氫回收膜分離器帶液原因及消除

張哲國

【摘要】膜分離是一種新興的分離技術。由于工藝簡單，操作方便，沒有相變能耗低，已經廣泛應用于工業(yè)生產中。本文分析了氫回收膜分離器帶液的原因及解決措施。

【關鍵詞】膜分離 膜分離器帶液 帶液的原因

我公司是全國氮肥企業(yè)較早使用膜分離技術的企業(yè)。我廠合成氨的氫回收系統(tǒng)是由大連化物所研制的中空纖維膜分離裝置，分離回收合成塔馳放氣中的氫氣。原始設計使用的是一級分離裝置。滲透氣氫氣濃度達>85%。隨著企業(yè)的發(fā)展，新上項目雙氧水生產線使用的原料氣，就是氫回收的氫氣。由于原裝置回收的氫氣濃度低，不能滿足供應雙氧水生產所需的高濃度氫氣的需求，我們與大連化物所合作，在原來的一級膜分離的基礎上進行了技術改造，改造后的膜分離裝置由原來的一級分離改為高低壓二級分離。這樣經過二級分離的滲透氣氫氣濃度達到98%，用來供應雙氧水生產。

1 氫回收膜分離裝置流程

從合成塔來的吹除氣經減壓至11MPa進入水洗塔，與高壓水泵打來的軟水逆流接觸，吹除氣中的氨被軟水吸收，出水洗塔的氣體中氨含量降為20ppm以下，經預熱，分離水后進入兩個串聯(lián)的膜分離器進行一級分離，尾氣經下一個膜進一步分離后送往一段爐做燃燒氣，節(jié)約氣源，滲透氣再進入下一個膜進行二次分離提純，得到的高濃度氫氣供給雙氧水生產，二級尾氣送到氮氫氣壓縮機入口做新鮮氮氫氣生產合成氨使用。

2 氫回收膜分離器帶液

氫回收裝置自動化程度高。設備簡單緊湊，運行平穩(wěn)，是一套非常成熟的技術裝置。多年來，氫回收裝置在運行中偶發(fā)分離器帶液現象，輕時氣體夾帶水，嚴重時大量帶水影響生產，甚至無法進行生產。

3 氫回收膜分離器帶液的危害

膜分離器帶液首先影響膜的分離，大大降低膜的分離效果，嚴重時能將膜分離器泡壞。中空纖維膜是一種內徑為0.1—0.25mm范圍內的高分子材料薄膜管。該管是一種多孔的聚合物，具有良好的選擇性。當混合氣體處于高分子材料膜的兩側時，氣體就從分壓高的一側向分壓低的一側滲透。各種氣體分子在該膜的滲透速度順序是H2O>H2>He>CO2>O2>Ar>CO>CH4>N2，其中水蒸汽和氫氣等的滲透速度快。因此膜分離器不能帶水蒸汽，更不能帶水。另外，我們知道中空纖維膜分離器是在承受高壓的鋼殼體內裝入數萬根的的這種高分子材料薄膜管，捆扎成的管束用密封膠將管束一端的端點堵死，形成盲端。而將另一端管束鑲入管板。此端為滲透氣出口。膜進水后容易把密封膠泡開，如果把密封膠泡開，膜就不封閉了，膜串氣就起不到分離作用。喪失了裝置功能。我廠曾經發(fā)生過此類事故。因此膜分離器帶液具有相當大的危害性，甚至損壞裝置。

4 氫回收膜分離器帶液的原因分析

造成帶液的原因有多種，具體分析有：

（1）操作不當，氣體流速太快，可能發(fā)生氣體夾帶液現象。一般發(fā)生在開車過程中，由于放空閥門等控制的不當，造成氣體流速過快?？赡馨l(fā)生氣體夾帶液。正常生產時，也可能由于閥門開度控制的不好，容易造成夾帶液。

（2）水洗塔液位假指示，水洗塔液位實際高，但儀表指示不準確，失去保護作用。正常情況下，液位高時連鎖會發(fā)生跳車。但儀表出現假指示時，水洗塔液位滿了儀表聯(lián)鎖卻不動作，將會造成帶液現象。

（3）軟水有雜質。水洗塔內裝有不銹鋼波紋填料，由于長周期運行使水洗塔波紋填料生銹變臟，使塔內阻力增大，形成氣阻，因此會發(fā)生帶液。

（4）水洗塔噴頭掉，軟水偏流分布不勻從而發(fā)生帶液。

5 氫回收膜分離器帶液的解決措施

（1）開車過程中，膜前放空閥開度要適當，不要開得太大，避免由于氣體流速過快而發(fā)生帶液。正常生產運行時，也要控制好各閥門的開度，尤其是一級尾氣閥門。

（2）準確找儀表工校表，保證儀表指示真實好用。避免水洗塔液位滿而由于儀表不正常，假指示或失靈不動作而發(fā)生帶液。

（3）首先要保證軟水的質量，清潔無雜質。其次裝置長周期運行，水洗塔填料變臟生銹了，就要停車清洗。更換波紋填料。平時要有計劃的檢修更換填料。

（4）水洗塔噴頭是螺紋絲扣連接的，裝置長期運行，由于振動或絲扣腐蝕變松，使噴頭掉下來發(fā)生帶液。立即停車進行檢修，把噴頭擰好固定住，最好再用鋼筋加固，從而避免噴頭掉而發(fā)生帶液。

6 結束語

氫氣膜分離裝置是一套十分成熟的工藝，運行很穩(wěn)定，自動化程度高設備簡單緊湊，易于操作，根據多年的生產實踐，只要加強操作維護，就能避免和減少發(fā)生帶液等故障。