專利名稱：從有機溶劑中除去熱穩(wěn)定性鹽的制作方法
從有機溶劑中除去熱穩(wěn)定性鹽本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域涉及用于通過蒸發(fā)從有機溶劑如胺水溶液中除去在0° C至200° C的溫度范圍內(nèi)不可熱再生的鹽的方法。本發(fā)明方法用于輔助除去酸性氣體成分如CO2和H2S的方法，并且對含有不可熱再生的鹽的溶劑主料流的一個部分料流進行再加工。該不可熱再生的鹽是例如通過將微量的強酸性氣體如Cl2、HC00H、SO2, SO3> NO2等與所供應(yīng)的輸入氣體一同供給洗滌器的吸收器而形成的。化學(xué)去污劑的再生是如下實現(xiàn)的化學(xué)地結(jié)合在吸收物中的諸如酸性氣體成分的成分例如C02、H2S, HCN、硫醇等在高溫下重新熱轉(zhuǎn)化成它們的初始成分，而沒有導(dǎo)致化學(xué)去污劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的。因而，它代表可受溫度變化影響的可逆的化學(xué)過程。這個原理可以尤其適用于上文通過舉例概述的光揮發(fā)性的、相對弱酸性的成分。胺水溶液，例如MEA、DEA、TEA、DGA、DIPA、MDEA或者在技術(shù)人員已知的Flexsorb方法中利用的溶劑很多時候用作此類成分的去污劑/溶劑。因而，形成了可熱再生的鹽，該去污劑/ 溶劑在0° C至200° C的溫度范圍內(nèi)是可回收的，并且所吸收的氣體在再生柱中再次從該溶液中被除去。胺成分還作為添加劑用于所謂的混合去污劑/溶劑中，技術(shù)人員一般將其理解為物理和化學(xué)去污劑的組合，例如薩菲諾(Sulfinol)。如果在給定的氣體料流中僅可以獲得光揮發(fā)性的弱酸性成分，則可以非常有利地利用前述這些去污劑/溶劑中的一種來除去這些酸性氣體成分。此種方法例如描述在DE3408851A1中。在其中，描述了利用含有甲基二乙醇胺的水性吸收液從氣體中除去CO2和/或H2S的方法。因此,有負(fù)載的吸收液在至少兩個膨脹階段(Entspannungsstufen)被膨脹用于再生。含有CO2和/或H2S的氣體在頭部抽出，而吸收液富集在底部并且被傳遞到第二容器中。最后的膨脹階段的底部含有再生的吸收液。然而，在大多數(shù)應(yīng)用中，被氣體料流夾帶的酸性較強的成分如氯化物、SOx成分、硫酸鹽、硫代硫酸鹽、硫氰酸鹽、有機酸，如甲酸鹽、乙酸鹽等也進入該溶劑中。這些酸性較強的成分無法通過實施上文概述以及例如在DE 3408851A1中描述的熱措施來從溶劑中除去，因此這些稱為熱穩(wěn)定性鹽(下文也稱為HSS)的鹽類成分不斷地富集。因此，這涉及在0° C至200° C的溫度范圍內(nèi)不可熱再生的鹽。由于兩個不同的原因，這種富集對于洗滌方法極其不利
一方面，由于這些成分與活性洗滌成分例如胺的化學(xué)鍵，對酸性氣體成分的活性洗滌容量(至少)成比例地降低。另一方面，HSS成分升高的濃度導(dǎo)致洗滌溶液的腐蝕性大大增力口。一般說來，對于腐蝕性仍可耐受的溶液而言，HSS含量不應(yīng)超過3重量％。由于這些原因，夾帶的HSS成分必須從該溶劑中除去和/或排出。最簡單但最昂貴的可能性是，排放與攜帶的HSS成分量相對應(yīng)的量的溶劑。這個程序一般稱為“排放模式(Absto β fahrweise)”。然而,在大多數(shù)情況下,損失的溶劑比作為HSS排出的溶劑多得多。例如，這種情況在HSS濃度達(dá)到3重量％并且胺濃度例如達(dá)到40重量％時發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，也有許多不同的方法可用來選擇性地從該過程中除去HSS，例如，蒸餾方法和離子交換方法。此種方法處理階段也稱為回收器或回收器單元。以最具選擇性的方式工作的方法之一是離子交換器方法。然而，因為洗滌和沖刷過程，離子交換器方法產(chǎn)生相對大量的廢水。也頻繁地應(yīng)用半連續(xù)工作的蒸發(fā)器。此種蒸發(fā)器通過將負(fù)載有HSS并且從主溶液循環(huán)抽出的溶劑的一個部分料流供給予蒸發(fā)器來工作，供應(yīng)至蒸發(fā)器的化學(xué)反應(yīng)去污劑成分，例如來自MEA水溶液的MEA，以與這些成分被供應(yīng)至蒸發(fā)器的相同程度被蒸發(fā)。在這里獲得了在該溶液中的胺濃度為例如80重量％的MEA。出現(xiàn)這種情況是因為在這些方法條件下，存在于輸入料流中的MEA量完全都存在于氣相中。