[發明專利]以氮氣熱泵精餾生產超高純一氧化碳的裝置及生產方法

有效

• 申請號: 201610806019.4
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106288651B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 閆紅偉;陳劍軍;銀延蛟;郭俊磊;呂書山;張亞清;鄭憲文;張永生
• 申請（專利權）人: 河南心連心深冷能源股份有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02;F25J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于一種以氮氣熱泵精餾生產超高純一氧化碳的裝置及生產方法；包括原料氣儲罐、熱泵、廢氣爐和產品罐，原料氣儲罐通過第二調節閥與第二換熱器的原料氣進口相連，第二換熱器的原料氣出口通過第二節流閥與第一精餾塔的原料氣進口相連，第一精餾塔的氣相出口通過第一換熱器的第一原料氣進口、第一換熱器的第一原料氣出口與第一氣液分離器相連，第一氣液分離器的液相出口分別與第一精餾塔的原料液進口和第二精餾塔的第一原料液進口相連，第二精餾塔的液相出口通過第四調節閥與產品罐相連；具有工藝流程簡單、操作簡便、運行穩定、低能耗、運行安全可靠、產品單位電耗低、降低生產成本和能將產品純度提高至99.999％超高純級別的特點。

技術領域

本發明屬于生產超高純一氧化碳技術領域，具體涉及一種以氮氣熱泵精餾生產超高純一氧化碳的裝置及生產方法。

背景技術

一氧化碳作為一種重要的有機化工原料，可用于制備如氨、光氣等，也可作為還原劑以提取高純度鎳。高純一氧化碳(99.99％)主要用于半導體領域的芯片刻蝕等。在許多科學家的不懈努力下，涌出一批制備高純一氧化碳的新技術和新方法，其中包括“合成氣分離提純法”、“碳高溫還原二氧化碳法”、“甲酸甲脂催化法”“甲醇裂解法”“甲酸脫水法”。目前從混合氣體中分離一氧化碳的工業化技術有深冷法和變壓吸附法。

1、以甲酸甲脂為原料的一氧化碳制取流程，以貴金屬化合物作為催化劑(如氯化鉑、四氧化釕等)，以堿金屬或堿土金屬作為助催化劑，通過加熱分解甲酸甲脂來制備，該工藝雖然簡單，甲酸甲脂轉化率較高，但一氧化碳的純度僅為 99.5％，離4N以上的高純一氧化碳尚有一定差距。

2、以甲酸為原料的高純一氧化碳制取流程，甲酸在有濃硫酸、70～170℃條件下脫水，形成一氧化碳和水。光明院早在20世紀80年代就采用該方法進行規模性生產研究，該工藝一氧化碳產品純度較高，可達99.99％以上，滿足高純一氧化碳，但該工藝對設備腐蝕嚴重，廢酸后處理困難，反應速度隨濃硫酸濃度下降而不斷減小，有待不斷完善和發展。

3、以一氧化碳為原料的高純一氧化碳制取流程(變壓吸附法)，采用變壓吸附工藝分離一氧化碳是近年來國際上的新興技術，主要是通過高選擇性吸附劑對一氧化碳的吸附，達到高純的目的。即利用Cu⁺與一氧化碳之間中等強度的選擇性絡合吸附作用。一氧化碳與銅離子之間形成了電子接受鍵，產生配位鍵，顯著提高了一氧化碳的吸附容量。該工藝可在常溫下運行，裝置簡單，自動化程度高，運行費用低，一氧化碳純度可達99.99％高純級，具有很大競爭優勢。

4、以一氧化碳為原料的高純一氧化碳制取流程(低溫精餾法)，該工藝主要利用原料氣各組分相對揮發度的差異，低溫條件下，在精餾塔內進行液化精餾，一氧化碳純度可達99.99％，但是傳統的低溫精餾法提純一氧化碳技術存在缺陷，產品純度的高低與設備投資等成正比，另外精餾過程中精餾的熱效率低下，造成能量的浪費，生產成本的升高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足而提供一種采用熱泵精餾和雙塔精餾的低溫精餾方式、工藝流程簡單、操作簡便，運行穩定、低能耗和制備液相一氧化碳純度不低于99.999％的以氮氣熱泵精餾生產超高純一氧化碳的裝置及生產方法。