DE102011108749A1 - Wärmerückgewinnung bei Absorptions- und Desorptionsprozessen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von abzutrennenden Komponenten aus technischen Gasen mittels Absorptions- und Desorptionsprozessen, welche flüssige Absorptionsmittel anwenden, wobei mindestens eine Absorptionsvorrichtung (20) und eine Desorptionsvorrichtung (22) vorgesehen sind, dass mindestens ein Teil der die Absorptionsvorrichtung (20) verlassenden beladenen Lösung vor deren Aufwärmung abgezweigt wird und auf den Kopf der Wärmeübertragungssektion (22a) aufgegeben wird, und dieser beladene Teilstrom durch den vom unteren Teil der Desorptionsvorrichtung (22b) aufsteigenden Dampf durch Wärmetausch in der Wärmeübertragungssektion (22a) aufgewärmt wird, und der die Absorptionsvorrichtung (20) verlassende Reststrom der kalten, beladenen Lösung (5a) mittels des Entspannungsventils (25) und über den Wärmetaucher (21) in einen Druckentspannungsbehälter (26) entspannt wird, so dass sich der den Wärmetauscher (21) verlassende Strom in einen flüssigen und gasförmigen Zustand auftrennt, wobei der Druck im Druckentspannungsbehälter (26) derart abgesenkt wird, dass der gesamte Energiebedarf in Absorptions- und Desorptionsprozessen vermindert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein ökonomisches Verfahren zur Entfernung von abzutrennenden Komponenten aus technischen Gasen mittels Absorptions- und Desorptionsprozessen.
  • Bei den technischen Gasen handelt es sich meistens um Erdgas oder Synthesegas, wobei das Synthesegas aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl oder Kohlen sowie aus biologischen Rohstoffen gewonnen wird. Erdgas und Synthesegas enthalten außer den nutzbaren wertvollen Gasen auch störende Komponente wie Schwefelverbindungen, insbesondere Schwefeldioxid, Kohlendioxid und andere abzutrennende Komponenten, sowie Cyanwasserstoff und Wasserdampf. Neben Erdgas und Synthesegas gehören auch Rauchgase aus einer Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Gruppe der technischen Gase, aus denen ebenfalls störende Komponenten, wie z. B. Kohlendioxid entfernt werden. Bei den abzutrennenden Komponenten kann es sich auch um nützliche Gase handeln, die für bestimmten Zweck aufgetrennt werden sollen.
  • Sowohl physikalische als auch chemische Absorptionsmittel können zur Absorption eingesetzt werden. Chemisch wirkende Absorptionsmittel sind z. B. wässrige Aminlösungen, Alkalisalzlösungen etc. Selexol, Propylencarbonat, N-Methyl-Pyrrolidon, Mophysorb, Methanol usw. gehören zu den physikalischen Absorptionsmitteln.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, abzutrennende Komponenten aus den technischen Gasen mit Hilfe von Absorptions- und Desorptionsprozessen in einem Kreislauf zu entfernen. In der Absorptionsvorrichtung werden die abzutrennenden Komponenten von dem flüssigen Absorptionsmittel absorbiert. Während das in Lösungsmittel nicht lösliche Gas die Absorptionsvorrichtung am Kopf verlässt, verbleiben die abzutrennenden Komponenten gelöst im flüssigen Absorptionsmittel und verlassen die Absorptionsvorrichtung am Sumpf. Bevor die beladene Lösung auf den Kopf der Desorptionsvorrichtung zur Desorption aufgegeben wird, wird die beladene Lösung in der Regel über Wärmetausch mit der heißen, regenerierten Lösung vorgewärmt, wodurch ein Teil der Energie, die für die Desorption in der Desorptionsvorrichtung benötigt wird, zurückgewonnen wird.
