CN209917585U - 用于清洁粗合成气的吸收塔 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于清洁粗合成气的吸收塔，所述吸收塔用于由包含氢气、二氧化碳和硫化合物的粗合成气通过用吸收剂吸收至少部分分离二氧化碳和硫化合物来生产清洁合成气，该吸收塔包括以下构成部分和组件：外壳；用于粗合成气的入口；用于清洁合成气的出口；用于负载有二氧化碳的负载的吸收剂的第一部分的出口；第一再生装置；用于负载有硫化合物的负载的吸收剂的第二部分的出口；第二再生装置；第一吸收剂入口；第二吸收剂入口；连接导管。根据本实用新型，该清洁合成气中的限定浓度的二氧化碳通过将通过闪蒸再生而再生的吸收剂的至少一部分与借助于热再生而再生的吸收剂混合、之后将其再循环到该吸收塔中来建立。

Description

用于清洁粗合成气的吸收塔
技术领域
本实用新型涉及一种用于尤其在关于合成气速度的吸收塔的低负载状态下通过用吸收剂吸收从粗合成气中分离不想要的尤其是酸性的气体成分例如二氧化碳和硫化氢的吸收塔。
背景技术
用于借助于物理或化学吸收或气体洗涤从工业粗气体中分离不想要的伴生物质的方法是从现有技术熟知的。例如，这种方法可以从通过气化或重整含碳原料而产生的粗合成气中可靠地去除不想要的酸性成分(例如二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S))，并且还从希望的合成气成分氢气(H2) 和一氧化碳(CO)中将另外的成分(如羰基硫化物(COS)和氰化氢(HCN)) 去除至痕量范围。一种已知且经常采用的方法是在乌尔曼工业化学百科全书，第六版，第15卷，第399页及以下中大体上进行描述的低温甲醇洗工艺。在该低温甲醇洗工艺中，上述不想要的破坏性组分被作为吸收剂或洗涤剂的冷甲醇(即，显著低于环境温度冷却的甲醇)吸收，在吸收塔中在粗气体与洗涤剂或吸收剂之间存在密集的传质。这显著增加了在降低的甲醇温度和增加的压力下不想要的气体成分的溶解度，而氢气和一氧化碳的溶解度几乎保持恒定。此外，甲醇具有甚至在低至-75℃的温度下仍具有低粘度的优势并且因此具有良好的传质和传热特性。
在低温甲醇洗工艺中，被用作吸收剂的负载有破坏性组分的甲醇通过再生装置进行循环。在这些再生装置中，通过物理途径使负载的甲醇无吸收的气体。这涉及在第一再生步骤中通过膨胀(被称为闪蒸再生)和/或用气体(例如氮气)从负载的甲醇吸收剂中汽提来去除CO2。在另外或替代的再生步骤中，通过加热(被称为热再生)驱除出含硫气体(COS和H2S)。目标常常是产生非常大量的无CO2的COS/H2S气体，因为其进一步加工在经济利益的角度上受到与CO2混合的损害。
在低温甲醇洗工艺中，在标准低温甲醇洗工艺与选择性低温甲醇洗工艺之间进行区分。在标准低温甲醇洗工艺中，将伴生的COS/H2S气体和 CO2一起在一个吸收步骤中从粗合成气中去除。相比之下，在所谓的选择性低温甲醇洗工艺中，将含硫的伴生COS/H2S气体和CO2各自在单独的连续的吸收步骤中从粗合成气分离出来。通过合适地调节工艺参数、尤其是吸收剂与有待吸收的气体的定量比率使得这种选择性吸收成为可能。选择性吸收的优点是COS/H2S气体和CO2气体甚至在吸收中在很大程度上保持分开，并且仅相对小的部分必须在甲醇的再生中分离出来。此外，以这种方式，使得在下游工艺(例如克劳斯(Claus)工艺)的辅助下存在的硫回收成为可能。
在通常通过多个再生步骤之后，将已不含这些破坏性组分(即，常规地低温甲醇洗工艺中的甲醇)的吸收剂的多个子流再循环到吸收塔中。通过热再生而再生的吸收剂具有最高的纯度，并且因此用于已再纯化的合成气的精细洗涤或精细吸收；因此，该精细洗涤或精细吸收构成在该清洁的合成气作为清洁合成气典型地在吸收塔上端离开该吸收塔之前的最后洗涤阶段。通过闪蒸再生而再生的吸收剂具有稍低的纯度，并且尤其仍部分负载有二氧化碳。这种吸收剂在所谓的主要CO2洗涤中使用，该主要CO2洗涤从通过吸收塔的合成气的视角来说被安排在精细洗涤的上游，即，典型地在精细洗涤阶段下方。
