CN116588938A - 一种煤气预处理和提纯一氧化碳的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤气预处理和提纯一氧化碳的工艺，先对煤气进行预处理，得到净化煤气，再将净化煤气进行脱氧处理，得到的脱氧气经VPSA脱CO2处理和VPSA提纯CO处理，最终得到CO产品气。本发明提供的预处理工艺可以有效地脱除煤气中的有机硫和无机硫组分，实现了总硫脱除率≧80％，提纯得到的CO产品气的纯度在98.5％以上，可作为有机化工产品的原料，用途广泛，从而使低附加值的煤气的经济效益大幅提升，实现了节能、减排、资源化，有巨大的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及煤气回收利用技术领域，进一步地涉及一种煤气预处理和提纯一氧化碳的工艺。
背景技术
煤气是一种可燃气体，主要成分为一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气及烃类，同时含有少量HCl、有机硫、无机硫及粉尘。煤气具有热值低、气量大的特点，这增加了其利用难度。煤气除用于自身作燃料外，还有大量富余的煤气需要外排，外排的煤气通常用于TRT发电、炼焦炉、加热炉、均热炉、轧钢加热炉燃料及锅炉蒸汽发电。目前煤气预处理均采用末端治理技术净化煤气，但末端治理存在用户站点分散、重复投资、运行费用高、治理难等缺点。
CO也是一种用途非常广泛的化工原料，也是合成一系列基本有机化工产品和中间体的重要原料，可以制取几乎所有的基础化学品，如氨、光气以及醇、酸、酐、酯、醛、醚、胺、烷烃和烯烃等。利用CO与过渡金属反应生成羰络金属或羰络金属衍生物的性质，可以制备有机化工生产所需的各类均相反应催化剂。此外，CO还可在聚乙烯聚合反应中用作终止剂。而CO一般是通过煤气提纯制取的，常见的提纯方法有深冷分离法，该法技术成熟，但是流程复杂，需要经过预处理，且装置的能耗较高，另外一种提纯CO的方法是溶剂吸收法，通过Cu2+络合物吸收CO，但该法对环境污染比较严重，且能耗高。
尽管市面上有很多的PSA提纯CO装置，但是现有的PSA提纯CO技术存在一些问题：
(1)现有的PSA提纯CO技术制成的CO产品气纯度低，杂质含量高，产品气需要进一步处理；
(2)现有的PSA提纯CO工艺和配套装置使用起来不够节能，并且不便于勘测气体数据。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种煤气预处理和提纯一氧化碳的工艺，先脱除煤气中的油分、有机硫和无机硫组分，得到满足排放要求的净化煤气，再对净化煤气依次进行脱氧、脱CO2和CO提纯，得到最终的CO产品气，CO产品气纯度可达95％以上，实现了对煤气的净化和充分利用，节约资源，避免浪费。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种煤气预处理和提纯一氧化碳的工艺，包括如下工艺步骤：
将煤气经过预处理得到净化煤气；
将所述净化煤气进行脱氧处理，得到脱氧气；
所述脱氧气经VPSA脱CO2处理和VPSA提纯CO处理，得到CO产品气。
一些技术方案中，所述VPSA脱CO2处理在多个并联的CO2吸附塔中进行，所述CO2吸附塔内设有装填CO2吸附剂的吸附床层；所述VPSA提纯CO处理在多个并联的CO吸附塔中进行，所述CO吸附塔内设有装填CO吸附剂的吸附床层；所述VPSA脱CO2处理和所述VPSA提纯CO处理均包括以下步骤：吸附过程、均压降压过程、逆放过程、抽真空过程、均压升压过程和最终升压过程，以实现所述CO2吸附塔和所述CO吸附塔从吸附到再生的循环工艺过程。
一些技术方案中，所述VPSA脱CO2处理的具体步骤如下：
所述吸附过程包括：在所述CO2吸附塔内采用吸附剂将所述脱氧气内的CO2和水吸附下来，脱除CO2的气体进行所述VPSA提纯CO处理；
所述均压降压过程包括：在所述吸附过程结束后，将较高压力的所述CO2吸附塔内的气体转入另一个较低压力的所述CO2吸附塔内，使相邻的两个所述CO2吸附塔内的压力相等，即完成一次均压降压步骤，本过程可包括多次均压降压步骤；
