Наряду с успешно применяемым процессом получения оксида углерода при низких температурах, всегда существовало стремление создать надежный и простой способ селективной абсорбции оксида углерода при температуре окружающей среды. Как и при низкотемпературном процессе, в этом случае можно отказаться от предварительного отделения некоторых побочных продуктов и для получения оксида углерода применять синтез-газ со значительным содержанием диоксида углерода.
После многих опытов по селективной абсорбции оксида углерода получили практическое применение три способа:
В процессе меднощелочной промывки оксид углерода связывают с медным комплексом, находящимся в аммиачном растворе, и селективно удаляют СО из газового потока. Путем нагревания оксид углерода снова переводят в газообразное состояние. Проблема, которую следует решить,— защита аппаратуры от коррозии используемыми агрессивными растворами. Мероприятия по защите требуют высоких капитальных затрат. Другой недостаток — постоянная потеря аммиака и очень сильная соабсорбция промывной щелочи, так что в конечном счете получают не очень чистый оксид углерода.
Для селективного извлечения оксида углерода с помощью формиатной промывки необходимо проводить абсорбцию при высоком давлении
Рис. 95. Схема процесса Cosorb:
1—ступень предварительной очистки; 2—абсорбер; 3, 7—обратные холодильники 4 — ступень предварительного газовыделения; 5—насос для щелочи; 6—теплообменник; 8—генератор; 9—кипятильник.
(17—35 МПа). Оксид углерода связывается метилатом натрия в метанольном растворе и при нагревании при ≈2 МПа способен снова перейти в свободное состояние. Регенерацию промывной щелочи нужно вести при давлении до 2 МПа, чтобы легколетучий метанол остался в жидкой фазе.
Для селективной абсорбции оксида углерода обсуждается применение процесса Cosorb (фирма Теппесо). В этом случае оксид углерода, содержащийся в потоке газа, связывают с медноалюминийхлоридным комплексом. Соль этого комплекса, стабильная в растворе толуола, при нагревании в вакууме полностью отдает оксид углерода.
Самое главное преимущество формиатной промывки — высокая селективность по СО, так как здесь нет нежелательной соабсорбции диоксида углерода. При небольшом количестве циркулирующего абсорбента может достигаться высокий выход оксида углерода. Абсорбент не вызывает коррозии, поэтому всю установку можно изготовить из обычной стали. Поглотительная способность раствора щелочи в общем не зависит от давления, следовательно, абсорберы могут работать при невысоком давлении.
Чтобы потери абсорбента с потоком продукта были наименьшими, необходимы, конечно, высокие затраты. Кроме того, медноалюминийхлоридный комплекс прочно блокируется полярными соединениями (вода, сероводород, диоксид серы, аммиак), поэтому необходима предварительная очистка исходной газовой смеси. Схема процесса приведена на рис. 95.
После предварительной очистки газовую смесь (водород, оксид и диоксид углерода, метан) направляют в абсорбер 2, где оксид углерода с селективностью до 99% связывается с комплексом. Очищенная газовая смесь уходит с верха аппарата и в холодильнике 3 освобождается от увлеченных компонентов растворителя. С низа абсорбера 2 выводят поглотитель с растворенным в нем оксидом углерода и подают его в ступень 4 предварительного газовыделения. Здесь отделяются растворенные компоненты. После удаления газов абсорбент подогревают в теплообменнике 6 и подают в регенератор 8. Жидкость в регенераторе нагревается; при этом поглотитель в кипятильнике 9 получает столько тепла, сколько необходимо, чтобы комплекс полностью отдал оксид углерода (последний уходит в газообразном состоянии через верх регенератора). Захваченный поглотитель конденсируется в холодильнике 7 и возвращается в процесс. Оксид углерода имеет чистоту 99,83% (об.); в нем содержится 0,05% (об.) СН4 и 0,12% Н2. Выход оксида углерода ≈99,5%.