[发明专利]一种膜分离浓缩回收氢气的方法及系统装置

说明书

本发明属于化工领域，涉及一种采用膜从含氢尾气中浓缩回收氢气的方法，包括含氢气体，进入冷干机脱除烃类组分、水等液态物质，再经过滤器脱除气体中的微量固体颗粒杂质，最后进入真空膜分离装置提纯氢气，膜的渗透侧连接的真空泵、回流管线和压力调节阀将渗透侧压力降低并稳定至较低压力；渗透侧的氢气经抽空系统获得，作为氢气产品输出；渗余侧的气体进入工厂燃料气管网作为燃料使用。从抽空系统的出口获得氢气，分离氢后的渗余气作为燃料气体排出膜分离装置。本发明与现有不对膜分离单元氢气渗透侧进行抽空降压的膜分离装置比较，氢气在膜表面的渗透效率可以提高15％～40％，可以明显降低膜分离装置的能耗和运行成本。

技术领域

本发明属于氢气提取技术领域，尤其涉及一种膜分离浓缩回收氢气的方法及系统装置。

背景技术

氢气是新型能源和石油化工中的一种重要资源，目前从含氢混合气分离回收氢气的技术主要有变压吸附法、膜分离法。

变压吸附法是利用吸附剂对不同气体的吸附容量、吸附力、吸附速度随压力的不同而有差异的特性，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附混合物中的易吸附组分，当吸附床减压时，解吸这些吸附组分，从而使吸附剂再生。变压吸附法再生速度快、能耗低、操作简单、工艺成熟稳定。最大优点是可以得到产品纯度很高(99.99％)的氢气，氢气回收率在85％～90％左右。但吸附塔数量较多，占地面积较大。

膜分离法是借助气体各组分在膜中渗透率的不同而实现的，渗透推动力是膜两侧的分压差。膜分离技术具有工艺简单、占地面积小、费用低等优点。但膜分离回收氢气的纯度不高，并且要求原料气有比较高的压力。

对于炼油厂干气等压力为0.2Mpa～1.0Mpa，氢气含量20％～60％的含氢气体，由于氢气在膜表面的渗透推动力较小，存在着膜分离效率较低，膜材料的用量大，投资成本高的技术问题。因此对低含量的氢气回收需要加压，需要采用对含氢原料气进行压缩增压在1.5～3.0Mpa下的方式来进行膜分离，才能获得高回收率的氢气，又存在着压缩机贵，加压能耗高的技术问题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种膜分离浓缩回收氢气的方法，针对较低浓度氢气的原料，克服了常规膜分离法在原料氢气含量较低的情况下需压缩增压在较高压力下操作的限制，对膜装置的氢气渗透侧进行抽空可以不对原料加压，能耗低、投资少，成本低。

解决以上技术问题的本发明中的一种膜分离浓缩回收氢气的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)含氢气体进入冷干机脱除液态烃类组分和液态水；

(2)经过滤器脱除气体中的微量固体颗粒杂质；

(3)进入膜分离器提纯氢气，膜分离器膜渗透侧连接的真空泵、回流管线和压力调节阀将渗透侧压力降低并稳定维持；

(4)膜渗透侧的氢气经抽空后获得，作为氢气产品输出；

(5)膜渗余侧的气体排出膜分离器，进入工厂燃料气管网作为燃料使用。

从抽空系统的出口获得氢气，分离氢后的渗余气作为燃料气体排出膜分离器。

所述步骤(3)采用真空膜分离装置进行氢气提纯，真空膜分离机构设有膜分离器、真空泵、回流管线和压力调节阀，压力调节阀两端分别与膜分离器和真空泵连接，真空泵与膜分离器连接，膜分离器、真空泵和压力调节阀相互连接通过回流管线连接。采用真空泵和压力调节阀对膜分离器的渗透侧进行抽空时，将部分真空泵出口的氢气返流回膜分离器的渗透侧，以保证渗透侧压力稳定。

所述含氢气体为氢气含量20％～60％的炼油厂含氢燃料气或其他含氢气体，其中压力值为0.2Mpa～1.0Mpa。

所述步骤(1)步骤(2)中，含氢气体进入过滤器前先用加热器加热至20℃～80℃。