CN85100809B - 从气体混合物中分离并同时制得酸性杂质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了通过压力洗涤塔中溶剂的物理作用，从气体混合物中分离并同时制得酸性杂质（主要为ＣＯ2）的方法。在本方法中，将吸收气体的溶剂的压力降至第一级中间压力（６）以使共吸收的惰性气体脱气；然后再逐级降压（经阀１１、１２）以便从该溶剂中分离大量被吸收的ＣＯ2；最后使该溶剂达到再生末级压力，以除去剩余的ＣＯ2之后，该溶剂返回压力洗涤塔。采用本方法从该溶液中除去ＣＯ2而同时制得纯净的ＣＯ2，其优点是能耗少且成本低。本发明提出：使部分已洗涤的气体（１８）膨胀至该溶剂的再生末级压力（１９），并用作气提气体，以便从该溶剂中除去剩余的ＣＯ2。

Description

从气体混合物中分离并同时制得酸性杂质的方法
本发明涉及通过压力洗涤塔中溶剂的物理作用，从气体混合物中分离并同时制得酸性杂质（主要为CO2）的方法。该方法中，将吸收气体的溶剂的压力降至第一级中间压力，以使共吸收的惰性气体脱气，然后再逐级降压，以便从该溶剂中分离大量吸收的CO2，最后使该溶剂达到再生末级压力以除去剩余的CO2，使脱气后的溶剂返回压力洗涤塔。
在申请人以前申请的专利DE3239605.8中已介绍了尿素合成气的制造方法。在此方法中吸收气体的溶剂经部分膨胀后，其压力可达中间压力，并且加热该溶剂使部分CO2脱气，从而在加压情况下收集分离出的CO2，该CO2冷却后可用于合成尿素。部分已再生的溶剂被送入末级常压再生段，然后，通过重沸器再加热该溶剂，以除去残余的CO2，或用真空装置分离残余的CO2。
但是上述方法缺点很多，重沸器需要高压蒸气加热溶剂，并弥补脱除残余体带走的热量，需要外部冷却以补偿热交换损失，此外，需要冷却设备以减少泵的发热和冷却原料气体。与此相联系的是需耗资添加设备如热交换器、重沸器和带分离器的冷凝器和冷凝泵。
用真空装置也需附加设备，这些设备耗能较多。真空压缩机的负压决定了可达到的CO2残留量。故原料气不能象在洗涤塔那样得到很好的净化，用废热加热该溶剂可减少残余的CO2量，但这会出现加热再生中存在的相类似的问题。
因此，本发明目的是为了提供一种与最初提到的方法同一类型的方法，从溶剂中除去CO2而同时能制得纯CO2，该方法与以前方法相比耗能少而且成本低。
按本发明的方法，使部分已洗涤的气体膨胀达到该溶剂的再生末级压力，并用作从该溶剂中除去剩余CO2的气提气体。
在本方法中，通过膨胀，从吸收气体的溶剂中分离出CO2并得到CO2产品。气提代替了带有重沸器的再生塔或真空装置。用气提方法可得到足够纯的不含CO2的气体。降低至第一级中间膨胀区的压力可使CO2产品中所含的CO2浓度调节到所需的程度。增加气提气体的量，因而增加部分已洗涤气体的量和增加该塔内的塔板数，可提高制得的产品气体相对于CO2的纯度。此外，在吸收气体的溶剂膨胀时，以及产品气体膨胀或气提气体膨胀时结合使用膨胀透平，可进一步减少该设备所需的能量。吸收气体的溶剂是经多级膨胀而后进行气体的;因此，该溶剂的末级再生既不需要输入热量，也不需要使吸收气体的溶剂和已再生的溶剂进行热交换。
在开拓本发明的构思中提出，将气提气体与已气提的CO2一起压缩到气体原料压力，在洗涤前加到气体原料中。以这种方式进行这种方法时，将导致CO2再返回洗涤区被洗涤，并经继之膨胀，以制得纯净的CO2。因此，通过气提气体的循环气提以及已气提的剩余CO2的循环气提，可增加CO2的产率。
按本发明的又一个实施方法提出，在洗涤前压缩气体原料。这一步骤可使循环的溶剂量大大减少。而且由于气提气体和已气提的剩余CO2是与气体原料一起进行压缩的，所以有可能省去循环压缩机。
在本发明方法中，可采用所有物理溶剂如醇类、酮类、N-甲基吡咯烷酮、聚乙二醇醚、二甲基甲酰胺、二元醇、丁内酯。制得的纯CO2可用于食品化学工业或增加油的收率。