当所生产的将清洁合成气要用于下游甲醇合成时，不总是希望完全去除二氧化碳。反而，需要的是有待用作用于甲醇合成的进料气体的清洁合成气具有特定比例的二氧化碳，例如按体积计2％。通过适当设计吸收塔、尤其是在对于CO2分离是选择性的一部分塔、典型地塔的上部中的洗涤阶段来将此种要求考虑在内。然而，此类配置从特别是关于所涉及的合成气和吸收剂的流速的标准条件出发。如果例如由于通过气化或重整的多流合成气体生产(其中关闭单独的生产阶段)的结果而减少供应到该吸收塔的粗合成气，不能将吸收剂供应减少到相同的程度，因为否则将背离吸收塔的液压稳定温度操作范围。在那种情况下，因此对于减少的气体通过量而言过高的吸收剂进料的作用是相对于甲醇生产所希望的含量过多地分离二氧化碳。作为这种问题的解决方案，已经提出了一种旁通导管，用该旁通导管，在通过对于分离硫组分是选择性的塔区域之后，将一定比例的合成气引导通过CO2洗涤阶段，使得可以相应地设定该清洁合成气中的CO2浓度。然而，在此的缺点是由于引导气流而需要大尺寸的管道和配件，例如所使用的阀门。因此，尤其在吸收塔关于所供应的粗合成气的低负载或部分负载的状态的情况下，需要用于通过较低复杂性建立清洁合成气中限定CO2浓度的替代方案。
实用新型内容
因此，通过本实用新型解决的问题是提供用于由粗合成气生产具有限定二氧化碳含量的含二氧化碳的清洁合成气的吸收塔，其提供以上提及的替代方案。该问题基本上通过本实用新型的吸收塔得以解决。该吸收塔的另外的配置、尤其优选的配置可以在以下描述中找到。
本实用新型的吸收塔：
一种用于由包含氢气、二氧化碳和硫化合物的粗合成气通过用吸收剂吸收至少部分分离二氧化碳和硫化合物、尤其是硫化氢来生产清洁合成气的吸收塔，其中，该吸收塔包括以下构成部分和组件：
外壳，基于如所预期安排的吸收塔的状态，该外壳沿着平行于竖直线的纵轴线延伸并且包围内部空间，其中该内部空间包括上部吸收区域和下部吸收区域，其中的每个吸收区域含有至少一个传质区，其中该上部吸收区域的传质区主要用于去除二氧化碳，并且其中该下部吸收区域的传质区主要用于去除硫化合物，
布置在该下部吸收区域的最低传质区下方的用于该粗合成气的入口，
布置在该外壳顶端的用于该清洁合成气的出口，
布置在该上部吸收区域下端的用于负载有二氧化碳的负载的吸收剂的第一部分的出口，
用于通过膨胀(闪蒸再生)来再生该负载的吸收剂的第一部分的第一再生装置，
布置在该外壳底端的用于负载有硫化合物的负载的吸收剂的第二部分的出口，
用于通过加热(热再生)来再生该负载的吸收剂的第二部分的第二再生装置，
布置在该上部吸收区域的最上面的传质区上方的用于通过加热再生的吸收剂的第一吸收剂入口，其经由第一进料导管与该第二再生装置处于流体连接，
布置在该第一吸收剂入口下方且在该上部吸收区域内的用于通过膨胀再生的吸收剂的第二吸收剂入口，其经由第二进料导管与该第一再生装置处于流体连接，
在该第一进料导管与该第二进料导管之间的连接导管。
“吸收区域”应理解为意指以以下方式构造的该吸收塔的在空间上分开或可分割的区域或区段，使得关于有待去除的合成气成分的从气相显著传质到液体吸收剂中在其中是可能的。为此目的，该吸收区域包括一个或多个传质区。配置这些传质区，其方式为使得增加气体与液体吸收剂之间的界面的尺寸强化这两相之间的传质。这种传质区因此典型地借助于塔板，例如借助于浮阀塔板或泡罩塔板，或借助于规整填料进行配置。这些配置的组合也是可能的。
在两个区域之间的流体连接应理解为意指能够使流体例如液体吸收剂从这两个区域中的一个流动到另一个的任何种类的连接，而不管任何介于中间的区域、部件、配件或装置。
以单位绝对巴计的压力数字涉及以绝对巴计的绝对压力。
本实用新型是基于以下发现：在清洁合成气中的限定浓度的二氧化碳可以通过将限定比例的通过膨胀再生的吸收剂混合到其CO2浓度由于热再生而过小的通过加热再生的吸收剂中来产生，以便在经由布置在用于最终纯化合成气的上部吸收区域的最上面的传质区上方的第一吸收剂入口将其引入到吸收塔之前建立清洁合成气中希望浓度的二氧化碳。出于此目的，在该第一进料导管与第二进料导管之间需要连接导管，还优选将控制阀门布置在此导管路径中并且用于精细调节从该第二进料导管(用于通过膨胀再生的吸收剂的进料导管)到该第一进料导管(用于通过加热再生的吸收剂的进料导管)中的吸收剂流动。已经发现，出于此目的需要的导管和配件比在CO2吸收阶段周围切换旁路所需要的那些更小并且更不易于出故障。此外，清洁合成气中的二氧化碳浓度以本实用新型的方式比在使用旁路连接的情况下更可精细调节。
附图说明
唯一附图示出了：
图1本实用新型的吸收塔的说明性配置的示意图。
具体实施方式
本实用新型的优选配置
