MTR有機蒸氣回收系統
來源： 閱讀：7868 更新時間(jian)：2011-08-04 14:43Membrane Technology & Research, Inc.介紹
石油(you)化工行業原料昂貴，如何充(chong)分(fen)有效地利用(yong)(yong)各(ge)種原料已成(cheng)為各(ge)石油(you)化工廠(chang)家十分(fen)關注的(de)問題。但(dan)是(shi)，由于受技術的(de)限制，仍然有很多(duo)(duo)重要(yao)的(de)化工原料得不到充(chong)分(fen)的(de)利用(yong)(yong)，很多(duo)(duo)情況下含有大量(liang)價(jia)值很高(gao)的(de)烴被當作尾(wei)氣(qi)直接排(pai)放(fang)或者當作燃(ran)料氣(qi)用(yong)(yong)。例如，從各(ge)種聚(ju)烯(xi)烴裝置排(pai)放(fang)出的(de)尾(wei)氣(qi)中所含的(de)單(dan)體(ti)約占所投原料總量(liang)的(de)1%～2%；在全球三(san)百多(duo)(duo)家聚(ju)烯(xi)烴廠(chang)家中，總原料消耗(hao)量(liang)每(mei)年超過6000 萬噸，按此數(shu)字計算，全球范(fan)圍內聚(ju)烯(xi)烴工業每(mei)年因聚(ju)烯(xi)烴單(dan)體(ti)排(pai)放(fang)造成(cheng)的(de)損失(shi)就達5 億多(duo)(duo)美元。
MTR公(gong)司(si)(si)（Membrane Technology & Research Inc.）是一(yi)家專(zhuan)門從(cong)事(shi)有機(ji)(ji)(ji)(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)膜研(yan)究、制造及有機(ji)(ji)(ji)(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)回收(shou)(shou)系(xi)統(tong)工程承(cheng)包的(de)專(zhuan)業公(gong)司(si)(si)。MTR 公(gong)司(si)(si)開發了(le)一(yi)套以膜技術為(wei)核心的(de)分離回收(shou)(shou)有機(ji)(ji)(ji)(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)的(de)VaporSep 有機(ji)(ji)(ji)(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)膜系(xi)統(tong)，利用優先透(tou)過有機(ji)(ji)(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)體（有機(ji)(ji)(ji)(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)在膜中的(de)透(tou)過速率(lv)比氮氣(qi)(qi)(qi)快許多倍）的(de)特性，將(jiang)有機(ji)(ji)(ji)(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)與輕質氣(qi)(qi)(qi)體（N2、CH4 等(deng)）分離，進而實(shi)現有機(ji)(ji)(ji)(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)的(de)回收(shou)(shou)利用。
自(zi)1988 年第一套工業化(hua)膜(mo)分(fen)離裝置運行以來(lai)，在(zai)(zai)全世界(jie)已經有(you)(you)70 多(duo)套大型VaporSep 有(you)(you)機(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)膜(mo)分(fen)離系(xi)統運行，廣泛應用于聚(ju)乙烯(xi)、聚(ju)丙(bing)烯(xi)、聚(ju)氯乙烯(xi)、乙烯(xi)氧化(hua)、醋酸乙烯(xi)、煉(lian)廠干氣(qi)(qi)回(hui)收(shou)(shou)(shou)輕(qing)烴、火炬氣(qi)(qi)回(hui)收(shou)(shou)(shou)、液化(hua)氣(qi)(qi)體回(hui)收(shou)(shou)(shou)、天然(ran)氣(qi)(qi)重組分(fen)分(fen)離等(deng)領域(yu)，每年可回(hui)收(shou)(shou)(shou)有(you)(you)機(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)10 萬(wan)噸。由于MTR 在(zai)(zai)聚(ju)乙烯(xi)、聚(ju)丙(bing)烯(xi)單體回(hui)收(shou)(shou)(shou)上的(de)杰出貢獻，MTR榮獲1997 年Kirkpatrick 化(hua)學工程獎(jiang)。
VaporSep有機蒸氣膜分離原理
有(you)機(ji)蒸氣(qi)膜(mo)是一種高通量、薄片(pian)狀的復合(he)膜(mo)。有(you)機(ji)蒸氣(qi)膜(mo)由(you)三(san)層(ceng)組成，最下(xia)層(ceng)以(yi)無紡布層(ceng)作為膜(mo)的底層(ceng)；中間(jian)層(ceng)是耐溶(rong)劑的微孔支(zhi)撐層(ceng)，提供強(qiang)度支(zhi)撐；最上層(ceng)是具有(you)選(xuan)擇分離能力(li)的選(xuan)擇透過層(ceng)。
