合成氨弛放气膜分离回收氢技术总结_罗雪峰

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1、合成氨弛放气膜分离回收氢技术总结_罗雪峰氮肥技术2010年第31卷第4期摘要简要介绍对合成氨弛放气采用膜分离回收氢技术的工艺流程!主要设备!生产运行!装置特点和经济效益情况"关键词合成氨弛放气膜分离回收氢运行总结合成氨弛放气膜分离回收氢技术总结罗雪峰卢玉春（四川美丰化工股份有限公司德阳分公司德阳618000）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!""!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

2、!!!!!!!!!!!!!!!"2005年，我公司扩能技改工程20&104t合成氨装置建成投产，该装置由中国成达化学工程公司设计"原国内的二套20&104t合成氨装置的合成放空气都是经过简单的洗氨后，送一段炉作燃料气，一方面使得一段炉烟气排放量增大，另一方面也增加了生产能耗"因此在原有二套的基础上，对合成工段的弛放气处理重新进行设计，采用了中国科学院大连化学物理研究所的膜分离技术"现将该膜回收装置运行情况介绍如下"1工艺流程及主要设备1.1工艺流程本装置分为预处理和膜分离两部分"预处理包括弛放气的

3、净化（脱氨）和加热干燥"弛放气首先经薄膜调节阀减压至10%12MPa左右，然后进入洗氨塔，气体在洗氨塔中与高压水泵打进的软化水在填料层中逆流接触，气相中的氨气被水吸收后变成氨水，由塔底排出"脱氨后的气体由塔顶排出后进入气液分离器，使水洗过程中气体夹带的雾沫得到分离"水洗后气体中氨的体积分数＜200&10-6"洗氨塔吸收过程是个放热过程，因此，塔底氨水温度较高，约60)"由于水洗过程气液两相平衡，使得塔顶出来的原料气中水蒸汽含量处于饱和状态"在气液分离器以后的管路及膜分离器中冷却降温会出现水雾，进入

4、膜分离器后会造成膜分离器性能下降"因此，气液分离器排出来的气体必须经过加热处理"加热器为一套管式换热器，热源为1.0MPa饱和蒸汽"原料气在换热器中被加热到45)左右，此时原料气中的水含量远离饱和点，不会产生水雾，影响分离性能"经过水洗!加热后的原料气送入膜分离器中进行分离，分离器组由4根!200&3000mm中空纤维膜分离器组成，采用串联形式连接"每根分离器均可采用阀门切断或接通，根据不同的处理量改变回收氢气的纯度和回收率"原料气进入膜分离器后，中空纤维膜对氢气有较高的选择性"靠中空纤维膜内!外

5、两侧分压差为推动力，通过渗透!溶解!扩散!解吸等步骤而实现分离"使中空纤维膜内侧形成富氢气区气流，而外侧形成了惰性气流"前者称为渗透气，后者成为尾气"渗透气经压缩重返合成系统，尾气供燃烧"原料气经过两根膜分离后，其中质量分数为86％以上氢气被分离出来，剩余尾气中氢气含量很少，通过第4根分离器的尾部薄膜调节阀减压至0.4MPa排出"1.2主要设备（1）高压水泵高压水泵为弛放气水洗用泵"水泵的额定压力为16MPa，额定流量为4.0m3/h，功率为22kW"（2）洗氨塔洗氨塔为一填料塔"软化水由塔上部输

6、入，氨水由塔底排出，弛放气由塔下部进入"脱氨后原料气由塔顶排出进入气液分离器"氨水液位通过高压液位计自动控制，操作压力为10%12MPa"（3）气液分离器气液分离器用来分离原料气中夹带的雾沫"液体从气液分离器底部手动定时排放，设有液位上限报警"分离后的气体从顶部排出进入加热器"（4）加热器加热器为一管式换热器"加热介质为1.0MPa的饱和蒸汽，原料气走管程，蒸汽走壳程，原料气被加热到45)"温度通过薄膜调节阀调节蒸汽量控制"14（5）中空纤维膜分离器中空纤维膜分离器组采用了4根结构相同的!200&

7、3000mm膜分离器组成"膜分离器是本装置的核心，它的芯部由数以万计的中空纤维管组成"原料气由分离器下端侧口进入，沿纤维束外表面向上流动，气体接触到中空纤维膜时便进行渗透!溶解!扩散!解析过程"由于中空纤维膜对各种气体渗透的选择性不同，从而达到分离的目的"如氢气在膜表面渗透速率是甲烷!氮气及氩气等的几十倍"氢气进入每根中空纤维管内，汇集后从膜分离器下口排出，未渗透的尾气从膜分离器的上口排出"（6）冷却器冷却器为列管式冷却器"冷却介质为0.3MPa的循环冷却水，原料气走管程，冷却水走壳程，原料气被冷

8、却到45)以下"两台冷却器串联使用"2运行情况装置建成投产后，运行稳定，渗透气中H2的体积分数基本都保持在90％左右，氢回收率也达到或超过设计指标86％"具体操作数据见表1"表1膜回收装置操作数据(2007年)日期压力MPa入膜温度)原料气组分的体积分数%渗透气组分的体积分数%尾气组分的体积分数%氨水中氨的质量分数%入膜气中氨的体积分数&10-6氢回收率%入膜气渗透气入膜气渗透气尾气H2H2H2CH42.15612836129.602.790.254167.267.7690.622