DE1494806C3

DE1494806C3 - Verfahren zur Schwefelwasserstoff- und Kohlendioxyd-Wäsche von Brenn- und Synthesegasen und Regenerierung des beladenen Waschmittels

Info

Publication number: DE1494806C3
Application number: DE1494806A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Wilfried Dipl.- Ing. 6500 Mainz Gruenewald; Gerhard Dr.-Ing. 6078 Neu-Isenburg Hochgesand
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1966-10-14
Filing date: 1966-10-14
Publication date: 1975-07-10
Also published as: GB1196658A; DE1494808B2; DE1494808A1; DE1494806B2; US3531917A; DE1494806A1; GB1203103A

Description

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unter —10° C und bei Drücken über 2 atü arbeitet, gehend überwinden lassen. So gelingt die Gewinnung

wird beispielsweise ein Rohgas aus der Druckver- von H₂S-reichen Abgasen bei der Reinigung von

gasung von Kohlen, das unter einem Druck von Rohgasen mit kleinem Verhältnis H₂S/CO₂, ins-

20 atü anfällt und neben etwa 4 Volumprozent besondere 1 :30 und weniger, mittels physikalisch

Schwefelverbindungen etwa 30 Volumprozent CO₂ 5 wirkender organischer Lösungsmittel, wenn man die

enthält, nach Abkühlung unter 0° C in einem ein- Gasreinigung in zwei aufeinanderfolgenden, mit dem-

zigen Waschprozeß auf Synthesegas-Qualität ge- selben Waschmittel arbeitenden Stufen, wovon die

bracht, wobei der Durchsatz im Bereich von 50 000 erste der Entfernung des H₂S (und gegebenenfalls

bis 150 000Nm³/h liegt. In diesem Waschprozeß, der COS und anderer Schwefelkomponenten), die zweite

auch mehrstufig ausgestaltet werden kann, werden io der Entfernung des CO₂ dient, durchführt und das

außer CO₂ und H₂S auch die organischen Schwefel- aus der ersten Waschstufe beladen ablaufende

verbindungen ausgewaschen, während Kohlenwasser- Waschmittel einem Gegenstrom-Stoffaustausch zur

stoffe, insbesondere die ungesättigten, als Harzbildner Aufkonzentrierung des H₂S unterwirft. Zu diesem

bekannten, mit dem bei der Kühlung anfallenden Zweck wird das den Sumpf der H₂S-Waschkolonne

Kondensat aus dem Rohgas ausscheiden. 15 verlassende Waschmittel zunächst zur Wiedergewin-

Ein Nachteil der physikalischen wie auch mancher nung der Nutzkomponenten vorentspannt und dann

chemischer Waschverfahren besteht darin, daß das einer Gegenstrom-Kolonne, welche ähnlich wie eine

Waschmittel keine sehr große Selektivität für H₂S Rektifiziersäule wirkt und bei mittlerem Druckniveau,

gegenüber CO₂ aufweist. Wenn, wie es sehr häufig d. h. zwischen dem Rohgasdruck und dem Atmo-

vorkommt, der H₂S-Gehalt des Rohgases bedeutend ao sphärendruck, arbeitet, zugeführt,

kleiner ist als der CO₂-Gehalt, gewinnt man bei ge- Das vorentspannte Waschmittel wird an mittlerer

ringer Selektivität das ausgewaschene H₂S nur stark Stelle in die Gegenstrom-Kolonne eingespeist und

verdünnt mit CO₂, auch wenn man die Gasreinigung fließt dann im Gegenstrom zum aufsteigenden H₂S-

zweistufig ausführt, wobei die erste Stufe allein auf reichen Gas herab. Dabei belädt es sich weiter mit

die Auswaschung des H₂S ausgerichtet ist. Dies ist 35 H₂S, während ein Teil des im Waschmittel gelöst

insofern von Bedeutung, als man im allgemeinen be- enthaltenen CO₂ ausgestript wird. Vom Sumpf wird

strebt ist, einerseits die aus dem Druckgas ausge- das Waschmittel über einen Wärmeaustauscher zur

waschenen Schwefelkomponenten in möglichst kon- Regenerierkolonne geführt, wo es in bekannter

zentrierter Form zu gewinnen, damit ihre nutzbrin- Weise durch Auskochen völlig entgast wird. Von

gende Weiterverarbeitung zu elementarem Schwefel 3» dem hierbei ausgetriebenen H₂S-reichen Abgas dient

oder Schwefelsäure erleichtert wird. Andererseits ist ein Teil als Produkt, während" der Rest als Rückgas

man bemüht, das aus dem Gas entfernte CO₂ mög- für die Konzentrierung in den Sumpf der Gegen-

lichst rein zu erhalten, um es als Abgas gefahrlos in strom-Kolonne strömt. Nach dem Stoffaustausch im

die Umgebung ablassen oder, bei noch größeren Unterteil der Kolonne wird es im Oberteil mit

