DE102012023333A1 - Verfahren zur Gasreinigung und Gasreinigungsanlage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufreinigung eines Gasgemischs (F), das erwünschte und unerwünschte gasförmige Komponenten aufweist, wobei die unerwünschten gasförmigen Komponenten unter Druck mit einem flüssigen Waschmedium, insbesondere kaltem Methanol, aus dem Gasgemisch ausgewaschen werden, wodurch wenigstens eine Waschflüssigkeit erhalten wird, und wobei bei dem Auswaschen ebenfalls teilweise in die wenigstens eine Waschflüssigkeit übergehende erwünschte gasförmige Komponenten durch Entspannung der Waschflüssigkeit und Desorption zurückgewonnen werden. Zur Entspannung der wenigstens einen Waschflüssigkeit wird wenigstens eine Entspannungsmaschine (X1, X2) verwendet. Eine Anlage, die zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens eingerichtet ist, ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufreinigung eines Gasgemischs unter Verwendung eines flüssigen Waschmediums sowie eine Anlage, die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens eingerichtet ist.
  • Stand der Technik
  • Das sogenannte RECTISOL®-Verfahren ist seit mehreren Jahrzehnten bekannt und beispielsweise in Abschnitt 5.4.2.1 des Artikels "Gas Production" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (doi: 10.1002/14356007.a12_169.pub2, elektronische Ausgabe 2007) beschrieben. Das Verfahren dient zur Entfernung unerwünschter Komponenten aus Gasgemischen, z. B. Roh- bzw. Synthesegasen, und arbeitet mittels Methanolwäsche. Unerwünschte Komponenten sind beispielsweise Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff, Kohlenoxidsulfid und Ammoniak.
  • Das Verfahren ermöglicht eine Reduzierung des Schwefelgehalts in Gasgemischen auf einen Restgehalt im ppb-Bereich und die Entfernung nahezu des gesamten Kohlenstoffdioxids in einem Schritt. Es wird z. B. in ölbasierten Synthesegasanlagen, bei der Kohlevergasung und zur Aufreinigung von Erdgas eingesetzt.
  • Die Löslichkeit der genannten Komponenten in Methanol nimmt mit abnehmender Temperatur stark zu, wohingegen die Löslichkeit der im Gasgemisch erwünschten Komponenten, beispielsweise Wasserstoff, Methan oder Kohlenstoffmonoxid, kaum beeinflusst wird. Bei der Methanolwäsche wird daher kaltes Methanol mit beispielsweise –75°C eingesetzt, um die für die Reinigung erforderliche zirkulierende Methanolmenge zu reduzieren und Verluste an den erwünschten Komponenten zu minimieren. Typischerweise erfolgt die Auswaschung der genannten unerwünschten Komponenten unter einem Druck von beispielsweise 30 bis 60 bar und bei ca. –40°C. Die geringen Temperaturen reduzieren auch die Verluste an Methanol. Ein Teil der Kälte kann anlagenintern in Form von Expansionskälte gewonnen werden.
  • Wenngleich hier überwiegend auf die Methanolwäsche Bezug genommen wird, können auch andere flüssige Waschmedien zur Aufreinigung entsprechender Gasgemische eingesetzt werden. Die genannten Drücke und Temperaturen werden auf das jeweils verwendete flüssige Waschmedium abgestimmt.
  • Bei der Auswaschung der unerwünschten Komponenten geht immer auch ein Teil der erwünschten Komponenten in das flüssige Waschmedium über. Dies wird als Koabsorption bezeichnet. Die derart koabsorbierten erwünschten Komponenten können durch (Zwischen-)Entspannung des Waschmediums, das mit mit den erwünschten und den unerwünschen Komponenten beladen ist, beispielsweise des kalten Methanols, zurückgewonnen werden. Hierbei werden die erwünschten Komponenten selektiv aus dem Waschmedium desorbiert.
