CN102049174A - 从气体混合物中部分分离二氧化碳的方法 - Google Patents

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朱道平
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Abstract

本发明属气体分离领域，具体涉及从含有二氧化碳的气体混合物中部分分离二氧化碳的方法。气流中的CO2通过与醇胺水溶液接触而被除去，同时使已使用过的吸收剂经过特殊的再生流程再生，除去部分所吸收的CO2，然后再循环到吸收步骤。传统富液再生方式是使依靠外加的热量使需要解析的全部CO2解析出来，然后再将再生后的溶液冷却后循环到吸收步骤。本发明只有约80-95％的CO2量需要使用外加热源解析，因而比传统方法所需要的热量低，同时，本发明不需要特别的措施将再生后的溶液冷却，也节省了这部分的费用。

Description

从气体混合物中部分分离二氧化碳的方法
技术领域：本发明属气体分离领域，具体涉及从含有二氧化碳的气体混合物中部分分离二氧化碳的方法。
背景技术：在化学工业和气体加工工艺中，经常需要从各种气体中脱除CO2。从气体中脱除CO2的方法有很多，如：变压吸附、膜分离、化学吸收、物理吸收等，其中，最主要的方法是采用醇胺溶液作为吸收剂，如：当气体中CO2分压小于0.1MPa时，通常采用一乙醇胺(MEA)和各种改良一乙醇胺法；当气体中CO2分压大于0.3MPa时，通常采用N-甲基二乙醇胺(MDEA)和各种改良MDEA法如巴斯夫(BASF)公司的aMDEA系列和道化学(Dow Chemical)公司的HS系列等。
采用醇胺溶液脱除CO2时，一般包括吸收、再生、闪蒸等步骤，本领域的技术人员已设计出许多变更方法去优化一个特别的吸收剂的性能，或针对一种具体的气流的要求来使投资或操作成本最小化，这些变化包括一级吸收+闪蒸再生、一级吸收+(闪蒸+汽提)再生、二级吸收+(闪蒸+汽提)再生等流程，这些流程均达到了良好的技术经济效果。
然而，对于某些需要部分脱除CO2的场合，如：某些天然气中允许含有3％-6％的CO2，甲醇生产过程中也允许合成气中含有2％-3％的CO2，而在一些多联产的装置中如联醇生产中，甚至允许合成气中含有更多的CO2，对于这些场合，采用传统的醇胺工艺流程仍需要消耗大量的热量。
发明内容：本发明采用一种脱除部分CO2的处理流程，可以大大降低部分脱除CO2所需要的热量。
本发明是这样来实现的：气流中的CO2通过与醇胺水溶液接触而被除去，同时使已使用过的吸收剂经过特殊的再生流程再生，除去部分所吸收的CO2，然后再循环到吸收步骤。
在吸收步骤，气流通过与醇胺水溶液密切接触，其中的CO2被醇胺水溶液吸收，吸收塔所使用的具体的装置对本领域的技术人员来说是公知的。
从吸收步骤出来的富含CO2的醇胺溶液(富液)，可以通过能量回收装置回收能量或通过一个或多个闪蒸槽闪蒸出溶解的烃类，进入到再生步骤。
在本发明中，富液的再生分为两步：第一步，富液依靠外加的热量使吸收的大部分CO2解析出来。所解析出CO2的量约占总共需要解析的CO2量的80-95％；第二步，解析了部分CO2的富液依靠自身降温所产生的热量将需要解析的另一部分CO2解析出来。
富液的再生步骤可以在两个设备内进行，也可以在一个设备内分成两段依次完成。
一般的，本发明方法的吸收操作温度在60到75℃之间；适合于本发明的醇胺溶液包括甲基二乙醇胺溶液、各种添加了活化剂的活化甲基二乙醇胺溶液等。
传统富液再生方式是使依靠外加的热量使需要解析的全部CO2解析出来，然后再将再生后的溶液冷却后循环到吸收步骤。本发明只有约80-95％的CO2量需要使用外加热源解析，因而比传统方法所需要的热量低，同时，本发明不需要特别的措施将再生后的溶液冷却，也节省了这部分的费用。
