專利名稱：從醇合成過程的殘余氣體去除酸性氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從在醇合成過程中作為殘余氣體產(chǎn)生的含有氫、一氧化碳和二氧化碳的氣體混合物分離出二氧化碳的方法，其中對(duì)殘余氣體實(shí)施洗氣。
背景技術(shù)：
醇，如乙醇、丙醇、丁醇及尤其是甲醇，是在工業(yè)規(guī)模上由氫和一氧化碳和/或二氧化碳合成的。為此將含有氫、一氧化碳和二氧化碳且不含硫的合成氣以通常在40與150巴之間的壓力導(dǎo)入合成循環(huán)中，在其中在催化作用下產(chǎn)生含有醇的產(chǎn)物流。通過使所形成的醇以及在合成過程中產(chǎn)生的水冷凝出，從產(chǎn)物流分離出未反應(yīng)的氣體成分，并將大部分送回至合成循環(huán)中。將小部分作為殘余氣體排出，以防止存在的反應(yīng)物以及在醇合成條件下呈惰性的諸如甲烷或氮的物質(zhì)在合成循環(huán)中過量地富集。產(chǎn)生殘余氣體的壓力通常僅僅略小于將合成氣導(dǎo)入合成循環(huán)中的壓力。雖然殘余氣體包含有價(jià)值的氫以及一氧化碳，但是由于其二氧化碳含量而無法送至直接的物質(zhì)應(yīng)用，因此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)將其用于給用于產(chǎn)生合成氣的重整裝置生火。為了以物質(zhì)方式利用殘余氣體，需要顯著降低其二氧化碳含量，為此提出胺洗裝置，如其許多年來在現(xiàn)有技術(shù)中和由本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的。胺洗裝置由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而可以比較低的投資成本實(shí)現(xiàn)。但是其運(yùn)行導(dǎo)致一些可能對(duì)其經(jīng)濟(jì)性造成不利影響的問題。在此特別是述及強(qiáng)烈的腐蝕作用、發(fā)泡的危險(xiǎn)和所用洗滌劑的不穩(wěn)定性、大的洗滌劑損失以及為了洗滌劑再生所需的高的熱量需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提供一種所述類型的方法，通過該方法可以經(jīng)濟(jì)的方式將在醇合成過程中產(chǎn)生的殘余氣體送至物質(zhì)應(yīng)用。該目的是根據(jù)本發(fā)明通過以下方式實(shí)現(xiàn)的，所述洗氣裝置是物理洗氣裝置，其中借助作為洗滌劑使用的低溫的醇將二氧化碳從殘余氣體洗出。如同胺洗裝置，物理洗氣裝置早已是現(xiàn)有技術(shù)，并且在工業(yè)上用于從氣體混合物分離出氣體組分。物理洗氣裝置充分利用了液體吸收氣態(tài)物質(zhì)并且將這些物質(zhì)保持在溶液中而不會(huì)在此以化學(xué)方式結(jié)合這些物質(zhì)的特性。在洗氣之后緊接著，通過將從氣體混合物分離出并且溶解于洗滌劑中的氣體組分加以去除，使已加載的洗滌劑再生。通常將再生的洗滌劑重新用于洗氣，而對(duì)分離出的氣體組分進(jìn)行廢物處理或者將其送至經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用。為了凈化合成粗煤氣，該合成粗煤氣是以大的工業(yè)規(guī)模在氣化裝置中由含有炭和/或烴類的原料例如通過利用水蒸汽進(jìn)行重整或者通過部分氧化而產(chǎn)生的，而且該合成粗煤氣除了含有所期望的物質(zhì)氫和一氧化碳以外，通常還含有一些非期望的成分，例如二氧化碳和硫組分，如硫化氫和氧硫化碳，優(yōu)選采用物理洗滌法。提出該方法，因?yàn)楹铣纱置簹猬F(xiàn)在通常是在高壓下產(chǎn)生，而且物理洗滌的有效性隨著工作壓力以一級(jí)近似線性地增加。