DE10139453A1 - Acid content removed from gaseous flow by aqueous absorbent containing methyl-diethanolamine and piperazine - Google Patents
Acid content removed from gaseous flow by aqueous absorbent containing methyl-diethanolamine and piperazineInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung saurer Gase aus Fluiden. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner das Absorptionsmittel selbst und seine Verwendung. The present invention relates to a method of removal acidic gases from fluids. The present invention relates to also the absorbent itself and its use.
In zahlreichen Prozessen in der chemischen Industrie treten Fluidströme auf, die Sauergase, wie z. B. CO2, H2S, SO2, CS2, HCN, COS oder Mercaptane als Verunreinigungen enthalten. Bei diesen Fluidströmen kann es sich beispielsweise um Gasströme (wie Erdgas, Synthesegas aus Schweröl oder schweren Rückständen, Raffineriegas oder bei der partiellen Oxidation von organischen Materialien, wie beispielsweise Kohle oder Erdöl, entstehende Reaktionsgase) oder um flüssige oder verflüssigte Kohlenwasserstoffströme (wie LPG (liquified petroleum gas) oder NGL (natural gas liquids)) handeln. Bevor diese Fluide transportiert oder weiterverarbeitet werden können, muss der Sauergasgehalt des Fluids deutlich reduziert werden. CO2 muss beispielsweise aus Erdgas entfernt werden, da eine hohe Konzentration von CO2 den Brennwert des Gases reduziert. Außerdem kann CO2 in Verbindung mit dem in Fluidströmen häufig mitgeführten Wasser zu Korrosion an Leitungen und Armaturen führen. In numerous processes in the chemical industry, fluid flows occur, the acid gases, such as. B. CO 2 , H 2 S, SO 2 , CS 2 , HCN, COS or mercaptans contain as impurities. These fluid streams can be, for example, gas streams (such as natural gas, synthesis gas from heavy oil or heavy residues, refinery gas or partial oxidation of organic materials such as coal or petroleum, resulting reaction gases) or liquid or liquefied hydrocarbon streams (such as LPG (liquified petroleum gas) or NGL (natural gas liquids)). Before these fluids can be transported or processed, the acid gas content of the fluid must be significantly reduced. CO 2 must be removed from natural gas, for example, since a high concentration of CO 2 reduces the calorific value of the gas. In addition, CO 2 in connection with the water that is often carried in fluid flows can lead to corrosion of pipes and fittings.
Die Entfernung von Schwefelverbindungen aus diesen Fluidströmen ist aus unterschiedlichen Gründen von besonderer Bedeutung. Beispielsweise muß der Gehalt an Schwefelverbindungen von Erdgas durch geeignete Aufbereitungsmaßnahmen unmittelbar an der Erdgasquelle reduziert werden, denn auch die Schwefelverbindungen bilden mit dem vom Erdgas häufig mitgeführten Wasser Säuren, die korrosiv wirken. Für den Transport des Erdgases in einer Pipeline müssen daher vorgegebene Grenzwerte der schwefelhaltigen Verunreinigungen eingehalten werden. Darüberhinaus sind zahlreiche Schwefelverbindungen bereits in niedrigen Konzentrationen übelriechend und, insbesondere Schwefelwasserstoff, toxisch. The removal of sulfur compounds from these fluid streams is of particular importance for various reasons. For example, the content of sulfur compounds in natural gas through suitable treatment measures directly at the Natural gas source can be reduced, because also the sulfur compounds form acids with the water that is often carried by natural gas act corrosive. For the transportation of natural gas in a pipeline must therefore have predetermined limits for the sulfur-containing Impurities are observed. In addition, there are numerous Sulfur compounds even in low concentrations malodorous and, especially hydrogen sulfide, toxic.
Es ist bekannt, die unerwünschten sauren Gasbestandteile aus den Fluiden durch Gaswäsche oder durch flüssig/flüssig-Extraktion mit wässrigen oder nicht wässrigen Gemischen organischer Lösungsmittel als Absorptionsmittel zu entfernen. Dabei kommen sowohl physikalische als auch chemische Lösungsmittel in Betracht. Bekannte physikalische Lösungsmittel sind beispielsweise Cyclotetramethylensulfon (Sulfolan), N-Methylpyrrolidon und N-alkylierte Piperidone. Bei den chemischen Lösungsmitteln haben sich insbesondere die wässrigen Lösungen von primären, sekundären und tertiären aliphatischen Aminen bzw. Alkanolaminen wie Monoethanolamin (MEA), Diethanolamin (DEA), Monomethylethanolamin (MMEA), Diethylethanolamin (DEEA), Triethanolamin (TEA), Diisopropanolamin (DIPA) und Methyldiethanolamin (MDEA) technisch bewährt. Primäre und sekundäre Amine können mit CO2 unter Bildung von Carbamaten reagieren. Ferner kann CO2 mit Wasser Carbonate und Bicarbonate und H2S mit Wasser Sulfide und Bisulfide bilden. Durch die Gegenwart von primären oder sekundären Aminen werden die Gleichgewichte deutlich auf die Seite der ionischen Produkte verschoben, d. h. es kann mehr CO2 in chemisch gebundener Form aufgenommen werden als in Wasser. It is known to remove the undesired acidic gas components from the fluids by gas scrubbing or by liquid / liquid extraction with aqueous or non-aqueous mixtures of organic solvents as the absorbent. Both physical and chemical solvents can be considered. Known physical solvents are, for example, cyclotetramethylene sulfone (sulfolane), N-methylpyrrolidone and N-alkylated piperidones. The chemical solvents include, in particular, the aqueous solutions of primary, secondary and tertiary aliphatic amines or alkanolamines such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), monomethylethanolamine (MMEA), diethylethanolamine (DEEA), triethanolamine (TEA), diisopropanolamine (DIPA) ) and Methyldiethanolamine (MDEA) are technically proven. Primary and secondary amines can react with CO 2 to form carbamates. Furthermore, CO 2 with water can form carbonates and bicarbonates and H 2 S with water can form sulfides and bisulfides. The presence of primary or secondary amines shifts the equilibria significantly to the side of the ionic products, ie more CO 2 can be absorbed in chemically bound form than in water.
