膜分离技术在渣油加氢装置中的应用

陈伟军

（中国石化天津分公司，天津 300270）

渣油加氢技术可以有效降低渣油原料中氮、硫和金属等杂质［1-2］的含量，提高氢碳比，降低残炭含量，改善裂解性能，是一种有效实现渣油轻质化的技术［3-5］。渣油加氢过程中需要消耗大量的氢气（每立方米渣油消耗100～170 m3氢气），氢气的费用占整个工艺费用的70%以上［6］。渣油加氢排放气中含有大量的氢气，对排放气中的氢气进行分离纯化并实现回用，是一种有效提高资源利用率的方法。膜法氢气回收技术具有流程简单、传动设备少、环保节能、效益高等优点，受到广泛关注［7-13］。

中国石化天津分公司采用膜法氢气回收技术对2.60 Mt/a渣油加氢装置的排放气进行分离纯化，实现了能源与资源的有效利用，使用的膜组件为商业化的Prism®膜组件。该组件采用管壳式外壳，内部填充中空纤维膜，比表面积大，分离性能和抗压性能好。另外，Prism®膜组件的膜丝在膜壳内部是开放式排布，没有缠绕结构，具有良好的抗粉尘能力。所用膜丝采用湿法抽丝工艺制备，具有很强的耐气态烃和耐水性能。该套膜分离氢气回收装置的设计规模为40 000 m3/h，年开工时数8 000 h，操作弹性为60%～120%。

本工作分析了中国石化天津分公司的膜法氢气回收装置在不同工况、不同阶段的运行情况，为膜法氢气回收装置的设计提供了参考。

1 膜分离技术的原理

膜分离原理是利用各气体组分在高分子聚合物中的溶解扩散速率不同，在膜两侧分压差的作用下，各组分渗透通过纤维膜壁的速率不同，从而达到分离的目的［14-16］。……