專利名稱：一種尿素、甲醇變壓吸附脫碳改進(jìn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體分離領(lǐng)域，是一種使用變壓吸附技術(shù)分離氣體混合物中部分組分的方法。
背景技術(shù)：
對于變換氣脫碳同時回收二氧化碳組分的技術(shù)，慣常使用的方法為二段法變壓吸附工藝。主要是由于置換流出氣和放空解吸氣流量大，導(dǎo)致二段法變壓吸附工藝氫氣、氮氣、一氧化碳?xì)怏w損失比濕法脫碳大，其推廣利用受到比較大的限制。
變壓吸附技術(shù)用于提濃二氧化碳技術(shù)在很多的使用環(huán)境都有應(yīng)用，但是，由于回收過程中，產(chǎn)生比較多的不合格濃度二氧化碳?xì)怏w，也一直被認(rèn)為是一種不經(jīng)濟(jì)的行為。

發(fā)明內(nèi)容
對于尿素合成所使用二氧化碳?xì)怏w的分離，為了減少不合格氣體流量，即置換流出氣和放空解吸氣流量，提高氫氣、氮氣、一氧化碳回收率，同時提高二氧化碳回收率，本發(fā)明使用三級串聯(lián)吸附的策略。
本發(fā)明同樣適用于只把高濃度二氧化碳?xì)怏w作為產(chǎn)品的變壓吸附工藝。
具體方法如下(1)原料氣壓力0.3～2.4MPa；如果有需要，預(yù)凈化除去比水沸點低的其他組分；使用三級變壓吸附工藝分離二氧化碳第一級，吸附出口流出氣二氧化碳濃度8.1～16％，解吸氣二氧化碳濃度98.5％以上；第二級，吸附出口流出氣二氧化碳濃度2～6％；第三級，吸附出口氣體二氧化碳濃度0.1～1.0％；經(jīng)過本發(fā)明人實驗發(fā)現(xiàn)，吸附出口流出氣體二氧化碳濃度在8.1～16％時，吸附塔解吸氣體中二氧化碳濃度達(dá)到98.5％以上，所需要的置換氣體大約需要產(chǎn)品二氧化碳量的15～20％；吸附出口流出氣體二氧化碳濃度在2～8％時，吸附塔解吸氣體中二氧化碳濃度達(dá)到98.5％以上，所需要的置換氣體大約需要產(chǎn)品二氧化碳量的30～40％；吸附出口流出氣體中二氧化碳濃度10～16％，就更容易接受下級的高濃度解吸氣，使第二級、第三級的解吸氣更容易變成第一級的產(chǎn)品二氧化碳，就不再考慮另外處理第二級、第三級的解吸氣。同時，減少了置換流出氣氣量，即減少了不合格二氧化碳濃度的氣體量，提高了二氧化碳和氫氣、氮氣、一氧化碳的回收率。
在以往的二段法脫碳工藝，第一段吸附出口流出氣體中二氧化碳濃度2～8％，接受下級的高濃度解吸氣難度大，就必須考慮另外處理第二級的解吸氣。同時，置換流出氣氣量比較大，不合格二氧化碳濃度的氣體量增加一倍，降低了二氧化碳和氫氣、氮氣、一氧化碳的回收率。
(2)使用本級或者下一級的抽空氣體作為置換氣體，對吸附塔進(jìn)行置換，由此提高解吸氣體中的二氧化碳濃度；使用同級抽空氣作為置換氣，有利于提高抽空氣體中二氧化碳濃度，這是本行業(yè)的共識。本發(fā)明同時使用下一級的抽空氣作為置換氣，使下一級的解吸氣有了一個好的去處，同時提高了二氧化碳的回收率，這是本發(fā)明的另外一個特點。
(3)將第二級的部分解吸氣體作為第一級的原料氣或則均壓升氣體。
將第二級的高壓解吸氣增加壓力返回第一級作為原料氣，所需要的能量是比較小的。如果把這部分氣體作為第一級的均壓升壓氣體也是可行的，能耗較少，卻可能使第一級的吸附塔中二氧化碳分布零亂。
(4)將第三級的部分解吸氣體作為第一級、第二級的原料氣或則均壓升氣體。
將第三級的高壓解吸氣增加壓力返回第一級或第二級作為原料氣，所需要的能量也是比較小的。如果把這部分氣體作為第一級、第二級的均壓升壓氣體也是可行的，能耗較少，卻可能使第二級的吸附塔中二氧化碳分布零亂。
所稱的原料氣，可以是變換氣、煉焦氣、高壓閃蒸氣以及成分近似的混合氣體等等。
具體實施例方式
實施例1某變換氣二氧化碳濃度28％，壓力1.3MPa，需要分離二氧化碳濃度到99％以上，同時脫碳?xì)舛趸紳舛刃∮?.2％。
(1)壓力為1.3MPa(表)，經(jīng)過預(yù)凈化，除去原料氣中的比水沸點低的成分；(2)使用三級變壓吸附提濃工藝第一級吸附塔流出氣二氧化碳濃度8.1～12％，第一級解吸氣二氧化碳濃度99％；第二級進(jìn)口原料氣為第一級吸附塔流出氣，二氧化碳濃度8.1～12％，第二級吸附塔流出氣二氧化碳濃度2～3％，第二級解吸氣二氧化碳濃度50％返回第一級作為置換氣；第三級進(jìn)口原料氣為第二級吸附塔流出氣，二氧化碳?xì)怏w濃度2～3％，第三級吸附塔流出氣二氧化碳?xì)怏w濃度0.10％，第三級解吸氣二氧化碳濃度28％返回第一級作為原料氣。
