本发明属于一氧化碳制备技术领域，具体涉及一种制备一氧化碳的装置及其工艺。
背景技术：
为了适应精细化学品发展的需要，为醋酸、醋酐等羰基合成工艺提供优质的一氧化碳原料气，通常通过甲醇裂解来制备优质的一氧化碳，但现有工艺在采用甲醇生产一氧化碳的过程中，往往存在一氧化碳浪费量大，会产生废液，对环境危害大，且无法有效利用裂解气体热量，导致热量大量流失，影响制备效率的问题。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种制备一氧化碳的装置及其工艺，可以有效解决现有工艺在制备一氧化碳的过程中环境影响大，收率低以及量利用率不足的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案为：
提供一种制备一氧化碳的生产装置，包括相连通的裂解区和提纯区；
裂解区包括依次连通的甲醇储罐、甲醇泵、原料预热器、汽化器、换热器、过热器以及转化器；原料预热器分别与换热器和回收甲醇加热器连通；回收甲醇加热器分别与气液分离器、冷凝器和甲醇储罐连通；气液分离器和冷凝器连通；
提纯区包括若干连通的吸附塔；吸附塔均与气液分离器、置换气缓冲罐和压缩机连接；压缩机与气液分离器连通。
进一步地，吸附塔均与真空泵连通。
进一步地，吸附塔均与产品气缓冲罐连通。
采用上述装置制备一氧化碳的工艺，包括以下步骤：
(1)将甲醇泵入原料预热器，与装置内的裂解气进行换热后升温到90～100℃后进入汽化器汽化，得温度为135～140℃的甲醇气体，再进入换热器内，与从转化器底内出来的裂解气进行换热，升温至200～210℃，再经过热器加热到230～240℃后进入转化器裂解；
(2)使裂解气回流，再依次经过换热器、原料预热器及回收甲醇加热器，进入冷凝器冷凝至10～15℃后，进入气液分离器进行气液分离，液相甲醇经回收至甲醇加热器后返回甲醇槽内，气相进入吸附塔；
(3)吸附塔内的吸附剂将除氢气以外的气体完全吸附，氢气从塔顶进入产品气缓冲罐中，待吸附塔吸附饱和后进行均压，回收塔内气体，均压结束后，吸附塔压力降至0.2～0.3mpa，吸附塔内未吸附气体经置换气缓冲罐和压缩机加压后返回至气液分离器；
(4)待吸附塔将压至常压后，进行置换冲洗，冲洗气经置换气缓冲罐和压缩机加压后返回至气液分离器，然后将其与步骤(2)中所述裂解气混合；
(5)冲洗结束后，用真空泵对塔进行抽真空，抽出吸附剂中吸附的一氧化碳气体，得产品一氧化碳。
进一步地，步骤(1)中裂解催化剂为pd、pt、au或cu。
进一步地，步骤(2)中冷凝器内的冷媒为-15℃的冷冻盐水。
进一步地，步骤(3)中吸附剂包括等量分层填装的分子筛层和活性炭层，共2～3层。
本发明的有益效果为：
1、吸附塔内气体通过阀门逆放进入置换气缓冲罐后经压缩机加压后进入气液分离器入口，以回收里面的氢气和一氧化碳，防止一氧化碳外排，对大气造成有害的污染，同时提高收率，降低甲醇单耗。
2、吸附塔内的压力降到常压后，引入部分真空泵出来的产品一氧化碳对吸附塔进行置换冲洗，冲洗气也通过置换气缓冲罐后，经压缩机加压返回到气液分离器入口得到回收，该步骤的主要目的是提高产品一氧化碳纯度。
3、原料甲醇裂解成一氧化碳、氢气及少量二氧化碳，裂解气温度～230℃，裂解气再次经换热器和原料预热器与原料甲醇换热后，热量得到充分回收，裂解气再次经过回收甲醇加热器，降低进入冷凝器内的裂解气的温度，减少了冷凝器的工作负担，节约了冷量，同时加热了回收甲醇，提高了甲醇温度，可减少汽化器的供热量。
4、甲醇的裂解气中包括一氧化碳、氢气及少量二氧化碳，由于活性炭仅在低温条件下对氢气具有吸附作用，而且氢分子为非极性分子，分子量小，没有孤电子对，非常难以极化，故氢分子在常温及低温状态下，是不被任何分子筛吸附的，由此，本发明中采用活性炭和分子筛作为吸附剂，可有效的吸附甲醇的裂解气中除氢气以外的气体，达到对一氧化碳进行提纯的目的。
