摘 要
介绍中空纤维氮氢膜分离技术的应用情况；从技术来源 、工艺路线、生产运行等方面进行总结；并对其技术经济指标作了分析。
关键词
中空纤维 氮氢膜 分离我厂合成氨生产能力10.5万吨/年，尿素生产能力12万吨/年，碳铵生产能力20万 吨/年，另有一套5万吨/年复合肥生产装置和两套1万吨/年联醇装置。我厂于1997年7月采用中空纤维氮氢膜分离技术从塔后放空气中回收氢气。回收后的氢气（渗透气）返回合成氨装置，用于增产氨。尾气（非渗透气）送造气岗位经燃烧炉燃烧进行余热回收，来生产低压蒸汽，供造气系统使用。
中空纤维氮氢膜分离装置简介
综述
我厂中空纤维氮氢膜分离装置是由中国科学院大连化学物理研究所，依据我厂的工况条件而提供的。该技术是利用氨合成时的高压作为氮氢膜分离的推动力。本装置分为予处理和膜分离两部分。予处理包括放空气的净化（除氨）和加热；膜分离用于分离和提浓氢气 ，氮氢膜分离器是装置的主体 ，它是由内装数以万计中空纤维丝的几个分离器所组成。
工艺流程
来自合成系统的放空气（简称原料气）经气动薄膜调节阀减压至10.5~12.5MPa ，由塔底进入净氨塔，在塔中与高压水泵打进的脱盐水在填料层中逆流接触，使进入氮氢膜前的原料气中的氨含量降至200ppm以下。气相中的氨被水吸收后可制得8％以上的稀氨水，由塔底排出，经调节阀送至碳化岗位，用于碳铵生产 。净氨后的原料气由塔顶排出，先进气液分离器除去夹带的雾沫。为避免原料气中饱和水汽在膜的表面上形成水雾而影响膜的渗透率，出分离器的原料气再经过一个套管加热器，用蒸汽将原料气加热到40~50℃后，经调节阀进入串联的氮氢膜分离器组进行气体分离 。把每根分离器分离出的氢气汇集于连通管内，经调节阀减压后，送入压缩机三入总管。从最后一个分离器出来的尾气，需经调节阀减压后送造气余热回收 。
主要设备
表1 主要设备一览表
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序号
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名称
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规格及型号
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数量
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备注
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1
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氮氢膜分离器
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φ100×3000 (mm)
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5
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2
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净氨塔
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φ325×6000 (mm)
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1
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丝网波纹填料
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3
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气液分离器
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φ245×3000×20 (mm)
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1
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4
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套管加热器
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φ108×1060×4 (mm)
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1
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5
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空气贮罐
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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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脱盐水贮槽
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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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高压往复泵
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3DP1
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2
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N＝4KW
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运行费用
本装置的运行费用主要是设备折旧费 ，设备维修费，人工工资及电费、水费 。氮氢膜使用寿命在五年以上，按五年计算。其它设备按十年计算，设备维修费一般按固定资产的4.5％计算。根据该装置自动化程度高的特点 ，配操作工4人 ，计算依据为：每人每月工资450元 ；电价0.35元/kwh ；脱盐水成本2.1元/m3 。
设备折旧费 ：
(50′ 2)÷10＋57÷10＝15.7万元/年
设备维修费 ：
57×4.5％＝2.6万元/年
人工工资 ：
450×4×12＝21600元/年＝2.16万元/年
水费:
2.1×0.78×24×310=12187元/年＝1.22万元/年
合计:15.7＋2.6＋2.16＋1.04＋1.22＝22.72万元/年
经济效益分析
1 增产的合成氨
按我厂合成放空气量1900Nm3/h计，渗透气中氢回收率按88％计，则每年可增产合成氨为 ：1900×0.58×88％×24×310÷1976＝3651吨/年按目前价格1400元/吨氨计,新增产值达511万元.
2 回收的氨
由于本装置中N2-H2膜对氨的严格要求,予处理部分可将合成放空气中的氨全部回收,制取的稀氨水送至碳化岗位,用于碳铵生产。放空气中氨含量按3.5％计 ，每年可回收的氨为 ：1900×3.5％×17÷22.4×10-3×24×310＝375吨/年新增产值52.5万元。
3 节能效果
氮氢膜分离装置投运后 ，通过加大放空气量 ，来降低系统中惰性气体含量，提高氨合成率 ，合成系统压力下降了2~3MPa，6KV高压的循环机电流下降10A ，压缩机功耗的降低，使吨氨电耗下降达30kwh ，电费按0.35元/kwh计，我厂10.5万吨/年合成氨生产能力 ，年节电315万kwh，价值达110万元。
综上所述，年净创收为673.5-22.72=650.78万元。经济效益十分显著 。
