CN110769919A - 用于二氧化碳生产的纯化系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于纯化二氧化碳气体混合物的系统和方法。与外部烃定量给料系统整合的二氧化碳纯化和液化单元用于纯化混合物，该混合物包括(1)主要的二氧化碳和(2)包括有机氯化物和其他有机烃的其他物质。可以通过控制在二氧化碳纯化和液化单元的反应器中反应的有机氯化物的量以基本上除去混合物中的有机氯化物。有机氯化物含量的控制由外部烃计量系统来进行。外部烃计量系统被配置为通过控制外部烃进入混合物的流速，将来自反应器的流出物的温度保持在预定范围内。

Description

用于二氧化碳生产的纯化系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年6月13日提交的美国临时专利申请第62/518,831号的优先权权益，其通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明一般涉及化学纯化技术。更具体地，本发明涉及纯化由化学品生产设备产生的二氧化碳的系统和方法。
发明背景
二氧化碳被广泛用于各种工业，例如石油和天然气(例如，提高采油率)、饮料(例如，碳酸化)、食品和化学品(例如，碳酸钙生产)工业中。当前，市场上大部分的二氧化碳供应来自包括氨生产、乙醇生产、乙二醇生产和天然气加工的各种化学品生产工艺的副产物流。
然而，主要包含二氧化碳的这些副产物流通常包含各种有机杂质，例如有机氯化物和/或烃。因此，为了确保用于后续工艺和/或进一步应用的二氧化碳供应的品质，通常使用二氧化碳纯化和液化单元将这些杂质转化为更多的二氧化碳和/或可以被容易地去除或回收的其他化合物，例如水和无机氯化物。
在常规的二氧化碳纯化和液化单元中，通常将来自副产物流的烃类燃烧以产生热量、二氧化碳和水。二氧化碳混合物中的其他杂质，例如有机氯化物，可以通过吸热过程转化为氯化氢。取决于流入二氧化碳纯化和液化单元中的副产物物流的组成，由于混合物中有机氯的高浓度和/或反应条件不足以使有机氯完全转化，化合物、例如有机氯化物通常无法完全转化。由这种方法产生的二氧化碳产物可能是低品质的，甚至对人体健康有害的。因此，需要改善的二氧化碳纯化和液化方法。
发明内容
已经发现了一种用于纯化包含以下成分的混合物的方法：(1)主要的二氧化碳和(2)包括有机氯化物和其他有机化合物的其他物质。通过使用外部烃计量系统来控制在二氧化碳纯化和液化单元的反应器中反应的有机氯化物的量，可以使二氧化碳中残留的有机氯化物最小化。
本发明的实施方案包括一种纯化混合物的方法，该混合物包括(1)主要的二氧化碳和(2)包括有机氯化物的其他物质。该方法可以包括使混合物流入反应器。氧气也可以流入反应器。该方法还可以包括使有机氯化物中的至少一些与氧气反应以形成额外的二氧化碳。该方法还可以包括使流出物从反应器流出。该方法还可以进一步包括通过将反应器中的反应温度保持在预定范围内来控制在反应器中反应的有机氯化物的量。该控制可以包括测量流出物的温度，以及如果所测量的流出物的温度低于预定的最低温度，则向混合物中注入烃或提高向混合物中注入烃的速率。
本发明的实施方案包括一种纯化来自乙二醇车间的混合物的方法，该混合物包括(1)主要的二氧化碳和(2)包括有机氯化物的其他物质。该方法可以包括使混合物流入反应器并且使氧气流入反应器。该方法还可以包括使有机氯化物中的至少一些与氧气反应以形成额外的二氧化碳。该方法还可以包括使流出物从反应器流出。该方法还可以进一步包括通过将反应器中的反应温度保持在预定范围内来控制在反应器中反应的有机氯化物的量。该控制可以包括测量流出物的温度，以及如果所测量的流出物的温度低于预定的最低温度，则向混合物中注入烃或提高向混合物中注入烃的速率。