Im Gegensatz zu primären und sekundären Alkanolaminen reagieren tertiäre Alkanolamine nicht direkt mit CO2, da das Amin voll substituiert ist. Vielmehr wird CO2 in einer langsamen Reaktion mit Wasser zu Bicarbonat umgesetzt. Die Gegenwart tertiärer Amine beeinflusst ebenso wie die primären und sekundären Amine positiv die Lage des Gleichgewichts. Tertiäre Amine eignen sich daher insbesondere für eine selektive Entfernung von H2S aus Gasgemischen, die CO2 und H2S enthalten. Wegen der langsamen Reaktion des Kohlendioxids muß bei der Gaswäsche der Waschprozess mit tertiären Alkanolaminlösungen mit einem hohen Flüssigkeit/Gas-Verhältnis bei entsprechend hohem Lösungsmittelumlauf durchgeführt werden. Daher wurde versucht, die Absorptionsrate von CO2 in wässrigen Lösungen von tertiären Alkanolaminen durch Zugabe weiterer Verbindungen, die als Aktivatoren oder Promotoren bezeichnet werden, zu erhöhen (DE-A 15 42 415, DE-A 10 94 428, EP-A 0 160 203). In contrast to primary and secondary alkanolamines, tertiary alkanolamines do not react directly with CO 2 because the amine is fully substituted. Rather, CO 2 is converted into bicarbonate in a slow reaction with water. The presence of tertiary amines, like the primary and secondary amines, has a positive influence on the position of the equilibrium. Tertiary amines are therefore particularly suitable for the selective removal of H 2 S from gas mixtures which contain CO 2 and H 2 S. Because of the slow reaction of carbon dioxide, the gas scrubbing process must be carried out with tertiary alkanolamine solutions with a high liquid / gas ratio with a correspondingly high solvent circulation. An attempt was therefore made to increase the absorption rate of CO 2 in aqueous solutions of tertiary alkanolamines by adding further compounds, which are referred to as activators or promoters (DE-A 15 42 415, DE-A 10 94 428, EP-A 0 160 203).
In DE 25 51 717 A (US 4,336,233) wird eine der wirksamsten der zur Zeit verfügbaren Absorptionsflüssigkeiten zum Entfernen von CO2 und H2S aus einem Gasstrom beschrieben. Es handelt sich dabei um eine wässrige Lösung von Methyldiethanolamin (MDEA) und Piperazin als Absorptionsbeschleuniger oder Aktivator. Die dort beschriebene Absorptionsflüssigkeit enthält 1,5 bis 4,5 Mol/l Methyldiethanolamin (MDEA) und 0,05 bis 0,8 Mol/l, bevorzugt bis zu 0,4 Mol/l Piperazin. Das Entfernen von CO2 und H2S unter Verwendung von MDEA und Piperazin in wässriger Lösung wird ferner in den folgenden Patenten und Patentanmeldungen der Anmelderin genauer beschrieben: US 4,537,753, US 4,551,158 (EP 121 109) und US 4,553,984 offenbaren Absorptionsmittel mit 20 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis 60 Gew.-%, MDEA und 0,1 bis 1 Mol/l, bevorzugt 0,2 bis 0,8 Mol/l, besonders bevorzugt 0,25 bis 0,6 Mol/l Piperazin. EP 202 600 (CA 1,295,810), EP 190 434 (CA 1,290,553) und EP 159 495 offenbaren Absorptionsmittel mit 20 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis 60 Gew.-% MDEA und 0,05 bis 1 Mol/l, bevorzugt 0,1 bis 0,8 Mol/l, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,6 Mol/l Piperazin. EP 359 991 (US 4,999,031) offenbart Absorptionsmittel mit 20 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 35 bis 60 Gew.-% MDEA und 0,05 bis 3 Mol/l, bevorzugt 0,1 bis 2 Mol/l, besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Mol/l, Piperazin. DE 25 51 717 A (US 4,336,233) describes one of the most effective absorption liquids currently available for removing CO 2 and H 2 S from a gas stream. It is an aqueous solution of methyldiethanolamine (MDEA) and piperazine as an absorption accelerator or activator. The absorption liquid described there contains 1.5 to 4.5 mol / l methyldiethanolamine (MDEA) and 0.05 to 0.8 mol / l, preferably up to 0.4 mol / l piperazine. The removal of CO 2 and H 2 S using MDEA and piperazine in aqueous solution is further described in more detail in the following patents and patent applications of the applicant: US 4,537,753, US 4,551,158 (EP 121 109) and US 4,553,984 disclose absorbents with 20 to 70 % By weight, preferably 30 to 65% by weight, particularly preferably 40 to 60% by weight, MDEA and 0.1 to 1 mol / l, preferably 0.2 to 0.8 mol / l, particularly preferably 0 , 25 to 0.6 mol / l piperazine. EP 202 600 (CA 1,295,810), EP 190 434 (CA 1,290,553) and EP 159 495 disclose absorbents with 20 to 70% by weight, preferably 30 to 65% by weight, particularly preferably 40 to 60% by weight of MDEA and 0.05 to 1 mol / l, preferably 0.1 to 0.8 mol / l, particularly preferably 0.1 to 0.6 mol / l piperazine. EP 359 991 (US 4,999,031) discloses absorbents with 20 to 70 wt.%, Preferably 30 to 65 wt.%, Particularly preferably 35 to 60 wt.% MDEA and 0.05 to 3 mol / l, preferably 0. 1 to 2 mol / l, particularly preferably 0.1 to 1 mol / l, piperazine.
Die genannten Patente und Patentanmeldungen betreffen Verbesserungen des Verfahrensablaufs, d. h. die Verwendung mehrerer Absorptionsschritte oder verschiedene Varianten der Regenerierung mit einer oder mehreren Entspannungsstufen, mit oder ohne Abstreifer, Entspannung unter Vakuum, etc. The patents and patent applications mentioned concern Process flow improvements, i. H. the use of multiple Absorption steps or different types of regeneration with one or more relaxation levels, with or without Wipers, relaxation under vacuum, etc.
Die Anmeldung DE 198 28 977 (WO 00/00271) betrifft ein Absorptionsmittel, das O,1 bis 50 Gew.-% an Stickstoff-Heterocyclen, wie z. B. Piperazin, 1 bis 60 Gew.-% eines Alkohols, 0 bis 60 Gew.-% eines aliphatischen Alkanolamins, wie z. B. MDEA, 0 bis 98,9 Gew.-% Wasser und 0 bis 35 Gew.-% K2CO3 enthält. Das Absorptionsmittel hat eine hohe Absorptionsgeschwindigkeit und eine hohe Kapazität für saure Gasbestandteile. Die beispielhaft angegebenen Absorptionsmittel enthalten zwingend Glycerin. The application DE 198 28 977 (WO 00/00271) relates to an absorbent containing 0.1 to 50% by weight of nitrogen heterocycles, such as, for. B. piperazine, 1 to 60 wt .-% of an alcohol, 0 to 60 wt .-% of an aliphatic alkanolamine, such as. B. MDEA, 0 to 98.9 wt .-% water and 0 to 35 wt .-% K 2 CO 3 contains. The absorbent has a high absorption rate and a high capacity for acidic gas components. The absorbents given by way of example necessarily contain glycerol.
