專(zhuān)利名稱：一種部分原料氣在低壓側(cè)吹掃單級(jí)流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜分離技術(shù)，特別提供了一種部分原料氣在低壓側(cè)吹掃單級(jí)流程。
流程設(shè)計(jì)、優(yōu)化方法和原則的研究，經(jīng)歷了理想分級(jí)理論，連續(xù)膜柱理論，逆流循環(huán)分級(jí)理論等一系列過(guò)程。目前隨著膜組件分離性能的提高，一些簡(jiǎn)單的多級(jí)流程正受到越來(lái)越多研究者的重視。由于過(guò)去的膜組件分離性能較低，因此為了達(dá)到較高的分離要求，在流程設(shè)計(jì)時(shí)，如何充分發(fā)揮膜組件的分離性能成為了一個(gè)重要的設(shè)計(jì)思想。但是，在流程設(shè)計(jì)中膜組件分離性能的充分體現(xiàn)往往是以犧牲滲透性能為代價(jià)的。如一個(gè)簡(jiǎn)單的二級(jí)流程(該流程往往被用于產(chǎn)品氣濃度要求較高的分離過(guò)程)，由于總的壓力差等于各級(jí)膜組件的壓力差之和，因此每一級(jí)膜組件的壓力差減小了，該級(jí)的滲透量也減小了，從而導(dǎo)致膜組件的滲透性能在該流程中得不到充分發(fā)揮。Prassad在1992年US Pat5,102,432中提出了一個(gè)用空氣制備極高純度氮?dú)獾娜?jí)流程。在該流程中，通過(guò)調(diào)整三級(jí)膜組件的膜面積分配，氮?dú)鉂舛瓤蛇_(dá)到99％～99.999％。該流程通過(guò)增加壓縮機(jī)或壓縮機(jī)功耗來(lái)降低所需膜組件數(shù)量。Prassad還在1993年US Pat5,185,014中提出了一個(gè)用空氣制備富氧氣的二級(jí)流程，在該流程中，部分或全部原料空氣由第二級(jí)滲透?jìng)?cè)進(jìn)入，第二級(jí)滲透氣被引入第一級(jí)高壓側(cè)，產(chǎn)品氣為第一級(jí)滲透氣。由于第二級(jí)滲透氣的氧濃度大于空氣中的氧濃度，因此用第二級(jí)滲透氣作為第一級(jí)的原料氣可以提高產(chǎn)品氣濃度。Xu在1993年US Pat5,282,969中提出了一個(gè)二級(jí)氣體膜分離流程，該流程用于原料氣中快氣濃度較低時(shí)，快氣提濃過(guò)程，富氧過(guò)程是其中的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。該流程是利用第二級(jí)滲透?jìng)?cè)低濃度氣體吹掃第一級(jí)滲透?jìng)?cè)，以降低第一級(jí)滲透?jìng)?cè)濃度，提高膜兩側(cè)快氣的傳質(zhì)推動(dòng)力，從而達(dá)到增加第一級(jí)快氣滲透量的目的。Xu還在1994年USPat5,306,427中提出了一個(gè)三級(jí)氣體膜分離流程，該流程用于原料氣中快氣濃度較低時(shí)，快氣提濃過(guò)程，富氧過(guò)程是其中的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。該流程在流程中增加了一個(gè)慢氣富集段，即提餾段，將非滲透氣中的慢氣濃度進(jìn)一步提純。通過(guò)該流程可以使慢氣、快氣在分離過(guò)程得到同時(shí)富集。目前，隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展，膜組件的分離性能有了很大的提高，在流程設(shè)計(jì)中，如何充分發(fā)揮膜組件的滲透性能已經(jīng)成為重要的研究課題，有關(guān)這方面的研究報(bào)道還很少。充分發(fā)揮膜組件的滲透性能，在最經(jīng)濟(jì)的條件下實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，對(duì)工程設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)際意義。
