淺談合成氣深冷分離技術(shù)

李永強（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（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)在實際應(yīng)用過程中，通常會根據(jù)實際情況的不同，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)可以視實際情況的不同來進(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、氮氣等，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)過天然氣轉(zhuǎn)化之后，所產(chǎn)生出來的產(chǎn)物，同時，其自身也是在各種化工實施過程中合成的原料氣，比如在甲醇合成之后就會產(chǎn)生合成氣。在合成氣進(jìn)入到各種合成裝置之前，需要對其進(jìn)行分離處理，根據(jù)不同情況，對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，針對這種情況，在對合成氣進(jìn)行分離的時候，利用深冷分離技術(shù)，根據(jù)原料氣的實際組成來進(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技術(shù)手段，能夠根據(jù)實際情況的不同，將其自身的作用充分發(fā)揮出來，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，合成氣和高壓氮氣在作業(yè)時，會被同時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)生出來的產(chǎn)物，開展實時有效的換熱。在完成換熱之后，合成氣就會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，其自身的頂部就會逐漸被當(dāng)做洗滌液來進(jìn)行利用。根據(jù)這種環(huán)境背景，合成氣在經(jīng)過分離之后，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。在針對一些高純度CO產(chǎn)品進(jìn)行制取的時候，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，部分冷凝工藝在實際應(yīng)用時，可以根據(jù)實際需求來對其自身的合成氣組成部分進(jìn)行有效的調(diào)整，特別是可以對摩爾比率進(jìn)行調(diào)整，保證其自身的實際狀態(tài)能夠與實際情況相符和。根據(jù)CO產(chǎn)品具體的純度要求，可以在實施分離的過程中，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。部分冷凝工藝在實際應(yīng)用時，需要根據(jù)實際情況的不同，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)品在送出裝置的時候，其自身的壓力都會呈現(xiàn)出比較高的狀態(tài)。但是，CO產(chǎn)品在這種狀態(tài)下的壓力就會比較低，如果下游裝置對CO氣體的壓力要求比較高的話，那么可以對CO壓縮機進(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，會被普遍的應(yīng)用到對一些高純度CO產(chǎn)品的制取當(dāng)中，與此同時可以從中獲取到高純度的H2產(chǎn)品。在經(jīng)過分子篩吸附器脫出的CO2和H2O合成氣在主換熱器當(dāng)中會被逐漸的冷卻下來。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變成液態(tài)CH4。與此同時，液態(tài)的CH4在經(jīng)過洗滌之后，產(chǎn)生出來的合成氣當(dāng)中并沒有含有CO，因此，經(jīng)過洗滌塔傳送出來的合成氣通常情況下，都會是純度比較高的氫氣。根據(jù)實際情況可以看出，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。

甲烷洗工藝在實際應(yīng)用過程中，其自身的工藝循環(huán)情況無論如何調(diào)整，其自身應(yīng)用下的產(chǎn)品純度H2都會呈現(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，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際要求下需要增壓，那么可以直接在CO壓縮機處進(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，就會被送出裝置。液體CO通常情都是來自于CO壓縮機當(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際應(yīng)用過程中，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，需要注意的方面以及具體的流程操作措施來進(jìn)行一氧化碳洗工藝的操作。

5 結(jié)語

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)前的實際應(yīng)用中，主要包括四種類型，液氮洗工藝在我國已經(jīng)相對比較成熟，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，需要通過實踐來不斷的總結(jié)經(jīng)驗，保證合成氣深冷分離技術(shù)的有效性。

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