JPH0121088B2 - - Google Patents

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JPH0121088B2
JPH0121088B2 JP58238936A JP23893683A JPH0121088B2 JP H0121088 B2 JPH0121088 B2 JP H0121088B2 JP 58238936 A JP58238936 A JP 58238936A JP 23893683 A JP23893683 A JP 23893683A JP H0121088 B2 JPH0121088 B2 JP H0121088B2
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carbon dioxide
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ethylene
absorption
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Yukihiko Kakimoto
Nobuaki Kajimoto
Michio Tsucha
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Nippon Shokubai Co Ltd
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
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    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
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    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals

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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二酸化炭素含有ガスから高純度二酸化
炭素を製造する方法に関する。詳しくは二酸化炭
素含有ガスをアルカリ性溶液と接触せしめて二酸
化炭素を吸収し、二酸化炭素含有アルカリ性溶液
を加熱して二酸化炭素を放散せしめる工程から高
純度二酸化炭素を製造する方法に関する。さらに
詳しくはエチレンを分子状酸素源として酸素を用
いて、銀触媒の存在下、接触気相酸化してエチレ
ンオキシドを製造するいわゆるエチレンの酸素酸
化法において、エチレンと分子状酸素との副反応
で生成する二酸化炭素(以下CO2という)含有ガ
スから高純度CO2を製造する方法に関する。
大気圧より高い圧力下にCO2含有ガスとアルカ
リ性溶液と接触せしめてCO2含有吸収液とし、吸
収液を大気圧に近い圧力で操作される放散塔頂部
に供給し、加熱して吸収液中のCO2を放散せしめ
る方法は米国特許第2886405号に記載されている。
しかしこれら方法で得られるCO2ガス中には吸収
時に溶解されるCO2以外の炭化水素、酸素、窒
素、水素等のガスが同伴し不純物の多いCO2ガス
しか得られない。
本発明は前記問題点を解決する方法を見出し本
発明を完成したものである。
つぎにエチレンオキシドの製造プロセスにおい
て、循環ガス中から高純度のCO2を製造方法につ
いて説明する。
エチレンと分子状酸素とを銀系触媒上で反応せ
しめると、 C2H4+1/2O2→C2H4O ……(1) で示される主反応でエチレンオキシドが生成し、
このほかに必ず、 C2H4+302→2CO2+2H2O ……(2) で示される副反応によりCO2および水が生成する
ことが知られている。そして、エチレンを分子状
酸素により銀触媒の存在下、接触気相酸化してエ
チレンオキシドを製造する方法において、エチレ
ンオキシドの収率を高めるため、エチレンの反応
率を小さくし、前記反応式(1)で示される主反応が
起る方法、すなわちエチレンの反応率を小さく
し、エチレンオキシドの選択率を大きくする方法
が採用され、未反応エチレンは反応帯へ再循環さ
れているのが一般的である。
このような未反応エチレンを反応帯へ循環させ
る方法において、前記、反応式(1)で生成する主反
応生成物のエチレンオキシドおよび反応式(2)で生
成する副反応生成物のCO2、尚水並びに循環工程
中に多量に導入される希釈ガスとして(メタン、
エタン、窒素、アルゴン、炭酸ガス)の不活性ガ
スを分離しなければ、一定のガス組成で反応を遂
行することが不可能に陥いる。
この反応生成ガス流からエチレンオキシド、
CO2、水並びに不活性ガスを分離する方法とし
て、次のエチレンの空気酸化法特公昭46−24004
号公報およびエチレンの酸素酸化法特公昭38−
19103号公報、特公昭38−21603号公報、特公昭44
−30244号公報等の代表的なプロセスが知られて
いる。
エチレンを分子状酸素により銀触媒の存在下、
接触気相酸化して、エチレンオキシドを製造する
方法において、分子状酸素の供給源として、酸素
を用いるエチレンの酸素酸化法においては、エチ