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不同的氣體(ti)在(zai)有(you)(you)機蒸氣膜中(zhong)透過速率會有(you)(you)所不同，利用有(you)(you)機蒸氣膜的這(zhe)一性能，就可以實現對混合(he)氣體(ti)中(zhong)不同組分的分離。
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易透過有機物的有機蒸氣膜分離原理
有機(ji)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)膜(mo)(mo)采用膜(mo)(mo)領(ling)域比(bi)較通(tong)用的(de)卷式(shi)膜(mo)(mo)。原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)進(jin)入膜(mo)(mo)組(zu)件后，在薄(bo)膜(mo)(mo)層之間(jian)流動。原料(liao)側和(he)滲透(tou)側之間(jian)的(de)隔網為(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體流動創(chuang)造了通(tong)道(dao)。滲透(tou)速(su)率大(da)的(de)有機(ji)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)透(tou)過有機(ji)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)膜(mo)(mo)后，進(jin)入膜(mo)(mo)組(zu)件中間(jian)的(de)滲透(tou)側收集管；滲透(tou)速(su)度小(xiao)的(de)小(xiao)分(fen)(fen)子氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體被阻擋(dang)在膜(mo)(mo)的(de)外面成了滲余相，從而實現了有機(ji)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與小(xiao)分(fen)(fen)子氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)分(fen)(fen)離。
VaporSep有機蒸氣膜系統(tong)技術特點
Ø 流程簡單、操作方便；
Ø 非常高的有機(ji)蒸氣回收(shou)率(lv)；
Ø 非常(chang)低的投資(zi)和操作費用；
Ø 膜使用壽命長；
;Ø 無任何運(yun)動(dong)部件，可(ke)長周(zhou)期連續(xu)運(yun)轉；
Ø 撬裝(zhuang)(zhuang)結構，節省(sheng)安(an)裝(zhuang)(zhuang)空間和安(an)裝(zhuang)(zhuang)費用。
VaporSep有機蒸氣膜在工業領域中的應用
VaporSep 有機蒸氣(qi)膜在聚(ju)烯烴裝置中的應用
聚烯烴裝置排放尾氣
聚(ju)烯烴(jing)裝置中有三個典型的烯烴(jing)單(dan)體(ti)(ti)損失的工(gong)段：原料氣凈化、聚(ju)合反應、產(chan)品凈化處理。這三個工(gong)段都(dou)常有大量的烯烴(jing)單(dan)體(ti)(ti)隨放空尾氣一起排走(zou)，因此，各工(gong)段都(dou)有很大的單(dan)體(ti)(ti)回收潛力。 下(xia)圖給出(chu)了聚(ju)烯烴(jing)生產(chan)過程(cheng)示意(yi)。
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聚烯烴生產過程示意圖
原料凈化尾氣回收
原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)凈(jing)化是(shi)聚烯(xi)烴生(sheng)產(chan)的(de)(de)第一(yi)步，這一(yi)步非常(chang)普遍，因為通常(chang)所(suo)供(gong)的(de)(de)原料(liao)不能(neng)滿足直接生(sheng)產(chan)的(de)(de)需要(yao)(yao)(yao)，需要(yao)(yao)(yao)進行預(yu)處理。乙(yi)(yi)烯(xi)單體的(de)(de)供(gong)應和(he)凈(jing)化是(shi)聚乙(yi)(yi)烯(xi)生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)(de)一(yi)個(ge)重要(yao)(yao)(yao)步驟。乙(yi)(yi)烯(xi)單體的(de)(de)凈(jing)化是(shi)在(zai)蒸(zheng)餾塔中(zhong)完成(cheng)的(de)(de)。由(you)于原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)含有(you)氮氣(qi)(qi)(qi)和(he)其它輕(qing)質氣(qi)(qi)(qi)體，凈(jing)化過程中(zhong)，它們會在(zai)蒸(zheng)餾塔的(de)(de)頂部累積，需要(yao)(yao)(yao)排出(chu)。從蒸(zheng)餾塔頂部排出(chu)的(de)(de)尾氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)含有(you)大量的(de)(de)乙(yi)(yi)烯(xi)，在(zai)典(dian)型的(de)(de)聚乙(yi)(yi)烯(xi)裝置中(zhong)，這些帶走的(de)(de)乙(yi)(yi)烯(xi)會造(zao)成(cheng)每年約50 萬(wan)美元的(de)(de)損失。
蒸餾(liu)(liu)塔(ta)頂部尾(wei)氣(qi)(qi)(qi)有機(ji)(ji)蒸氣(qi)(qi)(qi)膜回收(shou)裝(zhuang)置見下圖。該套裝(zhuang)置的(de)目的(de)是(shi)除去原料氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)氮氣(qi)(qi)(qi)和其它輕(qing)質(zhi)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)，回收(shou)其中(zhong)的(de)乙(yi)烯氣(qi)(qi)(qi)體(ti)。由于蒸餾(liu)(liu)塔(ta)頂部排出氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)壓(ya)力(li)達到2.1MPa(G)，因(yin)此本裝(zhuang)置中(zhong)不需要(yao)壓(ya)縮機(ji)(ji)。從蒸餾(liu)(liu)塔(ta)頂部出來的(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)直接進入膜分離器后，有機(ji)(ji)蒸氣(qi)(qi)(qi)膜將氣(qi)(qi)(qi)體(ti)分為富(fu)含乙(yi)烯的(de)滲(shen)透相(xiang)和富(fu)含輕(qing)質(zhi)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)滲(shen)余(yu)相(xiang)。滲(shen)透相(xiang)送往裝(zhuang)置的(de)壓(ya)縮機(ji)(ji)，經壓(ya)縮后送回蒸餾(liu)(liu)塔(ta)中(zhong)重新利用；滲(shen)余(yu)相(xiang)送往火炬(ju)或當作燃料氣(qi)(qi)(qi)使用。
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原料氣(qi)凈化(hua)尾氣(qi)有機蒸氣(qi)膜回(hui)收裝置
類似的(de)裝置也可(ke)應(ying)用于聚丙(bing)烯(xi)原料(liao)氣凈化尾氣中(zhong)丙(bing)烯(xi)的(de)回收。
聚合反應器弛放氣回收
在大多數的(de)聚(ju)合(he)(he)反應過程中，只(zhi)有部分原料(liao)氣在首次通過聚(ju)合(he)(he)反應器時(shi)發生了聚(ju)合(he)(he)反應。因此在分離出成(cheng)品(pin)以后，未反應的(de)氣體需循(xun)環至(zhi)反應器中重新聚(ju)合(he)(he)。在循(xun)環過程中，有害氣體會(hui)不(bu)斷累積，必須及時(shi)地排空(kong)（排空(kong)的(de)氣體稱為弛放(fang)氣）。
但是在排空過程的同時，也帶走(zou)了一(yi)部分未反應的單體。利用MTR 有機(ji)蒸(zheng)氣膜可以(yi)回收放空尾(wei)氣中90%以(yi)上(shang)的烯烴單體。
在(zai)線性低密度聚(ju)乙(yi)烯（LLDPE）和高(gao)密度聚(ju)乙(yi)烯（HDPE）的(de)生產中，在(zai)聚(ju)合反應器中加入氮氣可以(yi)調節乙(yi)烯的(de)分壓。隨后(hou)，氮氣被排空，但同時也(ye)帶走了數(shu)量可觀的(de)乙(yi)烯單(dan)體。
利用MTR 有(you)機(ji)蒸(zheng)氣(qi)(qi)膜回收(shou)乙烯單體(ti)的(de)裝(zhuang)置見下圖。這套裝(zhuang)置的(de)目(mu)的(de)是(shi)除去放空(kong)尾氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)氮(dan)氣(qi)(qi)并回收(shou)利用其中(zhong)的(de)乙烯單體(ti)。由于放空(kong)尾氣(qi)(qi)的(de)壓力(li)有(you)2.1MPa(G)，因(yin)此本裝(zhuang)置不需要壓縮機(ji)。放空(kong)尾氣(qi)(qi)首先通過冷凝(ning)器冷凝(ning)其中(zhong)的(de)高沸點有(you)機(ji)物。隨后氣(qi)(qi)體(ti)進入膜分離器，被分成富含有(you)機(ji)物的(de)滲透相和(he)含很少量有(you)機(ji)物的(de)滲余相。
富(fu)含(han)有機物的(de)滲透相(xiang)經原設備的(de)壓(ya)縮機壓(ya)縮后回到反應(ying)(ying)器(qi)重新進行反應(ying)(ying)，滲余相(xiang)直接送往火炬氣。
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聚乙烯弛放氣有機蒸(zheng)氣膜回(hui)收
脫氣倉尾氣回收
聚(ju)烯(xi)烴在合(he)成(cheng)后還必須經過脫氣(qi)倉(cang)凈化(hua)才能得到最終(zhong)產(chan)品。粉狀的(de)聚(ju)烯(xi)烴粗(cu)產(chan)品中(zhong)(zhong)含有(you)(you)大量的(de)未反應的(de)有(you)(you)機物(wu)。這些(xie)未反應的(de)有(you)(you)機物(wu)在脫氣(qi)倉(cang)中(zhong)(zhong)用熱氮(dan)(dan)氣(qi)去除。由(you)氮(dan)(dan)氣(qi)吹掃聚(ju)烯(xi)烴粗(cu)產(chan)品產(chan)生的(de)尾氣(qi)在許多裝置中(zhong)(zhong)都(dou)會被(bei)直接(jie)排放掉，造成(cheng)了大量有(you)(you)機物(wu)的(de)損失。MTR 有(you)(you)機蒸氣(qi)膜可以回(hui)收利用脫氣(qi)倉(cang)尾氣(qi)中(zhong)(zhong)大部分(fen)的(de)烯(xi)烴單體。