本实用新型的吸收塔的优选配置的特征在于该连接导管包括控制阀门。这种配置使得能够精确控制通过膨胀再生的吸收剂从该第二进料导管到该第一进料导管中的流入，并且因此精确调节清洁合成气中的二氧化碳含量。
已经发现当该第一进料导管和/或该第二进料导管包括控制阀门时是特别有利的。吸收塔的这种配置使得建立清洁合成气中的二氧化碳含量和引入吸收塔中的吸收剂的流速的另外的自由度成为可能。
在该吸收塔的优选配置中，该吸收塔进一步包括分离塔板，该分离塔板可通过向上流动的气体，但是不可通过向下流动的液体，并且被布置在上部传质区下方和下部传质区上方。以这种方式，可以收集负载二氧化碳的吸收剂并将其从该吸收塔中排出以便将一部分进料到第一再生装置中并且以便在冷却后将剩余部分引回该吸收塔中，例如引入到下部传质区中。在此已经发现特别合适类型的分离塔板是烟囱式塔板。
在本实用新型的方案中，本实用新型的吸收塔与用于由合成气催化甲醇合成的设备处于流体连接。因为本实用新型的吸收塔可以用于在部分负载下的塔操作情况下也非常准确地调节清洁合成气关于其二氧化碳含量的组成，所以该吸收塔在与用于催化甲醇合成的下游跟随的设备连接的情况下是特别有利的。以这种方式，在由吸收塔以及用于催化甲醇合成的设备构成的一体式设备系统的操作期间，可以改变甲醇合成气中的CO2浓度，以便起反应来例如将所使用的合成催化剂减活化。
本实用新型还涉及本实用新型的吸收塔用于由粗合成气生产含二氧化碳的清洁合成气的用途。优选地，这种清洁合成气可以用作甲醇合成中的原料。本实用新型的吸收塔的使用由此允许精确调节甲醇合成气中的所需的二氧化碳浓度。在吸收塔的低负载状态(即，具有比正常操作中更低的粗合成气速度的操作状态)下的优选使用中，也是如此。还有可能在其他化学合成中(例如在合成天然气(SNG)的生产中或费托 (Fischer-Tropsch)合成中)使用这种具有限定二氧化碳含量的清洁合成气作为原料。
本实用新型的优选配置的特征在于，该吸收塔处于其中与正常操作相比该粗合成气的流速减少的操作状态。在这种操作状态中，由于相对于现在减少的气体速度的过量吸收剂，从合成气中去除二氧化碳太意义深远，并且因此CO2浓度低于甲醇合成所需要的浓度。本实用新型将来自闪蒸再生的部分负载CO2的吸收剂进料到来自热再生的大部分不含CO2的吸收剂 (精细吸收剂)可以将清洁合成气中的CO2浓度升高回所需值。由此，可以精确调节在甲醇合成气中所需要的二氧化碳浓度。
本实用新型的特别优选的配置的特征在于，该吸收塔处于其中与标准操作相比该粗合成气的流速减少的操作状态，达到这样的程度，使得该吸收塔接近其液压工作范围的下限。对此进行限定是因为由于低气体速度，存在不想要的从一个塔板到下方塔板的吸收剂的通过(被称为渗漏)。在这种操作状态中，由于相对于与现有技术配置相比还进一步减少的气体速度的极过量吸收剂，从合成气中去除二氧化碳甚至更意义深远，使得CO2浓度远低于甲醇合成所需要的浓度。在此同样，本实用新型将来自闪蒸再生的部分负载CO2的吸收剂供应到来自热再生的大部分不含CO2的吸收剂 (精细吸收剂)可以将清洁合成气中的CO2浓度升高回所需值。由此，在这种操作情况下也可以精确调节在甲醇合成气中所需要的二氧化碳浓度。
本实用新型的另一个特别优选的配置的特征在于，该吸收塔处于其中与标准操作中的流速相比该粗合成气的流速减少至70％或更少、优选40％或更少的操作状态。粗合成气的流速减少到40％或更少导致如经验已显示的在其液压工作范围下限的吸收塔的操作状态。因此，本实用新型的之前配置的讨论中的备注是可适用的。然而，此外，即使在与吸收塔的标准操作相比70％或更少的气体速度下，也观察到低于所需值的清洁合成气中的 CO2浓度的明显减少，并且因此，即使在此，本实用新型将来自闪蒸再生的部分负载CO2的吸收剂供应到来自热再生的大部分不含CO2的吸收剂 (精细洗涤剂)可以将清洁合成气中的CO2浓度升高回所需值。
在本实用新型的另一方面，流动通过该连接导管的再生吸收剂与流动通过该第一进料导管的再生吸收剂的流速比率是按重量计在5％与60％之间、优选按重量计在10％与40％之间。考虑到这些比率，确保了可以将清洁合成气中的CO2浓度设定在希望的浓度范围内。
本实用新型的另一具体配置的特征在于，调节与流动通过该第一进料导管的再生吸收剂相比的流动通过该连接导管的再生吸收剂的流速的比率，使得二氧化碳在进料到甲醇合成中的清洁合成气中的摩尔比例是至少 1mol％、优选至少2mol％。适当地设定这些流速比率确保了可以将清洁合成气中的CO2浓度设定在甲醇合成所希望的浓度范围内。
