CN102463025A - 用于分离气体混合物的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分离气体混合物的方法和设备，特别是用于分离含二氧化碳的气体混合物(1)的方法和设备，其中，通过物理的气体洗(W1)将二氧化碳从所述含二氧化碳的气体混合物(1)中分离出并且转化为两个具有不同压力的主要由二氧化碳构成的产品流(3，4)，所述产品流在运行故障的情况下在它们的压力被均衡之后经历再处理步骤(W2)并且接着被排到大气中。为了均衡两个二氧化碳产品流(3，4)的压力，借助于气体射流风扇(G)压缩具有较低压力的二氧化碳产品流(3，7)，其中，具有较高压力的二氧化碳产品流(4)用作驱动介质(6)。

Description

用于分离气体混合物的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于分离含二氧化碳的气体混合物的方法，其中，通过物理的气体洗将二氧化碳从所述含二氧化碳的气体混合物中分离出并且转化为两个具有不同压力的主要由二氧化碳构成的产品流，所述产品流在运行故障的情况下在它们的压力被均衡之后经历再处理步骤并且接着被排到大气中。
本发明还涉及一种用于实施所述方法的设备。
背景技术
目前大型技术地主要通过含碳原料的气化产生氢和一氧化碳。在此得到中间产品，也被称为合成煤气的气体混合物，其除了期望的物质氢和/或一氧化碳之外此外还具有显著量的不期望的二氧化碳。为了分离出二氧化碳，所述合成煤气通常通过物理的气体洗进行分离，其中，用物理地起作用的洗涤介质例如甲醇来洗涤合成煤气。分离出的二氧化碳要么通过释放到大气中被废物处理掉要么作为二氧化碳产品输出给用户。因为大气中的二氧化碳对于气候非常有害，因此目前强化地探讨长时间储存(隔离保存)的方案，其中，将从合成煤气中分离出的二氧化碳产品例如压入到地下储藏场所中。
由于方法所限，在物理的气体洗中得到的二氧化碳含有洗涤介质残余。如果其浓度高压通过使用二氧化碳预给定的极限值，则需要再处理步骤，在所述再处理步骤中降低洗涤介质残余的浓度。通常当应将二氧化碳直接释放到大气中时比应将二氧化碳作为产品输出的情况需遵守更严格的极限值。如果在物理的气体洗中产生的二氧化碳作为产品输出给用户或者供应给隔离保存装置，则在常规运行期间常常可放弃再处理步骤，因为洗涤介质浓度的极限值得到遵守。但是在这种情况下当出现运行故障时(由此所述二氧化碳不能作为产品被进一步引导)则常常需要再处理步骤，以便能够遵守适于将二氧化碳释放到大气中的极限值。
常常有利的是，在分离合成煤气时产生两个具有不同压力水平的二氧化碳产品并且在设备边界处输出所述二氧化碳产品。如果在运行故障的情况下需要的话，则将具有较高压力的二氧化碳产品流减压膨胀到第二二氧化碳产品流的压力水平并且与该第二二氧化碳产品流一起经历再处理。对于所述再处理设置的装置必须针对得到的二氧化碳体积流量设计。如果所述物理的气体洗是甲醇洗，则所述再处理步骤通常由水洗构成，其中，在吸附塔中借助于脱除了矿物质的水将过量的甲醇洗出。所述吸附塔占据气体分离器的投资成本的显著部分，此外其由于用水饱和的二氧化碳的高腐蚀作用而由不锈钢制成并且由于大型技术设备中的低运行压力典型地具有约7m的直径和约15m的高度。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种开头所述类型的方法以及一种用于实施该方法的设备，通过它们允许用比现有技术更少的成本将二氧化碳产品从气体混合物中分离出。
根据本发明，所提出的任务在方法方面通过以下方式解决，即，为了均衡两个二氧化碳产品流的压力，借助于气体射流风扇压缩具有较低压力的二氧化碳产品流，其中，具有较高压力的二氧化碳产品流用作驱动介质。
通过本发明的压缩得到合一的二氧化碳流，其压力水平与现有技术相比提高。因此对于再处理步骤所需的装置能够以更小的结构体积成本更低廉地构成。
多年来，气体射流风扇是现有技术并且对于本领域技术人员是公知的。所述气体射流风扇按照喷射泵的原理工作，其中，用作驱动介质的气体的压力能在驱动喷嘴中转换为速度能。抽吸介质通过从驱动喷嘴排出的气体射束被吸入并且加速。驱动介质和抽吸介质在扩散器的连接在驱动喷嘴上的流入轮廓中混合并且在扩散器中又被制动，其中，回收压力能。
本发明方法的应用领域不限于物理的气体洗的类型。但是当在物理的气体洗中采用甲醇作为物理地起作用的洗涤介质时所述方法能够具有特别优点的被采用。所述两个二氧化碳产品流在此典型地以2.3和1.3(bar)的压力出现。通过采用气体射流风扇能够实现约0.5bar的压力升高，从而使得合并的二氧化碳流具有约1.8bar的压力。因此需再处理的体积流量与现有技术相比降低约25％。
所述再处理步骤特别是用于将在所述物理的气体洗期间混入到二氧化碳产品流中的洗涤介质的浓度降低到预给定的极限值以下。如果所述物理地起作用的洗涤介质是水溶性的，例如甲醇，则所述再处理步骤有意义地包括水洗，其中，通过脱除了矿物质的水将所述物理地起作用的洗涤介质洗出。优选在洗涤塔中实施所述水洗，待洗涤的二氧化碳相对于洗涤水以逆流被引导通过所述洗涤塔。但是也可考虑下述再处理步骤，其中，将不期望的成分通过沉积在固体物质上(吸附)或者例如通过化学地转化为液体、固体或气相(例如燃烧)而从二氧化碳流中去除。对于所述方法来说，降低了的体积流量以及升高了的压力水平也是有利的。
此外，本发明还涉及一种用于分离含二氧化碳的气体混合物的设备，具有用于实施物理的气体洗的装置以及用于实施再处理步骤的装置，在所述用于实施物理的气体洗的装置中能够将二氧化碳从所述含二氧化碳的气体混合物中分离出并且转化为两个具有不同压力的主要由二氧化碳构成的产品流，在所述用于实施再处理步骤的装置中在运行故障的情况下能够使所述两个二氧化碳产品流在它们的压力被均衡之后经历再处理。
所提出的任务在设备方面通过以下方式解决，即，所述设备包括用于均衡所述两个二氧化碳产品流的压力的气体射流风扇，借助于该气体射流风扇能够压缩具有较低压力的二氧化碳产品流，其中，具有较高压力的二氧化碳产品流可用作驱动介质。
所述用于实施物理的气体洗的装置优选是甲醇洗涤装置，在该甲醇洗涤装置中能够采用甲醇作为物理地起作用的洗涤介质。但是也可以使用下述装置，在所述装置中可采用其他的物质作为洗涤介质。
所述再处理步骤特别是用于降低二氧化碳产品流中的物理地起作用的洗涤介质的浓度。因为这种洗涤介质常常是水溶性的，所以建议，所述用于实施再处理步骤的装置包括水洗涤装置。优选所述水洗涤装置构造为洗涤塔，待洗涤的二氧化碳能够相对于脱除了矿物质的水以逆流被引导通过所述洗涤塔。但是也可以的是，将不期望的成分通过沉积在固体物质上(吸附)或者例如通过化学地转化为液体、固体或气相(例如燃烧)而从二氧化碳流中去除。
通过本发明不仅能够相对于现有技术降低投资成本，因为用于实施再处理步骤的装置能够以更低的结构耗费实现；而且本发明也允许降低所需的驱动介质的耗费并且从而降低运行成本。如果再处理步骤包括例如水洗，则其能够以比现有技术更少量的洗涤水实施。此外，加载后的洗涤水的再生成本也更低。
附图说明
下面借助于图1中示意性示出的实施例详细解释本发明。
具体实施方式
该实施例涉及甲醇洗，在该甲醇洗中产生两个压力水平不同的二氧化碳产品流，所述二氧化碳产品流在常规运行中在一个多级压缩机中被压缩并且例如供应给隔离保存装置。
含二氧化碳的气体混合物通过管路1导入到物理的气体洗涤装置W1中并且在那里被分离为产品气体流2以及第一二氧化碳产品流3和第二二氧化碳产品流4，其中，第一二氧化碳产品流3的压力水平比第二二氧化碳产品流4的压力水平低。在常规运行中，所述两个二氧化碳产品流3和4被导入到具有多个压缩机段的压缩机V中，在此所述二氧化碳产品流被压缩并且汇合为一个二氧化碳产品流5。第一二氧化碳产品流3在此在压缩机V的抽吸侧供应给该压缩机，而第二二氧化碳产品流4可以在较高的压力轨上输送给该压缩机。所述二氧化碳产品流5随后通过隔离保存(未示出)被废物处理。
