CN102166465B - 用于从气体物流中除去湿气的方法 - Google Patents
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Abstract
从由气体进料流反应而得的气体产物流中除去所含的湿气的方法，其中所述气体进料流在反应之前在过程加热器中被加热，所述方法包括步骤：将所述产物流冷却至其露点，从冷却的产物流中分离水以除去部分湿气，从而获得部分干燥的产物流；使所述物流通过至少一个固体吸附剂床，吸附所述湿气并取出干燥的产物流，直至所述吸附剂饱和了湿气，从而从部分干燥的产物流中除去剩余的湿气；使在过程加热器中被加热的至少部分气体进料物流的气体通过担载了吸附剂的床，将湿气脱附至加热的进料物流中从而再生所述饱和的吸附剂，并使所述加热的和充满了湿气的进料物流通至反应；和在加热所述物流之前使至少一部分进料物流通过所述已再生的吸附剂而冷却所述已再生的吸附剂；使经过所述吸附剂而取出的进料物流通过所述加热器，随后使其通至所述反应。
Description
技术领域
本发明涉及一种从气体物流中除去湿气的方法，尤其涉及从通过可再生的湿气吸收剂取自化学反应的气体产物流中除去湿气的方法。
所述方法尤其地可用于干燥经历甲烷化反应的产物流。
背景技术
用于从工业气体中除去湿气的常用吸附剂为氧化铝、硅胶、硫酸钙、碳分子筛和石墨化的炭。
吸附剂的吸附能力是有限的，其尤其取决于在待处理的气体流量和温度下的湿气浓度。
因此，当湿气发生渗透时必须对工业吸附剂进行再生。
再生包括驱除气相或液相的湿气(脱附)，和干燥和/或冷却处理以将吸附剂恢复至再利用的最佳状态。
所述再生方法对于生产原理和投资以及操作成本具有主要影响。
对用过的吸附剂进行再生的常规方法包括在150 - 250oC下使干燥的氮气或空气流按逆流方向通过用过的吸附剂床，随后将再生的吸附剂冷却至其操作温度。
这种方法要求存在足够量的干燥氮气或空气以及循环干燥试剂的设备，包括加热器、鼓风机和补偿器。
使用氮气或空气还会使一些氮气或空气留在再生物质中，为了避免被气体稀释或污染，对再生吸附剂处理之后必须将其从待干燥的气体中吹扫出去。
US专利4,469,665公开了一种制备氨的方法，通过该方法在将氨合成气引入氨合成法之前，在可再生的固体吸附剂中干燥所述氨合成气。从气体中分离一部分物流并且将所述物流进一步分成再生物流和冷却物流，从而用干燥的氨合成气再生所述吸附剂。为此，在设置在工厂的加热器中加热再生物流。随后将再生和冷却物流循环回主要的合成气物流中。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种通过在反应中使用进料气体作为再生气体而再生吸附剂的方法，其中所述吸附剂在对来自化学反应的产物气体进行干燥的过程中充满了湿气，同时所述方法满足用设备加热和冷却所述吸附剂的要求，或者工艺条件已经存在并且在进行所述化学反应的工艺生产中已经使用。
因此，本发明提供一种从由气体进料物流反应而得的气体产物流中除去所含的湿气的方法，其中所述气体进料物流在反应之前在加热器中被加热，所述方法包括步骤
将所述产物流冷却至其露点之下，从冷却的产物流中分离水以除去部分湿气，从而获得部分干燥的产物流；
使所述物流通过至少一个固体吸附剂床，吸附所述湿气并取出干燥的产物流，以从部分干燥的产物流中除去剩余的湿气；
在所述吸附剂充满湿气之后，使在加热器中被加热的至少部分气体进料物流通过担载了吸附剂的床，将湿气脱附至加热的进料物流中来再生吸附剂，并使所述加热的和充满了湿气的进料物流通至反应；和
在加热所述物流之前使至少一部分进料物流通过所述已再生的吸附剂而冷却所述已再生的吸附剂；
使从所述吸附剂取出的进料物流通过所述加热器，随后使其通至所述反应。
为了可以连续干燥产物气体，所述方法优选在至少两个具有吸附剂的床上进行，从而至少一个床以吸附模式操作，另一个床在再生模式下操作。
用于本发明的适当的吸附剂
所述方法尤其适用于下述方法：要求进料气体具有低湿气含量或者在反应至产物气体之前基本上是干燥的，并且如果产物气体中存在反应形成的水，必须从气体中将其除去。
对于大量化学反应而言，在将冷的进料气体引入反应之前都需要将其预热为热的进料气体。因而采用电加热或者通过使其通过热交换器而将所述气体预热。本发明的一个优点就是，将工艺装置中已经存在的加热器或热交换器进一步用于加热所述再生气体。
合成气的甲烷化就是这种反应的一个例子。通过这种反应用氢气将合成气中所含的一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷和水。为了抑制水气转化反应，合成气中的湿气含量必须很低。通过冷却所述气体并分离水来除去所述湿气。通常在将所述气体引入甲烷化反应器之前，借助与热介质热交换将其再加热至反应温度。甲烷化反应放热进行，产物气体离开甲烷化反应器时出口温度高于合成气的入口温度。因此，冷的合成气的上述再加热操作优选在热-流出物的换热器中进行。
下列描述中将参考附图更详细地描述本发明。
附图说明
图1显示了干燥SNG产物气流的方法的简化流程图，其中所述产物气流是从甲烷化反应器中取出的并且按照本发明的一个实施方案进行干燥。
参考图1，在水分离步骤(未示出)中已经干燥了的冷的合成气物流在管线2中进入到甲烷化装置6。在将气体引入装置6之前，在加热器4中将其预热至反应温度。加热器4优选为热交换器的形式，这样合成气就可以通过与工艺中已经存在的热介质，例如来自装置6（未示出）的热的流出物流进行间接换热。在引入甲烷化装置6之后，合成气中所含的一氧化碳和氢反应生成甲烷和水，经由管线8从装置6中取出富含甲烷的热的潮湿的产物流。在水冷却器10中冷却所述产物流，在分离器12中以冷凝水14的形式从物流中分离大部分的湿气。使预干燥后的产物气体通过管线16和18a或18b到达吸附器20a或20b以除去产物气体中剩余的湿气。
在载入湿气之后，吸附器交替地以吸附模式和再生模式操作。
特定的操作方式由阀HV1-HV34来控制。
当以吸附模式操作时，吸附器20a经由打开的阀HV21与管线16连接，潮湿的产物气体经由管线18a通过吸附器20a。产物气体中剩余的湿气在吸附器中被吸附在吸附物质上，基本上干燥的产物气体通过打开的阀HV23和管线22a取出。随后在产物管线24中收集干燥的产物气体。
吸附器20a在充满了湿气之后，当关闭阀HV21和HV23时，其从用于使潮湿的产物气体通过的状态切换掉。
打开阀HV31和HV33，将吸附器20b设置为吸附模式，然后潮湿的气体流过管线 18b和20b，之后通过管线22b在管线24中进行收集。
取决于管线2中的阀HV13的位置，在通过加热器4后，将加热的合成气的一部分或者全部从管线2中取出，用于再生吸附器20a。使取出的气体通过开启的阀 HV11和管线26到达管线28，所述管线28与分别设置在管线30a和30b上的阀HV24和HV34连接。当再生吸附器20a时，开启阀HV24，关闭阀HV34。加热的合成气则按照与之前湿产物气体流过吸附器20a的流动方向相反的方向流动，吸附在吸附物质上的湿气脱附进入合成气中，其经由管线32a和开启的阀HV22离开吸附剂，经管线34和开启的阀HV12返回至合成气管线2中加热器4的下游处。
用加热的合成气再生后，为了在随后的湿气吸附中具有活性，必须将吸附器20a中的吸附物质冷却。用冷的合成气冷却所述物质。取决于管线2中的阀HV3的位置，从管线2的上游加热器4中取出部分或全部的冷的合成气物流，使其经管线36到达管线34。在吸附器20a的冷却过程中，关闭管线34中的阀HV12和HV32，所述气体经由管线32a中的开启的阀HV22通过吸附器20a。冷却了吸附器20a中的吸附物质之后，所述气体离开吸附器并经由开启的阀HV24通过管线30a到达管线28。在管线28中，气体通过开启的阀HV2返回至合成气管线2中加热器4的上游处。
在吸附和再生模式中的吸附器20b的操作与吸附器20a中的操作类似。
下表中给出了在吸附器20a和20b的吸附和再生模式下不同的阀位置的总揽。
从上述描述显而易见可知，本发明的优点在于，在分离器12中除去了合成气中的全部湿气。进一步的优点在于，所述再生气体为进料气体，避免为了再生吸附剂供给外来气体所需的附加设备。
Claims (3)
1.从经历甲烷化反应的气体产物流中除去所含的湿气的方法，其中所述甲烷化反应是气体进料流的甲烷化反应并且所述气体进料流在所述甲烷化反应之前已经在过程加热器中加热，所述方法包括步骤
将所述产物流冷却至其露点之下，从冷却的产物流中分离水以除去部分湿气，从而获得部分干燥的产物流；
使所述物流通过至少一个固体吸附剂床，吸附所述湿气并取出干燥的产物流，直至所述吸附剂饱和了湿气，从而从该部分干燥的产物流中除去剩余的湿气；其特征在于下述步骤：
使在水分离步骤中干燥和在过程加热器中加热的至少部分气体进料物流的气体通过担载了吸附剂的床，将湿气脱附至干燥和加热的进料物流中，从而再生所述饱和的吸附剂，并使所述加热的和充满了湿气的进料物流通至反应；
在加热所述物流之前使至少一部分干燥的进料物流通过所述已再生的吸附剂而冷却所述已再生的吸附剂；和
使从所述吸附剂处取出的进料物流通过所述加热器，随后使其通至所述反应。
2.权利要求1的方法，其中所述固体吸附剂设置在平行设置的至少两个床中，并且其中一个床在吸附模式下操作，另一个床在再生以及随后的冷却模式下操作。
3.权利要求1或2的方法，其中所述过程加热器为进料流-流出物热交换器，并且其中用产物流对所述进料流进行间接换热。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |