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erfahren zur Entfernung von C02 und/ocler H2S aus Gasgemischen Die
vorliegende erfindung betrifft die selektive Entfernung von Bestandteilen, z.B.
Kohlendioxyd und/oder Schwelelwasserstoff, aus gasförmigen Gemischen, die diese
Bestandteile zusammen mit ande@n gasförmigen Komponenten enthalten.
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Zur Zeit wird eine iteihe von Verfahren. die eine Entfernung solcher
Bestandteile bewirken, angewendet, z.B. Waschen (d.h. selektive Entfernung durch
Absorption) mit Wasser unter Druck oder mit einem Alkanolamin oder einer Ätzalkalilösung.
Es ist gleichfalls bekannt, Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff von ronen Gasen
durch Waschen und gleichzeitiges Rektifizieren bei niederen Temperaturen, vorzugsweise
zwischen -17,8 und -73,3°C, in verschiedenen Stufen abzutrennen, wobei die waschflüssigkeit
gleichfal;ls durch Rektifizieren regeneriert werden kann.
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Der @ coteil der bekannten Verfahren liegt in ihrer aufwendigkeit,
@ine hohe Kapitalinvestition für die Verfahrensanlage @@@/@@@ hohe Betrienskosten
sind erforde@lich. seit kurzen
werden bei niederen Temperaturen
arbeitende Verfanren zur Absorption saurer Gase unter Verwerdung von die physikalische
Absorption bewirkenden absorptionsmitteln industriell eingesetzt, wodurch eine Senkung
der Verfahrenskosten im Vergleich zur herkömmlichen Absorption saurer Gase, die
unter Verwendung von die Chemisporption bewirkender AbsorptionsmittelS, wie Monoäthanolamin,
arbeiten, erzielt wurde. Dennoch bleibt die Kapitalinve@tition für die bei niedrigen
Temperaturen arbeitenden Verfahren verhältnismässig hoch, Die kapitalinvestition
ist besonders hoch, wenn die Gase, wie CO2, bei hohen Drucken unter Verwendung von
mit niedrigen Temperaturen arbeitenden Gasabsorptionsverfahren von H2 getrennt werden
sollen, Die hohen Kapitalkosten sind weitgehend auf die teuren Hochdruck-Wärmeaustauscher
zurückzuführen, die zur Kühlung des Einsatzgases für die Absorptionskolonne erforderlich
sind. Bei den derezeitigen Verfahren ist es typisch, dass das warme Einsatzgas im
Wärmeaustausch mit kaltem gereinigtem Gas, das den oberen eil des bei niedrigen
Lemperaturen arbeitenden Absorbers verlässt, undioder kaltem unter niederem Druck
befindlichem C02, das selektiv von H2 getrennt wurde, gekühlt wird Da es sich dabei
um einen Wärmeaustausch zwischen zwei Gasen handelt, werden verhältnismässig niedrige
Wärmeübertragungskoeffizienten erhalten. Aus diesem Grunde sind Wärmeaustauscher
mit grossen Wärmeübertragungsbereichen erforderlich. Diese greosen Wärmeaustauscher
sind für mässige Druckbereiche teuer und für hohe Druckbereiche sehr kostspielig,
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Entfernung von CO2 und/oder H2S aus Gisgemischen,
die neben C02 und/oder H2S Gase mit Siedepunkten unter denen des C02 und/oder H2S
eiithalten, durch Gegenstromabsorption mit einem flüssigen Absorptionsmittel bei
niedrigen femperaturen und hohen Drucken, wobei das G@sgemisch in den unte@en Teil
des Absorbers eingeführt wird, ist dadrch gekennzeichnet, dass mdii in iien mittlerer
weil des Absorber ei h kaltes, gas-armes, flüssiges Absorptionsmittel und in den
ober@@n feil @us@tzlich ein war es, gas-armes Absorptionsmittel ein@nt udt das k@te,
CO2 - und oder H@3-arme Gas, das im abs@ @bar @@
den mittleren feil
hindurch aufwärts strömt, unter Wärmeaustausch unmittelbar mit dem warmen, gas-armen,
flüssigen, im Absorber abwärts fliessenden Absorptionsmittel in Berührung bringt,
Da bei dem vorliegenden Verfahren drt. kalte, CO2-und/ode H2S-arme Gas unmittelbar
Init dem warmen, gas-armen, flüssigen Absorptionsmittel im Wärmeaustausch gebracht
wird, wird aus dem CO2- und/oder H2S-armen Gas Kälte abgeleitet und Wärme wirksamer
als bei den bisherigen Verfahren zugeführt. Der Wärmeübertragungskoeffizient wird
nicht nur deswegen vergessert, weil das kalte, @@@ CO2- und/oder H2S-arme Gas mit
dem flüssigen Absorptionsmittel in wärmeaustausch gebracht wird, (im einen satz
zu dein Gas-Gas-Wärmeaustausch), sondern aucli weil der Wärmeaustausch durch den
unmittelbaren Kontakt bewirkt wird.