レンオキシドを含む反応生成ガスをエチレンオキ
シド吸収塔に導びき水を主とする吸収液と向流接
触させ反応生成ガス中のエチレンオキシドを吸収
液に溶解せしめて回収し、吸収液と吸収されなか
つた未反応のエチレン、酸素およびCO2、窒素、
アルゴン、メタン、エタン等からなる希釈ガスか
ら、エチレンと分子状酸素との副反応で生成した
CO2を分離して後反応器へリサイクルし、そして
反応に使用されたエチレンおよび酸素ならびに反
応帯と吸収工程とのプロセスでわずかに漏出した
ガス分を補充することにより反応原料ガス組成を
調製し反応に供することができる。
従来、前記酸素法におけるCO2の分離方法とし
て、エチレンオキシド吸収塔頂よりのガスの一部
は反応帯へリサイクルし、残部をCO2吸収塔へ導
びき、アルカリ性吸収液たとえば熱炭酸カリ水溶
液と向流接触させて、CO2を炭酸カリ水溶液に吸
収せしめ、この炭酸ガスを含んだ炭酸カリ水溶液
をCO2放散塔へ導びき、放散塔で加熱することに
より、CO2を放散分離し、CO2放散塔底の実質的
にCO2を放散分離した後の熱炭酸カリ水溶液は再
びCO2吸収塔の吸収液として使用する方法が採用
されている。
しかしながら、前記エチレンの酸素酸化による
エチレンオキシド製造方法におけるCO2放散塔頂
より放散されるCO2を含むガス中には吸収時に溶
解するエチレン、メタン、エタン、エチレンオキ
シド等の炭化水素、窒素、アルゴン等の不活性ガ
スおよび酸素が数千ppm程度混入し、高純度の
CO2が得られない問題があつた。
本発明の目的は前記のような問題点を解決し、
高純度二酸化炭素を製造する方法である。
本発明は二酸化炭酸含有ガスをアルカリ溶液で
吸収させた吸収液を放散塔の気液接触部上へ供給
し、該気液接触部の上部で発生する放散ガスは分
離し該気液接触部以下で発生する放散ガスを取得
することを特徴とする高純度二酸化炭素の製造方
法に関するものである。
本発明の高純度二酸化炭素は、放散塔におい
て、CO2含有吸収液が最初に供給される気液接触
部より下に設けられた気相部より放散ガスを得る
ことによつて本発明の目的が達成される。
本発明のCO2含有ガスとアルカリ性吸収液とを
接触させる際に使用するアルカリ性吸収液として
は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナト
リウム、重炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、モノエタノールアミン、ジエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノ
ールアミン、ジグリコールアミンおよびこれらの
水溶液が使用できる。
本発明の放散塔に供給する吸収液供給管より下
部に設けられた気液接触面を形成する手段として
は、バブルキヤツプトレイ、ユニフラツクストレ
イ、ターボグリツドトレイ、リツプトレイ、フレ
キシトレイ、シーブトレイ、バラストトレイ等の
トレイがある。同様にラシヒリング、ポールリン
グ、サドル型リング、スパイラルリング、ステツ
ドマンパツキング、インターロツクスメタルパツ
キング(ノートン社)、カスケードミニリング
(ドツドウエル社製)等の充填物の層も使用でき
る。
したがつて放散塔としては、トレイ塔および充
填塔型の放散塔が使用され、特に複数個のトレイ
および/または充填物を備えた塔が好ましい。
本発明の気液接触面より下部から放散ガスを取
得する方法としては、放散塔に供給する吸収液供
給部の下部に設けられたトレイとトレイの間の気
相部、充填層の気相部、充填層と充填層の間の気
相部が挙げられる。好ましくは少なくとも一理論
段数以上に相当するトレイまたは充填層より放散
ガスを取得することができる。
本発明は天然ガス、ナフサ等の水蒸気改質、原
油の部分酸化、重油の部分酸化、石炭ガス化、ア
ンモニア、メタノール、水素、製鉄工業等の製造
プロセスより排出されるCO2含有ガスから高純度
CO2製造に適する方法である。
本発明をさらに詳しく説明するために、図面に
より説明する。図面は本発明の実施態様および使
用される装置の一例を示すもので、本発明を制限
するものではない。
本発明による高純度CO2製造方法をエチレンオ
キシド製造プロセスに使用する場合を例にとつて
図面を参照しながら説明する。図―1は酸素酸化
法の原理を示すフローシートであつて、ライン1
から供給されるエチレンおよびライン2から供給
されるメタン、エタン、窒素等の希釈ガスは、ラ
イン3から循環されるエチレンおよび酸素、メタ
ン、エタン、窒素、CO2、アルゴンよりなる混合
ガスと混合されてライン4により反応器5で接触
気相酸化される。反応器5を出たエチレンオキシ
ドを含有する反応生成ガスは冷却器6で所定の温
度に冷却されたのち、圧力2〜40Kg/cm2Gのエチ
レンオキシド吸収塔7の下部へ導入され、塔頂よ
り導入される温度40℃以下の水またはエチレンオ
キシド放散塔13の塔底部よりライン9を経て導
入される温度40℃以下のエチレングリコール水溶
液からなる吸収液と向流接触されて、エチレンオ
キシドは吸収される。吸収液は、塔底よりライン
10を経てエチレンオキシド放散塔13塔頂部に
供給され、ここでリボイラー14の加熱によりエ
チレンオキシドは放散されて、塔頂よりライン1
