从合成气中分离金属羰基化合物的方法和装置.pdf

本发明涉及净化含有金属羰基化合物的粗合成气(1)的方法，其中不想要的物质如硫组分和/或二氧化碳(CO2)和/或氢氰酸(HCN)通过用物理活性的洗涤介质在至少一个步骤(主洗涤(H))中被洗出，还涉及实施所述方法的装置。将粗合成气(1)在进入到主洗涤(H)中之前进行气体洗涤(羰基洗涤(C))，在所述羰基洗涤中将从所述主洗涤取走的部分量(4)的负载的洗涤介质(2)用作洗涤介质，选择所述部分量(4)使得在所述羰基洗涤(C)中将金属羰基化合物从粗合成气(1)中(选择性地)分离出，而在很大程度上不受其它气体组分的限制。

1.  净化含有金属羰基化合物的粗合成气的方法，其中不想要的物质如硫组分和/或二氧化碳(CO2)和/或氢氰酸(HCN)通过用物理活性的洗涤介质在至少一个步骤(主洗涤)中被洗出，其特征在于，所述粗合成气在进入到主洗涤中之前进行气体洗涤(羰基洗涤)，在所述羰基洗涤中将从所述主洗涤取走的部分量的负载的洗涤介质用作洗涤介质，选择所述部分量使得在所述羰基洗涤中将金属羰基化合物从粗合成气中(选择性地)分离出，而在很大程度上不受其它气体组分的限制。

2.  根据权利要求1的方法，其特征在于，所述金属羰基化合物从粗合成气的分离是在至少两个连续的洗涤步骤中进行的，选择在每个洗涤步骤中所用的洗涤介质的量使得在每个步骤中很大程度上选择性地分离出不同类别的金属羰基化合物。

3.  根据权利要求2的方法，其特征在于，将在洗涤步骤中负载金属羰基化合物的所述洗涤介质全部送入再生或者分成两个支流，其中一个支流作为洗涤介质进入到之前的洗涤步骤中，而另一个支流被送入再生。

4.  根据权利要求1-3之一的方法，其特征在于，将已被降至低温的甲醇用作所述物理活性的洗涤介质。

5.  净化含有金属羰基化合物的粗合成气的装置，在净化中不想要的物质如硫组分和/或二氧化碳(CO₂)和/或氢氰酸(HCN)通过用物理活性的洗涤介质在至少一个步骤(主洗涤)中被洗出，其特征在于，所述装置具有从粗合成气中很大程度上选择性地分离金属羰基化合物(羰基洗涤)的洗涤设备，从主洗涤中取出的部分量的负载的洗涤介质可被引入到所述洗涤设备中用作洗涤介质。

6.  根据权利要求5的装置，其特征在于，对于所述羰基洗涤，其具有至少两个洗涤部分来进行洗涤步骤，在每个洗涤部分中通过引入合适量的洗涤介质能够从粗合成气中很大程度上选择性地分离出不同类别的金属羰基化合物。

7.  根据权利要求6的装置，其特征在于，在洗涤部分中负载金属羰基化合物的洗涤介质可全部送入再生或者可被分成两个支流，其中一个支流可作为洗涤介质进入到之前的洗涤步骤中，而另一个支流可送入再生。

8.  根据权利要求5-7之一的装置，其特征在于，将所述进行羰基洗涤的一个或多个洗涤部分或者单独安装或者与洗涤塔中进行主洗涤的至少一个洗涤部分一起安装。

9.  权利要求5-8之一的装置，其特征在于，已被降至低温的甲醇可用作物理活性的洗涤介质。

从合成气中分离金属羰基化合物的方法和装置
技术领域
本发明涉及净化含有金属羰基化合物的粗合成气的方法，其中不想要的物质例如硫组分和/或二氧化碳(CO₂)和/或氢氰酸(HCN)通过用物理活性的洗涤介质在至少一个步骤(主洗涤)中洗涤而除去，还涉及实施所述方法的装置。
背景技术
物理洗气利用液体吸收气体物质并将它们保留在溶液中而不被化学键合的能力。一种气体被液体吸收的能力通过溶解系数来表达：该气体溶解在液体中的越多，其溶解系数越大。所述溶解系数是与温度相关的，随着温度降低而增大。
洗气之后，将洗去的气体组分从负载的洗涤介质中除去，从而使该洗涤介质再生。再生的洗涤介质一般重新用于洗气，而所述被洗出的气体组分或者被处理掉或者进行经济使用。
优选使用物理洗气来净化粗合成气，所述合成气是在气化车间由煤和/或烃进料通过蒸气重整或部分氧化而在工业规模上产生的，其通常含有一些不想要的组分例如二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)、硫化羰(COS)或氢氰酸(HCN)。这些方法是有利的，因为如今粗合成气都是在高压下产生的，而物理洗气的有效性随操作压力大致呈线性增加。甲醇洗气对于净化粗合成气是特别重要的。它利用了一个事实，即是CO₂、H₂S、COS和HCN在冷却至低温的甲醇中的溶解度与氢气(H₂)和一氧化碳(CO)的溶解度相差数个数量级。在洗气之后，甲醇被再生并循环至工艺中。
特别是当粗合成气在高压下由含有重金属的原料产生时，它们含有金属羰基化合物杂质，所述金属羰基化合物是零价过渡金属的一氧化碳络合物。金属羰基化合物在甲醇以及其它物理活性的洗涤介质中具有很大的溶解系数，因此在物理洗气中优选被洗去。特别是在0℃以上的操作温度下，它们与上述杂质形成不溶性化合物并沉积在洗气中，特别是沉积在再生设备的脱气塔中，因此导致管道和设备受污染。
德国专利DE2610982公开了一种方法可以很大程度上防止这种沉积。其中，将含有金属羰基化合物的负载的洗涤介质在高于其蒸气压的压力下加热至70-250℃的温度下，以沉淀所述金属羰基化合物，并在驻留0.5-2个小时后，传送至下面的再生步骤中。实施该过程必需的设备，例如加热和冷却洗涤介质的热交换器和中间在所述驻留时间内储存洗涤介质的容器导致很大的资本成本，这随着待处理的洗涤介质的量而增加，操作成本也是一样。虽然该专利提出通过上述方法仅处理部分负载的洗涤介质，但它并没有给出任何建议在这样的过程中如何将全部量的金属羰基化合物从洗涤介质中除去。
发明内容
因此本发明的目的是构造一种在本文开头所提到的方法，以及实施该方法的装置，通过实施该方法使得以一种比现有技术更经济的方式使粗合成气不含金属羰基化合物。
根据本发明，上述的目的方法通过将粗合成气在进入主洗涤之前先进行气体洗涤(羰基洗涤)而实现，在所述羰基洗涤中从主洗涤中取出部分量的负载的洗涤介质用作洗涤介质，选择所述部分量使得金属羰基化合物在羰基洗涤中从粗合成气中被(选择性地)分离出来，而在很大程度上不受其它气体组分限制。
如果要通过物理洗涤从气体混合物中吸收气体组分i，这对用作洗涤介质的液体所需的最小量W_min可通过下式很容易地计算出：
W_min＝V/(p·λ_i)