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Der unmittelbare Kontakt eliminiert en. Abfall des Wärmeübertragungskoeffizienten
aufgrund der zwischen dem kalten CO2-und/oder H2S-armen Gas uiid dem wareinen, flüssigen
Absorptionsmittel befindlichen Metallwand des Rohres, falls gemäss dem bisherigen
Verfahren Mantel- und Rohrwärmeaustauscher verwendet werden.
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Der CO2-reiche Gasstrom wird in den unteren feil des Absorbers warm,
d.h. bei eier Temperatur zwischen 21 und 5400, typischerweise bei 3800, eingeführt
und durch unmittelbaren Wärmeaustausch mit dem abwärts strömenden Absorptionsmittel
gekühlt, während gleichzeitig CO2 kondensiert uns gleichfalls durch das Absorptionsmittel
absorbiert wird. Aufgrund der vorliegenden Erfindung werden daher die gros@en Hochdruckaustauscher,
die bei don bisherigen Verfahren zur Kühlund des Einsatzgases verwendet wurden,
überflüssig.
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Infolge des im mittleren Teil eintretenden, kalten Absorptionsmittels
wird in dem Absorber ein kalter Bereicn gebildet und C02 wiru aus dein unteren feil
des Absorbers ausgetrieben. Das mit CO2 beladene Absorptionsmittelgemi ch wird aus
dem unteren feil des Absorbers bei verhältnismässig hohen femperaturen, im allgemeinen
bei Temperaturen, die nicht mehr als 3 bis 19°C
unter der temperatur
des Einsatzgases liegen, abgezogen. Nach einer ersten Herabsetzung des fruckes des
Gemisches aus Absorptionsmittel und C02, das aus dem unte en Teil des Absorbers
abgezogen wird, wird Wärme aus dem Absorptionsmittel-CO2-Gemisch bei Drucken abgeleitet,
die wesentlich geringer sind als der Druck des Einsatzgases, wobei unter geringem
Druck befindliches CO2 verwendet wird, das durch anschliessende Herabsetzung des
Drucks des Gemisches aus Absorptionsmittel und C02 erhalten wurde. Auf diese Weise
wird der unter hohem Druck stattfindende Wärmeaustausch zwischen zwei Gasen, nämlich
zwischen dem Einsatzgas und dem kalten, unter geringem t)ruck befindlichen CO2 vermieden.
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Erfindungsgemäss ist das Absorptionsmittel vorzugsweise ein polares
Absorptionsmittel und die Absorption wird bei hohem Druck bewirkt, wobei die erhöhte
Löslichkeit von C02 in dem polaren Lösunsmittel bei erhöhtem Druck ausgenutzt wird.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wurde gefunden, dass es, insbesondere, wenn
H2 in dei Einsatzgas vorhanden ist und 112 bei einem Hochdruck-Hydrokonversionsvcrfahren
verwendet werden soll, wirtschaftlich ist, das CO2-r@iche Einsatzgas unter Verwendung
von @entrifugalkompressoren auf einen druck von über 63,3, gewöhnlich über 84,4
at zu komprimieren. Die Verwendung von polaren Absorptionsmitteln, z.B. Methanol,
Aceton oder Propylencarbonat bei diesen hohen drucken führt zu einem sehr wirksamen
Verfanhren zur Entfernung von CO2 aus flüchtigeren Gasen, wie H2.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
richtet sich daher auf ein Verfahren zur Entfernung von C09 aus H2, bei dem man:
(1) CO2 in einem Absorber mit kaltem Nethanol absorbiert, um einen kalten, CO2-armen,
H2-r@ichen gasstrom und warmes CO2-reiches Methanol zu erhalten, (2) den Druck bei
dem warmen, CO2-reichen Nethanol herabsetzt, um einen kalten, gasförmigen CO2-reichen
Strom iiiM kaltes, CO2-armes, flüssiges Nethanol zu erhalten, (3) erhitzt und weiteres
CO2 aus dem kalten, CO2-armen, flüssigen
Methanol strippt, um warmes,
C02-armes flüssiges Methanol zu erhalten, (4) das warme, CO2-arme, flüssige Methanol
in den oberen eil des Absorbers einführt und (5) den in dem Absorber aufwärts steigenden
kalten, C02-armen, H2-reichen Gasstrom mit dem in dem Absorber abwärts strömenden,
CO2-armen, flüssigen methanol unmittelbar in Berührung bringt.
