CN101422685B - 用于将hcn从酸性气体中去除的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将HCN从酸性气体中去除的方法和装置,在物理的气体洗中至少将第一和第二类物质从一种气体混合物中洗出,其中,第一类物质相对于为了气体洗所使用的洗涤剂具有比第二类物质高的溶解度系数,其中通过在热再生装置(H)中的热再生产生一个包含第一和第二类物质以及蒸发的洗涤剂的第一气体流(2)并且将其从该热再生装置(H)中排出。本发明允许很大程度上可选择地将这两类物质(7,21)从待再生的洗涤剂(1)中分离出。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在物理的气体洗中再生洗涤剂的方法,在该气体洗中,至少将第一类和第二类物质从一种气体混合物中洗出,其中,第一类物质相对于为了气体洗而使用的洗涤剂具有比第二类物质高的溶解度系数,其中通过在热再生装置中的热再生产生含有第一和第二类物质以及蒸发的洗涤剂的第一气体流并且将该第一气体流从该热再生装置中排出。
此外,本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。
背景技术
物理的气体洗利用了液体这种特性:即能吸收气态的物质并且将其保持在溶液中,而不会在此化学地化合这些气体。气体被液体吸收的好坏通过溶解度系数来表达:气体在液体中的越好地溶解,那么其溶解度系数就越高。该溶解度系数与温度相关并且通常随着温度的下降而升高。
如果应将一种气体成分i通过物理的洗涤从气体混合物中析出,那么为此需要作为洗涤剂使用的液体的一个最小量Wmin,该最小量可用下面的公式非常好地计算:
Wmin=V/(p·λi)
在该公式中,V代表气体混合物的总量,P代表气体混合物中的压力,而λi代表待被洗出的气体成分相对于所使用的洗涤剂的溶解度系数。在气体混合物的各成分的溶解度系数足够地不同的前提条件下,通过洗涤剂量的相应适配可在一个洗涤步骤中将具有较大溶解度系数的气体成分很大程度上与其余气体成分无关地分离出、即有选择地去除。根据相同的原理,在随后的洗涤步骤中用较大的洗涤剂量可将具有类似的溶解度系数的其他气体成分或这些气体成分的组洗出。
在气体洗之后,将洗出的气体成分从加载的洗涤剂中去除,由此使该洗涤剂再生。再生的洗涤剂通常又被使用在该气体洗中,而被洗出的气体成分或是被废物处理或是被输送至经济上的利用。
为了净化合成原料气,优选采用物理的洗涤,所述合成原料气大部分在气化设备中由碳或/和硫化氢炉料例如通过借助水蒸气的重整或通过部分地氧化产生,并且该合成原料气通常也含有一些不期望的组分例如水、二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)和硫氧化碳(COS)。该方法之所以被提供,是因为当今合成原料气通常在高压下产生并且物理洗涤的有效性在第一近似中随着运行压力线性地增加。甲醇洗对于合成原料气的净化具有特别的意义。它利用了这样的事实,即H2S、COS和CO2在液体的、深冷的甲醇中的溶解度系数与H2和CO的溶解度系数以很多的数量级不同。甲醇在洗涤过程之后被再生并且又被回输到该过程中。由于通常在合成原料气中含有的、具有高溶解度系数的物质例如氰化氢(氢氰酸或HCN),使得甲醇洗涤剂的再生明显变得困难,因为它们很强地与甲醇化合。但是,氰化氢在甲醇中的剩留并且从而富集应被避免,因为该毒性很强的气体腐蚀地作用并且所以光是在由合成原料气产生的产物(CO、H2、合成气)中就已经不能容忍了。
根据现有技术,HCN例如在一个独立的、连接在甲醇洗前面的洗涤塔中借助水洗出。加载的洗涤水(在该洗涤水中氢氰酸以强烈的稀释存在)必须接着被耗费地废物处理或者例如通过借助空气的汽提再生。
