甲醇驰放气中氢气的回收装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及煤炭化工领域，具体而言，涉及一种甲醇驰放气中氢气的回收装置。
【背景技术】
[0002]甲醇不仅是重要的化工原料，也是洁净燃料。发展建设大型煤制甲醇装置，并以甲醇为原料进一步裂解制烯烃或直接以甲醇掺烧代替燃料，是国家能源安全的需要，也是化学工业高速发展的需要。
[0003]在煤制甲醇的工艺中，首先，煤经气化制得甲醇合成气，其具体过程为:煤与空分的氧气在煤气化炉内生成高CO含量的粗煤气，粗煤气中的CO和水蒸汽在高温条件下变换为比和CO 2、进一步脱除气体中过剩的CO2来实现甲醇合成气所需的碳氢比，经净化工序将多余的CO2和硫化物脱除后即是甲醇合成气。
[0004]上述CO和水蒸汽的变换反应的方程式如下:
[0005]C0+H20 — CO2+H2。
[0006]其次，甲醇合成气中的CO、CO2与氢气在铜基催化剂的作用下合成甲醇，甲醇的合成反应方程式如下:
[0007]C0+2H2— CH 30H
[0008]C02+3H2—CH30H+H20。
[0009]然后，合成塔出口气体经分离器冷却分离后，得到液相的含水粗甲醇。
[0010]最后，粗甲醇经精制后得到甲醇产品。
[0011]由上述分离器的顶部出口逸出的塔顶气体中含有大量未反应的比及CO、CO2等合成气组分，以及伴随甲醇合成过程生成的副产物甲烷、二甲醚，合成气制备过程中夹带的氮气、氩气，大部分塔顶气体作为循环气返回合成塔进行进一步的反应。但惰性气体，如n2、Ar、甲烷在甲醇合成回路中累积的含量过高，会影响甲醇合成率，降低反应速率，且循环气的动力消耗也大。所以，通过排放一部分循环气来控制合成塔入口气中的惰性气体含量，这一部分被排放的塔顶气体称为驰放气。
[0012]由于煤的化学组成中碳多氢少，煤制合成气过程需要排放掉大量的二氧化碳以满足合成气制甲醇的氢碳比要求，为了提高煤制甲醇过程原料的利用效率，必须从驰放气中回收氢来降低煤耗和能耗。
[0013]现有技术中的氢气回收装置的氢气回收率较低，为了提高甲醇驰放气中氢气的回收率，亟需一种甲醇驰放气中氢气的回收装置和回收方法。
【发明内容】
[0014]本发明的主要目的在于提供一种甲醇驰放气中氢气的回收装置，以解决现有技术中甲醇驰放气中氢气回收率低的问题。
[0015]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种甲醇驰放气中氢气的回收装置，该回收装置包括:第一膜分离器、PSA设备与第二膜分离器，其中，上述第一膜分离器包括第一原料侧与第一渗透侧，上述第一原料侧与煤制甲醇装置的驰放气出口之间设置有驰放气输送管线；上述PSA设备包括第一截留气入口与解析气出口，上述第一截留气入口与上述第一膜分离器的上述原料侧之间设置有第一截留气输送管线；上述第二膜分离器包括第二原料侧与第二渗透侧，上述第二原料侧与上述PSA设备的解析气出口之间设置有第二截留气输送管线。
[0016]进一步地，上述第一膜分离器为一级一段式膜分离器、一级多段式膜分离器或多级多段式膜分离器；上述第二膜分离器为一级一段式膜分离器、一级多段式膜分离器或多级多段式膜分离器。
[0017]进一步地，上述第一膜分离器和/或上述第二膜分离器中的分离膜为中空纤维式聚酰亚胺膜。
[0018]进一步地，上述回收装置还包括截留气冷却器，上述截留气冷却器设置在上述第一膜分离器与上述PSA设备之间的第一截留气输送管线上。
[0019]进一步地，上述回收装置还包括解析气压缩机，上述解析气压缩机设置在上述PSA设备与上述第二膜分离器之间的第二截留气输送管线上。
