在空气分离中催化去除乙炔制造技术

本发明专利技术涉及在低温空气分离设备中去除乙炔的方法，其中，首先将空气压缩，在至少一个可换接的热交换器中冷却并随后在至少一个蒸馏塔中分离。根据本发明专利技术，乙炔在空气通入热交换器前，在温度为７０至１３０℃之间，最好为８０至１１０℃之间被催化氧化。水和二氧化碳相反在热交换器中从空气中被基本上去除。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低温空气分离的方法，其中，空气被压缩，在至少一个可换接的热交换器中被冷却并随后在至少一个蒸馏塔中被分离。为了从空气中去除水蒸气和二氧化碳，空气分离设备一种是由可换接的热交换器、交流换热器或者换热器(Revex)运转的，另一种是靠分子筛吸附器运转的。在所产生的氧和氮量少于输入空气量的50％的设备中，应用可换接的热交换器具有优点，即有害成分水蒸气和二氧化碳在输入的热空气与热交换器的冷剩余气体之间的每个交换过程中被除去。然而，这种设备具有很大的缺点，即碳氢化合物，尤其是乙炔，只是不完全地被从空气中去除，而且它们可浓缩于液态氧之中。如果乙炔的浓度超过它的溶解度极限，它就会结晶并且构成非常易燃、易爆的混合物。由于乙炔在氧中的溶解度很小，所以乙炔浓度不应超过1ppm。因此，在带可换接的热交换器的设备中，与循环吸附器结合的气相-吸附器或与循环吸附器结合的压力塔-吸附器被使用，它们在低温下大大地吸附乙炔。吸附器被成对安置，因为在一定的运行时间以后，它们必须被换接以便再生。运行这样的吸附器耗费巨大，在分子筛立起之后，吸附器被安装在空分设备的热区域，即在热交换器前。这种分子筛不仅吸附乙炔，而且很好地吸附水蒸气和二氧化碳。因此，对于低温液体没有必要应用可换接的热交换器。分子筛的吸附作用大大取决于温度，由于经济上的原因，它因此根据环境温度在5℃与25℃之间运行。这样，通常情况下由压缩机排出的待分离的空气就需预冷。通过分子筛产生的压力损失也有负效应，它尤其是在再生气体的加热阶段增大了设备的能耗。此外，从根本上讲，分子筛比带可换接之热交换器的设备的吸附器更大，由此造成更高的投资费用。在冷却剂空分设备中，主要危险源是很难溶于氧的乙炔。另外的碳氢化合物，比如在分子筛中仅有限地被抑制的丙烷和乙烯，以及在分子筛中几乎根本不能被抑制的甲烷和乙烷在氧中具有好的溶解度。一般情况下通过从主冷凝器、主要浓缩部位以及随后的蒸发中去除一定量的液体，可避免这种碳氢化合物的浓度超过允许的程度。在文章“低温空气分离工厂的安全设计和运行” (化学工程进展(Chem.Eng.Prog.)卷号52，11，页441-447(1956))中建议，在空气被乙炔严重污染地区(10至30ppm)的空分设备中，通过催化去除乙炔。在此，热空气在通过压缩机后被传导通过一种特殊的催化剂，在其中乙炔含量被降到1ppm以下。不过将乙炔浓度大大降低到几个ppb是不可能的。此外，催化剂仅在足够高的温度下才能可靠工作。本专利技术的目的在于提供一种开始所述的简单经济的方法，用这种方法可将乙炔由待分离的空气中去除并且避免上述的缺点。这一目的被这样解决，即在通入空气前将乙炔在热交换器中于70至130℃温度下、最好是80至110℃下催化氧化，并且将水和二氧化碳在热交换器中基本上去除。根据本专利技术，乙炔先于水和二氧化碳被去除。乙炔在空气通入热交换器之前，即在空分设备的热部分被由空气中去除，而水和二氧化碳在可换接的热交换器、交流换热器或换热器中由空气中去除。其中，空气在通入一个或多个热交换器之前既不需要通过附加的装置被加热也不需要被冷却，这样获得了一种简单并且费用合理的方法。在低温空分设备中空气首先在一个多级压缩机中被压缩，其中，空气在每一压缩级后被中间冷却。根据本专利技术，通过催化氧化将乙炔由空气中去除。