另一方法恰恰利用了这样的事实:即HCN与CO2、H2S和COS相比在液态的甲醇中具有明显高的溶解度。由此可能的是:将HCN在预洗涤中借助相对少的甲醇量从合成原料气中洗出(鲁奇出版物“用于气体净化的方法”)。在此,HCN预洗在一个第一洗涤步骤中在甲醇洗涤塔中借助于一个适配于HCN溶解度的甲醇量进行,在该甲醇洗涤塔中在一个第二洗涤步骤中将酸性气体洗出。为了再生,加载了HCN的甲醇洗涤剂被输送至一个热再生塔(汽提塔,其中使用甲醇蒸汽作为汽提气)并且在那里与酸性气体一起汽提出。通过这种方式产生的酸性气体馏分接着被作为原料气导入到一个克劳斯设备中,在那里从酸性气体中获得硫。但是,当酸性气体馏分中的HCN含量超过一个界限值,而该界限值对于流行的克劳斯设备恰恰是很低的时,该利用途径被堵死。
发明内容
因此本发明的目的是,提出一种开头所述类型的方法以及用于实施该方法的装置,它们允许在再生加载有硫成分和氰化氢的甲醇洗涤剂时产生一种用于克劳斯设备(Claus-Anlage)的原料气体,该原料气体具有比现有技术更少的HCN。
该目的在方法方面通过以下方式解决:即
-通过冷却将第一气体流转化成双相的物质混合物,
-接着将该双相的物质混合物分离成一个主要由洗涤剂组成的、含有第一和第二类物质的第一液相和一个主要包含第二类物质的第二气体流;
-将第一液相的至少一部分导入到第一锅炉中并且在那里将其加热到第一挥发温度,其中主要将第二类物质从第一液相中排出并且使其转化为气相,由此产生第二液相以及第三气体流;
-将第二液相从第一锅炉导入到第二锅炉中并且在那里将其加热到第二挥发温度,其中主要将第一类物质从第二液相中排出并且使其转化为气相,由此产生第三液相以及第四气体流;
-至少使第三液相和第三气体流回输并且优选将它们重新导入到热再生装置中。
本发明的方法允许将第一类物质很大程度上与第二类物质无关地从加载的洗涤剂中分离出,以便至少以高产量获得第二类物质,以便可将其例如输送至经济上的利用。
取决于为了分离所述双相的物质混合物所使用的方法地,使来自第一气相的第一类物质或多或少完全地转化为液相。视两种物质彼此分离开的难度而定并且根据产生的第二气相的第二类物质所力求达到的纯度地,可应用不同的分离方法。本发明方法的优选变形方案提出:所述双相物质混合物的分离通过相分离或通过借助再生的洗涤剂进行的洗涤来进行。
本发明方法的进一步方案提出,将在第二锅炉中产生的气相从洗气装置中排出并且将其废物处理。为了避免除了第一类物质还将有价值的洗涤剂输送至废物处理装置并且被消灭,以适宜的方式使在第二锅炉中形成的气相这样程度地冷却,使得包含在其中洗涤剂蒸汽冷凝出并且使通过这种方式产生的、主要由洗涤剂组成的冷凝物导回到第二锅炉中。
本发明方法的特别优选的变形方案提出,待被再生的洗涤剂是甲醇,第一类物质是氰化氢(HCN)并且第二类物质是硫成分(H2S、COS)。合乎目的的是,将含有硫成分的第二气体流输送至一个克劳斯设备以产生元素硫,为此,其HCN浓度被降低到在克劳斯设备中还能容忍的界限值以下。
本发明还涉及一种用于在物理的气体洗中使洗涤剂再生的装置,其中至少将第一类和第二类物质从一种气体混合物中洗出,其中,第一类物质相对于为了气体洗所使用的洗涤剂具有比第二类物质高的溶解度系数,该装置包括一热再生装置,其中可从加载有第一和第二类物质的洗涤剂中通过热再生产生一个含有第一和第二类物质以及蒸发的洗涤剂的第一气体流。
根据本发明,所提出的目的在装置方面通过如下方式解决,该装置具有:
-一冷却装置,在该冷却装置中可从所述第一气体流中通过冷却产生一个双相的物质混合物,
-一分离装置,在该分离装置中,所述双相的物质混合物可被分离成一个主要由洗涤剂组成的、含有第一和第二类物质的液相和一个包括第一和第二类物质的第二气体流,
-一第一锅炉,在分离装置中分离出的液相的至少一部分为了被加热到第一温度可导入到该第一锅炉中,其中,主要使第二类物质从液相转化为气相,
-一第二锅炉,剩留的液相为了被加热到第二温度可导入到该第二锅炉中,其中,主要使第一类物质从液相转化为气相,
