[發(fā)明專利]旋流-過濾-膜組合型循環(huán)氫凈化方法與裝置

有效

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• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN101935019A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈其松;汪華林;楊強(qiáng);馬良;王劍剛;呂文杰;李志明;謝嘉
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;B01D50/00;B01D53/22
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 項(xiàng)丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制氫領(lǐng)域，涉及一種從循環(huán)氫中脫除液滴和雜質(zhì)氣體的方法，具體地說，本發(fā)明涉及旋流-過濾-膜組合型循環(huán)氫凈化方法，以及實(shí)施該方法所用的裝置。

背景技術(shù)

石化工業(yè)是個(gè)耗氫大戶，多年來，在石化工業(yè)中，氫氣一直供不應(yīng)求。隨著原料油變重和對辛烷值要求的提高，氫氣的供需矛盾更加突出。近年來，氫氣分離與回收一直是石油化工領(lǐng)域中需要解決的關(guān)鍵問題。

目前，回收氫氣的方法主要有變壓吸附法、膜分離法、深冷分離法。由于同傳統(tǒng)的分離過程相比，膜分離具有無相變、設(shè)備簡單、操作簡單、能耗低和無污染等特點(diǎn)，自20世紀(jì)問世以來，頗受科學(xué)界關(guān)注。

膜分離技術(shù)回收煉廠氣中氫氣的最早工業(yè)裝置于1988年在英國伏利煉廠投產(chǎn)，從加氫裂化裝置排放氣中回收氫氣，當(dāng)時(shí)采用的是美國空氣產(chǎn)品公司的醋酸纖維素膜，處理量為64900m³/h，回收率為90％，氫濃度超過95％。2002年，中石化鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司實(shí)現(xiàn)了煉廠氣低壓氫膜回收裝置的第一次國產(chǎn)化。

然而，迄今為止，本領(lǐng)域尚未開發(fā)出一種能夠有效地解決循環(huán)氫中夾帶液滴和雜質(zhì)氣體的問題，滿足石油化工領(lǐng)域氫氣分離與回收需要的從循環(huán)氫中脫除液滴和雜質(zhì)氣體的方法。

因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種能夠滿足石油化工領(lǐng)域氫氣分離與回收需要的從循環(huán)氫中脫除液滴和雜質(zhì)氣體的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種新的旋流-過濾-膜組合型循環(huán)氫凈化方法與裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

一方面，本發(fā)明提供了一種旋流-過濾-膜組合型循環(huán)氫凈化方法，該方法包括：

對循環(huán)氫原料氣進(jìn)行旋流分離，以脫除循環(huán)氫中夾帶的液滴；

對經(jīng)旋流分離的循環(huán)氫原料氣進(jìn)行過濾，以進(jìn)一步脫除循環(huán)氫中夾帶的細(xì)微液滴；以及

對經(jīng)過濾的循環(huán)氫原料氣進(jìn)行膜分離，以脫除其中的雜質(zhì)氣體，得到濃縮的氫氣。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，該方法還包括：在對循環(huán)氫原料氣進(jìn)行旋流分離之前，將循環(huán)氫原料氣冷卻；和/或在對經(jīng)過濾的循環(huán)氫原料氣進(jìn)行膜分離之前，對經(jīng)過濾的循環(huán)氫原料氣進(jìn)行加熱。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，循環(huán)氫經(jīng)旋流分離脫液后，其夾帶的液滴的脫除率超過90％。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，循環(huán)氫經(jīng)過濾脫除細(xì)微液滴后，殘余液滴的含量小于0.01mg/m³。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，循環(huán)氫經(jīng)膜分離脫除雜質(zhì)氣體后，濃縮氫純度≥93％，氫回收率≥90％。

另一方面，本發(fā)明提供了一種旋流-過濾-膜組合型循環(huán)氫凈化裝置，該裝置包括：

旋流分離器，用以對循環(huán)氫原料氣進(jìn)行旋流分離，以脫除循環(huán)氫中夾帶的液滴；

與所述旋流分離器連接的高效過濾器，用以對經(jīng)旋流分離的循環(huán)氫原料氣進(jìn)行過濾，以進(jìn)一步脫除循環(huán)氫中夾帶的細(xì)微液滴；以及

與所述高效過濾器連接的膜分離器，用以對經(jīng)過濾的循環(huán)氫原料氣進(jìn)行膜分離，以脫除其中的雜質(zhì)氣體，得到濃縮的氫氣。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，該裝置還包括：置于所述旋流分離器之前的水冷器，用以在對循環(huán)氫原料氣進(jìn)行旋流分離之前，將循環(huán)氫原料氣冷卻；和/或置于所述高效過濾器與膜分離器之間的加熱器，用以在對經(jīng)過濾的循環(huán)氫原料氣進(jìn)行膜分離之前，對經(jīng)過濾的循環(huán)氫原料氣進(jìn)行加熱。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，循環(huán)氫經(jīng)旋流分離器脫液后，旋流分離器溢流口處液滴的含量不大于20mg/m³。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，旋流分離器的氣相出口與進(jìn)口之間的壓力降不大于0.01MPa。

再一方面，本發(fā)明涉及上述裝置在氣體提純中的應(yīng)用。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的旋流-過濾-膜組合型循環(huán)氫凈化工藝的示意圖。

圖2是本發(fā)明中使用的旋流分離器的工作原理的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的旋流-過濾-膜組合型循環(huán)氫凈化工藝的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的旋流-過濾-膜組合型循環(huán)氫凈化工藝的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究后發(fā)現(xiàn)，通過旋流分離、過濾和膜分離的結(jié)合，利用旋流分離器旋轉(zhuǎn)流場的作用進(jìn)行離心脫液滴，隨后利用高效過濾器脫除細(xì)微液滴，最后利用膜分離器脫除雜質(zhì)氣體，使循環(huán)氫得以凈化，能夠有效地降低循環(huán)氫中雜質(zhì)組分的含量，制備高濃度的氫氣，節(jié)能減排效果顯著，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯。基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以完成。