膜技术在石油化工油气回收系统的应用研究

刘玉伟

（大庆石化公司销售储运中心，黑龙江 大庆 163714）

膜技术是利用膜的分类原理，使用特殊方法进行分类，该技术利用不同气体分子的渗透能力差异性，按照不同渗透性要求进行分离操作。膜技术的运用可以阻止部分气体分子通过，能够实现对不同组分分子的分类。当前石油化工油气回收系统中，烃类组分与空气分离中，常见的分离膜形式以橡胶聚合物分离膜为主，其借助膜的渗透能力，先通过吸附和溶解的作业，将处于上游位置的渗透分子吸附和渗透过来，再通过挤压和浓度梯度的作用，在膜装置的两侧施压，使其通过膜装置，在有吸附装置将下游位置进行吸附，进而完成整个的油气分离过程，即为膜渗透过程。

1 膜技术在石油化工油气回收系统的应用概述

膜技术在石油化工回收系统中运用能够显著提高油气的回收利用效果，通过膜的特性分离装置，同时选择适宜的工艺流程，达到油气回收利用的目的。

1.1 膜分离工艺

膜分离工艺中，膜技术分离运用，可以与其他方式联合并用，单一使用膜分离技术，可能无法保证满足分离的实际需要。而借助其他技术的并用，则可以提升分离效率，分离的效果也更为显著。通常情况下，膜的分离工艺可以与内部油气循环联合并用，借助改技术的强大吸附功能，增加分离的效果。其次，膜分离技术单独使用需要的成本比较高，需要较大的动态符合，消耗的能源也比较多。膜分离技术与吸附方法并用的方式，能够降低运行成本，改善成本投入过高等情况，尤其是膜分离无法直接处理油气负荷波动情况，而吸附法可以有效改善这种情况。膜技术与吸附法联合运用，能够保证装置处在循环运行的状态，并且保证设备运行温度不过高过热，对于油气波动实用性比较强。膜分离技术研究时间比较短，相关研究比较少，尤其是膜分离效果一般，需要从国外引进，因此实际应用面临较多的问题，还需要加强研究。

1.2 膜分离过程

膜技术分离过程中，油和气是同时进入到装置内部的，强气可以通过一侧的油气，经过升压过程进入吸收塔后，再由其他外部系统的作用，使油和气逆流进入，在温度和升压压力塔的作用下气体会进入系统中，虽然部分石油进入到油气分离装置中，但是其并不影响排放。膜分离器可以将石油和气体分类，在这个过程中可以通过压力调整提高分离效果。膜分离器是通过气压差方式调节分离强度，改装置的应用效果明显。尤其是在油气装置内部循环量比较大的情况下，可使设备投资和运行成本有效降低，同时提升设备的生产运行能力，并且在这个标准下，膜分离器可以充分地发挥其应用的作用。膜分离中部分尾气剩余并不直接排放，而是将其排放到吸附槽中，这样就可以将剩余部分吸收，这种处理方式可以满足膜分离操作要求，同时改造工程要求，具有明显的优势。膜分离是比较成功的油气分离方式，并且这个装置在工业上运用比较多，但是当前膜分离技术的综合能力不强，在油库和炼油厂的运用少。

1.3 膜技术在石油化工油气回收系统的应用特点

膜技术在石油化工油气回收中运用要充分的考虑排放浓度，在回收处理中需要考虑工艺特点。第一，催化裂化。膜技术应用中要充分的考虑分离产物的质量，将天然气、汽油等进行分类，这些气体可以作为装置的燃料燃烧使用。液化石油气是珍贵的原材料，在民用燃料中运用比较多。膜技术运用可以促进催化裂化工作开展，确保分离的吸收稳定性。吸收稳定性是将石油气体相关物质分离出来，提炼析出石油气体中的少量气态烃，降低吸收，提升产品的质量。油气分离器可以通过压缩机吸抽和冷却，富油可以从泵中出来，在吸解塔顶部回收。膜技术在油气回收中运用能够从中间回流保持塔内的温度，并且能够将塔中少量汽油分理，这种方式可以通过吸收、分解等得到稳定的汽油。第二，提高工作效率。膜技术在石油化工油气回收中运用，可以提高油气吸附装置效果，在设备启动后要选择合适的方案，保证设备工作状态。动态设备运行的长度与操作吸附和吸附剂有较大的影响，要想控制吸附效果就要启动后处理，设备加载的过程不同，在装置内吸附剂需要再生装置，自动启动后再生。膜技术的运用可以降低设备运行效率，能够降低设备能耗，提高设备使用寿命。在吸附过程中可以提高运行效果，并且在工业生长中运用比较多。

