CN114405228B

CN114405228B - 一种变压吸附提纯一氧化碳的改进工艺

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Publication number: CN114405228B
Application number: CN202210143963.1A
Authority: CN
Inventors: 杨皓; 曲思霖; 杨鹏; 王娟芸; 宋尉源
Original assignee: Sichuan Tianren Energy Technology Co ltd
Current assignee: Sichuan Tianren Energy Technology Co ltd
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2042-02-17
Also published as: CN114405228A

Abstract

本发明涉及一种变压吸附制一氧化碳的改进方法，采用原料气从顶端进入吸附塔，非吸附相气体底端流出；吸附结束，底端均压将非吸附相气体送出，然后纯一氧化碳气体从吸附塔底端进入进行置换，顶端置换流出气送入另外的待升压塔顶部；置换结束，吸附塔底端均压抽出浓度≥98.5%的一氧化碳；该方法吸附塔内的铜基吸附剂床层不会上下浮动，由此保证吸附剂不粉化、使用寿命增长，减少吸附剂用量30%。

Description

一种变压吸附提纯一氧化碳的改进工艺

技术领域

本发明涉及化工、节能、环保领域，是一种有效减少吸附剂损耗、提高催化剂利用效率、节能的方法。

背景技术

提纯一氧化碳，通常采用变压吸附工艺分离技术。

西南化工设计研究院开发的两段法制一氧化碳技术，第一级是脱除混合气体中比一氧化碳更易吸附组分，第二级分离一氧化碳，由此可以获得98.5%以上浓度的一氧化碳用于羰基合成。第二级一氧化碳提纯过程，采用纯一氧化碳置换共吸附气体与吸附塔中非吸附相气体。

CN101463398A耿云峰等公告了一种高炉炼铁方法，将变压吸附工艺和高炉炼铁工艺联合应用，将高炉煤气利用变压吸附装置经过变压吸附过程，富集出一氧化碳，并将富集的一氧化碳从高炉的不同部位返回高炉。其中，所述变压吸附装置至少由充填吸附剂的2个吸附床构成；所述吸附剂为负载铜化合物的分子筛、负载铜化合物的活性炭和负载铜化合物的氧化铝中的一种或多种。北京大学谢有畅教授开发的铜系分子筛直接分离一氧化碳，该吸附剂同时吸附少量二氧化碳，为了提高纯度，采用纯一氧化碳置换共吸附气体与吸附塔中非吸附相气体。可以采用前净化或后净化二氧化碳都可以。

CN1224046姚虎卿等公告了一种浓缩和提纯高炉气中一氧化碳的变压吸附工艺，将前置处理脱除杂质和二氧化碳的高炉气或类似含氮的一氧化碳混合气体，采用若干个装填有催化吸附剂的固定床吸附器通过变压吸附方式来进行浓缩提纯一氧化碳。南京工业大学马正飞教授开发的铜系活性炭直接分离一氧化碳，该吸附剂同时吸附大量二氧化碳，为了提高纯度，采用更多纯一氧化碳置换共吸附气体与吸附塔中非吸附相气体。可以采用前净化或后净化二氧化碳都可以。

以上三种工艺都成功工业化。

通常的变压吸附过程都是采用原料气从吸附塔底端送入，顶端流出非吸附气体，均压过程都是在顶端进行，这是因为部分易吸附组分在吸附剂表面呈现“液化”聚集状态比重较大，从底端进气容易避免“液化”气体进入吸附剂，从而避免吸附剂失活。

由于铜基吸附剂的特点，为了获得单位吸附剂的高产能，减少分离循环时间，提高气体流速，就容易导致吸附剂粉化。而吸附剂粉化的主要原因就是吸附塔内吸附剂的大幅度运动。

吸附剂在快速气流上冲过程与回落，就会产生吸附剂的大幅度运动，为了减少吸附剂的大幅度运动，特发明以下方法。

发明内容

一种高浓度一氧化碳提纯的改进方法，原料气中含有氢气4-70%，一氧化碳15-89%，二氧化碳0.1-30%，其余为氮气、甲烷、水等，还含有其他少量有害成分，首先脱除0.15-5.0MPa原料气中的水、危害铜基吸附剂的成分称为无害原料气，无害原料气从吸附塔的顶端送入，一氧化碳被铜基吸附剂吸附，非一氧化碳成分从吸附塔底端流出，吸附结束，采用吸附塔底端均压方式把塔内死空间的非一氧化碳气体送出吸附塔，底端均压流出气送入待升压塔顶部。再采用纯一氧化碳从吸附塔底端送入吸附塔，在0.05-0.15MPa下进一步把非一氧化碳气体置换出吸附塔，顶端置换流出气送入另外的待升压塔顶部，置换结束，采用吸附塔底端降压、抽空获得浓度≥98.5%的一氧化碳。原料气包括高炉气、转炉气、电石炉气、黄磷尾气等。毒害性组分包括但不仅限于氯、硫、磷、氟、溴氨、甲醇等对铜基吸附剂有害的组分。无害原料气可以包括预先脱除二氧化碳过程。