對(duì)于合成粗煤氣的凈化特別重要的是甲醇洗滌。其充分利用了以下事實(shí)，硫組分和二氧化碳對(duì)于甲醇的溶解系數(shù)明顯地區(qū)別于氫和一氧化碳的溶解系數(shù)。因?yàn)樵摬町愲S著溫度下降而增大，并由此通過共吸收使氫和一氧化碳的損失減少，但是特別是由于二氧化碳的溶解系數(shù)隨著溫度下降而急劇升高，所以將甲醇洗滌劑通常以遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0°c的溫度導(dǎo)入洗滌塔中，并與待凈化的合成氣強(qiáng)烈接觸。此外，該方法還允許獨(dú)立地獲取硫組分和二氧化碳，因?yàn)榱蚪M分的溶解系數(shù)明顯大于二氧化碳，因此可以將其在至少為兩步的洗滌過程中從已加載的甲醇洗滌劑基本上選擇性地分離出。在設(shè)備邊界處根據(jù)物料項(xiàng)目單據(jù)至少排出硫組分，由此抵消了甲醇洗滌裝置特別是由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并且需要外部制冷量供應(yīng)而產(chǎn)生的缺點(diǎn)。雖然來自醇合成過程的殘余氣體處于高壓下，但是由于其不含硫，因此僅有條件地提出在標(biāo)準(zhǔn)甲醇洗滌裝置中的處理。
為了確保根據(jù)本發(fā)明的殘余氣體處理過程的經(jīng)濟(jì)性，建議盡可能簡(jiǎn)單地實(shí)施物理洗氣，其優(yōu)選為甲醇洗滌。因此，洗氣過程針對(duì)性地僅包括一個(gè)吸收步驟，其中優(yōu)選在-40與-10°C之間的溫度下在一個(gè)單步洗滌過程中從殘余氣體洗出二氧化碳。為此，將殘余氣體優(yōu)選在相對(duì)于所用的洗滌劑的逆流中引導(dǎo)通過吸收塔，可以從其塔頂排出主要由氫和一氧化碳組成的氣體混合物，并且從其塔底排出加載有二氧化碳的洗滌劑。然后將該氣體混合物與待冷卻的殘余氣體相對(duì)地進(jìn)行加熱，同時(shí)有意義地通過分離出所吸收的物質(zhì)而使已加載的洗滌劑再生，接著將其重新作為洗滌劑用于洗滌過程中，從而形成洗滌劑循環(huán)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，為了進(jìn)行再生使已加載的洗滌劑進(jìn)入汽提塔中減壓至I與8巴(絕對(duì))之間的壓力，于其中借助汽提氣體帶出所吸收的物質(zhì)。優(yōu)選省略掉其他再生措施，例如對(duì)有待再生的洗滌劑進(jìn)行加熱。必要時(shí)可以在汽提之前使已加載的洗滌劑進(jìn)入被設(shè)計(jì)為分離器的容器中減壓至中間壓力，從而分離出共吸收的氫和一氧化碳，并且將其在洗滌過程之前送回至待處理的殘余氣體中。將在汽提塔中從已加載的洗滌劑分離出的物質(zhì)連同汽提氣體一起與待冷卻的殘余氣體相對(duì)地進(jìn)行加熱，并且例如在火炬中進(jìn)行廢物處理，該汽提氣體針對(duì)性地是氮?dú)?。若?duì)環(huán)境有害的物質(zhì)的濃度不超過法定的極限值，則也可以直接排放到大氣中。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，從洗滌劑循環(huán)排出一部分洗滌劑并用新鮮的洗滌劑代替，以避免存在于合成過程的殘余氣體中的微量成分在洗滌劑循環(huán)中富集，所述微量成分優(yōu)選溶解在洗滌劑中，并且在再生過程中無法或者僅能不充分地從已加載的洗漆劑分離出。
若在洗氣裝置中使用也在醇合成過程中產(chǎn)生的醇作為洗滌劑，則可以特別優(yōu)選地實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。例如在此情況下可以對(duì)從洗滌劑循環(huán)排出的洗滌劑通過將其導(dǎo)入醇合成過程中以進(jìn)行處理從而以物質(zhì)方式加以利用。
