合成氨弛放气膜分离氢回收与氨蒸馏的集成应用

《合成氨弛放气膜分离氢回收与氨蒸馏的集成应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、合成氨弛放气膜分离氢回收与氨蒸馏的集成应用陈子香（天邦膜技术国家工程研究中心有限责任公司，辽宁大连116023）摘要：合成氨弛放气中含有价值较高的氢气与氨气，为回收和再利用这两种气体，传统的处理办法是将弛放气回收氨气后送燃料系统做燃料，这造成了价值高的氢气的极大的浪费，将膜分离氢回收与氨蒸馏做成一个集成系统，在回收氢气的同时回收氨，这会使得在运行方面做到综合考虑、统一操作，是一个较好的解决方案。关键词：合成氨；弛放气；膜分离；氢回收；氨回收；集成INTEGRATEDAPPLICATIONOFRECOVERYHYDROGENBYMEMBRANCESEPARATIONANDAM

2、MONIADISTILLATIONINPURGEGASFROMAMMONIASYNTHESCHENZi-xiang(TIANBANGNATIONALENGINEERINIGRESEARCHCENTEROFMEMBRANETECHNOLOGYCO.,LTD.,LIAONINGDALIAN116023)Abstract:Purgegasofsyntheticammoniacontainsammoniaandhydrogen,theyhaveveryhighvalue.Itistransportedintofuelsystemtorecoveringammoniaintradit

3、ionalmethod,themeasurebringsalotofhydrogenloss.Inordertoimplementingcoordinatedoperation,buildingupaintegratedsystemofrecoveryhydrogenandammoniabymembranceseparationanddistillationrespectivelyatsametimeisagoodsolution.Keywords:purgegas;syntheticammonia;membranceseparation;recoveryhydrogen;

4、recoveryammonia;integration气体膜分离技术70年代初即有工业应用，真正奠定其在气体分离市场地位的是美国Monsanto公司1979年推出的“Prism”H2/N2膜分离装置用于合成氨弛放气中氢回收。这一分离技术在工业上除用于合成氨弛放气中氢分离回收外，还用于炼油工业尾气中的氢的分离、[1]回收及甲醇合成气H/CO比例调节。另外还有天然气脱湿，CO2分离、回收，空气分离等。目前气体分离膜技术已经被大多数工程技术人员所接受和认可，并且将该技术作为气体分离过程中较为优先考虑的单元操作。气体膜分离技术是利用膜对混合物中各气体组分的选择渗透性能的差异来实现分

5、离和提纯的新型分离技术。对于氢回收方法传统的有深冷与变压吸附（几种氢回收方法的比较见表1）。由表1可知，相对其它的氢回收方法，膜分离法的主要优点是投资小，占地面积小，操作和设备维护费用低，尾气压力几乎与原料气压力相等；主要缺点是产品氢压力低，往往需加压后才可以使用。在要求产品氢浓度不高时，膜分离法颇具竞争力。气体膜分离的基本原理是以膜两侧气体的分压差为推动力，利用不同气体渗透速率的不同进行，通过溶解—扩散—解吸等步骤而实现分离。合成氨弛放气氢回收的分离膜结构均为中空纤维膜，合成氨弛放气以氢、氮、甲烷和少量的氨气为主，经洗氨后（氨对分离膜有损害）的原料气进入膜分离器后，中空纤

6、维膜对氢气有较高的选择性（如图1不同气体在Seperex[3]分离膜中的相对渗透速率），以中空纤维膜内、外两侧氢分压为推动力，使中空纤维膜内侧形成富氢区气流，而外侧形成以氮、甲烷等为主的惰性气流。前者称为渗透气，后者称为尾气。由图1还可以看出水蒸汽的分离速率比氢气还大，因液态水对膜分离器有损害[2]表1几种氢回收方法的比较项目膜分离法变压吸附法深冷分离法相对投资11~32~3占地面积14~73~5最高操作压力/MPa1548原料气最低氢浓度/%15~205020产品气最高氢浓度/%9999.99998.5最高氢回收率/%958595产品氢压力/原料气压力低近似等于1近似等于

7、1尾气压力/原料气压力近似等于1低低重组分是否同时得到分离否否是能否做成组合式结构能不能不能操作难易程度很容易中等中等作用，所以对弛放气洗氨之后还要对其进行加热，使其中饱和的水蒸汽远离露点，防止水以液体形式在渗透气侧出现。膜[3]图1不同气体在Seperex分离膜中的相对渗透速率相比较而言，蒸馏是一种历史悠久的传统的分离技术，它是利用物料在蒸馏塔内挥发度不同进行分离的。在一定条件下挥发度差异越大的组分通过这种方法分离越容易，稀氨水中氨与水就具有这一特点。蒸馏的缺点是能耗相对较高，控制点较多且有些参数（如塔温等）不容