气体膜分离技术在甲醇生产中的应用

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1、第6期(总第127期)煤化工No.6(TotalNo.127)2006年12月CoalChemicalIndustryDec.2006气体膜分离技术在甲醇生产中的应用吴昌祥(哈尔滨气化厂,依兰154854)摘要从工艺设计出发,介绍了哈尔滨气化厂应用气体膜分离技术将甲醇驰放气中的有效气体H2回收,解决了甲醇产量受城市煤气日用量变化影响的难题,达到了增产甲醇的目的,具有较好的经济效益。关键词甲醇膜分离氢气煤气文章编号:1005-9598(2006)-06-0026-02中图分类号:TQ54文献标识码:

2、B的作用下,导致其渗透通过纤维膜壁的速度不同而分1城市煤气量的变化对甲醇生产的影响离。推动力(膜两侧相应组分的分压差)、膜面积及膜的分离选择性,构成了膜分离的三要素。依照气体渗哈尔滨气化厂现有2套甲醇生产装置,主要生产透通过膜的速度快慢,可把气体分成“快气”和“慢任务是向哈尔滨市输送城市煤气,同时,联产甲醇,甲气”。常见气体中,H2O、H2、He、H2S、CO2等称为“快气”;醇装置总设计生产能力为年产14万t。由于合成甲CH4及其他烃类、N2、CO、Ar等称为“慢气”。醇后的吹除气中含甲烷成分比

3、较高,含CO成分比较膜分离技术可以将甲醇吹除气分离成两股物流,低,因此,可作为城市煤气向哈尔滨市输送。甲醇吹除其一是具有较高压力的富氢气(渗透气),富氢气主要气的输送量为120万m3/d,由于哈尔滨市冬夏用气量由H2、CO2、CO组成;其二是略低于甲醇吹出气的富甲不均衡,冬季最大煤气用量140万m3/d,夏季用量仅为烷(非渗透气),富甲烷主要由CH4、CO和少量没有回55万m3/d,这样导致甲醇合成后的吹除气剩余65万收的H组成。2m3/d,无法消耗,因而限制了甲醇生产能力。2.2工艺参数在合成甲

4、醇的化学反应中,CO和H2是合成甲醇膜分离装置主要根据渗透侧压力和膜组件数量的主要成分,为了在夏季提高甲醇的生产能力,需要来控制有效气体的回收,渗透侧压力越低,有效气体从甲醇合成后的吹除气中提取H2,以返回到甲醇合成的回收率越高。对甲醇合成系统来说,如果渗透侧压塔中,继续生产甲醇,并减少了除气量,满足了夏季城力低于2.1MPa,需要增加富氢气压缩机。因此,选定市煤气低用量的要求。哈尔滨气化厂经过充分的考察的工艺参数为:氢回收率72%,渗透侧压力2.1MPa。与研究,采用气体膜分离技术回收甲醇吹出气

5、中的2.3工艺流程H2,达到增产甲醇的目的。甲醇合成驰放气分2股:第1股直接进入煤气配气系统;第2股经稳流后,以4.4MPa的压力进入膜分2气体膜分离工艺离界区。膜分离装置的原料气(甲醇驰放气)首先进入除2.1膜分离原理雾器(X-101),其中装有高效除雾元件,可除去小于膜分离的基本原理就是利用各气体组分在高分1μm的粒子,可冷凝的液沫雾滴被捕集形成液体后,子聚合物中的溶解、扩散速度不同,在膜两侧分压差通过除雾器底部的阀门V12/V13排出。然后原料气经一套管式加热器(E-101)加热至45℃后,

6、经一管道过滤器过滤,再进入PRISMR膜分离组(X102A-H,收稿日期:2006-09-15作者简介:吴昌祥(1967—),男,1988年毕业于哈尔滨工X103A-H)进行分离。每组膜分离器分别由8根分离器业大学,高级工程师,从事化工工艺及城市燃气技术和管以并联形式排列后,两组再串联运行。每个PRISMR膜理工作。分离器外型类似一管壳式热交换器,膜分离器壳体内2006年12月吴昌祥:气体膜分离技术在甲醇生产中的应用-27-部由成千上万根中空纤维组成的纤维束来填充,类似3.4从膜分离装置分离回收气

7、体的组分(见表4)开管束。原料气从下端侧面进入PRISMR膜分离器。表4从膜分离装置分离回收气体的组分%由于各种气体组分在透过中空纤维膜时的溶解H2COCO2CH4CnHmN2O2度和扩散系数不同,不同气体在膜中的相对渗透率不79.3702.3803.65013.4600.6900.3500.035同,各组分中氢气的相对渗透速率最快,从而可将氢气分离提纯。在中空纤维芯侧,得到纯度大约85%的3.5甲醇的增产量富氢产品,称为渗透气,其压力为2.1MPa,该气体返膜分离提氢效率为75%,吹出气中H2体

8、积分数为58%,处理吹出气量为18000m3/h,每吨甲醇耗H回到甲醇合成系统;在壳程得到惰性气体的物流,称2为1400m3为非渗透气,其压力由HV-101控制后,再和第1股驰。提氢量为:18000×0.58×75%×24=187920m3/d。放气混合,送长线作为城市煤气。2.4装置规模增加膜分离后所产的甲醇量为:187920÷1400=处理甲醇尾气18000m3/h。134.23t/d。2.5装置操作弹性改造前甲醇产量为265t/d,通过改造增产甲醇以处理甲醇尾气计算,装置操作