Мембранная установка выделения водорода в производстве аммиака.
Мембранная установка выделения водорода в производстве аммиака. - раздел Производство, АММИАК. ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ
Процессы Извлечения Водорода Из Продувочных Газов - Адсорбцио...
Процессы извлечения водорода из продувочных газов - адсорбционный, абсорбционный и криогенный - имеют ряд существенных недостатков (прежде всего большие капитальные и эксплуатационные затраты) и, кроме процесса низкотемпературной ректификации, не нашли широкого промышленного применения. Совершенно новые перспективы в этой области открылись с разработкой мембранных методов разделения газов [5].
Мембраны. Первые инженерные разработки по извлечению водорода с помощью металлических мембран на основе сплавов палладия начаты 20 лет назад. Процесс выделения водорода предлагали проводить при температурах от 673 до 900 К в одну или две ступени. Степень регенерации водорода достигает 90% (одноступенчатое разделение при давлении исходного газа 15 МПа и давлении пермеата 0,2-0,3 МПа) и 98,5% при двухстадийном процессе (давление в напорном канале до 45 МПа, давление пермеата I ступени - 3-7 МПа, П ступени - атмосферное). Одно из достоинств металлических мембран - возможность получения водорода, практически не содержащего примесей. Так, применение мембран на основе сплава палладия с серебром в установках каскадного типа английской фирмы “Джонсон Маттей Металс” позволило получить пермеат, содержащий 99,99995% об. Н2 [5]. Отметим, что для этого необходимо, чтобы концентрация водорода в исходной смеси была не менее 99% об. Н2. Процесс проводится при температуре 550¸650 К под давлением ~ 2,1 МПа. Производительность установки от 14 до 56 м3 /ч высококонцентрированного водорода. Однако в промышленности металлические мембраны на основе палладия и его сплавов используются редко, в основном из-за дефицитности и высокой стоимости мембран, необратимого “отравления” палладия, необходимости поддержания высоких температур.
В связи с этим внимание исследователей привлекли мембраны из гораздо более дешевых, недефицитных и “не отравляемых” полимерных материалов, обладающих к тому же высокими разделительными способностями по водороду [5].
К тому же в отличие от металлических, полимерные мембраны можно получить в виде волокон, обладающих очень большой удельной поверхностью. Лучшим комплексом свойств - удельной производительностью (проницаемостью) и высокой селективностью к целевому продукту (водороду) - обладают мембраны на основе ацетата целлюлозы, как асимметричные, так и в виде полых волокон; полые композиционные волокна фирмы “Монсанто” на основе полисульфона, ацетата целлюлозы или поликарбонатов с активным слоем из полиорганосилоксана; полые волокна из поли-4-метилпентана-1, а также кремнийорганические мембраны, созданные в СНГ (совместно с фирмой “Рон-Пуленк”) из поливинилтриметилсилана (ПВТМС), разработанного в Институте нефтехимического синтеза РАН.Перспективными материалами являются высокопроницаемый поли-2,6-диметил-1,4-фениленоксид, а также полиамид, обладающий высокой селективностью к водороду [6].
Установки.Продувочные газы таких циклических процессов, как синтез аммиака и переработка нефти, содержат жидкости в дисперсном состоянии, поэтому обычно в промышленных установках выделения водорода обязательно предусматривается стадия подготовки газа перед подачей в мембранные установки. Температуру процесса поддерживают такой, чтобы, с одной стороны, не допустить конденсацию паров воды на поверхности мембран, а с другой - увеличить скорость массопереноса водорода через мембрану. По мере обеднения исходной смеси водородом увеличивается парциальное давление углеводородов в газе, создаются условия для конденсации части углеводородов на поверхности мембран и, как следствие, увеличивается общее сопротивление процессу переноса. Во избежание этого процесс необходимо проводить при температуре на 10¸11°С выше точки росы обедненного водородом газового потока. Однако, на самом деле, выгодно поддерживать более высокую температуру, так как это увеличивает производительность установки (повышением коэффициента скорости массопереноса через мембрану).