  • Die Zwischenentspannung und die anschließend erforderliche Rückverdichtung kostet jedoch Energie, die der Anlage zusätzlich zugeführt werden muss. Daher besteht hier der Bedarf nach Verbesserungen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schlägt vor diesem Hintergrund ein Verfahren zur Aufreinigung eines Gasgemischs unter Verwendung eines flüssigen Waschmediums, insbesondere von kaltem Methanol, sowie eine Anlage, die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens eingerichtet ist, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • In der vorliegenden Anmeldung werden Stoffe und Stoffgemische in einer Anlage bzw. einem Verfahren, beispielsweise ein aufzureinigendes Gasgemisch wie Roh- bzw. Synthesegas und ein Waschmedium wie Methanol, als ”Ströme” und ”Fraktionen” bezeichnet. Ein Strom wird üblicherweise als Fluid in einer hierfür eingerichteten Leitung geführt. Eine Fraktion bezeichnet üblicherweise einen aus einem Ausgangsgemisch abgetrennten Anteil eines Ausgangsgemischs. Eine Fraktion kann jederzeit einen entsprechenden Strom bilden, wenn sie entsprechend geführt wird. Ein Strom kann umgekehrt beispielsweise zur Bereitstellung eines Ausgangsgemischs dienen, aus welchem eine Fraktion abgetrennt werden kann.
  • Ein Strom oder eine Fraktion kann ”reich” oder ”arm” an einer oder an mehreren enthaltenen Komponenten sein, wobei ”reich” für einen Anteil von mehr als 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99,5% oder 99,9% und ”arm” für einen Anteil von weniger als 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%, 0,5% oder 0,1%, jeweils bezogen auf eine Gewichts- oder Volumenbasis, stehen kann.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise unerwünschte gasförmige Komponenten aus dem Gasgemisch in dem flüssigen Waschmedium, beispielsweise Methanol, gelöst (absorbiert). Gleichzeitig gehen, wie eingangs erwähnt, jedoch auch erwünschte gasförmige Komponenten aus dem Gasgemisch teilweise in das flüssige Waschmedium über. Im Rahmen dieser Anmeldung wird dabei das verwendete flüssige Waschmedium nach der Wäsche, also das flüssige Waschmedium, das zu einem Teil mit erwünschten und unerwünschten gasförmigen Komponenten beladen ist, als ”Waschflüssigkeit” bezeichnet. Diese Waschflüssigkeit kann anschließend durch Desorption der erwünschten und der unerwünschten gasförmigen Komponenten zumindest zum Teil von diesen befreit werden und steht dann erneut für die Wäsche zur Verfügung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung geht von einem an sich bekannten Verfahren zur Aufreinigung eines Gasgemischs aus, das erwünschte und unerwünschte gasförmige Komponenten aufweist. Die unerwünschten gasförmigen Komponenten werden dabei unter Druck mit einem flüssigen Waschmedium, insbesondere mit kaltem Methanol, aus dem Gasgemisch ausgewaschen, wodurch wenigstens eine zuvor erläuterte Waschflüssigkeit erhalten wird. Bei dem Auswaschen ebenfalls teilweise in die wenigstens eine Waschflüssigkeit übergehende erwünschte gasförmige Komponenten werden anschließend durch Entspannung der Waschflüssigkeit und Desorption zurückgewonnen.
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, zur Entspannung der wenigstens einen Waschflüssigkeit wenigstens eine Entspannungsmaschine zu verwenden. Unter einer ”Entspannungsmaschine” wird im Rahmen dieser Anmeldung eine Maschine verstanden, die zur arbeitsleistenden Entspannung eines Fluids ausgebildet ist.
  • Eine Entspannungsmaschine kann beispielsweise als Gas-Entspannungsmaschine ausgebildet sein und ist in diesem Fall zur arbeitsleistenden Entspannung eines Fluids eingerichtet, das sich am Eintritt der Maschine im gasförmigen oder überkritischen Zustand befindet. Dieses Fluid tritt dann im Wesentlichen gasförmig oder vollständig gasförmig aus der Gas-Entspannungsmaschine aus. Der Flüssiganteil am Austritt beträgt maximal etwa 20%, vorzugsweise bis zu etwa 7%.
  • Eine Flüssigkeits-Entspannungsmaschine andererseits ist zur arbeitsleistenden Entspannung eines Fluids eingerichtet, das sich am Eintritt der Maschine im flüssigen oder überkritischen Zustand befindet. Das Fluid tritt dann im Wesentlichen oder vollständig flüssig aus der Gas-Entspannungsmaschine aus. Der Gasanteil am Austritt beträgt maximal etwa 10%, vorzugsweise bis zu etwa 5%.