所述逆放过程包括：在所述均压减压过程结束后，逆着吸附方向将所述CO2吸附塔内的压力降至预设压力，以使被吸附的CO2解吸出来并送出界外，使所述CO2吸附塔内的吸附床层完成部分的再生；
所述抽真空过程包括：在所述逆放过程结束后，逆着吸附方向对所述CO2吸附塔进行抽真空，以使被吸附的CO2全部解吸出来并送出界外，使所述CO2吸附塔内的吸附床层完成全部的再生；
所述均压升压过程包括：在所述抽真空过程结束后，将另一个的较高压力的所述CO2吸附塔内的气体转入较低压力的所述CO2吸附塔内，使相邻的所述CO2吸附塔内的压力相等，即完成一次均压升压步骤，本过程与所述均压降压过程相对应；
所述最终升压过程包括：在所述均压升压过程结束后，采用所述CO2吸附塔出口的富CO气将所述CO2吸附塔内的压力升至吸附压力，为下一轮所述吸附过程做准备。
一些技术方案中，所述VPSA提纯CO处理还包括在所述均压降压过程和所述逆放过程之间的置换过程，在所述CO吸附塔中完成所述吸附过程后，所述脱除CO2的气体中的CO被吸附下来，经所述均压降压过程后进行所述置换过程，具体步骤为：将一部分所述CO产品气从所述CO吸附塔的塔底通入，顺着吸附方向将所述CO吸附塔内的其他气体置换出去，以使所述CO吸附塔内的CO纯度达到98.5％以上，所述CO吸附塔的出口排出的置换气进入原料气缓冲罐，随后依次进行所述逆放过程、所述抽真空过程、所述均压升压过程和所述最终升压过程。
一些技术方案中，所述预处理包括除油过程、脱硫过程和增压升温过程，
所述除油过程包括：采用除油剂脱除所述煤气中的油分；所述脱硫过程包括：采用脱硫剂脱除所述煤气中的硫组分，得到所述净化煤气；所述增压升温过程用于对所述混合煤气进行增压和加热，以克服所述预处理过程中的压力损失以及为所述脱氧处理提供反应温度。
一些技术方案中，所述脱氧处理包括：所述净化煤气中的O2与H2在脱氧催化剂的作用下完全反应，得到所述脱氧气。
一些技术方案中，所述逆放过程的预设压力为0.01MPa.G～0.02MPa.G。
一些技术方案中，所述除油剂为活性炭除油剂。
与现有技术相比，本发明所提供的煤气预处理和提纯一氧化碳的工艺具有以下有益效果：
1、本发明提供的工艺先对煤气进行预处理，总硫脱除率≧80％；随后对净化后的煤气进行CO提纯，得到的CO产品气纯度在98.5％以上，使煤气得到最大程度资源化综合利用，提高整体经济效益的目的；
2、本发明中预处理过程产生的废氧化铁和活性炭可用于炼钢；VPSA脱CO2处理得到的CO2可以进一步进行液化回收，避免了CO2向大气的直接排放，且采用的催化剂和吸附剂均为固体物质，无废水排放，资源利用与能量利用率高，具有较好的环保效益与社会效益；
3、本发明工艺过程简单，使用的仪器设备均为常用设备，投资及运行成本低、稳定性好，可靠性高、节能降耗、对环境友好。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明提供的煤气预处理和提纯一氧化碳的工艺流程框图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明提供了一种煤气预处理和提纯一氧化碳的工艺，包括如下工艺步骤：
S1、将煤气经过预处理，得到净化煤气；
S2、将上述的净化煤气进行脱氧处理，得到脱氧气；
S3、上述的脱氧气经VPSA脱CO2处理和VPSA提纯CO处理，得到CO产品气。
步骤S1中，预处理包括除油过程、脱硫过程和增压升温过程。
其中，除油过程在除油塔内进行，除油塔内部设有装填除油剂的床层，具体过程如下：界区外的压力为8～9kPa的常温煤气从塔底进入除油塔，通过除油剂脱除煤气中绝大部分油分，以延长后续净化过程中装置的使用寿命。
上述除油剂的种类不做限定，优选为活性炭除油剂。
脱硫过程在脱硫装置内进行，脱硫装置优选为脱硫塔，脱硫塔内部设有装填脱硫剂的床层，脱硫剂的种类不做限定，优选为氧化铁脱硫剂。
上述所用的氧化铁脱硫剂具有较高的脱硫活性和硫容，其中在常温下具有脱硫活性的主要成分为：α-Fe2O3·H2O和γ-Fe2O3·H2O。
