[實用新型]一種膜分離濃縮回收氫氣裝置

有效

• 申請號: 201921815651.0
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN211496938U
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 張劍鋒;管英富;陶宇鵬;張匯霞;陳健;李守榮;王鍵
• 申請（專利權）人: 西南化工研究設計院有限公司
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;B01D46/00;B01D53/22
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 易小藝

本實用新型屬于化工領域，涉及化工領域中的氫氣提取技術，具體為一種膜分離濃縮回收氫氣裝置，包括設有冷干機、過濾器、膜分離機構，冷干機與過濾器相連，過濾器與膜分離機構相連，膜分離機構設有膜分離器、真空泵、回流管線和壓力調節閥，膜分離器與真空泵相連，壓力調節閥一端設在膜分離器和真空泵之間的連接上，一端與真空泵相連，氫氣產品經過真空泵輸出，燃料氣經過膜分離器輸出。采用真空系統降低膜分離裝置氫氣滲透側的壓力，提高了氫氣在膜兩側氫氣的分壓差，提高了氫氣在膜表面的滲透推動力，氫氣在膜表面的滲透效率可以提高15％～40％，可以明顯降低膜分離裝置的能耗和運行成本。

技術領域

本實用新型屬于氫氣提取技術領域，尤其涉及一種膜分離濃縮回收氫氣裝置。

背景技術

氫氣是新型能源和石油化工中的一種重要資源，目前從含氫混合氣分離回收氫氣的技術主要有變壓吸附法、膜分離法。

變壓吸附法是利用吸附劑對不同氣體的吸附容量、吸附力、吸附速度隨壓力的不同而有差異的特性，在吸附劑選擇吸附的條件下，加壓吸附混合物中的易吸附組分，當吸附床減壓時，解吸這些吸附組分，從而使吸附劑再生。變壓吸附法再生速度快、能耗低、操作簡單、工藝成熟穩定。最大優點是可以得到產品純度很高(99.99％)的氫氣，氫氣回收率在85％～90％左右。但吸附器多，占地面積大。

膜分離法是借助氣體各組分在膜中滲透率的不同而實現的，滲透推動力是膜兩側的分壓差。膜分離技術具有工藝簡單、操作彈性大、費用低等優點。但膜分離回收氫氣的純度不高，并且要求原料氣有比較高的壓力。

對于煉油廠干氣等壓力為0.2Mpa～1.0Mpa，氫氣含量20％～60％的含氫氣體，由于氫氣在膜表面的滲透推動力較小，存在著膜分離效率較低，膜材料的用量大，投資成本高的技術問題。因此對低含量的氫氣回收需要加壓，需要采用對含氫原料氣進行壓縮增壓在1.5～3.0Mpa下的方式來進行膜分離，才能獲得高回收率的氫氣，又存在著壓縮機貴，加壓能耗高的技術問題。

如果不對原料氫氣加壓則氫氣產品量少，氫氣回收率低沒有經濟價值。

實用新型內容

為了解決以上技術問題，本實用新型提供一種膜分離濃縮回收氫氣裝置，針對較低濃度氫氣的原料，克服了常規膜分離法在原料氫氣含量較低的情況下需壓縮增壓在較高壓力下操作的限制，采用對膜滲透側抽空的方法可以不對原料加壓，能耗低、投資少，成本低。

解決以上技術問題的本實用新型中的一種膜分離濃縮回收氫氣裝置，其特征在于：包括設有冷干機、過濾器、膜分離機構，冷干機與過濾器相連，過濾器與膜分離機構相連，膜分離機構設有膜分離器、真空泵、回流管線和壓力調節閥，膜分離器與真空泵相連，壓力調節閥一端設在膜分離器和真空泵之間的連接上，一端與真空泵相連，氫氣產品經過真空泵輸出，燃料氣經過膜分離器輸出。

所述膜分離器膜設有滲余側和滲透側，滲透側與真空泵相連，滲余側與過濾器以及燃料氣裝置相連。

所述裝置還包括變壓吸附器，變壓吸附器與真空泵相連接。經抽空后獲得的氫氣產品增壓后再經變壓吸附器進一步提純獲得純氫或者高純氫氣產品。

所述裝置還設有加熱器，一端與冷干機連接，一端與過濾器連接。

所述加熱器溫度20℃～80℃。

所述膜分離器滲透側壓力為-0.04～-0.09Mpa。

所述膜分離器滲透側壓力為-0.081～-0.085Mpa。

所述冷干機溫度2～10℃，壓力值0.2Mpa～1.0Mpa。

所述膜分離回收氫氣裝置滲余側壓力0.2～1.0Mpa。

本實用新型中膜分離濃縮回收氫氣的方法，步驟如下：

(1)含氫氣體進入冷干機脫除液態烴類組分和液態水；