本实用新型的另一个具体配置的特征在于，在引入该第一进料导管中之前，流动通过该连接导管的通过膨胀再生的吸收剂的温度是在-70℃与 -10℃之间、优选在-60℃与-30℃之间。这些温度通过在膨胀时绝热解吸来实现，而无需在冷却装置中额外冷却吸收剂。已经以这种方式冷却的吸收剂是在吸收塔中直接可用的并且具有有利的吸收特性。
优选地，通过膨胀再生的吸收剂从典型地在10至30绝对巴、优选在 15至25绝对巴下操作的再吸收装置或中压闪蒸装置中取得。可替代地，通过膨胀再生的吸收剂还可以从典型地在1至3绝对巴、优选在1至2绝对巴下操作的低压闪蒸装置中取得。膨胀经常在多个单独的装置中以多个阶段中进行，在这种情况下，在膨胀后从中等压力闪蒸装置排出的吸收剂具有使其适合于本实用新型的用途的剩余二氧化碳负载。上述情况也适用于由再吸收装置获得的吸收剂。在选择性低温甲醇洗工艺中，例如，这构成在汽提装置下游连接的装置部件并且用于再吸收已经以不想要的方式汽提出去的硫化合物。
在本实用新型的特别优选的配置中，该吸收剂包含一种或多种选自下组的组分：甲醇，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，仲胺、优选二乙醇胺，叔胺、优选甲基二乙醇胺，聚乙二醇二烷基醚、优选聚乙二醇二甲醚。所有这些吸收剂用于吸收二氧化碳和硫化合物，并且可以借助于膨胀或热再生来再生。
工作实例
本实用新型的另外的特征、优点和可能的用途也将从下面的工作实例和数值实例的描述中并且从附图中是明显的。描述和/或可视化的所有特征其自身或以任何组合形成本实用新型的主题，而不管它们在权利要求或其依赖性参考中的组合。
在图1中以示意形式、在此以低温甲醇洗工艺的形式示出的本实用新型的方法或本实用新型的吸收塔的配置中，经由导管111将已经通过在上游合成气生产设备(未示出)中重整或气化含碳进料生产的粗合成气引入吸收塔1中。该粗合成气除其他物质外，不仅含有希望的合成气成分氢气和一氧化碳，还含有不想要的酸性合成气成分二氧化碳和硫化氢、以及另外的有机和无机硫化合物。
引入该吸收塔中的粗合成气在其中向上流动并且通过多个传质区30 和分离塔板40，这些分离塔板可透过气流并且在所示出的实例中被配置为烟囱式塔板。(对于包含液体分配器20、传质区30和分离塔板40的塔区域以仅说明性的方式引入附图标记20、30、40。)这些传质区已经配置有塔板、例如泡罩塔板，或者配置为规整填料。这两种配置形式的组合也是可能的。一旦粗合成气已通过所有的传质区并且不想要的成分、尤其是二氧化碳和硫化氢已经通过与吸收剂(在本实例中甲醇)的传质被分离出来，它作为清洁合成气经由导管112离开该吸收塔。
存在于该吸收塔中的传质区具有以下任务和特性：
传质区A：CO2精细洗涤。将二氧化碳精细去除到所需要的剩余含量。经由导管310、344、346(第一进料导管)与热再生的甲醇接触。
传质区B：CO2主洗涤。去除二氧化碳。经由导管177A、177(第二进料导管)与通过膨胀再生(闪蒸再生)的甲醇接触。
传质区C：冷却阶段。去除在传质区D和E中释放的吸收热以增加吸收剂的吸收能力。
传质区D：H2S吸收。去除二氧化碳。与经由导管154从传质区C的分离塔板排出的甲醇接触，冷却并经由导管156、157再循环到吸收塔中。
传质区E：初步洗涤。去除HCN、NH3和其他痕量组分。与已经经由导管154与从传质区C的分离塔板排出的甲醇接触，任选冷却并经由导管 156、159再循环到吸收塔中。
还有可能将所描述的吸收塔分为在传质区A-B与D-E之间的两个单独的塔，其中包含传质区A-B的塔用于CO2吸收并且包含传质区D-E的塔用于H2S吸收。这种分开的塔也应该被视为在本实用新型背景下的吸收塔。
经由导管154从传质区C的分离塔板排出并且没有经由导管156、157 或156、159再循环到传质区D和E的甲醇的部分经由导管161被引导到闪蒸再生装置600(第一再生装置)并被引入其中。经由导管177A，通过闪蒸再生的吸收剂被引导到导管177(第二进料导管)中，并且经由后者再循环到传质区B。
将来自吸收塔的底部产物(即，负载有硫组分的甲醇流)经由导管300 和160从该吸收塔排出，引导到热再生装置500(第二再生装置)中并将其引入其中。经由导管310和344，将通过加热再生的甲醇再循环到导管 346(第一进料导管)中，并且经由后者再循环到传质区A。