5、本装置在生产一氧化碳的过程中，整个工艺没有废气、废液排放，安全、环保、低消耗。
附图说明
图1为本装置的结构示意图。
其中，1、甲醇储罐；2、甲醇泵；3、原料预热器；4、气液分离器；5、汽化器；6、转化器；7、换热器；8、冷凝器；9、置换气缓冲罐；10、真空泵；11、压缩机；12、产品气缓冲罐；13、吸附塔；14、回收甲醇加热器；15、过热器。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，该制备一氧化碳的装置，包括相连通的裂解区和提纯区；其中，裂解区包括依次连通的甲醇储罐1、甲醇泵2、原料预热器3、汽化器5、换热器7、过热器15以及转化器6；换热器7与原料预热器3连通；
如图1所示，裂解区还包括依次连通的回收甲醇加热器14、冷凝器8和气液分离器4；回收甲醇加热器14分别与气液分离器4、原料预热器3和甲醇储罐1连通。
如图1所示，提纯区包括若干独立且连通的吸附塔13；优选吸附塔13的数量为5个，且吸附塔13均与气液分离器4连通。
如图1所示，吸附塔13后依次连通有置换气缓冲罐9和压缩机11，且压缩机11与气液分离器4连通，以回收吸附塔13里面的氢气和一氧化碳，提高收率，降低甲醇单耗。
如图1所示，吸附塔13均分别与真空泵10和产品气缓冲罐12连通。
如图1所示，采用上述装置制备一氧化碳的工艺，包括：
(1)将来自甲醇储罐的甲醇经甲醇泵加压至1.0mpa后，泵入原料预热器，与装置内存在的裂解气进行换热后升温到100℃后进入汽化器汽化，甲醇在汽化器内汽化为甲醇气体后温度升至135℃，再进入换热器内，与从转化器底部出来的高温裂解气进行换热，升温到210℃左右，再经过热器加热到230℃后从转化器顶部进入转化器，甲醇气体在催化剂铜的作用下发生裂解，裂解气温度为230℃，包括一氧化碳、氢气及少量的二氧化碳；
(2)使裂解气回流，再依次经过换热器、原料预热器，与甲醇泵新泵入的甲醇进行热量交换，裂解气的热量得到回收，再回收甲醇加热器冷却后，进入冷凝器内，采用-15℃的冷冻盐水将裂解气温度降至到10℃左右，没有转化的大部分甲醇被冷凝下来，再经气液分离器分离后，液相回收甲醇经加热后返回甲醇储罐，气相从气液分离器顶端出来后进入吸附塔内，进入变压吸附提纯工段；
(3)根据实际气量和操作压力选择吸附塔的数量，优选为5个，转化气由吸附塔底进入吸附塔，吸附塔内的吸附剂将除氢气以外的其余组分吸附掉，其顶部出来纯净的氢气进入产品气缓冲罐后作为产品氢气输出；其中，吸附剂包括等量分层填装的分子筛层和活性炭层，每层填充厚度根据实际所用气量确定，共2～3层；
当吸附塔吸附饱和后，其内气相经阀门与相邻的吸附塔进行均压，经均压后，使吸附塔压力保持在0.2～0.3mpa，均压结束后，吸附塔内未吸附气体经精馏塔塔底逆放进入置换气缓冲罐，再经压缩机加压后进入气液分离器入口，以回收里面的氢气和一氧化碳，避免有毒气体外排，保护环境，同时提高收率，降低甲醇单耗；
(4)待吸附塔内的压力降到常压后，开启阀门用产品一氧化碳对吸附塔进行置换冲洗，冲洗出来的一氧化碳也通过置换气缓冲罐后，经压缩机加压返回到气液分离器入口，回收一氧化碳纯度。
(5)吸附塔经冲洗后，吸附剂间氢气等杂质气体基本清除干净，再开启真空泵对吸附塔抽真空，此时吸会剂中一氧化碳气体全部解吸出来成为产品气一氧化碳，得到收率达到97.6％，纯度为98.7％的一氧化碳。而且，本装置在生产一氧化碳的过程中，整个工艺没有废气、废液排放，安全、环保、低消耗。
具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。