DE1544080A1

DE1544080A1 - Verfahren zur Reinigung von Synthesegasen

Info

Publication number: DE1544080A1
Application number: DE19651544080
Authority: DE
Inventors: Hochgesand Dr Gerhard
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1965-11-15
Filing date: 1965-11-15
Publication date: 1969-07-31
Also published as: FR1501225A; GB1160374A; JPS5127629B1; DE1544080B2; US3453835A; DE1544080C3; NL6616005A

Description

VerHaaren »«r Reinigung yon flrnttoaesegι

Die beiden von gasförmigen Einsatzstoffen ausgehenden Synthesen der chemiechen Großindustrie «lud dl· Ammoniakevntheee; unddie Methanolaynthese. Die Hydrierung von Kohlenmonoxid zu Kohlenwasserstoffen hat an praktischer Bedeutung etwa· verloren.

Ausgangsmaterial dieser Prozesse sind Wasserstoff bzw. Kohlenmonoxyd-Waseerstoffgemische. Der Waeserstoffbedarf der chemischen Großindustrie auch HLr andere Prozesse als die Ammoniaksvntheee wird bekanntlich zu einem erheblichen Teil aus Kohlenmonoxyd-Wasserstoff-Gemischen, dem sogenannten Wasser« gas durch Umwandlung des Kohlenmonoxyd* mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd und Abtrennen des letzteren vom Wasserstoff gewonnen.

Die Vergasung von festen oder flüssigen Brennstoffen mit Wasserdampf und gebenenfalls Sauerstoff oder Luft und die Spaltung flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf sind demgemäß wichtige Quellen für Wasserstoff und Kohlenmonoxyd als Grundstoffe der chemischen Industrie.

Die Verunreinigungen, die aus den rohen« durch Vergasung bzw. Spaltung fester flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe mit Wasserdampf und gegebenenfalls Sauerstoff (Luft) erzeugten Kohlenmonoayd und Wasserstoff enthaltenden Gasgemisch su entfernen sind, sind Kohlendioxyxl, Schwefelwasserstoff, organische Schwefelverbindungen einschließlich KohlenoxydsuLfid, In einzelnen Fällen auch Methan und im Falle der Herstellung reinen Wasserstoffes auch das Kohlenmonoxyd selbst.

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Neue Unterlagen (^

Bei der Herstellung von Brenngasen für die Energieversorgung, z. B. von Stadtgas oder Ferngas stellen sich für die Gasreinigung ahnliche Aufgaben. Eine Gasentschweflung ist in jedem Falle zu fordern» Die Entfernung von Kohlendioxyd wird für Einstellung von Heizwert und Dichte des Gases herangezogen. Eine Verminderung des Gehaltes an Kohlenmonoxyd, zum Zwecke der Entgiftung kann durch Hydrierung zu Methan oder durch Umsetzung mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd erfolgen.

Bei der Reinigung von Naturgasen steht im allgemeinen die Entschwefelung im Vordergrund. Hier sind Schwefelwasserstoffgehalte zwischen 10 und 20 Vol. % keine Seltenheit· Es sind aber auch Erdgasvorkommen bekannt« die Gase mit Kohlendioxydgehalten über 20 Vol. % ausstoßen.

Wird an den genannten Gasen eine Umwandlung von Kohlenmonoxyd mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd (Kohlenmonoxyd-Konvertierung) vorgenommen« dann ergibt sich zwangsläufig ein· Erhöhung des Kohlendioxydgehaltes, der z. B. bei der Herstellung von Wasserstoff bis zu 50 Vol. % erreichen kann.

Zur Entfernung saurer Komponenten z. B. CO„, H-S₄ HCN, SO. aus technischen Gasen sind seit langem die chemisch wirkenden Gaswaschprozesse bekannt. Sie verwenden alkalisch > reagierende Absorptionslosungen« welche die sauren Gaskomponenten an ihren Alkaligehalt binden« Diese Lösungen können durch Erwärmen und Ausblasen mit Dampf oder Luft und, falls die Gaswäsche unter erhöhtem Druck erfolgt» durch Entspannen regeneriert und wieder verwendbar gemacht werden« Ihre Absorptionsvermögen unterliegt den stöchiometrischen Gesetzen«

Zur Auswaschung hoher Konzentrationen von Gasverunreinlgungen und bzw. oder zur Reinigung sehr grofler Gasmengen werden in neuerer Zeit die

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physikalischen Gaswaschprozesse unter Druck bevorzugt.

