脫除合成氣及天然氣中co2的分離系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及脫除氣體中C02的分離系統(tǒng)，尤其涉及脫除合成氣/天然氣中C02的分離系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002]目前，以C02為代表的溫室氣體排放已經(jīng)成為一個(gè)十分嚴(yán)重的環(huán)境問題。截止至2010年，溫室氣體的排放已經(jīng)造成了全球溫度上升1.4至5.8°C。而天然氣和合成氣中含有大量的C02不僅大大降低其熱值，從而降低燃?xì)馄焚|(zhì)；而且還會(huì)在化工生產(chǎn)中增加反應(yīng)和分離設(shè)備體積并增加動(dòng)力和熱量消耗。因此，在化工生產(chǎn)中，脫除這些氣體中的C02具有十分重要的意義。
[0003]脫除C02的方法主要包括:溶劑吸收法，變壓吸附法，低溫蒸餾法和膜分離法等。溶劑吸收法是利用液體溶劑對(duì)于C02的吸收和解吸來達(dá)到分離C02的方法。目前還有很多公司研宄這種方法，并嘗試使用新的溶劑和裝置來分離C02。如日本三菱重工就推出了使用基于專用胺類的吸收溶劑來吸收煙氣中的C02。溶劑吸收法由于采用液體吸收劑，因此易造成二次污染；同時(shí)由于有C02的吸收和解吸過程，因此能耗比較大。變壓吸附法是采用固體吸收劑吸附廢氣中的C02，從而達(dá)到分離C02的目的。吸附法工藝過程簡單、能耗低，但吸附劑容量有限，需大量吸附劑，且吸附解吸頻繁，要求自動(dòng)化程度高。低溫蒸餾法是通過低溫冷凝分離C02的一種物理過程。低溫蒸餾法利用天然二氧化碳?xì)庠粗兄饕M份甲烷和二氧化碳間沸點(diǎn)的差異，以蒸餾方法將二氧化碳分離出來。該方法設(shè)備龐大、能耗較高、分離效果較差，因而成本較高，一般情況下不大采用，只有在特殊情況下使用或同其他方法聯(lián)用。膜分離法是一種新型的高效分離方法。膜分離過程的原理是以具有選擇性的膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)施加壓差，利用CH4和C02氣體分子通過膜的擴(kuò)散溶解能力的不同，使混合氣中的組分選擇性地透過膜，從而達(dá)到分離混合物的目的。與傳統(tǒng)方法相比，膜分離法具有設(shè)備簡單，能耗低和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種脫除天然氣/合成氣中C02并根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)C02組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠有效地脫除天然氣及合成氣中的C02，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要調(diào)節(jié)氣體中C02的濃度以滿足后續(xù)生產(chǎn)的要求。具有設(shè)備簡單、無二次污染、能耗低、投資小、產(chǎn)品中C02濃度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種脫除合成氣/天然氣中C02的分離系統(tǒng)，所述分離系統(tǒng)包括:除塵單元、氣體分離單元和氣體回流單元；其中，所述除塵單元與氣體分離單元相連，氣體回流單元與氣體分離單元首尾相連形成氣體循環(huán)通道；
[0006]其中，除塵單元采用板框式PTFE膜除塵器。
