[發明專利]一種二氧化碳脫除方法及其系統

在審

• 申請號: 201710438727.1
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107382680A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 吳晉滬;高鹍;劉廣波;陳天舉;王志奇
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C07C41/34
• 分類號: C07C41/34;C07C43/04
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙)44268
• 代理人: 王永文

技術領域

本發明涉及化學合成工藝技術領域，尤其涉及一種二氧化碳脫除方法及其系統。

背景技術

二甲醚是一種重要的有機化工產品和化學中間體，在制藥、燃料、農藥等化學工業中有許多獨特的用途。例如，其可以作為甲基化劑，在催化劑存在下與苯發生烷基化反應。或者，與一氧化碳反應生成乙酸甲酯，同系化反應時，還可以生成乙酸乙酯、乙酸酐。與二氧化碳反應則可以生成甲氧基乙酸。或者與發煙硫酸或三氧化硫反應生成硫酸二甲酯、與氰化氫反應生成乙腈，也可用于制取甲醛和合成汽油。

目前，二甲醚的生產工藝主要有兩步法和一步法兩種。其中，兩步法對應的化學反應式如下所示：

(1)

(2)

(3)

而一步法是90年代以后逐漸成熟的技術，其對應反應如化學反應式(4)所示。相比兩步法（如化學反應式(1)-(3)所示），一步法合成二甲醚工藝打破了甲醇合成反應的熱力學平衡限制，CO單程轉化率比兩步反應過程顯著提高，避免了反應氣大量循環，很好的節省了壓縮能耗，且縮短了二甲醚制備的工藝流程，降低了設備投資和操作費用，適合大規模生產。

(4)

一步法的二甲醚產物中雖然不含有甲醇、水等，但是根據化學反應式(4)可以看出，產物中會隨之生成等摩爾的二氧化碳。如果不對反應產物中的二氧化碳進行分離脫除，令大量的二氧化碳和二甲醚直接進入下游化學品的合成，不僅會降低反應物的濃度，還有可能影響下游產物分離。而且，二氧化碳引起的功耗和設備投資也增加了成本投入。

二氧化碳和二甲醚之間的分離脫除是比較困難的。近年來，諸多研究機構都相繼提出了一步法制二甲醚的分離精制工藝，如日本鋼管株式會社（日本專利特開平10-182534）、美國Air Product公司（US6458856B1）、中國五環化學工程公司（CN01133649.8）、北京化工大學（CN02119856.x）、華東理工大學（CN03134277.9）等均有相應的文獻或專利報道。這些方法均以二甲醚為最終產品，采取低溫、減壓、精餾等方法將其精制至純度98%以上，甚至>99%。

但是，這樣的方法存在分離工藝的最終壓力與下游化學品合成所需壓力不匹配以及資源消耗大，成本高的問題。

因此，現有技術還有待發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種二氧化碳脫除方法及其系統，旨在解決現有技術中分離工藝壓力不匹配，資源消耗大，成本較高的問題。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種二氧化碳脫除方法。該方法包括：將二甲醚混合氣體進行降溫；所述二甲醚混合氣體為二甲醚一步法合成裝置的輸出氣體；通過高壓吸收塔處理所述降溫后的二甲醚混合氣體，在所述高壓吸收塔的底部輸出水相并且在所述高壓吸收塔的頂部逸出第一混合氣；對所述高壓吸收塔輸出的水相進行閃蒸處理，分離形成閃蒸氣體和液體；加熱所述液體以使液體中溶解的二甲醚析出。

所述的方法，其中，所述方法還包括：

對所述第一混合氣進行脫碳處理；

脫碳處理后的第一混合氣回輸至所述二甲醚一步法合成裝置。

所述的方法，其中，所述方法還包括：

將所述閃蒸氣體加壓后，回輸至所述高壓吸收塔中。

所述的方法，其中，所述二甲醚混合氣體的壓力與所述二甲醚一步法合成裝置的壓力相等，為2.5-6.0MPa；

所述高壓吸收塔的頂部壓力為2.5-6MPa。

所述的方法，其中，所述將二甲醚混合氣體進行降溫，具體包括：

通過間接換熱的方式，將所述二甲醚混合氣體的溫度降低至20-40℃。

一種二氧化碳脫除系統，其中，包括：依次通過管道連接的換熱器、高壓吸收塔、閃蒸罐以及解析塔；

所述換熱器包括一氣體輸入端口，與二甲醚一步法合成裝置的氣體輸出端連接，對所述二甲醚一步法合成裝置輸出的二甲醚混合氣體進行降溫；

所述高壓吸收塔的頂部為氣體逸出口，同時頂部設置有吸收劑輸入口，中下部設置有與所述換熱器連接的氣體輸入端，底部為液相輸出端，所述吸收劑輸入口用于輸入軟水作為吸收劑，所述液相輸出端用于輸出在高壓吸收塔中充分吸收二甲醚氣體的醚水溶液；

所述閃蒸罐用于對所述高壓吸收塔輸出的醚水溶液閃蒸，所述解析塔與所述閃蒸罐的液體輸出口連接，用于解析溶解在所述液體中的二甲醚。