甲醇馳放氣中氫氣的回收裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及煤炭化工領域，具體而言，涉及一種甲醇馳放氣中氫氣的回收裝置。
【背景技術】
[0002]甲醇不僅是重要的化工原料，也是潔凈燃料。發展建設大型煤制甲醇裝置，并以甲醇為原料進一步裂解制烯烴或直接以甲醇摻燒代替燃料，是國家能源安全的需要，也是化學工業高速發展的需要。
[0003]在煤制甲醇的工藝中，首先，煤經氣化制得甲醇合成氣，其具體過程為:煤與空分的氧氣在煤氣化爐內生成高CO含量的粗煤氣，粗煤氣中的CO和水蒸汽在高溫條件下變換為比和CO 2、進一步脫除氣體中過剩的CO2來實現甲醇合成氣所需的碳氫比，經凈化工序將多余的CO2和硫化物脫除后即是甲醇合成氣。
[0004]上述CO和水蒸汽的變換反應的方程式如下:
[0005]C0+H20 — CO2+H2。
[0006]其次，甲醇合成氣中的CO、CO2與氫氣在銅基催化劑的作用下合成甲醇，甲醇的合成反應方程式如下:
[0007]C0+2H2— CH 30H
[0008]C02+3H2—CH30H+H20。
[0009]然后，合成塔出口氣體經分離器冷卻分離后，得到液相的含水粗甲醇。
[0010]最后，粗甲醇經精制后得到甲醇產品。
[0011]由上述分離器的頂部出口逸出的塔頂氣體中含有大量未反應的比及CO、CO2等合成氣組分，以及伴隨甲醇合成過程生成的副產物甲烷、二甲醚，合成氣制備過程中夾帶的氮氣、氬氣，大部分塔頂氣體作為循環氣返回合成塔進行進一步的反應。但惰性氣體，如n2、Ar、甲烷在甲醇合成回路中累積的含量過高，會影響甲醇合成率，降低反應速率，且循環氣的動力消耗也大。所以，通過排放一部分循環氣來控制合成塔入口氣中的惰性氣體含量，這一部分被排放的塔頂氣體稱為馳放氣。
[0012]由于煤的化學組成中碳多氫少，煤制合成氣過程需要排放掉大量的二氧化碳以滿足合成氣制甲醇的氫碳比要求，為了提高煤制甲醇過程原料的利用效率，必須從馳放氣中回收氫來降低煤耗和能耗。
[0013]現有技術中的氫氣回收裝置的氫氣回收率較低，為了提高甲醇馳放氣中氫氣的回收率，亟需一種甲醇馳放氣中氫氣的回收裝置和回收方法。
【發明內容】
[0014]本發明的主要目的在于提供一種甲醇馳放氣中氫氣的回收裝置，以解決現有技術中甲醇馳放氣中氫氣回收率低的問題。
[0015]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種甲醇馳放氣中氫氣的回收裝置，該回收裝置包括:第一膜分離器、PSA設備與第二膜分離器，其中，上述第一膜分離器包括第一原料側與第一滲透側，上述第一原料側與煤制甲醇裝置的馳放氣出口之間設置有馳放氣輸送管線；上述PSA設備包括第一截留氣入口與解析氣出口，上述第一截留氣入口與上述第一膜分離器的上述原料側之間設置有第一截留氣輸送管線；上述第二膜分離器包括第二原料側與第二滲透側，上述第二原料側與上述PSA設備的解析氣出口之間設置有第二截留氣輸送管線。
[0016]進一步地，上述第一膜分離器為一級一段式膜分離器、一級多段式膜分離器或多級多段式膜分離器；上述第二膜分離器為一級一段式膜分離器、一級多段式膜分離器或多級多段式膜分離器。
[0017]進一步地，上述第一膜分離器和/或上述第二膜分離器中的分離膜為中空纖維式聚酰亞胺膜。
[0018]進一步地，上述回收裝置還包括截留氣冷卻器，上述截留氣冷卻器設置在上述第一膜分離器與上述PSA設備之間的第一截留氣輸送管線上。
[0019]進一步地，上述回收裝置還包括解析氣壓縮機，上述解析氣壓縮機設置在上述PSA設備與上述第二膜分離器之間的第二截留氣輸送管線上。
