CN1020746C - 处理两种饱吸溶液流的工艺 - Google Patents

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Abstract

两种来自不同洗气段的吸收溶剂流，在10～100巴压强下以物理溶解作用吸收CO2和至少一种有用气体，如Co或H2，以回收有用气体。第一溶剂流至少降压5巴释压进入第一降压段，以使高含量CO2闪蒸出。第二溶剂流部份释压进入装有传质促进部件的第二降压段。第一降压段排出的闪蒸气体与第二溶剂流逆向通入第二降压段。一种含有CO2和至少一种有用气体的混合气自第二降压段顶端排出。流出降压段的两种洗涤溶剂继续再生。流出第二降压段的第二溶剂流以送入第一降压段为宜。

Description

本发明涉及一种处理来自不同洗气段的两种饱吸洗气溶液流的工艺。在上述的洗气段中，两种饱吸洗气溶液流用物理溶解作用，在10～100巴压强下，吸收了二氧化碳和至少一种有使用价值的气体，如一氧化碳或氢气。
采用物理作用洗气溶液提纯气体的工艺，特别是从气体中除去硫化氢（H2S）和二氧化碳（CO2）的方法早已为人熟知。此种类型的工艺在西德专利1494806和美国专利3，531，917和3，710546中已被提出。用降低压力、加热或汽提处理，或者采用上述综合方法处理使饱吸溶液再生的工艺也是众所周知的。适用的物理作用洗气溶剂有甲醇或N-甲基吡咯烷酮（NMP）等。这些气体洗涤剂通常适用的温度操作范围是从-80℃到60℃。
在气体洗涤处理的过程中，洗气溶液不仅吸收不纯物，同时也吸收了一定含量的有使用价值的气体，而这些气体是构成被洗涤气体的主要成份。由于这种原因，本发明的目的即是从来自气体洗涤段的饱吸溶液流中尽可能完全地将所说的有使用价值的气体回收。
本发明的任务是以如下方式完成的：第一种洗气溶液流释压至少降低压强5巴进入第一降压段，以使高含量的CO2气体闪蒸出。第二洗气溶液流部份释压进入第二降压段。此降压段中装有传质促进部件。从第一降压段闪蒸出的气体向上，以与第二洗气溶液流呈逆流方向通过第二降压段。一种含有CO2和至少一种有使用价 值的气体的混合气自第二降压段的顶端排出，来自降压段的两种洗气溶液被进行再生处理。
本发明所述的工艺将主要用于处理来自气体洗涤器的，具有不同的CO2浓度的两种洗气溶液流。在第一降压段中，第一种饱吸溶液中，高浓度CO2不仅引起CO2挥发逸出，而且也使一大部份有使用价值的气体进入闪蒸出的气体中。具有较低CO2含量的第二种吸收溶液流，只以相对较低的流量将CO2导入第二降压段，但在第二降压段中，从第一降压段出来的闪蒸出气体产生一种强烈的洗气作用，由于这种作用，有使用价值的气体从第二种洗气溶液中被洗涤出来。正如所希望的那样，从第一降压段排出的闪蒸气体中的相当大一部份CO2在第二降压段中被再吸收。由于这一结果，从第二降压段顶端排出的气体混合物中含有大量的有使用价值气体，而气体混合物被送入某一气体洗涤段中，以使其中有使用价值的气体被回收利用。为了洗气溶液流的再生处理需要对有使用价值气体进行回收，否则，这些有使用价值的气体会干扰因再生处理而产生气体排放。这些排放出得气体混合物可作为其他方面的应用，如用作燃料气。
可把两个降压段布置成一个在另一个上面，从第二降压段流出的第二种洗气溶液流可送入第一压段中。
第一种洗气溶液流在送入到第一降压段的入口处相应地降压到为气体中CO2分压的0.5到1.2倍。这样的处理方法所需的CO2在闪蒸出气体中的流量可调节到 适合于能在第二降压段被吸收的流量。在此情况下，两个降压段的压强范围将为5到25巴左右。
送入第一气体洗涤段的第一种气体，至少在CO2含量上与送入第二气体洗涤段的第二种气体有所不同。在大多数情况下，第一种气体的CO2含量至少是第二种气体CO2含量的1.5倍。举例说明：第一种气体的CO2含量范围约为20～40%（按体积计）。第二种气体的CO2含量范围约为2～15%（按体积计）。第一种气体可由一种例如置换了的水煤气组成，第二种气体可由未被置换的水煤气组成。水煤气的主要成份是氢气和一氧化碳，所有的或绝大多数的一氧化碳可用置换反应除去（CO+H2O＝CO2+H2）。在两个气体洗涤器中，可使用已知的物理作用溶剂，特别是用甲醇和N-甲基吡咯烷酮（NMP）。洗气段的温度范围为-80℃～60℃。
本发明工艺的具体细节将参照附图作进一步描述。
具有较高CO2含量的，要被提纯的第一种气体，通过管道2送入第一洗气段1。再生过的洗气溶液来自管道3，提纯后的气体从管道4排出。自第一洗气段1流出的第一种洗气溶液流自管道5排出。同样，第二种气体通过管道8送入第二洗气段9，再生过的吸收溶液，经过管道10也送入第二洗气段9。被洗涤过的第二种气体经过管道11从第二洗气段9排出。饱吸的第二种洗气溶液流从管道12排出。
