变换气一氧化碳深冷分离流程模拟与优化

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变换气中一氧化碳提纯是煤制乙二醇工艺的关键工段,选择合适的分离方法对一氧化碳提纯至关重要。针对某真实气源的处理量及分离要求,采用深冷法来分离原料气中的一氧化碳。本文采用四组典型的原料气组分工况,选择合适的物性方法,搭建深冷分离流程并进行分析。针对原料气中的氢气、氮气以及甲烷等杂质含量差异,以单塔流程及多塔流程进行流程对比。
  详细介绍了单塔和多塔流程的工艺路线,采集真实原料气的四个典型的工况,确定了单塔流程和多塔流程在不同工况下的分离的可行性,进行流程模拟分析,对比分离结果。当原料气中仅含有氢气或含有氢气和少量氮气时,可采用单塔流程进行分离;当原料气中同时含有氢气,氮气及一定含量的甲烷时,用单塔流程分离无法达到一氧化碳纯度要求,需要多塔流程进行分离。
  对比同一流程不同杂质含量下的一氧化碳分离装置的相关数据,得出不同杂质对一氧化碳产品的纯度以及一氧化碳回收率的敏感度分析。原料气中,氮气含量对一氧化碳分离效果影响最为敏感,氢气含量一氧化碳分离效果影响最不敏感,甲烷含量影响介于两者之间。
  使用夹点分析法比了单级节流制冷和多级节流制冷的节能效果。多级节流制冷可以获得不同温位下的冷量,从而更好的拟合温焓图中整个分离系统的总复合曲线,优化分离流程,降低分离所需能耗。
  对比同一组分不同流程下的一氧化碳分离效果以及分离装置运行能耗、一氧化碳产品回收率、设备初步投资估算,对比经济性得出相关结论。当原料气中仅含有氢气和0.5%(摩尔,下同)氮气时,单塔流程设备投资较低,一氧化碳回收率和能耗无较大差别,可优先采用单塔流程。当原料气中含有氢气和1.5%氮气时,单塔流程产品回收率仅为多塔流程回收率的64%,而单位所需能耗却仅降低4%。在下游乙二醇产能和当地人力成本允许的情况下,可优先考虑多塔流程。通过分离可行性和分离经济性的对比,确定了单塔分离和多塔分离的大致适用情况。
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