第37卷第5期化工設(shè)計通訊2011年10月Chemical Engineering Design Communications膜分技術(shù)在甲醇弛放氣中的應(yīng)用牛富蚤,建,李勝,極文越,石文嶂河南煤業(yè)化工集團(tuán)新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司,河南新鄉(xiāng)453800摘要:介紹了用膜分離方法從合成甲醇弛放氣中回收氫氣的情況關(guān)鍵詞:氫回收;膜分離;弛放氣中圖分類號:TQ223.12+1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號:1003-6490(2011)0507902Application of Membrane Separation Technology in Methanol Purge GasNIU Bao-yu, YAN Jian-guo, LI Sheng, XIAO Wen-chao, SHI Wen-feng( Xinxiang Zhongxin Chemical Co, Ltd. of Henan Coal Chemical Industry GroupXinxiang Henan 453800, China)Abstract: Introduce membrane separation technology applicated in hydrogen recovery frommethanol-synthesis purge gasKey words: hydrogen recovery; membrane separation: purge gas表1弛放氣組成1概況氫回收裝置是新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司氣體量/m2/h13000~16000300kt/a甲醇項目所需的設(shè)備單元之一。氫回收氣體壓力/MPa裝置是將甲醇弛放氣組分進(jìn)行分離,將其中的大氣體溫度/℃氣體成分(摩爾分率)/%部分氫氣分離出來并回收,送回合成氣壓縮機作為原料,調(diào)節(jié)合成氣中的氫碳比,其余尾氣送回5.921燃料系統(tǒng)。我公司采用的是美國普里森中空纖維26.474膜分離器(簡稱 PRISM)。公司有6根膜分離器,處理氣量1300m3/h,最大16000m3/h,中空纖維膜分離的氫氣回收H2O率可達(dá)95%,氫氣純度在90%以上。處理的弛CHIOH0.100放氣組成見表1由表1得知,甲醇弛放氣主要成分是氫氣,2流程簡述回收這部分氣體不但可以改善環(huán)境,而且也是讓原料氣經(jīng)水洗脫醇后以6.3MPa的壓力和有用氣體得到有效利用,因此回收氫氣十分必要。40℃的溫度進(jìn)入膜分離裝置界區(qū),氣體的設(shè)計對富氫產(chǎn)品氣和非滲透氣體的要求如下。流量為13000m3/h。此氣體首先進(jìn)入一氣液分富氫產(chǎn)品氣壓力≥3.4MPa(絕)離器,氣液分離器出來的原料氣含有該溫度、組非滲透氣壓力≥0.5MPa(絕)成下的飽和水蒸氣。為避免水蒸氣凝結(jié),設(shè)有一滲透氣H2回收率≥95%套管式加熱器,將原料氣加熱至50℃,使原料產(chǎn)品氣中H2含量≥90%(H2純度氣遠(yuǎn)離露點。原料氣進(jìn)入膜分離器,經(jīng)一管道過產(chǎn)品氣中N2含量≤8%濾器過濾,再進(jìn)入 PRISM(C)膜分離器組(6根收稿日期:2011-04-18中國煤化工作者簡介:牛寶玉(1984-),男,河南新鄉(xiāng)人,助理工程師,主要從CNMHG化工設(shè)計通訊第37卷X2201A~F)進(jìn)行分離。