Reinheitsanforderungen, für Synthesezwecke, wie 35 H₂S-frei am Kopf aufgegebenem Waschmittel ge-

z. B. für die Harnstoff-Synthese, verwenden zu waschen, so daß das Kopf produkt praktisch

können. schwefelfrei anfällt, während die zurückgedrängten

Ein weiterer Nachteil der physikalisch lösenden Schwefel-Komponenten über die Konzentrierung in Waschmittel liegt in der Tatsache, daß auch die den tieferen Lagen in die Regenerierkolonne und von Selektivität gegenüber den Nutzkomponenten des 40 da in das H,S-Abgas gelangen.
Rohgases, vor allem gegenüber Wasserstoff und Werden die Schwefelverbindungen im Unterteil der Kohlenmonoxyd, gegebenenfalls auch Methan und Gegenstromkolonne stark angereichert, so belädt sich Äthan, begrenzt ist. Bei der Entfernung der stören- das Waschmittel wegen der großen Löslichkeit dieser den Rohgasanteile wird stets ein wenn auch meist Schwefelverbindungen sehr stark, und es ist auch sehr kleiner Teil dieser Nutzkomponenten mit 45 eine verhältnismäßig große Rückgasmenge im Sumpf absorbiert. Man kann sie bekanntlich teilweise der Gegenstromkolonne erforderlich. Aus diesem wiedergewinnen, indem man das Waschmittel nach Grunde ist es in vielen Fällen zweckmäßig, die Be-Verlassen des Absorptionsturmes zuerst nur mäßig triebstemperatur im Unterteil der Gegenstromentspannt, so daß in erster Linie nur die im Wasch- kolonne durch einen ein- oder angebauten Wärmemittel wenig löslichen Nutzkomponenten entweichen 5° austauscher anzuheben, der zweckmäßig durch und sodann wieder in das Druckgas rekomprimiert Dampf und/oder durch warmes regeneriertes Waschwerden können. Der Energieaufwand für diese mittel beheizt wird. Auf diese Weise wird das Rekompression wird allerdings dadurch vergrößert, Lösungsvermögen des Waschmittels bezüglich aller daß man bei möglichst weitgehender Wiedergewin- Gaskomponenten erniedrigt, so daß nicht nur seine nung der Nutzkomponenten auch einen mehr oder 55 Beladung entsprechend abnimmt, sondern auch für weniger großen Ballast an sauren Gasen, welche die Anreicherung eine kleinere Rückgasmenge nötig ebenfalls bei der Teilentspannung des Waschmittels ist. Der Wärmeaustauscher läßt sich ganz oder teilfrei werden, mitverdichten muß. Will man z.B. 90% weise einsparen, indem man den Dephlegmator der der mitabsorbierten Nutzgase rekomprimieren, so Regenerierkolonne abschaltet oder drosselt und das kann bei den üblichen Schaltungen das zu rekompri- ^6o Rückgas mit hoher Temperatur und entsprechend mierende Gas nur zu etwa 20% aus diesen Nutz- hohem Gehalt an Absorptionsmitteldampf in die gasen, zu 80% aus den sauren Gaskomponenten be- Gegenstromkolonne führt, so daß Betriebstemperatur stehen. durch Kondensation des Absorptionsmitteldampfes

Es wurde gefunden, daß sich beide Nachteile und die Abkühlung in ausreichendem Maße angedurch eine geeignete Anwendung von Reabsorbern, 65 hoben wird.

Apparaten zur nochmaligen Absorption von bereits Auf die beschriebene Weise wird das in der ersten

gelösten und durch Druck- oder Partialdruck-Sen- Waschstufe vom Waschmittel zunächst aufgenom-

kung wieder freigesetzten Gaskomponenten, weit- mene H₂S—CO₂-Gemisch bei der Regeneration in

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zwei Teilströmen abgegeben: einem schwefelfreien mäßig auf den Kopf der Gegenstrom-Anreicherungs-CO₂-Abgas am Kopf der Gegenstromkolonne und kolonne kein vollständig regeneriertes Waschmittel einem H₂S-reichen Abgas am Kopf der Regenerier- auf, sondern verwendet solches, welches in der kolonne. Da in der ersten Waschstufe die Entfernung zweiten Waschstufe schon der Entfernung von CO₂ der Schwefelkomponenten aus dem Rohgas voll- 5 aus dem Rohgas gedient hat und dann, nach Verständig abgeschlossen wird, fällt der zweiten Wasch- lassen des CO₂-Absorptionstunns, durch Entspanstufe nur noch die Entfernung des im Rohgas ver- nung auf den Druck der Anreicherungskolonne gebliebenen CO₂ zu. Die Regenerierung in dieser bracht wird.

