摘 要
介紹中空纖維氮?dú)淠し蛛x技術(shù)的應(yīng)用情況；從技術(shù)來源、工藝路線、生產(chǎn)運(yùn)行等方面進(jìn)行總結(jié)；并對其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作了分析。
關(guān)鍵詞
中空纖維 氮?dú)淠?分離我廠合成氨生產(chǎn)能力10.5萬噸/年，尿素生產(chǎn)能力12萬噸/年，碳銨生產(chǎn)能力20萬 噸/年，另有一套5萬噸/年復(fù)合肥生產(chǎn)裝置和兩套1萬噸/年聯(lián)醇裝置。我廠于1997年7月采用中空纖維氮?dú)淠し蛛x技術(shù)從塔后放空氣中回收氫氣?；厥蘸蟮臍錃猓B透氣）返回合成氨裝置，用于增產(chǎn)氨。尾氣（非滲透氣）送造氣崗位經(jīng)燃燒爐燃燒進(jìn)行余熱回收，來生產(chǎn)低壓蒸汽，供造氣系統(tǒng)使用。
中空纖維氮?dú)淠し蛛x裝置簡介
綜述
我廠中空纖維氮?dú)淠し蛛x裝置是由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，依據(jù)我廠的工況條件而提供的。該技術(shù)是利用氨合成時(shí)的高壓作為氮?dú)淠し蛛x的推動(dòng)力。本裝置分為予處理和膜分離兩部分。予處理包括放空氣的凈化（除氨）和加熱；膜分離用于分離和提濃氫氣，氮?dú)淠し蛛x器是裝置的主體，它是由內(nèi)裝數(shù)以萬計(jì)中空纖維絲的幾個(gè)分離器所組成。
工藝流程
來自合成系統(tǒng)的放空氣（簡稱原料氣）經(jīng)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥減壓至10.5~12.5MPa，由塔底進(jìn)入凈氨塔，在塔中與高壓水泵打進(jìn)的脫鹽水在填料層中逆流接觸，使進(jìn)入氮?dú)淠で暗脑蠚庵械陌焙拷抵?00ppm以下。氣相中的氨被水吸收后可制得8％以上的稀氨水，由塔底排出，經(jīng)調(diào)節(jié)閥送至碳化崗位，用于碳銨生產(chǎn)。凈氨后的原料氣由塔頂排出，先進(jìn)氣液分離器除去夾帶的霧沫。為避免原料氣中飽和水汽在膜的表面上形成水霧而影響膜的滲透率，出分離器的原料氣再經(jīng)過一個(gè)套管加熱器，用蒸汽將原料氣加熱到40~50℃后，經(jīng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入串聯(lián)的氮?dú)淠し蛛x器組進(jìn)行氣體分離。把每根分離器分離出的氫氣匯集于連通管內(nèi)，經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓后，送入壓縮機(jī)三入總管。從最后一個(gè)分離器出來的尾氣，需經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓后送造氣余熱回收。
主要設(shè)備
表1 主要設(shè)備一覽表
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序號
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名稱
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規(guī)格及型號
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數(shù)量
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備注
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1
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氮?dú)淠し蛛x器
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φ100×3000 (mm)
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5
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2
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凈氨塔
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φ325×6000 (mm)
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1
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絲網(wǎng)波紋填料
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3
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氣液分離器
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φ245×3000×20 (mm)
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1
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4
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套管加熱器
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φ108×1060×4 (mm)
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1
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5
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空氣貯罐
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φ1000×600×8 (mm)
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1
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自制
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6
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脫鹽水貯槽
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φ1000×1500×8 (mm)
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1
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自制
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7
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高壓往復(fù)泵
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3DP1
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2
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N＝4KW
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運(yùn)行費(fèi)用
本裝置的運(yùn)行費(fèi)用主要是設(shè)備折舊費(fèi)，設(shè)備維修費(fèi)，人工工資及電費(fèi)、水費(fèi)。氮?dú)淠な褂脡勖谖迥暌陨希次迥暧?jì)算。其它設(shè)備按十年計(jì)算，設(shè)備維修費(fèi)一般按固定資產(chǎn)的4.5％計(jì)算。根據(jù)該裝置自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，配操作工4人，計(jì)算依據(jù)為：每人每月工資450元；電價(jià)0.35元/kwh；脫鹽水成本2.1元/m3。
設(shè)備折舊費(fèi)：
(50′ 2)÷10＋57÷10＝15.7萬元/年
設(shè)備維修費(fèi)：
57×4.5％＝2.6萬元/年
人工工資：
450×4×12＝21600元/年＝2.16萬元/年
水費(fèi):
2.1×0.78×24×310=12187元/年＝1.22萬元/年
合計(jì):15.7＋2.6＋2.16＋1.04＋1.22＝22.72萬元/年
經(jīng)濟(jì)效益分析
1 增產(chǎn)的合成氨
按我廠合成放空氣量1900Nm3/h計(jì)，滲透氣中氫回收率按88％計(jì)，則每年可增產(chǎn)合成氨為：1900×0.58×88％×24×310÷1976＝3651噸/年按目前價(jià)格1400元/噸氨計(jì),新增產(chǎn)值達(dá)511萬元.
2 回收的氨
由于本裝置中N2-H2膜對氨的嚴(yán)格要求,予處理部分可將合成放空氣中的氨全部回收,制取的稀氨水送至碳化崗位,用于碳銨生產(chǎn)。放空氣中氨含量按3.5％計(jì)，每年可回收的氨為：1900×3.5％×17÷22.4×10-3×24×310＝375噸/年新增產(chǎn)值52.5萬元。
3 節(jié)能效果
氮?dú)淠し蛛x裝置投運(yùn)后，通過加大放空氣量，來降低系統(tǒng)中惰性氣體含量，提高氨合成率，合成系統(tǒng)壓力下降了2~3MPa，6KV高壓的循環(huán)機(jī)電流下降10A，壓縮機(jī)功耗的降低，使噸氨電耗下降達(dá)30kwh，電費(fèi)按0.35元/kwh計(jì)，我廠10.5萬噸/年合成氨生產(chǎn)能力，年節(jié)電315萬kwh，價(jià)值達(dá)110萬元。
綜上所述，年凈創(chuàng)收為673.5-22.72=650.78萬元。經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。