膜技術(shù)在石油化工油氣回收系統(tǒng)應(yīng)用

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摘要：石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)中，需要借助提純工藝的處理，將不同的物質(zhì)進(jìn)行分離，進(jìn)而達(dá)到油氣回收的目的，使分離出的不同物質(zhì)應(yīng)用在其他用途中。膜技術(shù)研究是從20世紀(jì)開(kāi)始，該技術(shù)通過(guò)分離膜的阻礙作用，同時(shí)根據(jù)不同氣體的分子大小不同，使部分氣體可以通過(guò)分離膜，部分氣體不能通過(guò)分離膜，從而達(dá)到氣體的分離作用。膜技術(shù)在石油化工領(lǐng)域的運(yùn)用中是一種常見(jiàn)的分離技術(shù)方式，借助技改幫助石油化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)油氣的分離回收。本文是對(duì)膜技術(shù)在石油化工油氣回收系統(tǒng)中的應(yīng)用展開(kāi)相應(yīng)研究，采用回收裝置和體系，達(dá)到油氣回收的目的，為油氣回收再利用提供良好途徑。

關(guān)鍵詞：膜技術(shù)；石油化工；油氣回收系統(tǒng)；應(yīng)用

膜技術(shù)是利用膜的分類原理，使用特殊方法進(jìn)行分類，該技術(shù)利用不同氣體分子的滲透能力差異性，按照不同滲透性要求進(jìn)行分離操作。膜技術(shù)的運(yùn)用可以阻止部分氣體分子通過(guò)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同組分分子的分類。當(dāng)前石油化工油氣回收系統(tǒng)中，烴類組分與空氣分離中，常見(jiàn)的分離膜形式以橡膠聚合物分離膜為主，其借助膜的滲透能力，先通過(guò)吸附和溶解的作業(yè)，將處于上游位置的滲透分子吸附和滲透過(guò)來(lái)，再通過(guò)擠壓和濃度梯度的作用，在膜裝置的兩側(cè)施壓，使其通過(guò)膜裝置，在有吸附裝置將下游位置進(jìn)行吸附，進(jìn)而完成整個(gè)的油氣分離過(guò)程，即為膜滲透過(guò)程。

1膜技術(shù)在石油化工油氣回收系統(tǒng)的應(yīng)用概述

膜技術(shù)在石油化工回收系統(tǒng)中運(yùn)用能夠顯著提高油氣的回收利用效果，通過(guò)膜的特性分離裝置，同時(shí)選擇適宜的工藝流程，達(dá)到油氣回收利用的目的。

1.1膜分離工藝

膜分離工藝中，膜技術(shù)分離運(yùn)用，可以與其他方式聯(lián)合并用，單一使用膜分離技術(shù)，可能無(wú)法保證滿足分離的實(shí)際需要。而借助其他技術(shù)的并用，則可以提升分離效率，分離的效果也更為顯著。通常情況下，膜的分離工藝可以與內(nèi)部油氣循環(huán)聯(lián)合并用，借助改技術(shù)的強(qiáng)大吸附功能，增加分離的效果。其次，膜分離技術(shù)單獨(dú)使用需要的成本比較高，需要較大的動(dòng)態(tài)符合，消耗的能源也比較多。膜分離技術(shù)與吸附方法并用的方式，能夠降低運(yùn)行成本，改善成本投入過(guò)高等情況，尤其是膜分離無(wú)法直接處理油氣負(fù)荷波動(dòng)情況，而吸附法可以有效改善這種情況。膜技術(shù)與吸附法聯(lián)合運(yùn)用，能夠保證裝置處在循環(huán)運(yùn)行的狀態(tài)，并且保證設(shè)備運(yùn)行溫度不過(guò)高過(guò)熱，對(duì)于油氣波動(dòng)實(shí)用性比較強(qiáng)。膜分離技術(shù)研究時(shí)間比較短，相關(guān)研究比較少，尤其是膜分離效果一般，需要從國(guó)外引進(jìn)，因此實(shí)際應(yīng)用面臨較多的問(wèn)題，還需要加強(qiáng)研究。