Als einfachster physikalisch wirkender Gaswaschprozees ist die Druck« waeserwasche für Kohlendioxyd und gegebenenfalls Schwefelwasserstoff bekannt. Sie beruht auf den vergleichsweise hohen und selektiven Lösungsvermögen des Wassers für CO₀ und H-S gegenüber CO, H₀, CH.. Die in der Absorptionsßtufe bei hohem Druck aus dem zu reinigenden Gas im Wasser absorbierten Mengen an CO₀ und HS werden beim Entspannen auf Umgebungsdruck in der Regeneration wieder ausgetrieben, und das Wasser kann danach als Absorptionsmittel wieder verwendet werden« Außer Wasser werden sahireiche organische Flüsigkeiten als Absorptionsmittel für physikalisch wirkende Gaswaschprozesse verwendet. Eines der ältesten Beispiele ist die ölwäsche zur Absorption von Benzol Naphtalin usw. aus Kokereigas.

Neuere Verfahren verwenden Methanol« Aceton, Glykol, Kohlensäureester niederer Alkohole bei hohen Drücken und tiefen Temperaturen in der Absorption«· stufe. Manche dieser Lösungsmittel vermögen mehrere Gasverunreinigungen, z. B. CO₀, H₀S, organische Schwefelverbindungen und niedere gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe gleichzeitig und fast gleich gut aus dem zu reinigenden Gas aufzunehmen.

Anders als bei den chemisch wirkenden Absorptionslösungen hingt da· Lösungevermögen der physikalisch wirkenden Absorptionsmittel in erster Näherung nur vom Druck und der Temperatur« unter denen die Gaswäsche erfolgt, ab· Die Löslichkeit eines Gases in einer Flüsigkeit wächst mit fallender Temperatur und steigendem Druck. Demgemäß erfolgt die Regeneration durch Druckverminderung (Entspannung;) und bzw. oder Temperaturerhöhung«

Nach einem dieser bekannten Verfahren« das mit Methanol als Absorption«·

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mittel bei Temperaturen unt/-10 C und bei Drücken Ober 2 atü arbeitet,

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wird beispielsweise ein Rohgas aus der Druckvergasung von Kohlen« das unter einem Druck von 20 atü anfällt, neben etwa 4 Vol. % Schwefelverbindungen etwa 30 Vol. % CO₉ enthalt, nach Abkühlung und Abscheidung des Kondensates durch Waschen bei «30 bis -4Q°C in einem einzigen Waschprozess auf Synthesegasqualität gebracht, wobei der Durchsatz im Bereich

von etwa 50 000 bis 150 000 Km je Stunde ist. In dem einzigen Waschprozess, der auch mehrstufig ausgestaltet sein kann, werden außer CO₂ und H-S auch die organischen Schwefelverbindungen und vorzugsweise ungesättigte, als Harzbildner bekannte Kohlenwasserstoffe gemeinsam ausgewaschen.

Bei der Vergasung bzw. Spaltung Insbesondere flüssiger oder gasförmiger BrennstdTe mit Wasserdampf und gegebenenfalls Sauerstoff oder Luft zu einem rohen Synthesegas geht die Entwicklung dahin, die Rohgaserzeugung unter höherem Druck auszuführen. Es wurde schon vorgeschlagen, die Rohgaserzeugung unter dem Druck vorzunehmen, unter dem die das Reingas verbrauchende Synthese ausgeführt wird. Insbesondere zur Spaltung flüssiger Kohlenwasserstoffe sind Prozesse, die bei Drücken über 50 ata, beispielsweise von 70 bis 170 ata arbeiten, bekannt geworden.

Dadurch, daß die Kompressionsarbeit bereits vor der Gaserzeugung zusammengefaßt wird, ergibt sichdne Vereinfachung der Anlage und eine Verringerung der Energiekosten. Außerdem bietet eine solche Arbeitsweise eine einfache und vorteilhafte Verwertungemöglichkeit für unter hohem Druck anfallende Naturgase.

Für die auf die Gaserzeugung bis zur Synthese oder anderweitige Verwertung folgenden Gasbehandlungsstufen« wie Kohlenmonoacydumwandlung und Gasreinigung ergeben sich durch diese hohen Drücke einig· Vorteile, aber auch einige Komplikationen.

