甲醇驰放气中氢气的回收装置的制造方法_2

文档序号:9409037阅读:来源:国知局
一膜分离器70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M的驰放气出口之间设置有驰放气输送管线I ;上述PSA设备90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70的上述原料侧之间设置有第一截留气输送管线3 ;上述第二膜分离器110包括第二原料侧与第二渗透侧,上述第二原料侧与上述PSA装置的解析气出口之间设置有第二截留气输送管线5。
[0030]该回收装置中,利用第一膜分离器70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3输送进入PSA设备90中,PSA设备90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5送入第二膜分离器110中,第二膜分离器110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,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0)2在第一膜分离器70和第二膜分离器110中也作为“快气”被回收。
[0031]以第一膜分离器70和PSA设备90联用来讲,从甲醇驰放气中回收氢气的总收率按80%计算,若以每小时驰放气排放量为10000Nm3/h计算,则每小时浪费氢气量达到130?140kg。而本申请的上述回收装置可将氢气回收率提高到98%以上,提高了氢气的回收率。
[0032]本申请的第一膜分离器70和第二膜分离器110均可采用现有技术常规的膜分离器,如中空纤维式膜分离器、板框式膜分离器或螺旋卷式膜分离器。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的膜分离器。
[0033]本领域技术人员根据实际的情况可以选择分离级数和段数不同的膜分离器,本申请优选上述第一膜分离器70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110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,为了能够更加充分地对驰放气进行分离,提高氢气的回收率,优选一级多段式膜分离器或多级多段式膜分离器。
[0034]本申请的又一种优选的实施例中,优选上述第一膜分离器70和/或上述第二膜分离器110中的分离膜为中空纤维式聚酰亚胺膜,这种高分子膜组件可以高氢气的透过性和回收率。
[0035]吸附剂对杂质的饱和吸附量与温度有关,降低温度有利于提高PSA设备90内吸附剂对烃类等杂质的吸附能力。为了提高驰放气中氢气的回收率和吸附剂对杂质的吸附能力,本申请优选上述回收装置还包括截留气冷却器80,如图2所示,冷却器80设置在上述第一膜分离器70与上述PSA设备90之间的第一截留气输送管线3上。
[0036]本申请的又一种优选的实施例中,优选上述回收装置还包括解析气压缩机100,如图2所示,解析气压缩机100设置在上述PSA设备90与上述第二膜分离器110之间的第二截留气输送管线5上。解析气压缩机100对PSA设备90解析气出口输出的解析气进行压缩提压,升压后的解析气进入第二膜分离器110进一步回收氢气。
[0037]为了去除原料驰放气中的蜡等高熔点杂质,避免其堵塞和损坏回收装置中的第一膜分离器70中的膜组件,进而避免膜组件的利用率降低,如图2所示,本申请优选所上述回收装置还包括:驰放气冷却器10、驰放气分离器20与驰放气过滤器30,上述驰放气冷却器10设置在上述第一膜分离器70与上述煤制甲醇装置M之间的上述驰放气输送管线I上,用于将原料气冷却,使得原料气中的蜡变成固体;上述驰放气分离器20设置在上述驰放气冷却器10与上述第一膜分离器70之间的上述驰放气输送管线I上,用于将原料气中的蜡和水去除,上述驰放气过滤器设置在上述驰放气分离器20与上述第一膜分离器70之间的驰放气输送管线I上,用于进一步去除原料气中的固体杂质,提高氢气在原料气中的摩尔比,进而提尚氣气的回收率。
[0038]本申请的又一种优选的实施例中,优选上述回收装置还包括水洗塔40,如图2所示,上述水洗塔40具有驰放气入口和塔顶气出口,设置在上述驰放气分离器20与上述第一膜分离器70之间的上述驰放气输送管线I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I连通。水洗塔40从塔顶喷淋下来的脱盐水吸收了原料气中的甲醇。
[0039]为了进一步去除原料气中的雾沫与小液滴,防止液体和固体杂质对膜分离器中膜材料的污染,上述回收装置还包括聚结过滤器50与蒸汽加热器60,如图2所示,聚结过滤器50设置在上述水洗塔40与上述第一膜分离器70之间的上述驰放气输送管线I上;蒸汽加热器60设置在上述聚结过滤器50与上述第一膜分离器70之间的上述驰放气输送管线I上。
[0040]为了提高富氢气中氢气的含量,如图2所示,上述回收装置还包括:第二渗透气输送管线7与渗透气压缩机120,第二渗透气输送管线7连通设置在上述水洗塔40的驰放气入口与上述第二膜分离器110的上述第二渗透侧之间,将第二富氢气输送到水洗塔40中。[0041 ] 本申请的又一种优选的实施例中,优选上述回收装置还包括第一渗透气输送管线9,如图2所示,第一渗透气输送管线9设置在上述第一膜分离器70的第一渗透侧与上述煤制甲醇装置M的合成塔入口的原料气入口管线连通,用于将第一膜分离器70第一渗透侧的第一富氢气输送到煤制甲醇装置M中合成甲醇,弥补煤化工合成气中氢碳比低的弱势,使资源得到有效利用。在输送到煤制甲醇装置M中之前,可以对第一富氢气进行压缩,提高其输送效率。
[0042]为了使本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案,以下将结合实施例进行详细地说明。
[0043]实施例1
[0044]甲醇驰放气中氢气的回收装置,如图2所示,煤制甲醇装置M的驰放气出口的驰放气的流量为10000Nm3/h,压力为4.88MPaG,温度为60°C,以该驰放气为原料进行氢气的回收,该原料气经驰放气冷却器10冷却到40°C后进入驰放气分离器20去除石蜡等高熔点杂质,然后进入驰放气过滤器30进一步去除原料气中的杂质。
[0045]脱除石蜡与其它杂质的原料气进入水洗塔40,脱盐水从塔顶喷淋下来吸收了原料气中的甲醇,将原料气中的甲醇浓度降低到20ppm以下,甲醇水溶液从水洗塔40底流出。
[0046]从水洗塔40顶部排出的气体进入聚结过滤器50脱出气体中夹带的雾沫和小液滴后进入蒸汽加热器60,加热到60°C后进入第一膜分离器70,第一渗透侧得到流量为5278Nm3/h,压力为3.33MPaG,H2浓度为90%的第一富氢气体,经氢气压缩机加压后和新鲜气、循环气进入煤制甲醇装置M中继续反应。
[0047]第一膜分离器70的原料测的第一截留气,经截留气冷却器80冷却到40°C后进入PSA设备90,吸附气体中的杂质后,H2的按摩尔百分比达到99.96%。精制得到流量为2603Nm3/h,压力为4.65MPaG的高纯氢产品。
[0048]PSA设备90的解析气压力为0.2MPa,进入解析气压缩机100增压到1.9MPaG后进入第二膜分离器110,第二渗透侧得到H2含量为50%的气体,经渗透气压缩机120加压到
4.9MPaG后由第二渗透气输送管线7进入水洗塔40,进一步回收HjP CO 2;第二截留气的流量为2050Nm3/h,氢气的含量为4.49%。
[0049]在该实施案例中,如果只使用单级膜分离技术和PSA集合技术从甲醇驰放气中回收氢气,氢气回收率只有80%左右,CO2的收率只有40%左右。而利用两级级膜分离和变压吸附技术集成工艺,氢气的回收率达到98.81%, CO2的收率达到47.83%,
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