附图说明：附图1是本发明实施例部分脱除CO2的典型的工艺流程简图。
附图中：1为吸收塔，2为再生塔，3为净化气冷却器，4为再生气冷却器，5为再生加热器，6为净化气气液分离器，7为原料气气液分离器，8为再生气气液分离器，9为闪蒸槽，10为溶液泵，11为补液泵
具体实施方式：下面结合实施例和附图对本发明加以详细描述，但本发明并不限于这些实例。
附图1中提供了本发明的一种实施方法：含有CO2的原料气进入气液分离器7分离液滴后，进入吸收塔1下部，在塔内自下而上，与由塔顶部下来的吸收液逆流接触，进行传热传质，气体中的部分CO2被吸收，脱除了部分CO2的净化气出吸收塔顶后进入净化气冷却器3冷却后，进入净化气分离器6回收冷凝液，送往下一工序。
从吸收塔1塔底出来的富液送入闪蒸槽9闪蒸出溶解的烃类后，进入再生塔2上部，在再生塔2上段，富液在再生塔2内自上而下流动，被塔中部上升的蒸汽加热，解析出部分吸收的CO2，解析了部分CO2的富液在再生塔2的中部被引出，送入溶液加热器5加热后返回再生塔2的下部，加热所产生的蒸汽进入再生塔2上段，剩下的溶液在再生塔2下段依靠自身降温所产生的热量继续解析出一部分的CO2。解析了CO2的溶液由再生塔2塔底出来经溶液泵10加压后送入吸收塔1的上部循环使用。
从再生塔2顶部出来的再生气进入再生气冷却器4冷却后，送到气液分离器8回收冷凝液，再送到后工序。
回收的冷凝液由补液泵11送回再生塔2底部，以维持系统溶液浓度。
本发明实施例所采用的工艺条件为：
贫液进吸收塔的温度一般为60～75℃；
出溶液加热器的溶液温度一般为80～100℃；
再生塔的压力一般为0.05～0.2MPa，例如0.1MPa。
实施实例一：
处理8.0MPa天然气，其中CO2含量约为20％，采用50％(重量)的活化甲基二乙醇胺水溶液为吸收剂，经附图所示的流程脱除CO2，净化后天然气CO2含量为2.9％，所需要的再生热耗为1450KJ/Nm3CO2。
实施实例二：
处理2.7MPa的合成气，其中CO2含量约为17％，采用40％(重量)的活化甲基二乙醇胺水溶液为吸收剂，经附图所示的流程脱除CO2，净化后合成气CO2含量为4.5％，所需要的再生热耗为1590KJ/Nm3CO2。
对比例一：
处理2.7MPa的合成气，其中CO2含量约为17％，采用40％(重量)的活化甲基二乙醇胺水溶液为吸收剂，经传统流程脱除CO2，净化后合成气CO2含量为4.5％，所需要的再生热耗为1850KJ/Nm3CO2。
可以看出，采用本发明的方法后，再生热耗有了很大程度的降低。

Claims (4)

1.一种从气体混合物中部分分离二氧化碳的方法，其特征是气流中的CO2通过与醇胺水溶液接触而被除去，同时使已使用过的吸收剂经过两步的再生流程再生，第一步，富含CO2的吸收液依靠外加的热量使吸收的大部分CO2解析出来；第二步，解析了部分CO2的吸收液依靠自身降温所产生的热量将剩余的CO2解析出来，然后将再生后的吸收液循环到吸收步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是吸收操作温度在60到75℃之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是采用的醇胺溶液是甲基二乙醇胺溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是采用的醇胺溶液是添加了活化剂的活化甲基二乙醇胺溶液。
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