在该式中，V是气体混合物的总量，p是气体混合物的压力，而λ_i是待洗涤出的气体组分对所使用的洗涤介质的溶解系数。由于金属羰基化合物的溶解系数远大于要在主洗涤中从粗合成气中分离出的组分的溶解系数，所以金属羰基化合物可在主洗涤之前的羰基洗涤中通过较小量的洗涤介质而从粗合成气中除去。为了使金属羰基化合物远离再生设备如脱气塔，不需要将粗合成气洗涤中负载的全部量的洗涤介质都经受复杂的金属羰基化合物去除过程，而是仅需将很小部分量的在羰基洗涤中负载金属羰基化合物的洗涤介质以这种方式处理。这样的粗合成气洗涤与现有技术相比显著降低了资本成本和操作成本。
本发明的方法的一个实施方案提供通过至少两个连续的洗涤步骤将金属羰基化合物从粗合成气中分离，选择在每个洗涤步骤中所使用的洗涤介质的量使得在每步选择性地分离掉不同类别的金属羰基化合物。
本发明的方法的另一个实施方案提供将在洗涤步骤中负载金属羰基化合物的洗涤介质全部送入再生或分成两个支流，其中一个支流作为洗涤介质进入到之前的洗涤步骤中，另一个支流进入再生。
在本发明的方法的另一个实施方案中，提出将在洗涤步骤中负载金属羰基化合物的洗涤介质全部送入再生或分成两个支流，其中一个支流作为洗涤介质进入到之前的洗涤步骤中，另一个支流进入再生。
一种已知很多年并因为其效率和好的经济性而广泛传播的净化粗合成气的方法是甲醇洗涤，其中将冷却至低温的甲醇用作物理洗涤介质。因此本发明的方法的优选实施方案提供已降至低温的甲醇用作物理活性的洗涤介质。
本发明还提供净化含有金属羰基化合物的粗合成气的装置，其中不想要的物质如硫组分和/或二氧化碳(CO₂)和/或氢氰酸(HCN)通过在至少一个步骤(主洗涤)中用物理活性的洗涤介质洗涤而洗出。
根据本发明，所述目的装置通过装置具有从粗合成气中很大程度上选择性地分离金属羰基化合物(羰基洗涤)的洗涤设备而实现，从主洗涤中取出的部分量的负载的洗涤介质可被引入到所述洗涤设备中用作洗涤介质。
本发明的装置的一个实施方案对于羰基洗涤步骤具有至少两个洗涤部分，在每个洗涤部分中通过加入适当量的洗涤介质能将不同类别的金属羰基化合物从粗合成气中很大程度上选择性地分离出。
本发明装置的另一个实施方案提供在洗涤部分中负载金属羰基化合物的洗涤介质能够全部被送入再生或能够被分成两个支流，其中一个支流可作为洗涤介质进入到之前的洗涤步骤中，另一个支流可进入再生。
而且，本发明提供将所述进行羰基洗涤的一个或多个洗涤部分或者单独安装或与洗涤塔中进行主洗涤的至少一个洗涤部分一起安装。本发明的装置的两个变型中第一个变型提供了对现有合成气洗涤进行改良的可能性。为此，将容纳进行羰基洗涤的一个或多个洗涤部分的塔(羰基洗涤塔)安装在主洗涤的上游。用泵将洗涤介质从主洗涤运送到羰基洗涤塔的顶部。
本发明的装置的优选的实施方案提供能将已冷却至低温的甲醇用作物理活性的洗涤介质。
下面对本发明借助于图中所示意的实施例进行说明。
该实施例是净化含有金属羰基化合物、二氧化碳(CO₂)和硫化合物的粗合成气的甲醇洗涤。甲醇洗涤位于洗涤塔W中，所述洗涤塔的下部C为羰基洗涤。
将待净化的粗合成气通过管道1引入到甲醇洗涤塔W的下部并通过进行羰基洗涤的下部洗涤部分C向上传送。在塔板K之上，预净化的粗合成气6进入到主洗涤H中，在那里粗合成气通过冷却至低温的并作为洗涤介质逆流传送的甲醇而不含CO₂和硫化合物。将大部分在主洗涤中负载有从粗合成气洗出的组分的洗涤介质通过管道2从塔板K取走，通过管道3送入再生，而非常小部分量通过管道4被送入羰基洗涤C的上端。计算通过管道4分支出的该部分量使得其在通过羰基洗涤C的过程中从粗合成气很大程度上选择性地洗出羰基金属化合物。在羰基洗涤C中所用的洗涤介质以负载的形式收集在洗涤塔W的底部S并通过管道5送入到再生步骤(未示出)，在所述再生步骤中金属羰基化合物被从洗涤介质中分离出，其过程比再生通过管道3从主洗涤H取走的负载的洗涤介质的过程复杂。