[发明专利]一种合成氨尾气制备电子级一氧化碳的生产装置及其工艺

说明书

本发明公开了一种合成氨尾气制备电子级一氧化碳的生产装置及其工艺，包括脱硫塔、活性炭吸附器、脱氧器、碱洗器、冷凝器、脱轻精馏塔、脱重精馏塔、膜压机和充气瓶，脱硫塔连通于活性炭吸附器，活性炭吸附器连通于脱氧器，脱氧器连通于碱洗器，碱洗器通过冷凝器连通于脱轻精馏塔，脱轻精馏塔连通于脱重精馏塔，脱重精馏塔通过膜压机连通于充气瓶。本发明设置有脱硫塔、活性炭吸附器、脱氧器、碱洗器，采用多种多层级除杂步骤提高对其他气体去除效果，提高一氧化碳的纯度，达到高纯度电子级5N一氧化碳，实现了合成氨尾气的高价值利用；本发明工艺中没有产生废酸，这样对设备和容器的要求不高，同时也不会产生污染产品的气体杂质。

技术领域

本发明涉及高纯气体制备技术领域,尤其是一种合成氨尾气制备电子级一氧化碳的生产装置及其工艺。

背景技术

合成氨工业中大多需要利用煤化工产生的合成气通过转化和净化得到高纯氢气，在净化氢气原料的过程中，会产出富含一氧化碳的尾气，大部分尾气都作为燃料或者直接排放到大气中，造成了一定的浪费和污染。而另一方面，电子级一氧化碳主要用于半导体领域芯片的刻蚀、在多晶态钻石膜的生产中、为化学气相沉积工艺过程提供碳源、用于医药中间体、标准气配制、一氧化碳激光器、环境监测和科学研究等领域，这些领域都需要大量的电子级一氧化碳气体。

针对上述问题，现有技术公开了一些一氧化碳制备技术方案，如下：

1、如中国专利公开了一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的方法和装置(公开号：CN104528647A)，其中，所述合成气为经过预处理的混合气；方法包括：H2及低沸点杂质通过精馏从塔顶被分离得到，CH4、O2及高沸点杂质通过二次精馏从塔釜被分离得到，N2及未被除去的高沸点杂质通过三次精馏从塔顶被分离得到，CO通过三次精馏从塔釜被分离得到；其中，这一过程伴随的能量传递过程通过所述分离得到的N2的循环回路的吸、放热来实现。本发明还提供了一种上述方法的装置，主要包括脱氢塔C1、脱氧-甲烷塔C2和脱氮塔C3的连续精馏设备及实现能量传递的相关设备。本发明克服了传统方法的缺陷，节省了设备投资，降低了能耗，提高了产品附加值，实现了循环经济效应。

2、如中国专利公开了制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的系统及方法(公开号：CN105865147B)，系统主要包括原料气净化单元、低温液化分离单元、CO产品压缩机及混合冷剂压缩机；所述的低温液化分离单元包括主换热器、洗甲烷塔、脱氢塔、脱甲烷塔及脱氮塔，所述的脱氢塔塔底设有第一蒸发器，所述的脱甲烷塔塔底设有第二蒸发器、塔顶设有第一冷凝器，所述的脱氮塔塔底设有第三蒸发器、塔顶设有第二冷凝器，本发明通过该四塔流程得到高纯度的富H2和CO产品的同时，可以得到高纯度液态甲烷，装置对原料气的适应能力强，降低了装置对原料气杂质的要求，根据CO产品气的压力，从CO压缩机的末级或中间级抽出一部分CO循环作为精馏塔的冷源和热源，取消了氮气压缩机和膨胀机，设备较少，投资小。

3、中国专利公开了一种节能减排的高纯一氧化碳的精制方法(公开号：CN101723365B)，以焦碳、二氧化碳和氧气为原料制成粗煤气，经冷却降温后进入电除焦油器，得到的粗煤气直接进入多级压缩机中的1级气缸增压，在水解催化剂的作用下，使粗煤气中的COS分解成CO2和H2S，然后进行粗脱流，使COS降低至300×10-6以下，粗脱硫后的粗煤气返回多级压缩机中的2-3级气缸，经增压后进入真空变压吸附装置(VPSA)，使H2S含量为20×10-6，COS含量为(20～50)×10-6，然后再进入精脱硫塔，在催化剂作用下进行精脱硫，此时出口的气体即为高纯CO气体，含量为97～98％。整个工艺流程中的有毒气体COS及CO2均做到零排放，改善了环境。

上述技术方案中虽然在一定程度制备出高纯度一氧化碳，但是也存在以下几个问题：

1、生产的一氧化碳纯度不稳定，不能用于电子特气的生产，电子特气生产需要要品质非常稳定，没有提到合成气中的硫化物等杂质的去除；

2、一些制备工艺中会产生废酸反应涉及到高温对于设备和容器的材质要求较高，浓硫酸腐蚀容易产生氢气杂质，进而污染产品；