  • Entspannungsmaschinen werden vorzugsweise als Expansionsturbinen, auch als Turboexpander bezeichnet, realisiert. Eine Entspannungsmaschine wird zur Abfuhr der mechanischen Energie gebremst. Dies kann beispielsweise durch eine dissipative Bremse, einen Generator und/oder durch mechanische Kopplung mit einem Gasverdichter (Booster) und/oder einer Pumpe erfolgen. Beispielsweise kann man bei Verwendung einer Entspannungsmaschine die mechanische Energie aus der arbeitsleistenden Entspannung auch als elektrische Energie zurückgewinnen und über dem Umweg über das elektrische Versorgungsnetz und einen Elektromotor zum Antrieb geeigneter Einrichtungen einsetzen. Durch die Verwendung einer Entspannungsmaschine geht die bei der Entspannung freiwerdende Energie damit nicht verloren, sondern kann sinnvoll genutzt werden. Zudem bewirkt die Abfuhr der Energie aus dem Fluid, hier der Waschflüssigkeit, eine Abkühlung, was bei physikalischen Waschverfahren eine nennenswerte Ersparnis an externem Fremdkältebedarf bewirkt. Dies erhöht den Wirkungsgrad entsprechender Anlagen.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann daher mit der Entspannungsmaschine wenigstens eine weitere Maschine, insbesondere wenigstens eine Pumpe bzw. wenigstens ein Verdichter und/oder wenigstens ein Generator angetrieben werden. Insbesondere entsprechende Pumpen und/oder Verdichter sind ohnehin in der Anlage vorhanden und können direkt (über eine mechanische Kopplung) oder indirekt (durch Stromerzeugung durch einen Generator) durch die wenigstens eine Entspannungsmaschine angetrieben werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst in einer vorteilhaften Ausgestaltung, die unerwünschten gasförmigen Komponenten mit kaltem Methanol als flüssigem Waschmedium bei einem Auswaschdruck von 30 bis 80 bar aus dem Gasgemisch auszuwaschen. Die wenigstens eine Waschflüssigkeit wird dann in der wenigstens einen Entspannungsmaschine von dem Auswaschdruck auf einen Druck von ca. 10 bis 25 bar (a) entspannt. Ein derartiges Druckgefälle kann durch Verwendung einer entsprechend ausgebildeten Entspannungsmaschine besonders effizient genutzt werden. Wie eingangs erwähnt, ist das Verfahren jedoch nicht auf Methanol als Waschmedium beschränkt, sondern kann prinzipiell auch bei allen anderen physikalischen und chemischen Absorptionsverfahren im angegeben Druckbereich angewendet werden.
  • In dem Verfahren werden gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform die unerwünschten gasförmigen Komponenten mit dem kalten Methanol bei einer Temperatur des kalten Methanols von –30 bis –60°C ausgewaschen. Wie erläutert, ist bei derartigen tiefen Temperaturen die Löslichkeit der unerwünschten Komponenten in Methanol stark erhöht, wohingegen die Löslichkeit der erwünschten Komponenten kaum beeinflusst wird. Ein Teil der erforderlichen Kälte kann anlagenintern in Form von Expansionskälte, nämlich z. B. in der erfindungsgemäß vorgesehenen wenigstens einen Entspannungsmaschine, gewonnen werden.
  • In dem Verfahren erfolgt die Auswaschung besonders effizient, wenn die unerwünschten gasförmigen Komponenten unter Druck mit kaltem Methanol aus dem Gasgemisch in wenigstens einer Säule ausgewaschen werden. Entsprechende Säulen sind auf dem Fachgebiet bekannt und weisen beispielsweise mehrere Trennböden und Kühleinrichtungen auf.
  • Nach der Entspannung in der wenigstens einen Entspannungsmaschine und nach der Desorption der erwünschten gasförmigen Komponenten werden diese zumindest teilweise rückverdichtet. Hierzu kann besonders effizient ein Verdichter eingesetzt werden, der mit einer entsprechenden Entspannungsmaschine mechanisch gekoppelt ist und/oder welcher mit Strom betrieben wird, der aus einem entsprechend angetriebenen Generator stammt.
  • Das erläuterte Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn nach der Desorption der erwünschten gasförmigen Komponenten aus der Waschflüssigkeit die unerwünschten Komponenten in wenigstens einer Säule zumindest teilweise aus der Waschflüssigkeit desorbiert werden. Hierbei ist insbesondere die sogenannte selektive Desorption vorteilhaft, wobei die unerwünschten Komponenten zumindest teilweise einzeln desorbiert werden. Beispielsweise können hierbei Schwefelwasserstoff und/oder Kohlenstoffdioxid selektiv gewonnen und in geeigneter Weise genutzt werden.
