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)用牛寶王，閆建圖，李勝， 校文超，石文峰(河南煤業(yè)化工集團新鄉(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文獻標(biāo)志碼: B文章編號: 1003-6490(2011)05-0079-02Application of Membrane Separation Technology in Methanol Purge GasNIU Bao-yu, YAN J ian-guo, LI Sheng, XIAO Wen-chao, SHI Wen feng(Xinxiang Zhongxin Chemical Co., Ltd. of Henan Coal Chemical Industry Group,Xinxiang Henan 453800, China)Abstract: Introduce membrane separation technology applicated in hydrogen recovery frommethanol-synthesis purge gas.Key words:hydrogen recovery ; membrane separation;purge gas表1弛放氣組成1概況項目數(shù)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~ 16000300 kt/a甲醇項目所需的設(shè)備單元之一。氫回收氣體壓力/MPa6. 53氣體溫度/C40裝置是將甲醇弛放氣組分進行分離，將其中的大氣體成分(摩爾分率)/%部分氫氣分離出來并回收，送回合成氣壓縮機作5.89為原料，調(diào)節(jié)合成氣中的氫碳比，其余尾氣送回CO25. 921燃料系統(tǒng)。我公司采用的是美國普里森中空纖維N26. 474膜分離器(簡稱PRISM)。A0. 682公司有6根膜分離器，處理氣量13000m2 /h,C0. 10H66. 33最大16000 m2/h,中空纖維膜分離的氫氣回收H2O率可達95%，氫氣純度在90%以上。處理的弛CH;OH0. 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。40C的溫度進入膜分離裝置界區(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13000 m'/h.此氣體首先進入一氣液分富氫產(chǎn)品氣壓力≥3. 4 MPa(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. 5 MPa(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 C，使原料產(chǎn)品氣中H2含量≥90%(H2 純度)氣遠離露點。原料氣進人膜分離器，經(jīng)一管道過產(chǎn)品氣中N2含量≤8%濾器過濾，再進人PRISM(C)膜分離器組(6根收稿日期: 2011-04-18作者簡介:牛寶玉(1984-), 男，河南新鄉(xiāng)人,助理工程師，主要從事化工生產(chǎn)管理工作?；ぴO(shè)計通訊.第37卷X2201A~F)進行分離。分離器由兩組串聯(lián)構(gòu)作，嚴禁壓力突升或突降，氣流速度過大會沖壞成，每組由3根中200X3000mm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，嚴格控制溫度在40~成，類似于管束。原料氣從下端側(cè)面進人70C，不得超過80 C.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，使中空纖維膜時的溶解度和擴散系數(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進行排污，確保進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，更多的氫氣滲透進入中空纖維，在中空纖維5技術(shù)特點芯側(cè)得到壓力為3. 4MPa、純度大約90%的氫產(chǎn)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①2膜分離富氫氣③_小或擁擠的場合。預(yù)處理(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)維護方便。膜系統(tǒng)無移動部件，無需檢(1)加熱器修。加熱器(E-2201)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 C. .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(X-2201A. 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φ200X3000mm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7200m'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622X10* m'.如果每噸精甲醇耗氣由分離器下端側(cè)口進人沿纖維束外表面向上流粗煤氣2000 m'(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，從而達到分離的目的。如氫氣在膜7結(jié)語表面滲透速率是甲烷、氮氣及氬氣等的幾十倍。氫氣進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，達出。到了設(shè)計運行效果。由于本裝置具有操作簡單、可靠性高、使用壽命長等優(yōu)點，不僅為企業(yè)節(jié)能4操作中注意事項減排、降本增效、環(huán)保等提供了強有力的保障,(1)開、停車過程中升壓與降壓必須緩慢操也是企業(yè)長久發(fā)展的必然選擇。