CN1035103C - 从混合气体中脱除二氧化碳的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种从混合气体中脱除二氧化碳的方法，含二氧化碳的混合气体于常压～4.0MPa压力下进入吸收塔，用吸收液进行单塔两段吸收，吸收二氧化碳后的富液进入再生塔，于100～115℃温度下汽提两段再生，释放出二氧化碳后的贫液和半贫液返回吸收塔作吸收液循环使用。本发明方法吸收能力大，吸收速度快，能耗低，投资费用低，吸收液对碳钢材质无腐蚀，可用于分离如烟道气、合成气或天然气等混合气体中的二氧化碳气体。

Description

从混合气体中脱除二氧化碳的方法
本发明涉及一种气体分离法，特别是涉及一种从混合气体中脱除二氧化碳的方法。
目前从混合气体中脱除二氧化碳的方法很多，有物理吸收法、化学吸收法及物理兼化学吸收法。如碳酸丙烯酯法、低温甲醇洗涤、液氮洗涤和变压吸附法等物理吸收法，吸收速度慢，吸收容量小，气体净化度差，电耗高，产品二氧化碳纯度低。而热钾碱法、改良热甲碱法和乙醇胺水溶液吸收法等化学吸收法，存在二氧化碳再生热耗高的缺点。美国专利41814104公开了一种用含有乙烯胺促进剂的叔醇胺溶液作二氧化碳吸收液，从混合气体中分离二氧化碳的方法。其叔醇胺溶液浓度为35-65％，最好为44～55％，水溶液中烯胺含量为0.5～10％，最好为3-4％，并采用串联的两个吸收塔进行二氧化碳吸收，吸收二氧化碳后的富液经两个再生塔再生后，返回吸收塔作吸收液循环使用。本法设备投资费用较大，流程较复杂，且吸收液浓度较高，药剂消耗较大。
本发明的目的在于提供一种以叔醇胺类、亚烷基胺类及烷醇胺类的混合物为吸收液，采用单塔两段吸收及单塔两段再生的工艺，从混合气体中脱除二氧化碳的方法。
本发明从混合气体中脱除二氧化碳的方法是，含二氧化碳8-30％的混合气体于常压～4.0Mpa压力下进入二氧化碳吸收塔底部，自下而上地与塔顶和塔中部的自上而下的吸收液逆流接触，于70～90℃温度下，将混合气体中的二氧化碳洗涤下来，从塔顶引出净化气，一般二氧化碳含量小于0.2％。吸收二氧化碳后的富液，从塔底部流出，进入再生塔，在上塔内借助于再生塔下塔的再沸器产生的蒸汽进行汽提再生，释放出大量的二氧化碳气体，经汽提再生后的半贫液，从再生塔中部流出，其中约80％由泵送入吸收塔中部作为吸收液，另外约20％的半贫液经换热器与再生塔底部流出的温度为100～115℃的贫液进行热交换，可将半贫液温度从80℃左右提高至90-95℃，然后进入再生塔下塔进行解析。经解折再生的贫液从再生塔底部流出，经热交换器温度降至90-100℃，再经水冷却器冷至70～90℃，由泵送入吸收塔顶部作为吸收液，进行循环吸收一再生的脱碳过程。从再生塔顶部引出的含二氧化碳的水蒸汽经冷却、分离后可得到纯度98.5％以上的二氧化碳气体，可用于合成尿素或烧碱。
本发明方法中，当含二氧化碳混合气体的压力大于2.5Mpa时，从吸收塔底部流出的富液可先进入闪蒸罐减压至0.4～0.8Mpa。主要目有是分离除去加压吸收时，被物理吸收的氢气和氮气，以保证产品二氧化碳的纯度。闪蒸后的富液再进入再生塔进行汽提再生。
本发明方法中所使用的吸收液包括叔醇胺类化合物0-60％(重量)、亚烷基胺或亚烷基胺和烷醇胺类的混合物2-30％(重量)、缓蚀剂0.2-1.2％(重量)、水37.8～68.8％(重量)。其中以含叔醇胺类化合物30％的吸收液最佳。由于浓度较稀，溶液粘度较小，吸收传质系数大，故吸收速度加快。吸收液中的叔醇胺类化合物是三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基一乙醇胺等，以甲基二乙醇胺为好。亚烷基胺类化合物是乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等，以二乙烯三胺为好。烷醇胺类化合物是二乙醇胺。吸收液可以是叔醇胺、亚烷基胺和烷醇胺的混合物，叔醇胺和亚烷基胺的混合物，亚烷基胺和烷醇胺的混合物，或单独使用亚烷基胺。可根据不同情况选取不同组份和浓度的吸收液。如在常压下脱除二氧化碳时，可选用小于30％的亚烷基胺类化合物水溶液作吸收液，而在加压下脱除二氧化碳时，可选用20-60％混合醇胺，并添加2-10％亚烷基胺的混合水溶液作吸收液。
本发明方法中所用的缓蚀剂是钒类化合物或钒类和锑类的混合物。钒类化合物是五氧化二钒，钒酸钾、偏钒酸钾等，锑类化合物是酒石酸氧锑钾、酒石酸氧锑钠、三氧化二锑、四氧化二锑、五氧化二锑等，其中以钒类化合物为好。吸收液中加入缓蚀剂可防止系统被腐蚀。
本发明方法的优点是：
1.采用两段吸收、两段再生及闪蒸流程与美国专利4814104比较，操作方便，热利用好及再生气二氧化碳纯度高。
2.由于本发明方法采用了缓蚀剂，解决了溶液对碳钢设备的腐蚀问题，大部份设备及填料采用碳钢材质，可降低一次性投资费用，而美国专利4814104全部设备均采用不锈钢材质。
3.本发明方法采用的吸收液浓度低，一次性投资少，且正常生产药剂消耗量少，产品成本低。
4.本发明方法由于采用低浓度吸收液，故溶液粘度较小，吸收传质系数大，吸收速度快，在同一装置上吸收能力比美国专利4814104提高30-60％。使用本发明方法的生产装置其塔径和塔高均小于美国专利。
下面结合附图详细说明本发明实施例。
图1：本发明工艺流程示意图。
实施例1
吸收液组成：
甲基二乙醇胺    30(％重量)
三乙烯四胺      4.6
五氧化二钒      0.6
水              64.8
含二氧化碳15.9％的变换气于1.68Mpa压力下进入吸收塔底部，与塔顶喷淋的吸收液逆流接触，于75±5℃温度下洗涤脱除其中的二氧化碳，所得净化气从塔顶排出，吸收二氧化碳后的富液从吸收塔底部引出，进入再生塔于100～115℃温度下汽提再生，从再生塔顶部排出二氧化碳再生气，作原料气体使用，汽提二氧化碳后的贫液和半贫液返回吸收塔作吸收液循环使用。所达指标如表1所示。
实施例2
吸收液组成：
二7烯三胺            20  (％重量)
五氧化二钒和酒石酸
氧锑钾混合物         0.4
水                   79.6
含二氧化碳16％的酸性气体于常压下进入吸收塔底部，与塔顶喷淋的吸收液逆流接触，于80±5℃温度下洗涤脱除其中的二氧化碳，所得净化气从塔顶排出，吸收二氧化碳后的富液从吸收塔底部引出，进入再生塔于100～115℃温度下汽提再生，其余同实施例1。所达指标如表1所示。
实施例3
吸收液组份：
甲基二乙醇胺    30  (％重量)
二乙醇胺                3
二乙烯三胺              3
偏钒酸钾                0.6
水                      63.4
含二氧化碳18％的变换气于2.7Mpa压力下进入吸收塔底部，与塔顶喷淋的吸收液逆流接触，于75±5℃温度下洗涤脱除其中的二氧化碳，所得净化气从塔顶排出，吸收二氧化碳后的富液从吸收塔底部引出，经闪蒸罐减压至0.6Mpa，然后进入再生塔于100～115℃温度下汽提再生，其余同实施例1。所达指标如表1所示。
表1：  实施例所达指标
             实施例11    实施例2     实施例3    控制指标净化气中CO2％  0.05～0.1     1-3       0.06～0.1    0.2吸收能力        25.25         15.0       23.5        20(Nm3CO2/m3)再生气中CO2    ＞98.5       ＞98.5     ＞98.5       ＞98纯度(％)再生热耗        2900-3300     2900-3300  2900-3300   3500(KJ/Nm3CO2)

Claims (3)

1、一种从混合气体中脱除二氧化碳的方法，其特征在于含二氧化碳8-30％的混合气体于常压～4.0MPa压力下进入吸收塔，于70～90℃温度下与吸收液逆流接触，进行单塔两段吸收，吸收二氧化碳后的富液进入再生塔，于100～115℃温度下利用汽提方式，进行单塔两段再生，释放出二氧化碳后的贫液从再生塔底部流出，进入吸收塔顶部，半贫液从再生塔中部流出，进入吸收塔中部，作吸收液循环使用，其中吸收液包括叔醇胺类化合物0-60％(重量)，亚烷基胺或亚烷基胺和烷醇胺类的混合物2-30％(重量)、缓蚀剂0.2～1.2％(重量)、水37.8～68.8％(重量)，缓蚀剂是钒类化合物或钒类和锑类的混合物。
2、如权利要求1所述的从混合气化中脱除二氧化碳的方法，其特征在于吸收压力在于2.5MPa时，吸收二氧化碳后的富液，先进入闪蒸罐，减压闪蒸后再进入再生塔汽提再生。
3、如权利要求1所述的从混合气体中脱除二氧化碳的方法，其特征在于缓释剂中的钒类化合物是五氧化二钒、钒酸钾、偏钒酸钾，锑类物是酒石酸氧锑钾、酒石酸氧锑钠、三氧化二锑、四氧化二锑、五氧化二锑。
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