合成氨贮罐气膜法氢回收的设计和操作_吴雪梅

合成氨贮罐气膜法氢回收的设计和操作_吴雪梅2010年2月第35卷第1期贵州化工GuizhouChemicalIndustry合成氨贮罐气膜法氢回收的设计和操作吴雪梅1贺高红1何振1郭端华2(1.大连理工大学化工学院膜科学与技术中心,辽宁大连116012;2.贵州赤天化股份有限公司科研中心,贵州赤水564707)摘要采用膜分离技术回收合成氨贮罐气中的氢组分,返回合成氨系统作为加氢脱硫单元的氢源。设计膜分离器时,膜面积增加使渗透气氢浓度降低而经济效益上升。当贮罐气流量1300Nm3/h、渗透气绝压为0.8MPa,氢产品浓度为85%-90%时,可以获得约287.7×104Yuan/a以上的经济效益,投资回收期在17个月内。在膜分离器操作时,氢氮选择性系数降低以及贮罐气压力降低都会引起氢回收率降低,导致经济效益下降,二者对氢浓度的影响不明显。关键词合成氨氢回收膜分离贮罐气中图分类号TQ110.5文献标识码B文章编号1008-9411(2010)01-0019-031概述合成氨生产中排放的贮罐气是指液氨贮罐中减压闪蒸出来的气体,其主要成分为氨、氢氮原料以及甲烷、氩等惰性组分。目前许多合成氨厂在回收其中的氨后即作为燃料气排放,造成贮罐气中有用组分氢的流失,增加了合成氨生产的能耗、物耗[1,2]。通常,氢回收的主要方法有深冷法、膜分离法和变压吸附法等[3-6]。深冷工艺采用原料气本身的压力进行膨胀制冷降温,使其他组分液化以达到氢分离目的。氢气浓度和收率均可达到90%,但投资大,能耗高;变压吸附法利用分子筛选择性地吸附原料气中的氮、氩、甲烷而实现氢分离,回收的氢气浓度可达99%,但存在氢回收率低(约60%)、吸附剂易粉化的不足之处;膜分离法利用小分子氢气在聚合物膜材料中的渗透速率大大高于氮、甲烷等而使氢气富集,无需转动设备,氢的纯度和回收率可按需要调节,日常维护费用少。本文采用氢膜分离技术,回收贮罐气中的氢组分,使其返回合成氨系统作为加氢脱硫工序的氢源。由于脱硫工序对氢浓度要求不高(约85%～90%),因此对于压力和氢含量均较低的贮罐气而言,采用氢膜分离技术可获得显著的经济效益。2膜法氢回收流程合成氨厂的贮罐气基础数据如表1所示。本文设计的氢回收流程如图1所示。工厂原设计为贮罐气经洗氨塔回收氨组分后,脱氨气直接排入燃料气总管。本设计加入氢膜分离系统,继续回收脱氨气中的氢组分。图1中