ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выделение водорода в производстве аммиака из "Мембранное разделение газов" В связи с этим внимание исследователей привлекли мембраны из гораздо более дешевых, недефицитных и неотравллеыых полимерных материалов, обладающих к тому же высокими разделительными способностями по водороду. [c.272] К тому же, в отличие от металлических, полимерные мембраны можно получить в виде плоских пленок или полых волокон, обладающих, как отмечалось выше, очень большой удельной поверхностью. Характернстики полимерных мембран, применяемых для выделения водорода из газов, представлены в табл. 8.1. [c.272] Установки. Продувочные газы таких циклических процессов, как синтез аммиака и переработка нефти, содержат жидкости в дисперсном состоянии, поэтому обычно В промышленных установках выделения водорода обязательно предусматривается стадия подготовки газа перед подачей в мембранные аппараты. Температуру процесса поддерживают такой, чтобы, с одной стороны, не допустить конденсацию паров воды на поверхности мембран, а с другой — увеличить скорость массопереноса водорода через мембрану. По мере обеднения исходной смеси водородом увеличивается парциальное давление углеводородов в газе, создаются условия для конденсации части углеводородов на поверхности мембран и, как следствие, увеличивается общее сопротивление процессу переноса. Во избежание этого процесс необходимо проводить при температуре на 10—11° С выше точки росы обедненного водородом газового потока. Однако, на самом деле, выгодно поддерживать более высокую температуру, так как это увеличивает производительность установки (повышением коэффициента скорости массопереноса через мембрану). Влияние температуры на скорость переноса водорода через полимерную мембрану (на примере асимметричной ацетатцеллю-лозной мембраны) представлено на рис. 8.1 [32]. [c.273] Продувочные газы циклических процессов обычно находятся под высоким (до 5,0—10,0 МПа) давлением, поэтому разность давлений — движущая сила массопереноса через мембрану — может быть большой. Гидравлическое сопротивление мембранной аппаратуры в этом случае существенной роли не играет и выбор конструкции определяют другие параметры, в основном плотность упаковки мембран. Поэтому наибольщее распространение в установках извлечения водорода нашли модули на полых волокнах, например мембранный модуль Пермасеп (рис, 8.3) [25]. [c.276] ГИАП совместно с НПО Химволокно разработал и испытал аппарат на полых волокнах из фторопласта-42 (сополимер тетрафторэтилена с гексафторэтилеиом). Размеры волокон бОх Х9,0 мкм. Рабочий объем аппарата 0,2435 м , рабочая поверхность мембран 4200 м , т. е. плотность упаковки 17 000 м /м . Установки с одним мембранным модулем способны концентрировать водород из его смеси с азотом (2300 м /ч), степень выделения Н2 при перепаде давлений на мембране 2,74 МПа составляла 75,8 /о [27]. [c.276] Наи большее промышленное применение для выделения водорода получили установки фирмы Монсанто , разработанные и внедренные в 70—80-х годах [30, 31, 33—35] на основе мембраниого модуля с полыми волокнами Призм (рис. 8.4). Мембрана, применяемая в этих модулях, представляет собой асимметричное полое волокно на основе полисульфона, на внешнюю поверхность которого нанесен тонкий диффузионный слой из пол1иорганосило1ксана, обладающего высокой газопроницаемостью, но сравнительно низкой селективностью. [c.277] Мембранная установка включает 12 мембранных аппаратов, каждый из которых имеет внутренний диаметр 0,1 м и длину 3,0 м, и смонтирована на площади около 60 М-. Продувочные газы, содержащие после стадии синтеза и конденсации около 2% (об.) аммиака, под давлением 14 МПа направляют в скруббер водной промывки для окончательного улавливания КНз. Газовая смесь, очищенная от аммиака и содержащая 62,3% (об.) водорода, 20,9% (об.) азота, 10,4%, (об.) метана и 6,4% (об.) аргона, проходит через 8 последовательно установленных аппаратов I ступени очистки. Пермеат I ступени, содержащий 87,3% (об.) водорода, под давлением 7,0 МПа подают на вторую ступень компрессора свежей азотоводородной смеси и возвращают в производство. Ретант после I ступени разделения направляют на 4 последовательно расположенных мембранных аппарата П ступени. Обогащенный до 84,8% (об.) по водороду газовый поток под давлением 2,5 МПа возвращают на I ступень компрессора свежего газа и далее в цикл. Суммарная степень выделения водорода—87,6%. Обедненный водородом [г=20,8% (об.) И,] ретант после И ступени установки сжигают в трубчатой печи конверсии углеводородов. Работу установки хорошо иллюстрирует табл, 8.4. [c.278] Интересно, что коицентрация аргона в сбросном потоке достигает значительных [до 13% (об.)] величин и, следовательно, возможно параллельное получение в блоке глубокого охлаждения товарного продукта — дефицитного аргона. [c.278] Вернуться к основной статье