Radial Basis Function Neural Networks-Based Modeling of the Membrane Separation Process: Hydrogen Recovery from Refinery Gases

Membrane technology has found wide applications in the petrochemical industry, mainly in the purification and recovery of the hydrogen resources. Accurate prediction of the membrane separation performance plays an important role in carrying out advanced process control （APC）. For the first time, a soft-sensor model for the membrane separation process has been established based on the radial basis function （RBF） neural networks. The main performance parameters, i.e, permeate hydrogen concentration, permeate gas flux, and residue hydrogen concentration, are estimated quantitatively by measuring the operating temperature, feed-side pressure, permeate-side pressure, residue-side pressure, feed-gas flux, and feed-hydrogen concentration excluding flow structure, membrane parameters, and other compositions. The predicted results can gain the desired effects. The effectiveness of this novel approach lays a foundation for integrating control technology and optimizing the operation of the gas membrane separation process.

国内炼厂气中氢气的回收工艺选择

阐述了我国炼厂气中氢气的基本情况,介绍了氢气的几种回收工艺及其选用原则:用膜法、PSA法或深冷法及其集成技术均能回收和综合利用,但综合来看膜法比较经济。最后介绍了有关氢回收方法在炼厂气中的典型应用情况。

炼厂气膜分离氢回收装置的控制

介绍了膜分离技术在炼厂气氢回收中应用的工艺流程及控制要求,设计了基于DCS／FSC的控制系统。膜分离装置采用了TBM中低压膜,并首次使用了两段分离设计,公称处理量达11 000 m3／h,操作弹性为30％- 130％,设计年开工时间为8-400 h,可产氢气6 798 m3／h,其中氢气体积分数大于91％,氢气回收率大于85％。膜分离装置的基本控制回路主要包括水冷器出口温度、旋风分离器液位、原料气入膜压力及一段、二段渗透气压力、操作温度等。通过在镇海炼油化工股份有限公司的应用证明,该工艺流程设计合理,控制系统安全可靠,整套系统取得了较高的经济效益。

膜法气体分离技术在石化中的应用新进展

综述了膜法富氧、富氮、氢回收技术及膜法与其他相关技术集成在石化中的最新应用进展。包括用于各种燃料和大多数工业炉窑的局部增氧助燃 ,用于催化裂化装置的富氧再生、富氧克劳斯硫回收、富氧处理废水和含油污泥以及注氮强化采油等。指出随着渗透率大、选择性高的膜材料的研制与开发成功以及膜法和有关分离技术的优化集成 。

炼油厂富氢气体回收装置投用对氢网运行的影响

随着对燃油清洁性要求的不断提高,炼油厂对氢气的需求不断增加,含氢尾气量随之增加,回收炼油厂尾气中的氢气是降低炼油厂制氢成本的重要措施之一。通过对大连石化公司氢网运行现状、12套加氢装置用氢需求和产氢装置情况,氢网压力等级及氢气平衡,膜分离气体分离的工艺原理,以及该公司新建的变压吸附+膜分离耦合气体分离工艺及具体的工艺流程进行介绍,对富氢气体回收装置投用和标定情况,以及投用后对氢网的影响进行了分析。富氢气体回收装置投用后,燃料气中的氢气含量从30%~90%大幅下降到15%~30%,有利于加热炉稳定运行。PSA解析气由进入燃料气或者作为制氢原料改为进入富氢回收装置,提高了氢气回收率。停用了一套制氢装置,每年可节约液化气13×10^4t,大幅降低了制氢成本。改善了PSA单元的操作条件,延长了吸附剂使用寿命。对富氢气体回收装置投用后出现的氢气产品中的CO2含量升高、富氢气体回收装置适合的进料类型、原料切液等问题进行了探讨。

膜分离过程中原料气流量的控制方法

介绍了气体膜分离原理;提出了理想膜过程的新概念;归纳了气体膜分离装置的运行特点;比较分析了气体膜分离过程中原料气流量控制的各种方法;提出通过在尾气侧安装调节阀来定量调节原料气流量的控制方法;该方法成功应用于金陵石化加氢裂化低分气中提取高浓氢的工艺中,验证了这种控制策略的正确性和有效性;整体的控制方案又进一步提高了膜分离装置的操作柔性及适应能力;该方法可同时保证渗透气快气浓度及回收率的性能指标,适用于所有气体膜分离过程中对处理气量的自动控制。