由第一級解吸氣引出部分作為產(chǎn)品二氧化碳?xì)?，二氧化碳濃度達(dá)到99％。
第三級吸附出口流出氣全部作為脫碳凈化氣，二氧化碳濃度0.10％，符合要求。
實施例2某焦?fàn)t氣二氧化碳濃度22％，需要分離二氧化碳濃度到99％以上，同時脫碳?xì)舛趸紳舛刃∮?.4％。
(1)經(jīng)過壓縮到壓力為0.6MPa(表)，經(jīng)過預(yù)凈化，除去原料氣中的比有效氣體沸點低的成分，比如，二氧化硫、硫化氫、煤焦油、苯及其衍生物、等等；(2)使用三級變壓吸附工藝第一級進(jìn)口原料氣二氧化碳濃度22％，第一級吸附塔流出氣有效氣體濃度12～14％，第一級解吸氣二氧化碳濃度99％；第二級進(jìn)口原料氣為第一級吸附塔流出氣，二氧化碳?xì)怏w濃度12～14％，第二級吸附塔流出氣有效氣體濃度3～4％，第二級解吸氣有效氣體濃度44％部分返回第一級作為置換氣，部分作為本級置換氣；第三級進(jìn)口原料氣為第二級吸附塔流出氣，二氧化碳濃度3～4％，第三級吸附塔流出氣二氧化碳?xì)怏w濃度0.35％，第三級解吸氣二氧化碳濃度27％部分返回第二級作為置換氣，部分返回第一段作原料氣。
由第一級解吸氣引出部分作為產(chǎn)品二氧化碳?xì)?，二氧化碳濃度達(dá)到99％。
第三級吸附出口流出氣全部作為脫碳凈化氣，二氧化碳濃度0.35％，符合要求。
實施例3某濕法脫碳?xì)飧邏洪W蒸氣，壓力0.4MPa，二氧化碳濃度58％，需要分離二氧化碳濃度到99％以上，同時脫碳?xì)舛趸紳舛刃∮?.0％。
(1)壓力為0.35MPa(表)，經(jīng)過預(yù)凈化，除去原料氣中的比水沸點低的成分，比如，碳丙、硫化氫等等；(2)使用三級變壓吸附工藝第一級進(jìn)口原料氣二氧化碳濃度58％，第一級吸附塔流出氣有效氣體濃度14～15％，第一級解吸氣二氧化碳濃度99％；第二級進(jìn)口原料氣為第一級吸附塔流出氣，二氧化碳?xì)怏w濃度41～15％，第二級吸附塔流出氣有效氣體濃度5～6％，第二級解吸氣有效氣體濃度50％返回第一級作為置換氣；第三級進(jìn)口原料氣為第二級吸附塔流出氣，二氧化碳濃度5～6％，第三級吸附塔流出氣有效氣體濃度1.0％，第三級抽空氣二氧化碳?xì)怏w濃度27％返回第二級作為置換氣。
由第一級解吸氣引出部分作為產(chǎn)品二氧化碳?xì)?，二氧化碳濃度達(dá)到99％。
第三級吸附出口流出氣全部作為脫碳凈化氣，二氧化碳濃度0.5％，符合要求。
權(quán)利要求
1.含二氧化碳濃度18～68％的混合氣稱為原料氣，通過分離，獲得解吸氣，解吸氣二氧化碳濃度符合尿素合成要求；同時獲得凈化氣，凈化氣中二氧化碳濃度符合合成氨或甲醇生產(chǎn)要求，其方法特征在于，使用變壓吸附氣體分離工藝，并且經(jīng)過以下的步驟(1)原料氣壓力0.3～2.4MPa；如果有需要，要預(yù)凈化除去比水沸點低的其他組分；使用三級變壓吸附工藝分離二氧化碳第一級，吸附出口流出氣二氧化碳濃度8.1～16％，解吸氣二氧化碳濃度98.5％以上；第二級，吸附出口流出氣二氧化碳濃度2～6％；第三級，吸附出口氣體二氧化碳濃度0.1～1.0％；(2)使用第一級解吸氣體作為本級后置換氣體，由此提高解吸氣體中的二氧化碳濃度；(3)將第二級的解吸氣體作為第一級的原料氣或則前置換氣體，由此回收此解吸氣體；(4)將第三級的解吸氣體作為第一級、第二級的原料氣或則前置換氣體，由此回收此解吸氣體。
2.權(quán)利要求1所稱的原料氣，可以是變換氣、煉焦氣、濕法脫碳高壓閃蒸氣以及成分近似的混合氣體等等。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種高濃度易吸附氣體組分提濃的方法，使用串聯(lián)吸附的方法。含二氧化碳濃度18～68％的混合氣稱為原料氣，通過分離，獲得解吸氣，解吸氣二氧化碳濃度符合尿素合成要求；同時獲得凈化氣，凈化氣中二氧化碳濃度符合合成氨或甲醇生產(chǎn)要求。
文檔編號C07C273/16GK1879943SQ20061007871
公開日2006年12月20日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者楊皓 申請人:楊皓