zweiten Waschstufe erfolgt in bekannter Weise durch Der zur Verminderung der Rekompressionsarbeit

Entspannen, bei hohen Reinheitsforderungen auch io vorgesehene Reabsorber wird zweckmäßig jeweils mit Unterstützung eines Stripgases in der letzten Ent- auf diejenige Entspannungskammer aufgesetzt, aus Spannungsstufe. Das dabei anfallende Abgas ist eben- der das Rekompressionsgas entnommen werden soll, falls schwefelfrei. Während im Unterteil das vom ersten Waschturm

Die beschriebene Gegenstrom-Anreichungskolonne beladen abgezogene Waschmittel die zu rekompriläßt sich besonders gut in das Gesamtverfahren ein- 15 rnierenden Gase durch Teilentspannung freigibt, fügen, wenn man der Gasreinigung eine bestimmte werden im Oberteil die aufsteigenden Entspannungs-Anordnung zugrunde legt, die wie folgt kurz erläutert gase mit Waschmittel von den sauren Ballastgasen, sei. vorwiegend CO₂, befreit, bevor sie zum Rekom-

Führt man die Reinigung des Rohgases in zwei pressor zur Rückführung in das Druckgas geleitet Stufen durch, welche völlig voneinander getrennt ao werden. Diese Art der Reabsorption ist schon mehrsind, so wäscht das in der ersten Waschstufe auf den fach ausgeführt worden, jedoch stets in der Weise, Absorptionsturm völlig regeneriert auflaufende daß man zur Reabsorption vollständig regeneriertes Waschmittel zusammen mit den Schwefelkomponen- Waschmittel verwendet hat. Im vorliegenden Fall ist ten auch einen beträchtlichen Teil des im Rohgas es aber nicht nötig, ein von sauren Komponenten enthaltenen CO₂ aus. Dadurch wirdinderH₂S-Wäsche as völlig gereinigtes Rekompressionsgas zu erhalten, nicht nur ein entsprechend großer Betrag an Absorp- vielmehr soll nur das Volumen dieses Gasstromes tionswärme vom Waschmittel aufgenommen, sondern möglichst verringert werden, um die Kompressionsauch seine Waschkraft bezüglich CO₂ nur schlecht energie zu vermindern. Es genügt daher völlig, wenn ausgenutzt. Es wurde gefunden, daß sich beide der Gehalt an CO₂ von z.B. anfänglich 80 auf 20% Mangel vermeiden lassen, indem die erste und die 30 erniedrigt wird. Hierzu braucht man aber kein mit zweite Waschstufe in der Weise miteinander ver- mehr oder weniger großem Aufwand vollständig flochten werden, daß das in der ersten Waschstufe regeneriertes Waschmittel zur Reabsorption, sondern vollständig regenerierte Waschmittel zunächst als kann teilregeneriertes Waschmittel verwenden. Absorptionsmittel für CO₂ in der zweiten Waschstufe Arbeitet z. B. die erste Entspannungsstufe, aus der und dann erst zur H₂S-Entfernung in der ersten 35 die Gase rekomprimiert werden sollen, bei einem Waschstufe verwendet wird. Hierbei tritt das Wasch- Druck von 8 ata, dann kann zur Reabsorption ein mittel bereits CO₂-gesättigt in den H₂S-Absorptions- Waschmittel verwendet werden, welches lediglich turm ein und erwärmt sich dabei nur wenig, da die durch Entspannen auf Atmosphärendruck teilregeabsorbierte Menge an Schwefelkomponenten wegen neriert ist.

der meist niedrigen Konzentration im Rohgas nur 40 Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zui sehr klein ist. Entfernung von H₂S und CO₂ aus Brenn- unc

Die Waschmittelmenge in dem Kreislauf über beide Synthesegasen unter Gewinnung eines schwefel Waschstufen ist auf die H^S-Entfernung in der ersten wasserstoffreichen und eines schwefelfreien Abgas Waschstufe abgestellt. Sie reicht daher nicht zur stromes durch Waschen des Rohgases unter erhöhten CO₂-Entfernung in der zweiten Waschstufe aus. Dem 45 Druck mit einem organischen Lösungsmittel, da genannten großen Kreislauf wird daher innerhalb der durch Entspannen und Erwärmen regeneriert wire zweiten Waschstufe ein zusätzlicher kleiner Wasch- in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe alle Schwe mittel-Kreislauf überlagert, welcher aber nur der felverbindungen aus dem Rohgas ausgewasche CO₂-Grobreinigung im Unterteil des Absorptions- werden.