-一些回输装置,通过它们可将来自第一锅炉的气相以及来自第二锅炉的至少液相回输到设置在上游的再生装置中,该再生装置优选是热再生装置。
根据第二气相的第二类物质的所力求达到的纯度和分离任务的难易程度,本发明设置了不同的、用于分离双相物质混合物的分离装置。如果要求的纯度小和/或如果第一和第二类物质可容易地彼此分离,那么合乎目的的是,分离装置是相分离器,如果要求的纯度高和/或如果这两类物质难于分离,那么该分离装置是洗涤塔。
为了避免有价值的洗涤剂与在第二锅炉中形成的气相一起被进一步引导并且必要时被废物处理掉,本发明装置的合乎目的的构型设置了一个装置,借助该装置可将蒸发的洗涤剂通过冷却从在第二锅炉中产生的气相中冷凝出并且将由此形成的冷凝物回输到第二锅炉中。
本发明装置的一个优选的变形方案提出,该装置可被用于再生加载有硫成分(H2S,COS)和氰化氢(HCN)的甲醇洗涤剂。
附图说明
下面根据在附图中示意性示出的实施例详细解释本发明以及本发明的细节。
图中示出甲醇洗中的洗涤剂再生装置的一部分,在该甲醇洗中,氰化氢和硫成分被从加载的洗涤剂中分离出并且被处理成用于克劳斯设备的、富硫的、贫氰化氢的原料气体。
具体实施方式
通过管道1将加载有硫成分(S)和氰化氢(HCN)的甲醇洗涤剂导入到通过重沸器E1加热的热再生塔H的上部中,在该热再生塔中,硫成分和HCN被从加载的甲醇洗涤剂中分离出。分离出的物质与蒸发的甲醇洗涤剂一起作为气体流2由热再生塔H的顶部排出并且在换热器E2中以间接的热交换逆着通过管道3输入并且通过管道4输出的冷却剂冷却。由于冷却,甲醇被冷凝出并且形成一个液相,该液相吸收硫成分和HCN的一部分。因为硫成分相对于甲醇具有比HCN明显小的溶解度系数并且因此被相应不好地吸收,所以通过冷却形成的双相的物质混合物5具有比气体流2大得多的S/HCN比例。为了分离成一个液相和一个气相并且为了进一步降低气相中的HCN含量,将该双相的物质混合物5导入到洗涤塔W中,在该洗涤塔的顶部上输入具有洗涤剂单元的甲醇作为洗涤剂6。从该洗涤塔W中排出一个主要由硫成分组成的气体流7,该气体流由于其微小的HCN含量而适合于作为用于克劳斯设备(未示出)的炉料。液相(该液相包含所述在热再生塔H中分离出的HCN的大部分但是也包含硫成分)通过管道8从洗涤塔W中排出并且部分地通过管道9在热再生塔的下部区域中回输至该热再生塔H。为了避免具有其所有的负作用的HCN在甲醇洗涤剂中的不允许的高富集,来自洗涤塔W的剩余的液相10经受另外的处理,其中它首先被输入到锅炉A1中。在此,所述加载的甲醇借助于加热装置E3加热到第一挥发温度,其中主要是硫化合物从甲醇中排出并且转化为气相,而HCN的大部分保持溶解在液相中。该气相通过管道11从锅炉A1中排出、回输到热再生塔H的前面并且在该热再生塔的上部中输送给该热再生塔。很大程度上无硫的甲醇通过管道12从锅炉A1中排出并且被导入到第二锅炉A2中,在那里该甲醇借助于加热装置E4加热到一个高于第一挥发温度的第二挥发温度上,由此溶解的HCN从该甲醇中直到低于一个界限值地排出并且转化为气相。该气相(它除了HCN还包含蒸发的甲醇)通过管道13从锅炉A2中排出并且被导入到换热器E5中,在那里它以间接的热交换逆着通过管道14输入并且变热地通过管道15输出的冷却水冷却。在冷却时冷凝的甲醇通过管道16回输至锅炉A2的顶部,而高富集的HCN气体流17被继续引导并且例如在一个燃烧废气的烟囱(未示出)中被废物处理掉。从锅炉A2中排出一个虽然很大程度上去除了硫成分和HCN但不具备洗涤剂质量的甲醇并且将其通过管道18导回到热再生塔H中。具有洗涤剂质量的池底产物通过管道19从热再生塔H中排出并且作为洗涤塔(未示出)的洗涤剂输送给甲醇洗。
Claims (10)