根据本实用新型提供的导管177B和存在于该导管路径中的控制阀门使得设置限定通过闪蒸再生的甲醇到通过热再生而再生的甲醇流中的流入成为可能。这允许在清洁合成气中精细调节二氧化碳浓度。尤其当该吸收塔处于其中与标准操作中的流速相比该粗合成气的流速已经减少至 70％或更少、优选40％或更少的操作状态时，这是有利的。粗合成气的流速减少到40％或更少导致如经验已显示的在其液压工作范围下限的吸收塔的操作状态。然而，此外，即使在与吸收塔的标准操作相比70％或更少的气体速度下，也观察到低于所需值的清洁合成气中的CO2浓度的明显减少，并且因此，即使在此，本实用新型将来自闪蒸再生的部分负载CO2的吸收剂供应到来自热再生的大部分不含CO2的吸收剂(精细洗涤剂)可以将清洁合成气中的CO2浓度升高回所需值。
将流动通过连接导管177B的再生甲醇与流动通过通向第一进料导管 346的导管344的再生甲醇的流速比率调节到在按重量计5％与60％之间、优选在按重量计10％与40％之间的值。考虑到这些比率，确保了可以将清洁合成气中的CO2浓度设定在希望的浓度范围内。通常情况下，调节流动通过该连接导管的再生吸收剂与流动通过该第一进料导管的再生吸收剂的流速的比率，使得二氧化碳在进料到甲醇合成中的清洁合成气中的摩尔比例是至少1mol％、优选至少2mol％。适当地设定这些流速比率确保了可以将清洁合成气中的CO2浓度设定在所希望的浓度范围内，并且所获得的合成气体适用于甲醇合成。
在引入第一进料导管346中之前，流动通过连接导管177B的通过闪蒸再生的甲醇的温度是在-70℃与-10℃之间、优选在-60℃与-30℃之间。这些温度通过在膨胀时绝热解吸来获得，而无需在冷却装置中额外冷却甲醇。以这种方式冷却的甲醇是在吸收塔中直接可用的并且具有有利的吸收特性。
图1还示出了，出于对比，用于借助于以虚线示出的导管210和此导管路径中存在的控制阀门建立清洁合成气中的二氧化碳浓度的现有非本实用新型的程序。然而，缺点是由于引导气流而需要的大尺寸的管道210 和阀门。经验已表明，后者也比在导管路径177B中的本实用新型的液体控制阀门更易于出故障。
在图1中示出的用于热再生的装置500或用于闪蒸再生的装置600仅图示地表示为功能块。其精确的配置本身对于本领域技术人员而言是已知的。更特别地，用于闪蒸再生的装置600可以包括在不同压力水平下的多个膨胀阶段或装置部件，包括中等压力闪蒸装置。
数值实例
对于根据以上讨论的工作实例(低温甲醇洗工艺)的吸收塔的三种操作状态中的每一种，以下再现的表给出在图1中指定的进入流和离开流的最重要的物理参数和组成(摩尔分数)：
标准负载(对比实例)：以气体和液体速度的标准值(设计值)操作吸收塔。
低负载(对比实例)：在液体速度的标准值下、但在液压工作范围的下端的大大减少的气体速度下操作吸收塔。
本实用新型：在液体速度的标准值和大大减少的气体速度下操作吸收塔，但是将通过闪蒸再生的甲醇经由导管177B进料到通过热再生而再生并且经由导管310和344引入的甲醇流中。存在第一进料导管346中从零 (对比实例)至约3.9mol％(本实用新型)以及在导管112中在清洁合成气体中从0.4mol％至约2.0mol％的显而易见的CO2浓度升高。
工业实用性
本实用新型提供了经验证的用于在吸收塔中清洁粗合成气的方法的改进，该改进使得能够可靠且有效地尤其还在塔的低气体速度下建立清洁合成气中的限定的CO2浓度。
附图标记清单
1 吸收塔
20 液体分配器
30 传质区
40 分离塔板，例如烟囱式塔板
111 导管(粗合成气)
112 导管(清洁合成气)
150 导管一
153 导管二
154 导管三
155 导管四
156 导管五
157 导管六
159 导管七
160 导管八
161 导管九
177 第二进料导管
177A 导管十
177B 连接导管
210 导管(旁路)
300 导管十一
310 导管十二
344 导管十三
346 第一进料导管
500 热再生装置
600 闪蒸再生装置
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Claims (7)

1.一种用于清洁粗合成气的吸收塔，所述吸收塔用于由包含氢气、二氧化碳和硫化合物的粗合成气通过用吸收剂吸收至少部分分离二氧化碳和硫化合物来生产清洁合成气，其中，该吸收塔包括以下构成部分和组件：
