[发明专利]环氧乙烷/乙二醇合成循环气脱除二氧化碳的水溶液和方法

说明书

技术领域：本发明属气体净化技术领域，具体涉及一种从含有大量烃类以及一定量氧气的环氧乙烷/乙二醇合成循环气中脱除CO₂的水溶液和方法。

背景技术：采用高纯度乙烯与纯氧气氧化生成环氧乙烷(EO)，环氧乙烷经水吸收、解吸、再吸收、蒸发浓缩精馏，制得高纯度乙二醇(EG)产品。在乙烯氧化生成环氧乙烷过程中生成一定量CO₂，必须将其从合成循环气中脱除，才能保持催化反应效率。

随着新型高选择性氧化催化剂的开发应用使得乙烯利用率不断提高，同时要求循环气中CO₂浓度更低，从原来5mol％降低到2mol％，甚至要求低于1mol％。在原有循环气脱碳的溶剂和工艺条件下进行改造，主要办法就是加大循环气去脱碳单元的分流比例，即增加进入脱碳吸收塔的循环气量，现有吸收塔及其塔内件难以通过，这样循环气脱碳单元必须进行改造。

由于环氧乙烷/乙二醇合成循环气中脱碳过程中CO₂分压始终比较低，即处于贫液循环操作状态，因此，溶液中的CO₂解吸更加困难，采用现有的单塔再生工艺，从吸收富液中解吸每标准立方米CO₂的热耗达到9000～15000kJ/Nm³CO₂。要降低吸收塔出口净化气中CO₂残留量，满足新型催化剂的运行条件，另一个办法就要使得贫液再生更加彻底，也就需要消耗更多的蒸汽。

由于脱碳溶液处于贫液循环操作状态，不能采用我们已经开发的专利：ZL98100929.8以加压再生塔的带压再生气为动力去抽吸常压再生塔方式的双塔变压再生的节能技术，需要开发新的变压再生工艺流程实现节能。

鉴于环氧乙烷/乙二醇合成循环气的气体组成，为了减少烃类的损失，现有装置通常采用碳酸钾脱碳工艺，并选用钒酸盐和硼酸盐作为活化剂。随着脱碳后气体中残留CO₂的指标降低，碳酸钾和活化剂的组成以及浓度配比也需要进行调整。

因此，针对降低环氧乙烷/乙二醇合成循环气中的CO₂浓度，需要同时从工艺、设备、溶剂等多方面着手，开发碳酸钾脱碳的新溶剂和方法。

发明内容：本发明的目的是针对环氧乙烷/乙二醇新型高选择性催化剂需要降低循环气中CO₂残留量，而提出的水溶液配方和工艺技术，其特点是：

(1)水溶液的组成除水之外，还包括碳酸钾和无机活化剂，无机活化剂为偏钒酸钾和硼酸，或者为偏钒酸钾和硼酸与亚硒酸、锑酸、碲酸中的一种或多种的混合物，根据不同的工艺、设备条件和指标要求，其配比可以有比较大幅度的变化。

碳酸钾重量浓度10～40％(优选15～35％)；无机活化剂总重量浓度1～50％。

无机活化剂中偏钒酸钾KVO₃重量浓度0.1～30％(优选0.5～25％)；活化剂硼酸H₃BO₃重量浓度1～50％(优选2～35％)；而亚硒酸、锑酸、碲酸中的一种或多种的混合物，重量浓度0～5％。

(2)本发明的流程中吸收塔改变现有一段吸收工艺，采用两段吸收。贫液经贫液泵加压后，分成两部分，60～90％(优选70～85％)直接进入吸收塔下部第二段填料之上，另外10～40％(优选15～30％)经贫液冷却器温度降低到60～100℃(优选70～90℃)后进入吸收塔上部第一段填料之上(每段填料可以分成1层～4层)。将少量溶液降低温度不仅可以降低液相CO₂分压，减少吸收塔出塔净化气中CO₂含量；还可以减少净化气换热冷却的热负荷；比原来一段吸收改为全部贫液降温的方案，降温损耗的热量减少60～80％。