关于变压吸附法从鲁奇合成气中分离CO的研究

Oct.2011化肥设计第49卷第5期Chemical Fertilizer Design2011年10月关于变压吸附法从鲁奇合成气中分离CO的研究王彦鑫,李雪梅,李腾蛟(河南煤业化工集团煤气化公司洛阳永龙能化有限公司,河南洛阳47100摘要:为从鲁奇合成气中得到体积分数为98%以上的CO产品气,采用新型載铜分子筛吸附剂对鲁奇合成气进行了变压吸附分离的试验和研究。介绍了实验流程和实验装置;阐述了实验方法和步骤;简述了嗄附温度在70℃时和常温时的实验数据。研究结果表明:对于甲烷体积分数高达15%的鲁奇合成气,该吸附剂能够高效地分离出CO,CO产品气的体积分数可达8%以上。义马气化厂新建》0万υa醋酸项目配套CO装置已确定选用该吸附剂。关键词:新型栽铜分子筛吸附剂;变压吸附;鲁奇合成气;CO;实验;研究中图分类号:TQ028.15文献标识码:A文章编号:1004-8901(2010)05-0044-03Concerning Researching of CO Separation from Lurge Synthesis Gas byPressure Variable Adsorption Method(Luoyang Yonglong Energy and Chemical Engineering Company IadHenan Coal Industry Chemical- Engineering Group Coal Gas CompanyLtd, Luoyang Henan 471100 China)Abstract In order to obtain the Co product gas with vol, fraction of more than 98%c, author has made test and research on pressure variable ad-sorption and separation of Lurge synthetic gas using the new type of copper barrier adsorbing agent- molecular sieves: has introduced the experimentalprocess and experimental device: has described the experimental method and steps: has briefly described the experimental data in case of adsorbing tem-erature being 70 C degree and at ambient temperature. Research indicates that for the lurge synthetic gas containing methane with vol. fraction up to15%, this adsorbing agent can high efficiently separate the Co gas, of which the vol. fraction of produet co gas can reach up to 98 An acetic acidproject with a capacity of 200 000 Va is newly building in the Yima gasification plant completed with Co device in which it will be determined to selecthis adsorbing agent.Key words: new type of copper barrier adsorbing agent-molecular sieves: variable pressure adsorption: Large synthetic gas; CO: Experiment;河南省煤气集团公司义马气化厂新建20万Ua子筛吸附剂对一氧化碳和甲烷的吸附性能相差不醋酸装置,釆用甲醇羰基化合成工艺。该厂拟采用大。鉴于此,义马气化厂使用某大学开发的载铜分变压吸附技术,从现有鲁奇加压气化装置的合成气子筛吸附剂(A吸附剂)对鲁奇合成气进行了吸附中提取一氧化碳,作为羰基合成原料。实验,以考察该吸附剂在甲烷体积分数高达15%的变压吸附(FSA)技术是近几十年来发展起来的合成气条件下,能否顺利、高效地分离一氧化碳,得种新型气体分离与净化技术,由于该技术具有投到体积分数在98%以上的一氧化碳产品气,以满足资少、工艺流程简单、产品纯度高操作简单、灵活、醋酸装置对原料气的要求环境污染小、原料气源适应范围宽等优点,被广泛1实验材料及检测应用于石油化工、煤化工、冶金等领域1-·。利用(1)CP-3800气相色谱仪(美国 anan公司)变压吸附技术从水煤气和半水煤气提纯一氧化碳填料TDX-01,柱长3m,热导池检测在醋酸合成及其他化工产品的生产上已得到应(2原料气标准气!求格气体科技有限公用5,但从鲁奇加压合成气中分离一氧化碳目前还司),φ(中国煤化工301%;其余为H2没有工业化应用的报道。CNMHG鲁奇加压气化由于操作温度低,所得合成气中作者简介:王彦鑫(1981年-),男,河南镇平人,2005年毕业于河南甲烷含量高(净化后甲烷含量约为15%),常用的分建工作和技术管理工作任生产技术器北煤制乙二醇项目的基大学化学化工学院化学工程与工艺专业,从第5期彦鑫等关于变压吸附法从鲁奇合成气中分离CO的研究45·(3)产品气标准气(北京兆格气体科技有限公3.3检测方法司),q(CH4)=999×10-°;其余为CO。(1)顺放气量的检测办法。打开阀门V-5、V2实验流程及装置11、V-12,关闭其他阀门,吸附塔内气体从0.1MPa减压至0MPa,然后把储液槽的液面和真空储本实验采用恒温70℃,约0.75MPa吸附,抽真气瓶的液面对齐,就可以根据真空储气瓶的刻度读空解析完成CO的分离。实验流程示意见图1。出当地气压和温度下的解析气量。(2)抽真空气量的检测办法。打开阀门V去色谱10、V-5、V-11,关闭其他阀门,打开真空泵,对储液槽进行抽真空,利用压差把真空储气瓶的液体吸入储液槽,直至吸附塔内的压力降低至-0.085~0.092MPa,同时真空储气瓶内的液面也稳定在同一个位置上。然后关闭V-10和V-5,关闭真空图1实验流程示意泵,打开V-12,待储液槽内的压力升至常压时,对1—置换气钢瓶;2-吸附器;3—真空储气瓶;4—储液瓶;5—真空泵齐储液槽和真空储气瓶的液面,根据刻度读出抽出的气量3实验方法及过程4实验结果3.1吸附剂的还原A吸附剂在使用前必须经过还原。在150℃、4,1吸附温度在70℃时实验数据180h"的空速下同时通入氮气和一氧化碳气体进吸附温度在70℃时实验数据见表2。行还原。还原初期,控制CO和N2的流量,使CO的表2吸附温度在70℃时实验数据体积分数不高于1%,然后逐渐减小氮气的流量,增大CO的含量。每改变1次流量后稳定30min,直项目顺放气置换尾气(产品气)(产品气)(产品气)至最后完全关闭N2流量,全部通入CO气体。还原C0,9%4389.3796.169.1958完全后,吸附剂的颜色由墨绿色变为灰褐色。在还CH4,q/%11.540.16原吸附剂的同时,时刻观察插在吸附塔内的热电偶气量/mI250520的温度变化,防止吸附塔升温过快烧坏吸附剂。根据实验数据计算如下:32实验步骤(1)产品气中甲烷的平均含量原料气组分见表1。70℃下,首先用原料气钢瓶250×0.61+520x0.23+270对吸附塔充压至0.75MPa(使用原料气对吸附塔升φp(CH40.02)/(250+520+270)=0.27%压时,吸附剂已经开始吸附CO),然后打开尾气阀门(2)CO总产品气产量开始吸附,流量控制在50~55m/min。出口气体送250+520+270=1040(mL)至气相色谱检测吸附尾气中各组分的含量。然后通(3)置换用气量过逆向降压(和吸附方向相反),压力降至0.5MPa;顺向降压,压力降至常压至0.IMPa之间。在此压力40×4=160(mL)(4)置换用气量占总产品气量的百分比时用置换气(钢瓶CO)去冲洗置换吸附剂,置换气流160/1040=15.4%量为40mL/min;置换时间4min,用色谱检测置换尾气。然后通过顺向放气(置换之后)和抽真空得到产42吸附温度在常温时实验数据品气,用色谱检测产品气中甲烷的含量。吸附温度在常温时实验数据见表3。表3吸附温度在常温时实验数据该吸附剂正常工作温度为70℃,考虑到义马气化厂低温甲醇洗装置出来的合成气为常温,因此在项目置换尾气顺放气抽真空1抽真空2(产品气)(产品气)(产品气)常温下也做了实验,实验步骤同上。表1原料气组分中国煤化工0.097CNMHG气量/mL175体积分数,9/%0.0824.6015.351.8558(下转第47页)第5期唐忠钰转化废热锅炉的运行问题及预防措施47表2GB1576-2008工业锅炉水质控制范围操作性。额定蒸汽压力/MPa1.6