為了彌補(bǔ)醇合成過程的制冷量損失，其通常配備有外部制冷裝置。由于根據(jù)本發(fā)明使用的物理洗氣裝置的工作溫度低，在此不可避免地導(dǎo)致制冷量損失，其必須通過外部制冷加以彌補(bǔ)。為了保持根據(jù)本發(fā)明的方法的成本低，建議從外部制冷裝置獲得為了洗氣所需的外部制冷量，其同時(shí)還用于其中產(chǎn)生待處理的殘余氣體的醇合成過程的外部制冷量供應(yīng)。
由于所建議的物理洗氣裝置的簡(jiǎn)單性，可以對(duì)在醇合成過程中產(chǎn)生的殘余氣體進(jìn)行經(jīng)濟(jì)地處理從而以物質(zhì)方式加以利用，而不必忍受胺洗過程的已知的缺點(diǎn)。
下面應(yīng)當(dāng)依照?qǐng)D1中所圖示的實(shí)施例更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。


圖1所示為一種甲醇洗滌裝置，其中從醇合成過程的殘余氣體分離出二氧化碳。
具體實(shí)施例方式從醇合成裝置M例如甲醇合成裝置排出含有氫、一氧化碳和二氧化碳且不含硫的殘余氣體1，并且在熱交換器El中與待加熱的工藝流相對(duì)地進(jìn)行冷卻。將冷卻的殘余氣體經(jīng)由管路2導(dǎo)入吸收塔A的下部中，隨后于其中向上引導(dǎo)。將液態(tài)的低溫甲醇作為洗滌劑供應(yīng)至吸收塔A的塔頂，將該洗滌劑在其向下的路徑上與在逆流中引導(dǎo)的殘余氣體強(qiáng)烈接觸，在此主要吸收二氧化碳。因此，可以經(jīng)由管路4排出基本上不含二氧化碳的、主要由氫和一氧化碳組成的氣體混合物。將該氣體在熱交換器El中與待冷卻的殘余氣體I相對(duì)地進(jìn)行加熱之后經(jīng)由管路5作為原料送至醇合成裝置M以進(jìn)行物質(zhì)應(yīng)用。將該氣體送至其他應(yīng)用也是可以想象的。從吸收塔A的塔底排出加載有二氧化碳但是還加載有共吸收的氫和一氧化碳的洗滌劑6，經(jīng)由節(jié)流機(jī)構(gòu)a進(jìn)入分離器D中減壓至一定的壓力，特別是氫和二氧化碳在該壓力下轉(zhuǎn)化為氣相，然后借助壓縮機(jī)V將該氣相經(jīng)由管路7送回至待處理的殘余氣體I中。將來自分離器D的、含有絕大部分在吸收塔A中吸收的二氧化碳的液相8經(jīng)由節(jié)流機(jī)構(gòu)b減壓至在I與8巴(絕對(duì))之間的壓力，并導(dǎo)入汽提塔S的上部中。將用作汽提氣體的氮?dú)饨?jīng)由管路9送入汽提塔S的下部中，從而從向下流動(dòng)的洗滌劑盡可能完全地分離出所吸收的物質(zhì)。因此可以從汽提塔S的塔頂排出主要由氮?dú)夂投趸冀M成的氣體混合物10，在熱交換器El中與待冷卻的殘余氣體I相對(duì)地進(jìn)行加熱之后例如經(jīng)由管路11排放到大氣中。從汽提塔S的塔底排出的再生的洗滌劑12已經(jīng)基本上具有洗滌劑品質(zhì)，但是仍然含有難以分離的微量成分。為了防止這些微量成分的富集，分支出再生的洗滌劑的一部分13，并用從外部送至設(shè)備邊界的新鮮甲醇14代替，從而產(chǎn)生洗滌劑流3。將分支出的流13送入醇合成裝置M中以進(jìn)行物質(zhì)應(yīng)用，同時(shí)將洗滌劑流3借助泵P送回至吸收塔A。在熱交換器E2中與外部制冷15相對(duì)地從洗滌劑3排出熱量，從而可以將其以工作溫度供應(yīng)至吸收塔A的塔頂。應(yīng)當(dāng)通過以下數(shù)例進(jìn)一步解釋本發(fā)明:將在甲醇合成過程中產(chǎn)生的、體積流量為72，000mN3/h、壓力為90巴(絕對(duì))、溫度為40°C且二氧化碳含量為4摩爾％的殘余氣體與待加熱的工藝流相對(duì)地進(jìn)行預(yù)冷卻，并以_20°C的溫度導(dǎo)入吸收塔中。