Die zur Verfügung stehenden Verfahren und Absorptionsmittel zur Entfernung von sauren Gasen aus mit diesen Gasen verunreinigten Fluiden erfordern nach wie vor einen erheblichen Lösungsmittelumlauf und sind energieintensiv. The available methods and absorbents for Removal of acidic gases from contaminated with these gases Fluids still require a significant amount Solvent circulation and are energy intensive.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Absorptionsmittel zur Entfernung von CO2 und/oder anderen Gasen aus Fluiden, insbesondere Gasen, zur Verfügung zu stellen, das gegenüber dem Stand der Technik zu einem erheblich verringerten Energiebedarf und Lösungsmittelumlauf führt. It is therefore an object of the present invention to provide a method and an absorbent for removing CO 2 and / or other gases from fluids, in particular gases, which leads to a considerably reduced energy requirement and solvent circulation compared to the prior art.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass dies mit einem wässrigen Absorptionsmittel erreicht werden kann, das Methyldiethanolamin (MDEA) und Piperazin in eng umgrenzten Mengen enthält. Surprisingly, it has now been found that this can be done with a aqueous absorbent can be achieved Contains methyldiethanolamine (MDEA) and piperazine in very narrow amounts.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Entfernung saurer Gase aus Fluiden, bei dem man in einem Absorptionsschritt einen die sauren Gase enthaltenden Fluidstrom mit einem wässrigen Absorptionsmittel in Kontakt bringt, das Methyldiethanolamin und Piperazin enthält, wobei die Gesamtaminmenge im Bereich von 20 bis 70 Gew.-% des Absorptionsmittels und das Gewichtsverhältnis von Methyldiethanolamin zu Piperazin im Bereich von 9 bis 15 liegt, wobei man einen an sauren Gasen abgereicherten Fluidstrom und ein mit sauren Gasen beladenes Absorptionsmittel erhält. The present invention therefore relates to a method for Removal of acidic gases from fluids, in which one in one Absorption step with a fluid stream containing the acid gases in contact with an aqueous absorbent which Contains methyldiethanolamine and piperazine, the total amount of amine in Range of 20 to 70 wt .-% of the absorbent and that Weight ratio of methyldiethanolamine to piperazine in the range from 9 to 15, with one of acidic gases depleted fluid flow and one loaded with acid gases Absorbent receives.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einstufiger Absorption und Flash-Regeneration des Absorptionsmittels. Fig. 1 shows schematically a device for performing the method according to the invention with single-stage absorption and flash regeneration of the absorbent.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zweistufiger Absorption und Flash-Regeneration des Absorptionsmittels. Fig. 2 shows schematically an apparatus for performing the method according to the invention with two-stage absorption and flash regeneration of the absorbent.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Absorptionsmittel enthaltend Methyldiethanolamin, Piperazin, Wasser und gegebenenfalls ein physikalisch wirkendes Lösungsmittel, wobei die Gesamtaminmenge im Bereich von von 20 bis 70 Gew.-% des Absorptionsmittels vorliegt und das Gewichtsverhältnis von Methyldiethanolamin zu Piperazin im Bereich von 9 bis 15 liegt. Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die Verwendung des Absorptionsmittels zur Entfernung von sauren Gasen aus Fluiden, insbesondere Gasen. The invention also relates to an absorbent containing methyldiethanolamine, piperazine, water and optionally a physically active solvent, the Total amount of amine in the range of 20 to 70% by weight of the absorbent is present and the weight ratio of methyldiethanolamine to Piperazine is in the range of 9 to 15. Subject of the invention is also the use of the absorbent for Removal of acid gases from fluids, especially gases.
Bei dem erfindungsgemäßen Absorptionsmittel wirkt MDEA als chemisches Absorptionsmittel und Piperazin als Aktivator. Das Absorptionsmittel kann physikalisch wirkende Lösungsmittel enthalten, wie Cyclotetramethylensulfon (Sulfolan) und dessen Derivate, aliphatische Säureamide, NMP (N-Methylpyrrolidon), N-alkylierte Pyrrolidone und entsprechende Piperidone, Methanol und Gemische aus Dialkylethern von Polyethylenglycolen (Selexol, Union Carbide, Danbury, Connecticut, USA). Wenn vorhanden, ist das physikalische Lösungsmittel vorzugsweise in einer Menge von bis zu 30 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 20 Gew.-% enthalten. Besonders bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Absorptionsmittel jedoch keine physikalischen Lösungsmittel. In the absorbent according to the invention, MDEA acts as chemical absorbent and piperazine as activator. The Absorbent can contain physically active solvents such as cyclotetramethylene sulfone (sulfolane) and its derivatives, aliphatic acid amides, NMP (N-methylpyrrolidone), N-alkylated Pyrrolidones and corresponding piperidones, methanol and mixtures Dialkyl ethers of polyethylene glycols (Selexol, Union Carbide, Danbury, Connecticut, USA). If there is one, it is physical Solvents preferably in an amount of up to 30% by weight, contain in particular 0.1 to 20 wt .-%. Particularly preferred however, the absorbent according to the invention does not contain any physical solvent.
Die Gesamtaminmenge beträgt bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, besonders 40 bis 60 Gew.-%, ganz besonders 45 bis 55 Gew.-%, des Absorptionsmittels. The total amount of amine is preferably at least 40% by weight, especially 40 to 60 wt .-%, very particularly 45 to 55 wt .-%, of Absorbent.
Das Gewichtsverhältnis von MDEA zu Piperazin liegt im Bereich von 9 bis 15, bevorzugt im Bereich von 11 bis 15, besonders bevorzugt von 13 bis 15. Diese Bereiche offenbaren (ebenso wie alle anderen in der vorliegenden Anmeldung angegebenen Bereiche) auch alle ganzzahligen und Zehnerdezimal-Zwischenwerte, wie 9; 9,1; 9,2; 9,3; . . . 10; 10,1; 10,2; etc. The weight ratio of MDEA to piperazine is in the range of 9 to 15, preferably in the range from 11 to 15, particularly preferred from 13 to 15. These areas reveal (just like everyone else areas specified in the present application) also all integer and decimal intermediate values, such as 9; 9.1; 9.2; 9.3; , , , 10; 10.1; 10.2; Etc.
Anstelle von MDEA können auch andere C1-C4-Alkyl-di(hydroxy- C2-C4-alkyl)amine oder Tri(hydroxy-C2-C4-alkyl)amine eingesetzt werden. Beispiele sind Ethyldiethanolamin, Triethanolamin und Triisopropanolamin. Instead of MDEA may also include other C 1 -C 4 -alkyl-di (hydroxy-C 2 -C 4 alkyl) amine or tri- (hydroxy-C 2 -C 4 alkyl) amines. Examples are ethyl diethanolamine, triethanolamine and triisopropanolamine.
Anstelle von Piperazin können auch andere primäre und sekundäre Amine, wie Monoethanolamin, Diethanolamin oder Diisopropanolamin, eingesetzt werden. Instead of piperazine, other primary and secondary ones can be used Amines, such as monoethanolamine, diethanolamine or diisopropanolamine, be used.
Das erfindungsgemäße Absorptionsmittel bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Entfernung saurer Gase aus Fluidströmen geeignet. Bei den sauren Gasen handelt es sich insbesondere um CO2, H2S, COS und Mercaptane. Außerdem können auch SO3, SO2, CS2 und HCN entfernt werden. Fluide, welche die sauren Gase enthalten, sind einerseits Gase, wie Erdgas, Synthesegas, Koksofengas, Kohlevergasungsgas, Kreisgas und Verbrennungsgase und andererseits mit dem Absorptionsmittel im Wesentlichen nicht mischbare Flüssigkeiten, wie LPG (Liquefied Petroleum Gas) oder NGL (Natural Gas Liquids). Die Gasströme können neben einem oder mehreren der genannten sauren Gase (im Folgenden auch als saure Gasbestandteile bezeichnet) weitere inerte Gasbestandteile, die von dem Absorptionsmittel nicht in nennenswertem Maße absorbiert werden, enthalten. Beispiele sind leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe, bevorzugt C1-C4-Kohlenwasserstoffe, wie Methan, ferner Stickstoff und Wasserstoff. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Entfernung von CO2 und H2S geeignet. The absorbent according to the invention or the method according to the invention is suitable for removing acid gases from fluid streams. The acidic gases are in particular CO 2 , H 2 S, COS and mercaptans. SO 3 , SO 2 , CS 2 and HCN can also be removed. Fluids containing the acidic gases are on the one hand gases such as natural gas, synthesis gas, coke oven gas, coal gasification gas, cycle gas and combustion gases and on the other hand liquids which are essentially immiscible with the absorption medium, such as LPG (liquefied petroleum gas) or NGL (natural gas liquids). In addition to one or more of the acid gases mentioned (hereinafter also referred to as acid gas constituents), the gas streams can contain further inert gas constituents which are not absorbed to any appreciable extent by the absorbent. Examples are volatile hydrocarbons, preferably C 1 -C 4 hydrocarbons, such as methane, also nitrogen and hydrogen. The process according to the invention is particularly suitable for removing CO 2 and H 2 S.
Das erfindungsgemäße Absorptionsmittel ist generell zum Entfernen saurer Gasbestandteile aus Gasen, die von dem Absorptionsmittel nicht selbst absorbiert werden, und zur Extraktion saurer Gase aus Flüssigkeiten, die mit dem Absorptionsmittel im Wesentlichen nicht mischbar sind, geeignet. Nachfolgend werden der prinzipielle Verfahrensablauf für eine Gaswäsche sowie mögliche Varianten, wie sie im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen, beschrieben. Das Verfahren ist jedoch vom Fachmann problemlos auf Flüssigkeiten übertragbar. Die Regenerierung des Absorptionsmittels ist bei Flüssigkeiten und Gasen identisch. The absorbent according to the invention is generally for removal acidic gas components from gases generated by the absorbent not be absorbed by yourself, and to extract acidic gases from liquids containing the absorbent essentially are not miscible. Below are the basic procedure for a gas scrubbing as well as possible Variants as they are within the scope of the present invention described. However, the method is straightforward to the person skilled in the art Liquids transferable. The regeneration of the Absorbent is identical for liquids and gases.
Das an sauren Gasbestandteilen reiche Ausgangsgas (Rohgas) wird in einem Absorptionsschritt in einem Absorber in Kontakt mit dem erfindungsgemäßen Absorptionsmittel gebracht, wodurch die sauren Gasbestandteile zumindest teilweise ausgewaschen werden. The source gas (raw gas), which is rich in acidic gas components, becomes in an absorption step in an absorber in contact with the brought absorbent according to the invention, whereby the acid Gas components are at least partially washed out.
Als Absorber fungiert vorzugsweise eine in üblichen Gaswäsche- Verfahren eingesetzte Waschvorrichtung. Geeignete Waschvorrichtungen sind beispielsweise Füllkörper, Packungs- und Bodenkolonnen, Radialstromwäscher, Strahlwäscher, Venturi-Wäscher und Rotations-Sprühwäscher, bevorzugt Packungs-, Füllkörper- und Bodenkolonnen, besonders bevorzugt Packungs- und Füllkörperkolonnen. Die Behandlung des Fluidstroms mit dem Absorptionsmittel erfolgt dabei bevorzugt in einer Kolonne im Gegenstrom. Das Fluid wird dabei im Allgemeinen in den unteren Bereich und das Absorptionsmittel in den oberen Bereich der Kolonne eingespeist. The absorber used is preferably a gas scrubber Process used washing device. suitable Washing devices are, for example, packing, packing and Tray columns, radial flow washers, jet washers, Venturi washers and Rotary spray washer, preferably packing, packing and Tray columns, particularly preferably packed and packed columns. The Treatment of the fluid flow with the absorbent is carried out preferably in a column in countercurrent. The fluid will doing this generally in the lower area and that Absorbent fed into the upper area of the column.
Die Temperatur des Absorptionsmittels beträgt im Absorptionsschritt im Allgemeinen etwa 40 bis 100°C, bei Verwendung einer Kolonne beispielsweise 40 bis 70°C am Kopf der Kolonne und 50 bis 100°C am Boden der Kolonne. Der Gesamtdruck beträgt im Absorptionsschritt im Allgemeinen etwa 1 bis 120 bar, bevorzugt etwa 10 bis 100 bar. Es wird ein an sauren Gasbestandteilen armes, d. h. ein an diesen Bestandteilen abgereichertes Produktgas (Reingas) und ein mit sauren Gasbestandteilen beladenes Absorptionsmittel erhalten. The temperature of the absorbent is Absorption step generally about 40 to 100 ° C when using a Column, for example, 40 to 70 ° C at the top of the column and 50 to 100 ° C at the bottom of the column. The total pressure is in Absorption step generally about 1 to 120 bar, preferably about 10 up to 100 bar. A low in acidic gas components, i. H. a product gas depleted of these components (clean gas) and an absorbent loaded with acid gas components receive.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann einen oder mehrere, insbesondere zwei, aufeinanderfolgende Absorptionsschritte umfassen. Die Absorption kann in mehreren aufeinanderfolgenden Teilschritten durchgeführt werden, wobei das die sauren Gasbestandteile enthaltende Rohgas in jedem der Teilschritte mit jeweils einem Teilstrom des Absorptionsmittels in Kontakt gebracht wird. Das Absorptionsmittel, mit dem das Rohgas in Kontakt gebracht wird, kann bereits teilweise mit sauren Gasen beladen sein, d. h. es kann sich beispielsweise um ein Absorptionsmittel, das aus einem nachfolgenden Absorptionsschritt in den ersten Absorptionsschritt zurückgeführt wurde, oder um teilregeneriertes Absorptionsmittel handeln. Bezüglich der Durchführung der zweistufigen Absorption wird Bezug genommen auf die Druckschriften EP-A 0 159 495, EP-A 0 190 434, EP-A 0 359 991 und WO 00/00271. The method according to the invention can have one or more in particular comprise two successive absorption steps. The Absorption can be done in several successive substeps be carried out, which is the acidic gas components containing raw gas in each of the substeps with one each Partial stream of the absorbent is brought into contact. The Absorbent with which the raw gas is brought into contact can already be partially loaded with acidic gases, d. H. it can be, for example, an absorbent consisting of a subsequent absorption step in the first absorption step was recycled, or to partially regenerated absorbent act. Regarding the implementation of the two-stage absorption reference is made to the publications EP-A 0 159 495, EP-A 0 190 434, EP-A 0 359 991 and WO 00/00271.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, dass das die sauren Gase enthaltende Fluid zunächst in einem ersten Absorptionsschritt mit dem Absorptionsmittel bei einer Temperatur von 40 bis 100°C, bevorzugt 50 bis 90°C und insbesondere 60 bis 90°C behandelt wird. Das an sauren Gasen abgereicherte Fluid wird dann in einem zweiten Absorptionsschritt mit dem Absorptionsmittel bei einer Temperatur von 30 bis 90°C, bevorzugt 40 bis 80°C und insbesondere 50 bis 80°C, behandelt. Dabei ist die Temperatur um 5 bis 20°C niedriger als in der ersten Absorptionsstufe. According to a preferred embodiment, the invention Process carried out so that the containing the acidic gases Fluid first in a first absorption step with the Absorbent at a temperature of 40 to 100 ° C, preferably 50 is treated to 90 ° C and in particular 60 to 90 ° C. That on acid-depleted fluid is then in a second Absorbing step with the absorbent at one temperature from 30 to 90 ° C, preferably 40 to 80 ° C and in particular 50 to 80 ° C, treated. The temperature is around 5 to 20 ° C lower than in the first absorption stage.
