专利名称：从醇合成过程的残余气体去除酸性气体的方法
技术领域：
本发明涉及从在醇合成过程中作为残余气体产生的含有氢、一氧化碳和二氧化碳的气体混合物分离出二氧化碳的方法，其中对残余气体实施洗气。
背景技术：
醇，如乙醇、丙醇、丁醇及尤其是甲醇，是在工业规模上由氢和一氧化碳和/或二氧化碳合成的。为此将含有氢、一氧化碳和二氧化碳且不含硫的合成气以通常在40与150巴之间的压力导入合成循环中，在其中在催化作用下产生含有醇的产物流。通过使所形成的醇以及在合成过程中产生的水冷凝出，从产物流分离出未反应的气体成分，并将大部分送回至合成循环中。将小部分作为残余气体排出，以防止存在的反应物以及在醇合成条件下呈惰性的诸如甲烷或氮的物质在合成循环中过量地富集。产生残余气体的压力通常仅仅略小于将合成气导入合成循环中的压力。虽然残余气体包含有价值的氢以及一氧化碳，但是由于其二氧化碳含量而无法送至直接的物质应用，因此根据现有技术将其用于给用于产生合成气的重整装置生火。为了以物质方式利用残余气体，需要显著降低其二氧化碳含量，为此提出胺洗装置，如其许多年来在现有技术中和由本领域技术人员所知的。胺洗装置由于其结构简单而可以比较低的投资成本实现。但是其运行导致一些可能对其经济性造成不利影响的问题。在此特别是述及强烈的腐蚀作用、发泡的危险和所用洗涤剂的不稳定性、大的洗涤剂损失以及为了洗涤剂再生所需的高的热量需求。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种所述类型的方法，通过该方法可以经济的方式将在醇合成过程中产生的残余气体送至物质应用。该目的是根据本发明通过以下方式实现的，所述洗气装置是物理洗气装置，其中借助作为洗涤剂使用的低温的醇将二氧化碳从残余气体洗出。如同胺洗装置，物理洗气装置早已是现有技术，并且在工业上用于从气体混合物分离出气体组分。物理洗气装置充分利用了液体吸收气态物质并且将这些物质保持在溶液中而不会在此以化学方式结合这些物质的特性。在洗气之后紧接着，通过将从气体混合物分离出并且溶解于洗涤剂中的气体组分加以去除，使已加载的洗涤剂再生。通常将再生的洗涤剂重新用于洗气，而对分离出的气体组分进行废物处理或者将其送至经济的应用。为了净化合成粗煤气，该合成粗煤气是以大的工业规模在气化装置中由含有炭和/或烃类的原料例如通过利用水蒸汽进行重整或者通过部分氧化而产生的，而且该合成粗煤气除了含有所期望的物质氢和一氧化碳以外，通常还含有一些非期望的成分，例如二氧化碳和硫组分，如硫化氢和氧硫化碳，优选采用物理洗涤法。提出该方法，因为合成粗煤气现在通常是在高压下产生，而且物理洗涤的有效性随着工作压力以一级近似线性地增加。对于合成粗煤气的净化特别重要的是甲醇洗涤。其充分利用了以下事实，硫组分和二氧化碳对于甲醇的溶解系数明显地区别于氢和一氧化碳的溶解系数。因为该差异随着温度下降而增大，并由此通过共吸收使氢和一氧化碳的损失减少，但是特别是由于二氧化碳的溶解系数随着温度下降而急剧升高，所以将甲醇洗涤剂通常以远远低于0°c的温度导入洗涤塔中，并与待净化的合成气强烈接触。此外，该方法还允许独立地获取硫组分和二氧化碳，因为硫组分的溶解系数明显大于二氧化碳，因此可以将其在至少为两步的洗涤过程中从已加载的甲醇洗涤剂基本上选择性地分离出。在设备边界处根据物料项目单据至少排出硫组分，由此抵消了甲醇洗涤装置特别是由于其复杂的结构并且需要外部制冷量供应而产生的缺点。虽然来自醇合成过程的残余气体处于高压下，但是由于其不含硫，因此仅有条件地提出在标准甲醇洗涤装置中的处理。