下面将通过图示，对本发明方法的一个实施例作详细说明：
管1中的原料气体在热交换器25中被冷却后，进入一个分离器27，在此分离器内原料气中的水作为分离产物从底部经管线28排出（这一步骤是必要的，可以避免原料气中的水分在洗涤塔内的积聚）。然后其余的原料气从分离器顶部排出进入洗涤塔2，在洗涤塔2中用已再生的溶剂进行洗涤，已再生的溶剂是在塔的上部通过管3加入的。这样洗涤后，CO2的残留量约为100ppm。可达到的纯度与该溶剂用量、该溶剂纯度、温度和塔板数或填料高度有关。
除CO2外，原料气体中的其它组份也按各自的溶解度溶解在该溶剂中，同时部分水也得到洗涤。
已洗涤的气体从洗涤塔2顶部的管4排出，然后，在热交换器25中与原料气体进行热交换，至少其中一部分由管26排出。
吸收气体的溶剂通过洗涤塔底部的管5输出，经阀6在分离器7中膨胀到第一级中间压力，在分离器中放出的气体（最好为H2气）经管8并通过循环压缩机9返回原料气体中，在此过程中，循环压缩机执行两项任务：提高H2气产率，同时提高CO2产物中CO2的浓度。
然后，管10中的溶剂经阀11、12在分离器13、14中逐级膨胀，在这阶段排出的CO2分别从管15、16流出，这些CO2可用于食品化学工业或增加油的收率。膨胀级数和可以提供的压缩级数可互相适当调节。
该溶剂膨胀到1.3巴压力后（这溶剂中仍含有CO2），通过泵29将此溶剂加到气提塔中，用部分已洗涤的气体产物进行处理，该气体由管18加入，在这阶段中，将已洗涤气体加到气提塔之前，先使其在阀19中膨胀。剩余的CO2气体与气提气体一起从气提塔17顶部的管20排出，经循环压缩机9压缩后，通过管21加到管1的气体原料流中。从气提塔17的底部的管22流出的溶剂通过泵23达到洗涤塔的压力，气体原料和泵产生的热量在冷凝器24中除去。
实例数据：
在蒸汽重整炉中，通过天然气的催化反应，可从气体原料（能制得H2的气体原料）中制得CO2。洗涤前，CO必须在转化器中转化成H2+CO2。
气体原料的量：4000千克分子/小时
压力：22巴
成分：H2 77%（克分子）
N2+CO+CH4 5.3%（克分子）
CO2 17.7%（克分子）
气体产品（洗涤后气体主要部分，26）
量：8274千克分子/小时
压力：20.5巴
成分：H2 93.8%（克分子）
N2+CO+CH4 6.0%（克分子）
CO2 0.2%（克分子）
CO2产品
量：726千克分子/小时
压力：1.1bzw.3巴
成分：H2 1.0%（克分子）
N2+CO+CH4 1.7%（克分子）
CO2 97.3%（克分子）
气提塔中气提气体的
量： 340千克分子/小时
气体产品成分：
总循环
量：752千克分子/小时
压力：22巴
成分：H2 49.7%（克分子）
N2+CO+CH4 3.8%（克分子）
CO2 46.5%（克分子）
溶剂：聚乙二醇醚
量： 1340米3/小时

Claims (3)

1、通过压力洗涤塔中溶剂的物理作用，从气体混合物中分离并同时制得酸性杂质（主要为CO2）的方法，在本方法中，将吸收气体的溶剂的压力降至第一级中间压力，以使共吸收的惰性气体脱气，然后再逐级降压，以便从吸收气体的溶剂中分离大量吸收的CO2，最后使该溶剂达到再生末级压力以除去剩余的CO2，之后，使该溶剂返回洗涤塔，该方法的特征为：部分已洗涤的气体膨胀至该溶剂的再生末级压力，并且用作气提气体，以便从该溶剂中除去残余的CO2。
2、按照权利要求1的方法，其特征为：气提气体与已气提的残余CO2一起被压缩到气体原料的压力，并在洗涤前加到气体原料中。
3、按照权利要求1或2的方法，其特征为：在洗涤前压缩气体原料。
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