本发明的实施方案包括一种纯化来自乙二醇车间的混合物的方法，该混合物可以包括(1)主要的二氧化碳和(2)包括有机氯化物的其他物质。该方法可以包括使混合物流入反应器。氧气也可以流入反应器。该方法还可以包括使有机氯化物中的至少一些与氧气反应以形成额外的二氧化碳。该方法还可以包括使流出物从反应器流出。该方法可以包括通过将反应器中的反应温度保持在预定范围内来自动地控制在反应器中反应的有机氯化物的量。控制可以包括使外部烃自动地注入到混合物中，外部烃可以包括乙烯、甲烷和/或其他燃料气体。注入可以包括自动地测量流出物的温度。如果所测量的流出物的温度低于预定的最低温度，则自动地启动控制阀以允许外部烃流入到混合物中或提高外部烃流入混合物的流速。如果所测量的流出物的温度高于预定的最高温度，则自动地启动控制阀以停止外部烃流入混合物中或减少外部烃流入混合物中。
以下包括本说明书全文中使用的各种术语和短语的定义。
术语“约”或“大约”定义为本领域技术人员所理解的接近于。
在一个非限制性实施方案中，该术语被定义为10％以内，优选5％以内，更优选1％以内，最优选0.5％以内。
术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指基于包含该成分的物质的总重量、总体积或总摩尔数，成分的重量、体积或摩尔百分比。在一个非限制性实例中，100摩尔物质中的10摩尔成分是10摩尔％成分。
术语“基本上”及其变体定义为包括10％以内、5％以内、1％以内或0.5％以内的范围。
术语“抑制”或“减少”或“阻止”或“避免”或这些术语的任何变体当在权利要求和/或说明书中使用时，包括为了达到预期结果的任何可测量的减少或完全的抑制。
作为本说明书和/或权利要求所使用的术语，术语“有效的”表示适于实现希望的、期望的或预期的结果。
当术语在说明书和/或权利要求中使用时，术语“自动的”或“自动地”指在没有持续的直接人为干预的情况下操作或调整的执行机制。
当术语在说明书和/或权利要求中使用时，术语“外部烃”指没有包含在被纯化的混合物中的烃或烃类，例如包含(1)主要的二氧化碳和(2)其他物质的混合物。
当在权利要求和/或说明书中与术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”一起使用时，要素前不使用数量词可以表示“一个”，但是其也符合“一个或多于一个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的意思。
词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是包括性的或开放式的，并且不排除附加的、未列举的要素或方法步骤。
本发明的方法可以“包含”在本说明书全文所公开的特定成分、组分、组合物等，“基本上由其构成”或“由其构成”。
在本发明的情况下，现在描述十九个实施方案。实施方案1是一种纯化混合物的方法，所述混合物包括(1)主要的二氧化碳(CO2)和(2)其他物质，其中所述其他物质包括有机氯化物。该方法包括以下步骤：使混合物流入反应器；使氧气(O2)流入反应器；使有机氯化物中的至少一些与O2反应以形成额外的CO2；使流出物从反应器流出；通过将反应器中的反应温度保持在预定范围内来控制在反应器中反应的有机氯化物的量；其中控制包括测量流出物的温度的步骤；如果所测量的流出物的温度低于预定的最低温度，则向混合物中注入外部烃或提高向混合物中注入外部烃的速率。实施方案2是实施方案1的方法，其中所述控制还包括：如果所测量的流出物的温度高于预定的最高温度，则自动地启动控制阀以停止外部烃流入混合物或减少外部烃流入混合物。实施方案3是实施方案1或2中任一项的方法，其中混合物来自乙二醇车间。实施方案4是实施方案1至3中任一项的方法，其中其他物质还包括选自以下的化合物：甲烷、乙烯、环氧乙烷及其组合。实施方案5是实施方案1至4中任一项的方法，其中有机氯化物选自二氯乙烷、氯化乙烯、乙烯基氯、氯甲烷、乙酰氯及其组合。实施方案6是实施方案1至5中任一项的方法，其中外部烃包含燃料气体，所述燃料气体选自乙烯、甲烷、乙烷及其组合。实施方案7是实施方案1至6中任一项的方法，其中使混合物流入反应器包括以下步骤：使混合物流入进料压缩机以形成进料流；使来自进料压缩机的进料流流过一个或多于一个热交换器以加热进料流；使经加热的进料流流入反应器。实施方案8是实施方案7的方法，其中进料压缩机为二级压缩机。实施方案9是实施方案7和8中任一项的方法，其中使氧气流入反应器包括以下步骤：使氧气流入进料压缩机使得氧气与进料流混合；使与进料流混合的氧气流过一个或多于一个热交换器以加热氧气和进料流；使经加热的氧气和经加热的进料流流入反应器。