[實(shí)用新型]一種制取高純度氫氣和一氧化碳的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720337762.X
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN206911079U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊文皓;徐徜徉;郭文泰
• 申請（專利權(quán)）人: 天邦膜技術(shù)國家工程研究中心有限責(zé)任公司
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;B01D53/04;C01B3/56;C01B3/50;C01B32/40
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責(zé)任公司21119
• 代理人: 佟蕊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于合成乙醇工業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及一種用膜分離-變壓吸附集成技術(shù)從合成氣及乙醇合成后的富一氧化碳尾氣中制取高純度氫氣和一氧化碳的裝置。

背景技術(shù)

乙醇是一種重要的化工原料，用途很廣，可用乙醇制造醋酸、飲料、香精、染料、燃料等。醫(yī)療上也常用體積分?jǐn)?shù)為70%~75%的乙醇作消毒劑等，在國防工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、有機(jī)合成、食品工業(yè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的用途。工業(yè)合成乙醇的主要方法有糧食發(fā)酵法、乙烯水合法、乙醛加氫法、合成氣（主要是一氧化碳和氫氣）的羰基合成法等。其中采用合成氣羰基合成法為近年來的新型合成乙醇方法，具有原料來源廣泛、合成工藝簡單、生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益較好等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的重視。

合成氣合成乙醇的主要反應(yīng)為 2CO + 4H₂ → CH₃CH₂OH + H₂O , 合成條件一般為：壓力5～10MPa、溫度250～300℃。在合成過程中，對原料氣的純度要求十分嚴(yán)格，一般一氧化碳純度要求≥95%(mol%，下同)，氫氣純度要求95%～99%。其原料可以采用合成氣以及乙醇合成后的富一氧化碳尾氣。傳統(tǒng)上一般采用變壓吸附技術(shù)來制取高純度的氫氣和一氧化碳，但存在著能耗高（一氧化碳需要從常壓加壓到合成壓力），占地面積大、投資高等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于，提供一種從合成氣及乙醇合成后的富一氧化碳尾氣制取高純度氫氣和一氧化碳的方法及裝置，既產(chǎn)出了高純度的氫氣和一氧化碳，又降低能耗、節(jié)省空間，同時(shí)降低了投資。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：本實(shí)用新型還提供了制取高純度氫氣和一氧化碳的專用的裝置，包括制取氫氣系統(tǒng)和制取一氧化碳系統(tǒng)，其中制取氫氣系統(tǒng)包括依次順序連接的氣液分離器一、加熱器一、一段膜分離器和變壓吸附裝置，制取一氧化碳系統(tǒng)包括依次順序連接的吸收塔、氣液分離器二、加熱器二、二段膜分離器，所述一段膜分離器的滲余側(cè)管路連接氣液分離器二。

進(jìn)一步地，所述變壓吸附裝置中填充的吸附劑對雜質(zhì)（烴類、氮?dú)狻⒀鯕狻⒁谎趸肌⒍趸迹┚哂羞x擇性吸附能力的多孔材料。

進(jìn)一步地，所述吸附劑完全解吸操作壓力范圍是-0.09～0.10MPag。

進(jìn)一步地，所述一段膜分離器和二段膜分離器是優(yōu)先透過氫氣、截留雜質(zhì)（烴類、氮?dú)狻⒀鯕狻⒁谎趸肌⒍趸迹┑母叻肿幽そM件構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述的膜組件是中空纖維結(jié)構(gòu)、板框式結(jié)構(gòu)或者螺旋卷式結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型提供了一種能安全、穩(wěn)定、長期、高效的從合成氣及乙醇合成后的富一氧化碳尾氣中制取高純度氫氣和一氧化碳的裝置。采用液相甲醇吸收乙醇合成后的富一氧化碳尾氣中的二甲醚，將對膜分離設(shè)備有害的二甲醚含量降低到0.5%以下，確保了后續(xù)膜分離設(shè)備長期穩(wěn)定的運(yùn)行；同時(shí)有效處理了乙醇合成后的富一氧化碳尾氣，使其可以循環(huán)再利用，有效的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的效果。采用膜分離-變壓吸附集成技術(shù)，從合成氣中制取了高純度氫氣和高濃度一氧化碳，起到了降低能耗、節(jié)省空間、同時(shí)降低投資的效果。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1，氣液分離器一；2，加熱器一；3，一段膜分離器；4，變壓吸附裝置；5，吸收塔；6，氣液分離器二；7，加熱器二；8，二段膜分離器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步解釋說明。

如圖1所示，從合成氣及乙醇合成后的富一氧化碳尾氣制取高純度氫氣和一氧化碳的裝置包括：制取氫氣系統(tǒng)和制取一氧化碳系統(tǒng)，其中制取氫氣系統(tǒng)包括依次順序連接的氣液分離器一1、加熱器一2、一段膜分離器3和變壓吸附裝置4，制取一氧化碳系統(tǒng)包括依次順序連接的吸收塔5、氣液分離器二6、加熱器二7、二段膜分離器8，所述一段膜分離器的滲余側(cè)管路連接氣液分離器二。

為了便于理解工藝路線，制取路線上每一步的氣體或者氣液混合物進(jìn)行了標(biāo)注，具體為：

S-1：合成氣；S-2：一段膜分離滲透側(cè)富氫氣；S-3：一段膜分離滲余側(cè)富一氧化碳?xì)猓籗-4：產(chǎn)品氫氣；S-5：解吸氣；S-6：乙醇合成后的富一氧化碳尾氣；S-7：液相甲醇；S-8：凈化后氣體；S-9：粗甲醇；S-10：混合氣；S-11：二段膜分離滲余側(cè)一氧化碳產(chǎn)品氣；S-12：二段膜分離滲透氣。