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        淺談合成氣深冷分離技術(shù)

        2017-10-13 08:57:22李永強(qiáng)新疆廣匯新能源有限公司新疆哈密839303
        化工管理 2017年27期
        關(guān)鍵詞:合成氣液氮一氧化碳

        李永強(qiáng)(新疆廣匯新能源有限公司,新疆 哈密 839303)

        淺談合成氣深冷分離技術(shù)

        李永強(qiáng)(新疆廣匯新能源有限公司,新疆 哈密 839303)

        合成氣深冷分離技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,通常會(huì)根據(jù)實(shí)際情況的不同,分為四種類型,其中液氮洗可以被應(yīng)用到對(duì)氫氣和氦氣混合物的制取當(dāng)中。除此之外,還包括部分冷凝工藝、甲烷洗工藝、一氧化碳洗工藝,不同的技術(shù)可以視實(shí)際情況的不同來(lái)進(jìn)行選擇,最大限度的保證分離的有效性。文中以此為基礎(chǔ),對(duì)合成氣深冷分離技術(shù)進(jìn)行了深入探討。

        合成氣;深冷分離技術(shù);工藝

        合成氣的主要成分包括氫氣、一氧化碳,還包含二氧化碳、水蒸氣、氮?dú)獾?,合成氣主要是由各種不同的氣體相互組合而成。合成氣是煤氣轉(zhuǎn)化或者是經(jīng)過(guò)天然氣轉(zhuǎn)化之后,所產(chǎn)生出來(lái)的產(chǎn)物,同時(shí),其自身也是在各種化工實(shí)施過(guò)程中合成的原料氣,比如在甲醇合成之后就會(huì)產(chǎn)生合成氣。在合成氣進(jìn)入到各種合成裝置之前,需要對(duì)其進(jìn)行分離處理,根據(jù)不同情況,對(duì)其采用的分離手段和技術(shù)也大不相同。因此,分離之后得出的結(jié)果也具有一定的差異性,針對(duì)這種情況,在對(duì)合成氣進(jìn)行分離的時(shí)候,利用深冷分離技術(shù),根據(jù)原料氣的實(shí)際組成來(lái)進(jìn)行具體的操作,能夠取得良好的分離效果。

        1 液氮洗工藝

        合成氣當(dāng)中液氮洗工藝是其中的一部分,也是其中非常重要的一個(gè)技術(shù)手段,能夠根據(jù)實(shí)際情況的不同,將其自身的作用充分發(fā)揮出來(lái),達(dá)到良好的分離目的。液氮洗工藝主要是被應(yīng)用到合成氨裝置之前,合成氣和高壓氮?dú)庠谧鳂I(yè)時(shí),會(huì)被同時(shí)送入到液氮洗冷箱內(nèi),利用主換熱器和冷箱內(nèi)的液氮洗滌塔本身在塔頂和塔底所產(chǎn)生出來(lái)的產(chǎn)物,開(kāi)展實(shí)時(shí)有效的換熱。在完成換熱之后,合成氣就會(huì)從液氮洗滌塔的塔底進(jìn)入到其中,在這種狀態(tài)下,已經(jīng)被液化的高壓氮在洗滌塔的作用下,其自身的頂部就會(huì)逐漸被當(dāng)做洗滌液來(lái)進(jìn)行利用。根據(jù)這種環(huán)境背景,合成氣在經(jīng)過(guò)分離之后,能夠合成出惰性氣體CH4和Ar,其中還包括有毒介質(zhì)CO,液氮洗工藝的具體工藝操作流程圖如圖1所示。

        圖1 液氮洗工藝示意圖

        2 部分冷凝工藝

        部分冷凝工藝在合成氣深冷分離技術(shù)當(dāng)中屬于非常重要的一種工藝技術(shù),通常情況下,這種工藝技術(shù)會(huì)被應(yīng)用到部分氧化或者是催化轉(zhuǎn)化裝置的下游階段。在針對(duì)一些高純度CO產(chǎn)品進(jìn)行制取的時(shí)候,可以利用部分冷凝工藝,能夠保證制取的效果達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)和水平。與此同時(shí),部分冷凝工藝在實(shí)際應(yīng)用時(shí),可以根據(jù)實(shí)際需求來(lái)對(duì)其自身的合成氣組成部分進(jìn)行有效的調(diào)整,特別是可以對(duì)摩爾比率進(jìn)行調(diào)整,保證其自身的實(shí)際狀態(tài)能夠與實(shí)際情況相符和。根據(jù)CO產(chǎn)品具體的純度要求,可以在實(shí)施分離的過(guò)程中,利用部分冷凝工藝進(jìn)行蒸餾技術(shù)的應(yīng)用,從而保證H2和CH4都能夠達(dá)到ppm級(jí)。部分冷凝工藝在實(shí)際應(yīng)用時(shí),需要根據(jù)實(shí)際情況的不同,特別是原料氣體壓力的不同、以及氣體本身純度的要求來(lái)制定不同的操作流程方案。通常情況下,H2產(chǎn)品在送出裝置的時(shí)候,其自身的壓力都會(huì)呈現(xiàn)出比較高的狀態(tài)。但是,CO產(chǎn)品在這種狀態(tài)下的壓力就會(huì)比較低,如果下游裝置對(duì)CO氣體的壓力要求比較高的話,那么可以對(duì)CO壓縮機(jī)進(jìn)行壓力增壓的操作。