  • Wie bereits erläutert, umfassen in einem entsprechenden Verfahren die unerwünschten gasförmigen Komponenten zumindest Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff, Kohlenoxidsulfid und Ammoniak und/oder die erwünschten gasförmigen Komponenten zumindest Wasserstoff, Methan und Kohlenstoffmonoxid. Als Gasgemisch wird insbesondere ein Rohgas verwendet. Die Erfindung eignet sich damit in besonderer Weise zur Verwendung bei bekannten Vergasungsverfahren, beispielsweise der Biomassevergasung und/oder der Kohlevergasung. Mit dem erläuterten Verfahren können jedoch auch andere, insbesondere natürliche Gasgemische wie Erdgas effektiv aufgereinigt werden.
  • Eine erfindungsgemäße Anlage ist zur Durchführung eines Verfahrens zur Aufreinigung eines Gasgemischs wie zuvor erläutert eingerichtet. Sie weist wenigstens eine Absorptionseinrichtung, um unerwünschte gasförmige Komponenten insbesondere unter Druck und bei tiefen Temperaturen mit einem entsprechenden Waschmedium aus dem Gasgemisch auszuwaschen, auf. Hierdurch kann wenigstens eine Waschflüssigkeit erhalten werden. Ferner ist wenigstens eine Desorptionseinrichtung vorgesehen, um bei dem Auswaschen ebenfalls teilweise in die wenigstens eine Waschflüssigkeit übergehende erwünschte gasförmige Komponenten durch Entspannung der Waschflüssigkeit und Desorption zurückzugewinnen. Die wenigstens eine Desorptionseinrichtung umfasst erfindungsgemäß wenigstens eine Entspannungsmaschine. Die erfindungsgemäße Anlage profitiert von den zuvor erläuterten Vorteilen in gleicher Weise, so dass auf diese ausdrücklich verwiesen werden kann. Eine derartige Anlage kann aufgrund der hier eingesetzten wenigstens einen Entspannungsmaschine besonders energieeffizient betrieben werden.
  • Die Erfindung und weitere Aspekte der Erfindung sind gegenüber dem Stand der Technik in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Anlage zur Aufreinigung eines Gasgemischs unter Verwendung von Methanol als Waschmedium gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt eine Anlage zur Aufreinigung eines Gasgemischs unter Verwendung von Methanol als Waschmedium gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Aufreinigung eines Gasgemischs unter Verwendung von Methanol als Waschmedium gemäß dem Stand der Technik. Die Anlage ist insgesamt mit 100 bezeichnet. Wie erwähnt, kann statt Methanol auch ein anderes flüssiges Waschmedium verwendet werden, so dass die entsprechenden Erläuterungen nicht nur für Methanol gelten.
  • Die Darstellung ist stark schematisiert, insbesondere sind vorhandene Steuer- bzw. Regeleinrichtungen nicht gezeigt. Die Funktion der in fachüblicher Weise dargestellten Ventile ergibt sich aus den folgenden Erläuterungen und ist nicht einzeln angegeben. Der Anlage wird über eine Leitung a ein aufzureinigendes Gasgemisch F, beispielsweise ein Rohgas aus einem Kohlevergasungsprozess, zugeführt. Über eine Leitung b wird Methanol zugespeist. Dies dient dazu, bei der anschließenden Abkühlung des Gasgemischs auf unter 0°C ein Ausfrieren von in dem Gasgemisch enthaltenem Wasser zu vehindern.
  • Ein entsprechender Strom wird in einem Wärmetauscher E1 abgekühlt und in einen Abscheider S0 geleitet. Ein vom Kopf des Abscheiders S0 über eine Leitung c abgezogener gasförmiger Strom wird in eine erste Säule C1 eingespeist, die eine Kühleinrichtung R1 aufweist. Bodenseitig des Abscheiders S0 fällt ein Methanol-Wasser-Gemisch an, das zur Rückgewinnung des Methanols über eine Leitung d zu einer nicht dargestellten Abtrenneinrichtung geleitet werden kann. Stromauf des Wärmetauschers E1 erfolgt über eine Leitung e und mittels eines Verdichters V1 zusätzlich eine Rückspeisung von zurückgewonnenen erwünschten Komponenten des aufzureinigenden Gasgemischs F in die Leitung a, wie im Detail nachfolgend erläutert.