  • Über einen am Sumpf der Desorptionsvorrichtung befindlichen Aufkocher wird mittels eines Heizmediums Dampf durch Teilverdampfung des Lösungsmittels am Sumpf innerhalb der Desorptionsvorrichtung erzeugt. Der so erzeugte Dampf wirkt dabei als Strippmedium, um die abzutrennenden Komponente aus der beladenen Lösung auszutreiben. Im Gegenstrom wird die beladene Lösung mit Strippmedium von den aufgenommenen abzutrennenden Komponenten befreit. Die ausgetriebenen abzutrennenden Komponenten verlassen die Desorptionsvorrichtung über Kopf, wobei der Dampfanteil des Strippmediums in einem Kopfkondensator kondensiert und der Desorptionsvorrichtung wieder zugeführt wird. Die von den abzutrennenden Komponenten befreite regenerierte Lösung verlässt die Desorptionsvorrichtung am Sumpf, wobei die Lösung nach erfolgtem Wärmetausch in der Regel gekühlt auf den Kopf der Absorptionsvorrichtung zurückgegeben wird. Damit ist der Kreislauf des Absorptions- und Desorptionsprozessen geschlossen.
  • Bei der Absorption, die in den meisten Fällen bei einem Betriebsdruck von 1 bis 100 bar erfolgt hat, sich eine Absorptionstemperatur von 20°C bis zu 70°C als günstig erwiesen, um die abzutrennenden Komponenten aus dem technischen Gas zu entfernen.
  • Die mit abzutrennenden Komponenten beladene Lösung kann durch Entspannen auf einen niedrigeren Druck und/oder Strippen regeneriert werden, wobei die abzutrennenden Komponenten wieder freigesetzt und/oder mittels Dampf abgestrippt werden. Nach dem Regenerationsprozess kann das Absorptionsmittel entsprechend gekühlt und wiederverwendet werden.
  • Die erforderliche Temperatur bei der Desorption in einer Desorptionsvorrichtung ist höher als die Temperatur beim Absorbieren durch das Absorptionsmittel in einer Absorptionsvorrichtung. Die Desorptionsvorrichtung wird in den meisten Fällen bei einer Temperatur zwischen 80°C bis 140°C, und einem Absolutdruck von 0,2 bis zu 3 bar betrieben.
  • Bei Absorptions- und Desorptionsprozessen kann eine Wärmerückgewinnung durch den Wärmetausch zwischen aufzuwärmender und abzukühlender Absorptionslösung mittels eines Wärmetauschers erzielt werden. Durch diesen Wärmetausch wird einerseits das aufzuwärmende Medium in wünschenswerter Weise vorgewärmt, andererseits wird das abzukühlende Medium ebenfalls in wünschenswerter Weise heruntergekühlt, wodurch der von außerhalb zuzuführende Regenerationsenergiebedarf signifikant verringert wird.
  • Selbst mit einem idealen Wärmetausch, bei dem die Temperaturannäherung zwischen der heißen regenerierten Lösung und der aufgewärmten beladenen Lösung nahezu null ist, wird bei Absorptions- und Desorptionsprozessen immer noch sehr viel Energie von außerhalb benötigt, um die Regeneration des Lösungsmittels durchzuführen. Aus ökonomischen Gründen wird der Wärmetauscher in der Regel für eine minimale Temperaturannäherung von ca. 10 K zwischen der heißen regenerierten Lösung und der aufgewärmten beladenen Lösung ausgelegt. Dies führt zu einer Erhöhung des von außen zuzuführenden Regenerationsenergiebedarfs
  • EP 1 606 041 B1 offenbart ein Verfahren zur selektiven Entfernung von Sauergaskomponenten aus Erdgas oder Synthesegas, wobei die Sauergaskomponente selektiv innerhalb von zwei Absorptionsstufen entfernt wird, in dem die beladene Lösung in zwei Stufen in einem Flashbehälter auf einen gewählten Druck entspannt und anschließend in die Desorptionsvorrichtung zur Desorption eingeleitet wird.
  • Ebenfalls ist ein Verfahren zur Entfernung von Sauergas aus Erdgas in DE 10 2005 030 028 A1 offenbart, in dem der Druck der beladenen Lösung zwischen der Absorptionskolonne und der Strippkolonne Stufenweise entsprechend geregelt wird, dass möglichst wenige zusätzliche Energie benötigt wird.
  • Aufgrund des wachsenden Bedarfs an Ressourcen ist eine ökonomische Verfahrensweise in allen Gebieten längst eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung. Es wird daher ein effizientes und kostensparendes Verfahren angestrebt.
  • Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein ökonomisch verbessertes Verfahren zur Entfernung von abzutrennenden Komponente aus technischen Gasen mittels Absorptions- und Desorptionsprozessen mit Wärmerückgewinnung zur Verfügung zu stellen, insbesondere den extern benötigten Energieverbrauch weiter zu senken.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Entfernung abzutrennenden Komponenten aus technischen Gasen gelöst, in dem das Verfahren mittels Absorptions- und Desorptionsprozessen, welche flüssige Absorptionsmittel anwenden, verwirklicht wird, wobei mindestens eine Absorptionsvorrichtung (20) vorgesehen ist, die mindestens eine Stoffübertragungssektion beinhaltet, in der die abzutrennenden Komponenten von dem flüssigen Absorptionsmittel aufgenommen werden, und mindestens eine Desorptionsvorrichtung (22) vorgesehen ist, wobei die Desorptionsvorrichtung (22) mindestens eine Wärmeübertragungssektion (22a), eine Strippsektion (22b) und einen Aufkocher (23) am Sumpf umfasst, wobei die Wärmeübertragungssektion (22a) oberhalb von der Strippsektion (22b) angeordnet ist, und die Temperatur in der Desorptionsvorrichtung (22) höher als die Temperatur in der Absorptionsvorrichtung (20) ist.
  • Die die Absorptionsvorrichtung (20) verlassende, mit abzutrennenden Komponenten beladene Lösung wird durch einen Wärmetauscher aufgewärmt, bevor diese Lösung der Desorptionsvorrichtung (22) zugeführt wird. Die für die Regeneration benötigte weitere Energie wird durch den Aufkocher (23) im Sumpf der Desorptionsvorrichtung (22) geliefert. Die durch das Strippmedium ausgetriebenen abzutrennenden Komponenten verlassen den Kopf der Strippsektion (22b) als Brüden, die weiter in die Wärmeübertragungssektion (22a) eingeführt, entsprechend gekühlt werden, und die Desorptionsvorrichtung (22) über den Kopf verlassen. Die nach der Desorption von den abzutrennenden Komponenten befreite Lösung verlässt die Desorptionsvorrichtung (22) am Sumpf, tauscht die Wärme im Wärmetauscher (21) mit der angereicherten Lösung, wird anschließend gekühlt und wird wieder der Absorptionsvorrichtung (20) zurückgeführt.
  • Mindestens ein Teil der die Absorptionsvorrichtung (20) verlassenden beladenen Lösung wird vor deren Aufwärmung abgezweigt und auf den Kopf der Wärmeübertragungssektion (22a) aufgegeben. Dieser beladene Teilstrom wird durch den vom unteren Teil der Desorptionsvorrichtung (22b) aufsteigenden Dampf durch Wärmetausch in der Wärmeübertragungssektion (22a) aufgewärmt. Der die Absorptionsvorrichtung (20) verlassende Reststrom der kalten, beladenen Lösung (5a) wird mittels des Entspannungsventils (25) und über den Wärmetauscher (21) in einen Druckentspannungsbehälters (26) entspannt, so dass sich der den Wärmetauscher (21) verlassende Strom in einen flüssigen und gasförmigen Zustand auftrennt, wobei der Druck im Druckentspannungsbehälter (26) derart abgesenkt wird, dass der gesamte Energiebedarf in Absorptions- und Desorptionsprozessen vermindert wird.