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Für die Gasreinigung ergeben sich bei der Verwendung physikalisch wirkender Absorptionsmittel als Vorteile eine kleiner· Absorptionsmittelmenge und demgemäß auch kleinere Apparaturen, sowie unter Umstanden auch weniger tiefe Absorptionstempefaturen« di· 0⁰C auch über·· schreiten können.

Eine Komplikation besteht darin, daß nach der teilweisen oder völligen Umformung von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd und Wasserstoff im Gas Kohlendioxydkonzentrationen erreicht werden, bei denen bereits oberhalb -30 C, häufig sogar oberhalb 0⁰C die Kondensation fön flüssigem CO₂ erfolgt. So liegt beispielsweise bei einem CO.-Partialdruck von 45 ata der CO₂-TaU punkt im Bereich von ♦ 1O⁰C.

Es ist schon versucht worden, aus Gasen, die reich an Kohlendioxyd eind, einen großen Teil derselben durch Kondensation auszuscheiden und den verbleibenden gasförmigen Rest aus dem Gas nach bekannten Verfahren, z. B. mit Methanol auszuwaschen.

Bei dieser Arbeitsweise muß die Abkühlung des Gases zwecks Kondensation des CO₂ indirekt erfolgen. Die Temperatur bei dieser Abkühlung darf den Tripelpunkt des Kohlendioxyds bei -57 C nicht unterschreiten. Das hat aber zur Folge, daß das auskondensierte CO» bei einer höheren Temperatur als -57⁰C wieder verdampft werden muli und dabei kein· niedrigeren Temperatur« als etwa -50°C bewirken kann.

Das aus dem zu reinigenden Gas durch indirekte Kühlung auskondensierte flüssige CO₀ ist nicht rein, sondern enthalt noch andere Gasbestandteile, inebesondere Nutzkomponenten wie CO und H₃ gelöst. Die letzteren müssen oft durch stufenweise Entspannung wiedergewonnen und nach Rekompression la das zu reinigend· Gas zurückgeführt werden· Dazu sind aber erheblich«

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Zusatzeinrichtungen erforderlich.

Ea wurde gefunden, daß es verfahrenstechnisch einfacher und vorteilhafter ist, das gesamte Kohlendioxyd in Gegenwart eines flüssigen Absorptionsmittel·, zweckmäßig in Gegenwart von Methanol oder Aceton auszuscheiden. Wird dieses Absorptionsmittel mit einer sehr tiefen Temperatur in den Absorptions· prozess eingeführt« dann wirkt es auch als Kälteträger in einem direkten Wärmeaustausch. Der Wegfall der bei ausschließlich indirekter Kühlung erforderlichen großen Wärmeaustauschfiäschen, ist ein verfahrensmäßig und kostenmäßig sehr beträchtlicher Vorteil.

Wird beispielsweise ein Gas mit einem Gesamtdruck von 150 ata und einem Kohlendioxydgehalt von 30 Mol. % bei einer Sumpftemperatur von -30°C im Waschturm mit Methanol gewaschen, dann kann die Absorptionsmittelmenge bei genügend tiefer Kopftemperatur so klein gehalten werden, daß die aus dem Sumpf zur Regeneration abgeleitete Flüssigkeit ru 50 Mol. % und mehr aus CO₀ besteht.

Zur Regeneration und Rückgewinnung des Absorptionsmittel* wird das CO _ aus der Flüssigkeit durch Entspannen, zweckmäßig mehrstufig, gegebenenfalls unter Vakuum und bzw. oder Mitwirkung eines Strippgases in der letzten Stufe, ausgetrieben.

Dabei kühlt sich das Absorptionsmittel auf tiefer« Temperaturen, die meist unter dem Tripelpunkt des Kohlendioxyds liegen, ab und wird dann als Absorptions- und direktes Kühlmittel auf den Absorptionsturm zurückgeführt.

Häufig ist jedoch die Kohlendioxydbeladung des den Waschturm verlassenden Absorptionsmittels so hoch, daß sich das Gemisch bei der anschließenden Regenerierung durch Entspannen und gegebenenfalls Strippen auf Temperaturen unterhalb der Schmelzkurve abkühlen kann. Ih diesem Fall wird zweckmäßig in der letzten Entspannungsstufe gegebenenfalls vor dem Strippen ein Wärmeaustauscher eingebaut, in welchem ein Teil der Desorptionskälte des Kohlen-

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dioxyds und der fühlbaren Kälte des beladenen Absorptionsmittels indirekt auf einen anderen Strom beladenen Absorptionsmittel« übertragen wird, der zur Kühlung des Rohgases und zur Auskondensation von CO₂ im unteren Abschnitt des Absorptionsturmea in Umlauf gehalten wird und aus dem Sumpf des Waschturmes abgezogen und nach der genannten indirekten Abkühlung im Entspannungsturm wieder auf den untersten Abschnitt des Waschiurm.ee zurückgeführt wird.

