一种用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于脱除尿素和多元醇反应制备环状碳酸酯过程中产生的含有氨气、二氧化碳、多元醇和环状碳酸酯的尾气中的二氧化碳的装置和方法，通过一段式循环碱洗或两段式循环碱洗，将尾气中的二氧化碳转化成碳酸盐水溶液，以便于解决尿素与多元醇制备环状碳酸酯过程因中尾气中的氨与二氧化碳低温时反应生成铵盐而堵塞设备和管道的难题。本发明专利技术具有切实可行且脱除二氧化碳过程不消耗氨、简便高效、易于操控、二氧化碳脱除彻底、确保尾气后处理系统顺畅等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置和方法
本专利技术涉及一种用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置和方法，具体涉及一种脱除尿素和多元醇反应制备环状碳酸酯过程中产生的含有氨气、二氧化碳、多元醇和环状碳酸酯的尾气中的二氧化碳的装置和方法，属于化工领域。
技术介绍
环状碳酸酯，即碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甘油酯等环状的有机碳酸酯，是一类重要精细化工产品和有机合成原料。其传统的制备方法是由光气与多元醇反应来合成（光气法），也可以由环氧乙烷或环氧丙烷等环氧化合物与CO2反应来制备（环氧化合物法）。但由于光气剧毒，光气法也被淘汰。又因为环氧乙烷或环氧丙烷价格昂贵，且易爆炸，使得环氧化合物法生产成本高，且易出现安全问题。为了克服光气法和环氧化合物法，近些年来人们开发出了尿素与多元醇醇解法制备环状碳酸酯（尿素法）。因为尿素和多元醇价廉易得，反应条件温和，尿素法制备环状碳酸酯技术越来越受到重视。但由于尿素与多元醇醇解生成环状碳酸酯和氨气的同时，尿素也与原料中所携带的少量的水反应生成二氧化碳和氨气，使得反应过程中产生的尾气中不但含有氨，还含有二氧化碳，以及因提供分压而汽化了的多元醇和环状碳酸酯。这种尾气低温时，其中的氨和二氧化碳能迅速反应生成铵盐晶体，堵塞设备和管道，使生产无法继续进行。这也是尿素与多元醇制备环状碳酸酯工业化过程中的技术瓶颈。如果能将尿素与多元醇反应尾气中的二氧化碳去除，就可突破这一技术瓶颈的限制。然而，迄今为止，除了中国专利CN110817900A公开了一种可行的含二氧化碳和有机物的氨气的分离装置和方法外，人们尚未提出其它合理有效的用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的方法。中国专利CN110817900A方法虽然可行，但由于碳酸铵的生成，消耗了氨气，降低了液氨的收率。为了在脱除二氧化碳过程中不消耗氨气，我们在此新专利技术了一种用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置和方法。
技术实现思路
针对尿素与多元醇反应产生的尾气中的氨和二氧化碳在低温时迅速反应生成铵盐晶体堵塞设备和管道使生产无法继续进行这一技术瓶颈，本专利技术提供了一种用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置和方法，该方法是依据强碱与弱酸优先反应的原理，额外提供一种碱强度大于氨的碱，使之先于氨与尾气中二氧化碳反应，生成碳酸盐除去尾气中的二氧化碳，而氨不参与反应，得以保留。本专利技术提供了一种用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置，为一段式循环碱洗除碳装置或两段式循环碱洗除碳装置。所述一段式循环碱洗除碳装置包括碱洗塔、真空泵、碱洗循环液冷却器、碱洗液循环泵。一段式循环碱洗除碳装置碱洗塔的内部由上而下依次设有除沫器、新鲜碱液液体分布器、新鲜碱液碱洗填料、碱洗循环液分布器、碱洗循环液碱洗填料。