[发明专利]一种分离气体的方法和设备

说明书

技术领域  化工

背景技术  在工业生产中，常用重力分选固体物料。不同密度的固体物料由于在分选介质中沉降速度或在离心力场中的运动速度不同，构成了分离的条件。在重力场中，不同密度的液体在容器中静止也很容易分层，例如调治鸡尾酒。在相对静止的条件下，不同密度的气体物料也是按所受重力不同分层的。例如在红薯窖内由于二氧化碳气体沉积在窖底而使人窒息。只是在大自然条件下，气体的密度差异比较小，干涉沉降的作用比较大，气体分层不易发生。各种气体都是弹性体，在同一温度下增加压力，能够增加不同成分气体之间的密度差异，为重力分选创造条件。目前，基于气体这一物理性质的分离方法，在工业中应用比较少见。

发明内容  1.一种分离气体的方法本发明分离气体的方法的主要特征为；欲分离的气体混合物经过压缩，进入容器内。容器的外壁的温度(-100℃～1000℃)应保持均衡，避免局部加热或冷却；容器内的混合气体保持合适的压力，合适的压力是指能使欲分离的气体的密度差大于1.5的压力。混合气体在相对静止(间歇法)或很小(0～0.1米/秒)的流速下(连续法)，在容器内按密度不同而分层。经过一定时间后，可根据混合气体各组成成分的体积比，在容器的不同高度，分层后气体所存在的位置，截取分离后的气体.利用减压的方法，使分离后的气体流出容器。

可以采用间歇法，也可以采用连续法分离气体.当采用间歇法时，容器竖直放立；采用连续法分离气体时，容器水平放置。

该方法能够显著地简化现有分离气体的工艺流程，减少设备投资和生产运行费用，降低工业生产成本。

具体实施方式  以从合成甲醇原料气中脱除二氧化碳为例.合成气的主要成分是一氧化碳和氢，在标准状态下，一氧化碳、氢和二氧化碳的密度分别是1.25、0.09、1.96，氢的密度与它们差异比较大，但一氧化碳与二氧化碳的密度差比较小，是难以靠重力分离的.但是，在5Mpa的压力下，一氧化碳、氢和二氧化碳的密度大约分别是62.2、4.4、98.2，二氧化碳与一氧化碳的密度差异显著增大。

采用间歇法为例，把含有二氧化碳的合成气经过压缩，进入一个竖直放置的容器内。容器的外壁的温度在自然环境下保持均衡，避免局部加热或局部冷却；容器内的混合气体达到5Mpa的压力后，停止供气，静止，使各成分在容器内按密度不同而分层。经过若干分钟后，可打开阀门在容器的顶部放出氢气，在底部放出二氧化碳，在中间部位放出一氧化碳或一氧化碳为主的气体。

2.分离气体的设备  利用重力分层分离气体的设备很简单，它仅仅是一个有进出气口的压力容器.用钢或不锈钢制造.其断面形状可以是各种各样，可以是圆形、方形、扇形、三角形，也可以是梯形或多边形.沿轴向，其断面尺寸可以是均匀一致的，也可以是渐变的.当采用间歇法时，容器的高径比为1∶0.1～1，采用连续法分离气体时，容器的长径比(或长边比)为2～100∶1，其值由设计的气体流速和分层所需时间而定。