Auf diese Weise werden einerseits die Temperatur des Absorptionsmittel« stets auf einer unteren Grenze von etwa -70 C und das von ihm aufgenommene Kohlendioxid stets in gelöster Form gehalten. Andererseits wird im Falle einer Regeneration durch Strippen die Temperatur beim Strippen soweit angehoben, daß der Strippgasbedarf, welcher bekanntlich mit sinkender Temperatur zunimmt, geringer wird.

Als äußere K&ltequelle zur Deckung der bei dem erfindungegemäßen Prozess geringen Kälteverluste genügt eine kleine NH -Kältemaschine, deren Verdampfer in einem Kühlsystem an der wärmsten Stelle des Absorptionsmittel-Kreielaufes, gegebenenfalls auch parallel zu dem oben genannten Wärmeaustauscher im Entspannungsturm, angeordnet ist,

Bei großen Druckdifferenzen zwischen Absorption und Regeneration, d. h. bei großen Unterschieden zwischen dem CO.-Partialdruck im Rohgas und dem mittleren. CO₂-Partialdruck in den Abgasen» wirkt sich der Thomson-Joule-Effekt für das Kohlendioxid in merklichem Maße nutzbringend aus, indem er zusätzlich Kälte im Prozess erzeugt.

Deshalb kommt der erfindungsgemäße Prozess im allgemeinen mit einer kleinen Kältemaschine aus. In günstigen Fällen wird diese nur zum An« fahren der Anlage benötigt, während der Kältebedarf im Dauerbetrieb aus dem Prozess selbst erzeugt wird·

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung hochverdichteter kohlendioxydreicher Gase durch Waschen bei tiefen Temperaturen mit einem. organischen polaren Lösungsmittel, das durch Entspannen regeneriert wird, nachdem bei Umgebungstemperatur kondensierende Gaskomponenten abgeschieden worden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gas bis zur beginnenden Kondensation von Kohlendiozyd vorgekühlt und danach mit Absorptionsmittel, das bei der Regeneration durch Entspannen und Verdampfen des aufgenommenen Kohlendioxyds gekühlt ist, direkt abgekühlt und gewaschen wird, wobei das im Gegenstrom zum Gas geführte Absorptionsmittel das Kohlendioxyd zunächst durch Absorption löst und nach weitgehender Sättigung durch vorwiegende Kondensation aus dem Gas entfernt.

Das während der Vorkühlung des Gases auskondensierte Kohlendioxyd wird aus dem Sumpf des Vorkühlers zweckmäßig in den Sumpf des Absorptionsturmes übergeführt. Im unteren Ende des Absorptionsturmes ist erfindungsgemäß eine hauptsächlich dem Wärmeentzug aus dem Gas dienende Zone ausgebildet, in welcher das mit Kohlendioxyd stark angereicherte Absorptionsmittel im Kreislauf durch ein Kühlelement, das z. B. den Verdampfer einer Kältemaschine enthält, umgewälzt wird. Als Kühlmittel kann an dieser Stell· auch ein kalter, in der Anlage verfügbarer Gasstrom verwendet werden·

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Reinigung von Gasen, die unter einem Druck von mindestens 40 atü stehen, mindestens 15 Vol. % Kohlendioxyd enthalten und keine oder nur geringe Mengen Schwefelverbindungen enthalten. Es kommt daher insbesondere für Rohgas, welche durch Hochdruckspaltung von schwefelfreien, leichten oder schweren Mineralölfraktionen, Raffineriegasen oder Naturgasen erzeugt werden.

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Der hohe Kohlendioxydgehalt solcher Gse ergibt sich daraus,daß das im Rohgas zunächst enthaltene Kohlenmonoxyd ganz oder teilweise durch katalytische Umsetzung mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd unter gleich·* zeitiger Bildung von Wasserstoff umgewandelt wird.

Auch bei schwefelhaltigen Rohgasen kann da* Verfahren mit Erfolg eingesetzt werden, wenn eine gemeinsame, d.x&. eine nicht selektive Auswaschung der gasförmigen Schwefelverbindungen mit dem Kohlendioxyd vorgenommen wird· Dazu wird lediglich der Desorptionsteil geringfügig abgewandelt, indem das gesamte Absorptionsmittel oder ein Teilstrom desselben, d. h. auch bezüglich der Schwefelverbindungen und anderer besser als CO. löslicher Rohgaskomponenten vollständig regeneriert wird. Die ausgewaschenen Schwefelverbindungen sind dann in hoher Verdünnung in den CO_-Abgasen enthalten. FOr derartige Abgase sind häufig geeignete Verwendungsmöglichkeiten vorhanden.

Abgesehen von den "permanenten" Gaskomponenten CH₄, CO, O₂Ar, welche vor einer Ammoniaksynthese in einer gesonderten Reinigungsstufe, meist in einer Stickstoffwäsche entfernt werden, enthält das Rohgas nur wenig andere Bestandteile, die zusammen mit Kohlendioxyd und gegebenenfalls den Schwefelverbindungen auszuwaschen sind. Besondere Maßnahmen erfordert hier häufig nur der Wasserdampfgehalt des Rohgases, der jedoch wegen des hohen Gesamtdruckes des zu reinigenden Gases sehr gering ist. Es genügt daher vielfach, im Falle einer Vorkühlung des Rohgases bis unter O⁰C, diesem zur Verhinderung der Eisbildung etwas Absorptionsmittel zuzusetzen. Diese· wird dann zusammen mit den anderen Kondensatbestandteilen aus der Vorkühlung in den Sumpf des Absorptionsturmes geleitet. Damit eich in dem __ Absorptionsmittel-Hauptkreislauf kein unerwünscht hoher Wassergehalt auf- _ staut, genügt es, einen sehr kleinen Teilstrom desselben ständig oder absatzweise abzuziehen und einer Destillation zu unterwerfen. Das gereinigte Absorptionsmittel wird dann zusammen mit dem zu Ergänzung der Verlust·

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erforderlichen frischen Absorptionsmittel in den Hauptkreislauf zurückgeleitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren fügt sich» beispielsweise bei der Ammoniaksythese dem TemperaturgeffiUe von der Druckvergasung bis xu der Feinreinigung durch Waschung mit flüssigem Stickstoff ein. Als Absorptionsmittel kommen insbesondere Methanol oder Aceton in Betracht·

Da die Regeneration des beladenen Absorptionsmittels ohne äußeren Wärmeaufwand erfolgt« erübrigen sich viele Wärmeaustauscher. Der gegebenenfalls erforderliche Aufwand ffir die Verdichtung des Strippgases bleibt dabei gering, weil die erforderliche Strippgaeinenge wegen des großen Druckverhältnisses zwischen Absorber und Stripper klein ist.

In den Zeichnungen sind die Fließschemata zweier Anlagen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise dargestellt. In beiden Ausfülirungsforznen ist eine Feinregeneration durch Strippen vorgesehen« Über« einstimmende Teile sind in beiden Abbildungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Abb. 1 betrifft die Behandlung schwefelfreier Gase. Abb. 2 betrifft die Behandlung schwefelhaltiger Gase.

Die Anlage besteht aus einem Wärmeaustauschsystem 1, einem Absorptions turm 2 mit der Grobwaschstufe 3 und der Feinwaschstufe 4 und dem Regenerations· turm 5 mit den Entspannungsstufen 6« 7« 8, und der. Strippstufe 9»

Das zu reinigende Gas tritt durch die Leitung 10 in den wärmeaustauscher 1 ein und wird darin indirekt durch die aus dem Verfahren abströmenden Gase gekühlt. Um im Wärmeaustauscher 1 eine Eisbildung zu vermeiden, wird durch die Leitung 38 eine kleine Menge CO₀-haltiges Absorptionsmittel eingespritzt. Zusammen mit dem während der Kühlung des Rohgases gebildeten Kondensat wird dieses sodann durch di· Leitung 39 in den Sumpf des Absorptionatunnes geleitet. 909831/1156

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Daa gekühlte Rohgas wird in der Leitung 11 in da· untere Ende des Absorptionsturmes 2 eingeführt und strömt in diesem aufwärts durch die untere Grobwaschzone 4 und die obere Feinwaschstufe 5, dem von oben herabrieselden« durch die Leitung 12 zugeführten kalten« regenerierten Methanol entgegen.

