CN102895849A - 用于在气体洗中使洗涤介质再生的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于使洗涤介质(21)再生的方法和装置，所述洗涤介质在升高的压力下在物理的气体洗中用于使含氢和一氧化碳的原料气体(1)净化并且在此加载有二氧化碳和硫组分。加载有二氧化碳和硫组分的洗涤介质(21)减压(j，B)到0.4-1.7巴之间、优选1.0-1.3巴之间的压力，在减压时释放出的富二氧化碳、含硫组分的气体(23)被压缩(V2)并且被引入洗涤塔(W)中，在所述洗涤塔中借助无硫洗涤介质(18)将硫组分从富二氧化碳的气体中洗去。

Description

用于在气体洗中使洗涤介质再生的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种使洗涤介质再生的方法以及一种实施该方法的装置，所述洗涤介质在升高的压力的情况下在物理的气体洗中被用来净化含有氢和一氧化碳的原料气体并且在此被加载二氧化碳和硫成分。
背景技术
物理的气体洗利用了液体的下述性质：即，可以吸收气态物质并且将其保持在溶液中，而这些气体在此不发生化合。液体吸收气体的好坏将通过溶解度系数来表示：气体在液体中溶解得越好，则它的溶解度系数就越大。溶解度系数一般随着温度下降而提高。
洗出的气体组分在气体洗后被从加载的洗涤介质中除去，由此洗涤介质得到了再生。再生后的洗涤介质通常又使用于气体洗，而洗出的气体组分要么被废物处理掉，要么又经济地得到了应用。
为了大规模地获得氢和一氧化碳，根据现有技术，将含碳的原料物质通过气化转化为合成粗煤气。这种合成粗煤气除了所需要的成分氢和一氧化碳外，也含有不需要的成分，例如二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)和硫氧化碳(COS)。为了将不需要的成分与需要的成分进行分离，合成粗煤气优选经历物理的气体洗。为此之所以提供这种方法，是因为目前合成粗煤气大多在高压下产生并且物理洗涤的效力以第一近似地随工作压力线性地增加。甲醇洗涤对于合成粗煤气的净化具有特别的意义。甲醇洗涤使用了下列的事实，不需要成分的溶解度系数在深冷甲醇中要比H2和CO的溶解度系数大多个数量级。因为二氧化碳，硫组分H2S和COS的溶解度系数随温度的下降而强烈增加，所以甲醇洗涤介质多半以低于零度的温度引入吸收塔中并与待净化的合成气体强烈接触。被加载了不需要成分的甲醇在洗涤过程后得到再生并又返回洗涤过程。
为了再生，被加载后的甲醇洗涤介质根据在先技术从吸收塔中取出并且在所谓的浓缩塔的上部区域中输送给该浓缩塔，所述浓缩塔是汽提塔。在浓缩塔中通过逆流引导的多半涉及到氮气的气提气体、优选CO2从甲醇洗涤介质中排出，由此硫组分被浓缩。在CO2排出时产生的冷量被用来降低甲醇洗涤的不可避免的冷量损失。
由浓缩塔顶部排出的优选由CO2和气提气体组成的气体混合物一般不能在经济上加以利用，因此随后对所述气体混合物进行废物处理。一种废物处理的方法在于将气体混合物放入大气中，然而从加热地球大气的角度来看，这被认为是越来越有问题。气体混合物在地层深处的蕴藏(储藏)或在开采石油矿床时气体混合物的应用(提高油田采收率)也是可想象的。然而为此其氮含量限制在小于约4mol％的低值上，因此不允许将氮(正如现在所流行的那样)作为气提气体。
发明内容
因此本发明的任务在于，如此地构造所述类型的方法以及实施所述方法的装置，通过它们能够克服在先技术的缺点。
本发明的任务通过以下方式得到解决，即，将载带有二氧化碳和硫组分的洗涤介质减压到0.4-1.7巴、优选地1.0-1.3巴之间的压力并且将减压时释放的富二氧化碳、含硫组分的气体压缩并导入到洗涤塔中，在洗涤塔中借助于无硫洗涤介质将硫组分从富二氧化碳的气体中洗去。
在这种关系上，无硫洗涤介质应被理解为这样一种洗涤介质，这种洗涤介质的硫组分含量低于10ppm。
富二氧化碳的气体被富有意义地引入洗涤塔的下段并且在那里与无硫洗涤介质逆流地往上引导。所述无硫洗涤介质优选涉及二氧化碳饱和的洗涤介质，其在净化已经很大程度上除去了硫组分的原料气体时被有目的地加载二氧化碳。在富二氧化碳的气体中所含的硫组分通过所述无硫洗涤介质吸收，而二氧化碳很大程度上留在气相中。