实施方案10是实施方案9的方法，其中使氧气在压缩机的第二级流入压缩机。实施方案11是实施方案9和10中任一项的方法，其中氧气和进料流被一个或多于一个热交换器加热至280℃至420℃的温度。实施方案12是实施方案1至11中任一项的方法，其中反应在反应器中在15至20巴(barg)的表压下进行。实施方案13是实施方案1至12中任一项的方法，其中反应在催化剂的存在下进行，所述催化剂选自Pd、Al2O3及其组合。实施方案14是实施方案1至13中任一项的方法，其中流出物包含选自以下的化合物：二氧化碳、水、无机氯化物、甲烷、乙烯、氧气、氮气、氩气、环氧乙烷及其组合。实施方案15是实施方案1至14中任一项的方法，其还包括测量流出物中有机氯化物的量。实施方案16是实施方案1至15中任一项的方法，其中流出物中有机氯化物低于5ppmv。实施方案17是实施方案1至16中任一项的方法，其中控制步骤中预定的最低反应温度为280℃，并且控制步骤中预定的最高反应温度为420℃。实施方案18是实施方案1至17中任一项的方法，其中注入混合物中的外部烃的最大量为2000ppmv。
实施方案19是一种纯化来自乙二醇车间的混合物的方法，所述混合物包括(CO2)和(2)其他物质，其中所述其他物质包括有机氯化物。该方法包括以下步骤：使混合物流入反应器；使氧气(O2)流入反应器；使有机氯化物中的至少一些与O2反应以形成额外的CO2；使流出物从反应器流出；通过将反应器中的反应温度保持在预定范围内来自动地控制在反应器中反应的有机氯化物的量；该控制包括使外部烃自动地注入混合物的步骤，外部烃包括甲烷、乙烯和其他燃料气体，其中自动地注入包括以下步骤：自动地测量流出物的温度；如果所测量的流出物的温度低于预定的最低温度，则自动地启动控制阀以允许外部烃流入到混合物中或提高外部烃流入混合物的流速；如果所测量的流出物的温度高于预定的最高温度，则自动地启动控制阀以停止外部烃流入混合物中或减少外部烃流入混合物中。
本发明的其他目的、特征和优点通过以下附图、详细描述和实施例会变得明显。然而，应理解，在表明本发明的具体实施方案时，这些附图、详细描述和实施例仅以举例说明的方式给出而并不表示限制。另外，期望通过该详细描述，本发明的精神和范围内的变化和修改对于本领域技术人员会变得明显。在进一步的实施方案中，来自特定实施方案的特征可以与来自其他实施方案的特征组合。例如来自一个实施方案的特征可以与来自任意其他实施方案的特征组合。在其他实施方案中，可以将另外的特征添加到本文描述的特定实施方案中。
附图说明
现在参考以下描述并结合附图以获得更完整地理解，附图中：
图1示出了根据本发明的实施方案与外部烃计量系统整合的二氧化碳纯化和液化单元的示意图；和
图2示出了根据本发明的实施方案使用二氧化碳纯化和液化单元来纯化二氧化碳混合物的方法的示意性流程图。
具体实施方式
已经发现了用于纯化主要包含二氧化碳(CO2)并混合了例如有机氯化物的杂质的混合物的方法。该混合物可以是被送至二氧化碳纯化和液化单元的来自乙二醇车间的进料流。通过使用控制温度的外部烃计量系统来将烃添加到进料流中，可以相应地控制在反应器中反应的有机氯化物的量。二氧化碳纯化和液化单元的反应器中的温度可以保持在足以使基本上所有包括有机氯化物的杂质转化的水平，从而解决了常规二氧化碳纯化和液化单元的二氧化碳产物流中的未转化杂质的问题。
参考图1，示出了用于从混合物中去除杂质的二氧化碳纯化和液化单元100的示意图。如图1所示，混合物可以形成流11并流入二氧化碳纯化和液化单元100的进料压缩机101。在本发明的实施方案中，混合物可以来自化学品生产车间，例如乙二醇生产车间。来自乙二醇生产车间的混合物可以包含(1)主要的二氧化碳和(2)可以包括以下成分的杂质：3ppmv至7ppmv(例如5ppmv)的有机氯化物、45ppmv至55ppmv(例如50ppmv)的甲烷、1500ppmv至2500ppmv(例如2000ppmv)的乙烯、12ppmv至20ppmv(例如16ppmv)的环氧乙烷和15ppmv至25ppmv(例如20ppmv)的其他烃或其组合。根据本发明的实施方案，进料压缩机101可以被配置为将流11压缩至14巴至21巴的表压力以及其间的所有范围和值。在本发明的实施方案中，进料压缩机101可以包括用于添加氧气的入口。在本发明的实施方案中，进料压缩机101可以是两级压缩机。流12的氧气可以在进料压缩机101的压缩过程的第二级被添加到二氧化碳混合物中。流11的混合物和流12的氧气可以被压缩以形成流13。
根据本发明的实施方案，二氧化碳纯化和液化单元100还可以包括与进料压缩机101的出口流体连通的第一热交换器102。第一热交换器102可以被配置为加热流13。在本发明的实施方案中，二氧化碳纯化和液化单元100还可以包括与第一热交换器102的出口流体连通的第二热交换器103。第二热交换器103可以被配置为进一步加热流13。根据本发明的实施方案，离开第一热交换器102和/或第二热交换器的经加热的流13可以处于285℃至420℃的温度以及其间的所有范围和值，包括285℃至300℃、300℃至310℃、310℃至320℃、320℃至330℃、330℃至340℃、340℃至350℃、350℃至360℃、360℃至370℃、370℃至380℃、380℃至390℃、390℃至400℃、400℃至410℃或410℃至420℃。
在本发明的实施方案中，二氧化碳纯化和液化单元100还可以包括与第二热交换器103的出口流体连通的反应器104。反应器104可以配置为将来自混合物的烃和/或有机氯化物转化为二氧化碳、水和/或无机氯化物，例如氯化氢。在本发明的实施方案中，反应器104可以包括预启动电加热器，以在燃烧的初始阶段将流13加热到燃烧温度。在本发明的实施方案中，燃烧温度可以为280℃至420℃，以及其间的所有范围和值。
根据本发明的实施方案，反应器104可以包括用于将有机氯化物转化为无机氯化物的催化剂。示例性催化剂可以包括但不限于Pd、Al2O3或其组合。在本发明的实施方案中，可以将反应器104设计为用于280℃至530℃的反应温度以及其间的所有范围和值，包括280℃至290℃、290℃至300℃、300℃至310℃、310℃至320℃、320℃至330℃、330℃至340℃、340℃至350℃、350℃至360℃、360℃至370℃、370℃至380℃、380℃至390℃、390℃至400℃、400℃至410℃、410℃至420℃、420℃至430℃、430℃至440℃、440℃至450℃、450℃至460℃、460℃至470℃、470℃至480℃、480℃至490℃、490℃至500℃、500℃至510℃、510℃至520℃、或520℃至530℃。
根据本发明的实施方案，如果反应器104中的温度高于温度范围的上限，则可能破坏催化剂和/或反应器。另一方面，如果反应器104中的温度低于温度范围的下限，则混合物中的有机氯化物可能无法完全转化，导致最终二氧化碳产品中存在氯化物杂质。在本发明的实施方案中，反应器104的表压可以为15至20巴以及其间的所有范围和值，包括15巴、16巴、17巴、18巴、19巴或20巴。
在本发明的实施方案中，反应器104的出口可以与第一热交换器102的入口流体连通。以此方式，第一热交换器102被配置为通过从反应器104流出的产物流14的热量来加热流13，从而冷却产物流14。根据本发明的实施方案，温度传感器105可以被配置为测量产物流14的温度。产物压缩机可用于压缩产物流14。在本发明的实施方案中，二氧化碳纯化和液化单元100还可以包括与温度传感器105电连通的外部烃计量系统。
根据本发明的实施方案，烃计量系统可以包括温度控制器106以及与温度控制器106电连通的一个或多于一个阀107a和/或107b。在本发明的实施方案中，一个或多于一个阀107a和/或107b可以配置为控制流15的外部烃流向流11的流速。另外地或替代地，可以使流15的外部烃直接流至反应器104。在本发明的实施方案中，烃的流速可以由温度控制器106控制。