膜分离技术在炼油厂氢气膜回收装置中的应用

介绍了膜分离技术及其在中国石油吉林石化分公司炼油厂柴油加氢车间氢气膜回收装置中的应用。重点介绍了该装置的工艺特点,针对生产中常出现的问题做了分析,并提出了处理措施,对生产过程进行了优化调整。采用气体膜分离技术回收含氢尾气中的氢气,氢气回收率为74.45%,渗透气中氢气体积分数为90%,提高了炼厂氢气资源的利用效率,经济效益显著。

从炼油厂全厂含氢干气中回收氢气方案探讨

分析了中国石化海南炼油化工股份公司炼油厂的氢气平衡和含氢干气情况,探讨了从全厂含氢干气中回收氢气的技术方案。根据该厂氢气管网和设备情况,确定膜分离的操作压力为2.5MPa,膜分离产品氧压力为0.8 MPa或0.3 MPa两个压力等级,选择"VPSA(抽真空变压吸附分离技术)+膜分离"、膜分离处理全部含氢干气两种技术方案,进行运行成本、氢气回收率和投资比较。从比较结果看出,膜分离处理全部干气方案具有投资回收期短、运行费用低和氢气回收率高的特点,是该厂含氢干气利用的最佳方案。若采用该方案,制氢装置可以停止运行,全厂加工损失降低0.183%,全厂单位能耗降低46.90 MJ/t,同时全年减排二氧化碳82 kt,具有较好的经济效益和环保效益。

采用膜分离技术回收炼油厂瓦斯气中氢气存在的问题及解决方法

针对采用中空纤维膜回收炼油厂富氢瓦斯气中氢气的过程中出现的膜分离器前精密过滤器压降大,膜分离器前过滤器、法兰处出现黄色、黑色粉末固体颗粒,过滤器爆裂、膜分离性能下降、膜分离失效等严重影响膜使用寿命的问题,对炼油厂富氢气中的组分进行分析,探讨粉末形成机理,找出问题的主要原因是个别富氢气源 H_2S 含量过高,不同气源中所含杂质不同,混合后可产生化学反应。提出在未实施水洗方案或不同类型富氢气分别回收氢前,加强脱硫装置操作,防止 H_2S含量高对膜的影响。将不同类型的富氢气分别处理,或通过水洗净化气体,可使膜分离器运行正常。

浅谈合成氨厂两气氢回收工艺技术

简述了合成氨厂两气氢回收变压吸附法、膜分离技术、深冷分离法三种工艺技术的原理方法及其特点,并对这三种工艺技术进行了对比分析。

采用膜分离技术回收炼油厂富氢气体中的氢气

介绍了膜分离氢气回收装置用于回收炼油厂富氢气体中氢气的运行情况,分析了该装置运行过程中出现的问题,并提出了优化改进措施。膜分离装置投用后,制氢原料混合气的氢质量分数由原来的50%左右降至25%左右,制氢原料组成得到优化,制氢装置产能得以充分发挥。

炼厂干气中回收氢气和轻烃的耦合工艺研究

在目前常用的膜分离和变压吸附分离回收氢气工艺和油吸收回收轻烃工艺的基础上,针对某炼厂干气的氢气含量、轻烃含量、压力和装置规模设计了由膜分离和PSA分离回收氢气、油吸收回收轻烃的耦合工艺,并且使用PROII软件对流程进行模拟与优化,确定了较优的操作参数,最终得到最优的工艺技术方案。该工艺按照氢气含量高低对炼厂干气实施分级利用,既可以回收氢气和轻烃资源,减少浪费又可降低装置加工成本,以及缓解厂内氢气资源紧缺的问题,实现企业新的经济增长方式,将为炼厂提供新的效益增长点,提高企业经济效益。另外,耦合回收工艺处理可以提高瓦斯热值,从而增加瓦斯管网稳定性和加热炉系统的安全性。

炼油厂氢气回收方案优化探讨

回收炼油厂富氢尾气中的氢气是节能增效的有效措施,通过对比分析膜-变压吸附耦合工艺和单独变压吸附分离工艺回收富氢尾气中的氢气的两个方案,得出结论:以膜-变压吸附耦合为基准,单独变压吸附分离方案的投资低14.11%,约486万元,运行能耗低30%,氢气回收率高2%;使用单独变压吸附工艺得到产品氢纯度高达99.6%。项目投用后预计每年回收氢气1.26 Mt,在现行的加工基础下可降低制氢装置41.7%的负荷,节约能量281 827 GJ。故拟定选用单独变压吸附分离方案对富氢尾气进行氢气和轻烃的回收。