turms der zweiten Waschstufe dient und daher nur 5° Erfindungsgemäß wird dabei das mit H₂S und CC eine entsprechend grobe Regenerierung erfordert. beladene Waschmittel aus der ersten Stufe vor de

Während der erstgenannte Waschmittelstrom des völligen Regeneration einer Gegenstromkolonne i großen Kreislaufs vom Sumpf des CO₂-Waschturms mittlerer Höhe zugeführt, in die am Kopf schwefe auf den Kopf des H₂S-Waschturms geleitet wird, ge- freies Waschmittel und über dem Sumpf schwefe langt der Rest im kleinen Kreislauf zur Grobregene- 55 wasserstoffreiches Abgas aus der Vollregeneratic rierung der zweiten Waschstufe, in der das Wasch- des Waschmittels eingeleitet wird und aus der e mittel nur durch Entspannung, gegebenenfalls noch schwefelwasserstoffreiches Waschmittel vom Sum mit Unterstützung eines Stripgases in der letzten Ent- zur Vollregeneration geführt und am Kopf e Spannungsstufe, regeneriert und dann, seinem Rest- schwefelfreies Abgas abgeleitet wird, gehalt an CO₂ entsprechend, an passender Stelle 60 Die zur Wiedergewinnung von Nutzgasen aus d wieder dem CO₂-Waschturm erneut zugeführt wird. jeweils ersten Entspannungsstufen der Regeneriert Oberhalb dieser Zuführung erfolgt dann die Beseiti- des ersten und zweiten Waschkreislaufs über ein gung des CO₂ aus dem Druckgas bis auf den ge- Kompressor in das Druckgas zurückgeführten E wünschten Restgehalt, der in der Größenordnung spannungsgase werden zweckmäßig zuvor in eini von nur 10 bis 50 ppm liegen kann, durch das in der 65 Reabsorber oder zwei parallelgeschalteten Reabs< Regenerier-Kolonne vollständig entgaste Waschmittel bem von ihrem Ballast an CO₂ weitgehend befr; des großen Kreislaufs. wozu ein nur teilregeneriertes Waschmittel verwen<

In ganz entsprechender Weise gibt man zweck- wird. Die durch die Reabsorption des CO₂ an

reicherten Nutzgase können aber auch ohne Rekom- ein Teil des in der Regenerierkolonne 8 ausgetriebepression als heizwertreiches Brenngas abgegeben nen H₂S-reichen Gas-Waschmitteldampf-Gemisches werden. zurückgeführt. Das diesem Rückgas entgegenrieselnde

In der Zeichnung ist das Fließschema einer Anlage Waschmittel nimmt H₂S aus dem Rückgas auf, wobei zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens 5 CO₂ entgast, und wärmt sich infolge der Abkühlung beispielsweise dargestellt. des warm eintretenden Rückgases und der Konden-

Die Anlage besteht im wesentlichen aus einem sation der darin enthaltenen Methanoldämpfe an. H₂S-Absorptionsturm 4, einem COj-Absorptions- Zur Verringerung der Rückgasmenge wird dieses turm 5 mit der Grobwaschzone 51 und der Fein- Waschmittel im Wärmeaustauscher 74 noch weiter waschzone 52, einem Entspannungsturm 7 zur Ent- io angewärmt. Durch die Leitung 27 fließt das Waschspannung des H₂S-beladenen Methanols, enthaltend mittel aus dem Sumpf des Gegenströmers über den die Entspannungskammer 71 mit der Reabsorptions- Austauscher 85 in die Regenerierkolonne 8 mit dem zone 72 und die als Gegenstrom-Anreicherungsstufe Aufkocher 81 und dem Dephlegmator 82. Das aus-(Gegenströmer) ausgebildete Entspannungskammer getriebene H₂S-reiche Gas wird teils als Rückgas in 73, aus einer Regenerierkolonne 8 zur Heißregene- 15 der Leitung 26 zum Gegenströmer 73, teils als Abgas rierung des H₂S-beladenen Methanols mit Aufkocher über den Kondensator 83 und die Leitung 28 in eine 81, Dephlegmator 82 und Kondensator 83 und aus weiterverarbeitende Anlage geführt, z. B. in eine einem Entspannungsturm 9 zur Regenerierung des Schwefelgewinnung.

