close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

способ рекуперации тепла

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 300 530
(13)
C2
(51) МПК
C07D 301/04
C07D 301/32
(2006.01)
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2004107503/04, 03.09.2002
(72) Автор(ы):
БИЛЛИГ Барри (US),
МАНН Джеймс (US)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
03.09.2002
(73) Патентообладатель(и):
Сайентифик Дизайн Компани, Инк. (US)
R U
(30) Конвенционный приоритет:
10.09.2001 US 09/949,603
(43) Дата публикации за вки: 10.09.2005
(45) Опубликовано: 10.06.2007 Бюл. № 16
2 3 0 0 5 3 0
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: US 3523957 А, 11.08.1970. SU 436491
A1, 15.07.1974. US 4430312 А, 07.02.1984. US
4221727 А, 09.09.1980.
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
12.04.2004
2 3 0 0 5 3 0
R U
(87) Публикаци PCT:
WO 03/022826 (20.03.2003)
C 2
C 2
(86) За вка PCT:
US 02/27807 (03.09.2002)
Адрес дл переписки:
191036, Санкт-Петербург, а/ 24, "НЕВИНПАТ",
пат.пов. А.В.Поликарпову
(54) СПОСОБ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА
(57) Реферат:
Изобретение
относитс к
усовершенствованному способу рекуперации тепла
в системе удалени CO 2 в процессе получени оксида этилена. Описываетс способ получени оксида этилена, при котором оксид этилена
поглощают из потока циркулирующего газа путем
промывани в скруббере, промытый поток
циркулирующего газа ввод т в контакт с гор чим
поглотительным раствором карбоната дл абсорбции CO2, и поток циркулирующего газа
после абсорбции CO2 возвращают в цикл процесса
получени оксида этилена, при этом он включает
введение в контакт упом нутого промытого потока
циркулирующего газа после удалени оксида
этилена в первой контактной ступени с нагретой
водной
жидкостью,
передачу
подогретого
циркулирующего газа на стадию абсорбции
гор чим карбонатом дл удалени CO
2,
охлаждение упом нутого циркулирующего газа со
стадии абсорбции карбонатом и удаление из него
карбоната путем введени его в контакт на второй
контактной ступени с упом нутой водной
жидкостью с первой контактной ступени после ее
охлаждени , передачу водной жидкости со второй
контактной ступени в первую контактную ступень и
передачу охлажденного циркулирующего газа с
упом нутой второй контактной ступени в
реакционную систему получени оксида этилена.
Способ обеспечивает повышение эффективности и
экономичности рекуперации тепла. 1 ил.
Страница: 1
RU
C 2
C 2
2 3 0 0 5 3 0
2 3 0 0 5 3 0
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 300 530
(13)
C2
(51) Int. Cl.
C07D 301/04
C07D 301/32
(2006.01)
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2004107503/04, 03.09.2002
(24) Effective date for property rights: 03.09.2002
(72) Inventor(s):
BILLIG Barri (US),
MANN Dzhejms (US)
(30) Priority:
10.09.2001 US 09/949,603
(73) Proprietor(s):
Sajentifik Dizajn Kompani, Ink. (US)
R U
(43) Application published: 10.09.2005
(45) Date of publication: 10.06.2007 Bull. 16
2 3 0 0 5 3 0
(85) Commencement of national phase: 12.04.2004
(86) PCT application:
US 02/27807 (03.09.2002)
(87) PCT publication:
WO 03/022826 (20.03.2003)
2 3 0 0 5 3 0
R U
(54) METHOD OF RECUPERATION OF HEAT
(57) Abstract:
FIELD: updated methods of recuperation of heat
in CO2 discharge systems in production of
ethylene oxide.
SUBSTANCE:
proposed
method
includes
absorption of ethylene oxide from circulating gas
flow by washing the gas in scrubber. Washed flow
of circulating gas is brought in contact with hot
absorbing carbonate solution for absorption of CO 2
and flow of circulating gas after absorption of CO2
returning it to ethylene oxide production cycle;
proposed method includes also bringing the said
washed circulating gas flow in contact with
heated liquid after removal of ethylene oxide at
first contact stage, transferring the preheated
circulating gas to stage of absorption by hot
carbonate for removal of CO2, cooling the said
circulating gas from stage of absorption by
carbonate and removal of carbonate from it by
bringing it in contact with said liquid from
first contact stage
at second contact stage
after
cooling
this
liquid,
transferring
the
liquid from second contact stage to first contact
stage and transferring the cooled circulating gas
from second contact stage to reaction system for
obtaining the ethylene oxide.
EFFECT: enhanced operational and economical
efficiency of heat recuperation.
