張哲國

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

【關(guān)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(shù)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(shè)計(jì)使用的是一級分離裝置。滲透氣氫氣濃度達(dá)>85%。隨著企業(yè)的發(fā)展，新上項(xiàng)目雙氧水生產(chǎn)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(yīng)雙氧水生產(chǎn)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(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)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(jīng)過二級分離的滲透氣氫氣濃度達(dá)到98%，用來供應(yīng)雙氧水生產(chǎn)。

1 氫回收膜分離裝置流程

從合成塔來的吹除氣經(jīng)減壓至11MPa進(jìn)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(jīng)預(yù)熱，分離水后進(jìn)入兩個(gè)串聯(lián)的膜分離器進(jìn)行一級分離，尾氣經(jīng)下一個(gè)膜進(jìn)一步分離后送往一段爐做燃燒氣，節(jié)約氣源，滲透氣再進(jìn)入下一個(gè)膜進(jìn)行二次分離提純，得到的高濃度氫氣供給雙氧水生產(chǎn)，二級尾氣送到氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)入口做新鮮氮?dú)錃馍a(chǎn)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(shè)備簡單緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，是一套非常成熟的技術(shù)裝置。多年來，氫回收裝置在運(yùn)行中偶發(fā)分離器帶液現(xiàn)象，輕時(shí)氣體夾帶水，嚴(yán)重時(shí)大量帶水影響生產(chǎn)，甚至無法進(jìn)行生產(chǎn)。

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(yán)重時(shí)能將膜分離器泡壞。中空纖維膜是一種內(nèi)徑為0.1—0.25mm范圍內(nèi)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(dāng)混合氣體處于高分子材料膜的兩側(cè)時(shí)，氣體就從分壓高的一側(cè)向分壓低的一側(cè)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(nèi)裝入數(shù)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(diǎn)堵死，形成盲端。而將另一端管束鑲?cè)牍馨濉４硕藶闈B透氣出口。膜進(jìn)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(jīng)發(fā)生過此類事故。因此膜分離器帶液具有相當(dāng)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(dāng)，氣體流速太快，可能發(fā)生氣體夾帶液現(xiàn)象。一般發(fā)生在開車過程中，由于放空閥門等控制的不當(dāng)，造成氣體流速過快。可能發(fā)生氣體夾帶液。正常生產(chǎn)時(shí)，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(shí)際高，但儀表指示不準(zhǔn)確，失去保護(hù)作用。正常情況下，液位高時(shí)連鎖會發(fā)生跳車。但儀表出現(xiàn)假指示時(shí)，水洗塔液位滿了儀表聯(lián)鎖卻不動作，將會造成帶液現(xiàn)象。

（3）軟水有雜質(zhì)。水洗塔內(nèi)裝有不銹鋼波紋填料，由于長周期運(yùn)行使水洗塔波紋填料生銹變臟，使塔內(nèi)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(dāng)，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(chǎn)運(yùn)行時(shí)，也要控制好各閥門的開度，尤其是一級尾氣閥門。

（2）準(zhǔn)確找儀表工校表，保證儀表指示真實(shí)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(zhì)量，清潔無雜質(zhì)。其次裝置長周期運(yùn)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(shí)要有計(jì)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(yùn)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(jìn)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(jié)束語

氫氣膜分離裝置是一套十分成熟的工藝，運(yùn)行很穩(wěn)定，自動化程度高設(shè)備簡單緊湊，易于操作，根據(jù)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，只要加強(qiáng)操作維護(hù)，就能避免和減少發(fā)生帶液等故障。