Aus dem mit den sauren Gasbestandteilen beladenen Absorptionsmittel können die sauren Gasbestandteile in üblicher Weise (analog zu den nachfolgend zitierten Publikationen) in einem Regenerationsschritt freigesetzt werden, wobei ein regeneriertes Absorptionsmittel erhalten wird. Im Regenerationsschritt wird die Beladung des Absorptionsmittels verringert und das erhaltene regenerierte Absorptionsmittel wird vorzugsweise anschließend in den Absorptionsschritt zurückgeführt. From the one loaded with the acidic gas components Absorbents can the acidic gas components in a conventional manner (analog to the publications cited below) in one Regeneration step are released, being a regenerated Absorbent is obtained. In the regeneration step, the Loading of the absorbent is reduced and the result regenerated absorbent is then preferably in the Absorption step returned.
Im Allgemeinen beinhaltet der Regenerationsschritt mindestens eine Druckentspannung des beladenen Absorptionsmittels von einem hohen Druck, wie er bei der Durchführung des Absorptionsschritts herrscht, auf einen niedrigeren Druck. Die Druckentspannung kann beispielsweise mittels eines Drosselventils und/oder einer Entspannungsturbine geschehen. Die Regeneration mit einer Entspannungsstufe ist beispielsweise beschrieben in den Druckschriften US 4,537,753 und US 4,553,984. Generally, the regeneration step involves at least a pressure release of the loaded absorbent from one high pressure, such as when performing the absorption step prevails at a lower pressure. The pressure release can for example by means of a throttle valve and / or one Expansion turbine happen. Regeneration with one Relaxation level is described for example in the publications US 4,537,753 and US 4,553,984.
Die Freisetzung der sauren Gasbestandteile im Regenerationsschritt kann beispielsweise in einer Entspannungskolonne, z. B. einem senkrecht oder waagerecht eingebauten Flash-Behälter oder einer Gegenstromkolonne mit Einbauten, erfolgen. Es können mehrere Entspannungskolonnen hintereinandergeschaltet werden, in denen bei unterschiedlichen Drücken regeneriert wird. Beispielsweise kann in einer Vorentspannungskolonne bei hohem Druck, der typischerweise ca. 1,5 bar oberhalb des Partialdrucks der sauren Gasbestandteile im Absorptionsschritt liegt, und in einer Hauptentspannungskolonne bei niedrigem Druck, beispielsweise 1 bis 2 bar absolut, regeneriert werden. Die Regeneration mit zwei oder mehr Entspannungsstufen ist beschrieben in den Druckschriften US 4,537,753, US 4,553,984, EP-A 0 159 495, EP-A 0 202 600, EP-A 0 190 434 und EP-A 0 121 109. The release of the acidic gas components in the Regeneration step can, for example, in a relaxation column, for. B. a flash container installed vertically or horizontally or a countercurrent column with internals. It can several relaxation columns are connected in series, in which are regenerated at different pressures. For example, in a pre-expansion column at high pressure, the typically approx. 1.5 bar above the partial pressure of the acid Gas components in the absorption step, and in one Main relaxation column at low pressure, for example 1 to 2 bar absolute, can be regenerated. Regeneration with two or more relaxation levels are described in the publications US 4,537,753, US 4,553,984, EP-A 0 159 495, EP-A 0 202 600, EP-A 0 190 434 and EP-A 0 121 109.
Eine Verfahrensvariante mit zwei Niederdruckentspannungsstufen (1 bis 2 bar absolut), bei der die in der ersten Niederdruckentspannungsstufe teilregenerierte Absorptionsflüssigkeit erwärmt wird, und bei der gegebenenfalls vor der ersten Niederdruckentspannungsstufe eine Mitteldruckentspannungsstufe vorgesehen wird, bei der auf mindestens 3 bar entspannt wird, ist in DE 10 02 8637 beschrieben. Dabei wird die beladene Absorptionsflüssigkeit zunächst in einer ersten Niederdruckentspannungsstufe auf einen Druck von 1 bis 2 bar (absolut) entspannt. Anschließend wird die teilregenerierte Absorptionsflüssigkeit in einem Wärmetauscher erwärmt und dann in einer zweiten Niederdruckentspannungsstufe erneut auf einen Druck von 1 bis 2 bar (absolut) entspannt. A process variant with two low pressure expansion stages (1st to 2 bar absolute), in which the first Low-pressure relaxation stage, partially regenerated absorption liquid is heated, and if necessary before the first Low pressure expansion stage is provided at medium pressure which is relaxed to at least 3 bar is in DE 10 02 8637 described. The loaded absorption liquid first in a first low-pressure relaxation stage Pressure of 1 to 2 bar (absolute) relaxed. Then the partially regenerated absorption liquid in a heat exchanger heated and then in a second low pressure relaxation stage relaxed again to a pressure of 1 to 2 bar (absolute).
Die letzte Entspannungsstufe kann auch unter Vakuum durchgeführt werden, das beispielsweise mittels eines Wasserdampfstrahlers gegebenenfalls in Kombination mit einem mechanischen Erzeugungsapparat erzeugt wird, wie beschrieben in EP-A 0 159 495, EP-A 0 202 600, EP-A 0 190 434 und EP-A 0 121 109 (US 4,551,158). The last relaxation stage can also be carried out under vacuum be, for example, by means of a water vapor lamp optionally in combination with a mechanical Generating apparatus is generated, as described in EP-A 0 159 495, EP-A 0 202 600, EP-A 0 190 434 and EP-A 0 121 109 (US 4,551,158).
Im Regenerationsschritt kann zusätzlich eine Strippung durchgeführt werden, wobei aus dem Absorptionsmittel weitere saure Gasbestandteile freigesetzt werden. Das Strippen oder Ausstreifen kann ebenfalls in einer oder mehreren Stufen erfolgen. Das Strippen kann in einer mit Füllkörpern oder Packungen ausgestatteten Desorptionskolonne durchgeführt werden. Dabei beträgt der Druck vorzugsweise 1 bis 3 bar absolut und die Temperatur 90 bis 130°C, wobei mit heißem Gas oder Wasserdampf, bevorzugt mit Wasserdampf, gestrippt wird. Verfahren, bei denen ein zusätzliches Strippen durchgeführt wird, sind beschrieben in EP-A 0 159 495, EP-A 0 190 434 und EP-A 0 359 991. In the regeneration step, stripping can also be carried out be carried out, with further acidic from the absorbent Gas components are released. Stripping or stripping can also be done in one or more stages. The Stripping can be done in a packing or packing Desorption column can be carried out. The pressure is preferably 1 to 3 bar absolute and the temperature 90 to 130 ° C, with hot gas or water vapor, preferably with water vapor, is stripped. Procedures involving additional stripping are described in EP-A 0 159 495, EP-A 0 190 434 and EP-A 0 359 991.
Zum Ausgleich von Wasserverlusten durch in den abgezogenen Gasströmen enthaltenes Wasser kann Wasserdampf zugeführt werden, beispielsweise am Sumpf einer Entspannungsstufe, wie in EP-A 0 159 495 und US 4,551,158 (EP-A 0 121 109) beschrieben. To compensate for water losses through in the withdrawn Water containing gas streams can be supplied with steam, for example at the bottom of a relaxation level, as in EP-A 0 159 495 and US 4,551,158 (EP-A 0 121 109).
Der Regenerationsschritt kann gemäß einer in WO 00/00271 beschriebenen Verfahrensvariante in mehreren aufeinanderfolgenden Teilschritten durchgeführt werden, wobei das nach aufeinanderfolgenden Teilschritten erhaltene Absorptionsmittel eine abnehmende Beladung mit sauren Gasbestandteilen aufweist. Beispielsweise kann aus dem beladenen Absorptionsmittel in einer Entspannungkolonne ein erster Teil der sauren Gasbestandteile freigesetzt und anschließend gestrippt werden, wobei weitere saure Gasbestandteile freigesetzt werden und das Absorptionsmittel weitgehend regeneriert wird. Es kann auch in mehreren hintereinander geschalteten Entspannungskolonnen oder in mehreren Entspannungskolonnen und zusätzlich in einem Stripper, regeneriert werden. Beispielsweise kann, wie in DE-A 25 51 717 beschrieben, eine Grobwäsche mit reinem Entspannungskreislauf durchgeführt werden, wobei das beladene Absorptionsmittel über eine Entspannungsturbine entspannt und schrittweise in einer Vorentspannungskolonne und einer Hauptentspannungskolonne regeneriert wird. The regeneration step can be carried out according to one in WO 00/00271 described method variant in several successive Sub-steps are carried out, according to the successive steps received absorbent a decreasing Has loading with acidic gas components. For example can from the loaded absorbent in a Relaxation column released a first part of the acidic gas components and then stripped, adding more acid Gas components are released and the absorbent largely is regenerated. It can also be in several in a row switched relaxation columns or in several relaxation columns and additionally regenerated in a stripper. For example, as described in DE-A 25 51 717, a rough wash be carried out with a pure relaxation cycle, the loaded absorbent via an expansion turbine relaxed and step by step in a pre-expansion column and one Main relaxation column is regenerated.
Bei mehrstufiger Absorption und Regeneration ist es bevorzugt, dass die in aufeinanderfolgenden Teilschritten des Absorptionsschritts eingesetzten Teilströme des Absorptionsmittels eine abnehmende Beladung mit sauren Gasbestandteilen aufweisen. Dabei ist insbesondere ein Verfahren bevorzugt, bei dem das die sauren Gasbestandteile enthaltende Ausgangsgas nacheinander mit einem ersten Teilstrom des Absorptionsmittels, das nach teilweiser Regenerierung in einer Entspannungskolonne und vor der Strippung, und einem zweiten Teilstrom des Absorptionsmittels, das nach der Strippung erhalten wird, in Berührung gebracht wird. In the case of multi-stage absorption and regeneration, it is preferred that the successive steps of the Absorption step used partial flows of the absorbent have decreasing loading with acidic gas components. there a method is particularly preferred in which the acid Starting gas containing gas components in succession with a first partial flow of the absorbent, which after partial Regeneration in a relaxation column and before stripping, and a second partial flow of the absorbent, which after the Stripping is obtained, is brought into contact.
Beispielsweise kann, wie in DE-A 25 51 717 beschrieben, der Absorptionsschritt in zwei Teilschritten, einer Grob- und einer Feinwäsche, und der Regenerierungsschritt schrittweise durch Druckentspannung in einer Entspannungsturbine, einer Vorentspannungskolonne und einer Hauptentspannungskolonne und einer anschließenden Strippung durchgeführt werden, wobei der Teilstrom für die Grobwäsche von der Hauptentspannungskolonne und der Teilstrom des Absorptionsmittels für die Feinwäsche von der Strippung stammt. For example, as described in DE-A 25 51 717, the Absorption step in two steps, a rough and one Delicate wash, and the regeneration step gradually Pressure relief in an expansion turbine, one Pre-relaxation column and a main relaxation column and one subsequent stripping, the partial flow for the rough washing of the main relaxation column and the Partial flow of the absorbent for delicates from stripping comes.
Verfahren mit mehrstufiger Absorption und Regeneration mit Niederdruckentspannung und Stripper sind besonders bevorzugt, ebenso die in EP-A 0 359 991 beschriebenen Verfahrensvarianten mit mehrstufiger Absorption, ein- oder mehrstufiger Entspannung und Stripper. Bei einem der beschriebenen Verfahren wird das am Kopf einer Entspannungskolonne abgezogene Entspannungsgas in einem Kompressor verdichtet und dem zu reinigenden Ausgangsgas in der ersten Absorptionsstufe zugegeben. Process with multi-stage absorption and regeneration with Low pressure relaxation and strippers are particularly preferred as well the process variants described in EP-A 0 359 991 multi-stage absorption, single or multi-stage relaxation and Stripper. In one of the methods described, this is on the head expansion gas withdrawn in one expansion column in one Compressor and the source gas to be cleaned in the first absorption stage added.