CO₂-beladenen Methanols, enthaltend die Entspan- Die Pumpe 84 fördert das vollständig regenerierte

nungskammer 91 mit der Reabsorptionszone 92 und ao Waschmittel aus dem Sumpf der Regenerierkolonne 8 die Entspannungskammern 93 und 94. über die Wärmeaustauscher 85, 74 und 95, in denen

Das zu reinigende Gas tritt, auf etwa —10° C vor- es sich abkühlt, in der Leitung 13 auf den Kopf des gekühlt und von Kondensat befreit, durch die Lei- CO.,-Absorbers 5.

tung 10 in einen Schlußkühler 43 ein, in dem es Aus dem Sumpf des CO₂-Absorbers 5 wird mittels

durch indirekten Wärmeaustausch auf etwa — 30⁰C »s der Leitung 29 die Waschmittelmenge, die auf den abgekühlt wird. Anschließend strömt es zur Aus- Kopf des Gegenströmers aufgegeben und nur durch Waschung des H₂S und der übrigen Schwefelverbin- Entspannen regeneriert wird, abgezogen. Sie fließt düngen durch den Absorber 4. über die Entspannungsvorrichtung 30 in die Ent-

Das entschwefelte Druckgas fließt in der Leitung Spannungskammer 91, in der durch eine erste teil-11 zum CO₂-Absorber 5 und strömt in diesem auf- 30 weise Entspannung praktisch das gesamte, im wärts dem herabrieselnden durch die Leitung 13, 14 Waschmittel der zweiten Stufe gelöste H₂ und CO und 15 zugeführten kalten Waschmittel entgegen. zusammen mit CO₂ entgast.

Das gereinigte Druckgas tritt aus dem Oberteil des In der über der Entspannungsstufe 91 angeordne-

Absorbers 5 aus und wird durch die Leitung 12 zur ten Reabsorptionszone 92 wird aus dem Entspanweiteren Verarbeitung geführt. 35 nungsgas das CO₂ größtenteils wieder ausgewaschen,

Das für die Auswaschung der Schwefelverbindun- wobei zur Auswaschung teilregeneriertes Waschmitgen erforderliche Waschmittel wird aus dem Sumpf tel verwendet wird, das von der Pumpe 96 aus der des CO₂-Absorbers 5 entnommen und von der Entspannungsstufe 94 angesaugt und über die Lei-Pumpe 41 über die Leitung 16 auf den Kopf des tung 19 und 31 auf die Absorptionszone 92 aufge-H₂S-Absorbers 4 aufgegeben. Aus dem Sumpf des 40 geben wird. In der Leitung 21 strömt das verblei-Absorbers 4 fließt das Waschmittel in der Leitung 17 bende Gas zum Kompressor 6. Das für die CO₂-mit der Entspannungsvorrichtung 18 in die Entspan- Reabsorption verwendete Waschmittel fließt in die nungskammer 71. Entspannungsstufe 91 und wird zusammen mit dem

Hier werden durch eine erste teilweise Entspan- dort aufgegebenen Waschmittel über die Leitung 32 nung die im Waschmittel gelösten, wenig löslichen *5 mit der Entspannungsvorrichtung 33 unter weiterer Nutzgas-Komponenten, in der Hauptsache H₂ und Entspannung in die Kammer 93 geführt. Aus dem CO, freigesetzt. In der darüberliegenden Reabsorp- Sumpf dieser Entspannungskammer 93 fließt ein tionszone 72 wird mit teilregeneriertem Waschmittel, Teil des Waschmittels über die Leitung 24 auf den das die Pumpe 96 aus der Entspannungskammer 94 Kopf des Gegenströmers 73, der Rest strömt durch über die Leitungen 19 und 20 auf die Reabsorptions- 5" die Leitung 34 mit der Entspannungsvorrichtung 35 zone 72 fördert, der größte Teil des in diesen Ent- unter weiterer Entspannung in die Kammer 94. Hier spannungsgasen enthaltenen CO₂ wieder ausge- wird das Waschmittel im Wärmeaustauscher 95 waschen. Das verbleibende Gas wird zusammen mit durch indirekten Wärmeaustausch mit regeneriertem dem Gas aus der entsprechenden Stufe 92 des CO₂- Waschmittel erwärmt, wodurch eine weitere Ent-Entspannungsturms 9 vom Kompressor 6 verdichtet 55 gasung erreicht wird.

und über die Leitung 21 ins Rohgas zurückgeführt. Aus dem Sumpf der Entspannungskammer 94 för-