为了确保根据本发明的残余气体处理过程的经济性，建议尽可能简单地实施物理洗气，其优选为甲醇洗涤。因此，洗气过程针对性地仅包括一个吸收步骤，其中优选在-40与-10°C之间的温度下在一个单步洗涤过程中从残余气体洗出二氧化碳。为此，将残余气体优选在相对于所用的洗涤剂的逆流中引导通过吸收塔，可以从其塔顶排出主要由氢和一氧化碳组成的气体混合物，并且从其塔底排出加载有二氧化碳的洗涤剂。然后将该气体混合物与待冷却的残余气体相对地进行加热，同时有意义地通过分离出所吸收的物质而使已加载的洗涤剂再生，接着将其重新作为洗涤剂用于洗涤过程中，从而形成洗涤剂循环。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，为了进行再生使已加载的洗涤剂进入汽提塔中减压至I与8巴(绝对)之间的压力，于其中借助汽提气体带出所吸收的物质。优选省略掉其他再生措施，例如对有待再生的洗涤剂进行加热。必要时可以在汽提之前使已加载的洗涤剂进入被设计为分离器的容器中减压至中间压力，从而分离出共吸收的氢和一氧化碳，并且将其在洗涤过程之前送回至待处理的残余气体中。将在汽提塔中从已加载的洗涤剂分离出的物质连同汽提气体一起与待冷却的残余气体相对地进行加热，并且例如在火炬中进行废物处理，该汽提气体针对性地是氮气。若对环境有害的物质的浓度不超过法定的极限值，则也可以直接排放到大气中。
在根据本发明的方法的另一个实施方案中，从洗涤剂循环排出一部分洗涤剂并用新鲜的洗涤剂代替，以避免存在于合成过程的残余气体中的微量成分在洗涤剂循环中富集，所述微量成分优选溶解在洗涤剂中，并且在再生过程中无法或者仅能不充分地从已加载的洗漆剂分离出。
若在洗气装置中使用也在醇合成过程中产生的醇作为洗涤剂，则可以特别优选地实施根据本发明的方法。例如在此情况下可以对从洗涤剂循环排出的洗涤剂通过将其导入醇合成过程中以进行处理从而以物质方式加以利用。
为了弥补醇合成过程的制冷量损失，其通常配备有外部制冷装置。由于根据本发明使用的物理洗气装置的工作温度低，在此不可避免地导致制冷量损失，其必须通过外部制冷加以弥补。为了保持根据本发明的方法的成本低，建议从外部制冷装置获得为了洗气所需的外部制冷量，其同时还用于其中产生待处理的残余气体的醇合成过程的外部制冷量供应。
由于所建议的物理洗气装置的简单性，可以对在醇合成过程中产生的残余气体进行经济地处理从而以物质方式加以利用，而不必忍受胺洗过程的已知的缺点。
下面应当依照图1中所图示的实施例更详细地阐述本发明。
图1所示为一种甲醇洗涤装置，其中从醇合成过程的残余气体分离出二氧化碳。
具体实施例方式从醇合成装置M例如甲醇合成装置排出含有氢、一氧化碳和二氧化碳且不含硫的残余气体1，并且在热交换器El中与待加热的工艺流相对地进行冷却。将冷却的残余气体经由管路2导入吸收塔A的下部中，随后于其中向上引导。将液态的低温甲醇作为洗涤剂供应至吸收塔A的塔顶，将该洗涤剂在其向下的路径上与在逆流中引导的残余气体强烈接触，在此主要吸收二氧化碳。因此，可以经由管路4排出基本上不含二氧化碳的、主要由氢和一氧化碳组成的气体混合物。将该气体在热交换器El中与待冷却的残余气体I相对地进行加热之后经由管路5作为原料送至醇合成装置M以进行物质应用。将该气体送至其他应用也是可以想象的。从吸收塔A的塔底排出加载有二氧化碳但是还加载有共吸收的氢和一氧化碳的洗涤剂6，经由节流机构a进入分离器D中减压至一定的压力，特别是氢和二氧化碳在该压力下转化为气相，然后借助压缩机V将该气相经由管路7送回至待处理的残余气体I中。将来自分离器D的、含有绝大部分在吸收塔A中吸收的二氧化碳的液相8经由节流机构b减压至在I与8巴(绝对)之间的压力，并导入汽提塔S的上部中。将用作汽提气体的氮气经由管路9送入汽提塔S的下部中，从而从向下流动的洗涤剂尽可能完全地分离出所吸收的物质。因此可以从汽提塔S的塔顶排出主要由氮气和二氧化碳组成的气体混合物10，在热交换器El中与待冷却的残余气体I相对地进行加热之后例如经由管路11排放到大气中。从汽提塔S的塔底排出的再生的洗涤剂12已经基本上具有洗涤剂品质，但是仍然含有难以分离的微量成分。为了防止这些微量成分的富集，分支出再生的洗涤剂的一部分13，并用从外部送至设备边界的新鲜甲醇14代替，从而产生洗涤剂流3。