將約100mN3/h的甲醇以_35°C的溫度供應(yīng)至吸收塔的塔頂，利用該甲醇洗出在殘余氣體中所含的二氧化碳直至0.5摩爾％。使來自洗滌塔的塔底的已加載的洗滌劑減壓至30巴(絕對(duì))，并將在此釋放出的氣相壓縮送回至熱的殘余氣體中。隨后使已加載的洗滌劑進(jìn)一步減壓至2巴(絕對(duì))，并送至汽提塔的塔頂。在此在_25°C的溫度水平下利用約2，500mN3/氮?dú)鈴南礈靹┗旧掀岢龆趸?。將來自汽提塔塔底的洗滌劑?jīng)由用于冷卻的熱交換器利用從外部送入的冷卻劑進(jìn)行冷卻，并以-40°C泵回至洗滌塔的塔頂。將經(jīng)由洗滌塔和汽提塔的塔頂排出的氣體與進(jìn)入的殘余氣體相對(duì)地加熱至30°C。為了避免在甲醇中的溶解度高的次要成分例如更高級(jí)的醇的富集，從經(jīng)汽提的洗滌劑以I %的量級(jí)排出一股支流，并送至設(shè)備邊界。通過加入新鮮甲醇補(bǔ)償小的洗滌劑損失。
權(quán)利要求
1.從在醇合成過程中作為殘余氣體產(chǎn)生的含有氫、一氧化碳和二氧化碳的氣體混合物分離出二氧化碳的方法，其中對(duì)殘余氣體實(shí)施洗氣過程，其特征在于，所述洗氣過程是物理洗氣，其中在一個(gè)吸收步驟中借助作為洗滌劑使用的低溫醇從殘余氣體洗出二氧化碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使在洗氣過程中加載有二氧化碳的洗滌劑再生，隨后在吸收步驟中將其用作洗滌劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，排出一部分洗滌劑，并用新鮮的洗滌劑代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，將排出的洗滌劑送至醇合成過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于，使用在醇合成過程中產(chǎn)生的醇作為洗滌劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的方法，其特征在于，使用甲醇作為洗滌劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于，使在洗氣過程中加載有二氧化碳的洗滌劑進(jìn)入汽提塔中進(jìn)行減壓以實(shí)施再生，在汽提塔中借助汽提氣體帶出二氧化碳。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，使用氮?dú)庾鳛槠釟怏w。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的方法，其特征在于，由用于醇合成過程的外部制冷裝置提供所需的外部制冷。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的方法，其特征在于，所述吸收步驟在I與8巴(絕對(duì))之間的壓力下實(shí)施。
全文摘要
本發(fā)明涉及從在醇合成過程(M)中作為殘余氣體產(chǎn)生的含有氫、一氧化碳和二氧化碳的氣體混合物(1)分離出二氧化碳(11)的方法，其中對(duì)殘余氣體(1，2)實(shí)施洗氣過程(A)。所述方法的特征在于，所述洗氣過程(A)是物理洗氣，其中在一個(gè)吸收步驟中借助作為洗滌劑(3)使用的低溫醇從殘余氣體(1，2)洗出二氧化碳。
文檔編號(hào)B01D53/14GK103143233SQ201210595829
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者H·魏斯, A-M·菲舍爾 申請(qǐng)人:林德股份公司