一种膜分离脱除变换气中二氧化碳的工艺方法
【专利摘要】膜分离脱除变换气中二氧化碳的工艺方法，采用预处理和膜分离工序对合成氨变换气中的二氧化碳进行选择性脱除。预处理工序，变换气减压后进入增湿器，经气液分离除去大部分油滴和水雾，由三级精密过滤除去大部分固体颗粒、水滴和油雾，而后进入膜分离工序。膜分离工序，预热后的变换气进入一级膜分离器，截留气为净化气，送出界外；含有部分氢气的渗透气经增湿缓冲、压缩、换热、三级过滤后进入二级膜分离器，二级膜的渗透气为纯度在90%以上的二氧化碳，截留气富含氢气，进入预处理工序与原料气进行混合，回收其中的氢气。该方法处理过程中无相变、无溶剂参与，同溶剂吸收法相比具有工艺流程简单、经济性好、无“三废”、操作方便等优势。
【专利说明】一种膜分离脱除变换气中二氧化碳的工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工艺气体脱碳【技术领域】，涉及一种采用促进传递膜组件脱除变换气中 二氧化碳的工艺方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业化步伐的加快，人类大规模地使用煤、石油、天然气等含碳化合物燃料， 这类燃料燃烧后产生的二氧化碳排放入大气，致使大气中二氧化碳的浓度逐年增加。作为 一种主要的温室气体，二氧化碳的无限制排放势必对全球生态系统、农业、水资源和海洋等 产生深远的影响。另一方面，二氧化碳也是一种重要的化工原料，是制造尿素、干冰、碳酸氢 氨、灭火剂、食品添加剂等重要原材料。如果能将排放的二氧化碳脱除加以回收，那么既可 以减少碳排放缓解气候变暖，又可以治理工业废气带来的环境污染。
[0003] 在合成氨生产过程中，无论使用煤、石油还是天然气为原料，何种工艺流程，都首 先要把含碳化石燃料汽化，制备合成气，主要方程如下：
【权利要求】
1. 一种膜分离脱除变换气中二氧化碳的工艺方法，包括预处理工序和膜分离系工序， 变换气经预处理步骤后，其特征在于所述的膜分离工序是：从预处理工序来含饱和水分的 洁净气经过第一级膜分离器分离后，截留气为合格的净化气，送出界外；渗透气为含有二氧 化碳和氢气的混合气，经压缩机压缩提压、冷却、过滤后进入第二级膜分离器，第二级膜分 离后的截留气是富含氢气的混合气，与原料气进行混合回收氢，第二级膜分离的渗透气为 纯度较高的二氧化碳送出界外。
2. 根据权利要求1所述的工艺方法，其特征是所述的预处理工序是：将含二氧化碳的 变换气首先减压和旋风分离除去大部分油雾和液滴，而后经三级精密过滤并依次与二段膜 分离压缩器及伴热管伴热后，进入膜分离工序。
3. 根据权利要求2所述的工艺方法，其特征是预处理系统设有增湿器，当变换气中水 分非饱和时，由增湿器将气体中的水分加至饱和。
4. 根据权利2所述的工艺方法，其特征是变换气中二氧化碳的含量为20%-50%，经减压 阀减压后变换气压力小于2. OMPa，温度小于50 °C。
5. 根据权利要求1所述的工艺方法，其特征是所述膜分离器为平板卷式膜或中空纤维 膜。
6. 根据权利要求1所述的工艺方法，其特征是所述膜分离器的膜材料采用的是促进传 递膜，该类型的膜以多孔超滤膜为支撑层，以含有_NH2、NH、-C00H、F'吡啶功能基团或其混 合物的聚合物为选择层。
7. 根据权利要求1或6所述的工艺方法，其特征是所述选择层的膜材料为多乙烯多 胺、聚乙烯胺或聚胺基烯酸钠盐中的一种，所述聚胺基烯酸钠盐为聚丙烯酸钠-共聚-丙烯 酰胺、聚酰胺共混硅纳米颗粒、聚N-乙烯基-Y _胺基丁酸钠、聚N-乙烯基-Y _胺基丁酸 钠-共聚-丙烯酸钠或N-乙烯基-Y -氨基丁酸钠-丙烯酸钠共聚物中的一种或多种。
8. 根据权利要求1或6所述的工艺方法，其特征是所述选择层的膜材料为聚乙烯胺与 小分子胺的混合物，所述小分子胺为单乙醇胺、二乙醇胺、羟乙基乙二胺或氨基甲酸酯中的 一种或多种。
9. 根据权利要求1或6所述的工艺方法，其特征是所述选择层的膜材料为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、聚苯胺纳米颗粒掺杂聚乙烯胺、乙二胺 修饰的聚乙烯胺、三乙烯基四胺和三甲酰氯界面聚合形成的聚酰胺、季戊四乙烯二胺掺杂 聚乙烯胺、3, 3' -二胺-N-甲基二丙基胺与三甲酰氯的共聚物或聚乙烯胺-聚乙二醇共聚 物中的一种或多种。
【文档编号】C01B3/50GK104418303SQ201310396758
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】于品华, 王祥云, 毛松柏, 孔凡敏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院