Das für die Reabsorption verwendete Waschmittel dert die Pumpe 97 das entspannungsregenerierte fließt durch die Entspannungsstufe 71 und wird zu- Waschmittel in der Leitung 14 auf den Kopf der sammen mit dem dort aufgegebenen Waschmittel Grobwaschzone 51. Die in den Entspannungskamüber die Leitung 22 mit der Entspannungsvorrich- 60 mern 93 und 94 frei werdenden Abgase strömen in tung 23 an mittlerer Stelle in den Gegenströmer 73 der Leitung 36 aus der Anlage,
entspannt. Auf den Kopf des Gegenströmers 73 wird Zur Deckung von Kälteverlusten ist am CO₂-Ab-

über die Leitung 24 teilregeneriertes Waschmittel aus sorber 5 ein Kühlkreislauf vorgesehen. Die Pumpe der Entspannungsstufe 93 aufgegeben, das die in den 53 saugt die notwendige Waschmittelmenge aus dem Abgasen enthaltenen Schwefelverbindungen aus- 65 Sumpf des Absorbers 5 an und fördert sie durch den wäscht, so daß das über die Leitung 25 abfließende NH₃-Verdampfer 54, in dem die notwendige Kälte-Kopfprodukt praktisch schwefelfrei ist. In den Unter- leistung zugeführt wird, in der Leitung 15 an eine teil des Gegenströmers 73 wird über die Leitung 26 passende Stelle der Grobwaschzone 51.

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Zur Vereinfachung des Fließschemas sind Wärme- dichter 6 zusammen mit dem entsprechenden Gas

austauscher, die zur Rückgewinnung von Kälte die- aus der CCX-Entspannungsstufe 91/92 ins Rohgas

nen, nicht eingezeichnet. zurück.

Im Mittelteil des Gegenströmers 73 entspannen die

Zahlenbeispiel _{5 aus der Kammer 71} zufließenden 85 mVh Methanol

Das zu reinigende Gas, das bereits auf eine Tem- auf etwa 1,8 ata. Auf den Kopf des Gegenströmers

peratur unter O⁰C abgekühlt und von ausgeschiede- lauf en etwa 70 m³/h Methanol von -58⁰C zu.
nem Kondensat getrennt ist, trete mit folgender Gas- Beide Waschmittelmengen (zusammen etwa

zusammensetzung in die erste Stufe der Gasreinigung 155 m³/h) werden im Unterteil des Gegenströmers

ein: io durch etwa 5000 Nm³/h Rückgas und etwa

QQ 30% 1000 NnvVh Methanoldampf sowie durch den

TTQ² j₀. Wärmeaustauscher 74 angewärmt und über den

² ° Wärmeaustauscher 85 in die Regenerierkolonne 8

^H2 ^{53 /o} gepumpt, die bei etwa 2 ata arbeitet.

CO 14% ₁₅ Etwa 155 m³/h regeneriertes Waschmittel fließen

Rest (CH₄+ N₂) 2% durch die Wärmeaustauscher 85, 74 und 95, in denen

es sich auf etwa — 50⁰C abkühlt, auf den Kopf des

Die Menge betrage am Eintritt in die Anlage CO₂-Absorbers 5.

100 000Nm³/h, der Druck 30 ata. Als Waschmittel AusdemGegenströmer73tretenetwal5000Nm³/h

werde Methanol verwendet. 20 praktisch schwefelfreie Abgase mit einer Temperatur

Das durch die Leitung 10 zugeführte Rohgas wird von etwa —55° C und einem Druck von etwa 1,3 ata

im Wärmeaustauschersystem 43 durch indirekten aus.

Wärmeaustausch mit Produkt- und Abgasen sowie Die in der Regenerierkolonne 8 ausgetriebenen mit verdampfendem NH₃ auf etwa 3O⁰C abgekühlt etwa 7500 Nm³/h Gas bestehen zu etwa 40% aus und nach Abtrennung vom ausgeschiedenen Konden- 35 H₂S. 5000 Nm³/h werden als Rückgas verwendet, sat in den Absorber 4 zur Entfernung der Schwefel- die restlichen 2500 Nm³/h strömen über den Konkomponenten geleitet. Mit etwa der gleichen Tem- densator 83, in dem die im Gas enthaltenen Methaperatur verläßt das entschwefelte Druckgas, aus dem noldämpfe auskondensiert werden, zur weiterverarnoch kein CO₀ ausgewaschen wurde, den H₂S- beitenden Anlage.

