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摘要:气体的分离提纯过程中,不免会受到各种杂质的影响,二氧化碳正好是空气中含量比较多的杂质,容易对提纯过程产生影响。二氧化碳主要会会对深冷工艺中装置的温度造成严重影响,影响到深冷装置的制冷深度以及轻烃的产量,因此,在气体生产加工过程中要严格控制二氧化碳的含量,避免二氧化碳影响到气体的产量以及过滤效果,气体过滤效果不佳,纯度不够,在进行使用时也会影响到使用效果,进而影响到气体生产企业的核心竞争力。
关键词:二氧化碳;深冷装置;影响;措施
CO2是气体提纯工作中一大阻碍,因为其在空气中的含量比较高的缘故,在进行气体的深冷分离时,由于CO2的存在,常常导致深冷装置制冷受到影响,不仅仅影响相关气体的产量,也影响气体的质量,进而影响到下游产业,同时对于气体生产企业来说,其市场竞争力就会因此而下滑,所以在深冷分离工艺中,一定要注意CO2的含量,不能让它随其它气体一起进入深冷装置。
一、二氧化碳含量升高对深冷装置的影响
CO2对于深冷装置的影响的例子莫过于油田,如大庆油田中的CO2含量较过去三十年已经升高了16到40倍,并且从最近的数据来看,其含量还有可能进一步上升。CO2含量升高带来的影响非常大,尤其对气体的深冷分离工艺有着巨大影响,因为CO2不仅仅影响深冷装置的制冷效果,从而影响到过滤,也影响到原材料的气压,不利于后续的提纯工作。
1.1影响深冷装置的制冷
在利用深冷装置进行轻烃的回首过程中,如果设计时要求C2拥有大于80%的收率,那么深冷装置的制冷就要达到-90℃,所以如果原材料中的的CO2含量过多,造成深冷装置冻堵问题,那么就达不到-90℃的制冷要求,最后就会导致轻烃气体的收率下降。深冷装置对于制冷的温度都有着一定的要求,如果制冷达不到预定的温度,就会影响到相关气体的产量和质量,因此,原材料中的CO2含量升高,会对气体深冷分离的工作产生非常严重的影响,在进行气体分离工作时,要先去除原材料中的CO2,确保深冷分离过程顺利进行。
1.2易造成设备腐蚀
CO2是一种非常容易溶于水的物质,并且它还会与水产生化学反应,在反应时会生成酸性物质,进而对设备造成一定的影响。在深冷分离工艺过程中,原材料中气体的水分子含量较大,一旦遇到低温或者高压环境,这些水分子就会凝结成液态水,进而与CO2发生反应,深冷压缩机的出口处气压就适合液态水凝结,因此,CO2在这个过程中会与水发生反应,对设备产生一定的腐蚀,虽然反应生成物的腐蚀能力并不强,但是长时间下来,设备就容易损坏,不仅会造成高昂的维修以及保养费用,一旦保养不及时,设备出现了问题,就会影响到企业的生产进度,进而影响到企业的信誉。
二、降低二氧化碳对深冷装置影响的有效措施
CO2不仅会影响到气体的产量,同时还会使得设备老化,增加生产企业的维护成本,企业在进行生产工作时,要尽量避免CO2CO2进入深冷装置,因此,在气体混合物进入深冷装置之前,经过物理或者化学方式处理,将CO2吸收掉,气体初步得到提纯,同时也可以避免CO2为后续的工作带来不利影响。
2.1吸收工艺
CO2气体的化学性质比较活泼,稳定性较差,容易与其它物质发生化学反应,而烷烃类物质的化学性质较为稳定,吸收工艺就是利用它们化学活性方面的差异,从而将CO2吸收,使其不进入深冷装置,这样就不会对深冷分离的后续过程以及深冷装置设备本身造成影响。但是这种方式要注意吸收剂对于原材料的影响,因为吸收剂也会在吸收过程中融入原材料,变成原材料的其它杂质,可能会不利于后续的深冷分离工作,所以在进行吸收工艺时,吸收剂的选择十分重要。
目前,吸收工艺一般为浅冷-油吸收复合工艺,这种方式是将浅冷烃作为吸收剂,吸收过滤原材料中的CO2,这样就能将吸收剂对于原材料的影响降到最小,而且还能有效去除原材料中的CO2,能够大大提高轻烃的产率。
吸收工艺中,除了要防止吸收剂成为新的杂质外,还有防止环境污染,有些工艺中使用的吸收剂会对环境造成比较大的影响,所以进行吸收工艺的相关工作时,务必要做好吸收剂的处理工作,避免吸收剂影响环境。
2.2膜分离法
在压力的驱动下,混合气体中不同成分之间存在不同的渗透速率差,有了物理性质方面的差异之后,就可以通过这样的差异实现混合气体不同成分之间的分离,这种方法也可以用来去除气体生产企业原材料中蕴含的CO2。
这种方法由于利用的是各成分之间物理性质的差异,因此不会有化学污染物的生成,同时,没有其它物质的介入,气体能够保持较高的纯度,不会引入新的杂质,这种处理方式对于设备的要求不高,根据需要处理的气体总量来决定设备的大小,操作难度也低,同时运行非常稳定,而且这种处理方式不仅仅可以处理混合气体中的CO2含量高问题,在进行气体分离工作时,也可以通过这种方式进行气体的分离,用途非常广泛。
三、膜分离法前瞻
膜分离法的用途非常多,分离混合气体中的CO2只是其中一种用途,通过膜分离法,还能进一步去除混合气体中的其它杂质,进一步提纯气体,而膜分离法由于技术性要求不高,并且不会产生污染物质等特点,正是提纯气体最好的方式,不过,膜分离法进行气体的提纯工作时,受到高分子膜本身特点的影响,能够提纯到什么程度完全基于高分子膜的特性,所以即使这种方法的优点非常多,但是也依旧没有那么普遍,很多企业因此也没有选择这种方式进行混合气体的提纯。
石墨烯膜是目前发现最薄的高分子膜,能够对混合气体进行更好的分离,因此,石墨烯膜用在混合气体分离方面的研究一直是气体分离工艺的热门,目前由于技术的局限,暂时无法将这种高分子膜用到混合气体的分离工艺中,相信随着科学技术的发展,以后我们将会有这样的技术,能够将石墨烯膜运用到分离工艺中,进一步提纯混合气体。
结语:
在利用精馏塔进行混合气体的深冷分离工作时,由于CO2这种气体的特性,一旦它的含量过高,不仅会影响到制冷效果,进而导致轻烃的收率,会对相关企业的生产力造成不利影响,此外,CO2的化学性质较烷烃类物质更为活泼,它容易和水产生反应,产生的酸性物质会对设备产生影响,造成企业损失,所以CO2的问题不容忽视。目前的CO2分离方法中,有利用其化学性质进行吸收的方法,也有利用其物理性质,通过高分子膜进行分离,这两种方式各有优劣,不过综合来看还是膜分离法优点更大,气体生产企业可以考虑通过这种方法来去除混合气体中的CO2,保障深冷分离工艺顺利进行,这样可以保证产量的同时,还减小了设备损坏的隐患。
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