在高(gao)密度(du)聚乙烯（HDPE）裝置中(zhong)(zhong)，脫(tuo)氣(qi)(qi)倉排(pai)放出(chu)的(de)(de)尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)含有(you)大量的(de)(de)異(yi)丁烷(wan)。處(chu)理該股尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)的(de)(de)裝置如下圖 所示(shi)，該工藝(yi)包括(kuo)壓(ya)(ya)縮(suo)冷凝(ning)(ning)和(he)膜分(fen)(fen)離兩部分(fen)(fen)。尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)首先被壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)壓(ya)(ya)縮(suo)到1.3MPa(G)，然后在列管式換(huan)熱器中(zhong)(zhong)冷凝(ning)(ning)出(chu)部分(fen)(fen)有(you)機(ji)物(wu)(wu)。冷凝(ning)(ning)后的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)中(zhong)(zhong)仍然含有(you)大量有(you)機(ji)物(wu)(wu)。這部分(fen)(fen)氣(qi)(qi)體(ti)接著(zhu)通過有(you)機(ji)蒸氣(qi)(qi)膜的(de)(de)表面，被分(fen)(fen)成富(fu)含有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)滲透(tou)相(xiang)和(he)含少(shao)量有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)滲余相(xiang)。富(fu)含有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)滲透(tou)相(xiang)回到壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)入口(kou)處(chu)，滲余相(xiang)直接送往火(huo)炬氣(qi)(qi)。有(you)機(ji)物(wu)(wu)在冷凝(ning)(ning)器中(zhong)(zhong)以液體(ti)形式回收。
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脫氣倉尾氣有機膜(mo)回(hui)收裝置(zhi)
聚丙烯脫氣(qi)(qi)(qi)倉(cang)尾氣(qi)(qi)(qi)回(hui)(hui)收(shou)見下圖。從脫氣(qi)(qi)(qi)倉(cang)出來的(de)(de)(de)(de)尾氣(qi)(qi)(qi)被(bei)壓縮機(ji)壓到1.3MPa(G)后(hou)(hou)通(tong)過分(fen)子篩干(gan)燥劑(ji)除去其中的(de)(de)(de)(de)水分(fen)，然后(hou)(hou)進(jin)入列管換(huan)熱(re)器(qi)被(bei)冷(leng)卻到-25℃（制冷(leng)劑(ji)由一(yi)個獨立的(de)(de)(de)(de)制冷(leng)裝置(zhi)提供），一(yi)部分(fen)有(you)(you)機(ji)蒸氣(qi)(qi)(qi)被(bei)冷(leng)凝下來，在(zai)氣(qi)(qi)(qi)液分(fen)離(li)器(qi)中與(yu)氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)分(fen)離(li)。從分(fen)離(li)器(qi)出來的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體重新(xin)通(tong)過換(huan)熱(re)器(qi)回(hui)(hui)收(shou)冷(leng)量(liang)后(hou)(hou)進(jin)入一(yi)級膜(mo)(mo)分(fen)離(li)器(qi)，被(bei)分(fen)成富含(han)有(you)(you)機(ji)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)滲(shen)(shen)(shen)透相(xiang)和含(han)少量(liang)有(you)(you)機(ji)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)滲(shen)(shen)(shen)余(yu)相(xiang)。滲(shen)(shen)(shen)透相(xiang)送(song)(song)(song)回(hui)(hui)壓縮機(ji)回(hui)(hui)收(shou)有(you)(you)機(ji)成分(fen)，滲(shen)(shen)(shen)余(yu)相(xiang)被(bei)送(song)(song)(song)往(wang)二(er)級膜(mo)(mo)分(fen)離(li)器(qi)。從二(er)級膜(mo)(mo)分(fen)離(li)器(qi)出來的(de)(de)(de)(de)滲(shen)(shen)(shen)余(yu)相(xiang)為高純度(du)的(de)(de)(de)(de)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)，可以送(song)(song)(song)回(hui)(hui)脫氣(qi)(qi)(qi)倉(cang)使用；滲(shen)(shen)(shen)透相(xiang)送(song)(song)(song)往(wang)分(fen)子篩干(gan)燥器(qi)使干(gan)燥劑(ji)再生后(hou)(hou)送(song)(song)(song)往(wang)火炬氣(qi)(qi)(qi)。
