專利名稱：一種環(huán)氧乙烷/乙二醇合成循環(huán)氣脫除二氧化碳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種從含有大量烴類以及一定量氧氣的環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣中脫除CO2的水溶液和方法。
背景技術(shù)：
采用高純度こ烯與純氧氣氧化生成環(huán)氧こ烷(EO)，環(huán)氧こ烷經(jīng)水吸收、解吸、再吸收、蒸發(fā)濃縮精餾，制得高純度こニ醇(EG)產(chǎn)品。在こ烯氧化生成環(huán)氧こ烷過程中生成一定量CO2,必須將其從合成循環(huán)氣中脫除，才能保持催化反應(yīng)效率。
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隨著新型高選擇性氧化催化劑的開發(fā)應(yīng)用使得こ烯利用率不斷提高，同時(shí)要求循環(huán)氣中CO2濃度更低，從原來5mol%降低到2mol%，甚至要求低于lmol%。在原有循環(huán)氣脫碳的溶劑和エ藝條件下進(jìn)行改造，主要辦法就是加大循環(huán)氣去脫碳單元的分流比例，即增加進(jìn)入脫碳吸收塔的循環(huán)氣量，現(xiàn)有吸收塔及其塔內(nèi)件難以通過，這樣循環(huán)氣脫碳單元必須進(jìn)行改造。由于環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣中脫碳過程中CO2分壓始終比較低，即處于貧液循環(huán)操作狀態(tài)，因此，溶液中的CO2解吸更加困難，采用現(xiàn)有的單塔再生エ藝，從吸收富液中解吸每標(biāo)準(zhǔn)立方米CO2的熱耗達(dá)到9000 15000 kj / Nm3 C02。要降低吸收塔出口凈化氣中CO2殘留量，滿足新型催化劑的運(yùn)行條件，另ー個(gè)辦法就要使得貧液再生更加徹底，也就需要消耗更多的蒸汽。由于脫碳溶液處于貧液循環(huán)操作狀態(tài)，不能采用我們已經(jīng)開發(fā)的專利ZL98100929. 8以加壓再生塔的帶壓再生氣為動(dòng)カ去抽吸常壓再生塔方式的雙塔變壓再生的節(jié)能技木，需要開發(fā)新的變壓再生エ藝流程實(shí)現(xiàn)節(jié)能。鑒于環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣的氣體組成，為了減少烴類的損失，現(xiàn)有裝置通常采用碳酸鉀脫碳エ藝，并選用釩酸鹽和硼酸鹽作為活化劑。隨著脫碳后氣體中殘留CO2的指標(biāo)降低，碳酸鉀和活化劑的組成以及濃度配比也需要進(jìn)行調(diào)整。因此，針對(duì)降低環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣中的CO2濃度，需要同時(shí)從エ藝、設(shè)備、溶劑等多方面著手，開發(fā)碳酸鉀脫碳的新溶劑和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)環(huán)氧こ烷/こニ醇新型高選擇性催化劑需要降低循環(huán)氣中CO2殘留量，而提出的水溶液配方和エ藝技木，其特點(diǎn)是
(I)水溶液的組成除水之外，還包括碳酸鉀和無機(jī)活化劑，無機(jī)活化劑為偏釩酸鉀和硼酸，或者為偏釩酸鉀和硼酸與亞硒酸、銻酸、碲酸中的ー種或多種的混合物，根據(jù)不同的エ藝、設(shè)備條件和指標(biāo)要求，其配比可以有比較大幅度的變化。碳酸鉀重量濃度10 40% (優(yōu)選15 35%);無機(jī)活化劑總重量濃度I 50%。無機(jī)活化劑中偏釩酸鉀KVO3重量濃度O. f 30%(優(yōu)選O. 5 25 %);活化劑硼酸H3BO3重量濃度廣50% (優(yōu)選2 35 %);而亞硒酸、銻酸、碲酸中的ー種或多種的混合物，重量濃度0 5%。