杨雪，女，1981年10月，辽宁省辽阳市，助理工程师，主要从事甲醇合成研究

4000m³/h膜分离氢回收装置运行小结

杨雪

新能凤凰（滕州）能源有限公司，山东 滕州 277527

概述 我公司是在甲醇合成生产中，当合成塔循环气中的氮气等惰性气体含量高时，通常在塔后排放一部分循环气来降低入塔气的惰性气体含量。而这些排放气中氢含量约为58%左右，一氧化碳含量约为9%左右， 长期排放下去无疑会造成有效气体的大量损失，进而影响到甲醇的产量。为实现节能降耗的目标，我公司经多次考察研究并结合自身实际情况，决定上一套4000m³/h膜分离氢回收装置，本装置于2011年1月份正式开车，运行至今回收效果明显。

关键词：膜分离 氢回收 节能降耗

1.膜分离氢回收装置概况及生产能力

我公司膜分离器选购的是九江紫环科技发展有限公司生产的膜分离器，芯件选用美国产普里森中空纤维膜，单台膜分离器处理气量：≤4000m³/h，共四台，并联运行。

本装置为一、二期共同使用设计，年操作时间：8000小时，设计的操作弹性由催化剂初期合成装置驰放气流量的30%至催化剂后期合成装置驰放气流量的110%。催化剂初期工况处理气量：≤10918.2Nm³/h；催化剂中期工况处理气量：≤11677.3Nm³/h；催化剂后期工况处理气量：≤12096.4Nm³/h。目前运行二期合成生产系统，催化剂使用初期阶段，驰放气排放量约为3500 Nm³/h左右。

入塔气成分分析数据如下：

表1

原料气	流量Nm3/h	压力Bar	温度℃	H2 %	CO %	CO2 %	CH4 %	N2 %	O2+Ar %
参数	3500	5.0	40	56.53	7.04	3.47	7.58	25.77	0.11

2.主要设备及工艺参数

2.1主要设备

膜分离器 4台

洗涤液泵 2台

洗涤塔 1台

气液分离器 1台

套管式换热器 1台

管道过滤器 1台

氢气压缩机 1台

2.2工艺参数

2.2.1压力

驰放气压力：﹤5.3 MPa

渗透气压力：1.8 MPa～3.2 MPa

尾气压力：﹤4.8 MPa

吹除气与渗透气压差：1.2 MPa～2.3 MPa

洗涤液泵出口压力：5.5 MPa

2.2.2温度

入洗涤塔吹除气温度：≤45℃

洗涤液温度：≤40℃

膜分离器的进气温度：40～50℃

2.2.3流量

吹除气流量：≤16000 Nm³/h

洗涤液流量： 0～1 m³/h

2.2.4液位

洗涤塔液位：50%

气液分离器液位：≤200mm

3. 膜分离氢回收装置工艺简介

本装置工艺流程可以分为预处理和膜分离两部分以及氢气压缩机部分。

3.1预处理部分

由甲醇分离器出来的驰放气在小于5.3MPa压力下进入膜分离装置，此气体首先进水洗塔以洗去气体中的甲醇，保证甲醇含量小于100PPm，洗涤后的洗涤液送至甲醇膨胀槽。从气液分离器出来的气体进入一套管换热器，将原料气加热至50℃。

3.2膜分离部分

加热过的气体经管道过滤器并列进入膜分离组进行分离，在低压侧得到富氢的渗透气，作为产品气返回氢气压缩机入口；而尾气经减压至0.55MPa后并入燃料气管网。

3.3氢气压缩机部分

富氢渗透气进入压缩机入口，采用自身回路气量调节，逐渐加负荷，出口压力大于系统压力时开出口阀将富氢气并入管网。另外自身调节阀用于压缩机的启动。设无负荷卸负荷用于压缩机的自动启停，采用气动调节薄膜阀。

4.效益分析

效益分析具体如下：

本装置在催化剂初期设计处理驰放气量10918.2Nm³/h，可回收纯度为78%H₂量6185.3Nm³/h，回收率达67.81%，相当于每小时多产甲醇约0.5吨；实际处理驰放气量3500Nm³/h，可回收纯度为58%H₂量2350.3Nm³/h，渗透气成分分析数据如下：

表2

原料气	流量Nm3/h	压力Bar	温度℃	H2 %	CO %	CO2 %	CH4 %	N2 %	O2+Ar %
参数	3500	5.0	40	75.35	1.71	4.01	4.06	14.78	0.09

回收率达70%以上，每小时可多产甲醇约0.48吨，按全年300天计算，每年在不增加煤及蒸汽消耗情况下可多产3456吨，如果每吨甲醇按2600元人民币计算，则每年可创效益3456*2600=898.56万元。

本装置总投资人民币180多万元，其中固定资产投资人民币160多万元，年折旧率以7%计，每年的折旧费为人民币11.2万元，每年的维修费以固定资产的2.5%算，既为人民币4万元。

此外，本装置由合成岗位操作工兼管，不需要另外增加人员，节省了人力。

综合以上几项合计，装置运行后每年产生的经济效益为人民币883.36万元。

5.结束语

总之，本装置自开车后运行良好，膜分离作用明显，氢气回收率高。此装置亦可根据合成系统吹除量大小来决定用膜数，这样既保证生产又合理利用设备，节约了更换渗透