На головну

Мембранна установка виділення водню у виробництві аміаку.

  1.  Adobe Photoshop. Завдання № 1.1. Інструменти виділення і малювання. магнітне ласо
  2.  D. ВСТАНОВЛЕННЯ ЧАСУ
  3.  D. ВСТАНОВЛЕННЯ ВРЕМЕНИ.................................................................................................. 21
  4.  I. За виробничим запасам.
  5.  III. Економія у виробництві рухової сили, на передачу сили і на будівлях
  6.  XI. Відшкодування витрат по проведенню землевпорядних робіт та оренди земельних ділянок, наданих для ведення виробничої діяльності
  7.  А). Спалено з утворенням H2O (г) рівні об'єми водню і ацетилену, взяті при однакових умовах. В якому випадку виділиться більше теплоти? У скільки разів? (Відповідь: 5,2).

Процеси вилучення водню з продувних газів - адсорбційний, абсорбційний і вакуумний - мають ряд суттєвих недоліків (перш за все великі капітальні та експлуатаційні витрати) і, крім процесу низькотемпературної ректифікації, не знайшли широкого промислового застосування. Абсолютно нові перспективи в цій галузі відкрилися з розробкою мембранних методів розділення газів [5].

Мембрани. Перші інженерні розробки по вилученню водню за допомогою металевих мембран на основі сплавів паладію розпочато 20 років тому. Процес виділення водню пропонували проводити при температурах від 673 до 900 К в одну або дві ступені. Ступінь регенерації водню досягає 90% (одноступенчатое поділ при тиску вихідного газу 15 МПа і тиску пермеата 0,2-0,3 МПа) і 98,5% при двохстадійному процесі (тиск в напірному каналі до 45 МПа, тиск пермеата I ступеня - 3 -7 МПа, П ступені - атмосферний). Одна з переваг металевих мембран - можливість отримання водню, практично не містить домішок. Так, застосування мембран на основі сплаву паладію з сріблом в установках каскадного типу англійської фірми "Джонсон Матт Металс" дозволило отримати пермеат, що містить 99,99995% об. Н2 [5]. Відзначимо, що для цього необхідно, щоб концентрація водню у вихідній суміші була не менше 99% об. Н2. Процес проводиться при температурі 550?650 До під тиском ~ 2,1 МПа. Продуктивність установки від 14 до 56 м3 / год висококонцентрованого водню. Однак в промисловості металеві мембрани на основі паладію та його сплавів використовуються рідко, в основному через дефіцитності і високу вартість мембран, незворотного "отруєння" паладію, необхідності підтримки високих температур.

У зв'язку з цим увагу дослідників привернули мембрани з набагато більш дешевих, недефіцитних і "не отруюють" полімерних матеріалів, що володіють до того ж високими розділовими здібностями за воднем [5].

До того ж на відміну від металевих, полімерні мембрани можна отримати у вигляді волокон, що володіють дуже великою питомою поверхнею. Кращим комплексом властивостей - питомою продуктивністю (проникністю) і високу селективність до цільового продукту (водню) - мають мембрани на основі ацетату целюлози, як асиметричні, так і у вигляді порожніх волокон; порожнисті композиційні волокна фірми "Монсанто" на основі полісульфону, ацетату целюлози або поликарбонатов з активним шаром з Поліорганосилоксани; порожнисті волокна з полі-4-метилпентан-1, а також кремнійорганічні мембрани, створені в СНД (спільно з фірмою "Рон-Пуленк") з полівінілтріметілсілана (ПВТМС), розробленого в Інституті нафтохімічного синтезу РАН. Перспективними матеріалами є високопроніцаемого полі-2,6-диметил-1,4-феніленоксід, а також поліамід, що володіє високою селективністю до водню [6].