1 dwg, 1 ex
Страница: 3
EN
C 2
C 2
Mail address:
191036, Sankt-Peterburg, a/ja 24, "NEVINPAT",
pat.pov. A.V.Polikarpovu
RU 2 300 530 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Предпосылки создани изобретени Область, к которой относитс изобретение
Насто щее изобретение относитс к усовершенствованному способу рекуперации тепла
в системе удалени диоксида углерода в процессе получени оксида этилена.
Описание существующего уровн техники
В р де технологических процессов, например при получении оксида этилена путем
окислени этилена молекул рным кислородом, в процессе окислени образуетс также
диоксид углерода. Диоксид углерода, образующийс таким образом, необходимо удал ть
во избежание накоплени этого продукта в системе. См. патент США №3523957.
Удаление диоксида углерода из реакционной системы получени оксида этилена
осуществл ют, как правило, в гор чей карбонатной системе (системе промывани карбонатом кали ), где реакционный газ после удалени из него целевого продукта оксида этилена - путем промывани водой в скруббере полностью или частично подают в
абсорбер СО2. Промытый газ из реакционной системы после удалени оксида этилена, как
правило, вл етс холодным и имеет температуру скруббера или, в случае повторного
компримировани после промывки, несколько выше упом нутой температуры. Кроме того,
этот циркулирующий газ насыщен водой при упом нутой пониженной температуре. Если
этот газ направл етс непосредственно в абсорбер СО2, то он охлаждает промывочный
раствор карбоната. При нагревании подаваемого циркулирующего газа за счет тепла
раствора карбоната, а также вследствие испарени воды до насыщени газа при более
высокой рабочей температуре абсорбера СО2 происходит потер тепла, содержащегос в
растворе карбоната. Это тепло, или энерги , должно быть восполнено в отдувочной
секции (регенераторе) системы удалени СО2, где раствор карбоната подогревают паром
дл обеспечени выделени диоксида углерода в атмосферу.
Кроме нагревани газа, поступающего в абсорбер, необходимо также охлаждать газ
после выхода его из абсорбера с целью удалени воды перед возвратом газа в
реакционную систему получени оксида этилена, поскольку вода вредна дл катализатора
реакционной системы. Кроме того, с целью предохранени катализатора получени оксида
этилена от возможного загр знени карбонатом, необходимо промывать газ после выхода
из абсорбера водой дл предотвращени уноса карбоната в реакционную секцию. Как
правило, упом нутые охлаждение газа и промывка выполн ютс в виде двух отдельных
операций. Охлаждение производитс в обычном теплообменнике, а промывка - в
промывочной колонне. При охлаждении газа тепло тер етс с охлаждающей водой.
Повышение экономических характеристик рекуперации тепла в таких процессах
вл етс желательным, поскольку даже незначительное повышение эффективности
приводит к значительной экономии средств в св зи с крупномасштабностью установок
мирового класса дл производства оксида этилена.
Краткое описание изобретени В соответствии с насто щим изобретением поток циркулирующего газа из реакционной
системы получени оксида этилена после удалени оксида этилена перед подачей на
абсорбцию СО2 нагревают путем непосредственного контакта с циркулирующим водным
потоком, который, в свою очередь, нагревают путем непосредственного контакта с
потоком рециркулирующего газа, возвращаемого после абсорбции CO2 в реакционную
систему получени оксида этилена. Таким образом, циркулирующий газ, охлажденный в
процессе извлечени оксида этилена путем отмывки, нагревают и насыщают водой при
повышенной температуре перед подачей его в систему абсорбции гор чим карбонатом.
Нежелательные охлаждение и потер тепла из карбонатной системы свод тс к минимуму.
После удалени СО2 циркулирующий газ перед возвратом в реакционную систему
охлаждают и отмывают от остаточного карбоната и снижают содержание в нем воды путем
его контакта с охлажденным циркулирующим водным потоком, используемым дл нагрева
циркулирующего газа. Тепло, содержавшеес в газе, возвращаемом из абсорбера СО2,
эффективно передаетс рециркулирующему газу, поступающему на абсорбцию СО2.
Краткое описание чертежа
Страница: 4
DE
RU 2 300 530 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
На прилагаемом чертеже схематически представлено осуществление изобретени .
Подробное описание изобретени На чертеже не показана обычна схема производства оксида этилена путем окислени этилена молекул рным кислородом и обычна система извлечени оксида этилена водой.
Эти операции хорошо известны и широко примен ютс в промышленной практике.
На чертеже представлен предварительный сатуратор 1, содержащий верхнюю секцию 6
и нижнюю секцию 5, причем кажда секци обеспечивает тесный контакт пара с жидкостью.
Предпочтительно кажда секци снабжена инертной насадкой дл упрощени контакта
пара с жидкостью.
Циркулирующий газ из реактора окислени этилена после поглощени оксида этилена в
скруббере поступает по линии 4 в нижнюю секцию 5 предварительного сатуратора 1.