1.4 吸附法运用的原则

膜技术在吸附中运用能够实现对油气中有机的烃类组分分离。回收的过程中可以结合膜技术实现有效吸收。尤其是吸附剂在接近饱和状态后可以使用室温真空再生，进而降低吸附罐的压力，并且能够通过外部系统中的循环汽油被吸收，使其返回到外部汽油系统中，实现回收的目的。膜技术在油气回收中运用可以分为油气回收和处理单元，在回收中可以切换操作，并且在这个过程中可以降低比表面积，改善吸附现状，尤其是吸附罐可以自由切换，通过降低吸附槽的压力再生后期注入适量空气。吸附剂表面吸附烃，产生浓度高于解析气体。膜技术在油气吸收中运用能够实现过程同步，在油罐车装载中运用，能够按照汽油数量开展回收活动，汽油装车量可以通过罐车数量和流量计测量在回收气体过程中计算活性炭的吸附量，及时的再生启动，提升吸附效果。

2 油化工油气回收方法

油化工油气回收装置是将石油与气体分离，系统释放出的C1～C4气体进入到气体回收系统中，经过压缩和净化后可以重新利用。石油中的氢气体在常温常压状态下是液体状态，在改变温度和压力后可以分类。油气回收系统可以将混合气体分类，并且能够将有机烃类物质冷凝后回收处理，这部分回收后可以直接排放到大气中。

2.1 吸收法

吸收法在油气分类中运用可以将有机烃类和空气分类，能够结合溶解度要求进行分类研究，在混合油气和吸收剂亚久中要分析有机烃类物质与空气分离的实际要求。在吸附剂的选择上一般是选择柴油、煤油等等，这类物质不容易挥发，进行吸收处理能够满足分类的目的，并且可以提高吸收质量。吸收法在油气分离中运用能够实现对排放浓度的控制，但是在实际运用中的局限性比较大，可能会影响吸收效果。

2.2 冷凝法

冷凝法的运用要充分的考虑使用要求，主要是将容易冷凝的有机烃类物质液化，这样能够达到与空气分离的效果。冷凝法的运用可以采用多级冷凝法处理，能够结合工艺要求和温度要求进行回收，通过调整温度方式进行处理，但是这种工艺的使用需要的设备比较多，并且操作比较复杂，能耗高，成本比较高。

2.3 吸附法

吸附法回收油气可以将气体吸附在物质表明，能够将石油与气体分类，并且能选择不同的吸附剂进行操作，按照操作要求和分离效果进行分类处理，通常以活性炭或是纤维物质组成。活性炭吸附是一个放热的过程，在温度升高后可以将油气中的混合物质释放出来，将氧气和氮气等释放，但是这种方法的运用需要充分的考虑安全性和投入成本等情况，有效控制安全风险。

3 膜技术在石油化工油气回收系统的应用

膜技术运用可以使用高分子物质制成透气膜，可以让石油气体优先通过透气膜，这种方式能够实现对油气的有效控制，达到理想分离效果，尤其是可以让有机烃类物质穿透膜后回收。膜技术在石油化工油气回收系统中运用需要对运行的设备和回收工艺进行分析，掌握影响油气回收的因素，这样在膜技术运用中能够选择合适的参数，降低其他因素对系统运行的影响，保证油气回收效果。