1.一种用于在物理的气体洗中再生洗涤剂的方法,在该气体洗中至少将第一和第二类物质从一种气体混合物中洗出,其中,第一类物质相对于为了气体洗所使用的洗涤剂具有比第二类物质高的溶解度系数,其中通过在热再生装置(H)中的热再生产生一个包含第一和第二类物质以及蒸发的洗涤剂的第一气体流(2)并且将该第一气体流从该热再生装置(H)中排出,其特征在于:
-通过冷却将该第一气体流(2)转化为双相的物质混合物(5),
-接着将该物质混合物分离为一个主要由洗涤剂组成的、含有第一和第二类物质的第一液相和一个主要包括第二类物质的第二气体流;
-将第一液相的至少一部分导入到一第一锅炉(A1)中并且在那里将其加热到第一挥发温度,在该温度时主要是第二类物质转化为气相并且从该液相中排出,由此产生一第二液相以及一第三气体流;
-将该第二液相从该第一锅炉(A1)导入到一第二锅炉(A2)中并且在那里将其加热到第二挥发温度,在该第二挥发温度时主要是第一类物质转化为气相并且从该液相中排出,由此产生一第三液相(18)以及一第四气体流;
-使该第三液相(18)和该第三气体流回输并且将它们重新导入到该热再生装置(H)中。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于:所述双相的物质混合物(5)的分离通过相分离或通过借助再生的洗涤剂的洗涤进行。
3.按权利要求1或2之一所述的方法,其特征在于:所述在第二锅炉(A2)中形成的气相被这样程度地冷却,使得包含在该气相中的洗涤剂蒸汽被冷凝出并且将通过这种方式产生的冷凝物(20)导回到该第二锅炉中。
4.按权利要求1或2所述的方法,其特征在于:待被再生的所述洗涤剂是甲醇,所述第一类物质是氰化氢(HCN)并且所述第二类物质是硫成分H2S、COS。
5.按权利要求4所述的方法,其特征在于:将在分离所述双相的物质混合物(5)时产生的、贫HCN的气体流输送至克劳斯设备以产生元素硫。
6.按权利要求4所述的方法,其特征在于:将富HCN的气相(17)从第二锅炉中在一个烟囱中废物处理掉。
7.一种用于在物理的气体洗中再生洗涤剂的装置,在该气体洗中至少将第一和第二类物质从一种气体混合物中洗出,其中,第一类物质相对于为了气体洗所使用的洗涤剂具有比第二类物质高的溶解度系数,该装置包括一热再生装置(H),在该热再生装置中可从加载有第一和第二类物质的洗涤剂中通过热再生产生含有第一和第二类物质以及蒸发的洗涤剂的第一气体流,其特征在于:
该用于在物理的气体洗中再生洗涤剂的装置具有:
-一冷却装置,在该冷却装置中通过冷却从所述第一气体流(2)中产生一双相的物质混合物(5),
-一分离装置,在该分离装置中所述双相的物质混合物(5)能够被分离为一个主要由洗涤剂组成的、含有第一和第二类物质的液相和一个包括第一和第二类物质的第二气体流,
-一第一锅炉(A1),所述在分离装置中分离出的液相的至少一部分被导入到该第一锅炉中以便被加热到一第一温度,其中,主要是第二类物质从液相转化为气相,
-一第二锅炉(A2),剩留的液相从第一锅炉(A1)导入到该第二锅炉中以便被加热到一第二温度,其中,主要是第一类物质从液相转化为气相,
-一些回输装置(11,18),借助这些回输装置将来自第一锅炉(A1)的气相以及来自第二锅炉(A2)的至少液相回输到在上游设置的所述热再生装置(H)中。
8.按权利要求7所述的装置,其特征在于:用于分离所述双相的物质混合物(5)的分离装置被构造为相分离器或洗涤塔。
9.按权利要求7或8之一所述的装置,其特征在于:所述用于在物理的气体洗中再生洗涤剂的装置包括一装置,借助该装置能够将蒸发的洗涤剂通过冷却从所述在第二锅炉(A2)中产生的气相中冷凝出并且能够将由此形成的冷凝物(20)回输到第二锅炉(A2)中。
10.按权利要求7或8所述的装置,其特征在于:所述用于在物理的气体洗中再生洗涤剂的装置能够被用于再生加载有硫成分H2S、COS和氰化氢(HCN)的甲醇洗涤剂。
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