專利名稱：從醇合成過程的殘余氣體去除酸性氣體的方法
技術領域：
本發明涉及從在醇合成過程中作為殘余氣體產生的含有氫、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，其中對殘余氣體實施洗氣。
背景技術：
醇，如乙醇、丙醇、丁醇及尤其是甲醇，是在工業規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巴之間的壓力導入合成循環中，在其中在催化作用下產生含有醇的產物流。通過使所形成的醇以及在合成過程中產生的水冷凝出，從產物流分離出未反應的氣體成分，并將大部分送回至合成循環中。將小部分作為殘余氣體排出，以防止存在的反應物以及在醇合成條件下呈惰性的諸如甲烷或氮的物質在合成循環中過量地富集。產生殘余氣體的壓力通常僅僅略小于將合成氣導入合成循環中的壓力。雖然殘余氣體包含有價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應用，因此根據現有技術將其用于給用于產生合成氣的重整裝置生火。為了以物質方式利用殘余氣體，需要顯著降低其二氧化碳含量，為此提出胺洗裝置，如其許多年來在現有技術中和由本領域技術人員所知的。胺洗裝置由于其結構簡單而可以比較低的投資成本實現。但是其運行導致一些可能對其經濟性造成不利影響的問題。在此特別是述及強烈的腐蝕作用、發泡的危險和所用洗滌劑的不穩定性、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。
發明內容
因此本發明的目的在于，提供一種所述類型的方法，通過該方法可以經濟的方式將在醇合成過程中產生的殘余氣體送至物質應用。該目的是根據本發明通過以下方式實現的，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有技術，并且在工業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物質并且將這些物質保持在溶液中而不會在此以化學方式結合這些物質的特性。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，而對分離出的氣體組分進行廢物處理或者將其送至經濟的應用。為了凈化合成粗煤氣，該合成粗煤氣是以大的工業規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行重整或者通過部分氧化而產生的，而且該合成粗煤氣除了含有所期望的物質氫和一氧化碳以外，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，優選采用物理洗滌法。提出該方法，因為合成粗煤氣現在通常是在高壓下產生，而且物理洗滌的有效性隨著工作壓力以一級近似線性地增加。對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，硫組分和二氧化碳對于甲醇的溶解系數明顯地區別于氫和一氧化碳的溶解系數。因為該差異隨著溫度下降而增大，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隨著溫度下降而急劇升高，所以將甲醇洗滌劑通常以遠遠低于0°c的溫度導入洗滌塔中，并與待凈化的合成氣強烈接觸。此外，該方法還允許獨立地獲取硫組分和二氧化碳，因為硫組分的溶解系數明顯大于二氧化碳，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。在設備邊界處根據物料項目單據至少排出硫組分，由此抵消了甲醇洗滌裝置特別是由于其復雜的結構并且需要外部制冷量供應而產生的缺點。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準甲醇洗滌裝置中的處理。
為了確保根據本發明的殘余氣體處理過程的經濟性，建議盡可能簡單地實施物理洗氣，其優選為甲醇洗滌。因此，洗氣過程針對性地僅包括一個吸收步驟，其中優選在-40與-10°C之間的溫度下在一個單步洗滌過程中從殘余氣體洗出二氧化碳。為此，將殘余氣體優選在相對于所用的洗滌劑的逆流中引導通過吸收塔，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地進行加熱，同時有意義地通過分離出所吸收的物質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。
在根據本發明的方法的一個實施方案中，為了進行再生使已加載的洗滌劑進入汽提塔中減壓至I與8巴(絕對)之間的壓力，于其中借助汽提氣體帶出所吸收的物質。優選省略掉其他再生措施，例如對有待再生的洗滌劑進行加熱。必要時可以在汽提之前使已加載的洗滌劑進入被設計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連同汽提氣體一起與待冷卻的殘余氣體相對地進行加熱，并且例如在火炬中進行廢物處理，該汽提氣體針對性地是氮氣。若對環境有害的物質的濃度不超過法定的極限值，則也可以直接排放到大氣中。
在根據本發明的方法的另一個實施方案中，從洗滌劑循環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中富集，所述微量成分優選溶解在洗滌劑中，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生的醇作為洗滌劑，則可以特別優選地實施根據本發明的方法。例如在此情況下可以對從洗滌劑循環排出的洗滌劑通過將其導入醇合成過程中以進行處理從而以物質方式加以利用。