Wegen der optimalen Abstimmung des Gehalts an Methyldiethanolamin und Piperazin weist das erfindungsgemäße Absorptionsmittel eine hohe Beladbarkeit mit sauren Gasen auf, die auch leicht wieder desorbiert werden können. Dadurch können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Energieverbrauch und der Lösungsmittelumlauf signifikant reduziert werden. Because of the optimal coordination of the methyldiethanolamine content and piperazine has the absorbent of the invention high loading capacity with acidic gases, which is also easy again can be desorbed. This allows the inventive method of energy consumption and solvent circulation can be significantly reduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. In Fig. 1 ist schematisch eine Vorrichtung dargestellt, bei der die Absorptionsstufe einstufig und die Entspannungsstufe zweistufig durchgeführt werden. Das Feedgas wird über Leitung 1 in den unteren Bereich des Absorbers 2 eingespeist. Beim Absorber 2 handelt es sich um eine Kolonne, die mit Füllkörpern gepackt ist, um den Massen- und Wärmeaustausch zu bewirken. Das Absorptionsmittel, bei dem es sich um regeneriertes Absorptionsmittel mit einem geringen Restgehalt an sauren Gasen handelt, wird über die Leitung 3 auf den Kopf des Absorbers 2 im Gegenstrom zu dem Feedgas aufgegeben. Das an sauren Gasen abgereicherte Gas verläßt den Absorber 2 über Kopf (Leitung 4). Das mit sauren Gasen angereicherte Absorptionsmittel verläßt den Absorber 2 am Boden über Leitung 5 und wird in den oberen Bereich der Hochdruck-Entspannungskolonne 6 eingeleitet, die im Allgemeinen bei einem Druck betrieben wird, der oberhalb des CO2 -Partialdrucks in dem dem Absorber zugeführten Rohgas liegt. Die Entspannung des Absorptionsmittels erfolgt im Allgemeinen mit Hilfe üblicher Vorrichtungen, beispielsweise eines Stand-Regelventils, einer hydraulischen Turbine oder einer umgekehrt laufenden Pumpe. Bei der Entspannung wird der größte Teil der gelösten nichtsauren Gase sowie ein kleiner Teil der sauren Gase freigesetzt. Diese Gase werden über Leitung 7 aus der Hochdruck-Entspannungskolonne 6 über Kopf ausgeschleust. The method according to the invention is explained below with reference to FIGS. 1 and 2. In Fig. 1, an apparatus is schematically shown, in which the absorption stage and said expansion stage is carried out in two stages in one stage. The feed gas is fed via line 1 into the lower region of the absorber 2 . The absorber 2 is a column which is packed with packing elements in order to effect the mass and heat exchange. The absorbent, which is regenerated absorbent with a low residual acid gas content, is fed via line 3 to the top of the absorber 2 in countercurrent to the feed gas. The gas depleted in acidic gases leaves the absorber 2 overhead (line 4 ). The absorbent enriched with acidic gases leaves the absorber 2 at the bottom via line 5 and is introduced into the upper region of the high-pressure expansion column 6 , which is generally operated at a pressure which is above the partial pressure of CO 2 in the raw gas supplied to the absorber lies. The expansion of the absorption medium is generally carried out with the aid of conventional devices, for example a level control valve, a hydraulic turbine or a pump running in reverse. The relaxation releases most of the dissolved non-acidic gases and a small part of the acidic gases. These gases are discharged via line 7 from the high-pressure expansion column 6 overhead.
Das Absorptionsmittel, das nach wie vor mit dem Großteil der sauren Gase beladen ist, verläßt die Hochdruck-Entspannungskolonne über Leitung 8 und wird im Wärmetauscher 9 aufgeheizt, wobei ein kleiner Teil der sauren Gase freigesetzt werden kann. Das aufgeheizte Absorptionsmittel wird in den oberen Bereich einer Niederdruck-Entspannungskolonne 10 eingeleitet, die mit einer Füllkörperpackung ausgerüstet ist, um eine große Oberfläche zu erzielen und so die Freisetzung des CO2 und die Einstellung des Gleichgewichts zu bewirken. In der Niederdruck-Entspannungskolonne 10 werden der größte Teil des CO2 und das H2S praktisch vollständig durch Flashen freigesetzt. Das Absorptionsmittel wird auf diese Weise gleichzeitig regeneriert und abgekühlt. Am Kopf der Niederdruck-Entspannungskolonne 10 ist ein Rückflußkühler 11 mit einem Auffangbehälter 12 vorgesehen, um die freigesetzten sauren Gase zu kühlen und einen Teil des Dampfes zu kondensieren. Die Hauptmenge des sauren Gases verläßt den Rückflußkühler 11 über Leitung 13. Das Kondensat wird mittels Pumpe 14 auf den Kopf der Niederdruck-Entspannungskolonne 10 zurückgepumpt. Das regenerierte Absorptionsmittel, das noch einen geringen Teil des CO2 enthält, verläßt die Niederdruck-Entspannungskolonne 10 am Boden über Leitung 15 und wird mittels Pumpe 16 über Leitung 3 auf den Kopf des Absorbers 2 aufgegeben. Über Leitung 17 kann Frischwasser zum Ausgleich des mit den Gasen ausgetragenen Wassers eingespeist werden. The absorbent, which is still loaded with the majority of the acid gases, leaves the high-pressure expansion column via line 8 and is heated in the heat exchanger 9 , a small part of the acid gases being released. The heated absorbent is introduced into the upper region of a low-pressure expansion column 10 which is equipped with a packed packing in order to achieve a large surface area and thus to release the CO 2 and to establish the equilibrium. In the low-pressure expansion column 10 , most of the CO 2 and H 2 S are released almost completely by flashing. In this way, the absorbent is regenerated and cooled at the same time. At the top of the low-pressure expansion column 10 , a reflux condenser 11 with a collecting tank 12 is provided in order to cool the released acid gases and to condense some of the steam. The majority of the acidic gas leaves the reflux condenser 11 via line 13 . The condensate is pumped back to the top of the low-pressure expansion column 10 by means of pump 14 . The regenerated absorbent, which still contains a small part of the CO 2 , leaves the low-pressure expansion column 10 at the bottom via line 15 and is applied to the top of the absorber 2 by means of a pump 16 via line 3 . Fresh water can be fed in via line 17 to compensate for the water discharged with the gases.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines zweistufigen Absorbers und einer zweistufigen Entspannung. Der Absorber umfasst den Rohabsorber 1 und den Reinabsorber 2. Das Feedgas wird über Leitung 3 in den unteren Bereich des Rohabsorbers 1 eingespeist und im Gegenstrom mit regeneriertem Absorbtionsmittel behandelt, das über Leitung 4 auf den Kopf des Rohabsorbers 1 aufgegeben wird und noch etwas saure Gase enthält. Auf den Kopf des Reinabsorbers 2 wird über Leitung 5 regeneriertes Absorptionsmittel aufgegeben, das im Wesentlichen keine sauren Gase mehr enthält. Beide Teile des Absorbers enthalten eine Packung, um den Massen- und Wärmeaustausch zwischen Rohgas und Absorptionsmittel zu bewirken. Das behandelte Gas verläßt den Reinabsorber 2 über Kopf (Leitung 6). Das mit sauren Gasen beladene Absorptionsmittel wird am Boden des Rohabsorbers 1 ausgetragen und über Leitung 7in den oberen Bereich der Hochdruck-Entspannungskolonne 8 eingespeist. Die Kolonne 8 ist mit einer Packung ausgerüstet und wird bei einem Druck betrieben, der zwischen dem Druck im Absorber und der nachfolgenden Niederdruck-Entspannungskolonne 11 liegt. Die Entspannung des mit sauren Gasen beladenen Absorptionsmittels erfolgt mit Hilfe üblicher Vorrichtungen, beispielsweise eines Stand-Regelventils, einer hydraulischen Turbine oder einer umgekehrt laufenden Pumpe. Bei der Hochdruckentspannung wird der größte Teil der gelösten nichtsauren Gase sowie ein kleiner Teil der sauren Gase freigesetzt. Diese Gase werden über Leitung 9 aus der Hochdruck-Entspannungskolonne 8 über Kopf ausgeschleust. Fig. 2 shows a device schematically for carrying out the method of the invention using a two-stage absorber, and a two-stage relaxation. The absorber comprises the raw absorber 1 and the pure absorber 2 . The feed gas is fed via line 3 into the lower region of the raw absorber 1 and treated in countercurrent with regenerated absorbent, which is applied via line 4 to the top of the raw absorber 1 and still contains some acidic gases. At the top of the pure absorber 2 , regenerated absorbent is added via line 5 , which essentially no longer contains acid gases. Both parts of the absorber contain a packing to effect the mass and heat exchange between the raw gas and the absorbent. The treated gas leaves the pure absorber 2 overhead (line 6 ). The absorbent loaded with acidic gases is discharged at the bottom of the raw absorber 1 and fed via line 7 into the upper region of the high-pressure expansion column 8 . The column 8 is equipped with a packing and is operated at a pressure which is between the pressure in the absorber and the subsequent low-pressure expansion column 11 . The absorption medium, which is loaded with acidic gases, is expanded with the aid of conventional devices, for example a standing control valve, a hydraulic turbine or a pump running in reverse. The high pressure release releases most of the dissolved non-acidic gases as well as a small part of the acidic gases. These gases are discharged from the high-pressure expansion column 8 overhead via line 9 .
Das Absorptionsmittel, das nach wie vor mit dem Großteil der sauren Gase beladen ist, verläßt die Hochdruck-Entspannungskolonne 8 über Leitung 10 und wird in den oberen Bereich der Niederdruck- Entspannungskolonne 11 eingespeist, wo der größte Teil des CO2 und H2S durch Flashen freigesetzt werden. Das Absorptionsmittel wird auf diese Weise regeneriert. Die Niederdruck-Entspannungskolonne 11 ist mit einer Packung ausgestattet, um eine große Oberfläche für den Wärme- und Massenübergang bereitzustellen. Am Kopf der Niederdruck-Entspannungskolonne 11 ist ein Rückflußkühler 12 mit Kondensatbehälter 13 vorgesehen, um die über Kopf aus der Niederdruck-Entspannungskolonne 11 austretenden sauren Gase zu kühlen und einen Teil des Dampfes zu kondensieren. Das nicht kondensierte Gas, das die Hauptmenge der sauren Gase enthält, wird über Leitung 14 ausgetragen. Das Kondensat aus dem Kondensatbehälter 13 wird über Pumpe 15 auf den Kopf der Niederdruck-Entspannungskolonne 11 aufgegeben. The absorbent, which is still loaded with the majority of the acid gases, leaves the high-pressure expansion column 8 via line 10 and is fed into the upper region of the low-pressure expansion column 11 , where most of the CO 2 and H 2 S through Flashes are released. The absorbent is regenerated in this way. The low pressure expansion column 11 is equipped with a packing in order to provide a large surface for the heat and mass transfer. At the top of the low-pressure expansion column 11, a condenser 12 is provided with a condensate reservoir 13 in order to cool the gases 11 exiting the acid overhead from the low-pressure expansion column and to condense some of the vapor. The uncondensed gas, which contains the majority of the acid gases, is discharged via line 14 . The condensate from the condensate tank 13 is fed via pump 15 to the top of the low-pressure expansion column 11 .
Das teilregenerierte Absorptionsmittel, das noch einen Teil der sauren Gase enthält, verläßt die Niederdruck-Entspannungskolonne 11 am Boden über Leitung 16 und wird in zwei Teilströme aufgespalten. Der größere Teilstrom wird über Pumpe 17 und Leitung 4 auf den Kopf des Rohabsorbers 1 aufgegeben, wohingegen der kleinere Teil über Leitung 18 mittels Pumpe 19 im Wärmetauscher 20 aufgeheizt wird. Das aufgeheizte Absorptionsmittel wird dann in den oberen Bereich des Strippers 21 eingespeist, der mit einer Packung ausgestattet ist. Im Stripper 21 wird der größte Teil des absorbierten CO2 und H2S mittels Dampf ausgestrippt, welcher im Reboiler 22 erzeugt und in den unteren Bereich des Strippers 21 eingespeist wird. Das den Stripper 21 am Boden über Leitung 23 verlassende Absorptionsmittel weist einen nur geringen Restgehalt an sauren Gasen auf. Es wird über den Wärmetauscher 20 geleitet, wobei das aus der Niederdruck-Entspannungskolonne 11 kommende, teilregenerierte Absorptionsmittel aufgeheizt wird. Das gekühlte, regenerierte Absorptionsmittel wird mittels Pumpe 24 über Wärmetauscher 25 zurück auf den Kopf des Reinabsorbers 2 gepumpt. Über Leitung 26 kann auf den Kopf des Reinabsorbers 2 Frischwasser aufgegeben werden, um das durch die Gasströme ausgetragene Wasser zu ersetzen. Das aus dem Stripper 21 über Kopf austretende Gas wird über Leitung 27 in den unteren Bereich der Niederdruck-Entspannungskolonne 11 eingespeist. The partially regenerated absorbent, which still contains some of the acid gases, leaves the low-pressure expansion column 11 at the bottom via line 16 and is split into two partial streams. The larger partial flow is fed via pump 17 and line 4 to the top of the raw absorber 1 , whereas the smaller part is heated via line 18 by means of pump 19 in the heat exchanger 20 . The heated absorbent is then fed into the upper region of the stripper 21 , which is equipped with a pack. In stripper 21 , the majority of the absorbed CO 2 and H 2 S is stripped out by means of steam, which is generated in reboiler 22 and fed into the lower region of stripper 21 . The absorbent leaving the stripper 21 at the bottom via line 23 has only a low residual content of acid gases. It is passed over the heat exchanger 20 , the partially regenerated absorbent coming from the low-pressure expansion column 11 being heated. The cooled, regenerated absorbent is pumped back onto the head of the pure absorber 2 by means of a pump 24 via a heat exchanger 25 . Fresh water can be added to the head of the pure absorber 2 via line 26 in order to replace the water discharged by the gas streams. The gas emerging from the stripper 21 overhead is fed via line 27 into the lower region of the low-pressure expansion column 11 .
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie zu begrenzen. The following examples illustrate the invention without it limit.
Beispiel 1example 1
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Absorptionsmittel geeignet, das, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels 40 Gew.-% Methyldiethanolamin und soviel Piperazin enthält, das das Gewichtsverhältnis von Methyldiethanolamin zu Piperazin 12,5 beträgt. To carry out the process of the invention an absorbent is suitable that on the total weight of the composition contains, based 40 wt .-% methyldiethanolamine and piperazine so much that the weight ratio of methyldiethanolamine to piperazine 12; 5.
Das erfindungsgemäße Absorptionsmittel weist im Vergleich zu einem Absorptionsmittel, das bei gleichem Methyldiethanolamingehalt jedoch soviel Piperazin enthält, dass das Methyldiethanolamin-Piperazin-Gewichtsverhältnis 16 beträgt, einen verringerten Energiebedarf und Lösungsmittelumlauf auf. The absorbent according to the invention has a reduced energy requirement and solvent circulation in comparison with an absorbent which, with the same methyldiethanolamine content, contains so much piperazine that the methyldiethanolamine-piperazine weight ratio is 16 .
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