[发明专利]控制氢气的膜处理的方法

说明书

本发明涉及一种通过使用膜处理包含氢气和其它组分如烃的气体从而 从所述气体中分离出氢气的方法。

在膜渗透工艺中，通过使气体混合物与膜接触而分离混合物中的各组 分。膜确保了气体混合物的各组分选择性渗透穿过其壁。在渗氢膜的应用 中，氢气(称为“快”气体)通过待处理气体混合物与膜的渗透物之间的压 差(该压差起到渗透驱动力的作用)与其它气体物质(称为“慢”气体)分离。

根据应用(精炼、合成气等)和待处理气体混合物的类型，通过各种不 同的手段自动地调整这些渗透工艺。

当待处理气体混合物包含烃、特别是C₄₊烃或其它可冷凝的化合物时， 这些组分在渗透过程中集中在尾气或滞留物中。那么滞留物的露点可非常 接近或高于膜的操作温度，这会导致这些组分在膜的纤维上冷凝或这些纤 维性能过早劣化的危险。这种危险与渗透气体(或渗透物)中回收的过量氢 气直接相关。重要的是，控制渗透物中的氢气回收率，以防止滞留物在膜 中冷凝。

因此，已经开发出用于控制膜渗透工艺的系统。对于第一控制系统， 根据待处理气体流速的变化控制待处理气体的压力或渗透物的压力。当待 处理气体的流速减小时，氢气回收率增加，从而必须通过增加渗透物的压 力或通过减小待处理气体的压力而加以控制。对于第二控制系统，控制渗 透物的压力，以保持与滞留物流速和待处理气体流速的比率(Qr/Q)相应的 调定点。在足够高的水平上保持该比率对于待处理气体流速Q的任何变化 都确保了满足需求的氢气回收率，从而保持滞留物的露点在恒定值。

但是，这两种控制系统都没有考虑到待处理气体的气体组成可能变化 这一事实。因此，如果待处理气体突然变得富氢，则促进了氢气渗透而控 制系统没有检测到在操作条件下的这种变化。在这种情况下，压力不再是 适当的，并且露点也易于升高。相反，如果待处理气体变得贫氢，则冷凝 的危险会减小，但控制系统会引起氢气在滞留物中的损失。

因此，本发明的目的是提供一种用于控制包含氢气和易于在膜中冷凝 的化合物的气体的氢选择性膜渗透的方法，其中所述气体具有可变的氢气 浓度。

本发明的目的是提供一种用于控制包含氢气和易于在膜中冷凝的化合 物的气体的氢选择性膜渗透从而避免在膜中冷凝的危险的方法，其中所述 气体具有可变的氢气浓度。

本发明的目的是提供一种用于控制包含氢气和易于在膜中冷凝的化合 物的气体的氢选择性膜渗透从而避免在膜中冷凝的危险同时使氢气回收率 最大化的方法，其中所述气体具有可变的氢气浓度。

为此，本发明涉及一种借助渗氢分离膜处理至少包含氢气和包含至少 一种其它化合物的气体的方法，其中使待处理气体与所述膜接触，从而产 生富氢渗透物和贫氢滞留物，其特征在于，调整穿过膜的压差从而使具有 下式的比率R

R=QrQ(1FH2)n]]>

其中：

-Qr为滞留物流速，

-Q为待处理气体流速，

-F_H2为待处理气体中氢气浓度的特征量，

-n严格为正或负的小数，

等于或大于滞留物中存在的至少一种化合物冷凝时的比率R_min的值。