CS257451B1 - Spósob odstránenia sfrovodíka a oxidu uhličitého z procesného plynu pri výrobo acetylénu - Google Patents

Abstract

Na odstraňovanie sírovodíka a oxidu uhličitého z procesného plynu pri výrobě acetylénu sa využívá reakcia s vodným roztokom alkalického uhličitanu (K2CO3, Na2CO3) pri koncentrácii aktívnej zložky v roztoku 16 až 29 %, tlaku 1,4 až 1,7 MPa a teplote 31 až 50 °C. Regeneruje sa len část vypieracieho roztoku, pričom zvyšok sa vracia na hlavu vypieraoej kolony. Regenerácia prebieha v prvom stupni znížením tlaku na 0,1 až 0,7 MPa a po filtrácii roztoku, v druhom stupni stripovaním inertným plynom v kolóne pri tlaku 0,1 až 0,15 MPa a teplote 31 až 59 °C. Uvedeným postupom sa odstráni z procesného plynu 96 % sirovodíka a 90 i oxidu uhličitého.

Description

Vynález sa týká spůsobu odstránenia sírovodíka a oxidu uhličitého z procesného plynu pri výrobě acetylénu.

Pri parciálněj oxidácii zemného plynu vzniká asi 6,8 % obj. acetylénu a zbytok tvoří vodík, oxid uholnatý, oxid uhličitý, metán, etán, etylén, Cj a C^-olefíny a acetylény a malé množstvo aromátov. Separácia acetylénu z takejto zmesi je založená na principe odstráftovania jednotlivých zložiek v selektívnych rozpúšťadlách a roztokoch. Acetylén sa nakoniec získává absorpciou do metanolu a desorpciou z tohto roztoku, zatial čo koncový plyn (vodík, oxid uholnatý) z absorpcie sa může využit na výrobu čpavku alebo metanolu. Takýto postup vychádza z předpokladu, že zemný plyn neobsahuje sírne zlúčeniny.

Ak zemný plyn obsahuje sírne zlúčeniny, potom je potřebné tieto ešte před samotnou parciálnou oxidáciou' z něho odstránit. Najvhodnejší je postup, založený na principe katalytickej hydrogenácil na katalyzátoroch Comox alebo Nimox a zachytávaní sírovodíka na ZnO.

Nepriaznivé situácia nastane vtedy, ked důjde k zmene v zložení zemného plynu a ked technológia výroby acetylénu vyvinutá na báze zemného plynu bez sírnych zlúčenln, musí spracovávat zemný plyn s obsahom 5 až 50 mg síry na m . Kedže převážná vSčšina sírnych zlúčenín, nachádzajúcich sa v zemnom plyne, sa rozkládá pri teplotách 250 až 750 °C, vzniká z nich v redukčnom prostředí plameňa (1 400 °C) pri parciálnej oxidácii zemného plynu, hlavně sirovodík a menšie množstvo karbonylsulfidu, ktoré sa pri kvenčovaní s vodou dalej rozkládá za vzniku sírovodíka. Tak sa sirovodík dostane do procesného plynu, z ktorého, pokial sa neodstrá ňuje, prechádza jeho vSčšia část do acetylénu a menšia část do koncového plynu.

Obsah sírovodíka v týchto plynoch nepriaznivo ovplyvňuje proces ich dalšieho spracovania: u acetylénu, například na acetaldehyd, vinylacetát a pod., u koncového plynu na čpavok alebo metanol. Prejavuje sa to zníženou životnosťou používaných katalyzátorov, menšími výtažkami, zvýšenými normami spotřeby a teda zhoršenou ekonomikou celej výroby.

Účinné sa sirovodík a oxid uhličitý dajú vypierať z plynov vodnými roztokmi uhličitanu draselného alebo sodného. Pri tom prebiehajú reakcie:

h₂s + K₂co₃s==aKHS + khco₃ CO₂ + H₂O + K₂CO_3Í=á2 KHCO₃

Pri regenerácii prebiehajú uvedené reakcie v opačnom smere a navýše hydrosulfid draselný sa ešte rozkládá podlá rovnice:

KHS-*^K2^{S + H}2^S

Z technologických postupov je známy sodový spůsob, pri ktorom sa používá 1 až 3% roztok uhličitanu sodného. Teplota vo vypieracej a regeneračnej časti bývá rovnaká 25 až 30 °C a regeneruje sa stripovaním použitého roztoku vzduchom. Regeneruje sa celé množstvo použitého roztoku. Nevýhodou je přítomnost kyslíka, čím sa spotřebuje mnoho uhličitanu sodného na vedlaj šie reakcie.

Iný postup regenerácie použitého roztoku sa snaží obísť túto nevýhodu tým, že namiesto stripovania vzduchom sa využívá znížený tlak (80 kPa) a zvýšená teplota (60 °C).

U potašového spůsobu sa sirovodík a oxid uhličitý vypierajú 15% roztokom uhličitanu draselného pri tlaku 0,5 až 1,2 MPa. Celé množstvo roztoku sa regeneruje pri tlaku 80 kPa varom a to bez stripovania inertným plynom.