[0007]所述板框式PTFE膜除塵器包括一個(gè)或者多個(gè)除塵結(jié)構(gòu)；所述除塵結(jié)構(gòu)為除塵板、除塵框以及吹掃板連接形成的封閉空間，按照除塵板、除塵框、吹掃板、除塵框、除塵板的順序依次組裝；所述除塵框中間為空框，其兩側(cè)有PTFE微孔膜覆蓋；所述除塵板以及所述吹掃板是縱截面呈“工”字形的實(shí)心隔板；所述除塵板、所述除塵框以及所述吹掃板的上端均設(shè)有塵氣進(jìn)氣通道和吹掃氣進(jìn)氣通道，所述除塵板、所述除塵框以及所述吹掃板的下端均設(shè)有出氣通道；所述塵氣進(jìn)氣通道、所述吹掃氣進(jìn)氣通道、所述出氣通道與所述封閉空間之間相互隔離；所述除塵框的所述塵氣進(jìn)氣通道上設(shè)有與所述空框相通的暗孔，作為塵氣進(jìn)口 ；所述吹掃板的所述吹掃氣進(jìn)氣通道兩端設(shè)有與所述吹掃板內(nèi)側(cè)空間相通的暗孔，作為吹掃氣進(jìn)口 ；所述除塵板的出氣通道上設(shè)有與所述除塵板內(nèi)側(cè)空間相通的暗孔，作為第一氣體出口 ；以及所述吹掃板的出氣通道的兩端設(shè)有與所述吹掃板內(nèi)側(cè)空間相通的暗孔，作為第二氣體出口 ；在吹掃階段時(shí)所述第二氣體出口關(guān)閉。
[0008]所述除塵板帶有凹凸紋路；所述除塵板和所述除塵框?yàn)檎叫?、圓形或者橢圓形；所述PTFE微孔膜一側(cè)或兩側(cè)覆蓋有支撐材料。
[0009]所述吹掃板上的所述第二氣體出口設(shè)置有閥門，用于控制所述氣體出口的開/閉。
[0010]進(jìn)一步地，當(dāng)所述除塵器處于除塵階段時(shí)，塵氣進(jìn)入所述塵氣進(jìn)氣通道，經(jīng)由所述塵氣進(jìn)口進(jìn)入所述除塵框內(nèi)，分別通過兩側(cè)的所述PTFE微孔膜，再經(jīng)相鄰所述除塵板以及所述吹掃板流到所述第一氣體出口以及第二氣體出口排走，粉塵則被截留在所述除塵框內(nèi)；當(dāng)除塵器處于吹掃階段時(shí)，吹掃氣進(jìn)入所述吹掃氣進(jìn)氣通道，經(jīng)由所述吹掃氣進(jìn)口進(jìn)入所述吹掃板的兩側(cè)面與所述PTFE微孔膜組成的封閉空間，關(guān)閉所述吹掃板下端的所述第二氣體出口，吹掃氣在壓差的驅(qū)動(dòng)下分別穿過兩側(cè)的一層所述PTFE微孔膜及所述除塵框內(nèi)的整個(gè)粉塵層，然后再橫穿另一層所述PTFE微孔膜，最后經(jīng)所述除塵板下端的第一氣體出口排出。
[0011]氣體分離單元包括兩級(jí)或更多級(jí)PDMS膜分離器，例如，可將兩級(jí)PDMS膜分離器串聯(lián)。
[0012]氣體分離單元采用卷式PDMS膜氣體分離器；分離膜可為PDMS/PEI復(fù)合膜。本實(shí)用新型的氣體分離單元還可采用平板膜組件或中空纖維膜組件，分離膜仍然采用PDMS/PEI
復(fù)合膜。
[0013]氣體分離單元采用卷式PDMS膜氣體分離器，包括平板膜片圍繞中心管纏繞而成；其中，所述平板膜片包括自上而下依次疊加的隔離網(wǎng)、分離膜和支撐層；
[0014]所述隔離網(wǎng)為網(wǎng)格孔徑在0.5-1.5cm的具有柔韌性的材料組成，以便為氣體進(jìn)料相和滲余相提供流動(dòng)空間；所述分離膜為PDMS (聚二甲基硅氧烷)和PEI (聚醚酰亞胺)組成的非對(duì)稱性復(fù)合膜，其中PDMS層為分離層，PEI為多孔支撐層(孔徑1-1OOum);支撐層為具有強(qiáng)度的毫米級(jí)孔道材料，以保證膜片的強(qiáng)度。
[0015]氣體回流單元包括回流風(fēng)機(jī)及回流管路，可以根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)回流比，回流比的可調(diào)范圍為0-1 ；
