現代分離技術論文
現代分離技術是近幾十年來發展較快的新技術之一。下面是小編精心推薦的現代分離技術論文，希望你能有所感觸!
現代分離技術論文一：合成氣分離技術探討
摘 要：合成氣制乙二醇屬于國內高端煤化工，技術含量高、經濟效益好。乙二醇合成要求對合成氣中各組分進行分離后分別使用，合成氣分離在整個工藝中具有承前啟后的重要作用，因此本文對合成氣分離技術進行詳細探討。
關鍵詞：乙二醇合成 變壓吸附 深冷分離
一、引言
目前乙二醇工藝路線主要分為石油路線和非石油路線，而我國富煤少油的能源結構決定了非石油路線合成乙二醇的重要性[1]。
乙二醇合成技術的主要工藝路線[1，2]如下圖：
圖1可知，在乙二醇合成工藝中CO和H2作為原料氣在不同工段分別使用。表1給出了常見乙二醇合成技術專利商對CO和H2原料氣的要求。通常乙二醇合成所需原料氣來自煤氣化工藝，首先通過煤氣化將原煤轉化為煤氣，表2給出了常見氣化技術凈化煤氣的組分。氣化煤氣經過變換、冷卻、凈化送出氣化界區。此時，送出氣化界區的合成氣為脫除H2S和CO2的凈煤氣，其組分見表2[3]。由此可見，合成氣在進入乙二醇合成工段之前必須經過合成氣分離工段，將合成氣中各組分。
進行分離。各種氣化技術中，碎煤加壓氣化技術的合成氣成分相對復雜，其分離工藝也相對復雜，本文將以碎煤加壓氣化合成氣為原料探討合成氣的分離技術。
二、氣體分離技術介紹
目前合成氣分離技術主要有深冷分離和變壓吸附[4，5]。
深冷分離
深冷分離應用廣泛的是部分冷凝，其利用合成氣各組分冷凝點的差別，使混合氣在-165℃～-210℃的低溫下，令某一組份或幾個組份冷凝液化，其他組份保持氣態，從而分離各組分。深冷分離可同時制得二種以上高純度氣體，流程簡單、裝置占地少，操作簡便，工藝成熟可靠。但是必須脫除原料氣中水和CO2，使其含量小于1ppm，否則在低溫下堵塞管道。另外，目前該工藝技術需引進。
變壓吸附
變壓吸附是采用吸附劑對混合氣中不同組分的吸附能力差異，通過吸附脫附分離不同的組分，以變壓吸附制氫應用最多。混合氣中各組分在吸附劑上的吸附能力主要決定于吸附劑的選擇性和組分的分子結構。吸附劑的選擇性決定于采用的吸附劑，當前吸附劑種類較多，特種吸附劑也有較多工業應用，如甲烷專用吸附劑、CO專用吸附劑等。常見氣體的吸附能力強弱順序為：H2 三、合成氣分離技術探討
表3為某煤種經過碎煤加壓氣化、變換冷卻、低溫甲醇洗得到的凈化合成氣組分及其沸點。
表4所示的凈化煤氣即是送入分離工段進行分離以滿足表1中乙二醇合成原料氣要求的合成氣，原則上可采用深冷分離或變壓吸附進行分離。
對于深冷分離法，由于CO2沸點過高，深冷分離過程中會產生 “結冰”現象，造成管道或換熱器等堵塞，造成安全隱患，首先需采取一定的措施進一步脫除。合成氣其余組分為CO、H2、烴類、N2、Ar，H2沸點最低且和CO、N2的沸點差距較大，可優先作為不凝氣氛分離，并可得到組分純凈的H2;烴類和Ar作為沸點較高的組分可以在控制溫度的條件下以液體狀態分離出系統，得到的LNG也可以達到《液化天然氣一般特性(GB/T 19204-2003)》的技術規格中的要求;但是CO的沸點和N2及CH4沸點太接近，通過深冷分離得到的CO產品氣中N2和CH4的含量較高，不能滿足乙二醇合成的要求。另外，實際工藝模擬結果顯示深冷分離所得的H2產品氣和CO產品氣均不能達到乙二醇合成工藝要求，均需在深冷分離工藝之后分別增加相應的變壓吸附提純工藝。
對于變壓吸附分離，根據選擇的吸附劑不同以及不同組分分子在吸附劑上的吸附能力的不同進行分離。H2在任何吸附劑上吸附能力均很低且組分中H2含量最高，首先從合成氣中分離可以降低后續工藝、設備的能力。然后主要組分烴類和CO吸附能力相對接近，完全分離較為困難，可選用對CO具有高選擇性打的吸附劑優先分離CO，然后剩余富甲烷氣體通過深冷得到LNG;或選用對烴類具有較高吸附能力的吸附劑優先分離烴類，烴類通過深冷得到LNG，剩余富CO通過CO吸附劑分離得到純凈的CO產品氣。優先分離CO需要選擇對CO具有高選擇性打的吸附劑，成本較高。另外，由于N2、Ar及少量CO的存在，此時富甲烷氣體氣量大于經過提純得到的烴類氣體，此時進行深冷制取LNG需要較多的冷量。因此，首先提純CH4并深冷制取 LNG，之后再進一步變壓吸附提純CO的方案具有更多的合理性。
經過分析可知，對于碎煤加壓氣化所得凈化合成氣的分離，無論是深冷分離還是變壓吸附，僅用單一的氣體分離方法均不能達到最終的分離結果。對比深冷分離+變壓吸附和變壓吸附+深冷分離兩種不同路線，深冷分離+變壓吸附路線在深冷分離之后還需增加相當于變壓吸附+深冷分離處理能力的變壓吸附裝置，其在工藝合理性及投資上均不具備優勢，因此變壓吸附+深冷分離更具有合理性。
四、結論
本文選擇典型的碎煤加壓氣化所得凈化合成氣作為分離對象，分析力深冷分離和變壓吸附兩種氣體分離方法，發現單一的分離方法并不能達到最終的分離結果。同時，通過討論和比較認為變壓吸附+深冷分離工藝合理、投資有優勢，因此變壓吸附+深冷分離更具有合理性。
參考文獻
[1]周張鋒，李兆基，潘鵬斌，林凌，覃業燕，姚元根; 煤制乙二醇技術進展; 化工進展; 2010(11).
[2]王建平，楊文書，呂建寧; 合成氣經草酸酯制乙二醇技術進展; 化工進展; 2009(07).
[3]陳菊枝，洪獻春; 煤炭氣化技術; 化學工程與裝備; 2011(04).
(4)魏璽群，陳健; 變壓吸附氣體分離技術的應用和發展; 低溫與特氣; 2002(03).
[5]羅梅玉，許凱峰; 深冷分離工藝方案的選擇及主要工藝參數的確定; 中國海上油氣工程; 1998(05).
作者簡介：荀航(1985-)，男，助理工程師，工學學士，大連理工大學，從事壓力容器設計和項目工程技術管理。
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