气体分离膜在回收H2中的应用

帆-小白鼠

气体分离膜在回收H2中的应用

       膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。              近年来膜技术在气体分离方面的应用越来越受到密切关注且应用范围越来越广。其中为大家所熟知的膜分离制氮技术(0.8～1.0MPa压缩空气通过膜组件，可以得到纯度为93%～99.0%的氮气)已应用到矿山、码头等场合，装置已实现全自动，无人操作和移动式作业；因部分地方天然气中含有较多的二氧化碳、水份而不能满足贮运使用要求，膜分离技术应用于天然气领域可就近采用气体分离膜组件对天然气进行脱碳，同时将其露点温度降低至-20～-30℃，满足管输送要求，该技术已应用到天然气开采现场。除以上常见应用外，气体分离膜在H2回收中还有重要应用。
1、从合成氨驰放气中回收H2
       合成氨弛放气是指分离液氨时溶解在液氨中的H2、N2、CH4和Ar等气体，当压力降低时从液氨中解吸出来气体。每生产一吨NH3，平均要排出150m3左右的驰放气(根据各工厂的工艺和技术水平不同而不同)，根据有关资料和我们国家中、小化肥的技术水平，平均每生产一吨液NH3，排放的驰放气中大约含有120～156kg的H2。目前，用气体分离膜回收合成氨驰放气中的H2越来越被认可，国内绝大部分化肥厂用膜分离装置回收合成氨驰放气中的H2，回收的H2经压缩后重返氨合成系统，提高了合成氨产量，收到了可观的经济和社会效益。
       普里森膜的性能优异，对CH4、Ar和H2分离系数高，特别是渗透气中CH4、Ar含量低，此优点是其他膜无法比拟的，是合成氨系统节能降耗的关键。否则，原料气会在合成系统内循环往复做废功，而使合成塔产氨量下降。同时它可使合成氨系统压力下降3～6MPa，使每生产一吨NH3节能效果非常明显。
科特瑞兴科技有限公司采用美国进口的高性能普里森膜，配以自行设计完善的工艺流程，对合成氨厂传统工艺中合成氨放空气及氨罐驰放气中的氢气进行回收，再返回生产合成氨系统或可进一步提纯为高纯氢，达到增产降耗的目的和作为加氢产品，其中所得氢气纯度达到90%～99.9%。
       相关工艺流程为：合成弛放气先经洗氨塔回收NH3后，送到膜分离器回收H2，其余气体送到锅炉燃烧。经过洗氨塔洗氨后得到的合格原料气体，经气水分离器后送套管加热器(原料气走管程，蒸气走壳程)加热到一定温度(比露点高10～15℃)，经切断阀进入膜分离器组件进行H2分离。原料气沿PRISM膜分离器的长度方向流动时，更多的H2溶解扩散进入中空纤维内部，高浓度H2从膜分离器渗透侧汇聚后输出，返回合成系统，含有大量CH4和部分未被回收H2气的剩余尾气在非渗透侧汇聚后由调节阀减压至所需压力后送出界区。
       H2含量约占30%～55%的合成氨驰放气，经过该膜装置后其中氢气的纯度和回收率均能达到90%以上。
2、石油化工及炼厂气中的氢回收
       PRISM膜系统可以从石油化工及炼厂各种含氢驰放气中回收85%～95%的H2，纯度达92%～98%，例如炼油厂加氢尾气可以利用PRISM膜系统把H2含量从60%～80%左右提高到98%或更高，这对改善工厂的氢气平衡有重大意义。在某些情况下，PRISM膜系统可以增浓氢气，比如在90%左右提高到98%或更高，以满足某些工艺的特殊需要。在某些情况下，PRISM氢膜分离器系统和PSA系统配合，可以提高整个系统的回收率。
3、甲醇驰放气和焦炉煤气中的氢回收
       甲醇厂用气体分离膜装置可以从甲醇驰放气中回收H2、CO2和残留的CH3OH。回收的H2和CO2返回用作合成气的原料气，以达到增产、降耗、优化指标的目的。近年来，从冶金工业产生的焦炉煤气中回收H2越来越引起人们的注意。PRISM膜分离器系统可以根据原料的组成，采用先净化后回收氢的办法来回收高纯度的H2，以供各种化工过程的使用。气体分离膜回收氢装置，所得氢气回收率达到85%～90%；氢气纯度达到90%～99.9%。
4、气体分离膜技术的其他应用
       用膜分离装置将富含H2/CO的混合气体在一定压力下进行膜分离，可以使气体中一氧化碳纯度提高至95%～99.0%。与变压吸附提纯CO相比，该装置运行费用低，操作简便，技术成熟可靠，主要应用于精细化工、醋酸生产及需CO产品的厂家。
       气体分离膜回收H2中需要注意的问题：（1）、预防膜组件的污染；（2）、控制好温度和压力；（3）、严格执行操作规范。

linsunche

這個有前景！

膜博士

膜材料氢回收自动化程度高，设备运行稳定，可拓展的市场广！

冷雨

用Aspen怎么模拟膜分离，分离co和h2

忧郁的飞神

冷雨 发表于 2015-4-5 20:14
用Aspen怎么模拟膜分离，分离co和h2

你指的HYSYS中的膜分离模块？我们一般用月自定义模块的~~

冷雨

忧郁的飞神 发表于 2015-4-5 20:26
你指的HYSYS中的膜分离模块？我们一般用月自定义模块的~~

是Aspen plus中的膜分离，我们做化工设计需要用到，不知道用什么分离。

yubaoru08

主要是各组分的收率不好定啊 另外这块投资就不好弄了

忧郁的飞神

冷雨 发表于 2015-4-6 15:10
是Aspen plus中的膜分离，我们做化工设计需要用到，不知道用什么分离。

plus 中有膜分离模块吗？

linsunche

Thank you a lot.

zzl1975

谢谢了小正方形