[0020]進一步地，上述回收裝置還包括:馳放氣冷卻器、馳放氣分離器與馳放氣過濾器，上述馳放氣冷卻器設置在上述第一膜分離器與上述煤制甲醇裝置之間的上述馳放氣輸送管線上；上述馳放氣分離器設置在上述馳放氣冷卻器與上述第一膜分離器之間的上述馳放氣輸送管線上；所訴馳放氣過濾器設置在上述馳放氣分離器與上述第一膜分離器之間的上述馳放氣輸送管線上。
[0021]進一步地，上述回收裝置還包括水洗塔，上述水洗塔具有馳放氣入口和塔頂氣出口，設置在上述馳放氣過濾器與上述第一膜分離器之間的上述馳放氣輸送管線上，且通過上述馳放氣入口和上述塔頂氣出口與上述馳放氣輸送管線連通。
[0022]進一步地，上述回收裝置還包括:聚結過濾器與蒸汽加熱器，上述聚結過濾器設置在上述水洗塔與上述第一膜分離器之間的上述馳放氣輸送管線上；上述蒸汽加熱器設置在上述聚結過濾器與上述第一膜分離器之間的上述馳放氣輸送管線上。
[0023]進一步地，上述回收裝置還包括:第二滲透氣輸送管線與滲透氣壓縮機，上述第二滲透氣輸送管線連通設置在上述水洗塔的馳放氣入口與上述第二膜分離器的上述第二滲透側之間；上述滲透氣壓縮機設置在上述第二滲透氣輸送管線上。進一步地，上述回收裝置還包括第一滲透氣輸送管線，設置在上述第一膜分離器的第一滲透側與上述煤制甲醇裝置的原料氣入口連通。
[0024]應用本發明的技術方案，利用第一膜分離器將馳放氣分離為第一截留氣和第一滲透氣，其中，第一滲透氣中富含氫氣，第一截留氣中殘留有未滲透過的氫氣、其他殘余的快氣和慢氣；所產生的第一截留氣由第一截留氣輸送管線輸送進入PSA設備中，PSA設備對第一截留氣進行變壓吸附，產生富氫氣體和解析氣，其中富氫氣體中氫氣含量較高，將所產生的解析氣由第二截留氣輸送管線送入第二膜分離器中，第二膜分離器將解析氣中的氫氣和其它雜質分開，回收了解析氣中的氫氣，從而提高了氫氣的回收率，使氫氣的回收率可以達到95%以上，避免了解析氣中氫氣浪費；同時馳放氣中的CO2在第一膜分離器和第二膜分離器中也作為“快氣”被回收。
【附圖說明】
[0025]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0026]圖1示出了本發明一種典型的實施方式甲醇馳放氣中氫氣的回收裝置的結構示意圖；以及
[0027]圖2示出了一種優選實施例的甲醇馳放氣中氫氣的回收裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0029]申請人在對甲醇馳放氣中氫氣回收方法進行研究時，比如現有技術中常用的氣體分離設備膜分離器，膜分離的基本原理就是利用各中氣體組分在高分子聚合物中的溶解擴散速率不同，因而在膜兩側分壓差的作用下導致其滲透通過纖維膜壁的速率不同而分離，依據氣體滲透通過膜的速率快慢，可把氣體分成“快氣”和“慢氣”，常見的氣體中，H2O, H2,H2S, He、CO2等稱為“快氣”；而稱為“慢氣”的則有CH 4及其它烷類、N 2、CO、Ar等，該氣體分離設備適用于從氫氣摩爾濃度大于35%氣體中提取濃度更高的富氫氣體。此外，進一步利用PSA設備對膜分離產生的截留氣進行處理，一般來說，PSA設備可以從氫氣摩爾濃度大于40% (mol%)的原料氣中提取得到濃度更高的富氫氣體，甚至制得的氫氣純度可以達到摩爾濃度為99.9%。但是，由于在對馳放氣處理過程中，輸送到PSA設備中截留氣的氫氣的含量較低，所以氫氣回收率僅為70 %左右，為了進一步提高氫氣的回收率，在本申請一種典型的實施方式中，提供了一種甲醇馳放氣中氫氣的回收裝置，如圖1所示，上述回收裝置包括第一膜分離器70、PSA設備90與第二膜分離器110，上述第