  • Eine sich im Sumpf der ersten Säule C1 abscheidende flüssige Fraktion kann über eine Leitung f abgezogen und über ein Entspannungsventil (zwischen)entspannt werden. Der (zwischen)entspannte Strom wird in einen Abscheider S1 eingespeist. Entsprechendes gilt für eine in einer definierten Höhe der ersten Säule C1 über eine Leitung g entnommene flüssige Fraktion. Diese wird teilweise in die erste Säule C1 rückgespeist und teilweise, ggf. nach Erwärmung gegen weitere Ströme, ebenfalls in einem Entspannungsventil (zwischen)entspannt und in einen Abscheider S2 eingespeist. Die Abscheider S1 und S2 können auch in entsprechende Säulen integriert sein.
  • In den Abscheidern S1 und S2 reichern sich kopfseitig erwünschte (und daher zurückzugewinnende) Komponenten des Gasgemischs F an. Diese sind neben den unerwünschten Komponenten in den flüssigen Fraktionen enthalten, welche aus der ersten Säule C1 über die Leitungen f und g entnommen wurden. Diese erwünschten Komponenten gelangen, wie erläutert, durch Koabsorption neben den unerwünschten Komponenten in das als Waschmedium verwendete Methanol. Bei den erwünschten Komponenten handelt es sich beispielsweise um Wasserstoff, Methan und Kohlenstoffmonoxid, bei den unerwünschten Komponenten beispielsweise um Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff und Kohlenoxidsulfid.
  • Die erwünschten gasförmigen Komponenten können vom Kopf der beiden Abscheider S1 und S2 abgezogen und nach Rückverdichtung in einem Verdichter, beispielsweise dem Verdichter V1, über die Leitung e in die Leitung a zurückgespeist werden. Eine flüssige Sumpffraktion aus dem Abscheider S1 kann über eine Leitung h in einen mittleren Bereich einer zweiten Säule C2 eingespeist werden. Eine flüssige Sumpffraktion aus dem Abscheider S2 kann über eine Leitung i kopfseitig in die zweite Säule C2 eingespeist werden. Diese Säule wird unten erläutert. Eine Anlage 100 kann auch weitere Säulen, beispielsweise zur Rückgewinnung von Methanol aus dem Methanol-Wasser-Gemisch in der Leitung d, und/oder zur selektiveren Desorption der erwünschten und/oder der unerwünschten Komponenten aufweisen. In diesem Fall kann beispielsweise eine flüssige Sumpffraktion aus dem Abscheider S2 auch anteilig in die zweite Säule C2 und wenigstens eine weitere Säule eingespeist werden.
  • In der ersten Säule C1 kann unter zusätzlicher Einspeisung eines methanolreichen Stroms über eine kopfnah angeordnete Leitung k ein weitgehend von unerwünschten Komponenten befreites Synthesegasprodukt P erhalten werden. Dieses kann über eine Leitung l abgezogen und in dem Wärmetauscher E1 erwärmt werden. Die Säule C1 ist damit als Teil einer Absorptionseinheit 1 ausgebildet.
  • Die dargestellte Anlage 100 ist zur selektiven Abtrennung zumindest der unerwünschten Komponenten Schwefelwasserstoff und Kohlenstoffdioxid ausgebildet. Hierzu wird die zweite Säule C2 als Kohlenstoffdioxidabtrennsäule betrieben. Diese ist Teil einer Schwefelwasserstoffanreicherungseinheit 2. Neben den über die Leitungen h und i eingespeisten und bereits erläuterten Fraktionen wird in die zweite Säule C2 über eine Leitung m zusätzlich Spülstickstoff N2 eingespeist, der dazu verwendet werden kann, Kohlenstoffdioxid aus der entsprechenden Methanolfraktion auszutreiben. Der zweiten Säule C2 kann daher kopfseitig über eine Leitung n eine kohlenstoffdioxidreiche Fraktion CO2, vorzugsweise reines Kohlendioxid, entnommen werden. Diese Fraktion wird ebenfalls in dem Wärmetauscher E1 erwärmt.
  • Über eine weitere Leitung o kann der zweiten Säule C2 in einer definierten Höhe sogenanntes Tailgas T entnommen werden. Bei diesem Tailgas T handelt es sich um ein Gemisch weiterer unerwünschter Komponenten außer Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid. Das erhaltene Tailgas T wird ebenfalls in dem Wärmetauscher E1 erwärmt. Eine entsprechende Anlage 100 kann auch zumindest eine weitere Säule aufweisen, die zur weiteren Aufbereitung des Tailgases T verwendet werden kann.