一段式循环碱洗除碳装置的碱洗塔塔釜上部临近碱洗循环液碱洗填料下部设有与气体分布器相连的尿素与多元醇反应尾气入口；碱洗塔塔釜底部设有碱洗液出口，碱洗液出口与碱洗液循环泵入口相连；碱洗液循环泵出口与碱洗循环液冷却器入口相连；碱洗塔上部除沫器与新鲜碱液液体分布器之间设有新鲜碱液入口；碱洗塔中部设有碱洗循环液入口，碱洗循环液入口位于新鲜碱液碱洗填料与碱洗循环液分布器之间；碱洗循环液入口与碱洗循环液冷却器出口相连；碱洗塔顶部设有脱除二氧化碳的尾气出口，该出口与真空增压系统相连；真空增压系统排出的尾气送至后续工序处理。两段式碱洗除碳装置包括碱洗塔、真空泵、下段碱洗循环液冷却器、下段碱洗液循环泵、上段碱洗液循环泵、上段碱洗循环液冷却器。两段式循环碱洗除碳装置碱洗塔的内部由上而下依次设有除沫器、新鲜碱液液体分布器、新鲜碱液碱洗填料、上段碱洗循环液液体分布器、上段碱洗循环液碱洗填料、收集上段碱洗液的积液器、下段碱洗循环液液体分布器、下段碱洗循环液碱洗填料。两段式循环碱洗除碳装置的碱洗塔塔釜上部临近下段碱洗循环液碱洗填料下部处设有与气体分布器相连的尿素与多元醇反应尾气入口；碱洗塔塔釜底部设有碱洗液出口，碱洗液出口与下段碱洗液循环泵入口相连；下段碱洗液循环泵出口与下段碱洗循环液冷却器入口相连；碱洗塔中部设有下段碱洗循环液入口，该入口位于积液器与下段碱洗循环液液体分布器之间；下段碱洗循环液入口与下段碱洗循环液冷却器出口相连；碱洗塔中部的积液器下方设有上段碱洗循环液出口，该出口与上段碱洗液循环泵入口相连；上段碱洗液循环泵出口与上段碱洗循环液冷却器入口相连；碱洗塔的中上部设有上段碱洗循环液入口，该入口位于新鲜碱液碱洗填料与上段碱洗循环液液体分布器之间；上段碱洗循环液入口与上段碱洗循环液冷却器出口相连；碱洗塔上部设有新鲜碱液入口，该入口位于除沫器与新鲜碱液液体分布器之间；碱洗塔顶部设有脱除二氧化碳的尾气出口，该出口与真空增压系统相连；真空增压系统排出的尾气送至后续工序处理。本专利技术提供了一种脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的方法，采用上述一段式循环碱洗除碳装置，包括以下步骤：一段式循环碱洗除碳（工艺简图见图1）方法：将来自尿素与多元醇反应的尾气A与新鲜碱液B通入到碱洗塔中，尾气中的二氧化碳与碱在碱洗塔中反应生成碳酸盐；通过碱洗脱除了二氧化碳的尾气C从碱洗塔顶部被吸入到真空增压系统中，并经真空增压系统将尾气F送至后续工序分离处理；碱洗塔塔釜得到的含有碳酸盐的塔釜液H分成两部分，一部分作为碱洗循环液E经过碱洗循环液冷却器降温后循环至碱洗塔内，一部分作塔釜采出液D送至后工序进行处理。上述方法中，碱洗塔的操作条件在-10~-70kPaG、10~80℃的条件下进行。碱洗塔塔釜液中碱液碱的浓度控制在0.1~3wt%范围内。碱洗塔中的上行的气体由气体分布器、下段碱洗循环液碱洗填料、上段碱洗循环液碱洗填料、新鲜碱液碱洗填料得到分散；下行的液体由新鲜碱液液体分布器、新鲜碱液碱洗填料、上段碱洗循环液液体分布器、上段碱洗循环液碱洗填料、下段碱洗循环液液体分布器及下段碱洗循环液碱洗填料得到分散；上行的气体和下行的液体充分均匀接触，使其中的二氧化碳反应的更彻底，脱除更完全。碱洗塔的温度通过碱洗循环液冷却器与冷媒热交换进行控制。碱洗塔上部的除沫器作用是防止气体将碱液带入到真空增压系统。上述方法中，所述碱液为5~30wt%的氢氧化钠水溶液或5~15wt%氢氧化钙水溶液。本专利技术提供了一种脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的方法，采用上述两段式循环碱洗除碳装置，包括以下步骤：两段式循环碱洗除碳（工艺简图见图2）的方法：将来自尿素与多元醇反应的尾气A与新鲜碱洗液B通入到碱洗塔中，尾气A中的二氧化碳与碱在碱洗塔中反应生成碳酸盐；通过碱洗脱除了二氧化碳的尾气C从碱洗塔顶部被吸入到真空增压系统中，并经空增压系统将这部分气体F送至后续工序系统分离处理；碱洗塔塔釜得到的含有碳酸盐的塔釜液H成两部分，一部分作为下段碱洗循环液E经过下段碱洗循环液冷却器冷却降温后循环回至碱洗塔内，一部分作为塔釜采出液D送至后工序进行处理；积液器中得到上段碱洗循环液G，通过上段碱洗循环液冷却器冷却降温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置，其特征在于：