一种提高HyCO工厂中CO产品纯度的方法与流程

本发明涉及合成气分离工艺，具体涉及一种提高HyCO工厂中CO产品纯度的方法。

背景技术：

HyCO即氢气与一氧化碳的混合气。狭义的HyCO是同时生产氢气和一氧化碳的化工过程。由于一氧化碳通常情况下都是和氢气同时生产的，因此在气体行业中人们用HyCO来表示主要产品是氢气和/或一氧化碳和/或氢气、一氧化碳混合气的化工生产装置或者生产工艺，氢气与一氧化碳的混合气也可称作合成气或Syngas。

HyCO生产、纯化工艺主要有SMR、POx、Gasification、冷箱、PSA等。

HyCO分离装置主要是根据不同物质的沸点不同而使不同的物质进行分离，一般的使用一个分离罐、两塔分离，一塔主要去除溶解在液态CO中的H₂，二塔去除N₂和CH₄。采用两塔分离，气体产品中的CO纯度不高，尤其是当原料中N₂的组分较多时，CO产品纯度下降严重，导致产品的不合格。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高HyCO工厂中CO产品纯度的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种提高HyCO工厂中CO产品纯度的方法，包括以下几个步骤：

(1)原料合成气从工艺气分离器顶部的一端进入，从工艺气分离器顶部的另一端排出粗氢，工艺气分离器底部得到粗制合成气；通过工艺气分离器，可以把原料合成气中的很大一部分氢气排除，减少了后续分离设备的负荷；

(2)将步骤(1)得到的粗制合成气排入氢气气提塔，塔顶得到闪蒸气，塔釜 得到富CO合成气；闪蒸气中含有CO、N₂、H2、Ar、CH₄，其中粗制合成气中绝大部分的H₂在该闪蒸气中；富CO合成气中气体组成与闪蒸气相同，但其中只含有少量的H₂；

(3)将步骤(2)得到的富CO合成气排入CO除N₂塔，塔顶得到富N₂尾气，塔釜得到CO/CH₄混合气；富N₂尾气中包含N₂、CO和H₂三种物质，CO/CH₄混合气含有极少量的CO、CH₄、Ar和极少量的N₂；

(4)将将步骤(3)得到的CO/CH4混合气排入CO除CH₄塔，塔顶得到CO产品，塔釜得到富CH₄尾气。

与传统的二塔分离相比，本发明增加了CO除N₂塔，使得N₂分离的更加彻底，从而减少了N₂对CO产品纯度的影响。

步骤(1)所述的原料合成气为CO:54.0％H2:45.1％N2:0.55％CH4:0.35％，进料流量最大为12500Nm³/hr。

步骤(1)所述的工艺气分离器的工作温度为-181℃，工作压力为21barg。

所述的粗制合成气从所述的氢气气提塔的第24块塔板注入，氢气气提塔的顶部工作温度为-181℃，底部的工作温度为-165℃，工作压力为8.0barg。

所述的富CO合成气从所述的CO除N₂塔的第12块塔板注入，CO除N₂塔的工作温度为-170℃，工作压力为6.7barg。

所述的CO/CH4混合气从所述的CO除CH₄塔的第12和20块塔板注入，CO除CH₄塔(4)的工作温度为：-175℃，工作压力为3.0barg。

现有技术中CO除N₂塔的压力为2.0barg，其CO/N2沸点之间的差别为3.46℃,；调整到CO除N₂塔的压力为7.0bar，其CO/N₂沸点之间的差别为5.24℃，更有利于CO/N₂的分离。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：

(1)采用三塔分离，相对于现有技术，多设置一CO除N₂塔，从而使得N₂分离的更加完全，减少了N₂对CO产品纯度的影响，实验结果显示，通过本发明的方法，CO产品纯度提高了0.3％。

(2)本发明的三塔分离相对现有技术来说，产品纯度更容易控制，对于操作人员的要求降低。

附图说明

图1为本发明的连接示意图；

图2为不同压力下的CO/N2的沸点趋势图。

其中，1为工艺气分离器，2为氢气气体塔，3为CO除N₂塔，4为CO除CH₄塔，L101为原料合成气，L102为粗氢，L103为粗制合成气，L104为闪蒸气，L105为富CO合成气，L106为富N₂尾气，L107为CO/CH₄混合气，L108为CO产品，L109为富CH₄尾气。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，将原料合成气L101以12500Nm³/hr通入工艺气分离器1，工艺气分离器1的工作条件为:工作温度为-181℃，工作压力为21barg，得到粗氢L102和粗制合成气L103；

将所得的粗制合成气L103从氢气气提塔2第24块塔板注入，氢气气提塔2的工作条件为顶部工作温度为-181℃，底部的工作温度为-165℃，工作压力位8.0barg，塔顶得到闪蒸汽L104，塔釜得到富CO合成气L105；

将所得的富CO合成气L105从CO除N₂塔3第12块塔板注入，CO除N₂塔3的工作条件为:工作温度为-170℃，工作压力为6.7barg，塔顶得到富N₂尾气L106，塔釜得到CO/CH₄混合气L107；

将所得的CO/CH₄混合气L107从CO除CH₄塔4第12和20块塔板注入，CO除CH₄塔4的工作温度：-175℃，工作压力为3.0barg，塔顶得到CO产品L108，塔釜得到富CH₄尾气L108。

系统调整，等工艺稳定、在线分析仪显示产品合格后，打开外送阀门，CO纯度显示比改造之前提高了0.3％。

实施例2

1)设定HYCO装置的负荷至40％，改变新增CO除N₂塔的塔顶压力为7.5barg

2)稳定进料量与系统的温度

3)维持4小时

4)查看CO在线分析仪的纯度为99.35％，比改造之前的纯度提高了0.3％。

图2为不同压力下的CO/N₂的沸点趋势图，可以看出，压力小于2barg时，CO/N₂的沸点差随压力的增加而增加，压力大于4barg后，两者的沸点差相差不大，本发明正是基于该原理进行设计的。

实施例3

1)设定HYCO装置的负荷至60％，改变新增CO除N₂塔的塔顶压力为6.5barg

2)稳定进料量与系统的温度

3)维持4小时

4)查看CO在线分析仪的纯度为99.35％，比改造之前的纯度提高了0.27％。

实施例4

5)设定HYCO装置的负荷至80％，改变新增CO除N₂塔的塔顶压力为5.5barg

1)稳定进料量与系统的温度

2)维持4小时

3)查看CO在线分析仪的纯度为99.35％，比改造之前的纯度提高了0.23％。