  • Im Wärmetauscher (21) wird Wärme von der regenerierten Lösung an die angereicherte Lösung übertragen. Aus ökonomischen Gründen sollte normalerweise die Temperaturdifferenz, zwischen der heißen, regenerierten Lösung und der aufgewärmten, beladenen Lösung, sowie die zwischen der abgekühlten, regenerierten Lösung und der kalten, aufzuwärmenden, beladenen Lösung, nicht kleiner als 10 K sein. Im Fall, dass nur ein Teilstrom der kalten, beladenen Lösung für die Abkühlung des größeren Mengenstroms der regenerierten Lösung zur Verfügung steht, ergibt sich zwangsläufig eine Temperaturdifferenz von größer als 10 K, da der Mengenstrom der angereicherten Lösung kleiner als der Mengenstrom der regenerierten Lösung ist. Um dennoch die in der regenerierten Lösung vorhandene Wärme möglichst vollständig zu nutzen, und die Temperaturdifferenz zwischen der abgekühlten, regenerierten Lösung und der kalten, aufzuwärmenden, beladenen Lösung wieder auf bis ca. 10 K zu reduzieren, wird erfindungsgemäß der Druck mittels des Entspannungsventils (25) im Wärmetauscher (21) auf der Seite des angereicherten Lösungsstroms so abgesenkt, dass durch die dadurch bedingte Teilverdampfung der beladenen Lösung mehr Wärme von der heißen, regenerierten Lösung an die kalte, beladene Lösung übertragen wird. Dadurch wird die im Kreislauf und in der Desorptionseinrichtung vorhandene Wärme effizient genutzt, wodurch die zusätzliche im Aufkocher (23) benötigte externe Energiemenge vermindert wird. Der Energiegewinn ergibt sich dadurch, dass nach der erfindungsgemäßen Verfahrensweise der Wärmetauscher, trotz kleinerem Mengenstroms, die gleiche Wärmemenge überträgt, wie nach dem Stand der Technik, wobei der gesamte Mengenstrom der angereicherten Lösung durch den Wärmetauscher geleitet wird und zusätzlich noch die Energie, die aus den Strippdämpfen in der Wärmeübertragungssektion (22a) auf den Teilstrom der angereicherten Lösung übertragen wird, zurückgewonnen wird. Damit wird der gesamte Energiebedarf bei Absorptions- und Desorptionsprozessen vermindert.
  • Generell versorgt der Aufkocher am Sumpf der Desorptionsvorrichtung (22) kontinuierlich mit der notwendigen Wärme, in der das Strippmedium zum Strippdampf durch den Aufkocher aufgeheizt wird. Der Strippdampf treibt die abzutrennenden Komponenten von den flüssigen Lösungsmitteln aus. Der durch die Druckabsenkung im Druckentspannungsbehälter (26) freiwerdende Dampf wird vom Kopf des Druckentspannungsbehälters (26) abgezogen und unterhalb der Wärmeübertragungssektion (22a) aufgegeben, wobei er seine Wärme an die aufzuwärmende Lösung abgibt und sich wie gewünscht abkühlt. Die abgekühlten, abgetrennten Komponenten verlassen die Desorptionsvorrichtung über Kopf und stehen für eine weitere Verarbeitung bereit, wobei kein Kondensator oder nur ein deutlich kleinerer Kondensator benötigt wird, um die abgetrennten Komponenten herunter zu kühlen.
  • Es ist bekannt, dass ein gewisser Druck vorhanden sein muss, um die Lösung durch einen Wärmetauscher und anschließend auf den Kopf der Desorptionsvorrichtung zu fördern. So wird nach dem Stand der Technik ein Druck von ca. 5 bis 6 bar hinter dem Wärmetauscher (21) benötigt. Dieser Vordruck ist erforderlich, um die geodätische Höhe der Desorptionsvorrichtung zu überwinden, um den Leitungswiderstand zu kompensieren und um ausreichende Regelreserven im Entspannungsregelventil zur Desorptionsvorrichtung zur Verfügung zu haben. Weiterer Vordruck wird benötigt, um auf den normalen Betriebsdruck der Desorptionsvorrichtung zu gelangen. Aufgrund des hohen Vordruckes ist daher der Dampfanteil in der beladenen Lösung nach der Aufwärmung im Wärmetauscher (21) entsprechend gering. Der Druck kann im Wärmetauscher nun auf einen Druck abgesenkt werden, so dass eine deutlich höhere Teilverdampfung im Wärmetauscher erlaubt. Erfindungsgemäß wird der Druck in dem Druckentspannungsbehälter (26) auf einen Druck, der höchstens 1,5 bar größer als der Druck am Kopf der Desorptionsvorrichtung (22) ist, entspannt. Damit kann die entspannte Gasphase ohne weiteres auf die Desorptionsvorrichtung (22) aufgegeben werden.
  • Abhängig vom Lösungsmittel kann der Druck bis auf 1 oder sogar 0,1 bar größer als der Druck am Kopf der Desorptionsvorrichtung (22) abgesenkt werden. Bei einer Druckabsenkung bis auf 0,1 bar größer als der Druck am Kopf der Desorptionsvorrichtung (22) erhöht sich der Dampfanteil. Der Druck kann, wenn es günstig ist, auch unter den Druck am Kopf der Desorptionsvorrichtung (22) abgesenkt werden, wobei die Gasphase dann unter der Verwendung eines Gasverdichters auf den Kopf der Desorptionsvorrichtung gefördert werden muss.
