一种分离羰基合成原料气的集成系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种分离羰基合成原料气的集成系统，包括低温甲醇洗净化单元、预吸附单元、ＣＯ分离冷箱、变压吸附制氢单元和原料气冷却器；其中，原料气冷却器、低温甲醇洗净化单元、预吸附单元和ＣＯ分离冷箱依次连接，ＣＯ分离冷箱的Ｈ２原料气出口与变压吸附制氢单元的入口连接；其特征在于：还包括膜分离单元，膜分离单元的入口与变压吸附制氢单元的解吸气出口连接，膜分离单元的ＣＯ富集气出口与ＣＯ分离冷箱的入口连接，膜分离单元的富Ｈ２渗透气出口与变压吸附制氢单元的入口连接。本实用新型专利技术兼顾了多种不同分离技术的优点，且能有效克服其各自的缺点，从而更加节能、高效和灵活。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种煤制气、天然气、轻油、裂解气、焦炉气、电石尾气、黄磷尾气， 及其它羰基合成气体的净化、处理和回收的系统。
技术介绍
羰基合成原料气是指有效成分为CO和H2的混合气，合成气中CO和H2的比值随原 料和生产方法的不同而异。羰基合成气的来源是多种多样的，例如煤制气、重油或渣油制 气、天然气、轻油、裂解气、焦炉气、电石尾气、黄磷尾气等资源。利用羰基合成气可以转化成 液体和气体燃料、大宗化学品和高附加值的精细有机化工产品。而实现这种转化的重要技 术就是碳一化工。在当前能源紧张、化工原料短缺的情况下，碳一化工就成为了沟通煤化工、天然气 和石油化工等的重要桥梁。而高纯度CO和H2是碳一化工的重要原料。目前，分离⑶和吐 的主要方法有CO冷箱分离法、变压吸附法或膜分离法。CO冷箱分离法是上世纪60年代开始使用的制备高纯度CO的方法。它是将气体 冷冻成液体，利用不同气体沸点不同来进行气体分离的。CO冷箱分离法的特点是可同时 制得二种以上高纯度气体，回收率高，一般可达90%左右；CO纯度高，可保证98%以上的纯 度；产品气CO压力损失较少，压缩功耗少；流程简单、装置占地面积少，操作方便简便；与低 温甲醇洗相配合，节能，冷耗非常少(特别是与60公斤煤气化相配合时，正常运行的冷耗是 零)。伴随着目前碳一化工规模愈来愈大的发展趋势，CO冷箱分离法的优势将越发凸 显，其应用范围也将越发广泛。变压吸附法是利用吸附剂在不同压力下，对于气体中各组分的吸附能力的变化不 同来进行气体分离的。变压吸附法分离高纯度CO和其它方法比较，对原料气要求较高，常 规变压吸附，当原料气中CH4+Ar达到时，一氧化碳纯度只能达到96%，且原料气中一氧 化碳浓度较低时，则CO回收率随之降低很多。目前，国内某些企业自行开发的吸附剂，一定 程度上可以克服以上缺点。就变压吸附法在大规模碳一化工领域的应用而言，其缺点是吸附剂对CO的吸附 效率较低，需装填量大；吸附剂是消耗品，其价格昂贵，将来的一次性更换代价，高达总设 备投资的一半左右；气体回收率低，一般经济运行和投资下的回收率指标仅能达到80%左 右；正常运行时，吸附塔内合格的CO需通过“抽真空”方式排出，且一部分CO需经“压缩”后 进入置换气缓冲罐，用于变压吸附法-CO吸附剂的置换，而“抽真空和压缩”的运行电耗非 常高；变压吸附法单套装置的规模也受到一定限制，需要多套并联操作占地面积巨大；变 压吸附法装置的阀门要求高，价格昂贵，且切换频繁，故障率高，因而，对阀门的性能、自动 控制的水平及可靠性要求极高。除此之外，变压吸附法最大的缺点是，是其产品气CO是常压，需要被压缩到下游 所需要的压力，这不仅要消耗大量的压缩功(增加了运行费用)，而且明显增加了下游的设备投资。但是，对于以往的规模较小的碳一化工而言，变压吸附法还是具有其小型化、投资 小的优势的。膜分离法是上世纪90年代开始在工业上采用的气体分离方法，膜分离技术应用 于CO分离制取高纯度C0，仅仅是近些年发展的成果。其原理主要是利用各种不同气体分子 在特种膜中透过率的不同而将其分离，从而制得工业上所需的特定气体。膜分离法的特点 是流程短、操作维护简单、装置占地较小；工艺技术先进、用于CO分离时CO压降小、设备 结构简单、安装方便；投资省、能耗低、经济效益好。但是，膜分离法也有明显的不足之处co纯度比深冷分离法稍低；膜的寿命较低， 这是由于气源中，不可避免的会由于各种原因，而夹带有有机物，特别是甲醇(来自于低温 甲醇洗)，而有机物在膜中必然会累积起来，并引起膜的溶胀等问题，从而导致膜的出力下 降，并最终报废；膜组件为易耗品，其更换成本非常高。特别是，同变压吸附法一样，其最大 的缺点是，得到的产品气H2是常压，被压缩到下游所需要的压力，不仅要消耗大量的压缩 功，而且也明显增加了下游的设备投资。此外，膜分离法在大规模碳一化工领域的应用时间 非常短，还有一些问题还没有暴露出来，仍需工业运行的长期检验。总之，需要羰基合成气的场合众多，处理的方法和设备也相当多，不同的方法和设 备具有不同的优缺点，但各种方法都具有相当的局限性，应用范围也比较狭窄，不具有通用 性，并且很多精制设备的机理并不十分清楚。因此，开发高效低阻，兼有多种不同技术优点 的多种精制技术的组合应用，对于碳一化工中降低分离羰基合成原料气工艺的能耗，提高 经济效益，具有重要的现实意义。
技术实现思路
本技术的目的在于克服以上现有技术的不足，提供一种新的分离羰基合成原 料气的集成系统。本技术所提供的分离羰基合成原料气的集成系统，将低温甲醇洗净化、CO冷 箱分离、变压吸附和膜分离等工艺有机地结合在一起，采用了洁净冷甲醇吸收进料混合气 中的酸性气co2*H2s、cos等，以及分别采用深冷(冷箱)法制备高纯度的CO气体和变压吸 附制备高纯度的吐气体。本技术的集成系统和工艺可以在兼顾上述多种不同工艺的优 点的同时，有效地克服其各自的缺点，从而能节能、高效、灵活、安全地处理不同压力、温度、 含水量，以及组成浓度不限的羰基气体；可以制得依净化气的用途而定的纯度大于98%， 回收率在98. 0 98. 5%以上的CO气体；纯度大于99%，回收率在99%以上的H2气体。本技术采用以下技术方案来解决上述技术问题一种分离羰基合成原料气的集成系统，包括低温甲醇洗净化单元(1)、预吸附单元 (3)、CO分离冷箱(4)、变压吸附制氢单元(6)和原料气冷却器(10)；其中，原料气冷却器 (10)、低温甲醇洗净化单元(1)、预吸附单元(3)和CO分离冷箱(4)依次连接，CO分离冷 箱(4)的H2原料气出口与变压吸附制氢单元(6)的入口连接；其特征在于还包括膜分离 单元(8)，膜分离单元(8)的入口与变压吸附制氢单元(6)的解吸气出口连接，膜分离单元 ⑶的CO富集气出口与CO分离冷箱(4)的入口连接，膜分离单元⑶的富H2渗透气出口 与变压吸附制氢单元(6)的入口连接。进一步的，膜分离单元(8)的入口通过解吸气压缩机(7)与变压吸附制氢单元(6) 的解吸气出口连接，膜分离单元(8)的富H2渗透气出口通过渗透气压缩机(9)与变压吸附 制氢单元(6)的入口连接。上述集成系统中，变压吸附制氢单元(6)对常压解吸气的处理方式与本领域内的 常规作法不同。现有技术中的通常做法是将变压吸附制氢单元(6)中的常压解吸气直接送 出界区，作为燃料气被燃烧掉。而本技术是将常压解吸气送入到解吸气压缩机(7)，被 压缩到2. 0 3. OMPa以后，再进入下游的膜分离单元⑶，以回收其中的H2。本技术 中，H2的最终回收率可以在99%以上，远远高于常规方法的91 93%。上述集成系统中的膜分离单元(8)来源于解吸气压缩机(7)的加压解吸气，经膜 分离单元(8)分离后得到富H2的渗透气(22)和CO富集气(21)；富H2渗透气经渗透气压 缩机(9)增压后，汇入到变压吸附制氢单元(6)的原料气(16)中，以增加H2的回收率；同 时，回收的CO富集气(21)，进入下游的CO分离冷箱(4)，以提高CO的回收率。进一步的，本技术的分离羰基合成原料气的集成系统中，在低温甲醇洗净化 单元⑴和预吸附单元⑶之间设有精密过滤器(2)。可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离羰基合成原料气的集成系统，包括低温甲醇洗净化单元（１）、预吸附单元（３）、ＣＯ分离冷箱（４）、变压吸附制氢单元（６）和原料气冷却器（１０）；其中，原料气冷却器（１０）、低温甲醇洗净化单元（１）、预吸附单元（３）和ＣＯ分离冷箱（４）依次连接，ＣＯ分离冷箱（４）的Ｈ↓［２］原料气出口与变压吸附制氢单元（６）的入口连接；其特征在于：还包括膜分离单元（８），膜分离单元（８）的入口与变压吸附制氢单元（６）的解吸气出口连接，膜分离单元（８）的ＣＯ富集气出口与ＣＯ分离冷箱（４）的入口连接，膜分离单元（８）的富Ｈ↓［２］渗透气出口与变压吸附制氢单元（６）的入口连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王保明，胡晖，牛庆彦，张涛，宁振强，
申请(专利权)人：上海戊正工程技术有限公司，开封东京空分集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]