  • Die Anlage 100 weist eine dritte Säule C3 auf, die in der Anlage 100 als Schwefelwasserstoffabtrennsäule betrieben wird und Teil einer Desorptionseinheit 3 ist. Diese weist eine Heizeinrichtung H1 und eine Kühleinrichtung R2 auf. In die dritte Säule C3 kann über eine Leitung p mittels einer Pumpe P2 eine flüssige Fraktion aus der zweiten Säule C2 eingespeist werden. Vom Kopf der dritten Säule C3 kann über eine Leitung q kopfseitig eine Schwefelwasserstofffraktion H2S abgezogen werden. Im Sumpf der dritten Säule C3 fällt dadurch nahezu reines Methanol an, das mittels einer Leitung r und einer Pumpe P3 über einen Wärmetauscher E2 zurück in die erste Säule C1 gepumpt werden kann.
  • Durch einen geeigneten Betrieb der Anlage 100 kann mittels dieser ein Verfahren zur Aufreinigung eines Gasgemischs F mit erwünschten und unerwünschten Komponenten realisiert werden, bei. dem die unerwünschten Komponenten unter Druck mit kaltem Methanol aus dem Gasgemisch ausgewaschen werden. Durch die Zwischenentspannung, hier über die Entspannungsventile in den Leitungen f und g, können erwünschte Komponenten, die bei dem Auswaschen der unerwünschten Komponenten ebenfalls teilweise in das Methanol übergehen, zumindest zum Teil zurückgewonnen werden.
  • In 2 ist eine Anlage 10 zur Durchführung eines Verfahrens zur Aufreinigung eines Gasgemischs unter Verwendung von Methanol als Waschmedium gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt und insgesamt mit 10 bezeichnet.
  • Die Anlage 10 weist die wesentlichen Komponenten der Anlage 100 auf, die hier nur teilweise mit – dann identischen – Bezugszeichen angegeben sind und nachfolgend der Übersichtlichkeit nicht erneut erläutert werden.
  • Die Anlage 10 unterscheidet sich von der Anlage 100 dadurch, dass zur Entspannung der flüssigen methanolreichen Fraktionen, die der ersten Säule C1 entnommen werden, und die neben den unerwünschten Komponenten auch erwünschte Komponenten, die bei dem Auswaschen der unerwünschten Komponenten in der ersten Säule C1 ebenfalls teilweise in das Methanol übergehen, zwei Entspannungsmaschinen in Form der Expander X1 und X2 vorgesehen sind. Die Expander X1 und X2 können beispielsweise mechanisch über geeignete Wellen mit mechanisch angetriebenen Einheiten wie dem Verdichter V1 oder den Pumpen P2 und P3 gekoppelt sein. Durch die Expander X1 und/oder X2 kann beispielsweise auch wenigstens ein Generator angetrieben werden. Derartige zusätzliche Einrichtungen sind in der 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Abschnitt 5.4.2.1 des Artikels ”Gas Production” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (doi: 10.1002/14356007.a12_169.pub2, elektronische Ausgabe 2007) [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Aufreinigung eines Gasgemischs (F), das erwünschte und unerwünschte gasförmige Komponenten aufweist, wobei die unerwünschten gasförmigen Komponenten unter Druck mit einem flüssigen Waschmedium, insbesondere kaltem Methanol, aus dem Gasgemisch ausgewaschen werden, wodurch wenigstens eine Waschflüssigkeit erhalten wird, und wobei bei dem Auswaschen ebenfalls teilweise in die wenigstens eine Waschflüssigkeit übergehende erwünschte gasförmige Komponenten durch Entspannung der Waschflüssigkeit und Desorption zurückgewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entspannung der wenigstens einen Waschflüssigkeit wenigstens eine Entspannungsmaschine (X1, X2) verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mit der zur Entspannung der wenigstens einen Waschflüssigkeit verwendeten Entspannungsmaschine (X1, X2) wenigstens eine Maschine, insbesondere wenigstens ein Verdichter (V1), wenigstens eine Pumpe (P2, P3) und/oder wenigstens ein Generator, angetrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die unerwünschten gasförmigen Komponenten mit kaltem Methanol als flüssigem Waschmedium unter einem Druck von 30 bis 80 bar (a) aus dem Gasgemisch ausgewaschen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die wenigstens eine Waschflüssigkeit in der wenigstens einen Entspannungsmaschine (X1, X2) von dem Auswaschdruck auf einen Druck von ca. 10 bis 25 bar (a) entspannt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die unerwünschten gasförmigen Komponenten mit dem flüssigen Waschmedium bei einer Temperatur des flüssigen Waschmediums von –30 bis –60°C ausgewaschen werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die unerwünschten gasförmigen Komponenten unter Druck mit dem flüssigen Waschmedium aus dem Gasgemisch in wenigstens einer Säule (C1) ausgewaschen werden.