其中，空气在70至130℃、最好是80至110℃温度下被通入催化剂，以去除乙炔。这样，催化剂可被安置在压缩机的最终压缩机级与最终冷却器之间。在催化氧化之后乙炔浓度低于1ppb，去除乙炔的空气随后通过最终冷却器通入可换接的热交换器中，在此水和二氧化碳被析出。应用在载体上的稀有金属作为催化剂具有优点，因为这样可高效地将乙炔从空气中去除。在此已证明，在载体如Al2O3上的稀有金属铂和钯特别合适。应用金属氧化物，尤其是MnO2、Hopcalit、Co3O4、Fe2O3及NiO，或者应用金属氧化物的混合物作为催化剂也具有优点，因为在最终压缩机之后所具有的温度下，用这些催化剂可实现从待分离空气中良好地去除乙炔。根据本专利技术的方法与现有技术相比具有明显的优点。在空气设备的热部分去除乙炔比在冷部分去除乙炔在技术上实现起来简单。在空气没有被额外地加热或冷却的情况下完成去除，由此可省去额外的热交换器，这样不仅可以明显节省投资费用，而且明显减少能耗。而水和二氧化碳从空气中的去除在可换接的热交换器中完成。用于去除乙炔所设的催化剂相比而言尺寸小。本专利技术尤其适用于大设备和适用于仅获取氧的设备。在所通入空气的压缩过程中应注意，由于压缩热量空气不要被太强地加热，否则，有效的压缩功成比例增加。由于这个原因，通常情况下由多级压缩实现，在压缩级之间设置冷却器，冷却器将压缩热量带走。通过按照本专利技术的在70至130℃之间的温度选择，可省略催化剂前空气的预热，并且空气压缩可在更低的温度下进行。由此，相对于通常的方法节省了能量。以下根据示意图以一个优选的实施形式为例对本专利技术进行描述。单个的图示出了带有换热器和一个催化剂的低温空分设备，催化剂用于在空分设备的热部分中去除乙炔。待分离的空气经一个空气过滤器1通向一个空气压缩机2。空气压缩机2是多级的，其中，在每个压缩机之间完成空气的中间冷却。由压缩机2出来的空气在随后的再冷却之前具有80℃至110℃之间的温度。乙炔含量达到大约10ppb但也可达几个ppm。空气没有另外加热直接通入催化剂3，在其中乙炔被催化氧化。钯作为催化材料被设置在Al2O3载体上。在催化反应后空气含有少于1ppb的乙炔。这样避免了乙炔在液态氧的浓缩达到危险的浓度，而不需要其它的装置来去除乙炔。在催化剂3之后，去除乙炔的空气在压缩机2的通常的最终冷却器4中被冷却，并随后通入换热器对5，6(Revex-Paal)。在这种可换接的热交换器5，6中，空气被冷却到露点，其中，二氧化碳和水从空气中被去除。换热器5和6连接着一个通常的蒸馏塔，蒸馏塔带有一个压力塔8、一个主冷凝器9及一个低压塔10，通过蒸馏塔以公知的方式获得氧。空分设备的整个低温部分置于一个冷箱体11中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
低温空气分离的方法，其中，空气被压缩，在至少一个可换接的热交换器中被冷却，并且随后在至少一个蒸馏塔中被分离，其特征是，乙炔在空气进入热交换器（５）之前，在温度为７０至１３０℃、最好是８０°至１１０℃之间被催化氧化，并且在热交换器（５）中基本上将水和二氧化碳从空气中去除。

【技术特征摘要】
DE 1997-1-10 19700644.21.低温空气分离的方法，其中，空气被压缩，在至少一个可换接的热交换器中被冷却，并且随后在至少一个蒸馏塔中被分离，其特征是，乙炔在空气进入热交换器(5)之前，在温度为70至130℃、最好是80°至110℃之间被催化氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得霍伊兴格，尼科尔舍德尔，埃伯哈德拉斯曼，威廉洛德，彼得马蒂亚斯弗里茨，乌尔里克文宁，马蒂亚斯迈林格，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]