当煤气通过床层时，煤气中的硫组分H2S与氧化铁脱硫剂接触反应生成硫化铁。反应为：Fe2O3·H2O+3H2S＝Fe2S3·H2O+3H2O。
由于煤气中含有少量氧气，生成的硫化铁又与氧气反应生成氧化铁并析出硫磺。反应为：2Fe2S3·H2O+3O2＝2Fe2O3·H2O+6S。
当煤气中的O2/S≥3时，这一脱硫-再生过程将不断进行，直到脱硫剂空隙被堵塞而失效，在此过程中，具有活性的氧化铁脱硫剂实际上相当于催化剂的作用。
从微观上看，脱硫过程可细分为以下几步：
(1)硫组分通过气固界面上的气膜和氧化铁脱硫剂微孔向内部扩散到氧化铁水合物表面；
(2)硫组分溶解于氧化铁脱硫剂表面，并离解成HS-、S2 -离子；
(3)HS-、S2 -离子与水合氧化铁中的晶格氧(OH-，O2 -)相互置换，生成Fe2S3·H2O；
(4)晶格重排，水合氧化铁的针型及立方体结构转变成水合硫化铁的单斜晶体；
(5)生成的表层硫化铁与内层的氧化铁进行界面反应，硫向内扩散；
(6)表面更新后，表面的氧化铁继续吸收H2S。
经过除油过程和脱硫过程得到的净化的煤气进行增压升温过程，具体过程如下：可采用增压装置进行增压过程，优选采用鼓风机，将净化的煤气的压力增加至70kPa左右，以克服后续的脱氧处理过程中因装置阻力造成的压力损失。
同时通过加热装置进行升温过程，优选采用加热器将初步净化的煤气的温度加热至所需温度，优选为180℃，随后进一步进行脱氧处理。
净化煤气经出界区调节阀稳压至8～9kPa后送出界区，该净化煤气燃烧后可满足国家对SO2的浓度要求。
步骤S2中，脱氧处理在脱氧装置中进行，优选在内部设有脱氧催化剂的脱氧塔内进行，具体步骤如下：净化煤气先经过压缩机压缩至0.7MPa.G，从塔顶进入脱氧塔，在升温的状态下，净化煤气中的微量氧和氢气在脱氧催化剂作用下发生反应，脱氧反应为：2H2+O2＝2H2O。
脱氧后的脱氧气从脱氧塔的塔底流出，经冷却装置冷却至40℃并分液，进行后续的VPSA脱CO2处理和VPSA提纯CO处理。
步骤S3中，VPSA脱CO2处理在多个并联的CO2吸附塔中进行，优选为6个CO2吸附塔，每个CO2吸附塔内均设有装填CO2吸附剂的吸附床层。
脱氧气分流进入6个CO2吸附塔，在各个CO2吸附塔内分别进行VPSA脱CO2处理，包括以下步骤：吸附过程、均压降压过程、逆放过程、抽真空过程、均压升压过程和最终升压过程，实现了各个CO2吸附塔从吸附到再生的循环工艺过程；
具体过程如下：
(1)吸附过程：CO2吸附塔内的吸附床层装填有CO2吸附剂和干燥剂等多种吸附剂，脱氧气从塔底进入CO2吸附塔，在多种吸附剂的作用下将脱氧气内的CO2和水等物质吸附下来，未被吸附的脱CO2气(富CO气)从塔顶流出，进行VPSA提纯CO处理。
当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达吸附床层出口预留段时，关掉该CO2吸附塔的原料气进料阀和出口阀，停止吸附过程，CO2吸附塔开始转入再生过程。
(2)均压降压过程：在上述吸附过程结束后，顺着吸附方向将该CO2吸附塔内的较高压力的气体放入其他的已完成再生过程的较低压力的CO2吸附塔，该过程不仅是降压过程，更是进一步回收死空间中富CO气的过程，可进行连续多次均压降压过程直至压力达到预设压力并维持稳定。
(3)逆放过程：在上述均压降压过程结束后，吸附前沿已达到床层出口，这时，逆着吸附方向将该CO2吸附塔压力降至0.01MPa.G～0.02MPa.G，此时被吸附的CO2开始从吸附剂中大量解吸出来，解吸的CO2气经稳压后送出界外，此时，CO2吸附塔内的吸附床层完成部分的再生。
此处可设置与各个CO2吸附塔的出口连通的CO2回收装置，可用于回收储存CO2吸附塔内解吸的CO2。
(4)抽真空过程：在上述的逆放过程结束后，逆着吸附方向对吸附塔进行抽真空，使吸附剂中的CO2得以完全解吸，随后送出界区，此时，CO2吸附塔内的吸附床层完成全部的再生。上述可采用抽真空装置进行抽真空过程，抽真空装置优选为真空泵。此处解吸的CO2可送入上述的CO2回收装置。