  • Die Druckentspannung lässt sich auch in mehreren hintereinandergeschalteten Druckentspannungsbehälter durchführen. Dies ist dann von Vorteil, wenn der Entspannungsdruck unterhalb des Druckes in der Desorptionsvorrichtung abgesenkt werden soll, da dann nur dieser Anteil des Dampfes verdichtet werden muss, um diesen dann in die Desorptionsvorrichtung zu fördern.
  • Der durch die Druckabsenkung im Druckentspannungsbehälter (26) freiwerdende Dampf wird vom Kopf des Druckentspannungsbehälters (26) abgezogen und oberhalb der Strippsektion (22b) aufgegeben.
  • Der durch die Druckabsenkung im Druckentspannungsbehälter (26) freiwerdende flüssige Teil wird aus dem Sumpf des Druckentspannungsbehälters (26) abgezogen und der Strippsektion (22b) zugeführt, um die übrigen abzutrennenden Komponenten aus dem Lösungsmittel auszutreiben.
  • Die Aufwärmung durch die Wärmeübertragungssektion (22a) kann eine direkte oder indirekte Wärmeübertragung sein. Der aus der Strippsektion (22b) aufsteigende Brüden gibt seine Wärme an die aufzuwärmende beladene Lösung ab. Bei einer direkten Wärmeübertragung verfügt die Wärmeübertragungssektion (22a) eine Stoffübertragungssektion, die mit Stoffübertragungselementen ausgerüstet ist, worin eine direkte Wärmeübertragung vorgenommen wird. Die herunter rieselnde beladene Losung nimmt die Wärme von dem aufsteigenden Brüden auf, wobei der Brüden entsprechend gekühlt wird. Bei einer indirekten Wärmeübertragung kann die Wärmeübertragungssektion (22a) wie ein Wärmetauscher ausgeführt sein, worin eine indirekte Wärmeübertragung vorgenommen wird. Durch diesen Apparat wird einerseits der aufsteigende Brüden wie erfordert gekühlt, andererseits wird die aufzuwärmende beladene Losung wie gewünscht aufgewärmt.
  • Der Entspannungsventil (25), Wärmetauscher (21) und der Druckentspannungsbehälter (26) sind generell auf dem Boden angeordnet. Eine vorteilhafte Anordnung der Apparate kann beispielsweise so sein, dass der Entspannungsventil (25), Wärmetauscher (21) und der Druckentspannungsbehälter (26) oberhalb des Höhenniveaus der Strippsektion (22b) angelegt sind. Dadurch wird keine weitere Pumpe zur Förderung der Lösung aus dem Druckentspannungsbehälter (26) und auf den Kopf der Desorptionsvorrichtung benötigt. Allerdings können die Vorrichtungen beliebig angeordnet sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
  • Der über die Wärmeübertragungssektion (22a) aufgewärmte Teilstrom wird auf die Strippsektion (22b) aufgegeben.
  • Bei diesem Verfahren kann ein physikalisch oder chemisch wirkendes Absorptionsmittel verwendet werden. Insbesondere kann das Verfahren zur Entfernung von Sauergaskomponenten aus technischen Gasen angewandt werden.
  • Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Beispiels mittels der Zeichnungen und Tabellen erläutert.
  • 1 stellt einen Stand der Technik dar.
  • 2 stellt die erfindungsgemäße Verfahrensweise dar.
  • 3 stellt einen alternativen Stand der Technik dar.
  • Aus einem Rohgas mit ca. 13 vol% CO2 soll ca. 90% des im Rohgas vorhandenen CO2's entfernt werden, wobei die Rohgasmenge 150000 Nm3/h beträgt. Die abzutrennenden Komponenten CO2 sollen mit Hilfe einer wässrigen MDEA-Lösung als Absorptionsmittel mit einem Lösungsmittelumlauf von ca. 1100 t/h entfernt werden. Es ergeben sich mittels eines Prozesssimulationsprogramms folgende Ergebnisse: Tabelle 1:
    Stand der Technik (Fig. 1) Erfindungsgemäße Verfahren (Fig. 2) Stand der Technik (Fig. 3)
    CO2 Rohgas kmol/h 870 870 870
    CO2 Reingas kmol/h 95.6 96.3 95.2
    CO2 Abgas kmol/h 774 773.4 774.8
    Lösungsmittelumlauf, reg. (9, 10) m3/h 1166 1169 1185
    Lösungsmittelstrom (4.) m3/h 0 248 250
    Belad. Lösung, WT, ein (5b) °c 41.1 41.1 40.9
    Belad. Lösung, WT, aus (6a) °C 113 115 115
    Reg. Lösung, WT, ein (10) °C 125.4 125.2 124.8
    Reg. Lösung, WT, aus (11) °C 48.4 52.1 62.9
    Druck Belad. Lösung WT, aus bar 4.5 2.2 4.5
    Dampfanteil der belad. Lösung (6a) % 2 6 2
    Übertragene Wärme MW 96.2 91.7 79.1
    Logarithmische Temp. Diff. °C/K 9.6 10.6 15.1
    Wärmeaustauschfläche (21) m2 12700 10700 6500
    Aufkocherleistung (23) MW 31 23 34.5
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die die Absorptionsvorrichtung verlassende, beladene Lösung in zwei Ströme aufgeteilt, wobei der Anteil des Reststroms (5a, 5b) ca. (1169 – 248)/1169 = 79% des gesamten Lösungsmittelumlaufstroms beträgt. Obwohl nur ca. 79% des gesamten Lösungsmittelstroms zur Verfügung steht, kann nahezu die gleiche Energiemenge mittels des Wärmetauschers an die Desorptionsvorrichtung wie nach dem Stand der Technik übertragen werden.
  • Bei 3 wird die beladene Lösung ohne Druckentspannung durch einen Wärmetauscher hindurchgeführt. Man erkennt hier, dass offensichtlich weniger Wärme (79.1 MW) an die Desorptionsvorrichtung übertragen wird, so dass am Ende sogar ca. (345 – 31)/31 = 11% mehr externe Energie für die gewünschte CO2-Entfernung benötigt wird. D. h. die zum Lösungsmittel passend eingestellte Druckabsenkung ist somit essentiell für die erfindungsgemäße Verfahrensweise.
  • Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist es dagegen möglich, mit deutlich weniger externer Energie in der Desorptionsvorrichtung auszukommen. So lässt sich, für dieses Beispiel bis zu (31 – 23)/31 = 26% der extern benötigten Energie im Aufkocher für die Regeneration der Lösung einsparen.
  • Aus der Tabelle ist ebenfalls zu entnehmen, dass der Dampfanteil bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise mit 6% deutlich höher ist als der im Vergleich zum Stand der Technik.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Feed Gas
    2
    Produkt Gas
    3
    Beladener Lösungsstrom
    4
    Beladener Teilstrom
    5a
    Beladener Reststrom vor dem Entspannungsventil
    5b
    Beladener Reststrom nach dem Entspannungsventil
    6, 6a
    Vorgewärmter Strom
    6b, 6c
    Dampfphase der entspannter Lösung
    7a, 7b
    Flüssiger Anteil der entspannter Lösung
    8, 9
    Regenerierter Lösungsmittelstrom
    10
    Regenerierter Lösungsmittelstrom
    11
    Lösungsmittelstrom nach Wärmetausch
    12
    Abgekühlte regenerierte Lösung
    13
    Abgetrennte Komponente
    14
    Gekühlte abgetrennte Komponente
    15
    Rückflusspumpe
    16, 27
    Pumpe
    17
    Wärmetauscher
    18
    Wärmetauscher
    19
    Rückflussbehälter
    20
    Absorptionsvorrichtung
    21
    Wärmetauscher
    22
    Desorptionsvorrichtung
    22a
    Wärmeübertragungssektion
    22b
    Strippsektion
    23
    Wärmetauscher
    24
    Abzweigung
    25
    Entspannungsventil
    26
    Druckentspannungsbehälter
    28
    Verdichter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1606041 B1 [0011]