Das von CO₂ gereinigte Gas strömt am Kopf des Absorptionsturms durch die Leitung 14 ab« wobei seine Kalte in den Wärmeaustauschern 14 und 1 an beladenes Waschmittel und Rohgas abgegeben wird.

In der unteren Grobwaschzone 3 wird zusätzlich zu dem von oben zurieselnden Methanol ein Teil der im Sumpf angesammelten Mischung von Methanol und CO₀* mittels einer Pumpe 15 in der Leitung 16 durch die Wärmeaustauscher 14« 17. 18« 19« im Kreislauf an den Kopf der Grobwaschzone zurückge.ührt. Im Wärmeaustauscher 17 wird dabei das Gemisch von Absorptions« mittel und CO„ durch verdampfendes Ammoniak, in den Wärmeaustauschern 14 und 18 durch kaltes Reingas bzw. kalten Abgasen und schließlich im Wärmeaustauscher 18 durch entgastes Absorptionsmittel gekühlt. Dabei wird ein· teilweise Kondensation des im Rohgas enthaltenen Kohlendioxyde herbeigeführt.

Aus dem Sumpf der Grobwaschzone 3 wird eine Methanolmenge« die gleich ' der durch Leitung 12 zugeführten ist« zusammen mit dem gelösten CO. über die Leitung 20 mit der Entspannungsvorrichtung 21 zu einem Sprühverteiler auf den Kopf des obersten Abschnittes 6 des Regenerationsturmes geleitet. Hier werden durch eine erste« teilweise Entspannung die in dem Gemisch von Methanol und Kohlendioxyd gelösten Nutzkomponenten« hauptsächlich CO und H₂ freigesetzt und durch die Leitung 23 zur weiteren Verwertung« z. B. zur Rekompreeeion im Verdichter 24 mit nachgeschaltetem Kühler in das Rohgas surOdgeleitet. Das teilentspannt· beladen· Absorptionsmittel wird aus dem Abschnitt 6 de· Regenerationsturmes durch die Leitung 22

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und die Entspannungevorrichtung 23 auf den Kopf dea nächst tieferen Turmabschnittes 7 geführt und strömt aus diesem jeweils unter weiterer Entspannung durch die Leitungen 28 mit der Entspannungsvorrichtung 29 abwärts durch den folgenden Turmabschnitt 8. Die Entepannungsabgase aus den Turmabschnitten 7« 8 werden durch die Leitungen 30, 31 abgeleitet, in den letzteren vereinigt und durch das Wärmeaustauschsystem 1 abgeführt. Je nach den Heinheitsforderungen kann das CQ -Abgas aus Leitung 31 nach Anwärmung in den Wärmeaustauschern 18 und 1 direkt oder nach weiterer Aufarbeitung für Synthesezweck verwendet werden. Im Turmabschnitt 8 ist das Absorptionsmittel auf Umgebungsdruck entspannt. Damit sich daa Absorptionsmittel nicht bis zur Ausscheidung von festem CO₀ abgekühlt und um die Desorptionskälte des ausgetriebenen CO₂ nutzbar zu machen« ist im Turmabechnitt 8 ein Heizsystem eingebaut, durch welches das durch die Grobwaschzone 3 zirkulierende Absorptionsmittel geführt wird. Das weiter zu regenerierende Absorptionsmittel gelangt durch die Leitung 31 in den mit Austausch ausgestatteten Turmabschnitt 9 und wird hier mittels eines Stripgases, das vom Gebläse durch die Leitung 34 und einen Wärmeaustauscher 35 unter den Buden eingeführt und oberhalb der Böden durch die Leitung 36 und den Wärmeaustauscher abgeleitet wird, ausgeblasen und voll regeneriert. Das reine Absorptionsmittel wird mittels der Pumpe 37 in der Leitung 12 auf den Kopf dea Absorptionaturmes 2 zurückgeführt.

Das in Abb. 2 dargestellte Schema der Ausführungsform für schwefelhaltige Gase stimmt in den Teilen 1 bis 39 mit dem Schema gemäß Abb. 1 völlig überein. Die zusätzlichen Einrichtungen 40 bia 43 dienen der intensiveren Regeneration dea Absorptionsmittels.