Предел повышения рабочей температуры определяется неизбежным ухудшением механических свойств, а также заметным снижением селективности мембран. С ростом температуры ускоряется также и малоизученный процесс старения мембран. Поэтому выбор оптимальной температуры процесса - залог эффективной работы мембранной установки.
Продувочные газы циклических процессов обычно находятся под высоким давлением (до 5,0¸10,0 МПа), поэтому разность давлений - движущая сила массопереноса через мембрану - может быть большой. Гидравлическое сопротивление мембранной аппаратуры в этом случае существенной роли не играет и выбор конструкции определяют другие параметры, в основном плотность упаковки мембран. Поэтому наибольшее распространение в установках извлечения водорода нашли модули на полых волокнах, например мембранный модуль “Пермасеп”.
ГИАП совместно с НПО “Химволокно” разработал и испытал аппарат на полых волокнах из фторопласта-42 (сополимер тетрафторэтилена с гексафторэтиленом). Размеры волокон 60х9,0 мкм. Рабочий объем аппарата 0,2435 м3, рабочая поверхность мембран 4200 м2, т.е, плотность упаковки 17000 м2/м3. Установки с одним мембранным модулем способны концентрировать водород из его смеси с азотом (2300 м3/ч), степень выделения Н2 при перепаде давлений на мембране 2,74 МПа составляла 75,8% [5].
Наибольшее промышленное применение для выделения водорода получили установки фирмы “Монсанто”, разработанные и внедренные в 70-80 годах на основе мембранного модуля с полыми волокнами “Призм”. Мембрана, применяемая в этих модулях, представляет собой асимметричное полое волокно на основе полисульфона, на внешнюю поверхность которого нанесен тонкий диффузионный слой из полиорганосилоксана, обладающего высокой газопроницаемостью, но сравнительно низкой селективностью. Модуль может работать при 0¸55°С и разностью давлений между напорным и дренажным каналами 1,0¸11,4МПа. Предельно допустимая разность давлений в аппарате 1-14,8 МПа [МРГ].
Интересно, что концентрация аргона в сбросном потоке достигает значительных величин - больше 13% об. и, следовательно, возможно параллельное получение в блоке глубокого охлаждения товарного продукт - дефицитного аргона.
Следует отметить, что мембранная установка по извлечению водорода из продувочных газов синтеза аммиака становится неотъемлемой частью современного энерготехнологического агрегата большой единичной мощности и дает существенную прибыль.
П.А. Новоселов
АММИАК............................................................................................................................... 1
Под общей редакцией Н.А. Янковского.................
Технологический процесс фирмы “Kellogg”.
Предлагаемый технологический процесс предусматривает производство 1360 т/сутки жидкого безводного аммиака из природного газа. Проектом предусмотрена выдача продукционного аммиака пр
Описание технологической схемы.
Стадии компримирования природного газа, сероочистки, парогазовой конверсии природного газа в две ступени, высоко- и низкотемпературной конверсии оксида углерода как в проекте фирмы
Всего: - 100,00
H2S - до 20 мг/нм3 (в пересчете на серу);
этилмеркаптаны - до 20 мг/нм3 (в пересчете на серу);
дисульфиды и другие сероорганические соединения - д
Аппарат риформинга с газовым обогревом (GHR).
Принцип работы GHRясен из представленного рисунка (рис.1.14). Некоторые рабочие и конструктивные факторы, влияющие на общие характеристики работы, необходимо обсудить. Технологичес
Описание технологии производства.
Для удобства изучения конкретной технологической схемы авторы сохраняют условные номера оборудования и материальных потоков, введенные для своих проектов фирмой “Kellogg”. Эти номер
Подготовка сырого синтез-газа.
Сырой синтез-газ производится из природного газа в четыре основных этапа (рис.1.24):
- сжатие, подогрев и обессеривание подаваемого природного газа;
- паровая конв
Очистка синтез-газа.
Очистка конвертированного газа основана на технологии aМДЭА.Тонкая очистка от остаточного содержания СО и СО2 осуществляется на стадии метанирования (поз
Сжатие синтез-газа и синтез аммиака.
Синтез-газ сжимается центробежным компрессором поз. 103-J с приводом от турбины. Установка КААРтребует наличия только одноступенчатого компрессора, который также им
Система охлаждения аммиака.