(5)均压升压过程：在上述的抽真空过程结束后，用来自其它的已完成吸附过程的CO2吸附塔内较高压力的富CO气依次对该CO2吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是均压升压过程，而且更是进一步回收死空间中富CO气的过程。
(6)最终升压过程：在上述的均压升压过程结束后，为了使CO2吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附过程并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调压阀缓慢而平稳地用出口的富CO气将CO2吸附塔压力升至吸附压力。
经过上述过程后CO2吸附塔便完成了一个完整的“吸附—再生”循环，又为下一次“吸附—再生”循环过程做好了准备。
6个CO2吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作即可实现气体的连续分离与提纯。
步骤S3中的VPSA提纯CO处理，在多个并联的CO吸附塔中进行，优选为6个CO吸附塔，每个CO吸附塔内均设有装填CO吸附剂的吸附床层。
脱CO2气分流进入6个CO吸附塔，在各个CO吸附塔内分别进行VPSA脱CO处理，包括以下步骤：吸附过程、均压降压过程、置换过程、逆放过程、抽真空过程、均压升压过程和最终升压过程，实现了各个CO吸附塔从吸附到再生的循环工艺过程。
具体过程如下：
(1)吸附过程：脱CO2气(富CO气)从塔底进入CO吸附塔，在CO吸附剂的作用下将脱CO2气(富CO气)内的CO吸附下来，未被吸附的H2、N2等气体组分从塔顶排出。
当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达吸附床层出口预留段时，关掉该CO吸附塔的原料气进料阀和出口阀，停止吸附过程，CO吸附塔开始转入再生过程。
(2)均压降压过程：在上述的吸附过程结束后，顺着吸附方向将该CO吸附塔内的较高压力的气体放入其他的已完成再生过程的较低压力的CO吸附塔，可进行连续多次均压降压过程直至压力达到预设压力并维持稳定。
(3)置换过程：在上述的均压降压过程结束后，将一部分提纯的CO产品气从CO吸附塔的塔底通入，顺着吸附方向将CO吸附塔内的其他气体置换出去，以使CO吸附塔内的CO纯度达到99％以上，CO吸附塔的出口排出的置换气排入原料气缓冲罐；
(4)逆放过程：在上述的置换过程结束后，吸附前沿已达到床层出口，这时，逆着吸附方向将吸附塔压力降至0.01MPa.G～0.02MPa.G，此时被吸附的CO开始从CO吸附剂中大量解吸出来，解吸的CO气经稳压后进入CO缓冲罐，此时，CO吸附塔内的吸附床层完成部分的再生。
(5)抽真空过程：在上述的逆放过程结束后，逆着吸附方向对吸附床进行抽真空，使CO吸附剂中的CO得以完全解吸，得到CO产品气，送入CO缓冲罐，随后送出界区，此时，CO吸附塔内的吸附床层完成全部的再生。上述可采用抽真空装置进行抽真空过程，抽真空装置优选为真空泵。
(6)均压升压过程：在上述的抽真空过程结束后，用来自其它的已完成吸附过程的CO吸附塔内较高压力的气体对该CO吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，可进行连续多次均压降压过程直至压力达到预设压力并维持稳定。
(7)最终升压过程：在上述的均压升压过程结束后，为了使CO吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附过程并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调压阀缓慢而平稳地用出口的CO气将CO吸附塔压力升至吸附压力。
经过上述过程后CO吸附塔便完成了一个完整的“吸附—再生”循环，又为下一次“吸附—再生”循环过程做好了准备。
6个CO吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作即可实现气体的连续分离与提纯。