留在被加载的洗涤介质中的二氧化碳的浓度基本上通过下述压力确定，洗涤介质被减压到所述压力上。通过压力减压到接近或低于环境压力，被加载的洗涤介质的二氧化碳含量将降低到最低值。同时，洗涤塔中分离出的二氧化碳可以以任意的纯度表示并且作为产物给出、例如应用于提高油田采收率。
为了提高本方法的经济效益，有意义的是：被加载的洗涤介质以至少两个步骤减压，因此在至少两个不同的压力级上产生富二氧化碳的气体并且在最低的压力级上仅仅出现从被加载的洗涤介质中分离出的二氧化碳的一部分。因此，为了将分离出的二氧化碳的总量压缩到一个统一的、为引入洗涤塔而必要的压力，所需的能量耗费比在单级洗涤介质减压的情况下低。
为了使在压缩富二氧化碳气体引入的热量仅仅少部分地在过程中通过昂贵的低温度水平的外部冷量补偿，建议将富二氧化碳的气体在压缩后和在引入洗涤塔之前进行冷却。可以使用比较高温度水平的冷却水或外部冷量进行冷却。
原则上能够使用根据本发明的方法来再生任意的洗涤介质。然而在再生被加载的甲醇或N-甲基吡咯烷酮(NMP)或聚乙二醇二甲基醚(PEGE)时，应用本发明的方法具有特别的优点。
此外本发明将涉及洗涤介质再生的装置，该洗涤介质在高压下在物理气体洗中用于使含氢和一氧化碳的原料气净化并且在此被加载二氧化碳和硫组分。
根据本发明，所提出的任务在装置方面以下列方式而得到解决，装置包括节流元件以及减压容器和洗涤塔，所述减压容器和洗涤塔通过压缩机相连，由此，被加载的洗涤介质可通过节流元件减压到减压容器中，在减压时释放出的气体可借助于压缩机压缩并且引入洗涤塔中。
本发明的一个符合目的要求的构型提出，其具有至少两个串联布置的减压容器，其中，每两个相邻的减压容器通过节流元件相互连接，从而使得被加载的洗涤介质被引导通过减压容器并且在此可减压到不同的压力水平上。为了压缩可在减压容器中获得的气流，优选使用具有多个压缩机段的压缩机，所述压缩机段的数目等于或大于减压容器的数目。有意义的是，压缩机段的进入侧至多与一个减压容器以下述方式相连，使得气体能够从减压容器供应给压缩机段。通过该设计方案可以的是，与单级减压的情况相比，以较少的能量耗费实施在减压时释放出的气体的压缩。
如果第一容器(可从该第一容器中取出被加载的洗涤介质)与第二容器(取出的洗涤介质可通过节流元件减压到所述第二容器中)之间的压力差不足以通过所述节流元件确保设备运行的稳定调节，则本发明提出布置在节流元件上游的泵，通过该泵能够提高所述被加载的洗涤介质的在节流元件前面出现的压力。替代或附加地，也可以使第一容器相对于第二容器和节流元件向上错位地布置，从而使得洗涤介质的静压力在节流元件前面增大。
为了使昂贵的低温度水平的外部冷量的使用降低到最小或者将在过程中所需的外部冷量的一部分提高到能够物美价廉地产生的较高压力水平上，本发明的一个构型提出了布置在压缩机与洗涤塔之间的热交换器，通过所述热交换器可将经过压缩的气体在引入洗涤塔之前例如用冷却水进行冷却。
洗涤塔和这个或这些减压容器能够构造为单独的构件或结构单元。
附图说明
下面本发明将根据图1示意表示的实施例进行详细的说明。
图1表示了物理气体洗的局部图，在该局部图中，二氧化碳和硫组分借助于液态的和深冷的甲醇从合成粗气中洗出。
具体实施方式
待洗涤的合成粗气除了氢和一氧化碳之外也含有二氧化碳和硫组分，所述合成粗气通过管线1引入热交换器E1并且在所述合成粗气通过管线2在吸收塔的下部区域中输送给该吸收塔A之前在所述热交换器中逆着待被加热的过程流冷却。典型地在压力15巴和20巴之间运行的吸收塔A具有上洗涤段S1和下洗涤段S2。上洗涤段和下洗涤段通过烟囱塔板K1彼此隔开。冷的合成粗气在吸收塔A中被向上引导并且在此与甲醇洗涤介质强烈地接触，所述甲醇洗涤介质未被加载地通过管线3引入洗涤段S2中。甲醇洗涤介质的流量通过调节元件a如此地调节，以致二氧化碳被很大程度上完全地或者达到期望程度地从合成粗气中洗去。已经预先加载有二氧化碳的甲醇洗涤介质通过管线4和5以及调节元件b引入洗涤段S1中，在那里，在所述甲醇洗涤介质加载有二氧化碳和硫组分地从塔A的池底空间取出并通过管线6继续输送之前，所述洗涤介质由于其流量主要从合成粗气中吸收硫组分。从吸收塔的顶部可将很大程度上由氢和一氧化碳组成的气体7取出，所述气体7在逆着合成粗气1加热后作为合成气体产物8输出。