1.2膜分離過(guò)程

膜技術(shù)分離過(guò)程中，油和氣是同時(shí)進(jìn)入到裝置內(nèi)部的，強(qiáng)氣可以通過(guò)一側(cè)的油氣，經(jīng)過(guò)升壓過(guò)程進(jìn)入吸收塔后，再由其他外部系統(tǒng)的作用，使油和氣逆流進(jìn)入，在溫度和升壓壓力塔的作用下氣體會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)中，雖然部分石油進(jìn)入到油氣分離裝置中，但是其并不影響排放。膜分離器可以將石油和氣體分類，在這個(gè)過(guò)程中可以通過(guò)壓力調(diào)整提高分離效果。膜分離器是通過(guò)氣壓差方式調(diào)節(jié)分離強(qiáng)度，改裝置的應(yīng)用效果明顯。尤其是在油氣裝置內(nèi)部循環(huán)量比較大的情況下，可使設(shè)備投資和運(yùn)行成本有效降低，同時(shí)提升設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行能力，并且在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下，膜分離器可以充分地發(fā)揮其應(yīng)用的作用。膜分離中部分尾氣剩余并不直接排放，而是將其排放到吸附槽中，這樣就可以將剩余部分吸收，這種處理方式可以滿足膜分離操作要求，同時(shí)改造工程要求，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。膜分離是比較成功的油氣分離方式，并且這個(gè)裝置在工業(yè)上運(yùn)用比較多，但是當(dāng)前膜分離技術(shù)的綜合能力不強(qiáng)，在油庫(kù)和煉油廠的運(yùn)用少。

1.3膜技術(shù)在石油化工油氣回收系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

膜技術(shù)在石油化工油氣回收中運(yùn)用要充分的考慮排放濃度，在回收處理中需要考慮工藝特點(diǎn)。第一，催化裂化。膜技術(shù)應(yīng)用中要充分的考慮分離產(chǎn)物的質(zhì)量，將天然氣、汽油等進(jìn)行分類，這些氣體可以作為裝置的燃料燃燒使用。液化石油氣是珍貴的原材料，在民用燃料中運(yùn)用比較多。膜技術(shù)運(yùn)用可以促進(jìn)催化裂化工作開(kāi)展，確保分離的吸收穩(wěn)定性。吸收穩(wěn)定性是將石油氣體相關(guān)物質(zhì)分離出來(lái)，提煉析出石油氣體中的少量氣態(tài)烴，降低吸收，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。油氣分離器可以通過(guò)壓縮機(jī)吸抽和冷卻，富油可以從泵中出來(lái)，在吸解塔頂部回收。膜技術(shù)在油氣回收中運(yùn)用能夠從中間回流保持塔內(nèi)的溫度，并且能夠?qū)⑺猩倭科头掷?，這種方式可以通過(guò)吸收、分解等得到穩(wěn)定的汽油。第二，提高工作效率。膜技術(shù)在石油化工油氣回收中運(yùn)用，可以提高油氣吸附裝置效果，在設(shè)備啟動(dòng)后要選擇合適的方案，保證設(shè)備工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)設(shè)備運(yùn)行的長(zhǎng)度與操作吸附和吸附劑有較大的影響，要想控制吸附效果就要啟動(dòng)后處理，設(shè)備加載的過(guò)程不同，在裝置內(nèi)吸附劑需要再生裝置，自動(dòng)啟動(dòng)后再生。膜技術(shù)的運(yùn)用可以降低設(shè)備運(yùn)行效率，能夠降低設(shè)備能耗，提高設(shè)備使用壽命。在吸附過(guò)程中可以提高運(yùn)行效果，并且在工業(yè)生長(zhǎng)中運(yùn)用比較多。

1.4吸附法運(yùn)用的原則

膜技術(shù)在吸附中運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)油氣中有機(jī)的烴類組分分離?；厥盏倪^(guò)程中可以結(jié)合膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效吸收。尤其是吸附劑在接近飽和狀態(tài)后可以使用室溫真空再生，進(jìn)而降低吸附罐的壓力，并且能夠通過(guò)外部系統(tǒng)中的循環(huán)汽油被吸收，使其返回到外部汽油系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)回收的目的。膜技術(shù)在油氣回收中運(yùn)用可以分為油氣回收和處理單元，在回收中可以切換操作，并且在這個(gè)過(guò)程中可以降低比表面積，改善吸附現(xiàn)狀，尤其是吸附罐可以自由切換，通過(guò)降低吸附槽的壓力再生后期注入適量空氣。吸附劑表面吸附烴，產(chǎn)生濃度高于解析氣體。膜技術(shù)在油氣吸收中運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)程同步，在油罐車裝載中運(yùn)用，能夠按照汽油數(shù)量開(kāi)展回收活動(dòng)，汽油裝車量可以通過(guò)罐車數(shù)量和流量計(jì)測(cè)量在回收氣體過(guò)程中計(jì)算活性炭的吸附量，及時(shí)的再生啟動(dòng)，提升吸附效果。

