膜分離回收乙烯技術在乙二醇裝置上的應用優(yōu)勢及相關思考

李源泉

浙江石油化工有限公司，中國·浙江 舟山 316000

1 引言

乙二醇裝置在生產實踐中得到了廣泛應用，有助于提高實際生產效率，滿足社會的資源能源需求。在裝置運行中會產生大量的循環(huán)氣，如何實現乙烯的有效處理，成了當前面臨的主要問題。傳統(tǒng)處理技術不僅會造成資源的浪費，而且有可能引起環(huán)境污染，因此對生產工作形成負面影響。膜分離回收乙烯技術的應用，可以實現資源的回收利用，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，則會導致資源浪費的情況出現。在綠色化生產體系下，應該對乙二醇裝置的運行狀況進行全面優(yōu)化和改善，從而實現乙烯的高效利用，滿足企業(yè)的生產需求。而且在實際運行中隨著氬氣濃度的提升，會影響乙烯環(huán)氧化反應器的運行安全，對工作人員造成威脅。蒸汽過熱爐當中可以利用循環(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對其中的乙烯進行回收處理，以達到循環(huán)利用的目的。尤其是隨著生產規(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的優(yōu)勢，才能獲得良好的經濟效益，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在乙二醇裝置上的應用原理及優(yōu)勢

2.1 應用原理

氣體膜分離技術是膜分離回收乙烯單元運行中采用的核心技術，混合氣體可以在高分子膜一側進行溶解，從而實現氣體的擴散，在高分子膜的另一側完成解吸。氣體的分子尺寸會對擴散系數產生直接影響，尤其是高分子膜的應用，擴散系數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，抑制了滲透系數的提升。在生產實踐中，高分子復合膜得到廣泛應用，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 應用優(yōu)勢

膜分離回收乙烯技術在應用中的難度較小，實現了工藝流程的簡化，保障乙二醇裝置的良好運行效果，有利于加快生產工作進度，滿足當前企業(yè)發(fā)展需求。設備的操作流程并不煩瑣，對于操作人員的要求不高，因此在推廣應用中的效果較好。在乙二醇裝置中應用膜分離回收乙烯技術，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的氣體壓差，因此具有環(huán)保性的特點，防止出現資源能源浪費問題。隨著生產工藝水平的提升，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在乙二醇裝置上的應用要點

3.1 控制原料氣量

原料氣量是影響膜分離回收乙烯技術應用效果的主要因素，在乙二醇裝置中膜組件的數量較多，可以從實際情況出發(fā)確定合理的數量，以達到最佳處理標準。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，因此應該將原料氣量控制在一個合理范圍之內，提高乙二醇裝置的運行效率。對于尾氣側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的壓差實現，滲透側壓力在23.5KPa左右。當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%，以達到相關標準要求。

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節(jié)閥的開度產生影響，使其不超過6%[2]。如果尾氣流量逐漸增大，那么會對設備的運行安全和性能產生影響，容易出現故障性急停的狀況。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，能夠確保調節(jié)閥的開度在20%以上，防止設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，以根據實際情況進行合理調整和優(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，能夠實現對乙烯的有效吸收，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的應用，大大提升了乙烯的回收量，能給個降低設備運行成本，同時獲得良好的經濟效益。

4 結語

在乙二醇裝置中應用膜分離回收乙烯技術，可以有效提高乙烯的回收率，解決當前資源浪費的狀況。同時，膜分離回收乙烯技術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用成效。在應用該技術時，應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，確保其達到最佳分離回收效果，以滿足企業(yè)的實際生產需求，改進乙二醇裝置的性能。