An dem Strippteil 9 wir an geeigneter Stell· ein· Teilmenge dta Absorption«·» mittels, welche bezüglich CO₀ ausreichen« bezüglich BLS jtdoch nur tailwei··

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regeneriert ist, abgezogen und mittels der Pump« 43 durch die Leitung 40

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und den Wärmeaustauscher 41 Ia mittlerer HMm In den Feinwaachtsll 4 des Absorptionsturme 2 geführt. D«r Rest de« ^A WorfWomwmItHIa" lauft weiter in den Unterteil der Strippetufe S und wird dort unter erharrtem C^-Flüseigkeits-Veiv hältnie auch frei von H₂S geetrippt, bevor es mittel« der Pump« 37 durch die Leitung 12 wieder auf den Kopf des Absorbers 2 gef&ndert wird. Zwischen den Einmündungen der Leitungen 12 und 40 wischt dann das Absorptionsmittel zunächst den im Druckgas noch verbleibenden Rest an Schwefelverbindungen und dann erst, nach Hinzutreten der ernten Teilmenge, im unteren Bereich des AbsorptionHturms das CO₂ s>us.

Da zu dieser AusfUhrungeform die Absorptionstemperatur in der Strippstufe 9 zur Verringerung der Strippgasinenge etwas höher eingestellt wird, werden die beiden Absorptionsmitteletröme m den Leitungen 12 und 40 in den Wärmeaustauschern 42 und 41 wieder etwas abgekühlt, bevor sie in den Absorptionsiurm 2 zurückgefordert werden.

Das im Vorstehenden beschriebene Verfahren sei durch ein Zafalenbeispiel anhand von Abbildung 1 naher erläutert :

Zahlenbe !spiel

Ale Ausgangspi odukt diene ein nach dein Steam-Reforming-Verfahren aus entschwefeltem Leichtbenzin erzeugtes und danach konvertiertes Rohgas. Es sei nach der Konvertierung bereits auf Umgebungstemperatur gekühlt und trete dann mit folgender Zusammensetzung in die Gasreinigung ein:

	CO₂	31,5,	Mol.%
	CO	3,0	Il
	H₂	64,0	It
	CH₄	1.Θ	Il
	N₂ * Ar	0,5	rt
Die Menge betrage 50.000	Nm³/h. Der	Waschprozeß werde mit Methanol als Ab·
sorptionsmittel betrieben.

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Zunachst strömt das Rohgas durch Leitung 1· ■»!* ei»·*· Temperatur vom ea. 3O⁰C und einem Druck von ca. 110 ata in «Ve* Warmeftsstsoscher 1, in dem es sich durch indirekte» Wärmeaustausch mit «tat kalt·* Abgasen auf etwa -3°C abkühlt. Etwa 1.00· Nm'/h des Rohgas«· kondensieren dabei und werden zusammen mit der durch Leitung 38 zur Verhinderung γοη eisbildung hinzugefügten kleinen Methanolmenge in den Sumpf des Waschturms 2 geführt. Das durch Leitung 11 in den Waschturm 2 geleitete Druckgas wird sodann durch Kühlung und Absorption vom CO» bis auf einen Restgehalt von ca. 10 ppm befreit. Hierzu wird auf den Kopf des Waschturme eine Methanolmenge von ca. 40 m geführt, die dem Druckgas entgegen über die Austauschboden herabrieselt und den Wasch turm mit etwa -10⁰C verläßt. Durch die sich anschließende dreistufige Entspannung in den Kammern 8, 7 und 8 des Regenerierturme kühlt sich das Methanol auf ca. -70⁰C ab, wird dann durch die in Kammer 3 eingebaute Heizschlange etwas angewärmt, bevor es sich in der nachfolgenden Stripstufe durch das weiten Ausgasen von CO2 wieder auf ca. -6O⁰C abgekühlt. Mit dieser Temperatur wird ea wieder auf den Kopf des Waschturm« gefördert. Im Kühlkreislauf im Unterteil 3 des Waschturme 2 werden über die Pumpe 15, die Wärmeaustauscher 17, 14, IB und 19 und die Leitung 16 etwa 50 m³ stark mit CO2 beladenes Methanol umgewälzt. Dieaee Kühlmethanol bewirkt eine intensive Kühlung des im Waschturm aufsteigenden Druckgases, so daß sich bereits ein großer Teil des im Druckgas enthaltenen CO? allein durch Kondensation ausscheidet.