在本发明的实施方案中，如果温度传感器105的温度测量值低于预定温度范围的下限，则经由烃计量系统在反应器104中计量加入的外部烃的流速可以提高。根据本发明的实施方案，提高外部烃的流速导致反应器104中燃烧的外部烃的量增加，从而提高反应器104中的温度和产物流14的温度。随后，更多的流11的有机氯化物可通过吸热反应在反应器104中反应。根据本发明的实施方案，当温度传感器105的温度读数高于预定温度范围的上限时，可以降低烃的流速。降低反应器104中外部烃的流速可能导致反应器104中的温度降低以及反应器104中反应的有机氯化物减少。在本发明的实施方案中，预定温度范围可以是280℃至530℃以及其间的所有范围和值，包括280℃至290℃、290℃至300℃、300℃至310℃、310℃至320℃、320℃至330℃、330℃至340℃、340℃至350℃、350℃至360℃、360℃至370℃、370℃至380℃、380℃至390℃、390℃至400℃、400℃至410℃、410℃至420℃、420℃至430℃、430℃至440℃、440℃至450℃、450℃至460℃、460℃至470℃、470℃至480℃、480℃至490℃、490℃至500℃、500℃至510℃、510℃至520℃、或520℃至530℃。
另外地或替代地，根据本发明的实施方案，烃计量系统可以包括有机氯化物检测装置，其被配置为测量产物流14中有机氯化物的浓度。在本发明的实施方案中，烃计量系统可包括与一个或多于一个阀107a和/或107b以及有机氯化物检测装置电连通的浓度控制装置。在本发明的实施方案中，浓度控制装置可通过控制一个或多于一个阀107a和/或107b来提高外部烃的流速，使得当有机氯化物检测装置的浓度读数高于有机氯化物的预定浓度范围的上限时，更多的有机氯化物可在反应器104中反应。在本发明的实施方案中，浓度控制装置可以通过控制一个或多于一个阀107a和/或107b来降低烃的流速。
在本发明的实施方案中，阀107a配置为(根据需要并避免任何背压)向下游提供平稳的压力。可以根据反应器温度来操纵阀107b(阀打开程度与反应器温度成反比)。阀107b还可以具有螺线管，以在反应器中高温的情况下和/或压缩机停用时用作XV。在本发明的实施方案中，温度控制器可以是温度指示控制器。根据本发明的实施方案，一个或多于一个阀107a和/或107b可包括自致动压力控制阀。自致动压力控制阀可以是热循环阀和/或曲轴箱强制通风阀。外部烃可以包括乙烯、甲烷、乙烷、其他燃料气体或其组合。
根据本发明的实施方案，二氧化碳纯化和液化单元100还可以包括第一关闭开关，该第一关闭开关被配置为在温度传感器105的温度测量值高于系统关闭高温时关闭进料压缩机101和/或阀107a和107b。系统关闭高温可以是525℃至535℃(例如530℃)。在本发明的实施方案中，二氧化碳纯化和液化单元100还可以进包括第二关闭开关，该第二关闭开关被配置为在温度传感器105的温度测量值低于系统关闭低温时关闭产物压缩机。根据本发明的实施方案，系统关闭低温可以是275℃至285℃(例如280℃)。
根据本发明的实施方案，二氧化碳纯化和液化单元100还可以包括配置为从产物流14吸收氯化氢的氯化氢(HCl)吸收器108。在本发明的实施方案中，二氧化碳纯化和液化单元100中的烃计量系统整体上可以被配置为通过控制流入反应器104的外部烃来控制在反应器104中反应的有机氯化物的量。
如图2所示，本发明的实施方案包括纯化混合物的方法200，该混合物包括(1)主要的二氧化碳(CO2)和(2)其他物质。方法200可以在二氧化碳纯化和液化单元100中进行。如上所述，在本发明的实施方案中，混合物可以来自化学品生产车间，例如乙二醇生产车间。来自乙二醇生产车间的混合物可以包含(1)主要的二氧化碳和(2)可以包含有机氯化物、甲烷、乙烯、环氧乙烷和/或其他烃的杂质。根据本发明的实施方案，有机氯化物可包括二氯乙烷、氯化乙烯、乙烯基氯、氯甲烷、乙酰氯或其组合。
如框201所示，可以使混合物流入反应器104。框202示出了可以使氧气流入到反应器104。在本发明的实施方案中，可以使流12的氧气流入到进料压缩机101。流11的混合物和流12的氧气可以在进料压缩机101中被压缩并形成流13。根据本发明的实施方案，进料压缩机101可以是两级压缩机或四级压缩机。可以使流12中的氧气流到进料压缩机101的第二级。在本发明的实施方案中，可以通过第一热交换器102和/或第二热交换器103加热包含流11的混合物和流12的氧气的流13。经加热的流13可以处于130℃至140℃(例如135℃)的温度以及其间的所有范围和值，包括。替代地或另外地，在氧气进入反应器104之前，流12的氧气可以不与混合物混合。因此，可以使氧气直接流入反应器104。
