膜分離回收乙烯技術(shù)在乙二醇裝置上的應(yīng)用優(yōu)勢及相關(guān)思考

李源泉

浙江石油化工有限公司，中國·浙江 舟山 316000

1 引言

乙二醇裝置在生產(chǎn)實踐中得到了廣泛應(yīng)用，有助于提高實際生產(chǎn)效率，滿足社會的資源能源需求。在裝置運行中會產(chǎn)生大量的循環(huán)氣，如何實現(xiàn)乙烯的有效處理，成了當(dāng)前面臨的主要問題。傳統(tǒng)處理技術(shù)不僅會造成資源的浪費，而且有可能引起環(huán)境污染，因此對生產(chǎn)工作形成負(fù)面影響。膜分離回收乙烯技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)資源的回收利用，提高資源利用率的同時，起到了良好的環(huán)保效果。對于循環(huán)氣總氬氣濃度的控制，是乙二醇裝置運行的關(guān)鍵，然而其中也存在較多的乙烯，如果未能進行有效處理，則會導(dǎo)致資源浪費的情況出現(xiàn)。在綠色化生產(chǎn)體系下，應(yīng)該對乙二醇裝置的運行狀況進行全面優(yōu)化和改善，從而實現(xiàn)乙烯的高效利用，滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求。而且在實際運行中隨著氬氣濃度的提升，會影響乙烯環(huán)氧化反應(yīng)器的運行安全，對工作人員造成威脅。蒸汽過熱爐當(dāng)中可以利用循環(huán)氣滿足燃燒需求，在此過程中可以采用膜分離回收乙烯技術(shù)對其中的乙烯進行回收處理，以達(dá)到循環(huán)利用的目的。尤其是隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴增，循環(huán)氣的排放量也在增大，只有充分發(fā)揮膜分離回收乙烯技術(shù)的優(yōu)勢，才能獲得良好的經(jīng)濟效益，減輕企業(yè)發(fā)展的壓力，改善乙二醇裝置運行效果。

2 膜分離回收乙烯技術(shù)在乙二醇裝置上的應(yīng)用原理及優(yōu)勢

2.1 應(yīng)用原理

氣體膜分離技術(shù)是膜分離回收乙烯單元運行中采用的核心技術(shù)，混合氣體可以在高分子膜一側(cè)進行溶解，從而實現(xiàn)氣體的擴散，在高分子膜的另一側(cè)完成解吸。氣體的分子尺寸會對擴散系數(shù)產(chǎn)生直接影響，尤其是高分子膜的應(yīng)用，擴散系數(shù)會隨著分子尺寸的增大而降低，加大了混合氣體的溶解系數(shù)，抑制了滲透系數(shù)的提升。在生產(chǎn)實踐中，高分子復(fù)合膜得到廣泛應(yīng)用，具有良好的反向選擇性。吸附滲透過程中，由于不同組分的擴散程度存在差異，因此優(yōu)先級也有所不同，對于乙烯的分離效果較好，滿足了回收利用的需求。

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢

膜分離回收乙烯技術(shù)在應(yīng)用中的難度較小，實現(xiàn)了工藝流程的簡化，保障乙二醇裝置的良好運行效果，有利于加快生產(chǎn)工作進度，滿足當(dāng)前企業(yè)發(fā)展需求。設(shè)備的操作流程并不煩瑣，對于操作人員的要求不高，因此在推廣應(yīng)用中的效果較好。在乙二醇裝置中應(yīng)用膜分離回收乙烯技術(shù)，也能夠降低系統(tǒng)運行能耗，對于電能資源的需求量不高，在分離氣體時依靠兩側(cè)的氣體壓差，因此具有環(huán)保性的特點，防止出現(xiàn)資源能源浪費問題。隨著生產(chǎn)工藝水平的提升，膜組件的性能也得到了全面改善，具有良好的耐高壓和耐有機溶劑等特點，同時分離效率更高。

3 膜分離回收乙烯技術(shù)在乙二醇裝置上的應(yīng)用要點

3.1 控制原料氣量

原料氣量是影響膜分離回收乙烯技術(shù)應(yīng)用效果的主要因素，在乙二醇裝置中膜組件的數(shù)量較多，可以從實際情況出發(fā)確定合理的數(shù)量，以達(dá)到最佳處理標(biāo)準(zhǔn)。乙烯回收率會隨著單組膜組件原料氣量的增大而下降，但是對于氬氣的脫除效果較好，因此應(yīng)該將原料氣量控制在一個合理范圍之內(nèi)，提高乙二醇裝置的運行效率。對于尾氣側(cè)壓力和原料氣膜前壓力的控制，可以有效保障膜組件的使用效果，防止壓力過大造成的疲勞損傷，通常不能超過50KPa。只有乙烯的回收率超過80%，才能增強氬氣濃度的穩(wěn)定性。如果選擇2組膜組件，那么當(dāng)原料氣處理量分別為260Nm3和200Nm3時，乙烯回收率和氬氣濃度分別為78.62%和2.21%、80.37%和1.86%；如果選擇3組膜組件，那么當(dāng)原料氣處理量分別為420Nm3、390Nm3和300Nm3時，乙烯回收率和氬氣濃度分別為81.47%和2.42%、82.43%和2.46%、83.61%和2.47%[1]。因此，可以在單組和三組膜組件的情況下，將原料氣量分別控制在130Nm3和390Nm3，能夠達(dá)到良好的運行狀態(tài)，乙烯回收率超過了80%。

3.2 控制膜前壓力

循環(huán)氣的分離主要依靠膜兩側(cè)的壓差實現(xiàn)，滲透側(cè)壓力在23.5KPa左右。當(dāng)單組膜組件原料氣量在130Nm3時，不同膜前壓力下的乙烯回收率也存在一定的差異性。膜前壓力 為1000KPa、1050KPa、1100KPa、1150KPa和1200KPa時，乙烯回收率分別為75.18%、77.34%、79.42%、80.72%、82.42%和83.68%。因此，在保障乙二醇裝置良好運行狀況的前提下，應(yīng)該確保膜前壓力在1100KPa以上，能夠確保乙烯的回收率超過80%，以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 控制總原料氣流量

原料氣量總處理量在820Nm3左右，如果流量較大，那么也需要更多的膜組件來滿足乙二醇裝置的運行要求，在氬氣脫除量和乙烯回收率上也可以取得良好的成效。然而，如果尾氣流量超過200Nm3，那么會對蒸汽過熱爐燃料氣調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生影響，使其不超過6%[2]。如果尾氣流量逐漸增大，那么會對設(shè)備的運行安全和性能產(chǎn)生影響，容易出現(xiàn)故障性急停的狀況。為此，可以在裝置運行中選擇5組膜組件，同時原料氣體流量最大不能超過650Nm3，最低不能低于600Nm3，使氬氣脫除效果得到改善的同時，能夠確保調(diào)節(jié)閥的開度在20%以上，防止設(shè)備運行安全受到威脅。

3.4 控制膜前溫度

氣體滲透性會隨著溫度的升高而增強，氣體處理流量隨之增大。然而，如果膜前溫度過高也會觸發(fā)乙二醇裝置的自動報警系統(tǒng)，通常在45℃以上就會發(fā)揮報警信息，而如果溫度在50℃以上，裝置則會自動停止工作。因此，在實踐中通常控制膜前溫度不超過30℃，對于乙烯的回收效果較好，而且也不會影響裝置的正常使用。

3.5 最佳運行條件和效果分析

通過上述分析可知，在使用單組膜組件和5組膜組件時，原料氣量應(yīng)該分別在130Nm3和600~650Nm3左右，同時膜前溫度、膜前壓力和尾氣量分別為30℃、1100~1200KPa、152Nm3。確定最佳運行條件后可以在實踐中進行驗證，以根據(jù)實際情況進行合理調(diào)整和優(yōu)化。原料氣中包含大量的氧氬混合氣體、二氧化碳、乙烯、甲烷和氮氣等，其含量分別在9.61%、0.9%、23.49%、62.17%和3.68%左右；而在滲透氣中上述氣體的含量分別為7.47%、1.16%、0.2%、59.15%和2.62%；在尾氣中上述氣體的含量分別為13.82%、0.32%、0.06%、68.4%和5.39%[3]。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)對乙烯的有效吸收，防止對氬氣穩(wěn)定性造成較大的影響。膜分離回收乙烯技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了乙烯的回收量，能給個降低設(shè)備運行成本，同時獲得良好的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

在乙二醇裝置中應(yīng)用膜分離回收乙烯技術(shù)，可以有效提高乙烯的回收率，解決當(dāng)前資源浪費的狀況。同時，膜分離回收乙烯技術(shù)具有較高的便捷性和較低的能耗，膜組件的性能也十分優(yōu)越，在實踐中取得了良好的應(yīng)用成效。在應(yīng)用該技術(shù)時，應(yīng)該通過控制原料氣量、膜前壓力、總原料氣流量和膜前溫度等參數(shù)，確保其達(dá)到最佳分離回收效果，以滿足企業(yè)的實際生產(chǎn)需求，改進乙二醇裝置的性能。