二氧化碳对深冷装置的影响及措施研究

二氧化碳对深冷装置的影响及措施研究

胡彦峰

新疆天山钢铁巴州有限公司 新疆和静 841300

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。

参考文献：

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