包括一段式循环碱洗除碳装置，一段式循环碱洗除碳装置包括碱洗塔、真空泵、碱洗循环液冷却器、碱洗液循环泵；/n碱洗塔的内部由上而下分别设有除沫器、新鲜碱液液体分布器、新鲜碱液碱洗填料、碱洗循环液分布器、碱洗循环液碱洗填料；/n碱洗塔塔釜上部临近碱洗循环液碱洗填料下部设有与气体分布器相连的尿素与多元醇反应尾气入口；碱洗塔塔釜底部设有碱洗液出口，碱洗液出口与碱洗液循环泵入口相连；碱洗液循环泵出口与碱洗循环液冷却器入口相连；碱洗塔上部除沫器与新鲜碱液液体分布器之间设有新鲜碱液入口；碱洗塔中部设有碱洗循环液入口，碱洗循环液入口位于新鲜碱液碱洗填料与碱洗循环液分布器之间；碱洗循环液入口与碱洗循环液冷却器出口相连；碱洗塔顶部设有脱除二氧化碳的尾气出口，该出口与真空增压系统相连；真空增压系统排出的尾气送至后续工序处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置，其特征在于：包括一段式循环碱洗除碳装置，一段式循环碱洗除碳装置包括碱洗塔、真空泵、碱洗循环液冷却器、碱洗液循环泵；
碱洗塔的内部由上而下分别设有除沫器、新鲜碱液液体分布器、新鲜碱液碱洗填料、碱洗循环液分布器、碱洗循环液碱洗填料；
碱洗塔塔釜上部临近碱洗循环液碱洗填料下部设有与气体分布器相连的尿素与多元醇反应尾气入口；碱洗塔塔釜底部设有碱洗液出口，碱洗液出口与碱洗液循环泵入口相连；碱洗液循环泵出口与碱洗循环液冷却器入口相连；碱洗塔上部除沫器与新鲜碱液液体分布器之间设有新鲜碱液入口；碱洗塔中部设有碱洗循环液入口，碱洗循环液入口位于新鲜碱液碱洗填料与碱洗循环液分布器之间；碱洗循环液入口与碱洗循环液冷却器出口相连；碱洗塔顶部设有脱除二氧化碳的尾气出口，该出口与真空增压系统相连；真空增压系统排出的尾气送至后续工序处理。


2.一种用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置，其特征在于：包括两段式循环碱洗除碳装置，两段式碱洗除碳装置包括碱洗塔、真空泵、下段碱洗循环液冷却器、下段碱洗液循环泵、上段碱洗液循环泵、上段碱洗循环液冷却器；
所述碱洗塔的内部由上而下依次设有除沫器、新鲜碱液液体分布器、新鲜碱液碱洗填料、上段碱洗循环液液体分布器、上段碱洗循环液碱洗填料、收集上段碱洗液的积液器、下段碱洗循环液液体分布器、下段碱洗循环液碱洗填料；
碱洗塔塔釜上部临近下段碱洗循环液碱洗填料下部处设有与气体分布器相连的尿素与多元醇反应尾气入口；碱洗塔塔釜底部设有碱洗液出口，碱洗液出口与下段碱洗液循环泵入口相连；下段碱洗液循环泵出口与下段碱洗循环液冷却器入口相连；碱洗塔中部设有下段碱洗循环液入口，该入口位于积液器与下段碱洗循环液液体分布器之间；下段碱洗循环液入口与下段碱洗循环液冷却器出口相连；碱洗塔中部的积液器下方设有上段碱洗循环液出口，该出口与上段碱洗液循环泵入口相连；上段碱洗液循环泵出口与上段碱洗循环液冷却器入口相连；碱洗塔的中上部设有上段碱洗循环液入口，该入口位于新鲜碱液碱洗填料与上段碱洗循环液液体分布器之间；上段碱洗循环液入口与上段碱洗循环液冷却器出口相连；碱洗塔上部设有新鲜碱液入口，该入口位于除沫器与新鲜碱液液体分布器之间；碱洗塔顶部设有脱除二氧化碳的尾气出口，该出口与真空增压系统相连；真空增压系统排出的尾气送至后续工序处理。


3.一种脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的方法，采用权利要求1所述的用于脱除尿素与多元醇反应尾气中二氧化碳的装置，其特征在于包括以下步骤：
将来自尿素与多元醇反应的尾气A与新鲜碱液B通入到碱洗塔中，尾气中的二氧化碳与碱在碱洗塔中反应生成碳酸盐；通过碱洗脱除了二氧化碳的尾气C从碱洗塔顶部被吸入到真空增压系统中，并经真空增压系统将尾气F送至后续工序分离处...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖福魁，李绍果，刘磊，
申请(专利权)人：山西中科惠安化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14