与其他工艺公告的方法相比，本发明具有以下特点：

1.吸附剂在进气工况流速高于0.1m/s下，吸附剂不会粉化；

2.均压管道流速高于20m/s，低于60m/s，吸附剂不会粉化；

3.置换流出气和均压气通过待升压塔的顶部送入，防止了吸附剂床层的上下浮动；

4.从吸附塔出口端获得全部高浓度一氧化碳，仍然可以保证塔内死空间分子量低于一氧化碳的气体不进入高浓一氧化碳；

5.进一氧化碳吸附塔前先脱除水、有害组分有利于避免易吸附组分“液化”污染吸附剂；

6.置换气就地回收，提高了一氧化碳收率。

实施方式

实施例1：电石炉尾气含有氢气4.2%，一氧化碳89%，二氧化碳7%，其余为氮气、甲烷、水等，还含有其他少量有害成分，首先脱除0.15MPa原料气中的水、危害铜基吸附剂的磷硫砷等，称为无害原料气，无害原料气从吸附塔的顶端送入，一氧化碳被铜基吸附剂吸附，非一氧化碳成分从吸附塔底端流出，吸附结束，采用吸附塔底端均压方式把塔内死空间的非一氧化碳气体送出吸附塔，底端均压流出气送入待升压塔顶部。再采用纯一氧化碳从吸附塔底端送入吸附塔，0.05MPa进一步把非一氧化碳气体置换出吸附塔，顶端置换流出气送入另外的待升压塔顶部，置换结束，采用吸附塔底端降压、抽空获得浓度98.5%的一氧化碳。

实施例2：矿热炉尾气含有氢气4.6%，一氧化碳69%，二氧化碳17%，其余为氮气、甲烷、水等，还含有其他少量有害成分，首先脱除0.8MPa原料气中的水、危害铜基吸附剂的磷硫砷等，称为无害原料气，无害原料气从吸附塔的顶端送入，一氧化碳被铜基吸附剂吸附，非一氧化碳成分从吸附塔底端流出，吸附结束，采用吸附塔底端均压方式把塔内死空间的非一氧化碳气体送出吸附塔，底端均压流出气送入待升压塔顶部。再采用纯一氧化碳从吸附塔底端送入吸附塔，0.12MPa进一步把非一氧化碳气体置换出吸附塔，顶端置换流出气送入另外的待升压塔顶部，置换结束，采用吸附塔底端降压、抽空获得浓度≥98.5%的一氧化碳。

实施例3：矿热炉尾气含有氢气14.6%，一氧化碳49%，二氧化碳17%，其余为氮气、甲烷、水等，还含有其他少量有害成分，首先脱除0.3MPa原料气中的水、危害铜基吸附剂的磷硫砷等，称为无害原料气，无害原料气从吸附塔的顶端送入，一氧化碳被铜基吸附剂吸附，非一氧化碳成分从吸附塔底端流出，吸附结束，采用吸附塔底端均压方式把塔内死空间的非一氧化碳气体送出吸附塔，底端均压流出气送入待升压塔顶部。再采用纯一氧化碳从吸附塔底端送入吸附塔，0.10MPa进一步把非一氧化碳气体置换出吸附塔，顶端置换流出气送入另外的待升压塔顶部，置换结束，采用吸附塔底端降压、抽空获得浓度≥98.5%的一氧化碳。

实施例4：甲醇合成尾气含有氢气44.6%，一氧化碳7%，二氧化碳3%，其余为氮气、甲烷、水等，还含有其他少量甲醇、高烃成分，首先脱除4.0MPa原料气中的水、甲醇、高烃等，称为无害原料气，无害原料气从吸附塔的顶端送入，一氧化碳被铜基吸附剂吸附，非一氧化碳成分从吸附塔底端流出，吸附结束，采用吸附塔底端均压方式把塔内死空间的非一氧化碳气体送出吸附塔，底端均压流出气送入待升压塔顶部。再采用纯一氧化碳从吸附塔底端送入吸附塔，0.15MPa进一步把非一氧化碳气体置换出吸附塔，顶端置换流出气送入另外的待升压塔顶部，置换结束，采用吸附塔底端降压、抽空获得浓度≥98.5%的一氧化碳。

采用本发明可以使用比常规流程少30%的吸附剂，克服吸附剂高速气流下易粉化的困难。降低了吸附剂的消耗95%以上。

Claims

1.一种高浓度一氧化碳提纯的改进方法，其特征在于原料气中含有氢气4-70%，一氧化碳15-89%，二氧化碳0.1-30%，其余为氮气、甲烷、水，还含有其他少量有害成分，首先脱除0.15-5.0MPa原料气中的水、危害铜基吸附剂的成分称为无害原料气，无害原料气从吸附塔的顶端送入，一氧化碳被铜基吸附剂吸附，非一氧化碳成分从吸附塔底端流出，吸附结束，采用吸附塔底端均压方式把塔内死空间的非一氧化碳气体送出吸附塔，底端均压流出气送入待升压塔顶部；再采用纯一氧化碳从吸附塔底端送入吸附塔，在0.05-0.15MPa下把非一氧化碳气体置换出吸附塔，顶端置换流出气送入另外的待升压塔顶部，置换结束，采用吸附塔底端降压、抽空获得浓度≥98.5%的一氧化碳。

2.根据权利要求1所述的一种高浓度一氧化碳提纯的改进方法，其特征在于原料气包括高炉气、转炉气、电石炉气、黄磷尾气。

3.根据权利要求1所述的一种高浓度一氧化碳提纯的改进方法，其特征在于危害铜基吸附剂的成分包括氯、硫、磷、氟、溴氨、甲醇。

4.根据权利要求1所述的一种高浓度一氧化碳提纯的改进方法，其特征在于无害原料气包括预先脱除二氧化碳过程。