炼油厂硫磺回收装置加氢尾气有机硫脱除溶剂研究

针对GB 31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》对炼油厂硫磺回收装置尾气中SO_(2)排放的严格要求,通过室内实验,研发出了对COS及H_(2)S脱除性能良好的配方型脱硫溶剂。试验考察了MDEA质量分数、COS质量浓度等工艺条件对该溶剂脱除有机硫效果的影响。结果表明,所选配方型脱硫溶剂可使炼油厂硫磺回收装置加氢尾气COS脱除率>45%,H_(2)S质量浓度<10 mg/m^(3),满足炼油厂硫磺回收装置尾气超低排放要求。

膜分离技术在炼油厂氢气回收中的应用研究

为解决某炼油厂氢气利用率低的问题,通过分析氢气管网平衡的实际情况提出改进措施:新增一条重整副产氢气直供柴油改质装置管线,并新增一条管线将重整产氢与氢气管网中氢气混合后送入加氢裂化装置;新建膜分离装置,回收柴油改质低分气、加氢裂化低分气、加氢裂化干气、催化裂化干气、气柜气中的氢气。优化后氢气回收率达到88%以上,氢气利用率由原来的81.96%增大至95.15%。同时考察了膜分离单元M-102进膜压力、膜面积的改变对氢气回收率、纯度以及经济效益的影响。结果表明:氢气回收率和纯度都随着进膜压力和膜面积的增大而提高,当M-102的进膜压力为1.34 MPa时,最优膜面积为3200 m^(2),每年可回收8.5744×10^(7) m^(3)氢气,年经济效益为4612万元。

某炼油厂氢气和轻烃综合回收工艺分析

以提高炼油厂中氢气和轻烃的利用效率为目标,对炼油厂中氢气和轻烃的回收工艺进行了研究。对于炼厂气先进行氢气回收,根据氢浓度的不同,将膜分离与变压吸附分离技术耦合,氢气回收率可达93.26%,纯度(体积分数)可达98.7%。回收氢气后的炼厂气再进行轻烃回收。分别比较了低温冷凝、有机蒸汽膜分离和油吸收技术的回收效果和经济效益。结果表明:有机蒸汽膜分离技术轻烃回收率最高,为90.32%,经济效益最高可达6 286万元/a;油吸收技术回收轻烃经济效益最高,最优操作时达6 456万元/a,回收率为87.75%。实际应用中可根据厂区实际情况选择轻烃回收工艺。

合成氨厂两气氢回收工艺技术

通过对合成氨厂常用的三种两气氢回收方法进行简单的概述,并对这三种方法进行一定程度的分析和对比,寻找出经济效益最好且造成环境污染最小的技术方案。

甲醇及其生产方式

介绍了利用煤炭、石油、天然气生产甲醇的发展历程,阐述了甲醇合成工艺条件的选择,并简要介绍了甲醇生产过程中的重要技术——膜分离氢回收工艺。

天然气制氢尾气碳减排工艺设计与优化

开发多种类分离膜与压缩冷凝耦合的梯度回收工艺,实现H_(2)和CO_(2)等组分高价值利用。考察压力、产品浓度和不同氢膜单元对工艺的影响。通过Aspen HYSYS对10000 Nm^(3)/h处理量的工艺优化模拟得出:采用单级氢膜单元和一级二段氢膜单元,尾气进膜压力2700 kPa和H_(2)产品浓度60%时,工艺经济性最佳,分别实现H_(2)回收率81%和90%、CO_(2)回收率58%和60%、燃气热值16.7 MJ/Nm^(3)和18.2 MJ/Nm^(3)、投资回收期26.1个月和24.4个月。采用二级氢膜单元投资最少,最佳投资回收期16.5个月时,氢气产品纯度为52%,低于制氢吸附装置设计要求。

弛放气中氢气在膜法回收天然气制合成油装置的流程

研究然气制合成油装置中氢气回收方式以及应用流程,对于增强天然气制合成油装置的工作效率,提升氢气回收效率,减少资源浪费等方面发挥着关键性的作用。为了实现氢气的高效回收与有效利用,确保驰放气过程中膜法回收工作的有序开展,以天然气制合成油装置氢气驰放气膜法回收为研究重点,在相关理论原则的指导下,进行回收方法应用流程的梳理,为后续工作的开展提供了必要的理论参考。