劉道勇(河南龍宇煤化工有限公司,河南 永城 476600)

在醋酸的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣,含有大量的CO，氣量較小,組成的變化范圍大,同時(shí)含有腐蝕性極強(qiáng)的碘甲烷,對(duì)設(shè)備的防腐要求很高，大部分生產(chǎn)廠家將其放空燒掉，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。本文對(duì)幾種常用的分離提純CO技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，力圖找出較為可行的方法。

1 常用的分離提純CO的工藝

1.1 深冷分離法

深冷分離法是利用氣體組分沸點(diǎn)的差異,通過(guò)低溫精餾來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體混合物的分離。根據(jù)醋酸尾氣的成分，CO2含量太高，為了防止CO2在低溫下固化堵塞管道,深冷分離CO需要十分復(fù)雜的預(yù)處理系統(tǒng)。且對(duì)含有N2的原料氣,要想得到純凈的CO產(chǎn)品，放空量很大，CO的回收率并不高。該工藝設(shè)備復(fù)雜,裝置投資大,能耗較高。

1.2 Cosorb溶液吸收分離法

溶液吸收分離法是利用絡(luò)合物吸收溶劑選擇吸收CO,再經(jīng)加熱解吸獲得CO產(chǎn)品氣。由于原料氣中的H2O會(huì)與絡(luò)合溶劑產(chǎn)生副反應(yīng),使絡(luò)合劑吸收能力下降。含Cu+的甲苯溶液對(duì)炔及不飽和烴的要求也十分苛刻,需要復(fù)雜的預(yù)處理系統(tǒng)。加熱解吸出的CO氣中帶甲苯蒸汽和氯離子,因此還要增設(shè)后處理工序。該方法設(shè)備投資也比較大,操作費(fèi)用高且存在環(huán)境污染問(wèn)題。

1.3 膜分離法

膜分離的基本原理是根據(jù)各組分在壓力的作用下透過(guò)膜的速率不同，從而進(jìn)行分離。目前常見(jiàn)的氣體通過(guò)膜的分離，是根據(jù)氣體通過(guò)多孔膜的微孔擴(kuò)散機(jī)理。要想得到純度98.5%以上的CO產(chǎn)品氣，需要給原料氣進(jìn)行增壓，同時(shí)尾氣放空量較大，因此CO的回收率并不高。

1.4 變壓吸附法

變壓吸附是利用固體吸附劑在一定壓力下對(duì)不同氣體具有選擇吸附的特性，實(shí)現(xiàn)氣體的分離。變壓吸附法對(duì)原料氣適應(yīng)性廣,不需要復(fù)雜的預(yù)處理系統(tǒng),整個(gè)裝置在環(huán)境溫度下運(yùn)行,無(wú)設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染問(wèn)題。

1.5 幾種方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

對(duì)于上述幾種尾氣分離回收工藝，列表對(duì)比分析如下：

表二 尾氣回收常用工藝對(duì)比表

不適合推廣Cosorb溶液吸法膜分離法變壓吸附法流程簡(jiǎn)單流程簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊工藝成熟、操作彈性大、回收率高操作費(fèi)用高；污染環(huán)境回收率不高；產(chǎn)品純度低閥門維護(hù)費(fèi)用高適合小氣量推廣適合大化工和小氣量推廣

2變壓吸附回收CO的工藝流程

鑒于變壓吸附法的特性，結(jié)合本公司裝置設(shè)計(jì)情況，選用二段變壓吸附法提純CO來(lái)回收尾氣（見(jiàn)圖一）。

圖一：尾氣回收方塊圖

原料氣預(yù)處理工序

本工序使用甲醇吸收原料氣中的碘甲烷和醋酸等對(duì)吸附劑有害的雜質(zhì)。由于碘甲烷和醋酸在甲醇中的溶解度大，用甲醇做吸收劑吸收效果好；且甲醇又是醋酸合成工序的反應(yīng)原料，吸收后的含碘甲烷和醋酸的甲醇可直接進(jìn)入合成工序，不用再生。經(jīng)吸收處理后的尾氣送往PSA-1工序提純。

PSA-1工序

來(lái)自預(yù)處理工序的尾氣，在本工序經(jīng)進(jìn)行吸附分離。從吸附器出口端獲得的半成品氣通過(guò)半成品罐送往PSA-2工序。逆放步驟排出的氣體進(jìn)入解吸氣罐，與來(lái)自PSA-2工序的沖洗氣經(jīng)沖洗氣罐用于PSA-1系統(tǒng)的抽空沖洗步驟。吸附器由真空罐和真空泵進(jìn)行抽取，抽吸出來(lái)的氣體也進(jìn)入解吸氣罐，與逆放步驟排出的氣體一起進(jìn)入火炬燃燒放空。

PSA-2工序

來(lái)自PSA-1工序的半成品氣在PSA-2工序中進(jìn)行吸附分離。從吸附器的吸附和置換步驟排出的未被吸附的部分氣體用于PSA-1工序的沖洗氣，部分回收作為PSA-2原料氣。

逆放初期較高壓力的氣體通過(guò)逆放罐限流排出，逆放后期的氣體以及經(jīng)真空泵機(jī)組抽吸出的氣體，進(jìn)入一氧化碳罐。自一氧化碳罐流出的氣體一部分經(jīng)置換氣壓縮機(jī)壓縮，經(jīng)除油過(guò)濾器除去油霧后進(jìn)入置換氣罐，用于吸附器的置換步驟，剩余部分作為產(chǎn)品送出。

通過(guò)二段變壓吸附法回收CO的產(chǎn)品純度可以達(dá)到98.5%以上，而CO的回收率為70%-85%。

3 運(yùn)行效果

我公司CO的尾氣回收裝置,總投資為3000萬(wàn)元,裝置的投資回收期(包括1年建設(shè)期)為3-4年。產(chǎn)品CO的生產(chǎn)成本約0.6元/Nm3,而大型化工裝置生產(chǎn)CO原料成本在1.5-2.0元/Nm3,對(duì)于任何醋酸生產(chǎn)廠家整體經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

由于醋酸尾氣的特殊性,目前有許多醋酸生產(chǎn)裝置直接排放至火炬或作為普通的燃料氣使用。通過(guò)二段變壓吸附法提純CO來(lái)回收該尾氣，具有投資小、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、產(chǎn)品純度高等特點(diǎn),有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益,值得推廣。

[1]《氣體膜技術(shù)》王學(xué)松.著.化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]《氣體吸附制取操作指南》張衛(wèi).著.機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]《氣體深冷分離操作指南》李耀，張衛(wèi).著.機(jī)械工業(yè)出版社.