DE1669337B2

DE1669337B2 -

Info

Publication number: DE1669337B2
Application number: DE19671669337
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Wackernagel
Original assignee: Friedrich Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1967-12-09
Filing date: 1967-12-09
Publication date: 1976-01-02
Also published as: DE1669337A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen, die vornehmlich unter hohem Druck stehen, wie z. B. Erdgas und die außer Kohlenwasserstoffen und Schwefelwasserstoff weitere Bestandteile wie Kohlendioxyd, Stickstoff, Merkaptane usw. enthalten können.

Zur Durchführung eines derartigen Verfahrens haben sich die Druckwaschverfahren, die auch als physikalische Waschverfahren bezeichnet werden, gegenüber den chemischen Waschverfahren, zu denen beispielsweise die Kalium-Korbonat-Wäsche zählt, als vorteilhafter erwiesen.

Die Wirtschaftlichkeit der physikalischen Waschverfahren wird entscheidend von den Eigenschaften des verwendeten Waschmittels bestimmt. Es wurden deshalb bereits eine ganze Reihe physikalisch wirkender organischer Lösungsmittel zur Durchführung eines Verfahrens zur Entfernung von vor allem Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen vorgeschlagen. Es hat sich aber herausgestellt, daß die chemische Beständigkeit dieser Stoffe zu wünschen übrig läßt und daß die bei betrieblichen Belastungen entstehenden Zersetzungsprodukte zu Störungen in der Anlage Anlaß geben können.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, für die Entfernung von Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen ein Lösungsmittel zu finden, oas chemisch stabil ist und eine möglichst geringe Korrosivität gegenüber den Apparaturen der Waschanlage aufweist und dabei gleichzeitig auch die an ein Lösungsmittel zu stellenden Anforderungen besonders gut erfüllt.

Es wurde gefunden, daß sich hierzu besonders die Ester dern-Butylphosphonsäure und die Derivate dieser Ester eignen. Diese Verbindungen sind sehr stabil und haben neben einem geringen Dampfdruck und geringer Viskosität, die von einem geeigneten Lösungsmittel zu fordern sind, in überraschender Weise gegenüber den bekannten organischen Lösungsmitteln, wie z. B. dem in der DDR-Patentschrift 54 673 angegebenen Tri-n-butylphosphat, auch eine wesentlich größere Löslichkeit für Schwefelwasserstoff und z. B. Kohlendioxyd.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen durch eine Druckwäsche mit anschließender Regenerierung des beladenen Waschmittels ist somit dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel Ester der n-Butylphosphonsäure oder die Derivate dieser Ester verwendet werden.

Als Beispiel ist in Fig. 1 die Löslichkeit von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd in n-Butylphosphonsäure-di-n-butylester und in dem bereits bekannten Tri-n-butylphosphat dargestellt. Die Löslichkeiten in beiden Waschmitteln wurden unter gleichen Bedingungen in der gleichen Apparatur ermittelt. Auf der Ordinate ist der Partialdruck des Gasbestandteils aufgetragen und auf der Abszisse die pro Lösungsmittelmenge absorbierte Gasmenge. Neben der besonders guten Absorptionsfähigkeit des Pftosphonsäureesters ist aus der Abbildung auch eine günstige Selektivität der Absorption gegenüber Kohlendioxyd zu erkennen.

Es hat sich auch gezeigt, daß die Löslichkeit in dem erfindungsgemäßen Waschmittel für Methan sehr gering ist, während für die schwereren Kohlenwasserstoffe wie z. B. Propan, Butan und auch Benzin die Löslichkeit wesentlich größer ist.

Diese Eigenschaft des erfindungsgemäßen WaschmiOtels macht, seine Anwendung besonders vorteilhaft, wenn aus dem zu reinigenden Gas, z. B. Erdgas, auch schwerere Kohlenwasserstoffe abzutrennen sind.

Das in nur sehr geringen Mengen absorbierte Methan kann als wertvoller Gasbestandteil nach einer Zwischenentspannung des Lösungsmittels dem zu reinigenden Gas wieder zugeführt werden.

Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend an Hand der in F i g. 2 schematisch dargestellten Anlage beispielhaft erläutert. Als Waschmittel wurde Dibutylester der n-Butylphosphonsäure verwendet.