外壳，基于如所预期安排的吸收塔的状态，该外壳沿着平行于竖直线的纵轴线延伸并且包围内部空间，其中该内部空间包括上部吸收区域和下部吸收区域，其中的每个吸收区域含有至少一个传质区，其中该上部吸收区域的传质区主要用于去除二氧化碳，并且其中该下部吸收区域的传质区主要用于去除硫化合物，
布置在该下部吸收区域的最低传质区下方的用于该粗合成气的入口，
布置在该外壳顶端的用于该清洁合成气的出口，
布置在该上部吸收区域下端的用于负载有二氧化碳的负载的吸收剂的第一部分的出口，
用于通过膨胀来再生该负载的吸收剂的第一部分的第一再生装置，
布置在该外壳底端的用于负载有硫化合物的负载的吸收剂的第二部分的出口，
用于通过加热来再生该负载的吸收剂的第二部分的第二再生装置，
布置在该上部吸收区域的最上面的传质区上方的用于通过加热再生的吸收剂的第一吸收剂入口，其经由第一进料导管与该第二再生装置处于流体连接，
布置在该第一吸收剂入口下方且在该上部吸收区域内的用于通过膨胀再生的吸收剂的第二吸收剂入口，其经由第二进料导管与该第一再生装置处于流体连接，
在该第一进料导管与该第二进料导管之间的连接导管。
2.根据权利要求1所述的吸收塔，其特征在于，该连接导管包括控制阀门。
3.根据权利要求1或2所述的吸收塔，其特征在于，该第一进料导管和/或该第二进料导管包括控制阀门。
4.根据权利要求1或2所述的吸收塔，其特征在于，进一步包括分离塔板，其可通过向上流动的气体，但是不可通过向下流动的液体，并且将其布置在该上部传质区下方并且在该下部传质区上方。
5.根据权利要求4所述的吸收塔，其特征在于，所述分离塔板是烟囱式塔板。
6.根据权利要求1或2所述的吸收塔，其特征在于，与用于由合成气催化甲醇合成的设备处于流体连接。
7.根据权利要求1或2所述的吸收塔，其特征在于，所述硫化合物是硫化氢。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109954376A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于清洁粗合成气的吸收塔和方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024019960A1 (en) * 2022-07-18 2024-01-25 Evoqua Water Technologies Llc Vertical flow quad-bed dry media scrubber for odor control
EP4342845A1 (en) * 2022-09-26 2024-03-27 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and plant for producing hydrogen-rich synthesis gas stream from a carbon-containing input gas stream

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4397660A (en) * 1981-06-15 1983-08-09 Shell Oil Company Process for the removal of H2 S and CO2 from a gas mixture
US4460385A (en) * 1982-11-26 1984-07-17 Exxon Research And Engineering Co. Process for the removal of acid gases from hydrocarbon gases containing the same
DE19753903C2 (de) * 1997-12-05 2002-04-25 Krupp Uhde Gmbh Verfahren zur Entfernung von CO¶2¶ und Schwefelverbindungen aus technischen Gasen, insbesondere aus Erdgas und Roh-Synthesegas
DE10313438A1 (de) * 2003-03-26 2004-11-04 Uhde Gmbh Verfahren zur selektiven Entfernung von Schwefelwasserstoff und CO2 aus Rohgas
