CN212560043U - 膜分离氢气分级回收利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种膜分离氢气分级回收利用系统，包括：甲醇合成塔(1)、甲醇水冷器(2)、甲醇分离器(3)、循环机(4)、水洗塔(5)、气液分离器(6)、驰放气预热器(7)、第一组膜分离单元(8)和第二组膜分离单元(9)；第一组膜分离单元(8)包括若干个并联的第一膜分离装置(8A)；第二组膜分离单元(9)包括若干个并联的第二膜分离装置(8B)。本实用新型提供的一种膜分离氢气分级回收利用系统，通过两级膜分离单元，实现对驰放气中氢气分级回收，氢气回收率高；并且，回收的氢重新进入到甲醇合成塔参与甲醇合成反应，实现回收氢的再利用，因此，实现驰放气中有效气体的回收利用，避免造成有效气体浪费。
Description
技术领域
本实用新型属于甲醇合成技术领域，具体涉及一种膜分离氢气分级回收利用系统。
背景技术
目前，甲醇合成工艺主要为：净化的新鲜合成气和循环气混合后，共同进入到甲醇合成塔中，发生甲醇合成反应，合成塔出塔气经降温和气液分离后，得到粗甲醇；而气液分离后的部分气体，作为循环气重新进入到甲醇合成塔中；由此不断循环，实现甲醇合成。
上述甲醇合成工艺具有以下问题：由于新鲜合成气和循环气中均含有少量惰性气体，因此，随着反应的进行，系统中惰性气体积累，造成系统压力不断升高，因此，需要从气液分离后得到的气体中，引出部分气体作为驰放气放空，进而降低系统压力。其中，驰放气直接送往火炬燃烧，由于驰放气中还含有氢气等有效气，由此造成有效气体尤其是氢气的浪费。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种膜分离氢气分级回收利用系统，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种膜分离氢气分级回收利用系统，包括：甲醇合成塔(1)、甲醇水冷器(2)、甲醇分离器(3)、循环机(4)、水洗塔(5)、气液分离器(6)、驰放气预热器(7)、第一组膜分离单元(8)和第二组膜分离单元(9)；
所述甲醇合成塔(1)连通净化气进气管线(L1)；所述甲醇合成塔(1)的底部排气口连接到所述甲醇水冷器(2)的进气口；所述甲醇水冷器(2)的排气口连接到所述甲醇分离器(3)的进气口；所述甲醇分离器(3)的底部连通第一粗甲醇排液管线(L2)；所述甲醇分离器(3)的顶部通过循环气排气管线(L3)连接到所述循环机(4)的进气口；所述循环机(4)的排气口连通到所述净化气进气管线(L1)；从所述循环气排气管线(L3)引出驰放气排气管线(L4)；所述驰放气排气管线(L4)的排气口连通到所述水洗塔(5)的进气口；所述水洗塔(5)的底部连通第二粗甲醇排液管线(L5)；所述水洗塔(5)的顶部通过排料管线(L6)连通到所述气液分离器(6)的进料口；所述气液分离器(6)的底部连通第三粗甲醇排液管线(L7)；所述气液分离器(6)的顶部排气口连通到所述驰放气预热器(7)的进气口；
所述第一组膜分离单元(8)包括若干个并联的第一膜分离装置(8A)；所述第二组膜分离单元(9)包括若干个并联的第二膜分离装置(8B)；
所述驰放气预热器(7)的排气口同时连通到各个并联设置的所述第一膜分离装置(8A)的进气口；各个所述第一膜分离装置(8A)的底部连通到富氢气输送管线(L8)；各个所述第一膜分离装置(8A)的顶部排气口，同时连通到各个并联设置的所述第二膜分离装置(8B)的进气口；各个所述第二膜分离装置(8B)的底部连通到富氢气输送管线(L8)；各个所述第二膜分离装置(8B)的顶部排气口连通到火炬输气管线(L9)；
所述富氢气输送管线(L8)的排气口反馈连通到所述净化气进气管线(L1)。
优选的，所述第一膜分离装置(8A)的底部到富氢气输送管线(L8)之间，安装控制阀门(10)。
本实用新型提供的膜分离氢气分级回收利用系统具有以下优点：
本实用新型提供的一种膜分离氢气分级回收利用系统，通过两级膜分离单元，实现对驰放气中氢气分级回收，氢气回收率高；并且，回收的氢重新进入到甲醇合成塔参与甲醇合成反应，实现回收氢的再利用，因此，实现驰放气中有效气体的回收利用，避免造成有效气体浪费。
附图说明
图1为本实用新型提供的膜分离氢气分级回收利用系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参考图1，本实用新型提供一种膜分离氢气分级回收利用系统，包括：甲醇合成塔1、甲醇水冷器2、甲醇分离器3、循环机4、水洗塔5、气液分离器6、驰放气预热器7、第一组膜分离单元8和第二组膜分离单元9；
甲醇合成塔1连通净化气进气管线L1；甲醇合成塔1的底部排气口连接到甲醇水冷器2的进气口；甲醇水冷器2的排气口连接到甲醇分离器3的进气口；甲醇分离器3的底部连通第一粗甲醇排液管线L2；甲醇分离器3的顶部通过循环气排气管线L3连接到循环机4的进气口；循环机4的排气口连通到净化气进气管线L1；从循环气排气管线L3引出驰放气排气管线L4；驰放气排气管线L4的排气口连通到水洗塔5的进气口；水洗塔5的底部连通第二粗甲醇排液管线L5；水洗塔5的顶部通过排料管线L6连通到气液分离器6的进料口；气液分离器6的底部连通第三粗甲醇排液管线L7；气液分离器6的顶部排气口连通到驰放气预热器7的进气口；
第一组膜分离单元8包括若干个并联的第一膜分离装置8A；第二组膜分离单元9包括若干个并联的第二膜分离装置8B；
驰放气预热器7的排气口同时连通到各个并联设置的第一膜分离装置8A的进气口；各个第一膜分离装置8A的底部连通到富氢气输送管线L8；各个第一膜分离装置8A的顶部排气口，同时连通到各个并联设置的第二膜分离装置8B的进气口；各个第二膜分离装置8B的底部连通到富氢气输送管线L8；各个第二膜分离装置8B的顶部排气口连通到火炬输气管线L9；其中，第一膜分离装置8A的底部到富氢气输送管线L8之间，安装控制阀门10。
富氢气输送管线L8的排气口反馈连通到净化气进气管线L1。
本实用新型提供的膜分离氢气分级回收利用系统，其工作原理为：
(1)净化的新鲜合成气、循环机4输送的循环气以及富氢气输送管线L8输送的富氢气，混合后通过净化气进气管线L1进入到甲醇合成塔1，发生甲醇合成反应，通过甲醇合成塔1底部排出出塔气；
其中，净化的新鲜合成气的成分可以为：CO:30％、H2：66％、CO2：3.5％、CH4：0.2％、N2：0.3％；循环气的成分可以为：CO:9％、H2：67％、CO2：6％、CH4：6％、N2：11％、CH3OH：0.67％。
(2)甲醇合成塔1底部排出的出塔气，进入到甲醇水冷器2进行降温处理，再进入到甲醇分离器3进行气液分离，分离出的液体为粗甲醇，通过第一粗甲醇排液管线L2收集；分离出的气体即为循环气，循环气中一部分通过循环机4重新进入到甲醇合成塔1中，参与甲醇合成反应。循环气中另一部分，作为驰放气，通过驰放气排气管线L4进入到水洗塔5；
(3)由于驰放气中含有少量甲醇，因此，如果直接进入到膜分离装置中，会污染膜分离装置，导致膜分离装置无法正常使用。因此，本申请中，分别采用水洗塔5和气液分离器6，去除驰放气中的甲醇。
具体的，驰放气首先进入到水洗塔5，通过水洗去除驰放气中大部分甲醇，因此，得到的粗甲醇溶液通过第二粗甲醇排液管线L5收集。
而水洗塔5顶部排出的气体，仍然含有少量甲醇液滴，因此，气体进一步进入到气液分离器6进行气液分离，分离出的液体为粗甲醇溶液，通过第三粗甲醇排液管线L7收集；
而气液分离器6顶部排出的气体，甲醇含量已符合膜分离装置的使用要求；由于膜分离装置对需要进行分离的气体温度要求较高，因此，气液分离器6排出的气体，首先进入到驰放气预热器7预热到50℃，然后，进入并联的第一膜分离装置8A，进行第一级膜分离提氢，氢体通过富氢气输送管线L8收集；而尾气进入到并联的第二膜分离装置8B，进行第二级膜分离提氢，氢体通过富氢气输送管线L8收集；而尾气通过火炬输气管线L9送往火炬燃烧，尾气中含有惰性气体，同时实现释放系统中惰性气体的作用。
其中：一二级提氢的富氢气混合后，送到甲醇合成塔1参与甲醇合成反应。
一二级膜分离的原理为：利用各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。依照气体渗透通过膜的速率快慢，可将气体分成“快气”和“慢气”。常见气体中，H2O、H2、He、H2S、CO2等称为“快气”；而称为“慢气”的则有CH4及其他烃类、N2、CO、Ar等。通过膜分离，将系统中的惰性气体释放，有效气体通过富氢气输送管线L8收集回收利用。
本申请中，采用两组膜分离单元串联的形式，其中，每组膜分离单元由若干个膜分离装置并联运行。驰放气经第一级膜分离单元分离后，富氢气经过下部回到系统，尾气去往第二级膜分离单元继续提氢分离，回收的富氢气经下部回到系统，尾气送燃料气管网。如此，实现氢气的分级回收利用，本申请最后送往火炬的尾气中的氢含量约25％，远低于驰放气最初氢含量67％。
由此可见，本实用新型提供的一种膜分离氢气分级回收利用系统，通过两级膜分离单元，实现对驰放气中氢气分级回收，氢气回收率高；并且，回收的氢重新进入到甲醇合成塔参与甲醇合成反应，实现回收氢的再利用，因此，实现驰放气中有效气体的回收利用，避免造成有效气体浪费。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种膜分离氢气分级回收利用系统，其特征在于，包括：甲醇合成塔(1)、甲醇水冷器(2)、甲醇分离器(3)、循环机(4)、水洗塔(5)、气液分离器(6)、驰放气预热器(7)、第一组膜分离单元(8)和第二组膜分离单元(9)；
所述甲醇合成塔(1)连通净化气进气管线(L1)；所述甲醇合成塔(1)的底部排气口连接到所述甲醇水冷器(2)的进气口；所述甲醇水冷器(2)的排气口连接到所述甲醇分离器(3)的进气口；所述甲醇分离器(3)的底部连通第一粗甲醇排液管线(L2)；所述甲醇分离器(3)的顶部通过循环气排气管线(L3)连接到所述循环机(4)的进气口；所述循环机(4)的排气口连通到所述净化气进气管线(L1)；从所述循环气排气管线(L3)引出驰放气排气管线(L4)；所述驰放气排气管线(L4)的排气口连通到所述水洗塔(5)的进气口；所述水洗塔(5)的底部连通第二粗甲醇排液管线(L5)；所述水洗塔(5)的顶部通过排料管线(L6)连通到所述气液分离器(6)的进料口；所述气液分离器(6)的底部连通第三粗甲醇排液管线(L7)；所述气液分离器(6)的顶部排气口连通到所述驰放气预热器(7)的进气口；
所述第一组膜分离单元(8)包括若干个并联的第一膜分离装置(8A)；所述第二组膜分离单元(9)包括若干个并联的第二膜分离装置(8B)；
所述驰放气预热器(7)的排气口同时连通到各个并联设置的所述第一膜分离装置(8A)的进气口；各个所述第一膜分离装置(8A)的底部连通到富氢气输送管线(L8)；各个所述第一膜分离装置(8A)的顶部排气口，同时连通到各个并联设置的所述第二膜分离装置(8B)的进气口；各个所述第二膜分离装置(8B)的底部连通到富氢气输送管线(L8)；各个所述第二膜分离装置(8B)的顶部排气口连通到火炬输气管线(L9)；
所述富氢气输送管线(L8)的排气口反馈连通到所述净化气进气管线(L1)。
2.根据权利要求1所述的膜分离氢气分级回收利用系统，其特征在于，所述第一膜分离装置(8A)的底部到富氢气输送管线(L8)之间，安装控制阀门(10)。
Priority Applications (1)
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| CN202021264060.1U CN212560043U (zh) | 2020-07-01 | 2020-07-01 | 膜分离氢气分级回收利用系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202021264060.1U CN212560043U (zh) | 2020-07-01 | 2020-07-01 | 膜分离氢气分级回收利用系统 |
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| CN212560043U true CN212560043U (zh) | 2021-02-19 |
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| CN202021264060.1U Active CN212560043U (zh) | 2020-07-01 | 2020-07-01 | 膜分离氢气分级回收利用系统 |
Country Status (1)
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2020
- 2020-07-01 CN CN202021264060.1U patent/CN212560043U/zh active Active
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