Циркулирующий газ, вводимый по линии 4 после отмывки в скруббере, вл етс относительно холодным, например имеет температуру от 32 до 50°С. В нижней секции 5
этот циркулирующий газ тесно контактирует с нагретым водным потоком из верхней секции
6, который поступает в секцию 5 по линии 7. Водный поток, вводимый по линии 7, имеет
температуру, например, от 70 до 85°С.
В результате контакта в секции 5 поток циркулирующего газа нагреваетс до
температуры приблизительно от 65 до 80°С и насыщаетс водой при этой температуре.
Этот нагретый циркулирующий газ поступает по линии 8 на известную стадию абсорбции
гор чим карбонатом, где из газа удал етс СО2, образовавшийс в процессе окислени этилена. Поскольку циркулирующий газ нагреваетс в предварительном сатураторе перед
поступлением в абсорбер гор чим карбонатом, охлаждение гор чего карбонатного потока
сводитс к минимуму.
Водный поток после контакта поступает по линии 9 из нижней секции 5
предварительного сатуратора 1 в холодильник 10, где происходит дальнейшее охлаждение
потока, например, до температуры от 40 до 45°С. Охлажденный водный поток поступает по
линии 11 в верхнюю секцию 6 предварительного сатуратора 1, где этот охлажденный
водный поток вступает в тесный контакт с циркулирующим газом, возвращаемым по линии
12 со стадии абсорбции гор чим карбонатом, и охлаждает его.
В секции 6 циркулирующий газ одновременно охлаждаетс и отмываетс от
содержащегос в нем карбоната, который в противном случае отрицательно воздействовал
бы на катализатор получени оксида этилена, если бы он возвращалс в реактор
получени оксида этилена.
Из секции 6 водный поток после контакта, нагретый теперь, например, до 65-85°С,
поступает по линии 7 в нижнюю секцию 5, где, как описано выше, предварительно
подогревает циркулирующий газ перед поступлением последнего на абсорбцию гор чим
карбонатом.
Охлажденный циркулирующий газ, имеющий температуру, например, от 45 до 48°С,
который содержит пренебрежимо малое количество карбоната и пониженное количество
воды по сравнению с потоком в линии 12, поступает по линии 13 в виде рецикла в
реакционную систему получени оксида этилена.
Применение насто щего изобретени в форме, представленной на чертеже,
обеспечивает р д существенных преимуществ по сравнению с известными системами.
Помимо рекуперации тепла циркулирующего газа, выход щего из абсорбера СО2, можно
применить весьма высокие расходы промывочной воды, что обеспечивает более
эффективную промывку по сравнению с известной изолированной промывочной системой.
Кроме того, падение давлени циркулирующего газа меньше, чем в случае использовани теплообменника. Это способствует снижению энергозатрат в реакционной системе
получени оксида этилена.
Другим преимуществом, весьма важным дл системы поглощени гор чим карбонатом,
вл етс снижение содержани остаточного оксида этилена в циркулирующем газе,
поступающем в абсорбер CO2. Как правило, при поглощении оксида этилена из
циркулирующего газа некоторое незначительное количество оксида этилена остаетс в
Страница: 5
RU 2 300 530 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
газе. При поступлении этого газа в систему промывки гор чим карбонатом этот
остаточный оксид этилена превращаетс в гликоль, который накапливаетс в
технологическом потоке до удалени его через клапан выброса СО2. Этот гликоль
загр зн ет окружающую среду, и часто приходитс принимать меры дл его удалени .
Снижение содержани остаточного оксида этилена в газовом потоке, поступающем в
абсорбер, имеет особое значение дл поддержани низкого уровн CO2 в реакционной
системе получени оксида этилена, поскольку количество циркулирующего газа,
поступающего в абсорбер, увеличиваетс . Например, при концентрации СО2 в газе после
окислени этилена 7% (объемн.) в абсорбер подают лишь приблизительно 20% общего
количества циркулирующего газа. Однако, если требуетс поддерживать концентрацию
СО2 1% (объемн.), то в упом нутый абсорбер подают весь циркулирующий газ, что может
вызвать увеличение количества образующегос гликол в 5 раз, если не снизить
количество остаточного оксида этилена в газовом потоке, поступающем в абсорбер.
Нижеприведенный пример иллюстрирует изобретение со ссылками на прилагаемый
чертеж.
Пример
В установке производства оксида этилена мощностью 600000 т/год поток 4
циркулирующего газа из реакционной системы после поглощени оксида этилена в
варианте технологии с низким содержанием СО2 имеет массовую скорость 13300 кг?моль/ч;
содержание СО2 составл ет в типичном случае 2,2% (объемн.) и содержание воды 0,39%
(объемн.). Остаточное содержание оксида этилена составл ет 30 млн -1 (объемн.).