DE112007000375B4 (de) * 2006-02-14 2021-01-07 Basf Se Verfahren zum Entfernen saurer Gase und Verfahren zur Umrüstung von Anlagen zur Entfernung saurer Gase
US7967896B2 (en) * 2008-03-26 2011-06-28 Uop Llc Use of hydraulic turbocharger for recovering energy from high pressure solvents in gasification and natural gas applications
CA2726640A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-30 Uop Llc Carbon dioxide absorber partial pumparound for cooling semi-lean physical solvent
US8435325B2 (en) * 2008-10-23 2013-05-07 Hitachi, Ltd. Method and device for removing CO2 and H2S
DE102008057937A1 (de) * 2008-11-19 2010-05-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Waschmittelregenerierung in physikalischen Gaswäschen
EP2435540B1 (en) * 2009-05-26 2018-04-04 Basf Se Process for recovery of carbon dioxide from a fluid stream, in particular from syngas
NO2665543T3 (zh) * 2011-01-18 2018-02-03
CN102489119A (zh) * 2011-11-25 2012-06-13 神华集团有限责任公司 低温甲醇洗与co2捕集耦合方法
US9334455B2 (en) * 2013-06-28 2016-05-10 Uop Llc Methods and apparatuses for enhanced absorption of acid gas components from sour feed gas
US10414649B2 (en) * 2014-10-24 2019-09-17 Research Triangle Institute Integrated system and method for removing acid gas from a gas stream
DE102014018844A1 (de) * 2014-12-17 2016-06-23 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Waschmittelregenerierung in einer physikalischen Gaswäsche
EP3501622B1 (de) * 2017-12-22 2023-08-30 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Absorberkolonne und verfahren zur reinigung von rohsynthesegas

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109954376A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于清洁粗合成气的吸收塔和方法
CN109954376B (zh) * 2017-12-22 2023-03-10 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于清洁粗合成气的吸收塔和方法

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