膜技术在炼厂气中的氢气分离回收中的应用

2023-07-22 15:30:14 来源：互联网分类：电气知识

由于利用特制的渗透膜收集氢技术能耗低、无二次污染、过程简单，故将此项技术应用到炼厂气中的氢气分离回收，对满足日益增长的氢需求，下降制备的成本无疑有着得天独厚的优势。

混合气体流经特制的高分子膜时，由于不同的分子在膜中的扩散系数的不同，会造成它们在膜中相对渗透速率的差异。如果在膜的两侧有压力差，渗透速率相对快的分子会优先透过膜而被富集。氢由于分子量低，渗透速率显著高于排空尾气中的其它组分。因此可以利用渗透膜来有效地实现炼厂气中的氢气分离回收。

随着绿色环保的理念深入人心，对汽、柴油中硫、烯烃、芳烃等含量的要求也越来越苛刻。另一方面经过多年的持续开采，现有原油市场中原油的硫化物和重质烃的含量也逐渐增高，迫切需要对油品进行加氢精制，氢的需求日益增长，而制氢成本却在逐渐攀升。

在原油炼制加工过程当中，有大量的富含氢的尾气因缺乏合理有效的收集手段而不得不排空燃烧。如能做好炼厂气中的氢气分离回收，挑选这种原本无法利用的排空尾气来制氢，将能有效提升成本竞争力。

这种膜浓缩氢技术的关键是膜组件，而浓缩膜材料的性能又直接决定着整套装置的性能、应用范围以及使用年限。目前具备收集氢能力的材料可分为有机、无机以及金属三大类材料，其中有机高分子膜的应用最为广泛。这种有机高分子膜又可进一步分为玻璃态和橡胶态聚合物膜。玻璃态膜挑选性较高但通量较低，可用于优先浓缩氢等非可凝性气体。橡胶态膜特色与之正好相反，可用于优先浓缩丙烷、丁烷等可凝气体。

由于这种气体浓缩模两侧存在压力差，需要将其制成特定的形状以抵御这种压差，普遍的有中空纤维式、卷绕式及垫套式。目前较为普遍的为中空纤维膜收集器，其构型类似于管壳式换热器，承压管壳内由数万根细小的中空纤维丝填充，类似于管束，可以在最小体积中提供最大分离面积。原料气在压力差驱动下，气体氢将优先进入中空纤维丝富集，其余组分则排出。

利用膜技术实现炼厂气中的氢气回收，约可利用85%~95%的氢，纯度可达到92%~98%。针对我国催化裂化装置和加氢装置占比较大的实际，可以取得较大的经济效益。随着燃料电池的普及，将来收集的氢的市场前景将更为可观。