(2)本發(fā)明的流程中吸收塔改變現(xiàn)有一段吸收エ藝，采用兩段吸收。貧液經(jīng)貧液泵加壓后，分成兩部分，6(Γ90% (優(yōu)選7(Γ85%)直接進(jìn)入吸收塔下部第二段填料之上，另外10 40% (優(yōu)選15 30%)經(jīng)貧液冷卻器溫度降低到6(Tl00°C (優(yōu)選70 90で)后進(jìn)入吸收塔 上部第一段填料之上(每段填料可以分成I層層)。將少量溶液降低溫度不僅可以降低液相CO2分壓，減少吸收塔出塔凈化氣中CO2含量；還可以減少凈化氣換熱冷卻的熱負(fù)荷；比原來一段吸收改為全部貧液降溫的方案，降溫?fù)p耗的熱量減少6(Γ80%。(3)本發(fā)明的流程中溶液解吸改變現(xiàn)有的單塔再生エ藝，采用新開發(fā)的雙塔變壓再生節(jié)能技木，從吸收塔底出來的吸收富液減壓后，進(jìn)入碳酸鹽溶液閃蒸罐，閃蒸后的碳酸鹽溶液進(jìn)入加壓再生塔上部，利用直接蒸汽加熱氣提使溶液解吸再生，并在塔底的再沸器內(nèi)溶液進(jìn)ー步煮沸再生。將加壓再生塔的塔頂壓カ提高到0.04、. 14MPa (表)(優(yōu)選
0.06、. 12MPa(表))，通過調(diào)節(jié)回路保持壓カ穩(wěn)定。由于壓カ提高塔底碳酸鹽溶液沸點(diǎn)提高至1れ15 124で(優(yōu)選118 122で)，使得溶液解吸出0)2更多，貧液中殘留0)2更少，就可以實(shí)現(xiàn)降低吸收塔出塔凈化氣中CO2含量的目標(biāo)；由于壓カ提高，加壓再生塔頂出來的再生氣中水蒸汽與CO2的比值從3 4 1減少到I. 2 2 :1，使得由再生氣帶出的水蒸氣量減少4(Γ60%，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)溶液再生熱耗大幅度降低的目標(biāo)。(4)本發(fā)明的流程中從加壓再生塔底部出來的帶有一定壓カ和較高溫度的溶液經(jīng)過接カ泵送入常壓再生塔中部，利用動(dòng)カ蒸汽通過可調(diào)式超音速噴射器對(duì)常壓再生塔的抽吸作用，使溶液進(jìn)ー步再生，并從該塔貧液中抽出來含有大量水蒸汽的混合氣，作為直接蒸汽送入加壓再生塔下部，從而減少直接蒸汽用量。(5)本發(fā)明的流程中可調(diào)式超音速蒸汽噴射器所用的動(dòng)カ蒸汽壓カ為
0.04 0.16Mpa (表)(優(yōu)選 O. 06 O. 12MPa (表))，溫度在 141 200°C (優(yōu)選為 158 187°C )，動(dòng)カ蒸汽用量根據(jù)裝置規(guī)模和エ藝確定；從常壓再生塔抽出來的蒸汽與動(dòng)力蒸汽的重量比在O. 8 I. 4 (優(yōu)選為O. 9 I. 2)，節(jié)省了約50%的噴射蒸氣用量。(6)本發(fā)明的流程中采用新的雙塔變壓再生節(jié)能技術(shù)，通過可調(diào)式超音速蒸汽噴射器對(duì)常壓再生塔的抽吸作用使加壓再生塔與常壓再生塔兩個(gè)塔之間形成壓差，其中加壓再生塔頂壓カ控制在O. 05、· 14MPa (表)(優(yōu)選O. 06、· 12MPa (表))，常壓再生塔頂壓カ控制在O. 01、· 09 Mpa (表)(優(yōu)選O. 02 O. 08Mpa (表))，使得兩塔底溶液沸點(diǎn)產(chǎn)生8 20°C的溫差(一般為1(T16°C)。増大了溶液解吸推動(dòng)力、節(jié)省了噴射蒸氣消耗、由于閃蒸后的貧液溫度降低10°C左右，也減少了貧液冷卻器中貧液降溫的熱量損失。采用本發(fā)明在環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣脫除ニ氧化碳時(shí)，不僅降低吸收塔出ロ凈化氣中CO2殘留量，滿足新型催化劑的運(yùn)行條件；而且可以使溶液再生熱耗降低30%以上。