5を経て精製工程へ送られる。エチレンオキシド
を実質的に除去された塔底液は冷却器26で冷却
されライン9よりエチレンオキシド吸収塔7に吸
収液として循環される。一方、エチレンオキシド
吸収塔7にはライン11より純酸素が供給され、
その一部はライン12より反応器5へ循環され、
残部はライン16を経て圧力2〜40Kg/cm2G、温
度80〜120℃に操作されたCO2吸収塔17へ導び
かれ、CO2放散塔21よりライン20を経て供給
されるアルカリ性吸収液と向流接触されてCO2
ほかに少量のイナートガスたとえばエチレン、メ
タン、エタン、酸素、窒素、アルゴンが吸収され
る。CO2吸収塔17の塔頂より未吸収ガスはライ
ン18を経てライン3へ送られ、新たに補充され
るエチレン、希釈ガス等と混合された後、反応器
5へ循環される。
CO2吸収塔17でCO2を吸収したCO2濃厚吸収
液はライン19を経て圧力0.1〜5Kg/cm2G、温
度80〜120℃で操作され、塔底部にリボイラー2
2を設置したCO2放散塔21の塔頂部に供給され
る。塔頂部の供液部において吸収液はCO2の吸収
塔17とCO2放散塔21の圧力差によつて、圧力
フラシユを起こし吸収液中の10〜80容量%のCO2
と、大部分のイナートガスは吸収液からライン2
3を経て分離される。圧力フラツシユによりCO2
の一部を分離された残りのCO2吸収液は供給部の
下方に設けた気液接触部24に入り、リボイラー
22より発生した蒸気および気液接触部24以下
の部分から発生したCO2を主とするガスと向流接
触して吸収液中のCO2の一部およびその他のイナ
ートガスの大部分が吸収液から分離される。この
プロセス中、高純度CO2は、気液接触部24最上
部から下方、好ましくは、気液接触に必要な一理
論段数以上に相当する気液接触部の下部の放散塔
21内部から得られる。即ち、気液接触部24で
CO2吸収液中のイナートガスは、下部から上昇し
てくるごく微量のイナートガスを含むCO2と水蒸
気とによつて向流気液接触を起こして放散され、
イナートガスの濃度は、極めて低くなる。従つて
この放散後のガスを取り出せば高純度のCO2ガス
が得られる。
即ち、充填塔の場合は、充填層内及び充填層と
充填層の間から、又は、トレイ塔の場合はトレイ
とトレイの間から、吸収液を混入しない様にして
ガスを抜き出せば高純度CO2が得られる。
この際図―1のフローシートでは、得られる高
純度CO2は、CO2吸収塔17で吸収されたCO2
20〜90容量%である。
実施例 1 図―1において圧力23.5Kg/cm2G、温度塔頂
110℃に操作された充填塔形式のCO2吸収塔17
下部に、EO吸収塔7よりの未吸収ガスをライン
16を経て供給し、CO2吸収塔17の頂部にライ
ン20を経てCO2吸収液として温度110℃の30重
量%炭酸カリ水溶液を供給し、向流接触せしめ
た。CO2吸収塔17の塔頂より未吸収ガスはライ
ン18を経て反応器5に循環した。CO2吸収塔1
7の塔底より吸収液はライン19を経て、圧力
0.2Kg/cm2G、温度100℃に操作されリボイラー2
2により加熱できる充填塔形式のCO2放散塔21
の塔頂部に供給し、ライン23より吸収液中のガ
スを放散せしめた。ライン23より放散させたガ
スはライン19の吸収液中に含まれるガス量の30
容量%であつた。CO2放散塔21の充填層24と
充填層24との室内部よりライン25を通して残
部の放散ガスを得た。このガス量は吸収塔17で
吸収されたCO2量の30容量%であつた。ライン2
5より得られたガスの組成は、乾燥CO2に対して
エチレン、メタンおよびエタン等の炭化水素の合
計量は0.1容量ppm、酸素2容量ppm、窒素4容
量ppmであつた。
比較例 図―1において、実施例1のライン25よりガ
スの抜き出しをしない以外は実施例1と同様の方
法で行ない、CO2放散塔21の塔頂よりライン2
3を経てガスを放散した。
ライン23より得られたガスの組成は、乾燥
CO2に対して、エチレン3000容量ppm、メタン
3500容量ppm、酸素4000容量ppmであつた。
【図面の簡単な説明】
図―1は本発明の高純度二酸化炭素の製造プロ
セスの一実施例を示すフローシートである。 5……反応器、7……EO吸収塔、13……EO
放散塔、17……CO2吸収塔、21……CO2放散
塔、23……放散ガスライン、24……充填層、
25……高純度CO2ガス取出しライン、26……
冷却器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 二酸化炭素含有ガスをアルカリ性溶液で吸収
    させた二酸化炭素含有ガス吸収液を放散塔の気液
    接触部上へ供給し、該気液接触部上より発生する
    放散ガスは分離し、該気液接触部上より下に設け
    られた気相部より二酸化炭素含有ガス吸収液と下
    部から上昇してくる二酸化炭素および水蒸気を主
    成分とする気体と向流気液接触せしめて発生する
    放散ガスを取得することを特徴とする高純度二酸
    化炭素ガスの製造方法。
JP58238936A 1983-12-20 1983-12-20 高純度二酸化炭素の製造方法 Granted JPS60131817A (ja)

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