氢回收膜分离器带液原因及消除

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【摘要】膜分离是一种新兴的分离技术。由于工艺简单，操作方便，没有相变能耗低，已经广泛应用于工业生产中。本文分析了氢回收膜分离器带液的原因及解决措施。

【关键词】膜分离 膜分离器带液 带液的原因

我公司是全国氮肥企业较早使用膜分离技术的企业。我厂合成氨的氢回收系统是由大连化物所研制的中空纤维膜分离装置，分离回收合成塔驰放气中的氢气。原始设计使用的是一级分离装置。渗透气氢气浓度达>85%。随着企业的发展，新上项目双氧水生产线使用的原料气，就是氢回收的氢气。由于原装置回收的氢气浓度低，不能满足供应双氧水生产所需的高浓度氢气的需求，我们与大连化物所合作，在原来的一级膜分离的基础上进行了技术改造，改造后的膜分离装置由原来的一级分离改为高低压二级分离。这样经过二级分离的渗透气氢气浓度达到98%，用来供应双氧水生产。

1 氢回收膜分离装置流程

从合成塔来的吹除气经减压至11MPa进入水洗塔，与高压水泵打来的软水逆流接触，吹除气中的氨被软水吸收，出水洗塔的气体中氨含量降为20ppm以下，经预热，分离水后进入两个串联的膜分离器进行一级分离，尾气经下一个膜进一步分离后送往一段炉做燃烧气，节约气源，渗透气再进入下一个膜进行二次分离提纯，得到的高浓度氢气供给双氧水生产，二级尾气送到氮氢气压缩机入口做新鲜氮氢气生产合成氨使用。

2 氢回收膜分离器带液

氢回收装置自动化程度高。设备简单紧凑，运行平稳，是一套非常成熟的技术装置。多年来，氢回收装置在运行中偶发分离器带液现象，轻时气体夹带水，严重时大量带水影响生产，甚至无法进行生产。

3 氢回收膜分离器带液的危害

膜分离器带液首先影响膜的分离，大大降低膜的分离效果，严重时能将膜分离器泡坏。中空纤维膜是一种内径为0.1―0.25mm范围内的高分子材料薄膜管。该管是一种多孔的聚合物，具有良好的选择性。当混合气体处于高分子材料膜的两侧时，气体就从分压高的一侧向分压低的一侧渗透。各种气体分子在该膜的渗透速度顺序是H2O>H2>He>CO2>O2>Ar>CO>CH4>N2，其中水蒸汽和氢气等的渗透速度快。因此膜分离器不能带水蒸汽，更不能带水。另外，我们知道中空纤维膜分离器是在承受高压的钢壳体内装入数万根的的这种高分子材料薄膜管，捆扎成的管束用密封胶将管束一端的端点堵死，形成盲端。而将另一端管束镶入管板。此端为渗透气出口。膜进水后容易把密封胶泡开，如果把密封胶泡开，膜就不封闭了，膜串气就起不到分离作用。丧失了装置功能。我厂曾经发生过此类事故。因此膜分离器带液具有相当大的危害性，甚至损坏装置。

4 氢回收膜分离器带液的原因分析

造成带液的原因有多种，具体分析有：

（1）操作不当，气体流速太快，可能发生气体夹带液现象。一般发生在开车过程中，由于放空阀门等控制的不当，造成气体流速过快。可能发生气体夹带液。正常生产时，也可能由于阀门开度控制的不好，容易造成夹带液。

（2）水洗塔液位假指示，水洗塔液位实际高，但仪表指示不准确，失去保护作用。正常情况下，液位高时连锁会发生跳车。但仪表出现假指示时，水洗塔液位满了仪表联锁却不动作，将会造成带液现象。

（3）软水有杂质。水洗塔内装有不锈钢波纹填料，由于长周期运行使水洗塔波纹填料生锈变脏，使塔内阻力增大，形成气阻，因此会发生带液。

（4）水洗塔喷头掉，软水偏流分布不匀从而发生带液。

5 氢回收膜分离器带液的解决措施

（1）开车过程中，膜前放空阀开度要适当，不要开得太大，避免由于气体流速过快而发生带液。正常生产运行时，也要控制好各阀门的开度，尤其是一级尾气阀门。

（2）准确找仪表工校表，保证仪表指示真实好用。避免水洗塔液位满而由于仪表不正常，假指示或失灵不动作而发生带液。

（3）首先要保证软水的质量，清洁无杂质。其次装置长周期运行，水洗塔填料变脏生锈了，就要停车清洗。更换波纹填料。平时要有计划的检修更换填料。

（4）水洗塔喷头是螺纹丝扣连接的，装置长期运行，由于振动或丝扣腐蚀变松，使喷头掉下来发生带液。立即停车进行检修，把喷头拧好固定住，最好再用钢筋加固，从而避免喷头掉而发生带液。

6 结束语

氢气膜分离装置是一套十分成熟的工艺，运行很稳定，自动化程度高设备简单紧凑，易于操作，根据多年的生产实践，只要加强操作维护，就能避免和减少发生带液等故障。