如框203所示，方法200还可以包括在反应器104中使有机氯化物中的至少一些与氧气反应以形成额外的CO2。根据本发明的实施方案，有机氯化物与氧气在反应器104中的反应可以进一步形成无机氯化物。在本发明的实施方案中，示例性的无机氯化物可以包括氯化氢。
在本发明的实施方案中，反应可以在足以将有机氯化物转化成无机氯化物的反应条件下进行。反应条件可以包括表压为15至20巴，以及其间的所有范围和值，包括15巴、16巴、17巴、18巴、19巴或20巴。反应条件还可以包括反应温度为280℃至530℃以及其间的所有范围和值，包括280℃至290℃、290℃至300℃、300℃至310℃、310℃至320℃、320℃至330℃、330℃至340℃、340℃至350℃、350℃至360℃、360℃至370℃、370℃至380℃、380℃至390℃、390℃至400℃、400℃至410℃、410℃至420℃、420℃至430℃、430℃至440℃、440℃至450℃、450℃至460℃、460℃至470℃、470℃至480℃、480℃至490℃、490℃至500℃、500℃至510℃、510℃至520℃、或520℃至530℃。根据本发明的实施方案，反应条件还可以包括存在催化剂，所述催化剂选自Pd、Al2O3或其组合。
在本发明的实施方案中，方法200可以包括使流出物从反应器104流出。根据本发明的实施方案，流出物可以形成产物流14。来自反应器104的产物流14的流出物可包含二氧化碳、水、无机氯化物、甲烷、乙烯、氧气、氮气、氩气、环氧乙烷或其组合。在本发明的实施方案中，来自反应器104的产物流14中有极少量的氯化氢泄漏(slippage)。在来自反应器104的流14中，环氧乙烷的含量可能最高为十亿分率级。在本发明的实施方案中，来自反应器104的流出物可以通过第一热交换器102，并被混合物和流13的氧气冷却。
在本发明的实施方式中，如框204所示，方法200还可以包括通过将反应器104中的反应温度保持在预定范围内来控制在反应器104中反应的有机氯化物的量。根据本发明的实施方案，预定的温度范围可以是280℃至420℃以及它们之间的所有范围和值，包括280℃至290℃、290℃至300℃、300℃至310℃、310℃至320℃、320℃至330℃、330℃至340℃、340℃至350℃、350℃至360℃、360℃至370℃、370℃至380℃、380℃至390℃、390℃至400℃、400℃至410℃或410℃至420℃。在本发明的实施方案中，控制可以包括将外部烃自动地注入混合物中。
根据本发明的实施方案，框204中的控制可以包括经由温度传感器105自动地测量来自反应器104的流出物的温度，如框205所示。在本发明的实施方案中，可以经由温度控制器106进行控制。如框206中所示，框204中的控制还可以包括如果测得的流出物温度低于预定的最低温度，则将外部烃注入流11的混合物或提高外部烃注入流11的混合物的速率。
在本发明的实施方案中，预定的最低温度可以是270℃至290℃(例如280℃)。注入外部烃或提高注入外部烃的速率可以包括启动控制阀的步骤以允许外部烃流入或提高外部烃流入的速率。在本发明的实施方案中，控制阀可以包括热循环阀。
在本发明的实施方案中，框204中的控制还可以包括如果测得的流出物的温度高于预定的最高温度，则停止外部烃流入混合物或减少外部烃流入混合物，如框207所示。根据本发明的实施方案，预定的最高温度可以是520℃至540℃(例如530℃)。停止外部烃流入或减少外部烃流入可以包括启动控制阀以停止外部烃流入或减少外部烃流入。根据本发明的实施方案，外部烃可以包括燃料气体、乙烯和/或甲烷。燃料气体可以选自甲烷、乙烯、乙烷及其组合。
在本发明的实施方案中，相对于流11的混合物，在框205和206中注入混合物中的外部烃的最大量可以为2000ppmv。外部烃可以在反应器104中完全燃烧以形成水和二氧化碳。根据本发明的实施方案，可以测量来自反应器104的流出物中有机氯化物的量。在本发明的实施方案中，流出物中的有机氯化物含量低于50ppbv。作为温度测量的替代或补充，在框204的控制中，流出物中有机氯化物含量的测量可以用于控制外部烃的流速。
根据本发明的实施方案，框208示出了方法200还可以包括经由氯化氢吸收器108去除流出物中的氯化氢。此外，因为在反应器104中完全除去甲烷可能需要不适合冶金和催化剂的高温，所以在除去氯化氢之后可以进一步纯化来自反应器104的流出物以除去痕量的甲烷。在本发明的实施方案中，可以通过低温回收方法除去痕量的甲烷。
总之，本发明的实施方案涉及一种纯化混合物的方法，该混合物包括(1)主要的二氧化碳和(2)可以包括有机氯化物的其他物质。该方法通过控制温度和/或控制流出物中有机氯化物浓度来控制在反应器中反应的有机氯化物的量。温度控制和/或流出物中有机氯化物浓度的控制可以通过控制混合物中计量添加的外部烃的流速来进行。所得产物流可以包含少于50ppbv的有机氯化物。因此，将二氧化碳纯化以用于其他工艺和应用。
尽管已经参考图2的框描述了本发明的实施方案，但应理解，本发明的操作不限于图2所示的特定框和/或框的特定顺序。因此，本发明的实施方案可以使用与图2不同顺序的各种框来提供如本文所述的功能。
尽管已经详细描述了本申请的实施方案和其优点，但应理解，在不背离如所附权利要求限定的实施方案的精神和范围的情况下可以进行各种改变、取代和修改。此外，本申请的范围不意在限于本说明书中所描述的工艺、机器、加工、物质组合、装置、方法和步骤的具体实施方式。因为本领域普通技术人员从上述公开内容会容易地想到可以利用与本文描述的相应实施方案执行基本相同的功能或实现基本相同的结果的当前存在的或将被开发的工艺、机器、加工、物质组合、装置、方法或步骤。因此，意在将这种工艺、机器、加工、物质组合、装置、方法或步骤包括在所附权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种纯化包含(1)主要的二氧化碳(CO2)和(2)其他物质的混合物的方法，其中所述其他物质包含有机氯化物，所述方法包括：
使混合物流入反应器；
使氧气(O2)流入反应器；
使有机氯化物中的至少一些与O2反应以形成额外的CO2；
使流出物从反应器流出；
通过将反应器中的反应温度保持在预定范围内来控制在反应器中反应的有机氯化物的量，所述控制包括：
测量流出物的温度；以及
如果所测量的流出物的温度低于预定的最低温度，则向混合物中注入外部烃或提高向混合物注入外部烃的速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制还包括：
如果所测量的流出物的温度高于预定的最高温度，则自动地启动控制阀以停止外部烃流入混合物或减少外部烃流入混合物。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中混合物来自乙二醇车间。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中其他物质还包含选自以下的化合物：甲烷、乙烯、环氧乙烷及其组合。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中有机氯化物选自二氯乙烷、氯化乙烯、乙烯基氯、氯甲烷、乙酰氯及其组合。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中外部烃包含燃料气体，所述燃料气体选自乙烯、甲烷、乙烷及其组合。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中使混合物流入反应器包括：
使混合物流入进料压缩机以形成进料流；
使来自进料压缩机的进料流流过一个或多于一个热交换器以加热进料流；和
使经加热的进料流流入反应器。
8.根据权利要求7所述的方法，其中进料压缩机为二级压缩机。
9.根据权利要求7所述的方法，其中使氧气流入反应器包括：
使氧气流入进料压缩机以使得氧气与进料流混合；
使与进料流混合的氧气流过一个或多于一个热交换器以加热氧气和进料流；和
