CN87108052A - 从气体回收二氧化碳的工艺 - Google Patents

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Abstract

在吸收塔中，溶剂被用于气流的提纯，为了从该溶剂中提出更多的二氧化碳，我们把闪蒸鼓的压力保持在5磅/吋2以下(0.35巴以下)，这样就可回收96％以上的二氧化碳；用于循环的溶剂可用各种方法进行再生，根据总的系统条件而定。

Description

此发明涉及一种新的工艺方法，它改进了从气体，特别是氨合成气中回收二氧化碳气体的工艺过程。
目前处理氨合成气是靠溶剂进行物理分离的，这种方法仅仅能还原出其所含二氧化碳总数的55～90%。在通常的“塞莱克斯奥”（Selexol）气体设备中，此合成气与二氧化碳吸收器中的冷“塞莱克斯奥”溶剂相接触，该吸收器的典型工作压力为400磅/吋2（即27巴），二氧化碳被向下流动的“塞莱克斯奥”溶剂所吸收。然后，溶解有二氧化碳的溶剂从吸收器的底部迅速排入一个工作在70～140磅/吋2（即4.8～9.7巴）的低压下的闪蒸鼓中。这样就把同时充入“塞莱克斯奥”溶剂中的氢、甲烷和惰性气体的大部分从该溶剂中排出去。这些被排的气体被分离、浓缩重新送回吸收器或安排到其它设备中。余下的基本只含二氧化碳的“塞莱克斯奥”溶剂在第二个闪蒸鼓中降到近似一个大气压的程度。被排出的二氧化碳（大约相当于全部二氧化碳的50～70%）在工作压力为14～25磅/吋2（即：1～22巴）的低压闪蒸鼓中被分离和排除并送入二氧化碳生产线中。
如果回收的二氧化碳的量能够满足下游的需要，那么溶剂就在汽提塔中再生。在逆流填充塔中，通常把空气作为一种解吸媒介。然后把用过的空气（其中含有分离出的二氧化碳）从该塔顶部排入大气。再生的新的溶剂被循环送回上面所说的吸收器中。这一过程中部分二氧化碳和空气一起被排除了，对于收集二氧化碳来说是一种损失。
如果想回收55～70%以上的二氧化碳，那么在汽提塔中再生溶剂之前，就应把来自大气闪蒸鼓的溶剂放入一个真空闪蒸鼓中。真空闪蒸鼓通常工作在12～5磅/吋2（即：0.8～0.3巴）的压力下。这样一个真空鼓的增加将回收90%以上的二氧化碳，此鼓的工作压力依所要回收的二氧化碳百分比而定，工作压力越低，还原出的二氧化碳百分比就高。
此发明的目的之一就是要几乎完全地、近于100%地回收全部的二氧化碳。以下所讨论的方法适于处理所有物理溶剂和所有的化学和物理混合溶剂。如：“塞莱克斯奥”（T。M）（一种物理溶剂：聚乙烯乙二醇的二甲醚）溶液也被在此讨论。以下所说的这种可取得专利的工艺方案，除了可用来处理氨合成气以外，也可用来处理氢合成气、从煤或石油中提取的合成气以及天然气。
本发明所提供的工艺方法，是借助一种液体溶剂把吸收塔中某种气体所含的二氧化碳提取出来。其中先把吸收了二氧化碳的溶液在5磅/吋2以下的低压下进行处理，使其形成溶剂流，然后对这一溶剂流用一种汽提气体进行再加工，以使所含的二氧化碳有95%以上被提取出来，最后再把这种溶剂重新循环到吸收塔中。
对图解的简单说明
图解中，图1是一个能回收90%～98%的二氧化碳的系统简略流程图。图2是一种回收90%～98%的二氧化碳的工艺过程的简略流程图。图3是一种回收大约100%的二氧化碳的工艺流程图。图4是一种回收大约100%的二氧化碳的工艺过程图，这种工艺过程是利用来自汽提塔的废气来实现的。这种废气在这一过程中被循环使用。图5表示了一种利用所处理的合成气作为汽提气从而大体上回收100%的二氧化碳的工艺过程。
和以前的工艺过程相比，此发明极大地增加了二氧化碳的回收量。此发明采用了特殊工艺，因而可节约投资、降低能源消耗。
在图1流程中，被处理的气体从底部进入塔T-1中，从顶部排出，如箭头所示。和上面所说的传统方法一样，再生的液体溶剂被泵入顶部并通过透平机10（为了能量回收）在高压下排入工作在低压状态下的闪蒸鼓D-1中。从闪蒸鼓中出来的气体再由压缩机11重新加压并通过可选择的冷却器循环回吸收塔T-1的底部。如上所述，闪蒸鼓D-2和D-3工作就可获得55～70%以上的二氧化碳的回收量。为了与传统工艺相区别，我们在闪蒸鼓D-3的下游和与其相连的压缩机13之间新增了一个工作在1～2磅/吋2（0.1～0.2巴）的压力下的闪蒸鼓D-4。压缩机14可按使用的要求提高用来和来自其它闪蒸鼓的二氧化碳混合的气体的压力。
从闪蒸鼓D-4排出的吸收剂由泵15送入汽提塔T-2的顶部。风机18吹出的空气通过冷却器17后进入汽提塔T2，泵16通过可选择的冷却机/冷冻机19把再生出的溶剂送入T-1塔的顶部。
和传统的工艺方法相比，由于此工艺使用了工作在不寻常的低压下的闪蒸鼓D-4，因而可以回收比较高的百分比的二氧化碳。
图2是一种修改过的方案，这一方案中闪蒸鼓D-5和与溶剂流同向注入的空气取代了传统的汽提塔。
透平机10、热交换器19、压缩机11、13、14以及泵15都和图1中的相应部件起相应的作用。尽管图中没有画出，和图1一样还可能有一个干燥机。
图2的方法可以回收97～98%的二氧化碳，而且由于不用汽提塔而节约了资金。此方案比传统的填充汽提塔需要更多的空气，并省去了价格昂贵的大塔。
除了汽提塔的操作外，图3的工艺过程基本与图1相同。此方案中，汽提塔工作在每平方英寸1～5磅（0.1～0.3巴）的低压下。因为是在低压下进行的汽提，因而只需要很少量空气即可使溶剂再生。结果，用过的空气又可与二氧化碳产品混合而不必特意用氧和氮来稀释。
图3的方法，几乎可以回收100%的二氧化碳并可达到较低的实用成本，而且可利用二氧化碳与氨反应生产尿素。
当氨生产过程为烃-汽重整时，图4的方法和图1的相同，只是在这种情况下，来自汽提塔T2的空气和二氧化碳不再被排放掉，而被压缩并与足够的空气混合以满足第二个重整炉中化学计量的需要。因此来自T-2的循环二氧化碳气体就被早早地送回吸收塔T-1与所提供的合成气混合。尽管使用过的空气进行了循环，但却不会因此而去失二氧化碳，二氧化碳基本上都被回收了。图4的方案和英国专利2051757的方案相似。但此方案和英国专利相比，此循环要求在D-3和D-4中的压力低得多（英国专利中的压力为0.7巴，即10磅/吋2），而且此方案可达到很低的操作成本，因为只有很少气体需要压缩体积，因而降低了对压缩所需要的能量。
图5也是一个和图1类似的过程，只是汽提塔T-2中是把处理过的合成气作为汽提气，而不把空气作为汽提气。从T-2中出来的气体和二氧化碳又被重新送回吸收塔T-1。汽提过程是在低于大气压的条件下进行的，由压缩机21把气体泵到高压注入T-1中。因此不会损失二氧化碳。从闪蒸鼓D-2、D-3、D-4中得到的产品是从系统分离和回收的总的二氧化碳。
此方案和德国专利DE3401773相似，但由于此方案在汽提塔T-2中采用了非常低的气压，因而提高了效率，T-2塔只要很少的汽提气体。这样就大大减轻了压缩机21的负担，此过程的能量效率非常高。
以上所说的过程中可以换用各样的溶剂。提取二氧化碳的操作可如图1、图2、图3的方式进行，只是可把从使溶剂最后再生的步骤中所产生的含有二氧化碳的废气通入装有胺类溶剂的吸收塔中，将二氧化碳提取干净，然后溶剂在汽提塔中再生。汽提出的二氧化碳再与从下游闪蒸鼓中得到的二氧化碳产品混合，基本可回收100%的二氧化碳。