Четырехступенчатая система охлаждения аммиака обеспечивает охлаждение для конденсации аммиака в контуре синтеза, утилизации аммиака из выпускаемых газов и охлаждение подпиточного га
Прочее оборудование.
1. Установка криогенного разделения воздуха для производства газообразного кислорода с чистотой 95,3% об..
2. Пусковой холодильник/нагреватель устанавливается для облегчени
Производство метанола в странах СНГ и на Украине.
Острый дефицит в странах СНГ, связанный в первую очередь с перестройкой региональных экономических связей, совпал с существующими изменениями в структуре производства моторных топли
I. Общие положения.
Проведенные исследования основных закономерностей процесса синтеза метанола с использованием действующего производства аммиака показали, что основными факторами, благоприятствующими
Объединенный процесс “Снам Проджетти”.
В основу процесса положены следующие новейшие разработки специалистов фирмы [22]: выделение NH3 из продукционной газовой смеси после реактора синтеза NH3 водно
Некоторые сведения о цеолитах.
Для глубокой сушки, тонкой очистки, разделения веществ в газовых и жидких фазах в современной сорбционной технике применяются пористые адсорбенты. По признаку размера пор, который м
Адсорбционная очистка природного газа.
Адсорбционные способы очистки природного газа от сернистых соединений основаны на их обратимой сорбции цеолитами с их последующей регенерацией. Регенерация может проводиться с помощью пара, воздуха
Новое в технологии риформингов.
Фирма “Uhde” разработала новую технологию риформинга, в которой тепло технологических газов, выходящих из вторичного риформинга, используется для проведения конверсии природного газ
Комбинированный автотермический риформинг (КАР).
В новом процессе парового риформинга отсутствует печь первичного риформинга с огневым обогревом. Для проведения парогазовой конверсии природного газа используется тепло технологичес
Отличительные особенности КАР.
1. Трубы в трубных пучках можно устанавливать и снимать по одной.
2. Каждый пучок труб можно заглушить отдельно от других.
3. Каждый КАР может быть оборудован отде
Риформинг фирмы “Uhde”.
Принципиальная технологическая схема парогазовой конверсии природного газа и конверсии СО фирмы “Uhde” представлена на рис.3.4.
Трубчатая печь 1 традиционно состоит из двух
Современные методы оптимизации работы первичного риформинга.
Экономичность работы современного крупнотоннажного агрегата по производству аммиака зависит от оптимальных параметров работы трубчатой печи первичного риформинга. Первичный паровой
Реконструкция узла НТК СО с учетом очистки “Карсол”.
Ранее мы рассмотрели реконструкцию НТК СОпо проекту фирмы “INS”,г.Пулава, Польша, применительно к условиям очистки конвертированного газа “Бенфилд”.
Фирма “INS” предлагает
Новый взгляд на реконструкцию агрегатов.
В настоящей главе мы рассмотрели несколько вариантов узла двухступенчатой конверсии оксида углерода. Как видно все усилия по реконструкции любого узла агрегата направлены в первую о
Проблема метанола при эксплуатации катализатора НТК.
Как сказано выше в данной главе, состав катализатора низкотемпературной конверсии оксида углерода современных аммиачных агрегатов в качестве активного компонента включает в себя медь. В то же время
Взаимодействие азота с водородом.
До сих пор процесс адсорбции азота на поверхности металлов рассматривался независимо от адсорбции водорода. Однако, в ходе синтеза и разложения аммиака оба этих газа совместно прису
Оптимальные условия ведения процесса.
Выбор оптимальных условий проведения того или иного каталитического процесса в промышленных реакторах определяется различными факторами; решающее значение имеют, однако, термодинами
Использование продувочных и танковых газов.
Одним из наиболее эффективных путей совершенствования технологии синтеза аммиака является утилизация продувочных и танковых газов.
При изыскании путей оптимальной утилизаци
Мембранная установка выделения водорода “Medal”.
Установка предназначена для выделения водорода из продувочного газа синтеза аммиака.
Установка рассчитана на следующие рабочие условия:
Объемная доля компонентов газа на входе, %:
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов