脱除合成气及天然气中co2的分离系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及脱除气体中C02的分离系统，尤其涉及脱除合成气/天然气中C02的分离系统
【背景技术】
[0002]目前，以C02为代表的温室气体排放已经成为一个十分严重的环境问题。截止至2010年，温室气体的排放已经造成了全球温度上升1.4至5.8°C。而天然气和合成气中含有大量的C02不仅大大降低其热值，从而降低燃气品质；而且还会在化工生产中增加反应和分离设备体积并增加动力和热量消耗。因此，在化工生产中，脱除这些气体中的C02具有十分重要的意义。
[0003]脱除C02的方法主要包括:溶剂吸收法，变压吸附法，低温蒸馏法和膜分离法等。溶剂吸收法是利用液体溶剂对于C02的吸收和解吸来达到分离C02的方法。目前还有很多公司研宄这种方法，并尝试使用新的溶剂和装置来分离C02。如日本三菱重工就推出了使用基于专用胺类的吸收溶剂来吸收烟气中的C02。溶剂吸收法由于采用液体吸收剂，因此易造成二次污染；同时由于有C02的吸收和解吸过程，因此能耗比较大。变压吸附法是采用固体吸收剂吸附废气中的C02，从而达到分离C02的目的。吸附法工艺过程简单、能耗低，但吸附剂容量有限，需大量吸附剂，且吸附解吸频繁，要求自动化程度高。低温蒸馏法是通过低温冷凝分离C02的一种物理过程。低温蒸馏法利用天然二氧化碳气源中主要组份甲烷和二氧化碳间沸点的差异，以蒸馏方法将二氧化碳分离出来。该方法设备庞大、能耗较高、分离效果较差，因而成本较高，一般情况下不大采用，只有在特殊情况下使用或同其他方法联用。膜分离法是一种新型的高效分离方法。膜分离过程的原理是以具有选择性的膜为分离介质，在膜两侧施加压差，利用CH4和C02气体分子通过膜的扩散溶解能力的不同，使混合气中的组分选择性地透过膜，从而达到分离混合物的目的。与传统方法相比，膜分离法具有设备简单，能耗低和无二次污染等优点。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种脱除天然气/合成气中C02并根据实际需要调节C02组成的系统。该系统能够有效地脱除天然气及合成气中的C02，并根据实际生产的需要调节气体中C02的浓度以满足后续生产的要求。具有设备简单、无二次污染、能耗低、投资小、产品中C02浓度可调等优点。
[0005]本实用新型提供了一种脱除合成气/天然气中C02的分离系统，所述分离系统包括:除尘单元、气体分离单元和气体回流单元；其中，所述除尘单元与气体分离单元相连，气体回流单元与气体分离单元首尾相连形成气体循环通道；
[0006]其中，除尘单元采用板框式PTFE膜除尘器。
[0007]所述板框式PTFE膜除尘器包括一个或者多个除尘结构；所述除尘结构为除尘板、除尘框以及吹扫板连接形成的封闭空间，按照除尘板、除尘框、吹扫板、除尘框、除尘板的顺序依次组装；所述除尘框中间为空框，其两侧有PTFE微孔膜覆盖；所述除尘板以及所述吹扫板是纵截面呈“工”字形的实心隔板；所述除尘板、所述除尘框以及所述吹扫板的上端均设有尘气进气通道和吹扫气进气通道，所述除尘板、所述除尘框以及所述吹扫板的下端均设有出气通道；所述尘气进气通道、所述吹扫气进气通道、所述出气通道与所述封闭空间之间相互隔离；所述除尘框的所述尘气进气通道上设有与所述空框相通的暗孔，作为尘气进口 ；所述吹扫板的所述吹扫气进气通道两端设有与所述吹扫板内侧空间相通的暗孔，作为吹扫气进口 ；所述除尘板的出气通道上设有与所述除尘板内侧空间相通的暗孔，作为第一气体出口 ；以及所述吹扫板的出气通道的两端设有与所述吹扫板内侧空间相通的暗孔，作为第二气体出口 ；在吹扫阶段时所述第二气体出口关闭。
[0008]所述除尘板带有凹凸纹路；所述除尘板和所述除尘框为正方形、圆形或者椭圆形；所述PTFE微孔膜一侧或两侧覆盖有支撑材料。
[0009]所述吹扫板上的所述第二气体出口设置有阀门，用于控制所述气体出口的开/闭。
[0010]进一步地，当所述除尘器处于除尘阶段时，尘气进入所述尘气进气通道，经由所述尘气进口进入所述除尘框内，分别通过两侧的所述PTFE微孔膜，再经相邻所述除尘板以及所述吹扫板流到所述第一气体出口以及第二气体出口排走，粉尘则被截留在所述除尘框内；当除尘器处于吹扫阶段时，吹扫气进入所述吹扫气进气通道，经由所述吹扫气进口进入所述吹扫板的两侧面与所述PTFE微孔膜组成的封闭空间，关闭所述吹扫板下端的所述第二气体出口，吹扫气在压差的驱动下分别穿过两侧的一层所述PTFE微孔膜及所述除尘框内的整个粉尘层，然后再横穿另一层所述PTFE微孔膜，最后经所述除尘板下端的第一气体出口排出。
[0011]气体分离单元包括两级或更多级PDMS膜分离器，例如，可将两级PDMS膜分离器串联。
[0012]气体分离单元采用卷式PDMS膜气体分离器；分离膜可为PDMS/PEI复合膜。本实用新型的气体分离单元还可采用平板膜组件或中空纤维膜组件，分离膜仍然采用PDMS/PEI
复合膜。
[0013]气体分离单元采用卷式PDMS膜气体分离器，包括平板膜片围绕中心管缠绕而成；其中，所述平板膜片包括自上而下依次叠加的隔离网、分离膜和支撑层；
[0014]所述隔离网为网格孔径在0.5-1.5cm的具有柔韧性的材料组成，以便为气体进料相和渗余相提供流动空间；所述分离膜为PDMS (聚二甲基硅氧烷)和PEI (聚醚酰亚胺)组成的非对称性复合膜，其中PDMS层为分离层，PEI为多孔支撑层(孔径1-1OOum);支撑层为具有强度的毫米级孔道材料，以保证膜片的强度。
[0015]气体回流单元包括回流风机及回流管路，可以根据需要灵活调节回流比，回流比的可调范围为0-1 ；
[0016]本实用新型的分离系统是由PTFE膜除尘器，两级PDMS膜分离器及气体循环回流装置相结合以达到去除合成气或天然气中的部分C02并根据后续工艺要求调整C02浓度要求的气体分离系统。
[0017]有益效果
[0018]本实用新型通过将PTFE微孔膜材料除尘与PDMS复合膜C02捕集分离装置进行了有机结合。具有如下优点:通过PTFE微孔膜进行除尘，具有能耗小，除尘稳定，除尘率高，无堵塞等优点，耐高温，耐腐蚀，表面光滑，操作稳定，操作周期长等优点；通过PTFE微孔膜的除尘可以使微米级的粉尘得到清除，从而有效的减小了粉尘在卷式气体膜分离器的孔道及膜表面的堆积；进而明显降低了气体膜分离过程的阻力，增加了气体处理量并延长了卷式气体膜分离器的使用寿命。通过控制气体回流比，能实现气体产物中C02浓度的控制，能够适应各种场合对于C02浓度的不同要求。
[0019]本实用新型所采用的分离阶段采用卷式PDMS膜分离器，与传统的分离方法相比具有分离效率高，分离能耗小，设备简单，无二次污染，操作条件温和，操作费用低等优点。本实用新型通过采用两级气体分离装置，有效地提高了气体的分离效率，降低了气体中C02的浓度，从而降低了后续工艺的能耗和气体负荷。
[0020]本实用新型在气体分离阶段采用了回流装置，从而能够通过调节回流比，来调节产品中C02的浓度，从而满足各种后续生产的要求。
【附图说明】
[0021]图1为根据本实用新型的脱除天然气或合成气中C02的气体分离系统示意图；
[0022]图2为板框式PTFE膜除尘器结构的示意图；和
[0023]图3为卷式PDMS膜气体分离器结构的示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合附图对本实用新型的脱除天然气或合成气中C02的气体分离系统进行描述。
[0025]图1为根据本实用新型的脱除天然气或合成气中C02的气体分离系统示意图。
[0026]参照图1，根据本实用新型的脱除天然气或合成气中C02的气体分离系统包括:板框式PTFE膜除尘器1，一级PDMS膜气体分离器2，二级PDMS膜气体分离器3，气体回流单元4，进料相5，渗余相6和渗透相7。
[0027]如图2所示，所述板框式PTFE膜除尘器包括一个或者多个除尘结构；所述除尘结构为除尘板14、除尘框13以及吹扫板19连接形成的封闭空间，按照除尘板14一除尘框
13—吹扫板19一除尘框13—除尘板14的顺序依次组装，所述除尘框中间为空框，其两侧有PTFE (聚四氟乙烯)微孔膜17覆盖；所述除尘板以及所述吹扫板是纵截面呈“工”字形的实心隔板，板框式除尘器的除尘板、除尘框和吹扫板通常为正方形，此外，除尘板和除尘框也可以是长方形、圆形或者椭圆形等常规几何图形。所述除尘板、所述除