附圖為本發(fā)明實(shí)施例エ藝流程簡圖。附圖I中，I 一吸收塔；2 —常壓再生塔；3 —加壓再生塔；4 一碳酸鹽溶液閃蒸罐；5 ー進(jìn)料預(yù)熱器；6 —貧液冷卻器；7 —?dú)怏w換熱器；8 —凈化氣冷卻器；9 一再生氣冷卻器；10 一可調(diào)式蒸汽噴射器；11 一浄化氣分離器；12 —再生氣分離器；13 —溶液接カ泵；14 一溶液循環(huán)泵；15 —溶液再沸器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)描述。如附圖1，出環(huán)氧こ烷/こニ醇合成塔的氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)入脫碳單元其中分流一部分循環(huán)氣經(jīng)與進(jìn)料預(yù)熱器(5)加熱后，進(jìn)入吸收塔(I)的底部，在塔內(nèi)與塔頂部、中部下來的冷、熱貧液逆流接觸脫除ニ氧化碳，出ロ凈化氣中CO2含量降到指標(biāo)以下，經(jīng)換熱器(7)，冷卻器(8)，分離器(11)后與未脫碳的循環(huán)氣匯合后，回合成単元。 從吸收塔底出來的吸收富液減壓后，進(jìn)入碳酸鹽溶液閃蒸罐(4)，閃蒸出含烴氣體送下一単元。閃蒸后的碳酸鹽溶液進(jìn)入加壓再生塔(3)上部，利用直接蒸汽加熱氣提使溶液解吸再生，并在塔底的再沸器(15)內(nèi)溶液進(jìn)ー步煮沸解吸。加壓再生塔(3)的塔頂壓カ通過調(diào)節(jié)回路保持壓カ穩(wěn)定，由于壓カ的提高，塔底碳酸鹽溶液沸點(diǎn)也較大幅度的提高，使溶液解吸出CO2更多，貧液中殘留CO2更少，就可以實(shí)現(xiàn)降低從吸收塔出塔凈化氣中CO2含量的目標(biāo)。從加壓再生塔(3)底部出來的帶有一定壓カ和較高溫度的溶液經(jīng)過新增接カ泵
(13)送入常壓再生塔(2)中部，利用可調(diào)式蒸汽噴射器(10)對(duì)常壓再生塔(2)的抽吸作用使溶液進(jìn)ー步再生，并抽出大量蒸汽。由一定壓カ的蒸氣作為動(dòng)カ通過可調(diào)式超音速蒸汽噴射器(10)抽出來含有大量蒸汽的混合氣作為直接蒸汽進(jìn)入加壓再生塔(3)下部，供溶液氣提再生，從而大幅度減少加壓再生塔直接蒸汽用量。從常壓再生塔底出來的貧液，經(jīng)溶液循環(huán)泵(14)加壓后，分成兩部分，大部分直接進(jìn)入吸收塔第二層填料，小部分經(jīng)貧液冷卻器(6)溫度降低到設(shè)計(jì)值后進(jìn)入吸收塔頂部。少量溶液降低溫度不僅可以進(jìn)ー步減少吸收塔出塔凈化氣中CO2含量；減少了浄化氣換熱冷卻的熱負(fù)荷；還減少了溶液降溫消耗的熱量。加壓再生塔(3)頂部出來的再生氣經(jīng)過原料預(yù)熱器(5)、冷卻器(9)后、由分離器
(12)分離冷凝水后送出，冷凝水則送去廢水處理系統(tǒng)。實(shí)施例I
ー個(gè)環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣脫碳單元采用碳酸鉀濃度15 (m)%，活化劑偏釩酸鉀KVO3濃度5 (m)%，活化劑硼酸H3BO3濃度20 (m)%，活化劑亞硒酸2 (m)%;吸收塔采取兩段吸收，塔底進(jìn)入的循環(huán)氣與塔頂部、中部進(jìn)來的冷、熱貧液逆流接觸脫除ニ氧化碳，吸收操作的溫度塔頂70°C、塔底105°C，壓カ2.2 Mpa (表)，循環(huán)氣入塔CO2含量為4 mol %，出吸收塔殘留C02〈0.9 mol %，滿足環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣C02〈1.0 mol %的要求。采用新的雙塔變壓再生，加壓再生塔頂壓カ為O. OSMPa (表)通過壓カ調(diào)節(jié)回路保持穩(wěn)定，塔底碳酸鹽溶液沸點(diǎn)提高到約120°C，采用1.0 MPa (表)壓カ的蒸氣作為動(dòng)力，通過可調(diào)式蒸汽噴射器使常壓再生塔頂壓カ控制在O. 03Mpa (表)，使得兩塔底溶液沸點(diǎn)產(chǎn)生10°C的溫差，從常壓再生塔抽出來的蒸汽與動(dòng)力蒸汽的重量比為I. O,由此節(jié)省了 50%的噴射蒸氣用量，溶液再生熱耗降低30%以上。實(shí)施例2
ー個(gè)環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣脫碳單元采用碳酸鉀濃度20(m)%，活化劑偏釩酸鉀KVO3濃度I (m) %，活化劑硼酸H3BO3濃度4 Cm) % ;吸收塔(直徑2. I米)采取兩段吸收，塔底進(jìn)入的3886 Kmol/h循環(huán)氣與塔頂部、中部進(jìn)來的冷、熱貧液逆流接觸脫除ニ氧化碳，吸收操作的溫度塔頂80°C、塔底109°C，壓カ1.8 Mpa (表)，循環(huán)氣入塔CO2含量為3 mol %，出吸收塔殘留C02〈0.6 mol %，滿足環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣C02〈0.9 mol %的要求。采用新的雙塔變壓再生，加壓再生塔頂壓カ為O. OSMPa (表)通過壓カ調(diào)節(jié)回路保持穩(wěn)定，塔底碳酸鹽溶液沸點(diǎn)提高到約120°C，采用0.80 MPa (表)壓カ的蒸氣作為動(dòng)力，通過可調(diào)式蒸汽噴射器使常壓再生塔頂壓カ控制在O. 03Mpa (表)，使得兩塔底溶液沸點(diǎn)產(chǎn)生10°C的溫差，從常壓再生塔抽出來的蒸汽與動(dòng)力蒸汽的重量比為I. O,由此節(jié)省了 50%的噴射蒸氣用量，溶液再生熱耗降低30%以上。實(shí)施例3
ー個(gè)環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣脫碳單元采用碳酸鉀濃度30 Cm) %，活化劑偏釩酸鉀KVO3濃度8 (m)%,活化劑硼酸H3BO3濃度30 (m)%,活化劑亞硒酸I (m)% ;吸收塔(直徑
2.6米)采取兩段吸收，塔底進(jìn)入的7350 Kmol/h循環(huán)氣與冷、熱貧液逆流接觸脫除ニ氧化碳，吸收操作的溫度塔頂70°C、塔底110°C，壓カ1.8 Mpa (表)，循環(huán)氣入塔CO2含量為2. 36mol %，出吸收塔殘留C02〈0.35 mol %，滿足環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣C02〈0. 4 mol %的要求。采用新的雙塔變壓再生，加壓再生塔頂壓カ為0. 09MPa (表)，塔底碳酸鹽溶液沸點(diǎn)提高到約125°C，采用1.0 MPa (表)壓カ的蒸氣作為動(dòng)力，通過可調(diào)式蒸汽噴射器使常壓再生塔頂壓カ控制在0. 04Mpa (表)，使得兩塔底溶液沸點(diǎn)產(chǎn)生11°C的溫差，從常壓再生塔抽出來的蒸汽與動(dòng)力蒸汽的重量比為I. O,由此節(jié)省了 50%的噴射蒸氣用量，溶液的再生熱耗降低30%以上。 實(shí)施例4
ー個(gè)環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣脫碳單元采用碳酸鉀濃度35 Cm) %，活化劑偏釩酸鉀KVO3濃度9 (m)%，活化劑硼酸H3BO3濃度40 (m)%，活化劑銻酸I (m)%;吸收塔采取兩段吸收，塔底進(jìn)入的循環(huán)氣與塔頂部、中部進(jìn)來的冷、熱貧液逆流接觸脫除ニ氧化碳，吸收操作的溫度塔頂80°C、塔底110°C，壓カ2. 4 Mpa (表)，循環(huán)氣入塔CO2含量為3. 6 mol %，出吸收塔殘留C02〈0.6 mol %，滿足環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣C02〈0.9 mol %的要求。采用新的雙塔變壓再生，加壓再生塔頂壓カ為0. OSMPa (表)通過壓カ調(diào)節(jié)回路保持穩(wěn)定，塔底碳酸鹽溶液沸點(diǎn)提高到約122°C，采用1.0 MPa (表)壓カ的蒸氣作為動(dòng)力，通過可調(diào)式蒸汽噴射器使常壓再生塔頂壓カ控制在0. 03Mpa (表)，使得兩塔底溶液沸點(diǎn)產(chǎn)生12°C的溫差，從常壓再生塔抽出來的蒸汽與動(dòng)力蒸汽的重量比為I. O,由此節(jié)省了 50%的噴射蒸氣用量，溶液再生熱耗降低30%以上。
