[发明专利]一种利用变压吸附法从水煤气中分离并提纯CO的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用变压吸附法(PSA)从水煤气中分离并提纯CO的方法。

背景技术

甲苯二异氰酸酯(TDI)是世界上用量最大的异氰酸酯类产品之一，是聚氨酯的主要原料之一。TDI生产工艺主要是由气体净化装置提供的一氧化碳(CO)和氯碱装置提供的氯气反应生成光气(COCL₂)，由气体净化装置提供的氢气(H₂)和硝化装置提供的二硝基甲苯(DNT)生成甲苯二胺(TDA)，再由TDA和COCL₂反应生成TDI。目前世界上生产TDI的几家大公司，都使用自己的专有技术，而且毫无例外均使用传统的光气法。这些公司为拜耳(BAYER)、巴斯夫(BASF)、道化学(DOWS CHEM)、罗纳普朗克(RHONE POULENE)、埃尼化学(ENI CHEM)、奥林(OLIN)和三井东亚。气体净化装置普遍采用变压吸附法(PSA)分离并提纯气体。PSA比较廉价而且能够容易实行，因此在相关的领域中被广泛利用。变压吸附法(PSA)是一种利用多孔固体吸附剂在一定压力、温度下，对混合气体中不同组分具有选择性吸附的特性，实现混合气体的分离的技术。根据需要分离的产品在吸附床中处于的吸附或非吸附状态，可分为吸附相产品和非吸附性产品。通常，在PSA法中，使用多个填充有吸附剂的吸附塔。向各吸附塔中导入原料气体，通过反复进行吸附工序、减压工序、脱附工序和升压工序，得到作为目的物的制品气体。得到目的气体的原理，叙述如下。如果导入吸附塔内的原料气体的压力变高，包含在该原料气体中的排除气体的分压也变高。其结果，排除气体成分被填充在吸附塔内的吸附剂吸附(即从原料气体中去除不要气体成分)。通过在该状态下排出塔内的气体，就得到排除气体成分少的制品气体。此后，随吸附塔内的压力降低，排除气体成分从吸附剂脱附(吸附剂的再生)。脱附的成分与其他成分一起成为残留气体，被排出至塔外。再生的吸附剂能够从新导入的原料气体中去除排除气体成分，由此得到追加量的目的气体。作为目的气体，例如CO、氢气、氧气等。在各吸附塔中使用的吸附剂，根据目的气体的种类或应去除的排除气体成分的种类来选择。例如，为了从原料气体中去除氮气成分或一氧化碳成分，从而得到作为制品气体的氢气，吸附剂是使用沸石，从原料气体中去除二氧化碳成分的情况下，作为吸附剂是使用活性碳系的吸附剂。就PSA法来说，为了提高所得到的目的气体的纯度或收率，提出了各种改进方案。就这些改进方案来说，例如在JP-B2-62(1987)-38014号公报、JP-B2-7(1995)4498号公报、JP-A-8(1996)10551号公报中已公开。在PSA法中使用的原料气体，例如是利用水蒸汽将烃(甲醇或天然气)进行改性而得到的混合气体。该混合气体的组成，例如在甲醇改性的情况，氢气份约75％，二氧化碳成份约24％，一氧化碳气体成份约1％。如果想从这样的混合气体得到纯度高的氢气(目的气体)，就需要去除二氧化碳成分和一氧化碳成分的这两者。如上所述，在现有的PSA法中，为了去除一氧化碳成分，作为吸附剂使用沸石，为了去除二氧化碳成分，使用活性碳系吸附剂。因此，为了去除二氧化碳成份和一氧化碳成份的这两者，需要在各吸附塔中填充这2种吸附剂。但是，像这样，由于填充多种吸附剂，就需要容积大的吸附塔。