本發(fā)明的目的在于提供一種部分原料氣在低壓側(cè)吹掃單級(jí)流程，其在完成相同的設(shè)計(jì)要求時(shí)，所需的膜組件數(shù)量少于傳統(tǒng)流程，同時(shí)操作上也更具靈活性。
本發(fā)明提供了一種部分原料氣在低壓側(cè)吹掃單級(jí)流程，其特征在于原料氣分成兩路，其中一路自膜組件的高壓端進(jìn)入，另一路自膜組件低壓端進(jìn)入吹掃滲透?jìng)?cè)，產(chǎn)品氣為低壓側(cè)滲透氣。
本發(fā)明流程中高壓側(cè)與低壓側(cè)氣體流向可以是并流、逆流、錯(cuò)流。
由于原料氣不是全部由膜組件內(nèi)部通過(guò)，一部分原料氣未經(jīng)過(guò)膜而直接與滲透氣混合，所以產(chǎn)品氣的總流量增大了；同時(shí)原料氣進(jìn)入低壓側(cè)，降低了該側(cè)氣體的濃度，提高了膜兩側(cè)氣體的傳質(zhì)推動(dòng)力，增加了氣體通過(guò)膜的流量，從而進(jìn)一步增加了產(chǎn)品氣總流量。當(dāng)產(chǎn)品氣流量一定時(shí)，所需膜組件數(shù)量減少膜了。
本發(fā)明特別適用于膜組件分離系數(shù)較高，產(chǎn)品氣為滲透氣的分離過(guò)程，如合成氨馳放氣氫回收過(guò)程；膜法富氧過(guò)程等。
下面通過(guò)實(shí)施例詳述本發(fā)明。
附

圖1為部分原料氣在低壓側(cè)吹掃單級(jí)流程。
附圖2為傳統(tǒng)合成氨馳放氣氫回收單級(jí)流程。
實(shí)施例合成氨馳放氣氫回收過(guò)程流程設(shè)計(jì)如圖1所示，原料氣分成兩路，其中一路自膜組件的高壓端進(jìn)入，另一路自膜組件低壓端進(jìn)入吹掃滲透?jìng)?cè)，產(chǎn)品氣為低壓側(cè)滲透氣，所需膜面積為95m2；所用膜組件氫滲透系數(shù)5.0×10-5cm3(STP)/cm2scmHg，分離系數(shù)50；采用原料氣氫濃度0.6，原料氣流量1000m3(STP)/hr，原料側(cè)壓力11MPa，滲透?jìng)?cè)壓力2MPa，所得最終產(chǎn)品氣氫收率0.85，產(chǎn)品氣氫濃度0.85。
比較例流程如圖1所示的傳統(tǒng)合成氨馳放氣氫回收過(guò)程，所用膜組件同實(shí)施例，即膜組件氫滲透系數(shù)5.0×10-5cm3(STP)/cm2s cmHg，分離系數(shù)50；采用同樣的原料氣和操作參數(shù)，即原料氣氫濃度0.6，原料氣流量1000m3(STP)/hr，原料側(cè)壓力11MPa，滲透?jìng)?cè)壓力2MPa，當(dāng)最終產(chǎn)品同樣與實(shí)施例相同時(shí)，即產(chǎn)品氣氫收率0.85，產(chǎn)品氣氫濃度0.85；所需膜面積為155m2，比實(shí)施例所需膜面積高很多。
權(quán)利要求
1.一種部分原料氣在低壓側(cè)吹掃單級(jí)流程，其特征在于原料氣分成兩路，其中一路自膜組件的高壓端進(jìn)入，另一路自膜組件低壓端進(jìn)入吹掃滲透?jìng)?cè)，產(chǎn)品氣為低壓側(cè)滲透氣。
2.按照權(quán)利要求1所述的部分原料氣在低壓側(cè)吹掃單級(jí)流程，其特征在于高壓側(cè)與低壓側(cè)氣體流向是并流、逆流、錯(cuò)流。
全文摘要
一種部分原料氣在低壓側(cè)吹掃單級(jí)流程,其特征在于:原料氣分成兩路,其中一路自膜組件的高壓端進(jìn)入,另一路自膜組件低壓端進(jìn)入吹掃滲透?jìng)?cè),產(chǎn)品氣為低壓側(cè)滲透氣。本發(fā)明在完成相同的設(shè)計(jì)要求時(shí),所需的膜組件數(shù)量少于傳統(tǒng)流程,同時(shí)操作上也更具靈活性。
文檔編號(hào)B01D53/22GK1308984SQ0011011
公開(kāi)日2001年8月22日 申請(qǐng)日期2000年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月16日
發(fā)明者王海, 鄧麥村, 李廷文, 趙勇, 龍連科, 潘延華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所