合成氨弛放气膜分离氢回收系统运行问题及改造-论文.pdf

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1、第3期中氮肥No．32014年5月M-SizedNitrogenousFertilizerProgressMav2014合成氨弛放气膜分离氢回收系统运行问题及改造史保峰，唐毅(晋煤天源化工有限公司，山西高平048400)[中图分类号]TQ113．2[文献标志码]B[文章编号]1004—9932(2014)03—0032—03我公司2套合成氨系统产生的弛放气总气量(2)膜分离回收氢：经预处理的弛放气进为13000～15000m／h，其组分如下：H入并联的4根DN200、H=3740mm的膜分离64．14％，CIA47．59％，N221．27％，Ar3．39％，器，通过膜分

2、离器分离得到的渗透气(H：)分NH，3．60％。为回收资源，提高能源利用率，降别进入合成气压缩机低压缸人口，而非渗透气低生产成本，公司采用1套膜分离氢回收装置分(烃类大分子)则合并减压后进入燃料气管网燃离回收弛放气中的氢气。该装置于2006年7月烧处理。投入运行，设计处理气量15680ITI／h，投产之2运行中出现的问题及原因分析初取得了良好的经济效益和环境效益。2．1出现的问题1工艺流程由于膜分离氢回收装置长时间运行，氢回收膜分离氢回收系统由弛放气预处理和膜分离能力逐渐衰减，至2010年8月H：回收率降至回收两部分组成。74．3％。2010年4—8月膜分离氢回收装置运

3、行(1)弛放气预处理：将2套合成氨系统产数据见表1。生的弛放气合并，将其压力由12．0～13．9MPa表1数据显示：原料气流量略低于设计值，降至11．5～13．0MPa后进入洗氨塔用脱盐水洗操作压力维持在11．50～12．20MPa，低于设计涤除氨，然后通过气液分离器消除雾沫夹带的水压力；渗透气H含量基本达标，但H回收率分，再经双套管加热器加热至50℃。远低于设计值(90％)，并呈现微弱的逐步下降趋势；非渗透气的H含量远超设计值，并呈现[收稿日期]2013—09—23[修稿日期]2014—02-24微弱的逐步上升趋势，最高值达到29．91％。膜[作者简介]史保峰(198

4、3一)，男，山西平遥人，助理工程师分离氢回收装置回收氢能力的下降造成了有用资晋煤天源化工有限公司合成车间工艺副主任。源的巨大浪费。解决方案：将开车料斗到斗提机下料管截喷头吹扫蒸汽导淋设计为密封形式，操作中断，中间加敞开式过滤网，有效防止了大块尿素无法检查进料三通阀是否有泄漏，无法判断蒸汽卡死斗提机。是否带水。(6)造粒机洗床时有部分冷凝液进入流化解决方案：将原吹扫蒸汽导淋截断，下面用风管和风机DN200的管做一个积液槽。改后使用效果较好。解决方案：将流化风管导淋集液器DN2004结论接口改为DN500，增大积液量，以防止冲洗冷凝液流至流化风管和风机；在流化风加热器底部接

5、本次试车历经2．5月，共计投料运行7次，DN25的导淋以便于排液；如果有冷凝液进入风各项工艺指标都达到了设计要求，生产出了合格机，打开风机机壳低点导淋排液。的大颗粒尿素，为高原地区生产大颗粒尿素积累(7)喷头吹扫蒸汽导淋设计不合理了一定经验。第3期史保峰等：合成氨弛放气膜分离氢回收系统运行问题及改造·33·2．2原因分析氢回收装置处理。(1)分离膜老化3．1旧系统改造分离膜是内径为0．1～0．25mrn的聚酰亚胺原装置的4根分离膜由并联改为串联，由一中空纤维薄膜管，该管是一种多空聚合物，具有级回收改为二级回收。改造后流程见图1。良好的气体选择性。由于多空结构的管道孔径很

6、小，易被原料气中微量的灰尘、固体颗粒等杂质堵塞，同时弛放气中的组分NH会对中空纤维膜造成不可恢复的损害，导致膜结构损坏，最终降低了膜的分离效果。(2)弛放气中CH含量高气体分子的渗透能力与组分的分子量和分子极性相关：分子量越小，越易透过纤维膜；分子极性大，与纤维膜的亲和力大，渗透能力也相应图1旧系统膜分离氢回收装置改造后流程较大。因此，在弛放气组分中，H组分对膜的渗经预处理后的弛放气首先并联进入膜分离器透能力明显高于其他组分，通过膜分离可以得到的2根膜A、B，得到的非渗透气合并后并联进较高纯度的H，但弛放气中CH含量高(达到入另外2根膜c、D，得到的非渗透气合并减压9．

7、50％)，远超设计值0．36％，对膜中微孔有一定后进入燃料气管网燃烧处理，通过膜A、B、C、的阻碍作用，其含量的上升将造成膜分离能力的D所得的渗透气分别进入合成气压缩机低压缸下降。入口。(3)气量不稳定，原料气压力偏低3．2新系统建设操作压差对渗透效果也有一定影响，其关系新建膜分离装置负责另外1套合成氨系统产式为：生的弛放气回收，流程见图2。M1=p1F△p式中——气体中i组分的渗透速率；p，——气体中i组分的渗透系数；F——纤维管的表面积；——纤维管的操作压差。操作压力常年维持在11．50～12．20MPa，低于设计值，在一定程度上降低