Температура газа 41°С и давление 20,0 бар (2 МПа). Скорость циркулирующего потока 7
воды составл ет приблизительно 70400 кг?моль/ч, а ее температура 43°С. Этот
циркулирующий поток воды после выхода из газоохлаждающей секции 6 нагреваетс до
79,3°С. Эту воду ввод т в контакт с циркулирующим газом в снабженной насадкой секции 5
предварительного сатуратора 1. Газ при этом нагреваетс до 77°С, а жидкость
охлаждаетс до 57°С. От жидкости к газу передаетс приблизительно 28,2 млн. ккал
(118,0 млн. кДж). Температура газа повышаетс до 77°С, и содержание воды в нем
повышаетс до 2,12% (объемн.). Содержание оксида этилена в газе, поступающем в
абсорбер CO2, снижаетс на 60%.
Воду из газоподогревательной секции 5 откачивают насосом и охлаждают в
теплообменнике 10 до 43°С, после чего возвращают в верхнюю часть газоохлаждающей
секции 6. В верхней охлаждающей секции эту воду ввод т в контакт с газом, поступающим
из абсорбера CO2, в секции 6, также снабженной насадкой. Газ, возвращаемый из
абсорбера CO2 по линии 12, имеет температуру 98°С и содержание воды 3,6% (объемн.).
Этот газ в секции 6 охлаждают циркулирующей водой до 45°С, при этом содержание воды
в нем снижаетс до 0,49% (объемн.). Помимо охлаждени , циркулирующий газ захватывает
оксид этилена, растворившийс в воде в нижней секции 5, при этом содержание оксида
этилена повышаетс с нул в потоке 12, возвращаемом из абсорбера, до 17,5 млн -1
(объемн.) в потоке 13. Таким образом, достигаетс извлечение 60% оксида этилена,
содержавшегос в исходном газе.
Циркулирующий газ, возвращаемый в реакционную систему по линии 13, имеет
содержание СО2, сниженное в абсорбере с 2,1% (объемн.) в исходном газе до 1,0%
(объемн.). Давление возвращаемого газа составл ет 19,7 бар (1,97 МПа), что
свидетельствует о том, что перепад давлени во всей системе составл ет лишь 0,3 бар
(30 кПа), из которых 0,2 бар (20 кПа) приходитс на предварительный сатуратор 1. При
использовании обычного теплообменника перепад давлени составл ет приблизительно
0,6 бар (60 кПа).
В этом примере достигнуты следующие цели в соответствии с насто щим изобретением.
Приблизительно 62% тепла, содержащегос в газовом потоке 12 из абсорбера СО2,
рекуперируют и передают циркулирующему газу, направл емому в абсорбер СО2. Газ,
возвращаемый в абсорбер СО2, промывают и охлаждают, достига понижени его
Страница: 6
RU 2 300 530 C2
5
10
15
20
25
влагосодержани . Остаточное содержание оксида этилена в газе, направл емом в
абсорбер СО2, снижают на 60%. Указанные цели достигнуты при меньшем перепаде
давлени по сравнению с известным решением.
В масштабах установки мирового класса дл производства оксида этилена достигаетс значительна экономи .
Дл специалиста очевидно, что секции 5 и 6, показанные чертеже как составные части
одного и того же предварительного сатуратора, могут представл ть собою также
отдельные аппараты или могут быть объединены с другими аппаратами, например с
абсорбером СО2. Сущность процесса остаетс неизменной, и секции 5 и 6 работают таким
же образом, как описано выше.
Формула изобретени Способ получени оксида этилена, в котором оксид этилена поглощают из потока
циркулирующего газа путем промывани в скруббере, промытый поток циркулирующего
газа ввод т в контакт с гор чим поглотительным раствором карбоната дл абсорбции
СО2, и поток циркулирующего газа после абсорбции CO2 возвращают в цикл процесса
получени оксида этилена, отличающийс тем, что он включает введение в контакт
упом нутого промытого потока циркулирующего газа после удалени оксида этилена в
первой контактной ступени с нагретой водной жидкостью с целью подогрева упом нутого
промытого потока циркулирующего газа и поглощени содержащегос в нем оксида
этилена и охлаждени упом нутой водной жидкости, передачу упом нутого подогретого
циркулирующего газа на стадию абсорбции гор чим карбонатом дл удалени СО2,
охлаждение упом нутого циркулирующего газа со стадии абсорбции карбонатом и
удаление из него карбоната путем введени его в контакт на второй контактной ступени
с упом нутой водной жидкостью с первой контактной ступени после охлаждени упом нутой водной жидкости, передачу водной жидкости со второй контактной ступени в
первую контактную ступень и передачу охлажденного циркулирующего газа с упом нутой
второй контактной ступени в реакционную систему получени оксида этилена.
30
35
40
45
50
Страница: 7
CL
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
148 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа