離膜, 這些也都是氣體分離膜技術潛在的發展方向.