[发明专利]高浓度CO气体中选择性脱除少量H2工艺及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙二醇生产工艺及系统，具体的说是乙二醇生产工艺过程中，高浓度CO气体中选择性脱除少量H₂工艺及系统。

背景技术

目前，我国乙二醇生产主要采用石油路线，即环氧乙烷水合技术，其具有技术成熟，应用面广等优点，但此路线依赖石油资源，过程水耗、能耗大、成本较高。非石油路线中的煤制乙二醇技术，即以煤制成合成气，再以合成气中的CO和H2为原料制备乙二醇，具有成本低、能耗低、水耗低、排放低等优点。对于我国缺油、少气、煤炭资源相对丰富的现状，发展煤制乙二醇技术具有重要的意义。

煤制乙二醇技术中CO氧化偶联法工艺要求不高，反应条件较温和，是国内外研究最为广泛和深入、也是目前最有希望大规模工业化生产的合成气合成乙二醇路线。CO氧化偶联法制乙二醇的主要反应包括一氧化碳与亚硝酸甲酯(MN)生成草酸二甲酯(DMO)的羰化反应，草酸二甲酯加氢生成乙二醇(EG)的反应,一氧化氮、氧气和甲醇生成亚硝酸甲酯的酯化再生反应，主要反应如下：

草酸酯合成

反应尾气的再生

2NO+1/2O₂+2CH₃OH→2CH₃ONO+H₂O

草酸酯加氢制乙二醇

来自上游工序的CO原料气一般含有0.3％～1.6％(v)的氢气，少量氢气的存在对于后续工序中草酸二甲酯合成有很大的影响，氢气既可以与亚硝酸甲酯产生副反应影响草酸二甲酯的产品收率，同时氢元素的存在不利于草酸二甲酯催化剂的活化并可能致草酸二甲酯催化剂失活，这些都严重影响了草酸二甲酯的合成，因此必须把CO原料气中的氢气含量控制到100ppm以下以满足草酸二甲酯合成工序的需求。由于原料气中的氢气含量本来就低，以目前的各种方法很难将氢气含量控制到100ppm以下。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺方法简单、设备投资和运行成本低、可将CO原料气中氢气含量控制到100ppm以下，满足下游工序需求的高浓度CO气体中选择性脱除少量H₂工艺。

本发明还提供一种用于上述工艺的系统。

本发明工艺为：将CO原料气与氧气在混合器内混合后送入氧化反应器内进行氧化反应以脱除原料气中的氢，所述氧气与CO原料气中的H₂的体积比控制在0.6～0.9；然后将反应气体送入碱洗塔中用进行碱液洗涤吸收反应气体中的CO₂，再经分子筛吸附器进一步脱氢得到氢气含量低于100ppm的高纯CO气体。

所述氧化反应器为列管式固定床反应器，包括上段和下段，混合后的混合气先进入氧化反应器的上段进行主反应，控制上段反应温度为170～190℃，然后再进入氧化反应器的下段进行副反应，控制下段反应温度在200～240℃，反应后的反应气体换热降温至40～60℃后再送入碱洗塔中；所述氧化反应器上段主反应的反应式为：H₂+1/2O₂→H₂O；下段副反应的反应式为CO+1/2O₂→CO₂。

所述碱洗塔中使用浓碱液进行洗涤，其质量浓度为20％～50％。所述CO原料气经预热器换热至150-170℃，后送入混合器中与氧气混合，控制进入氧化反应器的混合气温度为温度148～168℃；出氧化反应器的反应气体先经原料气预热器与CO原料气换热降温至180-190℃后再经换热器换热进一步降温到40～60℃后送入碱洗塔。

所述氧化反应器上段的反应管长度：下段的反应管长度为(5:1)-(5:4)。

本发明高浓度CO气体中选择性脱除少量H₂的系统，包括依次连接的混合器、氧化反应器、碱洗塔和分子筛吸附器。

所述氧化反应器为列管式固定床反应器，包括上段和下段。

所述氧化反应器上段的反应管长度：下段的反应管长度为(5:1)-(5:4)。

所述氧化反应器的出口经原料气预热器、换热器与碱洗塔连接，所述混合器的原料气进口与原料气预热器连接。