被加载的甲醇流4和6通过节流元件c和d减压到分离器D1或D2中。这里所形成的气相通过管线9或10和11以及压缩机V1返回到合成粗气中，该气相优选由气体洗时被共吸附的氢和一氧化碳组成。为了将溶解的二氧化碳转化为气相，将被加载的甲醇12由分离器D放出并且经由节流元件e减压到典型地在压力3巴和4巴之间运行的中压塔M的中部中。在减压时同样放出的硫组分用无硫的、优选载带有二氧化碳的甲醇流14的一部分13进行再洗涤，所述甲醇流为此通过节流元件f减压到中压塔的顶部。因此，很大程度上无硫的二氧化碳流15将从中压塔M排出，所述二氧化碳流在逆着合成粗气1加热后作为第一二氧化碳产物输出。在中压塔M的烟囱塔板K2处积聚了很大程度上载带有硫组分的、含二氧化碳的甲醇，所述甲醇通过管线17放出并且通过节流元件g减压到洗涤塔中部。为了回洗硫组分，在洗涤塔W的顶部将无硫的、很大程度上载带有二氧化碳的甲醇流14的第二部分18通过节流元件h引导。借助于泵p，从洗涤塔W的烟囱塔板K3将富含硫组分、但是总是含有二氧化碳的甲醇通过管线19引出并且在其在热交换器E2和E3中逆着再生甲醇3或被加载的甲醇4变热之后被导入到中压塔M的池底空间中。通过加热，一部分所含的二氧化碳从甲醇中排出，所述二氧化碳在较高的压力下通过中压塔M的顶部随流15输出。此外，加载有硫和残余二氧化碳的洗涤介质通过管线20从中压塔M的池底空间放出并且通过节流元件i减压到洗涤塔下部中，其中，另一部分溶解的二氧化碳放出。随后，富硫的甲醇21被从洗涤塔W引出并且通过节流元件j进入减压容器B中，所述减压容器B与洗涤塔W形成一个结构单元。由于这里存在的可低于大气压的压力，形成了富二氧化碳、含硫组分的气相以及富硫组分、二氧化碳强烈减少的甲醇。富硫的甲醇通过管线22输送给热再生装置(未画出)，而富二氧化碳的气相为了回洗硫组分通过管线23和压缩机v2从减压容器B引出并且返回洗涤塔W。二氧化碳流24由洗涤塔顶部引出并且在逆着合成粗气1加热后由于其纯度作为第二二氧化碳产物输出。二氧化碳产物16和25被输送给压缩机单元(未画出)并且例如能够用于提高油田采收率。

Claims (10)

1.一种用于使洗涤介质再生的方法，所述洗涤介质在升高的压力下在物理的气体洗中用于使含氢和一氧化碳的原料气体净化并且在此加载有二氧化碳和硫组分，其特征在于，加载有二氧化碳和硫组分的洗涤介质减压到0.4-1.7巴之间、优选1.0-1.3巴之间的压力，在减压时释放出的富二氧化碳、含硫组分的气体被压缩并且被引入洗涤塔中，在所述洗涤塔中借助无硫洗涤介质将硫组分从富二氧化碳的气体中洗去。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，压力下降以一个以上的步骤进行，其中，产生至少两个不同压力水平的富二氧化碳的气体混合物。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述富二氧化碳的气体混合物在压缩后进行冷却。
4.根据权利要求1-3之一的方法，其特征在于，使用甲醇作为洗涤介质。
5.一种用于使洗涤介质再生的装置，所述洗涤介质在升高的压力下在物理的气体洗中用于使含氢和一氧化碳的原料气体净化并且在此加载有二氧化碳和硫组分，其特征在于，该装置包括减压容器和洗涤塔，所述减压容器和洗涤塔通过压缩机相连，由此，被加载的洗涤介质能够减压到减压容器中并且在减压时释放出的气体能够借助压缩机进行压缩并且引入洗涤塔中。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，该装置具有一个设置在压缩机和洗涤塔之间的热交换器，被压缩的气体在导入到洗涤塔之前能够通过所述热交换器冷却。
7.根据权利要求5或6的装置，其特征在于，该装置具有至少两个串联设置的减压容器，其中，每两个相邻的减压容器通过节流元件相互连接，从而使得被加载的洗涤介质能够被引导通过所述减压容器并且在此能够被减压到不同的压力水平上。
8.根据权利要求5-7之一的装置，其特征在于，压缩机的压缩机段的数目等于或大于减压容器的数目。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，一个压缩机段的进气侧至多与一个减压容器相连。
10.根据权利要求5-9之一的装置，其特征在于，洗涤塔和这个或这些减压容器构造为单独的构件或构造为结构单元。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130130