Nach diesem Beispiel werden 75 000 NmVh Rohgas, bestehend aus 10 Volumprozent Schwefelwasserstoff, 12 Volumprozent Kohlendioxyd und 78 Volumprozent Methan durch die Leitung 1 der Absorptionskolonne 2, die hier als Füllkörperkolonne ausgebildet ist, am Fuß zugeführt. Auf den Kopf der Kolonne 2 wird von der Strippkolonne 18 kommendes, regeneriertes Waschmittel durch Leitung 4 aufgegeben. Es durchläuft im Gegenstrom zu dem am Fuß der Kolonne 2 eingeleiteten Rohgas die Kolonne von oben nach unten und absorbiert bei einem Druck von 73 ata den Schwefelwasserstoff sowie der Löslichkeit entsprechende Mengen Kohlendioxyd und Methan, so daß über die vom Kopf der Kolonne 2 abgehende Leitung 3 ein Reingas mit einem Schwefelwasserstoff-Restgehalt von etwa 5 mg/Nm³ abgeführt wird;außerdem verbleiben im Reingas etwa 11 Volumprozent Kohlendioxyd.

Das beladene Waschmittel, das sich durch die bei der Absorption freiwerdende Wärme auf 56⁰C erwärmt hat, verläßt über Leitung 5 die Kolonne 2 und wird in einer einstufigen Zwischenentspannung (Kolonne 7) auf 20 ata entspannt. Das hierbei frei werdende Gas mit etwa 15,8 Volumprozent Schwefelwasserstoff, 23,4 Volumprozent Kohlendioxyd und 60,8 Volumprozent Methan wird nach Kompression über Leitung 6 in den Absorber zurückgeführt.

Über Leitung 8 wird das teilentspannte Waschmit-

tel aus Kolonne 7 zum Kühler 9 geleitet, wo es um 20° C abgekühlt wird und gelangt schließlich über Leitung 11 in die Hauptentspannungskolonne 11. Hier wird durch Entspannen auf Atmosphärendruck das Waschmittel teilweise regeneriert.

Die durch Leitung 12 abgeführten 7250 NnAh Entspannungsgas enthalten 71 Volumprozen* Schwefelwasserstoff, 22 Volumprozent Kohlendioxyd und 7 Volumprozent Methan. Es kann in einer Claus-Anlage weiter auf Schwefel verarbeitet werden.

Durch die in der Kolonne 11 aufzubringende Desorptionswärme kühlt sich das Waschmittel um 24° C ab. Da durch den vorgeschalteten Kühler 9 das Temperaturniveau des Waschmittels bereits abgesunken ist, läßt sich so eine Temperatur von 12⁰C am Ausgang der Kolonne erreichen. Dadurch ist es möglich, bei wirtschaftlicher Auslegung des Wärmetauschers 14, das regenerierte Waschmittel auf 21° C abzukühlen, wobei sich das teilregenerierte Waschmittel erwärmt. Es verläßt über Leitung 15 den Wärmetauscher 14. Im Aufheizer 16 wird die fehlende Wärmemenge zugeführt und das auf 80° C erwärmte Waschmittel über Leitung 17 auf den Kopf der Strippkolonne 18 aufgegeben.

Das Waschmittel wird im Gegenstrom mit 125ONmVh Inertgas gestrippt und somit einer Feinregeneration unterzogen. Es wird am Sumpf der Strippkoionne 18 durch Leitung 21 abgezogen und durch Förderpumpen nach Abkühlung im Wärmetauscher 14 über Leitung 4 in die Kolonne 2 mit einer Temperatur von 21° C zurückgeführt.

Das Gas aus dem Stripper wird über Leitung 19 mit 62,4 Volumprozent Schwefelwasserstoff zur Weiterverarbeitung z. B. in eine Claus-Anlage geführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

10 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen durch eine Druckwäsche mit anschließender Regenerierung des beladenen Waschmittels, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel Ester der n-Butylphosphonsäure oder die Derivate dieser Ester verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beladene Waschmittel zwischcnentspannt wird und das sich dabei bildende Zwischenenispannungsgas nach seiner Kompression in den Absorber zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Regenerierung aufzuwendende Desorptionswärme teilweise oder ganz aus dem Waschmittel entnommen wird und daß die dadurch bewirkte Abkühlung des Waschmittels über einen Wärmetauscher zur Abkühlung des voll regenerierten WaschmitteLs verwendet wird.