    • DE 102005030028 A1 [0012]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Entfernung von abzutrennenden Komponenten aus technischen Gasen mittels Absorptions- und Desorptionsprozessen, welche flüssige Absorptionsmittel anwenden, wobei • mindestens eine Absorptionsvorrichtung (20) vorgesehen ist, die mindestens eine Stoffübertragungssektion beinhaltet, in der die abzutrennenden Komponenten von dem flüssigen Absorptionsmittel aufgenommen werden, und • mindestens eine Desorptionsvorrichtung (22) vorgesehen ist, wobei die Desorptionsvorrichtung (22) mindestens eine Wärmeübertragungssektion (22a), eine Strippsektion (22b) und einen Aufkocher (23) am Sumpf umfasst, und wobei die Wärmeübertragungssektion (22a) oberhalb von der Strippsektion (22b) angeordnet ist, und • die Temperatur in der Desorptionsvorrichtung (22) höher als die Temperatur in der Absorptionsvorrichtung (20) ist, und • die mit abzutrennenden Komponenten beladene Lösung durch einen Wärmetauscher aufgewärmt wird, bevor diese Lösung der Desorptionsvorrichtung (22) zugeführt wird, und der Rest der für die Desorption benötigten Energie durch den Aufkocher (23) im Sumpf der Desorptionsvorrichtung (22) geliefert wird, und • die durch das Strippmedium ausgetriebenen abzutrennenden Komponenten den Kopf der Strippsektion (22b) als Brüden verlassen, und • die Brüden weiter in die Wärmeübertragungssektion (22a) eingeführt und entsprechend gekühlt werden, und die Desorptionsvorrichtung (22) über den Kopf verlassen, und • die nach der Desorption von den abzutrennenden Komponenten befreite Lösung die Desorptionsvorrichtung (22) am Sumpf verlässt, gekühlt und wieder der Absorptionsvorrichtung (20) zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass • mindestens ein Teil der die Absorptionsvorrichtung (20) verlassenden beladenen Lösung vor deren Aufwärmung abgezweigt wird und auf den Kopf der Wärmeübertragungssektion (22a) aufgegeben wird, und • dieser beladene Teilstrom durch den vom unteren Teil der Desorptionsvorrichtung (22b) aufsteigenden Dampf durch Wärmetausch in der Wärmeübertragungssektion (22a) aufgewärmt wird, und • der die Absorptionsvorrichtung (20) verlassende Reststrom der kalten, beladenen Lösung (5a) mittels des Entspannungsventils (25) und über den Wärmetauscher (21) in einen Druckentspannungsbehälters (26) entspannt wird, so dass sich der den Wärmetauscher (21) verlassende Strom in einen flüssigen und gasförmigen Zustand auftrennt, • wobei der Druck im Druckentspannungsbehälter (26) derart abgesenkt wird, dass der gesamte Energiebedarf in Absorptions- und Desorptionsprozessen vermindert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Druckentspannungsbehälter (26) auf einen Druck entspannt wird, der höchstens 1,5 bar größer als der Druck am Kopf der Desorptionsvorrichtung (22) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in mehreren hintereinandergeschalteten Druckentspannungsbehältern entspannt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Druckabsenkung im Druckentspannungsbehälter (26) freiwerdende Dampf vom Kopf des Druckentspannungsbehälters (26) abgezogen und oberhalb der Strippsektion (22b) aufgegeben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Druckabsenkung im Druckentspannungsbehälter (26) freiwerdende flüssige Teil aus dem Sumpf des Druckentspannungsbehälters (26) abgezogen und der Strippsektion (22b) zugeführt wird.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungssektion (22a) eine Stoffübertragungssektion, die mit Stoffübertragungselementen ausgerüstet ist, aufweist, in der eine direkte Wärmeübertragung vorgenommen wird.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungssektion (22a) als Wärmetauscher ausgeführt ist, in dem eine indirekte Wärmeübertragung vorgenommen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der über die Wärmeübertragungssektion (22a) aufgewärmte Teilstrom auf die Strippsektion (22b) aufgegeben wird.
  9. Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, bei dem ein physikalisch wirkendes Absorptionsmittel verwendet wird.
  10. Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8 bei dem ein chemisch wirkendes Absorptionsmittel verwendet wird.
  11. Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10 zur Entfernung von Sauergaskomponenten aus technischen Gasen.
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