将分支出的流13送入醇合成装置M中以进行物质应用，同时将洗涤剂流3借助泵P送回至吸收塔A。在热交换器E2中与外部制冷15相对地从洗涤剂3排出热量，从而可以将其以工作温度供应至吸收塔A的塔顶。应当通过以下数例进一步解释本发明:将在甲醇合成过程中产生的、体积流量为72，000mN3/h、压力为90巴(绝对)、温度为40°C且二氧化碳含量为4摩尔％的残余气体与待加热的工艺流相对地进行预冷却，并以_20°C的温度导入吸收塔中。将约100mN3/h的甲醇以_35°C的温度供应至吸收塔的塔顶，利用该甲醇洗出在残余气体中所含的二氧化碳直至0.5摩尔％。使来自洗涤塔的塔底的已加载的洗涤剂减压至30巴(绝对)，并将在此释放出的气相压缩送回至热的残余气体中。随后使已加载的洗涤剂进一步减压至2巴(绝对)，并送至汽提塔的塔顶。在此在_25°C的温度水平下利用约2，500mN3/氮气从洗涤剂基本上汽提出二氧化碳。将来自汽提塔塔底的洗涤剂经由用于冷却的热交换器利用从外部送入的冷却剂进行冷却，并以-40°C泵回至洗涤塔的塔顶。将经由洗涤塔和汽提塔的塔顶排出的气体与进入的残余气体相对地加热至30°C。为了避免在甲醇中的溶解度高的次要成分例如更高级的醇的富集，从经汽提的洗涤剂以I %的量级排出一股支流，并送至设备边界。通过加入新鲜甲醇补偿小的洗涤剂损失。
权利要求
1.从在醇合成过程中作为残余气体产生的含有氢、一氧化碳和二氧化碳的气体混合物分离出二氧化碳的方法，其中对残余气体实施洗气过程，其特征在于，所述洗气过程是物理洗气，其中在一个吸收步骤中借助作为洗涤剂使用的低温醇从残余气体洗出二氧化碳。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，使在洗气过程中加载有二氧化碳的洗涤剂再生，随后在吸收步骤中将其用作洗涤剂。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，排出一部分洗涤剂，并用新鲜的洗涤剂代替。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，将排出的洗涤剂送至醇合成过程。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，使用在醇合成过程中产生的醇作为洗涤剂。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，使用甲醇作为洗涤剂。
7.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于，使在洗气过程中加载有二氧化碳的洗涤剂进入汽提塔中进行减压以实施再生，在汽提塔中借助汽提气体带出二氧化碳。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，使用氮气作为汽提气体。
9.根据权利要求1至8之一的方法，其特征在于，由用于醇合成过程的外部制冷装置提供所需的外部制冷。
10.根据权利要求1至9之一的方法，其特征在于，所述吸收步骤在I与8巴(绝对)之间的压力下实施。
全文摘要
本发明涉及从在醇合成过程(M)中作为残余气体产生的含有氢、一氧化碳和二氧化碳的气体混合物(1)分离出二氧化碳(11)的方法，其中对残余气体(1，2)实施洗气过程(A)。所述方法的特征在于，所述洗气过程(A)是物理洗气，其中在一个吸收步骤中借助作为洗涤剂(3)使用的低温醇从残余气体(1，2)洗出二氧化碳。
文档编号B01D53/14GK103143233SQ201210595829
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月5日 优先权日2011年12月6日
发明者H·魏斯, A-M·菲舍尔 申请人:林德股份公司