一種膜分離脫除變換氣中二氧化碳的工藝方法
【專利摘要】膜分離脫除變換氣中二氧化碳的工藝方法，采用預(yù)處理和膜分離工序?qū)铣砂弊儞Q氣中的二氧化碳進(jìn)行選擇性脫除。預(yù)處理工序，變換氣減壓后進(jìn)入增濕器，經(jīng)氣液分離除去大部分油滴和水霧，由三級(jí)精密過(guò)濾除去大部分固體顆粒、水滴和油霧，而后進(jìn)入膜分離工序。膜分離工序，預(yù)熱后的變換氣進(jìn)入一級(jí)膜分離器，截留氣為凈化氣，送出界外；含有部分氫氣的滲透氣經(jīng)增濕緩沖、壓縮、換熱、三級(jí)過(guò)濾后進(jìn)入二級(jí)膜分離器，二級(jí)膜的滲透氣為純度在90%以上的二氧化碳，截留氣富含氫氣，進(jìn)入預(yù)處理工序與原料氣進(jìn)行混合，回收其中的氫氣。該方法處理過(guò)程中無(wú)相變、無(wú)溶劑參與，同溶劑吸收法相比具有工藝流程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好、無(wú)“三廢”、操作方便等優(yōu)勢(shì)。
【專利說(shuō)明】一種膜分離脫除變換氣中二氧化碳的工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工藝氣體脫碳【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種采用促進(jìn)傳遞膜組件脫除變換氣中 二氧化碳的工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)化步伐的加快，人類大規(guī)模地使用煤、石油、天然氣等含碳化合物燃料， 這類燃料燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳排放入大氣，致使大氣中二氧化碳的濃度逐年增加。作為 一種主要的溫室氣體，二氧化碳的無(wú)限制排放勢(shì)必對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)、水資源和海洋等 產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。另一方面，二氧化碳也是一種重要的化工原料，是制造尿素、干冰、碳酸氫 氨、滅火劑、食品添加劑等重要原材料。如果能將排放的二氧化碳脫除加以回收，那么既可 以減少碳排放緩解氣候變暖，又可以治理工業(yè)廢氣帶來(lái)的環(huán)境污染。
[0003] 在合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論使用煤、石油還是天然氣為原料，何種工藝流程，都首 先要把含碳化石燃料汽化，制備合成氣，主要方程如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種膜分離脫除變換氣中二氧化碳的工藝方法，包括預(yù)處理工序和膜分離系工序， 變換氣經(jīng)預(yù)處理步驟后，其特征在于所述的膜分離工序是：從預(yù)處理工序來(lái)含飽和水分的 潔凈氣經(jīng)過(guò)第一級(jí)膜分離器分離后，截留氣為合格的凈化氣，送出界外；滲透氣為含有二氧 化碳和氫氣的混合氣，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮提壓、冷卻、過(guò)濾后進(jìn)入第二級(jí)膜分離器，第二級(jí)膜分 離后的截留氣是富含氫氣的混合氣，與原料氣進(jìn)行混合回收氫，第二級(jí)膜分離的滲透氣為 純度較高的二氧化碳送出界外。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征是所述的預(yù)處理工序是：將含二氧化碳的 變換氣首先減壓和旋風(fēng)分離除去大部分油霧和液滴，而后經(jīng)三級(jí)精密過(guò)濾并依次與二段膜 分離壓縮器及伴熱管伴熱后，進(jìn)入膜分離工序。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征是預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)有增濕器，當(dāng)變換氣中水 分非飽和時(shí)，由增濕器將氣體中的水分加至飽和。
4. 根據(jù)權(quán)利2所述的工藝方法，其特征是變換氣中二氧化碳的含量為20%-50%，經(jīng)減壓 閥減壓后變換氣壓力小于2. OMPa，溫度小于50 °C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征是所述膜分離器為平板卷式膜或中空纖維 膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征是所述膜分離器的膜材料采用的是促進(jìn)傳 遞膜，該類型的膜以多孔超濾膜為支撐層，以含有_NH2、NH、-C00H、F'吡啶功能基團(tuán)或其混 合物的聚合物為選擇層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的工藝方法，其特征是所述選擇層的膜材料為多乙烯多 胺、聚乙烯胺或聚胺基烯酸鈉鹽中的一種，所述聚胺基烯酸鈉鹽為聚丙烯酸鈉-共聚-丙烯 酰胺、聚酰胺共混硅納米顆粒、聚N-乙烯基-Y _胺基丁酸鈉、聚N-乙烯基-Y _胺基丁酸 鈉-共聚-丙烯酸鈉或N-乙烯基-Y -氨基丁酸鈉-丙烯酸鈉共聚物中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的工藝方法，其特征是所述選擇層的膜材料為聚乙烯胺與 小分子胺的混合物，所述小分子胺為單乙醇胺、二乙醇胺、羥乙基乙二胺或氨基甲酸酯中的 一種或多種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的工藝方法，其特征是所述選擇層的膜材料為N-甲基二乙 醇胺共聚三甲酰氯、聚烯丙基胺-聚乙烯醇共聚物、聚苯胺納米顆粒摻雜聚乙烯胺、乙二胺 修飾的聚乙烯胺、三乙烯基四胺和三甲酰氯界面聚合形成的聚酰胺、季戊四乙烯二胺摻雜 聚乙烯胺、3, 3' -二胺-N-甲基二丙基胺與三甲酰氯的共聚物或聚乙烯胺-聚乙二醇共聚 物中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】C01B3/50GK104418303SQ201310396758
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】于品華, 王祥云, 毛松柏, 孔凡敏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院