分离一氧化碳和二氧化碳

1、分离一氧化碳和二氧化碳石油化学工业中，多以粗汽油热分解制取生产乙烯的原料，进而通过 合成制成各种化工产品。相反，从天然气、重油、煤炭、炼铁厂副产气体 等得到的CO、CH3OH等碳原子为1的化合物，进而以该类化合物制造合成 品的技术，即为C1化学。于是，高纯度CO的研究开发，其CO分离工艺极其重要。某钢铁联合企业炼铁厂，在厂内建成了 COSORB法CO分离装置，利用 炼铁厂副产气体分离高纯度CO供厂内使用。以下，介绍该企业炼铁厂的 CO分离装置的概况，运行业绩等。1、CO分离工艺的比较商业化的CO分离工艺有铜液法、COSORB法、深冷分离法，物理吸附 PSA法等。铜液法与COSORB法为利用化学

2、反应吸收法，深冷分离法为在 低温下流化分离CO法。而PSA法利用压力差吸附解吸法。这些方法中的 铜液法存在着析出铜的同时，又逸散游离氨的问题，所以近年来已不再建 此类装置了。大规模企业采用深冷分离法，中等规模采用COSORB法，中小规模采 用PSA法是比较经济的。前述的钢铁企业，具有建设运行铜液法、COSORB法以及深冷法的经 验，在此基础上，又努力研发PSA法。目前，可以按用户的规模、气源、 制品CO纯度和用途等提供技术成套设备。2、CO分离工艺决定原则前述钢铁企业炼铁厂，转炉炉底吹气使用氩气（以下记为Ar）, Ar 用空气分离装置制取，但大气中Ar含量只占0.93%，非常稀薄，其分离 成本

3、比较高。然而，对应钢材高质量化的要求，Ar用量增加，预计今后Ar价格将 继续走高。相反，炼铁厂副产气中存在大量的CO,分离CO的价格较便宜。 于是，研究了用高纯度CO代替Ar用于转炉炉底吹气的技术。为了实现这 一目的，该炼铁厂建设了由炼铁厂副产气中分离CO的装置。而且使用的 副产气是含CO多，含硫化物等杂质少的转炉气。对产品CO的要求如下：产品CO的回收量=500Nm3/hr产品CO的纯度=98%以上。适合该要求的CO分离工艺选择原则如下：深冷分离法，中等规模设备费用比较高，而且在CO沸点附近N2难分 离，所以采用困难。PSA法也存在着N2分离难的问题。因为转炉气含 1116%高浓度N2，所以

4、难以稳定回收高纯度CO。则不便选用。此外，COSORB法自1976年1号装置投产以来，回收CO用于制造醋 酸、光气等，至1987年已有11套装置在运行，技术验证表明，运行简单， CO回收率高，回收CO纯度99%以上，所以采用该法。COSORB法使用转炉气时也有问题，因为转炉气含有水分和硫化物等 杂质，这些杂质会使COSORB溶液老化。所以，使用转炉气的COSORB法， 除去转炉气中的杂质的预处理工序特别重要。前述炼铁厂不仅拥有转炉副 产气的处理技术经验，而且拥有独创的技术设计专利和施工图设计、建设 的能力。3、CO分离装置概要3.1、转炉气的回收工艺转炉内，熔铁中的碳与顶吹的氧反应生成CO,成

5、为转炉气的主成分。 该转炉气含尘量很高，且温度也高达1600C。为此，使转炉气与水直接 接触冷却到60C，同时几乎除去全部灰尘，其后用风机吸引送至气柜贮 存。该转炉气经电除尘器进一步除尘后，主要作为炼铁厂用燃料。该炼铁厂发生的转炉气中，相当于12%，即750Nm3/hr的气供CO 分离装置。CO分离装置发生的500Nm3/hr的高纯度CO含量用于转炉炉底 吹。3.2、CO分离装置的工艺流程转炉气含约7% (40C饱和)的水份，而且还含氨、硫化氢、二氧化 碳等微量成分。水份以及这些微量成分，会使COSORB溶液老化，所以在 供给COSORB工序前必须除去。而且，灰尘的主成分为铁粉，铁粉也与 CO

6、SORB溶液反应，同样必须除去。COSORB溶液在甲苯中溶解CuAlCL4.由 于杂质作用引起如下的溶液老化反应。H2O+2CuAlCl4-CuCll+AlOCl：CuAlCl4+2HClf(1)NH3+CuAlCl4-CuCll+NH3AlCl3(2)H2S+2CuAlCl4CuCll+AlSCl：CuAlCl4+2HClf(3)Fe+CuAlCl4-Cul+FeAlCl4(4)而且氧对COSORB溶液来说虽然显示不活性(惰性)，但研究者根据 环境试验以及运行业绩，氧与COSORB溶液反应，仍然使溶液老化，且生 成焦油状物质。3.2.1转炉的预处理工序原料的转炉气用油冷式螺杆压缩机升压至约3

7、kgf/cm2G.转炉气中的 灰尘由压缩机油捕集，由于冷却压缩机油的油循环装置内装过滤器，可以 完全除去转炉气中的灰尘。升压后的转炉气用冷冻盐水冷却器（BR）预脱 湿并冷却至5C。于是，该转炉气导入除去杂质填加活性炭的吸收塔，在此将氨、硫化 氢等杂质降低至0.5ppm以下。接着在常温下经脱氧塔（除氧塔），使氧 与CO完成选择催化反应，使氧降低至0.5ppm以下。这时，转炉气中含的 H2等虽然发生副反应，但并不生成使H2和COSORB溶液老化物质，因此， 脱氧塔中应装填选择性优良的催化剂。除各种杂质的转炉气，用装填沸石的吸收塔除湿，使水分降至1ppm 以下，送至COSORB工序。4、高纯度CO质

8、量要求上述某炼铁厂的CO分离装置的产品CO纯度为9899%。然而，其它 公司的COSORB装置分离的CO作为和成品的原料使用，所以要求纯度为 99.5%以上。这时，吸收塔与解吸塔之间应安装闪蒸器，减压闪蒸COSORB 溶液吸收CO内的20%左右，同时逐出（diplacement）全部杂质，用解吸 塔制得纯度99.599.8%的CO。此时，上述产品CO中的杂质几乎都是CO2，通过简单的脱CO2装置， 很容易获得99.8%以上的CO产品。特别是，为了提高CO的回收率，升压 闪蒸气，如果在解吸塔入口混合，同样可获得99%的CO回收率。5、小结本文所述的某炼铁厂CO分离装置制得的高纯度CO代替Ar,已在钢 铁公司内有