由于方法所限，所述两个二氧化碳产品流3和4具有甲醇的残余含量，其虽然可以被隔离保存，但是不允许直接释放到大气中。当例如由于运行故障、例如在压缩机V失灵时不能进行隔离保存时，则不允许将所述二氧化碳产品流在无再处理步骤的情况下释放到大气中，在所述再处理步骤中将二氧化碳产品流的甲醇含量降低到容许的极限值以下。在这种情况下将第二二氧化碳产品流4作为驱动介质6导入到气体射流风扇G中并且在那里首先加速，其中该第二二氧化碳产品流的压力降低到第一二氧化碳产品流3的压力水平以下，由此使得该第一二氧化碳产品流通过管路7抽吸到所述气体射流风扇G中。合并后的二氧化碳产品流8以处于所述两个二氧化碳产品流3和4的压力水平之间的压力离开所述气体射流风扇G并且被导入到优选构造为塔的水洗涤装置W2中。脱除了矿物质的水作为洗涤水通过管路9以一个量被供入，所述量足以使二氧化碳中的甲醇含量降低到适于排到大气中的极限值以下。因此，通过管路10从所述水洗W2排出的二氧化碳流为了进行废物处理可被导入到烟囱K中并且被释放到大气中。

Claims (8)

1.一种用于分离含二氧化碳的气体混合物(1)的方法，其中，通过物理的气体洗(W1)将二氧化碳从所述含二氧化碳的气体混合物(1)中分离出并且转化为两个具有不同压力的主要由二氧化碳构成的产品流(3，4)，所述产品流在运行故障的情况下在它们的压力被均衡之后经历再处理步骤(W2)并且接着被排到大气中，其特征在于，为了均衡两个二氧化碳产品流(3，4)的压力，借助于气体射流风扇(G)压缩具有较低压力的二氧化碳产品流(3，7)，其中，具有较高压力的二氧化碳产品流(4)用作驱动介质(6)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述物理的气体洗(W1)中采用甲醇作为洗涤介质。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述再处理步骤包括水洗(W2)，在该水洗中将物理地起作用的洗涤介质通过脱除了矿物质的水(9)洗出。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，在洗涤塔中实施所述水洗(W2)，待洗涤的二氧化碳(8)相对于洗涤水(9)以逆流被引导通过所述洗涤塔。
5.一种用于分离含二氧化碳的气体混合物(1)的设备，具有用于实施物理的气体洗(W1)的装置以及用于实施再处理步骤(W2)的装置，在所述用于实施物理的气体洗的装置中能够将二氧化碳从所述含二氧化碳的气体混合物(1)中分离出并且转化为两个具有不同压力的主要由二氧化碳构成的产品流(3，4)，在所述用于实施再处理步骤的装置中在运行故障的情况下能够使所述两个二氧化碳产品流(3，4)在它们的压力被均衡之后经历再处理，其特征在于，所述设备包括用于均衡所述两个二氧化碳产品流(3，4)的压力的气体射流风扇(G)，借助于该气体射流风扇能够压缩具有较低压力的二氧化碳产品流(3，7)，其中，具有较高压力的二氧化碳产品流(4)可用作驱动介质(6)。
6.按权利要求5所述的设备，其特征在于，所述用于实施物理的气体洗(W1)的装置是甲醇洗涤装置，在该甲醇洗涤装置中能够采用甲醇作为洗涤介质。
7.按权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述用于实施再处理步骤的装置包括水洗涤装置(W2)。
8.按权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述水洗涤装置(W2)构造为洗涤塔，待洗涤的二氧化碳(8)能够相对于脱除了矿物质的水(9)以逆流被引导通过所述洗涤塔。
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