如果溶劑輸入料流中不存在HSS成分并且不存在其他高沸點成分，那么該方法可以持續(xù)任意長的時間段。然而，由于輸入溶液中存在HSS成分，因此這些鹽類成分的富集發(fā)生在蒸發(fā)器中。當(dāng)在蒸發(fā)器中的鹽部分的濃度達(dá)到例如10重量％時，該方法在蒸發(fā)器中從連續(xù)模式反轉(zhuǎn)為不連續(xù)模式。通過加入強堿，例如NaOH，使與胺化學(xué)結(jié)合的HSS成分結(jié)合至Na+離子，以便到目前為止固定到HSS上的胺也能被蒸發(fā)。通過加入水蒸汽和外部加熱，使此時存 在于蒸發(fā)器中的胺溶液蒸發(fā)，直到氣相中不再能檢測到胺(例如，〈O. I體積％)為止。如果達(dá)到這個點，則使存在于蒸發(fā)器中的全部裝料從蒸發(fā)器中排掉，并且必須將它們處理掉。然而，液相中仍然存在殘余濃度為20重量％至30重量％的胺。如果將這個回收器類型的應(yīng)用與上面概述的簡單排放模式相比較，則它所導(dǎo)致的胺損失與排放模式相比減少3至4倍，它對應(yīng)于相對于單純排放模式的66%至75%的回收器效率度。但是昂貴溶劑的損失(2-l0€/kg)仍然相當(dāng)高。然而，就資本投資成本和使用消耗而言，上面描述的蒸發(fā)器回收器與離子交換器相比具有非常高的成本效益，盡管一般實施兩個這種類型的蒸發(fā)器來確保永久性的回收器操作。如果蒸發(fā)產(chǎn)生的回收器蒸汽被傳遞到胺再生器池中，在此它可以作為用于從酸性氣體成分中熱汽提胺的汽提蒸汽而被利用并且由此降低胺再生所需的外部熱量，那么情況尤其如此。如果不存在殘余的胺損失，則上面描述的蒸發(fā)器概念將是用于使水性溶液中的有機溶劑化學(xué)反應(yīng)的理想回收器概念。能夠維持上文概述的優(yōu)點、同時降低溶劑損失的方法因而將是絕對有利的。提供此種方法是本發(fā)明所要解決的目的。本發(fā)明的目的通過提供借助蒸發(fā)從水溶液中的有機溶劑中除去在O ° C至200 ° C的溫度范圍內(nèi)不可熱再生的鹽的方法而得到解決，其中這些有機溶劑的標(biāo)準(zhǔn)沸點高于水的標(biāo)準(zhǔn)沸點，并且其中包含于溶劑中的有機成分以及包含于其中鹽類成分通過蒸發(fā)水和一部分有機成分而在一個第一容器中所形成的液相中富集，并且其中將所形成的蒸汽相從該第一容器排出。在此尤其將該第一容器中形成的液相傳遞到一個第二容器中，其中蒸汽形式和/或液體形式的水被引導(dǎo)到該第二容器中，其中水和包含在溶劑中的另一部分有機成分被蒸發(fā)并且形成從該第二容器排出的一個蒸汽相，其中這些鹽類成分在該第二容器中形成的液相中濃縮，并且其中在該第二容器中形成的液相的一個部分料流從該第二容器排放。如本說明書中使用的術(shù)語“容器”應(yīng)當(dāng)被理解為意指可用于蒸發(fā)方法的所有普遍已知的設(shè)備。除其他因素外，蒸發(fā)工作的溫度取決于待通過本發(fā)明方法回收的有機溶劑的標(biāo)準(zhǔn)沸點。確定和規(guī)定此類參數(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，并且應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，確定在第一容器中形成的液相的鹽濃度，并且一旦待輸送的液相的鹽類成分的濃度已經(jīng)達(dá)到鹽類成分仍然可溶于該液相中的最大容許濃度，就立即將第一容器中的液相傳遞到第二容器中。特別地，一旦液相中的鹽類成分的濃度達(dá)到5重量％至35重量％，優(yōu)選5重量％至25重量％，更特別優(yōu)選5重量％至15重量％，最優(yōu)選8重量％至12重量％，就立即將第一容器中的液相傳遞到第二容器中。在本發(fā)明的一個進一步配置中，確定在第二容器中形成的液相的鹽濃度，并且一旦待排放液相的鹽類成分的濃度已經(jīng)達(dá)到鹽類成分仍然可溶于該液相中的最大容許濃度，就立即從第二容器中排放該液相的一個部分料流。特別地，一旦液相中的鹽類成分的濃度達(dá)到25重量％至65重量％，優(yōu)選40重量％至65重量％，更特別優(yōu)選45重量％至65重量％，最優(yōu)選55重量％至65重量％，就立即從第二容器中排放液相的一個部分料流。任選地加熱和/或冷卻第一容器和/或第二容器以便確保適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)。有利的是，在第一容器中形成的液相被輸送到第二容器中之前，已經(jīng)在第二容器 中提供了水。