[0020]进一步地，上述回收装置还包括:驰放气冷却器、驰放气分离器与驰放气过滤器，上述驰放气冷却器设置在上述第一膜分离器与上述煤制甲醇装置之间的上述驰放气输送管线上；上述驰放气分离器设置在上述驰放气冷却器与上述第一膜分离器之间的上述驰放气输送管线上；所诉驰放气过滤器设置在上述驰放气分离器与上述第一膜分离器之间的上述驰放气输送管线上。
[0021]进一步地，上述回收装置还包括水洗塔，上述水洗塔具有驰放气入口和塔顶气出口，设置在上述驰放气过滤器与上述第一膜分离器之间的上述驰放气输送管线上，且通过上述驰放气入口和上述塔顶气出口与上述驰放气输送管线连通。
[0022]进一步地，上述回收装置还包括:聚结过滤器与蒸汽加热器，上述聚结过滤器设置在上述水洗塔与上述第一膜分离器之间的上述驰放气输送管线上；上述蒸汽加热器设置在上述聚结过滤器与上述第一膜分离器之间的上述驰放气输送管线上。
[0023]进一步地，上述回收装置还包括:第二渗透气输送管线与渗透气压缩机，上述第二渗透气输送管线连通设置在上述水洗塔的驰放气入口与上述第二膜分离器的上述第二渗透侧之间；上述渗透气压缩机设置在上述第二渗透气输送管线上。进一步地，上述回收装置还包括第一渗透气输送管线，设置在上述第一膜分离器的第一渗透侧与上述煤制甲醇装置的原料气入口连通。
[0024]应用本发明的技术方案，利用第一膜分离器将驰放气分离为第一截留气和第一渗透气，其中，第一渗透气中富含氢气，第一截留气中残留有未渗透过的氢气、其他残余的快气和慢气；所产生的第一截留气由第一截留气输送管线输送进入PSA设备中，PSA设备对第一截留气进行变压吸附，产生富氢气体和解析气，其中富氢气体中氢气含量较高，将所产生的解析气由第二截留气输送管线送入第二膜分离器中，第二膜分离器将解析气中的氢气和其它杂质分开，回收了解析气中的氢气，从而提高了氢气的回收率，使氢气的回收率可以达到95%以上，避免了解析气中氢气浪费；同时驰放气中的CO2在第一膜分离器和第二膜分离器中也作为“快气”被回收。
【附图说明】
[0025]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0026]图1示出了本发明一种典型的实施方式甲醇驰放气中氢气的回收装置的结构示意图；以及
[0027]图2示出了一种优选实施例的甲醇驰放气中氢气的回收装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0029]申请人在对甲醇驰放气中氢气回收方法进行研究时，比如现有技术中常用的气体分离设备膜分离器，膜分离的基本原理就是利用各中气体组分在高分子聚合物中的溶解扩散速率不同，因而在膜两侧分压差的作用下导致其渗透通过纤维膜壁的速率不同而分离，依据气体渗透通过膜的速率快慢，可把气体分成“快气”和“慢气”，常见的气体中，H2O, H2,H2S, He、CO2等称为“快气”；而称为“慢气”的则有CH 4及其它烷类、N 2、CO、Ar等，该气体分离设备适用于从氢气摩尔浓度大于35%气体中提取浓度更高的富氢气体。此外，进一步利用PSA设备对膜分离产生的截留气进行处理，一般来说，PSA设备可以从氢气摩尔浓度大于40% (mol%)的原料气中提取得到浓度更高的富氢气体，甚至制得的氢气纯度可以达到摩尔浓度为99.9%。但是，由于在对驰放气处理过程中，输送到PSA设备中截留气的氢气的含量较低，所以氢气回收率仅为70 %左右，为了进一步提高氢气的回收率，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种甲醇驰放气中氢气的回收装置，如图1所示，上述回收装置包括第一膜分离器70、PSA设备90与第二膜分离器110，上述第