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聚(ju)丙烯脫氣倉尾氣有(you)機膜回收裝置(zhi)
VaporSep有機蒸氣膜在天然氣重組分脫除中的應用
天然氣中的重組分（C 3+ ）具有回收價值(zhi)，因為(wei)這些烴作(zuo)(zuo)為(wei)化工原料(liao)比(bi)其(qi)作(zuo)(zuo)為(wei)燃料(liao)氣有高得多的(de)價值(zhi)。而且，如果天然氣中重(zhong)質烴含量過(guo)高，會增加(jia)(jia)天然氣的(de)露點(dian)和(he)熱值(zhi)，增加(jia)(jia)了其(qi)使用的(de)危險性。在一(yi)些場合，比(bi)如天然氣作(zuo)(zuo)為(wei)渦輪透平機(ji)的(de)燃料(liao)氣，或者作(zuo)(zuo)為(wei)發動(dong)(dong)機(ji)的(de)動(dong)(dong)力燃料(liao)氣時，都(dou)不允許其(qi)中含有濃度太高的(de)重(zhong)組分。
MTR 有機蒸氣膜(mo)提供(gong)了低成本回收天然氣中重質烴的方法。
下(xia)圖是天然(ran)氣(qi)中(zhong)(zhong)重(zhong)(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)脫(tuo)除的(de)(de)(de)(de)示意圖。首先(xian)把氣(qi)體壓(ya)縮(suo)冷(leng)凝(ning)，回(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)其中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)。冷(leng)凝(ning)器出來(lai)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體組分(fen)(fen)通(tong)過有(you)(you)機蒸(zheng)氣(qi)膜(mo)(mo)時(shi)，被分(fen)(fen)成(cheng)了富(fu)含(han)(han)重(zhong)(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)滲透相和含(han)(han)少量(liang)重(zhong)(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)（含(han)(han)大量(liang)甲烷）的(de)(de)(de)(de)滲余(yu)相。滲透相回(hui)(hui)(hui)到(dao)壓(ya)縮(suo)機入口，經壓(ya)縮(suo)冷(leng)凝(ning)可以(yi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)其中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)。滲余(yu)相中(zhong)(zhong)含(han)(han)較少的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)，因此有(you)(you)了相對較低的(de)(de)(de)(de)露點(dian)和熱(re)值。而且，MTR有(you)(you)機蒸(zheng)氣(qi)膜(mo)(mo)也優(you)先(xian)透過水分(fen)(fen)，因此滲余(yu)相同(tong)時(shi)也是脫(tuo)了水的(de)(de)(de)(de)。所(suo)以(yi)，MTR 有(you)(you)機蒸(zheng)氣(qi)膜(mo)(mo)用于天然(ran)氣(qi)重(zhong)(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)脫(tuo)除，不僅可以(yi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)其中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)組分(fen)(fen)，還可以(yi)改善(shan)天然(ran)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)組成(cheng)，降低天然(ran)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)露點(dian)和熱(re)值。
傳(chuan)統(tong)冷凝和(he)壓縮(suo)膨(peng)脹(zhang)回收天然氣重組分的(de)方法(fa)投資(zi)和(he)操作(zuo)費(fei)用都(dou)很(hen)高，并且(qie)不(bu)適宜在海上平臺應用。MTR 有(you)機膜(mo)裝置(zhi)由(you)于(yu)采用橇裝設計，安裝方便，操作(zuo)簡(jian)單(dan)，重量(liang)輕，因此(ci)特別(bie)適宜在海上平臺操作(zuo)。
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MTR有機(ji)蒸氣膜脫除天然氣中的重組分