在大多数情况下，在管道2中的第一种气体的CO2含量至少是在管道8中的第二种气体的CO2含量的1.5 倍。在两个气体洗涤段1和9中，采用栅板或填料部件来促进气液间的传质作用。这些部件都是熟知的，为了简化起见，未在图中表示出。
第一种洗气溶液流经过管道5送入第一降压段15，在此降压段中其所受压强至少降低5巴。此降压段15可由一个空容器构成。从第一降压段15排出的闪蒸出气体经过管道16送入第二降压段17，此降压段装有传质促进部件18。第二洗气溶液流经过管道12送入第二降压段17的顶端，在此降压段中降低部份压强。降压段15和降压段17中的压强通常大致相同，都在5～15巴的范围。
经过管道16上升送入第二降压段17中的闪蒸过的气体与第二种洗气溶液呈逆除状态，在此处产生一种强烈的洗气反应，使有使用价值的气体被洗除出来。流经管道16的在闪蒸过气体中相当大部份的CO2被第二种洗气吸收溶液再吸收，由于这种原因，从第二降压段排出的塔顶气体中不含有大量的CO2。含有有使用价值的气体和CO2的塔顶气体通过冷凝器20、经过管道21，送入第二洗气段9。象这样再循环过的有使用价值的气体的很大部份将构成纯气体，自管道11排出。
两种洗气溶液流，分别自降压段15和17流出，通过管道23和24送入常规再生器25，在此再生器中，利用降压、汽提或加热诸方法中至少一种的措施除去溶液中吸收的物质。再生过的洗气溶液通过管道3和10再循环，进一步被利用，此情况在前面已叙述过。
下面结合附图，举出实施例对本发明工艺作进一步 阐述：第一种和第二种气体，在二个气体洗涤段1和9中，在压强37巴的条件下用甲醇洗涤。此两种气体的组成如下：
第一种气体    第二种气体
CO（克分子百分数）    3    49
H2（克分子百分数） 58 34
CO2（克分子百分数） 39 17
洗气溶液以66立方米/小时（m3/h）的流量送入第一洗气段1和以81m3/h的流量送入第二洗气段9。在管道5，12，23，24中的洗气溶液流，每小时含有下列数量的被吸收物质。其中H2和CO是有使用价值的气体：
管道    5    12    23    24
CO2（千克分子数） 351 192 310 222
H2（千克分子数） 8.03 4.2 0.6 1.7
CO（千克分子数）    0.71    13.4    0.09    1.3
在管道5和12中的，每一立方米洗气溶液相应可有下列数量的吸收物质：
管道5    管道12
CO2（克分子数/立方米） 5318 2370
H2（克分子数/立方米） 122 52
CO（克分子数/立方米）    11    165
在两个降压段中的压强约为11巴。
下表中A行所表示的气体流量是在管道21中用再循环的有使用价值气体的流量。B行所列的流量是作为比 较的数值。总的气体流量应包括流经管道16和21的数值，如果在管道中闪蒸出的气体不供入第二降压段的话，也要保持分流状态。
A    B
CO2（千克分子数/小时） 11.6 47.4
CO+H2（千克分子数/小时） 22.6 20.1
按A行所列的情况，被送入再生器的，残留在吸收溶剂流中的CO流量总数是1.51千克分子/小时，按B行所列的情况则为4.79千克分子/小时。从上表明显可以看出，本发明所述的工艺（按A行所列的情况），总的气体流量小，所以，为了再循环这些气体，只要做少量的压缩功。同时，可较高比率地回收有使用价值的气体CO+H2。

Claims (2)

1、一种处理来自不同洗气段的两种饱吸洗气溶液流的工艺，在上述洗气段中，用物理溶解作用，在10～100巴的压强下，两种饱吸洗气溶液流吸收了二氧化碳和至少一种有使用价值的一氧化碳或氢气气体，其特征是第一种洗气溶液流释压进入第一降压段，此时，至少降低承受压强5巴，以闪蒸出高含量的CO2气体，第二种洗气溶液流部份地释压进入第二降压段，此降压段装有传质促进部件，在两个降压段中的压强范围为5～25巴，从第一降压段排出的闪蒸出的气体向上以与第二种洗气溶液流呈逆流的方向通过第二降压段，含有CO2和至少一种有使用价值气体的混合气从第二降压段顶端排出，所述气体混合物被送入一个气体洗涤段中，两种洗气溶液流自降压段流出，进行再生处理。
2、根据权利要求1所述的工艺，其特征是从第二降压段流出的第二种洗气溶液流送入第一降压段。
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