        3 甲烷洗工藝

        合成氣深冷分離技術(shù)除了包括液氮洗技術(shù)、部分冷凝工藝之外,甲烷洗工藝也是其中非常重要的技術(shù)措施。甲烷洗工藝通常情況下,會(huì)被普遍的應(yīng)用到對(duì)一些高純度CO產(chǎn)品的制取當(dāng)中,與此同時(shí)可以從中獲取到高純度的H2產(chǎn)品。在經(jīng)過(guò)分子篩吸附器脫出的CO2和H2O合成氣在主換熱器當(dāng)中會(huì)被逐漸的冷卻下來(lái)。在其自身完全冷卻之后,可以將其直接進(jìn)入到洗滌塔的底部,洗滌塔頂部回流液會(huì)變成液態(tài)CH4。與此同時(shí),液態(tài)的CH4在經(jīng)過(guò)洗滌之后,產(chǎn)生出來(lái)的合成氣當(dāng)中并沒(méi)有含有CO,因此,經(jīng)過(guò)洗滌塔傳送出來(lái)的合成氣通常情況下,都會(huì)是純度比較高的氫氣。根據(jù)實(shí)際情況可以看出,其中只含有2%至3%的CH4。在這種狀態(tài)下,如果需要高純度的H2,只需要在下游位置處加設(shè)一套變壓吸附氫氣的制取設(shè)備,就能夠保證達(dá)到99.9%純度的H2。

        甲烷洗工藝在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,其自身的工藝循環(huán)情況無(wú)論如何調(diào)整,其自身應(yīng)用下的產(chǎn)品純度H2都會(huì)呈現(xiàn)出比較高的狀態(tài),并且能夠有效的被送出裝置。與此同時(shí),CO產(chǎn)品通常情況下,都是以低壓的狀態(tài)存在,但是如果下游裝置在實(shí)際要求下需要增壓,那么可以直接在CO壓縮機(jī)處進(jìn)行增壓之后,再將其送出裝置。

        4 一氧化碳洗工藝

        一氧化碳洗與甲烷洗工藝之間具有比較明顯的相似度。一氧化碳洗工藝主要是將液體CH4換成CO,液體CH4直接主換熱器復(fù)熱階段之后,就會(huì)被送出裝置。液體CO通常情都是來(lái)自于CO壓縮機(jī)當(dāng)中的循環(huán)CO,因此,兩者在流程結(jié)構(gòu)上,大致上是相同的。一氧化碳洗工藝在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,主要是被應(yīng)用到下游裝置當(dāng)中,其自身的原料氣體是H2和CO混合工藝。比如費(fèi)托合成裝置,該工藝在具體的應(yīng)用中與甲烷洗工藝的應(yīng)用流程和標(biāo)準(zhǔn)要求大致上是相同的,所以可以直接參考甲烷洗工藝在應(yīng)用時(shí),需要注意的方面以及具體的流程操作措施來(lái)進(jìn)行一氧化碳洗工藝的操作。

        5 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,合成氣深冷分離技術(shù)主要是被應(yīng)用到煤氣化、重油氣化以及天然氣等各類不同的轉(zhuǎn)換當(dāng)中。其自身主要是被應(yīng)用到上游裝置當(dāng)中,經(jīng)過(guò)制取之后保證合成氣的有效分離。這種技術(shù)在當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用中,主要包括四種類型,液氮洗工藝在我國(guó)已經(jīng)相對(duì)比較成熟,但是部分冷凝共凝意義甲烷洗工藝和一氧化碳洗工藝當(dāng)前在實(shí)際應(yīng)用中,仍然有很多需要改進(jìn)和調(diào)整的地方,需要通過(guò)實(shí)踐來(lái)不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn),保證合成氣深冷分離技術(shù)的有效性。

        [1]王建平,楊文書(shū),呂建寧.合成氣經(jīng)草酸酯制乙二醇技術(shù)進(jìn)展[J].化工進(jìn)展.2010.07.

        [2]王鵬,張科達(dá).碎煤加壓固定床氣化技術(shù)進(jìn)展[J].煤化工.2010.01.

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