Waschturm 4 und gelangt durch die Leitung 11 "in 30 Aus dem Sumpf des CO₂-Absorbers 5 fließen etwa

den CO,-Absorber 5. In dessen Unterteil 51 werden 130 mVh Methanol zur Regenerierkolonne 9. In der

etwa 85% des im Gas enthaltenen CO₂, im Oberteil ersten, bei etwa 8 ata betriebenen Entspannungs-

52 die restlichen 15 % ausgewaschen. " stufe 91 entgasen etwa 1500 Nm³/h Gas, wovon etwa

Etwa 69 000 Nm³/h Gas treten mit einem Druck 1200 Nm³/h in der Reabsorptionszone 92 durch etwa

von etwa 28,2 ata und einer Temperatur von etwa 35 20 m³/h Methanol wieder ausgewaschen werden.
48° C mit folgender Zusammensetzung aus dem Die verbleibenden etwa 300 Nm³/h fördert der

Waschturm 5 aus: Verdichter 6 zusammen mit den 300Nm³/h aus der

H₂S-Entspannungskammer 71/72 ins Rohgas zurück.

"2 ^etwa '' °'° In die Entspannungskammer 93 treten etwa

CO etwa 20% ₄₀ 150 _ms/h auf etwa 1,3 ata entspanntes Methanol ein.

Rest (CH₄ + N₂) etwa 3 % Etwa 70 m³/h davon fließen von hier auf den Kopf

des Gegenströmers 73, die restlichen 80 m³/h in die

Für die Auswaschung der Schwefelkomponenten Entspannungskammer 94, die etwa bei Atmosphärenim Absorber 4 werden etwa 70 m³/h Methanol be- druck betrieben wird. Aus deren Oberteil werden nötigt, die mit einer Temperatur von etwa 32° C 45 etwa 35 m³/h Methanol abgezweigt und auf die Reaus dem Sumpf des Absorbers 5 entnommen werden. absorptionszonen 72 und 92 aufgegeben. Die ver-In der Entspannungskammer 71 wird das aus dem bleibenden 45 m³/h fließen durch den Wärmeaustau-Absorber 4 abfließende Methanol auf etwa 8 ata scher 95, erwärmen sich hier unter weiterer Ententspannt. Dabei entgasen etwa 1000Nm³/h Gas, gasung und werden anschließend auf den Kopf der wovon etwa 700 Nm³/h in der Reabsorptionszone 72 50 Grobwaschzone 51 gepumpt. Aus denEntspannungsdurch etwa 15 m³/h Methanol wieder ausgewaschen kammern 93 und 94 treten zusammen etwa werden. Die restlichen 300 Nm³/h fördert der Ver- 13 500 Nm³/h praktisch schwefelfreies Abgas aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Zur Lösung der genannten Reinigungsaufgabe sind Patentansprüche: zahlreiche Verfahren bekanntgeworden. Technische Bedeutung haben hierunter insbesondere die Absorp-

1. Verfahren zur Entfernung von Schwefel- tionsverfahren erlangt, nach welchen das Gas einer wasserstoff und Kohlendioxyd aus Brenn- und 5 ein- oder mehrstufigen Wäsche mit flüssigen Absorp-Synthesegasen unter Gewinnung eines schwefel- tionsmitteln unterworfen wird, die die Gasverunreiniwasserstoffreichen und eines schwefelfreien Ab- gungen entsprechend ihrem Lösungsvermögen gleichgasstromes durch Waschen des Rohgases unter zeitig oder hintereinander aus dem Gas absorbieren, erhöhtem Druck mit einem organischen Lösungs- daran anschließend unter Freisetzung der aufgenommittel, das durch Entspannen und Erwärmen io menen Gasbestandteile regeneriert und dann im regeneriert wird, in zwei Stufen, wobei in der Kreislauf der Gaswäsche erneut zugeführt werden, ersten Stufe alle Schwefelverbindungen aus dem Man kann diese Absorptionsverfahren grob in zwei Rohgas ausgewaschen werden, dadurch ge- Gruppen unterteilen: solche mit chemisch wirkenden kennzeichnet, daß das mit H₂S und CO₂ Absorptionsmitteln und solche mit physikalisch wirbeladene Waschmittel aus der ersten Stufe vor der 15 kenden.

völligen Regeneration einer Gegenstromkolonne Zur ersten Gruppe gehören insbesondere die mit in mittlerer Höhe zugeführt wird, in die am Kopf wäßrigen Lösungen von anorganischen oder orgaschwefelfreies Waschmittel und über dem Sumpf nischen Basen oder Alkalisalzen schwacher anorgaschwefelwasserstoffreiches Abgas aus der Voll- nischer oder organischer Säuren arbeitenden Waschregeneration des Waschmittels eingeleitet werden ao verfahren. Sie unterliegen den stöchiometrischen Ge- und aus der schwefelwasserstoffreiches Wasch- setzen, haben meistens auch einen der ausgewaschen mittel vom Sumpf zur Vollregeneration geführt nen Menge saurer Komponenten proportionalen und am Kopf ein schwefelfreies Abgas abgeleitet Dampfverbrauch für die Regenerierung und eignen wird. sich daher vorwiegend zur Entfernung im Rohgas