Установки.Продувні гази таких циклічних процесів, як синтез аміаку і переробка нафти, містять рідини в дисперсному стані, тому зазвичай в промислових установках виділення водню обов'язково передбачається стадія підготовки газу перед подачею в мембранні установки. Температуру процесу підтримують такий, щоб, з одного боку, не допустити конденсацію парів води на поверхні мембран, а з іншого - збільшити швидкість масопереносу водню через мембрану. У міру збідніння вихідної суміші воднем збільшується парціальний тиск вуглеводнів в газі, створюються умови для конденсації частини вуглеводнів на поверхні мембран і, як наслідок, збільшується загальний опір процесу перенесення. Щоб уникнути цього процес необхідно проводити при температурі на 10?11 ° С вище точки роси збідненого воднем газового потоку. Однак, насправді, вигідно підтримувати більш високу температуру, так як це збільшує продуктивність установки (підвищенням коефіцієнта швидкості масопереносу через мембрану).

Межа підвищення робочої температури визначається неминучим погіршенням механічних властивостей, а також помітним зниженням селективності мембран. З ростом температури прискорюється також і маловивчений процес старіння мембран. Тому вибір оптимальної температури процесу - запорука ефективної роботи мембранної установки.

Продувні гази циклічних процесів зазвичай знаходяться під високим тиском (до 5,0?10,0 МПа), тому різниця тисків - рушійна сила масопереносу через мембрану - може бути великий. Гідравлічний опір мембранної апаратури в цьому випадку суттєвої ролі не грає і вибір конструкції визначають інші параметри, в основному щільність упаковки мембран. Тому найбільшого поширення в установках вилучення водню знайшли модулі на порожніх волокнах, наприклад мембранний модуль "Пермасеп".

ГИАП спільно з НПО "Хімволокно" розробив і випробував апарат на порожніх волокнах з фторопласту-42 (сополімер тетрафторетилену з гексафторетіленом). Розміри волокон 60х9,0 мкм. Робочий об'єм апарату 0,2435 м3, Робоча поверхня мембран 4200 м2, Т. Е, щільність упаковки 17000 м2/ м3. Установки з одним мембранним модулем здатні концентрувати водень з його суміші з азотом (2300 м3/ Ч), ступінь виділення Н2 при перепаді тисків на мембрані 2,74 МПа становила 75,8% [5].

Найбільше промислове застосування для виділення водню отримали установки фірми "Монсанто", розроблені і впроваджені в 70-80 роках на основі мембранного модуля з порожніми волокнами "Призм". Мембрана, що застосовується в цих модулях, є асиметричне порожнисте волокно на основі полісульфону, на зовнішню поверхню якого нанесений тонкий дифузний шар з Поліорганосилоксани, що володіє високою газопроницаемостью, але порівняно низькою селективністю. Модуль може працювати при 0?55 ° С і різницею тисків між напірним і дренажним каналами 1,0?11,4МПа. Гранично допустима різниця тисків в апараті 1-14,8 МПа [МРГ].

Цікаво, що концентрація аргону в скидному потоці досягає значних величин - більше 13% об. і, отже, можливо паралельне отримання в блоці глибокого охолодження товарного продукт - дефіцитного аргону.

Слід зазначити, що мембранна установка з вилучення водню з продувних газів синтезу аміаку стає невід'ємною частиною сучасного енерготехнологічного агрегату великої одиничної потужності і дає істотний прибуток.

 




 Сучасний стан технології хімічної переробки природного газу. |  Реконструкція вузла НТК СО з урахуванням очищення "Карсолі". |  Новий погляд на реконструкцію агрегатів. |  Проблема метанолу при експлуатації каталізатора НТК. |  Технологічні умови, що впливають на процес утворення метанолу. |  Промислові випробування нітриту калію в якості окислювача нижчих оксидів ванадію в процесі очищення конвертованого газу від СО2 розчином "Карсолі". |  Принципи технології моноетаноламіновой очищення. Агрегат АМ-76 (ГИАП, м.Москва). |  Промислові випробування нітриту калію в якості інгібітора корозії і процесу осмоления моноетаноламіна в вузлі МЕА-очищення. |  Підвищення ефективності очищення конвертованого газу від СО2 за рахунок введення нових добавок в робочий розчин моноетаноламіна. |  Взаємодія азоту з воднем. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати