[發明專利]一種膜分離滲透側吹掃提純合成氣中一氧化碳的系統

在審

• 申請號: 202211029579.5
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115591344A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 何紹輝;徐徜徉;楊文皓
• 申請（專利權）人: 天邦膜技術國家工程研究中心有限責任公司
• 主分類號: B01D46/54
• 分類號: B01D46/54;B01D53/00;B01D53/22;B01D65/02;C10K1/00;C10K1/02;C10L3/10
• 代理公司: 大連千益智行專利代理有限公司 21270
• 代理人: 佟蕊

本發明公開了一種膜分離滲透側吹掃技術提純合成氣中一氧化碳的系統。氫氣和一氧化碳為主要成分的合成氣首先進入膜分離器，在膜分離兩側分壓差的推動力下，得到壓力較低的滲透氣和壓力較高的滲余氣。滲透氣的主要成分為氫氣，滲余氣的主要成分為一氧化碳。為降低滲余氣中氫氣的濃度和提高一氧化碳的濃度，將一部分滲余氣減壓后作為吹掃氣進入膜分離的滲透側與滲透氣混合后排出界區。通過調節吹掃氣量來控制滲余氣中一氧化碳的濃度。本發明利用了滲透氣吹掃技術提高了膜兩側氫氣的分壓差，從而提高膜分離的推動力，能夠獲得更高濃度的一氧化碳氣體。

技術領域

本發明涉及煤化工和石油化工的氣體分離領域，具體為一種膜分離滲透側吹掃提純合成氣中一氧化碳的系統。

背景技術

在一些以合成氣為原料的化工生產中對氣體的組成有嚴格的要求，比如甲胺生產中要求原料氣中的一氧化碳濃度為96—98%（V，下同），同時要求氫氣濃度小于2%；甲醇羰基化生產醋酸要求原料氣中的一氧化碳濃度大于98%；甲醇氧化羰基化生產碳酸二甲酯也要求原料氣體中的一氧化碳大于98%。

煤氣化生產的粗煤氣主要成分是氫氣、一氧化碳、二氧化碳、及少量甲烷、氮氣、硫化氫、水等雜質，當下游生產需要以一氧化碳為主要原料時，粗煤氣無需變換，經過凈化和脫除酸性氣體后獲得主要成分為氫氣和一氧化碳的合成氣，也含有少量氮氣、甲烷等雜質。所以氫氣和一氧化碳的分離提純或調整比例是重要的生產工序。

合成氣的分離方法主要有深冷法、變壓吸附法和膜分離法。深冷分離的特點是處理氣量大、分離精度高、投資和占地規模大。變壓吸附可以獲得高濃度的氫氣、一氧化碳等合成氣，缺點是操作復雜、當以解析氣為產品氣時，其壓力很低。膜分離投資占地少，操作靈活，滲透氣和滲余氣的壓力均可設定，但是需要保證膜分離兩側具有一定的分壓差才能獲得好的分離效果。

膜分離技術用于氫氣和一氧化碳、氮氣、甲烷等氣體的分離，多用于煤化工和石油化工領域的氫氣回收、合成氣提純、和氣體的調比。其原理是不同組分的氣體通過分離膜的滲透速率不同，在膜兩側分壓差的推動力下，進行氣體分離。

膜分離進行氣體分離的技術局限性是當非滲透側的氫氣濃度降低同時滲透側的氫氣濃度升高到一定程度，使氣體分離的推動力變得很小，無法進一步降低非滲透側的氫氣濃度，從而使非滲透側一氧化碳氣體的濃度達到極限值不能再升高，可能無法滿足生產要求。

氫氣膜分離器通常結構為原料氣和非滲透氣在分離膜的高壓側流動，滲透氣通過膜在中空纖維膜的低壓側匯集排出。現在已經有雙封頭結構的膜分離器（CN105879688）增加了滲透側的氣體入口，該膜分離器可以應用于膜分離滲透側吹掃技術。

發明內容

為解決背景技術中描述的問題，克服原用的膜分離技術分離氣體不夠徹底的局限，本發明提供了一種膜分離滲透側吹掃技術提純合成氣中一氧化碳的系統，來提高膜分離非滲透側一氧化碳氣的濃度。

本發明是這樣實現的：一種膜分離滲透側吹掃提純合成氣中一氧化碳的系統，膜分離器（1）高壓側有原料氣入口（16）和滲余氣出口（17），低壓側有吹掃氣入口（18）和滲透氣出口（19）；原料氣（11）通過原料氣入口（16）進入膜分離器（1），在膜分離器兩側壓差的推動下，容易滲透的氫氣優先通過分離膜，在滲余氣出口（17）得到含氫氣量很低而一氧化碳氣體含量高的滲余氣（12），膜分離器（1）的滲余氣出口（17）連接氣體分流器（2）進氣口，所述氣體分流器（2）有出氣口一（21）和出氣口二（22）兩個出氣口，滲余氣（12）中一部分由出氣口一（21）輸出作為產品氣（13），滲余氣（12）中的另一部分由出氣口二（22）輸出，出氣口二（22）連接吹掃氣入口（18），所述出氣口二（22）和吹掃氣入口（18）之間管路上設減壓閥（3），滲余氣（12）中的另一部分經減壓后作為吹掃氣（14）進入膜分離器低壓側與滲透氣混合后作為低壓氣（15）經滲透氣出口（19）排出。