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区域治理
前沿理论与策略膜分离氢回收技术在石油化工行业的应用 王洪哲
刮腻子的机器
天邦膜技术国家研究中心有心责任公司，辽宁 大连 116023
摘要：随着国内经济的快速发展，人们现已对保护环境保护越发重视，对石油产品的质量越来越高。开发新清洁能源是石油化工行业追求的目标，加氢精制更是目前生产清洁能源的主要途径。那么如何合理的利用现有宝贵的氢能源，以及控制石油精炼的成本，是大多炼厂都要面临的问题。作为耗氢量巨大的炼厂，一方面要花很大的投资来制氢，另一方面又有一部分含氢尾气要排放，氢气未得到有效的利用，造成很大的损失和浪费。因此有效的回收这些含氢废气中的氢气，是一定程度上改善炼厂氢能源紧张的现况，同时也是为企业带来可观经济效益很好的途径。 关键词：氢回收；膜分离；应用
一、氢回收的主要技术
铝铁合金
可用于炼厂含氢尾气中氢回收的技术主要包括：深冷分离、变压吸附（PSA），和膜分离技术。
（1）深冷分离法又称低温精馏法。一般采用机械方法，将气体压缩、冷却后，利用不同气体沸点上的差异进行精馏，使尾气中的氢气得到有效稳定的回收，高纯度氢气。但是在气体压缩、冷却的过程中能耗非常大。在气体流量很大的情况下，深冷分离的方式回收氢气不失为一种较好的选择；但在气体流量不是很大的情况下，生产和操作成本都比较高。 （2）近三十年来，由于计算机的发展，仪表、阀门等相关产品的质量提高，变压吸附技术回收氢气的方式也得到的广泛的应用，变压吸附具有回收高浓度氢的显著优点，通常回收氢浓度均大于99%。用变压吸附的技术回收炼厂气中的氢气缺点主要是氢气的回收率较低，投资成本高。
（3）当新型高分子材料的出现，为膜分离技术的形成和发展奠定了基础。由于膜分离的分离推动力是气体各组在膜两侧的分压差，是利用炼厂气中各个组分在通过膜时的渗透速率的不同来进行气体分离的，所提气体在膜分离的过程中无相变，膜分离装置内没有转动部件，工艺流程简单、操作方便、耗电低、安全可靠等优点。
二、膜分离氢提纯技术的简介
从全世界范围来看，目前能够独立从事应用于炼厂气氢回收的膜分离的研究生产，并有能力投入实际
应用的主要有：柏美亚公司（Permea，前Monsanto）、液化空气（Air Liquid）公司、宇部兴产公司（Ube）以及天邦膜技术工程国家研究mntp
中心有限责任公司（大连化物所）。
膜分离原理：两种或两种以上气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异。在驱动力—膜两侧压力差作用下，渗透速率相对较快的气体，如水蒸气、氢气等优先透过膜而被富集，而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气和一氧化碳等气体则在膜的滞留侧被富集。从而达到混合气体分离回收的目的。
膜分离器由金属壳体与芯部组成。原料气走膜分离器的壳程，渗透气走管程。膜分离器的芯部是由数以万计中空纤维管组成。膜分离的基本原理是利用膜两侧气体的分压差为推动力，通过溶解－渗透－扩散－解析等步骤，利用中空纤维膜对各种气体的选择透过性不同，从而达到分离的目的。如氢气在膜表面渗透速率是甲烷、乙烷、氮气及氩气的几十倍。氢气进入每根中空纤维管内、汇集后从膜分离器渗透气出口排出。未渗透的气体从膜分离器的尾气口排出。
三、工艺流程简述
一般炼厂气膜分离氢回收系统的工艺流程可以分为两个基本过程，一是炼厂气（原料气）的预处理过程，二是气体膜分离的过程。
预处理部分一般包括水洗塔（氨含量较高时，根据各品牌膜芯件的不同一般氨含量超过5-200PPm 时需加水洗塔）、气液分离、过滤及加热等过程。
原料气经洗涤、气液分离，进入过滤器过滤、经加热器加热后，再送入膜分离器。其目的是分离掉气体中夹带氨、油滴和可能的固体杂质，避免重烃在膜分离过程中凝结导致膜分离器性能下降，液体油和氨在膜分离器内长期积累，对高分子复合膜芯件有破坏作用，特别是氨和液油中的C10以上的组分对膜的危害较大。为了避免气体内有可能纯在的饱和气态水凝
结液态水，进膜前对气体进行加热，使气
体内可能存在的水远离饱和露点，同时适当的升温也可以增大膜的透量，增加氢气的回收效率。最后通过调节膜分离气投用的台数来调节氢气的回收率和回收氢气的纯度。随着炼厂循环氢的浓度提高，有利于抑制加氢催化剂的结焦、延长催化剂的使用寿命。大大的提高了炼厂的经济效益和社会效益。
膜分离氢回收系统的特点：
（1）一般膜分离装置操作弹性比较大，一般都能在80%-120%之间平稳操作。膜分离装置氢回收率一
般都能达到90%以上的回收率。
（2）开工率高。由于膜分离系统的控制点及易损件较少，膜回收系统的性能稳定、连续开工期可靠。开动灵活、膜寿命长。
（3）点地面积少，易于以后扩建或原装置的改造；投资省（一般比PSA 降低30%以上），投资回收期短，经济效益极为显著，并且流程简单，操作和维护成本较低。
（4）对于同等浓度的炼厂气而言，相对于PSA 膜分离回收氢气的浓度还是偏低的。
四、结语
气动滑板膜分离作为一门新兴迅速崛起的技术，不仅在石油化工行业得到广泛的应用，并且在食品、医药、生物、环保、、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域也均有建树。在能源紧张、生态环境恶化的今天，膜技术视为高新技术改造的重要新型技术之一。随着科学研究对新型材料不断得探索与开拓，膜科学更是会的不断发展创新，相信在未来得各行业的发展领域中，膜技术定会更加炫目多彩[1]。
参考文献：
[1]曹政.石油化工自动化仪表的可靠
汽车整形性及发展趋势[J].化工管理,2018(35):25-26.
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