為了彌補醇合成過程的制冷量損失，其通常配備有外部制冷裝置。由于根據本發明使用的物理洗氣裝置的工作溫度低，在此不可避免地導致制冷量損失，其必須通過外部制冷加以彌補。為了保持根據本發明的方法的成本低，建議從外部制冷裝置獲得為了洗氣所需的外部制冷量，其同時還用于其中產生待處理的殘余氣體的醇合成過程的外部制冷量供應。
由于所建議的物理洗氣裝置的簡單性，可以對在醇合成過程中產生的殘余氣體進行經濟地處理從而以物質方式加以利用，而不必忍受胺洗過程的已知的缺點。
下面應當依照圖1中所圖示的實施例更詳細地闡述本發明。
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地進行冷卻。將冷卻的殘余氣體經由管路2導入吸收塔A的下部中，隨后于其中向上引導。將液態的低溫甲醇作為洗滌劑供應至吸收塔A的塔頂，將該洗滌劑在其向下的路徑上與在逆流中引導的殘余氣體強烈接觸，在此主要吸收二氧化碳。因此，可以經由管路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相對地進行加熱之后經由管路5作為原料送至醇合成裝置M以進行物質應用。將該氣體送至其他應用也是可以想象的。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，經由節流機構a進入分離器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化為氣相，然后借助壓縮機V將該氣相經由管路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經由節流機構b減壓至在I與8巴(絕對)之間的壓力，并導入汽提塔S的上部中。將用作汽提氣體的氮氣經由管路9送入汽提塔S的下部中，從而從向下流動的洗滌劑盡可能完全地分離出所吸收的物質。因此可以從汽提塔S的塔頂排出主要由氮氣和二氧化碳組成的氣體混合物10，在熱交換器El中與待冷卻的殘余氣體I相對地進行加熱之后例如經由管路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已經基本上具有洗滌劑品質，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，并用從外部送至設備邊界的新鮮甲醇14代替，從而產生洗滌劑流3。將分支出的流13送入醇合成裝置M中以進行物質應用，同時將洗滌劑流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相對地從洗滌劑3排出熱量，從而可以將其以工作溫度供應至吸收塔A的塔頂。應當通過以下數例進一步解釋本發明:將在甲醇合成過程中產生的、體積流量為72，000mN3/h、壓力為90巴(絕對)、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地進行預冷卻，并以_20°C的溫度導入吸收塔中。將約100mN3/h的甲醇以_35°C的溫度供應至吸收塔的塔頂，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)，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一步減壓至2巴(絕對)，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/氮氣從洗滌劑基本上汽提出二氧化碳。將來自汽提塔塔底的洗滌劑經由用于冷卻的熱交換器利用從外部送入的冷卻劑進行冷卻，并以-40°C泵回至洗滌塔的塔頂。將經由洗滌塔和汽提塔的塔頂排出的氣體與進入的殘余氣體相對地加熱至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的醇的富集，從經汽提的洗滌劑以I %的量級排出一股支流，并送至設備邊界。通過加入新鮮甲醇補償小的洗滌劑損失。
權利要求
1.從在醇合成過程中作為殘余氣體產生的含有氫、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，其中對殘余氣體實施洗氣過程，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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求3的方法，其特征在于，將排出的洗滌劑送至醇合成過程。
5.根據權利要求1至4之一的方法，其特征在于，使用在醇合成過程中產生的醇作為洗滌劑。
6.根據權利要求1至5之一的方法，其特征在于，使用甲醇作為洗滌劑。
7.根據權利要求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入汽提塔中進行減壓以實施再生，在汽提塔中借助汽提氣體帶出二氧化碳。
8.根據權利要求7的方法，其特征在于，使用氮氣作為汽提氣體。
9.根據權利要求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.根據權利要求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)之間的壓力下實施。
全文摘要
本發明涉及從在醇合成過程(M)中作為殘余氣體產生的含有氫、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，其中對殘余氣體(1，2)實施洗氣過程(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B01D53/14GK103143233SQ201210595829
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月5日 優先權日2011年12月6日
發明者H·魏斯, A-M·菲舍爾 申請人:林德股份公司