有待在這里提供的水優(yōu)選為源自工廠其他單元的鍋爐給水并且在這個場所被進一步使用。第二容器僅部分地填充了水。水面的高度影響了到通過蒸發(fā)形成的液相中的鹽類成分在第二容器中達(dá)到相應(yīng)限定的極限濃度從而使該液相從第二容器中排放為止的時間。水面的最佳高度將由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)實際情況通過常規(guī)試驗確定。利用本發(fā)明方法，有利的是，僅產(chǎn)生有機成分貧化的濃縮鹽溶液作為廢水，該廢水包括在第二容器中形成的液相。在本發(fā)明的另一個實施方案中，僅包括負(fù)載有熱穩(wěn)定性鹽的有機溶劑的、工廠主要循環(huán)料流的一個部分料流被供應(yīng)至第一容器。此外，通過蒸發(fā)形成的第一和/或第二容器的蒸汽相返回到工廠的主要循環(huán)料流中。為達(dá)此效果，這些蒸汽相的預(yù)先冷凝是有利的。如果存在不可冷凝的氣體，則將它們排出并排入到位于安排在相關(guān)工廠中的吸收器上游的工藝中。用本發(fā)明方法產(chǎn)生的這些蒸汽相可以替代性地返回到汽提器池中。在本發(fā)明的一個進一步實施方案中，要求保護該方法的連續(xù)工作模式。因此，在第一容器中形成的液相被連續(xù)地傳遞到第二容器中，并且處于蒸汽形式和/或液相形式的水被連續(xù)地傳遞到第二容器中，并且借助熱量的受控供應(yīng)或排放，水和包含在溶劑中的一部分有機成分被連續(xù)地蒸發(fā)并形成從第二容器排放的蒸汽相，其中這些鹽類成分濃縮于在第二容器中形成的液相中，并且其中在第二容器中形成的液相的一個部分料流從第二容器連續(xù)地排放并且形成包括有機成分貧化的濃縮鹽溶液的一種廢水流，并且通過蒸發(fā)形成的、該第一和/或第二容器的蒸汽相返回到工廠的主要工藝料流中。向第一容器和/或第二容器中供給強堿如NaOH是有利的。此外，可選地能夠設(shè)想多個蒸餾中間階段，這些階段可以在任何場所整合到該方法中從而確保由此產(chǎn)生的工藝料流的進一步清洗。最初在啟動期間以半連續(xù)方式運行該方法，以便含鹽成分在第一容器中形成的液相中已經(jīng)達(dá)到某一濃度之后通過最初僅連續(xù)地操作第一容器來實現(xiàn)含鹽成分在第二容器的液相中的富集，并且僅在通過然后從第二容器中連續(xù)地排放該液相的一個部分料流而使第二容器的液相中的含鹽成分已經(jīng)達(dá)到相應(yīng)濃度后轉(zhuǎn)為完全連續(xù)模式，這樣的操作是有利的。應(yīng)用這種操作模式使得將胺損失減至最低成為可能。利用這一方法，可以獲得大于99%的回收器效率度。就800麗燃煤電廠而言，與常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)的蒸發(fā)器回收器的工作模式相比，這造成了在數(shù)學(xué)上每年大約2500萬€的節(jié)省。利用本發(fā)明的工藝模式，還可以從煙氣中除去CO2和/或H2S和/或HCN和/或硫醇，而在實際的胺洗滌之前不需要額外的NaOH洗滌來除去煙氣中殘余的S0X。這種洗滌例如根據(jù)DE 3408851A1中描述的方法操作。這種常規(guī)的酸性氣體洗滌之后接著是根據(jù)本發(fā) 明方法的洗滌。這應(yīng)被認(rèn)為是本發(fā)明方法在工廠中的有利應(yīng)用。這是可行的，因為通過實施本發(fā)明的回收器工作模式將胺損失降低至足夠低的水平。
權(quán)利要求
1.用于通過蒸發(fā)從水溶液中的有機溶劑中除去在0°C至200° C的溫度范圍內(nèi)不可熱再生的鹽的方法，其中這些有機溶劑的標(biāo)準(zhǔn)沸點高于水的標(biāo)準(zhǔn)沸點，并且其中包含于溶劑中的有機成分以及包含于其中鹽類成分通過蒸發(fā)水和一部分有機成分而在一個第一容器中所形成的液相中富集，并且其中將所形成的蒸汽相從該第一容器排出， 其特征在于 在該第一容器中形成的液相被傳遞到一個第二容器中，其中蒸汽形式和/或液體形式的水被引導(dǎo)到該第二容器中，其中水和包含在溶劑中的另一部分有機成分被蒸發(fā)并且形成從該第二容器排出的一個蒸汽相，其中這些鹽類成分在該第二容器中形成的液相中濃縮，并且其中在該第二容器中形成的液相的一個部分料流從該第二容器排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于確定在該第一容器中形成的液相的鹽濃度，并且一旦待輸送的液相的鹽類成分濃度已經(jīng)達(dá)到鹽類成分仍然可溶于該液相中的最大容許濃度，就立即將該第一容器中的液相傳遞到該第二容器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于一旦該液相中的鹽類成分的濃度達(dá)到5重量％至35重量％，優(yōu)選5重量％至25重量％，更特別優(yōu)選5重量％至15重量％，最優(yōu)選8重量％至12重量％，就立即將該第一容器中的液相傳遞到該第二容器中。