此外，本发明还提供了匹配该工艺流程的系统，包括预处理单元和CO提纯单元，其中预处理单元包括依次连接的除油装置和脱硫装置，除油过程、脱硫过程分别在除油装置和脱硫装置中进行，除油装置优选为除油塔，脱硫装置包括脱硫塔和设置在脱硫塔内的脱硫剂。
预处理单元还设有加热装置和冷却装置，其中，加热装置设置在脱硫装置和脱氧装置之间的管路上，将经过脱硫处理的煤气加热至脱氧处理所需的温度。
该系统还设有调压装置，调压装置包括设置在脱硫装置和脱氧装置之间管路上的增压器，优选为鼓风机，对经过除油处理和脱硫处理得到的净化煤气进行增压，压力增加至70kPa左右，以克服送入后续的脱氧装置中因阻力造成的压力损失。
而CO提纯单元包括依次连接的脱氧装置、VPSA脱CO2装置和VPSA提纯CO装置。具体的是，脱氧装置包括脱氧塔和设置在脱氧塔内的脱氧催化剂；VPSA脱CO2装置包括多个并联的CO2吸附塔和设置在CO2吸附塔内的装填CO2吸附剂的吸附床层；VPSA提纯CO装置包括多个并联的CO吸附塔和设置在CO吸附塔内的装填CO吸附剂的吸附床层。
在CO2吸附塔的解析气出口处还设有CO2回收装置，可对解吸的CO2进行进一步的回收储存。
本系统还设有冷却装置，冷却装置设置在脱氧装置和VPSA脱CO2装置之间的管路上，高温的脱氧气冷却至40℃后进入VPSA脱CO2装置。
此外，本系统的调压装置还包括分别设置在VPSA脱CO2装置和VPSA提纯CO装置上的调压阀。具体的，在CO2吸附塔和CO吸附塔上分别设有第一调压阀和第二调压阀，用于分别调节CO2吸附塔和CO吸附塔的出口及内部的气体压力。
更优选的，上述调压阀可根据VPSA脱CO2装置和VPSA提纯CO装置的具体型号、结构和大小，以及生产要求调整安装的数量和型号。
调压装置还包括设置在脱硫装置出口的第三调压阀，净化煤气经第三调压阀稳压至8～9kPa后送出界区，该净化煤气燃烧后可满足国家对SO2的浓度要求。
本系统还设有DCS控制系统和显示器，DCS控制系统分别与预处理单元和CO提纯单元电连接，具体的是，本系统在各装置之间的连接管路上设置程控阀，程控阀与DCS控制系统电连接，DCS控制系统控制程控阀的开关实现对运行过程的切换控制，DCS控制系统还与加热装置、抽真空装置等仪表设备电连接，进而实现对该系统的参数设置、运行过程的切换控制和实时监测。显示器可方便操作人员对上述系统进行启动或关闭以及设定更改相应参数等操作。
本系统还设有气体监控装置，用于检测煤气预处理前后气体的成分、浓度以及CO产品气的纯度。
在本系统开始工作前还需要进行开车准备工作，系统的开车准备主要是指本系统中的工艺管道、管件及阀门等的检验，系统管道的吹扫与清洗，系统的气体泄漏性试验，系统的气密检验等。由于本系统为煤气系统，因而系统的检验需特别仔细认真。
在系统正式投料前还应用干燥、洁净的氮气对整个系统内的装置进行彻底置换使整个系统的含氧量低于0.5％(体积)。置换方法可按正常运行步骤进行，即以氮气作为原料气通入，启动系统开始运行，直到CO产品气出口和CO2解吸气出口的氧含量均小于0.5％为止(至少三次取样分析均合格才能视为合格)。如氮气量不足，则可分阶段逐塔、逐管通入氮气进行置换。
在所有设备、仪表、微机等都已准备完毕并经过了严格检查，系统也已完成置换后，即可进入首次投料、开始生产过程。
操作人员可在显示器上设定吸附时间和各装置的操作系数从而调整煤气的净化效果和CO产品气纯度。
由于VPSA脱CO2装置和VPSA提纯CO装置均是由6台吸附塔组成，因而为提高装置的可靠性，本装置编制了一套切塔与恢复程序。即：当某一台吸附塔出现故障时，可将其脱出工作线，让剩余的吸附塔继续生产。
具体步骤如下：
1、故障塔判断：
当某吸附塔的压力异常和程控阀出错同时发生时，就认为此塔故障，应予以切除。此时DCS控制系统将提示操作人员，在显示器上对应的吸附塔变成红色。
2、切塔操作：
经操作人员确认故障属实后，直接在显示器上选中故障塔的切除键，然后将其置“ON”。则DCS控制系统设定的程序将自动关断该塔的所有程控阀，将故障塔切出工作线。
DCS控制系统的控制器自动将程序切入与切塔前相对应的点，保证切除时其他吸附塔压力无大的波动。
切塔后，在系统正常运行情况下，请检修人员检修故障塔。
如果在已切除一台吸附塔后又有吸附塔故障出现，则重复以上的操作即可继续切塔运行。
另外要注意的是：
(1)装置只允许依次切除，不允许同时切除两个吸附塔。
(2)吸附塔上的进气阀、出气阀和解吸气阀同时处于打开状态且吸附塔压力报警时，设定的程序将强制切塔并报警。
由于绝大多数故障均出现在仪表和控制系统上，因而通常切塔后的检修无需拆工艺管线和设备。
但被切除塔在检修时，如需要拆开连接的工艺管道或设备，则必须先停止生产，需隔离该故障塔，再将塔内气体排入燃气系统并进行置换。
3、故障塔恢复
当被切除塔的故障排除后，需要将其重新投入正常运行，但如果投入的时机、状态不对，将引起较大的压力波动和产品纯度变化，甚至可能出现故障和安全事故。为此，本系统设计的自动恢复软件能够自动找出最佳状态恢复，使系统波动最小。
恢复过程如下：
(1)操作人员发出塔恢复指令：
在显示器上直接点动需要恢复的吸附塔的切除键，将其置“OFF”然后确认。
(2)自动等待合适的时间将故障塔恢复至运行程序。
DCS控制系统设定的自动恢复软件程序可根据各塔的压力状态，自动确定恢复后应进入的最佳运行步序，然后自动等待到该步序的最佳切入时机，切入新程序。
注意：新恢复的塔总是从解吸阶段切入的(即均压降压过程～逆放过程)，这样可保证恢复后的产品纯度不变。
本系统在接到生产调度的停产通知后即可进行正常停产操作。
具体步骤如下：
(1)首先通知前后工段做相应的调整；
(2)在显示器上将运行按钮复位至STOP状态，将程控阀全部关闭；
(3)关闭各个装置上的所有阀门，使系统与界区外隔断。
(4)在显示器上操作运行按钮运行系统几步，使程控阀动作数次以使各塔压力基本相等并且都处于较高的正压。
至此，就完成了整个正常停产过程。停产后，VPSA脱CO2装置和VPSA提纯CO装置处于正压状态，且与界区隔断。因而，系统可较长时间地处于安全停产状态。但由于停产后系统内仍然是易燃、易爆气体，所以整个界区仍然是防爆界区，严禁动火。
在正常停产后，各吸附塔的压力相同，DCS控制系统的程序复位，因而再次生产应按正常生产步骤操作。
利用本发明提供的工艺进行煤气预处理和提纯一氧化碳，得到的实验结果如表1。
表1煤气预处理和提纯一氧化碳实验结果
| 时间(小时：分钟) | 0:26 | 4:26 | 8:26 |
| 进口总硫浓度(ppm) | 52.71 | 48.95 | 42.45 |
| 出口总硫浓度(ppm) | 8.74 | 8.32 | 7.41 |
| CO产品纯度％ | 98.55 | 98.80 | 99 |
在本工艺运行26min、4h26min和8h26min时对除油塔进口处以及脱硫塔出口处的煤气内的总硫浓度进行检测，同时对CO吸附塔出口处的CO产品气进行纯度检测，如表1所示，本工艺可实现总硫脱除率≧80％，CO产品气纯度≧98.5％。
表2煤气在不同温度下的总硫脱除率
表2示出的是本发明提供的煤气脱硫装置分别在80、110、120、140、150℃温度下的总硫脱除率的测试结果，采用硫分析仪对入、出口处的煤气内的硫组分和浓度进行检测，结合表中数据，本系统可实现总硫脱除率达80％以上。
表3煤气预处理和提纯一氧化碳实验能耗统计
如表3所示，在煤气预处理和提纯一氧化碳实验结束后，对匹配该工艺过程的系统内各装置设备实际运行的能耗进行统计计算，本系统大约每小时可节省6.67％的电量、14.29％的循环冷水量以及3％的低压蒸汽量，在一定程度上减少了能源损耗，提高了经济效益。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种煤气预处理和提纯一氧化碳的工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：
将煤气经过预处理得到净化煤气；
将所述净化煤气进行脱氧处理，得到脱氧气；