使经加热的氧气和经加热的进料流流入反应器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中使氧气在压缩机的第二级流入压缩机。
11.根据权利要求9所述的方法，其中氧气和进料流被所述一个或多于一个热交换器加热至280℃至420℃的温度。
12.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中反应在反应器中在15至20巴的表压下进行。
13.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中反应在催化剂的存在下进行，所述催化剂选自Pd、Al2O3及其组合。
14.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中流出物包含选自以下的化合物：二氧化碳、水、无机氯化物、甲烷、乙烯、氧气、氮气、氩气、环氧乙烷及其组合。
15.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其还包括测量流出物中有机氯化物的量。
16.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中流出物中有机氯化物含量低于5ppmv。
17.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中控制步骤中预定的最低反应温度为280℃，并且控制步骤中预定的最高反应温度为420℃。
18.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中注入混合物中的外部烃的最大量为2000ppmv。
19.一种纯化来自乙二醇车间的包含(CO2)和(2)其他物质的混合物的方法，其中所述其他物质包含有机氯化物，所述方法包括：
使混合物流入反应器；
使氧气(O2)流入反应器；
使有机氯化物中的至少一些与O2反应以形成额外的CO2；
使流出物从反应器流出；
通过将反应器中的反应温度保持在预定范围内来自动地控制在反应器中反应的有机氯化物的量，所述控制包括：
使外部烃自动地注入混合物，外部烃包括甲烷、乙烯和其他燃料气体，其中自动地注入包括：
自动地测量流出物的温度；
如果所测量的流出物的温度低于预定的最低温度，则自动地启动控制阀以允许外部烃流入混合物中或提高外部烃流入混合物的流速；
如果所测量的流出物的温度高于预定的最高温度，则自动地启动控制阀以停止外部烃流入混合物中或减少外部烃流入混合物中。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1166794A (zh) * 1994-12-01 1997-12-03 热质公司 用于销毁变浓的挥发性有机化合物流的方法和设备
CN1187779A (zh) * 1995-06-06 1998-07-15 阿莫科公司 用于降低排出气中挥发性化学物质排放量的催化处理系统
EP1084744A1 (en) * 1999-09-13 2001-03-21 Saudi Basic Industries Corporation (Sabic) Carbon dioxide purification process for ethylene glycol plants

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1166794A (zh) * 1994-12-01 1997-12-03 热质公司 用于销毁变浓的挥发性有机化合物流的方法和设备
CN1187779A (zh) * 1995-06-06 1998-07-15 阿莫科公司 用于降低排出气中挥发性化学物质排放量的催化处理系统
EP1084744A1 (en) * 1999-09-13 2001-03-21 Saudi Basic Industries Corporation (Sabic) Carbon dioxide purification process for ethylene glycol plants

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