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于確定在該第二容器中形成的液相的鹽濃度，并且一旦待排放液相的鹽類成分的濃度已經(jīng)達(dá)到鹽類成分仍然可溶于該液相中的最大容許濃度，就立即從該第二容器中排放所述液相的一個部分料流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于一旦該液相中的鹽類成分的濃度達(dá)到25重量％至65重量％，優(yōu)選40重量％至65重量％，更特別優(yōu)選45重量％至65重量％，最優(yōu)選55重量％至65重量％，就立即從該第二容器中排放該液相的一個部分料流。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于從外部加熱和/或冷卻該第一容器和/或該第二容器。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于在該第一容器中形成的液相被輸送到該第二容器中之前已經(jīng)在第二容器中提供了水。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于僅產(chǎn)生有機成分貧化的濃縮鹽溶液作為廢水，該廢水包括在該第二容器中形成的液相。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于僅將包括含有熱穩(wěn)定性鹽的有機溶劑的工廠主要循環(huán)料流的一個部分料流供應(yīng)至該第一容器。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于通過蒸發(fā)形成的、該第一和/或第二容器的蒸汽相返回到工廠的主要循環(huán)料流中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于在該第一容器中形成的液相被連續(xù)地傳遞到該第二容器中，并且處于蒸汽形式和/或液相形式的水被連續(xù)地傳遞到該第二容器中，并且借助熱量的受控供應(yīng)或排放，水和包含在溶劑中的一部分有機成分被連續(xù)地蒸發(fā)并形成從該第二容器排放的蒸汽相，其中這些鹽類成分濃縮于在該第二容器中形成的液相中，并且其中在該第二容器中形成的液相的一個部分料流從該第二容器連續(xù)地排放并且形成包括有機成分貧化的濃縮鹽溶液的一種廢水流，并且通過蒸發(fā)形成的、該第一和/或第二容器的蒸汽相返回到工廠的主要工藝料流中。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于向該第一容器和/或第二容器中供應(yīng)強堿。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法的用途，其特征在于首先從煙氣中除去CO2和/或H2S和/或HCN和/或硫醇。
全文摘要
用于通過蒸發(fā)從水溶液中的有機溶劑中除去在0°C至200°C的溫度范圍內(nèi)不可熱再生的鹽的方法，其中這些有機溶劑的標(biāo)準(zhǔn)沸點高于水的標(biāo)準(zhǔn)沸點，并且其中包含于溶劑中的有機成分以及包含于其中鹽類成分通過蒸發(fā)水和一部分有機成分而在一個第一容器中所形成的液相中富集，并且其中將所形成的蒸汽相從該第一容器排出。在此尤其將該第一容器中形成的液相傳遞到一個第二容器中，其中蒸汽形式和/或液體形式的水被引導(dǎo)到該第二容器中，其中水和包含在溶劑中的另一部分有機成分被蒸發(fā)并且形成從該第二容器排出的一個蒸汽相，其中這些鹽類成分在該第二容器中形成的液相中濃縮，并且其中在該第二容器中形成的液相的一個部分料流從該第二容器排放。
文檔編號B01D53/14GK102892483SQ201180018679
公開日2013年1月23日 申請日期2011年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者J·曼澤爾 申請人:蒂森克虜伯伍德公司