2油化工油氣回收方法

油化工油氣回收裝置是將石油與氣體分離，系統(tǒng)釋放出的C1～C4氣體進(jìn)入到氣體回收系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)壓縮和凈化后可以重新利用。石油中的氫氣體在常溫常壓狀態(tài)下是液體狀態(tài)，在改變溫度和壓力后可以分類。油氣回收系統(tǒng)可以將混合氣體分類，并且能夠?qū)⒂袡C(jī)烴類物質(zhì)冷凝后回收處理，這部分回收后可以直接排放到大氣中。

2.1吸收法

吸收法在油氣分類中運(yùn)用可以將有機(jī)烴類和空氣分類，能夠結(jié)合溶解度要求進(jìn)行分類研究，在混合油氣和吸收劑亞久中要分析有機(jī)烴類物質(zhì)與空氣分離的實(shí)際要求。在吸附劑的選擇上一般是選擇柴油、煤油等等，這類物質(zhì)不容易揮發(fā)，進(jìn)行吸收處理能夠滿足分類的目的，并且可以提高吸收質(zhì)量。吸收法在油氣分離中運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)排放濃度的控制，但是在實(shí)際運(yùn)用中的局限性比較大，可能會(huì)影響吸收效果。

2.2冷凝法

冷凝法的運(yùn)用要充分的考慮使用要求，主要是將容易冷凝的有機(jī)烴類物質(zhì)液化，這樣能夠達(dá)到與空氣分離的效果。冷凝法的運(yùn)用可以采用多級(jí)冷凝法處理，能夠結(jié)合工藝要求和溫度要求進(jìn)行回收，通過(guò)調(diào)整溫度方式進(jìn)行處理，但是這種工藝的使用需要的設(shè)備比較多，并且操作比較復(fù)雜，能耗高，成本比較高。

2.3吸附法

吸附法回收油氣可以將氣體吸附在物質(zhì)表明，能夠?qū)⑹团c氣體分類，并且能選擇不同的吸附劑進(jìn)行操作，按照操作要求和分離效果進(jìn)行分類處理，通常以活性炭或是纖維物質(zhì)組成?；钚蕴课绞且粋€(gè)放熱的過(guò)程，在溫度升高后可以將油氣中的混合物質(zhì)釋放出來(lái)，將氧氣和氮?dú)獾柔尫牛沁@種方法的運(yùn)用需要充分的考慮安全性和投入成本等情況，有效控制安全風(fēng)險(xiǎn)。

3膜技術(shù)在石油化工油氣回收系統(tǒng)的應(yīng)用

膜技術(shù)運(yùn)用可以使用高分子物質(zhì)制成透氣膜，可以讓石油氣體優(yōu)先通過(guò)透氣膜，這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)油氣的有效控制，達(dá)到理想分離效果，尤其是可以讓有機(jī)烴類物質(zhì)穿透膜后回收。膜技術(shù)在石油化工油氣回收系統(tǒng)中運(yùn)用需要對(duì)運(yùn)行的設(shè)備和回收工藝進(jìn)行分析，掌握影響油氣回收的因素，這樣在膜技術(shù)運(yùn)用中能夠選擇合適的參數(shù)，降低其他因素對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響，保證油氣回收效果。

3.1油氣回收工藝

油氣回收工藝在運(yùn)用中工藝流程主要為排放油氣、油品存儲(chǔ)揮發(fā)和呼吸，油品裝卸過(guò)程中揮發(fā)油氣，通過(guò)管路系統(tǒng)回收氣體，能夠?qū)⒂蜌饣厥帐褂?，并且可以自?dòng)回收，在氣柜的氣囊逐漸升高后膜分離系統(tǒng)可以自動(dòng)啟動(dòng)。油氣回收可以提高油氣回收率，能夠達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)環(huán)境污染。油氣回收可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，混合油氣后分類可以使用吸收劑將有機(jī)烴類回收，被吸收的物質(zhì)和新?lián)]發(fā)出的油氣可以進(jìn)入膜組件中分類，在膜組件側(cè)增加真空裝置回收。通過(guò)增加油氣滲透差方式穿透膜組件，將含有空氣的油氣物質(zhì)回收到油氣吸收塔，自上而下逆流結(jié)束，將大部分油氣吸收后進(jìn)入油氣存儲(chǔ)罐中回收處理。沒(méi)有吸收的油氣可以進(jìn)入膜分離系統(tǒng)中，穿透膜組件的油氣可以進(jìn)入真空泵后液化處理，將汽油吸收回收利用。

3.2膜組件

油氣回收中運(yùn)用膜技術(shù)可以達(dá)到比較理想的效果，可以用環(huán)境和條件分離，按照膜分離要求進(jìn)行設(shè)備組裝，膜組件可以分為螺旋卷式、板框式、中空纖維。其中螺旋卷式回收應(yīng)用吸收效果比較理想，但是在大型工業(yè)化油田回收系統(tǒng)中應(yīng)用比較少。中空纖維抗壓性比較強(qiáng)，分離效果理想，但是通透性比較差，需要較大的傳質(zhì)推動(dòng)力，在組建配置方面比較復(fù)雜，需要的成本比較高，對(duì)于尤其回收的效果一般。膜技術(shù)的運(yùn)用中平板膜與金屬外殼基礎(chǔ)，液體與外界導(dǎo)電性良好，但是這種膜設(shè)計(jì)可以防靜電，安全性比較高，適合油氣回收分離使用。

3.3緩沖氣柜

油氣回收中使用緩沖柜需要控制操作環(huán)境，降低壓力，操作壓力一般是在0.1～0.2kPa左右，在操作中可以通過(guò)管線與油氣收集分離相連，油氣聚集后，油氣的壓力超過(guò)操作后油氣會(huì)進(jìn)入到緩沖氣柜中。緩沖氣柜比較穩(wěn)定能夠保證系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，尤其是在收集過(guò)程中可以保證各個(gè)部位的壓力穩(wěn)定。在油氣回收中能夠均勻穩(wěn)定的實(shí)施，保證氣體裝置的工作效率。緩沖氣柜運(yùn)用中需要控制高峰和低估，并且可以保證回收氣體穩(wěn)定?；厥障到y(tǒng)比較穩(wěn)定，能夠保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，控制運(yùn)行的費(fèi)用。

3.4膜技術(shù)回收油氣的影響因素

膜技術(shù)回收油氣的效果受到多種因素的影響。進(jìn)料的濃度影響膜技術(shù)應(yīng)用效果，油氣回收中需要結(jié)合烴類物質(zhì)濃度調(diào)整進(jìn)料濃度，進(jìn)料的濃度增加，空氣濃度隨著進(jìn)料濃度增加導(dǎo)致空氣滲透效果降低。因此在一定溫度和壓力下需要控制烴類物質(zhì)濃度，降低對(duì)排放空氣濃度的影響。溫度影響油氣回收效果，在一定溫度下氣體通量密度有機(jī)烴類物質(zhì)大于惰性氣體，油氣膜屬于高分子材料，在烴類氣體膜中溶解系數(shù)大于擴(kuò)散系數(shù)，烴類氣體穿透膜速率與溫度有較大的關(guān)系，烴類氣體在膜中溶解系數(shù)下降，烴類氣體穿透膜速率明顯降低，無(wú)機(jī)脫性氣體在膜中溶解系數(shù)小。溫度升高對(duì)于烴類物質(zhì)膜中溶解系數(shù)高于低碳烴類物質(zhì)，創(chuàng)問(wèn)下膜通量密度一般大于低碳烴類氣體。操作壓力影響烴類物質(zhì)的回收，一般壓力越高銅梁密度越高，對(duì)于油氣回收效果比較理想，但是提高溫度不利于油氣回收利用。在工業(yè)應(yīng)用中要充分的考慮運(yùn)行成本，將操作溫度和壓力控制在一定范圍內(nèi)，在烴類氣體計(jì)算中需要按照常數(shù)考慮通量密度。

4結(jié)語(yǔ)

綜上，當(dāng)前我國(guó)石油化工油氣回收系統(tǒng)中膜技術(shù)不斷成熟，環(huán)境保護(hù)理念不斷完善，尤其是對(duì)石油油氣分離相關(guān)污染問(wèn)題更重視，因此對(duì)于油氣分離膜技術(shù)的研究不斷增多，對(duì)于膜技術(shù)的運(yùn)用也提出了更高的要求。相比于傳統(tǒng)膜技術(shù)具有更好的性能，可以提高環(huán)保性能和智能化程度。膜技術(shù)在石油化工尤其回收中運(yùn)用能夠保證回收的便捷性，更方便操作，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足回收要求。石油化工企業(yè)在油氣回收中需要對(duì)膜技術(shù)進(jìn)行研究，同時(shí)需要選擇合適的膜，滿足生產(chǎn)要求，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，要?jiǎng)?chuàng)新分離膜，加強(qiáng)對(duì)各種材質(zhì)的油氣分離膜的研究，控制膜技術(shù)應(yīng)用成本，提高膜分離應(yīng)用的效果。

作者:劉玉偉 單位:大慶石化公司銷售儲(chǔ)運(yùn)中心