所述脱氧气经VPSA脱CO2处理和VPSA提纯CO处理，得到CO产品气。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，
所述VPSA脱CO2处理在多个并联的CO2吸附塔中进行，所述CO2吸附塔内设有装填CO2吸附剂的吸附床层；
所述VPSA提纯CO处理在多个并联的CO吸附塔中进行，所述CO吸附塔内设有装填CO吸附剂的吸附床层；
所述VPSA脱CO2处理和所述VPSA提纯CO处理均包括以下步骤：吸附过程、均压降压过程、逆放过程、抽真空过程、均压升压过程和最终升压过程，以实现所述CO2吸附塔和所述CO吸附塔从吸附到再生的循环工艺过程。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，
所述VPSA脱CO2处理的具体步骤如下：
所述吸附过程包括：在所述CO2吸附塔内采用吸附剂将所述脱氧气内的CO2和水吸附下来，脱除CO2的气体进行所述VPSA提纯CO处理；
所述均压降压过程包括：在所述吸附过程结束后，将较高压力的所述CO 2吸附塔内的气体转入另一个较低压力的所述CO2吸附塔内，使相邻的两个所述CO2吸附塔内的压力相等，即完成一次均压降压步骤，本过程可包括多次均压降压步骤；
所述逆放过程包括：在所述均压减压过程结束后，逆着吸附方向将所述CO2吸附塔内的压力降至预设压力，以使被吸附的CO2解吸出来并送出界外，使所述CO2吸附塔内的吸附床层完成部分的再生；
所述抽真空过程包括：在所述逆放过程结束后，逆着吸附方向对所述CO 2吸附塔进行抽真空，以使被吸附的CO2全部解吸出来并送出界外，使所述CO2吸附塔内的吸附床层完成全部的再生；
所述均压升压过程包括：在所述抽真空过程结束后，将另一个的较高压力的所述CO2吸附塔内的气体转入较低压力的所述CO2吸附塔内，使相邻的所述CO2吸附塔内的压力相等，即完成一次均压升压步骤，本过程与所述均压降压过程相对应；
所述最终升压过程包括：在所述均压升压过程结束后，采用所述CO2吸附塔出口的富CO气将所述CO2吸附塔内的压力升至吸附压力，为下一轮所述吸附过程做准备。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，
所述VPSA提纯CO处理还包括在所述均压降压过程和所述逆放过程之间的置换过程，
在所述CO吸附塔中完成所述吸附过程后，所述脱除CO2的气体中的CO被吸附下来，经所述均压降压过程后进行所述置换过程，具体步骤为：将一部分所述CO产品气从所述CO吸附塔的塔底通入，顺着吸附方向将所述CO吸附塔内的其他气体置换出去，以使所述CO吸附塔内的CO纯度达到98.5％以上，所述CO吸附塔的出口排出的置换气进入原料气缓冲罐，随后依次进行所述逆放过程、所述抽真空过程、所述均压升压过程和所述最终升压过程。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，
所述预处理包括除油过程、脱硫过程和增压升温过程，
所述除油过程包括：采用除油剂脱除所述煤气中的油分；
所述脱硫过程包括：采用脱硫剂脱除所述煤气中的硫组分，得到所述净化煤气；
所述增压升温过程用于对所述净化煤气进行增压和加热，以克服所述除油过程和所述脱硫过程中的压力损失以及为所述脱氧处理提供反应温度。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，
所述脱氧处理包括：所述净化煤气中的O2与H2在脱氧催化剂的作用下完全反应，得到所述脱氧气。
7.根据权利要求3或4所述的工艺，其特征在于，
所述逆放过程的预设压力为0.01MPa.G～0.02MPa.G。
8.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，
所述除油剂为活性炭除油剂。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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