Claims (7)

1、一种借助一液体溶剂从一个吸收塔的气体中提取二氧化碳而最后又借助汽提气使该溶剂再生并循环回吸收塔的工艺方法，这一工艺过程特征如下：在借助汽提气使该溶剂得到再生之前，要使该溶剂受到约0.1～0.2巴的低压处理，为再生工序提供一种溶剂流，从而在再生工序中提取所含二氧化碳的95%以上。
2、权利要求1的方法，此方法特征如下：再生工序是通过把溶剂和气体相混合并在闪蒸鼓中把气体和二氧化碳分离出来这样一个过程来实现的。
3、权利要求1的方法，此方法特征如下：汽提气的量可减少到这样一个范围内，它能够与二氧化碳产品混合而仍能最大地满足二氧化碳产品说明书的要求。
4、根据权利要求3的方法，此方法特征如下：所生产的二氧化碳是用来和氨反应而制造尿素的。
5、权利要求1～3中的任意一个的一种方法，此方法的特征如下：所处理的氨合成气和溶剂都是在逆流塔中被生产和再生的，此塔中的汽提气是空气，此塔的顶气被压缩送入处理合成气的第二个重整炉中。
6、权利要求1～3中的任何一个的一种方法，此方法特征如下：溶剂是在逆流塔中再生的，此塔中的汽提气是处理过的气体的滑流，从此塔出来的顶气又被循环回吸收塔的底部。
7、权利要求1～3中的任何一个的一种方法，此方法特征如下：从再生塔中出来的使用过的空气和一种在汽提塔中再生的化学液体吸收剂相接触，所生成的二氧化碳被收集起来。
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