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 schwach bis mäßig konzentrierter saurer Verunreinikennzeichnet, daß der Gegenstromkolonne am gungen sowie für Fälle, bei denen billige Wärme zur Kopf kohlendioxydhaltiges Absorptionsmittel aus Verfugung steht.

der zweiten Stufe, welches auf den Druck der Handelt es sich dagegen um die Reinigung großer

Gegenstromkolonne entspannt ist, zugeführt wird, Gasmengen mit hohen Gehalten der zu entfernenden

während dem zweiten Waschturm am Kopf 30 sauren Komponenten, so bedient man sich in zuneh-

reines, vollregeneriertes Absorptionsmittel und mendem Maße physikalischer Waschverfahren unter

dem ersten Waschturm am Kopf kohlendioxyd- Verwendung von organischen Lösungsmitteln als

reiches Absorptionsmittel aus dem Sumpf des Absorptionsmittel. Das einfachste und wohl auch

zweiten Waschturmes aufgegeben wird. älteste physikalische Gaswaschverfahren ist die

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, 35 Drackwasserwäsche zur Absorption von CO₂. Anders dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf der als bei den chemisch wirkenden Absorptionsmitteln Gegenstromkolonne indirekt mittels Dampf oder hängt die zur Entfernung einer einzelnen Kompowarmen, vollregenerierten Absorptionsmittels ge- nente bei gegebener Rohgasmenge erforderliche heizt wird. Waschmittelmenge bei einem physikalisch wirkenden

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, 4° Absorptionsmittel außer vom temperaturabhängigen dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf der Löslichkeitskoeffizienten in erster Näherung nur vom Gegenstromkolonne direkt durch warmes, noch Gesamtdruck, unter dem die Wäsche erfolgt, ab. Die Absorptionsmitteldampf enthaltendes schwefel- Löslichkeit eines Gases in der Waschflüssigkeit wasserstoff reiches Kopf gas der Regenerations- wächst dabei mit fallender Temperatur und steigenkolonne geheizt wird. 45 dem Druck. Entsprechend erfolgt die Regeneration

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, da- durch Druckminderung (Entspannung) und/oder durch gekennzeichnet, daß die durch Vorentspan- durch Temperaturerhöhung.

nen aus dem beladenen Absorptionsmittel der Die Vorteile der physikalischen Waschverfahren

ersten Stufe gewonnene nutzgashaltige Gas- bezüglich Kapazität und Energiebedarf treten dabei

fraktion vor der Rekompression zur Rückführung 5° um so stärker hervor, je höher der Druck des zu

in das Rohgas mit nur durch Entspannen regene- reinigenden Gases ist; denn mit steigendem Gas-

riertem Absorptionsmittel aus der zweiten Stufe druck sinkt einerseits die zur Reinigung erforderliche

gewaschen wird. Waschmittelmenge, und andererseits kann die Regenerierung zu einem immer größeren Teil durch

55 reine Entspannung des Waschmittels bewerkstelligt

werden.

Die physikalischen Gaswaschverfahren arbeiten in der Regel bei Umgebungstemperatur oder darunter,

Die Verfahren zur Reinigung technischer Brenn- vorzugsweise Temperaturen bis — 40° C und tiefer, und Synthesegase, wie sie z. B. aus festen oder flüs- ⁶° Die Wahl der Absorptionstemperatur richtet sich sigen Brennstoffen erzeugt, als Naturgas gewonnen nach der Flüchtigkeit des Absorptionsmittels. Auch oder durch Umwandlung gasförmiger Brennstoffe er- bei den bekannten Tieftemperaturverfahren, die mit halten werden, dienen in erster Linie der Entfernung niedrigsiedenden Absorptionsmitteln wie Methanol der sauren Komponenten, der Schwefelverbindungen oder Aceton arbeiten, kann bei entsprechend hohem und der ungesättigten Kohlenwasserstoffe aus dem 65 Druck im Rohgas, etwa 60 ata und höher, die AbRohgas. Den volumenmäßig größten Teil nehmen sorptionstemperatur über 0° C liegen,
hiervon in der Regel Kohlendioxyd und Schwefel- Nach einem dieser bekannten Verfahren, das mit wasserstoff ein. Methanol als Absorptionsmittel bei Temperaturen