權(quán)利要求
1.ー種環(huán)氧こ烷/こニ醇合成循環(huán)氣脫除ニ氧化碳的方法，其特征在于在吸收塔采用兩段吸收，貧液經(jīng)貧液泵加壓后，分成兩部分，6(Γ90%直接進(jìn)入吸收塔下部第二段填料，1(Γ40%經(jīng)貧液冷卻器溫度降低到6(T10(TC后進(jìn)入吸收塔上部第一段填料；溶液的解吸采用變壓再生節(jié)能技術(shù)，使用動(dòng)カ蒸汽，通過可調(diào)式超音速噴射器對(duì)常壓再生塔的抽吸作用，使加壓再生塔與常壓再生塔兩個(gè)塔之間形成壓差，其中加壓再生塔頂壓カ控制在表壓O.05、. 14MPa，常壓再生塔頂壓カ控制在表壓O. θΓθ. 09 Mpa，使得兩塔塔底溶液沸點(diǎn)產(chǎn)生8 20°C的溫差，由此加壓再生塔頂出來的再生氣中水蒸汽與CO2的mol比值減少到O. 8^1. 21 ;貧液組成除水之外，還包括碳酸鉀和無機(jī)活化劑，其中碳酸鉀重量濃度2(Γ35%，無機(jī)活化劑偏釩酸鉀KVO3重量濃度O. 5^25 %，無機(jī)活化劑硼酸H3BO3重量濃度2 35 %，亞硒酸、銻酸、碲酸中的ー種或多種的混合物,重量濃度(Γ5 %。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于貧液經(jīng)貧液泵加壓后，分成兩部分，7(Γ85%直接進(jìn)入吸收塔第二段填料之上，15^30%經(jīng)貧液冷卻器溫度降低到7(T90°C后進(jìn)入吸收塔頂部第一段填料，每段填料可以分成I層層。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于加壓再生塔頂壓カ控制在表壓O.06、. 12MPa，常壓再生塔頂壓カ控制在表壓O. 02、. 08Mpa,使得兩塔底溶液沸點(diǎn)產(chǎn)生1(T16°C的溫差。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于可調(diào)式超音速蒸汽噴射器所用動(dòng)カ蒸汽壓カ為表壓O. 04、. 16Mpa，溫度在14f200°C，動(dòng)カ蒸汽的用量根據(jù)裝置規(guī)模和エ藝條件確定；從常壓再生塔抽出來的蒸汽與動(dòng)力蒸汽的重量比在O. 8^1. 4。
5.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于可調(diào)式超音速蒸汽噴射器所用動(dòng)カ蒸汽壓カ為表壓O. 06 O. 12MPa，溫度在158 187°C ;從常壓再生塔抽出來的蒸汽與動(dòng)力蒸汽的重量比在O. 9 1.2。
全文摘要
本發(fā)明屬氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)環(huán)氧乙烷/乙二醇合成采用新型高選擇性催化劑需要降低循環(huán)氣中CO2含量，而提出的脫碳水溶液和方法．水溶液采用碳酸鉀和無機(jī)活化劑組成；采用適宜流量分配和溫度控制的兩段吸收工藝；溶液的解吸則采用新的變壓再生節(jié)能技術(shù)，利用可調(diào)式超音速蒸汽噴射器對(duì)常壓再生塔的抽吸作用使加壓再生塔與常壓再生塔兩個(gè)塔之間形成壓差,抽吸出含有大量水蒸汽的混合氣供加壓再生塔氣提再生。本發(fā)明方法，可使脫碳后循環(huán)氣中殘留的CO2大幅度降低，同時(shí)溶液再生熱耗比常規(guī)碳酸鉀脫碳工藝降低30%以上。
文檔編號(hào)C07D301/32GK102675248SQ20121013423
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者儲(chǔ)政, 朱道平, 王祥云 申請(qǐng)人:南化集團(tuán)研究院