[0016]本實(shí)用新型的分離系統(tǒng)是由PTFE膜除塵器，兩級(jí)PDMS膜分離器及氣體循環(huán)回流裝置相結(jié)合以達(dá)到去除合成氣或天然氣中的部分C02并根據(jù)后續(xù)工藝要求調(diào)整C02濃度要求的氣體分離系統(tǒng)。
[0017]有益效果
[0018]本實(shí)用新型通過將PTFE微孔膜材料除塵與PDMS復(fù)合膜C02捕集分離裝置進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。具有如下優(yōu)點(diǎn):通過PTFE微孔膜進(jìn)行除塵，具有能耗小，除塵穩(wěn)定，除塵率高，無堵塞等優(yōu)點(diǎn)，耐高溫，耐腐蝕，表面光滑，操作穩(wěn)定，操作周期長等優(yōu)點(diǎn)；通過PTFE微孔膜的除塵可以使微米級(jí)的粉塵得到清除，從而有效的減小了粉塵在卷式氣體膜分離器的孔道及膜表面的堆積；進(jìn)而明顯降低了氣體膜分離過程的阻力，增加了氣體處理量并延長了卷式氣體膜分離器的使用壽命。通過控制氣體回流比，能實(shí)現(xiàn)氣體產(chǎn)物中C02濃度的控制，能夠適應(yīng)各種場合對(duì)于C02濃度的不同要求。
[0019]本實(shí)用新型所采用的分離階段采用卷式PDMS膜分離器，與傳統(tǒng)的分離方法相比具有分離效率高，分離能耗小，設(shè)備簡單，無二次污染，操作條件溫和，操作費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型通過采用兩級(jí)氣體分離裝置，有效地提高了氣體的分離效率，降低了氣體中C02的濃度，從而降低了后續(xù)工藝的能耗和氣體負(fù)荷。
[0020]本實(shí)用新型在氣體分離階段采用了回流裝置，從而能夠通過調(diào)節(jié)回流比，來調(diào)節(jié)產(chǎn)品中C02的濃度，從而滿足各種后續(xù)生產(chǎn)的要求。
【附圖說明】
[0021]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的脫除天然氣或合成氣中C02的氣體分離系統(tǒng)示意圖；
[0022]圖2為板框式PTFE膜除塵器結(jié)構(gòu)的示意圖；和
[0023]圖3為卷式PDMS膜氣體分離器結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的脫除天然氣或合成氣中C02的氣體分離系統(tǒng)進(jìn)行描述。
[0025]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的脫除天然氣或合成氣中C02的氣體分離系統(tǒng)示意圖。
[0026]參照?qǐng)D1，根據(jù)本實(shí)用新型的脫除天然氣或合成氣中C02的氣體分離系統(tǒng)包括:板框式PTFE膜除塵器1，一級(jí)PDMS膜氣體分離器2，二級(jí)PDMS膜氣體分離器3，氣體回流單元4，進(jìn)料相5，滲余相6和滲透相7。
[0027]如圖2所示，所述板框式PTFE膜除塵器包括一個(gè)或者多個(gè)除塵結(jié)構(gòu)；所述除塵結(jié)構(gòu)為除塵板14、除塵框13以及吹掃板19連接形成的封閉空間，按照除塵板14一除塵框
13—吹掃板19一除塵框13—除塵板14的順序依次組裝，所述除塵框中間為空框，其兩側(cè)有PTFE (聚四氟乙烯)微孔膜17覆蓋；所述除塵板以及所述吹掃板是縱截面呈“工”字形的實(shí)心隔板，板框式除塵器的除塵板、除塵框和吹掃板通常為正方形，此外，除塵板和除塵框也可以是長方形、圓形或者橢圓形等常規(guī)幾何圖形。所述除塵板、所述除