浅谈合成气深冷分离技术

李永强（新疆广汇新能源有限公司，新疆 哈密 839303）

浅谈合成气深冷分离技术

李永强（新疆广汇新能源有限公司，新疆 哈密 839303）

合成气深冷分离技术在实际应用过程中，通常会根据实际情况的不同，分为四种类型，其中液氮洗可以被应用到对氢气和氦气混合物的制取当中。除此之外，还包括部分冷凝工艺、甲烷洗工艺、一氧化碳洗工艺，不同的技术可以视实际情况的不同来进行选择，最大限度的保证分离的有效性。文中以此为基础，对合成气深冷分离技术进行了深入探讨。

合成气；深冷分离技术；工艺

合成气的主要成分包括氢气、一氧化碳，还包含二氧化碳、水蒸气、氮气等，合成气主要是由各种不同的气体相互组合而成。合成气是煤气转化或者是经过天然气转化之后，所产生出来的产物，同时，其自身也是在各种化工实施过程中合成的原料气，比如在甲醇合成之后就会产生合成气。在合成气进入到各种合成装置之前，需要对其进行分离处理，根据不同情况，对其采用的分离手段和技术也大不相同。因此，分离之后得出的结果也具有一定的差异性，针对这种情况，在对合成气进行分离的时候，利用深冷分离技术，根据原料气的实际组成来进行具体的操作，能够取得良好的分离效果。

1 液氮洗工艺

合成气当中液氮洗工艺是其中的一部分，也是其中非常重要的一个技术手段，能够根据实际情况的不同，将其自身的作用充分发挥出来，达到良好的分离目的。液氮洗工艺主要是被应用到合成氨装置之前，合成气和高压氮气在作业时，会被同时送入到液氮洗冷箱内，利用主换热器和冷箱内的液氮洗涤塔本身在塔顶和塔底所产生出来的产物，开展实时有效的换热。在完成换热之后，合成气就会从液氮洗涤塔的塔底进入到其中，在这种状态下，已经被液化的高压氮在洗涤塔的作用下，其自身的顶部就会逐渐被当做洗涤液来进行利用。根据这种环境背景，合成气在经过分离之后，能够合成出惰性气体CH4和Ar，其中还包括有毒介质CO，液氮洗工艺的具体工艺操作流程图如图1所示。

图1 液氮洗工艺示意图

2 部分冷凝工艺

部分冷凝工艺在合成气深冷分离技术当中属于非常重要的一种工艺技术，通常情况下，这种工艺技术会被应用到部分氧化或者是催化转化装置的下游阶段。在针对一些高纯度CO产品进行制取的时候，可以利用部分冷凝工艺，能够保证制取的效果达到一定的标准和水平。与此同时，部分冷凝工艺在实际应用时，可以根据实际需求来对其自身的合成气组成部分进行有效的调整，特别是可以对摩尔比率进行调整，保证其自身的实际状态能够与实际情况相符和。根据CO产品具体的纯度要求，可以在实施分离的过程中，利用部分冷凝工艺进行蒸馏技术的应用，从而保证H2和CH4都能够达到ppm级。部分冷凝工艺在实际应用时，需要根据实际情况的不同，特别是原料气体压力的不同、以及气体本身纯度的要求来制定不同的操作流程方案。通常情况下，H2产品在送出装置的时候，其自身的压力都会呈现出比较高的状态。但是，CO产品在这种状态下的压力就会比较低，如果下游装置对CO气体的压力要求比较高的话，那么可以对CO压缩机进行压力增压的操作。

3 甲烷洗工艺

合成气深冷分离技术除了包括液氮洗技术、部分冷凝工艺之外，甲烷洗工艺也是其中非常重要的技术措施。甲烷洗工艺通常情况下，会被普遍的应用到对一些高纯度CO产品的制取当中，与此同时可以从中获取到高纯度的H2产品。在经过分子筛吸附器脱出的CO2和H2O合成气在主换热器当中会被逐渐的冷却下来。在其自身完全冷却之后，可以将其直接进入到洗涤塔的底部，洗涤塔顶部回流液会变成液态CH4。与此同时，液态的CH4在经过洗涤之后，产生出来的合成气当中并没有含有CO，因此，经过洗涤塔传送出来的合成气通常情况下，都会是纯度比较高的氢气。根据实际情况可以看出，其中只含有2%至3%的CH4。在这种状态下，如果需要高纯度的H2，只需要在下游位置处加设一套变压吸附氢气的制取设备，就能够保证达到99.9%纯度的H2。

甲烷洗工艺在实际应用过程中，其自身的工艺循环情况无论如何调整，其自身应用下的产品纯度H2都会呈现出比较高的状态，并且能够有效的被送出装置。与此同时，CO产品通常情况下，都是以低压的状态存在，但是如果下游装置在实际要求下需要增压，那么可以直接在CO压缩机处进行增压之后，再将其送出装置。

4 一氧化碳洗工艺

一氧化碳洗与甲烷洗工艺之间具有比较明显的相似度。一氧化碳洗工艺主要是将液体CH4换成CO，液体CH4直接主换热器复热阶段之后，就会被送出装置。液体CO通常情都是来自于CO压缩机当中的循环CO，因此，两者在流程结构上，大致上是相同的。一氧化碳洗工艺在实际应用过程中，主要是被应用到下游装置当中，其自身的原料气体是H2和CO混合工艺。比如费托合成装置，该工艺在具体的应用中与甲烷洗工艺的应用流程和标准要求大致上是相同的，所以可以直接参考甲烷洗工艺在应用时，需要注意的方面以及具体的流程操作措施来进行一氧化碳洗工艺的操作。

5 结语

综上所述，合成气深冷分离技术主要是被应用到煤气化、重油气化以及天然气等各类不同的转换当中。其自身主要是被应用到上游装置当中，经过制取之后保证合成气的有效分离。这种技术在当前的实际应用中，主要包括四种类型，液氮洗工艺在我国已经相对比较成熟，但是部分冷凝共凝意义甲烷洗工艺和一氧化碳洗工艺当前在实际应用中，仍然有很多需要改进和调整的地方，需要通过实践来不断的总结经验，保证合成气深冷分离技术的有效性。

[1]王建平，杨文书，吕建宁.合成气经草酸酯制乙二醇技术进展[J].化工进展.2010.07.

[2]王鹏，张科达.碎煤加压固定床气化技术进展[J].煤化工.2010.01.