本发明涉及一氧化碳提纯技术领域，特别是一种利用控温变换制备高纯一氧化碳的新工艺及系统。
背景技术：
在现代工业生产中，一氧化碳是碳化学重要的基础原料之一，它可用于多种有机化学品的生产，如甲酸、草酸、乙酸、醋酸酐、丙酸、丙烯酸酯、羧酸酯、二甲基甲酰胺、二异氰酸酯、聚碳酸酯和聚氨酯的原料气等有机化学品的合成。然而，在羰基合成有机化学品种类不断增加的同时，对一氧化碳的分离技术也提出了更高的要求。
工业上利用石油或天然气经水蒸气转化或部分氧化制得的合成气，或者由煤制得的水煤气或者半水煤气，从这些富含一氧化碳的气体混合物中分离提取。许多工业废气，例如，钢铁厂的高炉气和转炉气、有色金属冶炼厂的尾气、电石厂和黄磷厂的尾气、合成氨装置的铜洗再生气等，都含有大量的一氧化碳。在这些气体中，一氧化碳常常与氢气、氮气、甲烷、二氧化碳及水汽等共存，要获得纯的一氧化碳，必须进行分离和提纯。
传统的一氧化碳提纯主要采用甲酰胺分解、甲酸分解等分解法，但这种方法成本高，只适合实验室和小规模用量使用，对于工业生产的大批量一氧化碳提纯来说，无疑是具有巨大的成本限制和技术限制的。
技术实现要素：
基于此，针对上述问题，有必要提出一种利用控温变换制备高纯一氧化碳的新工艺及系统，本申请采用控温变换净化气进行一氧化碳提纯，解决了传统采用甲酰胺分解、甲酸分解等提纯方法成本高昂的问题，提纯工序简单，提纯精度高，使用方便。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用控温变换制备高纯一氧化碳的新工艺，包括以下步骤：
缓冲储存：将电石炉尾气送入一氧化碳气柜中缓冲、混合和储存；
水环压缩：将一氧化碳气柜中的电石炉尾气送入水环压缩机中加压至30KPa-60KPa；
湿法除尘：将水环压缩后的电石炉尾气送入内装鲍尔环的填料塔中，电石炉尾气由下部进入，与填料塔中上部进入的冷水进行逆流接触，直到电石炉尾气中的粉尘脱至20mg//M3以下；
气体压缩：将湿法除尘后的电石炉尾气送入一氧化碳压缩机中，使压缩后的电石炉尾气的压力为1.3MPaG-1.5MPaG；
初步净化：将电石炉尾气送入第一净化炉中除油，再送入第二净化炉中脱氟和脱磷处理；
二次净化：脱除电石炉尾气中的杂质H2S、COS、砷化物和氰化物；
脱CO2工序：将二次净化后的气体送入PSA-1设备中脱除CO2气体；
浓缩CO工序：将脱除CO2工序的气体减压在0.5MPaG后送入PSA-2设备中浓缩处理，浓缩后的气体中CO含量为98％；
提纯CO工序：将浓缩后的气体送入PSA-3设备中提纯；
充装：将提纯后的气体加压至12MPa后充装。
优选的，在二次净化步骤中，还包括以下详细步骤：
将初步净化后的电石炉尾气送入预脱硫塔脱去杂质H2S；
然后将电石炉尾气经加热器升温至60℃-120℃进入水解塔，将杂质COS水解转化成H2S，降至常温后送入脱硫塔脱去H2S；
将脱硫后的气体送入净化塔中脱去砷和氰化物；
将气体加热升温至120℃-200℃进入脱氧器进行脱氧处理，脱氧后的气体进入气液分离器，脱除剩余的水分。
优选的，设定压缩步骤后的电石炉尾气温度为0℃-40℃。
一种利用控温变换制备高纯一氧化碳的系统，包括一氧化碳气柜、水环压缩机、填料塔、一氧化碳压缩机、第一净化炉、第二净化炉、预脱硫塔、水解塔、脱硫塔、净化塔、脱氧器、气液分离器、PSA-1设备、PSA-2设备、PSA-3设备、废气缓冲罐和产品压缩机，一氧化碳气柜的出口通过管道与水环压缩机相连，水环压缩机与填料塔相连，填料塔的气体出口与一氧化碳压缩机的气体入口相连，一氧化碳压缩机的气体出口依次与第一净化炉、第二净化炉、预脱硫塔、水解塔、脱硫塔净化塔、脱氧器以及气液分离器相连，气液分离器依次与PSA-1设备、PSA-2设备和PSA-3设备相连，PSA-3设备与产品压缩机相连。
优选的，其还包括废气缓冲罐，所述废气缓冲罐与PSA-2设备相连。
本发明的有益效果是：
(1)采用控温变换粗净化原料气进行一氧化碳提纯，成本低，解决了传统采用甲酰胺分解、甲酸分解等提纯方法成本高昂的问题；
(2)其工艺简单，直接将电石炉尾气净化提纯即可，避免了传统需要添加其他气体进行化学反应；
(3)提纯精度高，适用于大批量的一氧化碳气体的工业化提纯。
附图说明
图1是本发明利用控温变换净化气制备高纯一氧化碳的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，一种利用控温变换制备高纯一氧化碳的新工艺，包括以下步骤：
S1、缓冲储存：将电石炉尾气送入一氧化碳气柜中缓冲、混合和储存；
S2、水环压缩：将一氧化碳气柜中的电石炉尾气送入水环压缩机中加压至30KPa；
S3、湿法除尘：将水环压缩后的电石炉尾气送入内装鲍尔环的填料塔中，电石炉尾气由下部进入，与填料塔中上部进入的冷水进行，直到电石炉尾气中的粉尘脱至20mg/M3以下；
S4、气体压缩：将湿法除尘后的电石炉尾气送入一氧化碳压缩机中，使压缩后的电石炉尾气的压力为1.3MPaG；
S5、初步净化：将电石炉尾气送入第一净化炉中除油，再送入第二净化炉中脱氟和脱磷处理；
S6、二次净化：脱除电石炉尾气中的杂质H2S、杂质COS、砷化物和氰化物；
S7、脱CO2工序：将二次净化后的气体送入PSA-1设备中脱除CO2气体；
S8、浓缩CO工序：将脱除CO2工序的气体减压在0.5MPaG后送入PSA-2设备中浓缩处理，浓缩后的气体中CO含量为98％；
S9、提纯CO工序：将浓缩后的气体送入PSA-3设备中提纯；
S10、充装：将提纯后的气体加压至12MPa后充装。
实施例2：
一种利用控温变换制备高纯一氧化碳的新工艺，包括以下步骤：
S1、缓冲储存：将电石炉尾气送入一氧化碳气柜中缓冲、混合和储存；
S2、水环压缩：将一氧化碳气柜中的电石炉尾气送入水环压缩机中加压至60KPa；
S3、湿法除尘：将水环压缩后的电石炉尾气送入内装鲍尔环的填料塔中，电石炉尾气由下部进入，与填料塔中上部进入的冷水进行，直到电石炉尾气中的粉尘脱至20mg/M3以下；
S4、气体压缩：将湿法除尘后的电石炉尾气送入一氧化碳压缩机中，使压缩后的电石炉尾气的压力为1.5MPaG；
S5、初步净化：将电石炉尾气送入第一净化炉中除油，再送入第二净化炉中脱氟和脱磷处理；
S6、二次净化：脱除电石炉尾气中的杂质H2S、杂质COS、砷化物和氰化物；
S7、脱CO2工序：将二次净化后的气体送入PSA-1设备中脱除CO2气体；
S8、浓缩CO工序：将脱除CO2工序的气体减压在0.5MPaG后送入PSA-2设备中浓缩处理，浓缩后的气体中CO含量为98％；
S9、提纯CO工序：将浓缩后的气体送入PSA-3设备中提纯；
S10、充装：将提纯后的气体加压至12MPa后充装。
实施例3：
一种利用控温变换制备高纯一氧化碳的新工艺，包括以下步骤：
S1、缓冲储存：将电石炉尾气送入一氧化碳气柜中缓冲、混合和储存；
S2、水环压缩：将一氧化碳气柜中的电石炉尾气送入水环压缩机中加压至50KPa；
S3、湿法除尘：将水环压缩后的电石炉尾气送入内装鲍尔环的填料塔中，电石炉尾气由下部进入，与填料塔中上部进入的冷水进行，直到电石炉尾气中的粉尘脱至20mg/M3以下；
S4、气体压缩：将湿法除尘后的电石炉尾气送入一氧化碳压缩机中，使压缩后的电石炉尾气的压力为1.4MPaG；
S5、初步净化：将电石炉尾气送入第一净化炉中除油，再送入第二净化炉中脱氟和脱磷处理；
S6、二次净化：脱除电石炉尾气中的杂质H2S、杂质COS、砷化物和氰化物；
S7、脱CO2工序：将二次净化后的气体送入PSA-1设备中脱除CO2气体；
S8、浓缩CO工序：将脱除CO2工序的气体减压在0.5MPaG后送入PSA-2设备中浓缩处理，浓缩后的气体中CO含量为98％；
S9、提纯CO工序：将浓缩后的气体送入PSA-3设备中提纯；
S10、充装：将提纯后的气体加压至12MPa后充装。
在上述几个实施例中，外部的电石炉尾气进入一氧化碳气柜中缓冲储存，电石炉尾气经过一氧化碳气柜进入水环压缩机，增压后进入填料塔中除尘，除尘后的气体送入一氧化碳压缩机压缩后冷却，由一氧化碳压缩机出来的气体温度≤40℃，气体压力为1.3MPaG-1.5MPaG，一氧化碳压缩机出来的气体经过第一净化炉除油、第二净化炉脱氟、脱磷处理后，再经干法精脱硫、脱氧脱砷处理后，送入PSA-1设备中脱除CO2，然后送入PSA-2设备浓缩CO，浓缩的CO经过抽空加压后，送入PSA-3设备中提纯CO，最终产品经过压缩机加压至12MPaG后进行充装。
一种利用控温变换制备高纯一氧化碳的系统，包括一氧化碳气柜、水环压缩机、填料塔、一氧化碳压缩机、第一净化炉、第二净化炉、预脱硫塔、水解塔、脱硫塔、净化塔、脱氧器、气液分离器、PSA-1设备、PSA-2设备、PSA-3设备、废气缓冲罐和产品压缩机，一氧化碳气柜的出口通过管道与水环压缩机相连，水环压缩机与填料塔相连，填料塔的气体出口与一氧化碳压缩机的气体入口相连，一氧化碳压缩机的气体出口依次与第一净化炉、第二净化炉、预脱硫塔、水解塔、脱硫塔净化塔、脱氧器以及气液分离器相连，气液分离器依次与PSA-1设备、PSA-2设备和PSA-3设备相连，PSA-3设备与产品压缩机相连。
水环压缩机，用于将一氧化碳气柜内的电石炉尾气加压至30KPa-60KPa。
填料塔的气体入口在填料塔底部，填料塔顶部设有冷水喷淋口，用于清除电石炉尾气中的粉尘。
一氧化碳压缩机是采用电机驱动的活塞式压缩机，一氧化碳压缩机的进气压力为0.04MPaG，末端出口压力为1.5MPaG，末端出口气体温度需要冷却到40℃以下。
第一净化炉主要用于除油，第二净化炉用于脱氟和脱磷，从第二净化炉的出口管道上引出约300Nm3/h电石尾气首先进入预脱硫塔脱除大部分H2S，然后经加热器升温至60-120℃进入水解塔，将COS大部分水解转化成H2S，降至常温进入脱硫塔A脱除H2S。脱硫塔包括脱硫塔A和脱硫塔B，而脱硫塔B用来脱除未水解的COS和CS2(即转化吸收型活性炭)，出口指标总硫≤0.1ppm；脱硫后的气体进入净化塔脱除砷和氰化物，再经加热升温至120℃-200℃进入脱氧塔。脱氧后气体进入干燥单元，脱除剩余的水分。精脱硫剂、水解剂使用寿命保证>1年，脱氰剂、脱砷剂和脱氧剂使用寿命>2年。各组分杂质都分别≤0.1ppm。
PSA-1设备主要用于脱除气体中的CO2，其利用吸附剂对CO2强的吸附性，将气体中CO2脱除至30ppm以下，其它CO、H2、N2、CH4等组分因吸附能力相对弱而通过吸附塔进入PSA-2设备进行浓缩CO操作。吸附剂吸附饱和的CO2后通过逆放、抽空得到再生。
在PSA-2设备浓缩CO单元中，利用载铜吸附剂对CO气体的强吸附性，将气体中的CO吸附下来，其它如H2、N2、Ar、CH4等组分因吸附能力相对弱，而逐渐被CO顶替置换出去，PSA-2设备内CO被浓缩，再经过置换提浓，最终在PSA-2设备内得到浓缩至98％的CO。CO气体通过逆放、抽空再经压缩机加压(加压至0.6MPaG)后送入PSA-3设备提纯CO。少部分从压缩机间引出作为置换气返回PSA-2设备，用于置换PSA-2设备内残存的杂质组份。吸附废气减压至0.06MPaG后送入用户蒸汽发生器做燃料用。
本发明采用控温变换进行一氧化碳提纯，解决了传统采用甲酰胺分解、甲酸分解等提纯方法成本高昂的问题，其工艺简单，直接将电石炉尾气净化提纯即可，避免了传统需要添加其他气体进行化学反应，节约成本，适用于大批量的一氧化碳气体的工业化提纯。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。