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die aus der Waschflüssigkeit desorbierten erwünschten gasförmigen Komponenten zumindest teilweise rückverdichtet werden.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem nach der Desorption der erwünschten gasförmigen Komponenten aus der Waschflüssigkeit die unerwünschten Komponenten in wenigstens einer Säule (C2, C3) zumindest teilweise aus der Waschflüssigkeit desorbiert werden.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die unerwünschten gasförmigen Komponenten zumindest Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff, Kohlenoxidsulfid und Ammoniak und/oder die erwünschten gasförmigen Komponenten zumindest Wasserstoff, Methan und Kohlenstoffmonoxid umfassen, wobei als Gasgemisch (F) insbesondere ein Rohgas verwendet wird.
  10. Anlage (10), die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet ist, mit wenigstens einer Absorptionseinrichtung, um unerwünschte gasförmige Komponenten unter Druck mit einem flüssigen Waschmedium, insbesondere kaltem Methanol, aus dem Gasgemisch auszuwaschen, wodurch wenigstens eine Waschflüssigkeit erhalten wird, und mit wenigstens einer Desorptionseinrichtung, um bei dem Auswaschen ebenfalls teilweise in die wenigstens eine Waschflüssigkeit übergehende erwünschte gasförmige Komponenten durch Entspannung der Waschflüssigkeit und Desorption zurückzugewinnen, wobei die wenigstens eine Desorptionseinrichtung wenigstens eine Entspannungsmaschine (X1, X2) aufweist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106984099A (zh) * 2017-03-20 2017-07-28 鲁西化工集团股份有限公司煤化工分公司 一种低温甲醇洗尾气回收利用系统、方法及应用
CN110280040A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 崔静思 一种二氧化碳气体气提的装置和方法
EP3583997A1 (de) * 2018-06-18 2019-12-25 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur reinigung von rohsynthesegas

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015012213A1 (de) * 2015-09-17 2017-03-23 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Elektrolyten aus Synthesegasen
CN112899039A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 西安交通大学 一种低温甲醇洗工艺流程中使用的减压节能方法及系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR068841A1 (es) * 2007-10-12 2009-12-09 Union Engeneering As Remocion de dioxido de carbono de un gas de alimentacion
DE102007056625B3 (de) * 2007-11-23 2008-09-04 Lurgi Gmbh Verfahren zur Behandlung eines CO2 enthaltenden Prozessgasstrom
CN101254388B (zh) * 2008-04-03 2010-08-04 清华大学 一种采用碳酸二甲酯作为吸收剂的脱碳工艺
CN101830462B (zh) * 2010-06-03 2012-05-23 清华大学 采用碳酸二甲酯吸收和膜解吸结合的co2捕集方法
CN102151457B (zh) * 2011-02-09 2013-06-05 清华大学 一种采用碳酸二乙酯作为吸收剂的脱碳方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Abschnitt 5.4.2.1 des Artikels "Gas Production" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (doi: 10.1002/14356007.a12_169.pub2, elektronische Ausgabe 2007)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106984099A (zh) * 2017-03-20 2017-07-28 鲁西化工集团股份有限公司煤化工分公司 一种低温甲醇洗尾气回收利用系统、方法及应用
EP3583997A1 (de) * 2018-06-18 2019-12-25 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur reinigung von rohsynthesegas
WO2019242883A1 (en) * 2018-06-18 2019-12-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L' Exploitation Des Procedes Georges Claude Process and plant for purifying crude synthesis gas
CN110614012A (zh) * 2018-06-18 2019-12-27 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于纯化粗合成气的方法和设施
CN110614012B (zh) * 2018-06-18 2023-04-07 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于纯化粗合成气的方法和设施
CN110280040A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 崔静思 一种二氧化碳气体气提的装置和方法

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