Zur Fe ^regenerierung dee Waschmethanols in der Stripstufe 9 des Regenerierturms 5 sind et*· 5, 000 Nm³Zh Inertgas, z.B. Stickstoff aus der für die Druck· vergasung zur Erzeugung von Sauerstoff benötigten Luftzerlegungsanlage, erfor derlich. Die im NH₃-Verdampfer 17 zur Deckung der KflteVerluste des Verfahrens aufzubringende Kälteleistung betragt etwa 250.000 kcal/h.

Das gereinigte Druckgas verläßt den Waschturm 2 mit einer Temperatur von etwa -5a°C und wird anschließend in den Wärmeaustauschern 14 und 1 wieder

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auf Umgebungstemperatur angewärmt. Wird dagegen «a* Druckgas nach der CO₂-Entfernung In einer Stickstaffwtsche νααι CU^, CO «ad Ar befreit, so wird es mit tiefer Temperatur Tor Eintritt in den Wärmeaustauscher 14 zur Stickstoffwaeche geleitet und dann das in diener «rxaugt· Qynth*»ega«geraiech durch die WärmeauBtauacher 14 und 1 wieder auf Umgebungstemperatur gebracht. Zur Vereinfachung nicht eingezeichnet In Abbildung 1 ist die Wiederaufbereitung des Methanole, im vorliegenden Beispiel müssen hierbei etwa 1 m³/h einer Destillation unterworfen werden« um den vom Rohgas eingebrachten Wassergehalt genügend niedrig zu haiton.

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Claims

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Patentansprüche

1, Verfahren zur ftsiaiftng hochrerdlckteter k**ltstdioxydre icher Oase durch Waschen bei tiefen Temperaturen mit elaem organischen polaren Lösungsmit tel, das durch Entspann** und Strippen regeneriert wird, nachdem bei ümgebungstemperatmr kondensierende Qaskomponenten abgeschieden worden sind, dadurch gekennzeichnet, daj das Qas bis zur beginnenden Kondensation vonKoh· lendioxyd vor gekühlt vand daasxh mit Absorptionsmittel, das bei der Regeneration durch Entspannen unter Verdampfen des aufgenommenen Kohlendioxyds gekühlt ist, unter dem Taupunkt des Kohlendioxyds weiter direkt abgekühlt und gewaschen wixd.

2 . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Vorkühlung des Gases gebildete Kondensat in den Sumpf des Absorptionsturmes geleitet wird.

3 . Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dafl im unteren Ende des Absorptionsturme β ein Teiletrom von kohlendioxydreichen Ab· sorptionsmittel^ im Kreislauf durch ein Kühlsystem umgewälzt wird.

4 . Verfahren nach 4en AnsprUcfcea 1 - J, dadurch gekennzeichnet, daA die kalte«te Temperatur dee Absorptions mitte Ls durch Heizelemente in einer der letzten £nUpaimungsst\*?*n eingestellt wird, die zwecks indirekten Wärmeaustausches von wärmerem regenerierten Waschmittel und/oder von beladenem Wascl mittel das durch den unteren Abschnitt des Absorptionsturmes umläuft, durchflossen werden.

t *

5 . Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daA dl« in den Abgasen enthaltene Kalte teilweise zur Vorkühlung des Rohgases und zum anderen Teil durch indirekten Wärmeaustausch mit dem durch den unteren Abschnitt des Absorptionsturmes umlaufenden beladenen Absorptionsmittel zur

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Deckumg dM Elites» e*xfs im Kühlkreislauf Ttrveadf* wird«

f. Verfahren rnmch dem Aasprtcsen 1-5, indmrnk gBktsouttichaei, daj Im «chluÄ an dia letstt stogy—wgstufe «Jut» FmJWfMm κ»\ inn 4au Abeorptionemittela durch Strippen aalt fiwrtfMt vorgvaomiHMm

7 . Verfahren nach Anopntcfc I₄ dadurch f^knmwt 1 "hntt. daj die Strippatufe der Abeorptionsflaittel-BefnMration unterteilt wliti, 4*M eiee teiXregenerierte Teilmenge des Waschmittel« in mittlerer HUm abfevofen und in mittlerer H&he in den Abeorptioneturm aufgegeben wird, und dal der fleet de* Absorptionsmittel! im Unterteil der Strippetufe mit ent»precae«d erhöhtem. Gas-flüssigkeit s-Ve rhältnis, auch bezüglich besser als KohleneliejQrd ldslicher Rohgaskomponenten, insbesondere Schwefelverbindungen völlig regeneriert und dann auf den Kopf des Abeoi-plionsturmes geleitet wird.

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