3.1 油气回收工艺

油气回收工艺在运用中工艺流程主要为排放油气、油品存储挥发和呼吸，油品装卸过程中挥发油气，通过管路系统回收气体，能够将油气回收使用，并且可以自动回收，在气柜的气囊逐渐升高后膜分离系统可以自动启动。油气回收可以提高油气回收率，能够达到环境排放标准，将对环境污染。油气回收可以达到排放标准，混合油气后分类可以使用吸收剂将有机烃类回收，被吸收的物质和新挥发出的油气可以进入膜组件中分类，在膜组件侧增加真空装置回收。通过增加油气渗透差方式穿透膜组件，将含有空气的油气物质回收到油气吸收塔，自上而下逆流结束，将大部分油气吸收后进入油气存储罐中回收处理。没有吸收的油气可以进入膜分离系统中，穿透膜组件的油气可以进入真空泵后液化处理，将汽油吸收回收利用。

3.2 膜组件

油气回收中运用膜技术可以达到比较理想的效果，可以用环境和条件分离，按照膜分离要求进行设备组装，膜组件可以分为螺旋卷式、板框式、中空纤维。其中螺旋卷式回收应用吸收效果比较理想，但是在大型工业化油田回收系统中应用比较少。中空纤维抗压性比较强，分离效果理想，但是通透性比较差，需要较大的传质推动力，在组建配置方面比较复杂，需要的成本比较高，对于尤其回收的效果一般。膜技术的运用中平板膜与金属外壳基础，液体与外界导电性良好，但是这种膜设计可以防静电，安全性比较高，适合油气回收分离使用。

3.3 缓冲气柜

油气回收中使用缓冲柜需要控制操作环境，降低压力，操作压力一般是在0.1～0.2kPa左右，在操作中可以通过管线与油气收集分离相连，油气聚集后，油气的压力超过操作后油气会进入到缓冲气柜中。缓冲气柜比较稳定能够保证系统的压力稳定，尤其是在收集过程中可以保证各个部位的压力稳定。在油气回收中能够均匀稳定的实施，保证气体装置的工作效率。缓冲气柜运用中需要控制高峰和低估，并且可以保证回收气体稳定。回收系统比较稳定，能够保证系统正常运行，控制运行的费用。

3.4 膜技术回收油气的影响因素

膜技术回收油气的效果受到多种因素的影响。进料的浓度影响膜技术应用效果，油气回收中需要结合烃类物质浓度调整进料浓度，进料的浓度增加，空气浓度随着进料浓度增加导致空气渗透效果降低。因此在一定温度和压力下需要控制烃类物质浓度，降低对排放空气浓度的影响。

温度影响油气回收效果，在一定温度下气体通量密度有机烃类物质大于惰性气体，油气膜属于高分子材料，在烃类气体膜中溶解系数大于扩散系数，烃类气体穿透膜速率与温度有较大的关系，烃类气体在膜中溶解系数下降，烃类气体穿透膜速率明显降低，无机脱性气体在膜中溶解系数小。温度升高对于烃类物质膜中溶解系数高于低碳烃类物质，创问下膜通量密度一般大于低碳烃类气体。操作压力影响烃类物质的回收，一般压力越高铜梁密度越高，对于油气回收效果比较理想，但是提高温度不利于油气回收利用。在工业应用中要充分的考虑运行成本，将操作温度和压力控制在一定范围内，在烃类气体计算中需要按照常数考虑通量密度。

4 结语

综上，当前我国石油化工油气回收系统中膜技术不断成熟，环境保护理念不断完善，尤其是对石油油气分离相关污染问题更重视，因此对于油气分离膜技术的研究不断增多，对于膜技术的运用也提出了更高的要求。相比于传统膜技术具有更好的性能，可以提高环保性能和智能化程度。膜技术在石油化工尤其回收中运用能够保证回收的便捷性，更方便操作，同时能够实现高效运转，满足回收要求。石油化工企业在油气回收中需要对膜技术进行研究，同时需要选择合适的膜，满足生产要求，总结相关经验，要创新分离膜，加强对各种材质的油气分离膜的研究，控制膜技术应用成本，提高膜分离应用的效果。