分離器由兩組串聯(lián)構(gòu)作,嚴(yán)禁壓力突升或突降,氣流速度過大會沖壞成,每組由3根200×3000mm中空纖維膜分中空纖維膜。離器組成,采用并聯(lián)形式連接。每個 PRISM(C)(2)膜分離器無論在開、停狀態(tài),還是運轉(zhuǎn)膜分離器外型類似一管殼式熱交換器,膜分離器中,嚴(yán)禁出現(xiàn)反壓。殼體內(nèi)部由成千上萬根中空纖維組成的纖維束組(3)原料氣加熱升溫,嚴(yán)格控制溫度在40成,類似于管束。原料氣從下端側(cè)面進(jìn)入70℃,不得超過80℃。PRISM(C)膜分離器。由于各種氣體組分在透過(4)對控制儀表要做到經(jīng)常檢查、維護(hù),使中空纖維膜時的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)不同,不同氣控制儀表處在正常工作狀態(tài)體在膜中的相對滲透速率不同,各組分中氫氣的(5)每次停車再開時,必須要對分離器相對滲透速率最快,從而可將氫氣分離提純。在V2201進(jìn)行排污,確保進(jìn)入膜分離器的氣體為干原料氣沿 PRISM(C)膜分離器的長度方向流動凈的氣體。時,更多的氫氣滲透進(jìn)入中空纖維,在中空纖維芯側(cè)得到壓力為34MPa、純度大約90%的氫產(chǎn)5技術(shù)特點品,氫產(chǎn)品返回甲醇合成裝置。在殼程得到一富膜分離回收氫氣裝置與其他技術(shù)相比,具有含惰性氣體的物流,稱為非滲透氣,其壓力由以下顯著的特點HV-2201控制至0.6MPa后去燃料氣管網(wǎng)。流(1)易于操作。隨時開停方便,無人操作。程示意如圖1。(2)壽命長。超過十年。尾氣④(3)易于安裝。占地小,重量輕,易適應(yīng)于弛放氣①項處理2模分離高氫氣③小或擁擠的場合。(4)連續(xù)開工可靠。不受過程條件變化影圖1膜分離回收氫工藝流程示意響,具有耐各種雜質(zhì)的能力。(5)適應(yīng)范圍寬。能抗許多化學(xué)污染。3主要設(shè)備(6)維護(hù)方便。膜系統(tǒng)無移動部件,無需檢(1)加熱器加熱器(E2201)為一列管式換熱器。加熱介(7)安全可靠。生產(chǎn)中產(chǎn)品不合格時,系統(tǒng)質(zhì)為0.6MPa的飽和蒸汽,原料氣走管程,蒸將自動關(guān)閉,以保證產(chǎn)品質(zhì)量汽走殼程,原料氣被加熱到40~70℃。6投資估算及效益分析(2)中空纖維膜分離器中空纖維膜分離器組(X2201A、B、C、D該項目總估算值20萬元,其中設(shè)備投資17E、F)采用了6根結(jié)構(gòu)相同的4200×3000mm膜萬元,土建投資1萬元,其他2萬元。分離器。膜分離器是本裝置的主體,是核心。膜如果每小時回收7200m3氫氣,則每年可回分離器芯部由數(shù)以萬計的中空纖維管組成。原料收有效氣體約622×10m3。如果每噸精甲醇耗氣由分離器下端側(cè)口進(jìn)入沿纖維束外表面向上流粗煤氣2000m3(干基),每噸精甲醇耗原料煤動,氣體接觸到中空纖維膜時便進(jìn)行滲透、溶1,4t,每噸粉煤按600元計,則每年可為企業(yè)增解、擴(kuò)散、解吸。利用中空纖維膜對各種氣體的效約186.6萬元。選擇性不同,從而達(dá)到分離的目的。如氫氣在膜表面滲透速率是甲烷、氮氣及氬氣等的幾十倍。7結(jié)語氫氣進(jìn)入每根中空纖維管內(nèi),匯集后從膜分離器膜分離技術(shù)適合我國以煤炭為原料的甲醇合上口排出,未滲透的尾氣從膜分離器的下口排成裝置。我公司自2011年3月試運行至今,達(dá)出。到了設(shè)計運行效果。由于本裝置具有操作簡單操作中注意事項可靠性高、使用壽命長等優(yōu)點,不僅為企業(yè)節(jié)能減排、降本中國煤化工力的保障,(1)開、停車過程中升壓與降壓必須緩慢操也是企業(yè)長4CNMHG