Horúci potašový spůsob používá 30% roztok uhličitanu draselného pri teplote vypierania 80 až 110 °C a pri tlakoch 2,5 až 3,0 MPa. V regenerácii bývá teplota 105 až 110 °C a tlak atmosférický. Nestripuje sa žiadným plynom. Pri vypieraní sírovodíka a oxidu uhličitého vodným roztokom alkalického uhličitanu z procesného plynu pri výrobě acetylénu, nie je možné využit ani jeden z týchto procesov, pretože to neumožňujú technologické podmienky výroby acetylénu.

Na druhej straně, dostupný tlak plynu okolo 1,5- až 1,6 MPa umožňuje pri teplote okolo 40 °C účinné vypieranie zmienených kyslých zložiek i ked kvóli nízkéj koneentrácii sírovodíkav plyne (řádové)desiatky ppm) je potřebné použit vyššie koncentrácie alkalického uhličitanu. Vzhladom k vysokým koncentráciám aktívnej zložky v roztoku je postačujúce, ked sa regeneruje iba jeho část. Špecifickost procesu si vyžaduje zaradenie filtrácie roztoku medzi regeneračně operácie. Je to dané tým, ze procesný plyn z výroby acetylénu obsahuje přibližné 10% až C₄ acetylénov a olefínov, ktoré vytvárajú rózne polymérne a živičnaté látky a tie je potřebné odstraňovat.

Týmto požiadavkám vyhovuje spósob odstránenia sírovodíka a oxidu uhličitého z procesného plynu pri výrobě acetylénu, podlá ktorého sa procesný plyn vypiera v kolóne s vodným roztokom uhličitanu alkalického kovu (uhličitan draselný, uhličitan sodný) a koneentrácii vypieracieho roztoku 16 až 29 % hm. K vypieraniu dochádza pri teplote 31 až 50 °C a tlaku 1,4 až 1,7 MPa. Na regeneráciu sa odvádza iba část použitého roztoku zo spodu vypieracej kolony, zatial čo zvyšné množstvo sa vracia na hlavu vypieracej kolony. Regenerácia použitého roztoku prebieha v prvom stupni znížením tlaku nad roztokom na hodnotu 0,1 až 0,7 MPa a v druhom stupni, po predchádzajúcej filtrácii roztoku, sa tento stripuje v kolóne pri tlaku 0,1 až 0,15 MPa a pri teplote 31 až 59 °C prúdom inertného plynu, pričom zregenerovaný roztok sa odtahuje zo spodnej časti kolony a vracia sa na hlavu vypieracej kolony.

K výhodám navrhovaného postupu patří dobrá selektivita a vysoká účinnost zachytávania sírovodíka a nízké náklady celého procesu.

Příklad 1

000 m\h (0 °C, 0,1 MPa) procesného plynu _1 pri výrobě acetylénu, ktorý obsahuje 0,15 % obj. oxidu uhličitého a 50 ppm sírovodíka o tlaku 1,5 MPa a teplote 35 °C vstupuje do spodnej Časti vypieracej klobúčikovej kolony 2 o priemere 1 600 mm so 16 etážami (obrázok 1). Na vrch kolony sa privádza oběhovým Čerpadlom 10 m^.h’*^' -Ί9 až 20 % hm. roztoku uhličitanu

3—1 draselného. Zo spodnej časti kolony odchádzajú na regeneráciu 4 m .*h asi 18% roztoku uhličitanu draselného.

Po expanzi v odplyňovacej nádobě 2 sa čiastočne zregenerovaný roztok privádza cez filter _4 čerpadlom na.hlavu stripovacej klobúčikovej kolony 5, ktorá má priemer 900 mm a 26 etáží.

V odplyňovacej nádobě na hlavě kolony sa udržuje atmosférický tlak a teplota 35 °C, na dne kolony je teplota 40 °C. Do spodnej časti kolony sa privádza dusík 6 v maximálnom množstve 2 000 m\h 1 a z hlavy kolony odchádza uvolněný sirovodík a oxid uhličitý. Regenerovaný roztok sa vrac-ia na hlavu vypieracej kolony. Procesný plyn, odchádzajúci na dalšie spracovanie obsahuje 150 ppm oxidu uhličitého a 2 ppm sírovodíka.

Claims (1)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   Spósob odstránenia sírovodíka a oxidu uhličitého z procesnjého plynu pri výrobě acetylénu, ktorý spočívá v tom, že sa procesný plyn vypiera v kolóne s vodným roztokom uhličitanu draselného alebo uhličitanu sodného vyznačujúci sa tým, že kondentrácia vypieracieho roztoku je 16 až 29%, k vypieraniu dochádza pri teplote 31 až 50 °C a tlaku 1,4 až 1,7 MPa, pričom sa odvádza na regeneráciu iba časť použitého roztoku zo spodu vypieracej kolony, zatial čo zvyšné množstvo sa vracia na hlavu vypieracej kolony a regenerácia použitého roztoku prebieha najprv v prvom stupni znížením tlaku nad roztokom na hodnotu 0,1 až 0,7 MPa a potom v druhom stupni, po predchádzajúcej filtrácii sa roztok stripuje v kolóne pri tlaku 0,1 až 0,15 MPa a pri teplote 31 až 59 °C prúdom inertného plynu, pričom zregenerovaný roztok sa odtahuje zo spodnej časti kolony a vracia sa na hlavu vypieracej kolony.