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Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit Vorteil zur Reinigung von
rohen Wasserstoffgasen verwendet werden, die durch das Reformieren von leichten
Kohlenwasserstoffen mit H20 erhalten wurden. Der durch das Reformieren und anschliessende
CO-Umwandlung erhaltene Wasserstoff besteht charakteristischerweise aus 80% H2,
18% CO2, 0,5% CO, während der Rest aus leichten Kohlenwasserstoffen, N2, Argon usw.
besteht. Wenn der rohe Wasserstoff durch tteformieren leichter Kohlenwasserstoffe
erhalten wurde, dann ist eine Zentrifugalkompression des rohen Wasserstoffs zur
erzielung von hohen Drucken, wie vorstehend angegeben wurde, von hesonderem Vorteil,
da der rohe Wasserstoff im allgemeinen bei den üblicherweise angewendeten indu@triellen
Verfahren aus einer Reformierungsstufe bei Durcken unter 63,3, im allgemeinen bei
etwa 7,03 bis 21,1 kg/cm2 abs. erhalten wird.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zur Abtrennung von Gasen kann auch
mit Vorteil zur einiun von rohem Wasserstoff verwendet werden, der durch partielle
Oxydation eines weiten Bereichs der Kohlenwasserstoffe, wie Kohle, Erdölrückstandsfraktionen,
schwere Kohlenwasserstoffe und leichte Kohlenwasserstoffe erhalten wird.
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Der durch partielle Oxydation und an schliessende CO-Umwandlung erhaltene
rohe Wasserstoff besteht charakteristischerweise aus etwa 60% H2, 25% CO2, 2% CO,
2% H2S, während der Rest aus leichten Kohlenwasserstoffen, N2, Argon usw. besteht.
Gewöhnlich wird es vorgezogen sowohl H2S als auch CO2 aus dem erhaltenen rohen Wc'ise
rs' o r zu oi'i t fernen. i'ii e bevorzu&'; Le us Ujfjrtngsfo i1 d( r Brfindung
richtet sich daher auf ein Verfahren zur Entfernun von CO2 und H2S aus einem H2
enthaltenden Einsatsgas, bei @em man:
(1) CO2 und H2S in einem Absorber
von kaltem, nach der 3eschreibung der Stufe (2) erhaltenem, CO2- und H2S-armen Methanol
absorbiert, so dass man einen kalten, CO2-und 112S-armen, 112-reichen Gasstrom und
warmen, CO2- und H2S-r iches Methanol erhält, (2) den Druck des warmen, CO2- und
H2S-reichen Nethanols so herabsetzt, dass man einen kalten, CO2- und H2S-haltigen
Gasstrom und das kalte, CO2- und H2S-arme Methanol erthält, das zur Absorption von
C02 und H2S verwendet wird, (3) H2S aus dem kalten, CO2- und H2S-haltigen Strom
unter Verwendung des in Stufe 4 erhaltenen methanols wäscht, so dass man einen CO2-reichen,
gasförmigen Strom und H2S-reiches methanol erhält, (4) das H2S-reiche methanol unter
Erzielung des Gas-armen Mehanols, wobei das letztere dazu verwendet wird, H2S und
einen gasförmigen, H2S-reichen Strom zu waschen, und eines warmen, CO2- und H2S-armen
lethanolstroms rektifiziert, (5) den kalten, CO2- und 112S-armen, H2-reichen Gasstrom,
der in dem Absorber aufwärts steigt, mit dem warmen, CO2- und H2S armen Methanolstrom,
der in dem Absorber abwärts fliesst, unmittelbar in Berührung bringt.
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Fig. 1 zeigt eine schematische barstellung des erfindungsgemässen
Verfahrens, bei dem ein aus Wasserstof und C02 bestehen des Einsatzgas verwendet
wird und i?ig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des es erfindungsgemässel Verfahrens,
bei dem ein was Wasse stoff, CO2 und H2S bestehendes Einsatzgas Verwendung findet.
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Durch die in lig. 1 gezeigte Leitung 1 wird ein aus Wasserstoff und
C02 bestehendes Einsatzgas, das z.I3. bei einem Methan-Dampf-Reformierungsverfahren
mit schliessender CO-Umwandlung zu Wasserstoff und CO2 und daran anschliessender
Zentrifugalkompression von etwa 17,6 auf etwa 105,5 kg/cm2 und Kühlung auf 38°C
durch einen wasse regeküjhlten Wärmeaustauscher erial ten wurde, in eine
Stelle
im unteren Bereich des Absorbers 2 eingeführt. Wenn dieses bei 3800 in den unteren
Teil des Absorbers eingeführte Einsatzgas aus asserstoff und CO2 aufwärts in den
Absorptionsbereich des Absorbers steigt, dann absorbiert kaltes, in Leitung 3 eingeführtes
Absorptionsmittel CO2 aus dem Einsatzgas und kühlt das Einsatzgas auf eine Temperatur,
die etwa 3 bis 17°C unterhalb der Eintrittstemperatur des kalten Absorptionsmittels
in einem mittleren bereich des Absorbers liegt.
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Das in den Absorber druch Leitung 3 eingeführte, kalte Absorptionsmittel,
das z.B. Methanol sein kann, hat eine Temperatur von -34,4 bis -79°C, typischerweise
-68°C.
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Kaltes, CO2-armes Gas gelangt von Aesorptionsbereich aufwärts in den
Bereich der Wärmeübertragung des Absorbers. Dieses kalte, CO2-arme Gas wird mit
dem warmen, CO2-freien Hethanol, das durch Leitung 4 wie in Fig. 1 gezeigt wird,
im oberen teil des absorbers bei 1C bis 4300, typischerweise 2700 in die kolonne
eintritt, unmittelbar in Berührung gebroht. Auf diese weise wird das kalte, CO2-arme
Gas, des vom Absorptionsbereich aufwärts steigt, durch das warme kethanol, das im
oberen Teil des Wärmeüber@ragungsbereichs in den Absorber eintritt, erwärmt.
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Zwar wird der Mittelteil der @olonne als Wärmeübertragungsbereich
bezeichnet, jedoch findet auch die CO2-Absorption in dem Wärmeübertragungsbereich
statt, insbesondere wenn das CO2-arme Lösungsmittel gekühlt wird. Auch im Absorptionsbereich
des Absorbers fin@et natürlich eine bedeutende Wärmeübertragung durch die unmittelbare
Berührung zwisenen dem kalten durch Leitung 3 zugeführten Absorptionsmittel und
dem durch Leitung 1 eingeführte warmen Einsatzgas statt.
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Da eine geringe @en@e des warmen Absorptionsmittels verdampft und
in der kolonne durch das CO2-arme, vom Wärmeübertragungsbereich aufwärts strömende
Gas nach oben geführt wird, ist im obersten Teil des A bsorbers ein Wasserwaschbereich
vorgesehen. Wasser aus der @eitung 5 fliest im Wasserwaschbereich der absorptionskolonne
abwärts, wodurch verdampftes und mitgeschlepptes Absorptionsmittel, das den Wärmeübertragungsbereich
des Absorbers
verlassen hat, herausgewaschen wird. Das Wasser dient
auch dazu, weitere Mengen von C02 aus dem Einsatzgas zu entfernen, da in dem für
den Wasserwaschbereich verwendetem wasser nur eine sehr geringe CO2-Konzentration
vorhanden ist, Im Wasserwaschbereich sowie im Wärmeübertragungsbereich und im Absorptionsbereich
des Absorbers werden Glockenböden zur Herstellung eines guten Kontakts zwischen
dem aufsteigenden Gas und der abwärts fliessenden 8'lüssigkeit bevorzugt, als können
auch andere herkömmliche Kontaktvorrichtungen, z.B, Siebböden, Füllkörper usw. verwendet
werden0 Insbesondere im Wärmeübertragungsbereich is tes von Vorteil, Kontaktvorrichtungen
zu haben, die bezogen auf die vertikale Länge des Absorbers eine verhältnismässig
grosse Berührungsfläche schaffen. Füllkörper, z03. vom Typ Glitsch Grid, können
daher mit Vorteil im Wärmeübertragungsbereich verwendet werden. Wasser, das ausgewaschenes
Absorptionsmittel sowie eine kleine Menge lösliches CO2 enthält, wird aus dem unteren
eil des mit Wasser arbeitenden Waschbereichs durch leitung 6 abgezogen und in den
unteren Teil des Strippers 41 geführt. Gereinigter Wasserstoff wird bei etwa 2100
aus dem oberen feil des Absorbers durch Leitung 10 abgezogen.
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Da der gereinigte, aus dem oberen eil des Absorbers abgezogene H2
etwas CO (zwischen etwa 0,5 und 3,0%) enthält, beziejit sich eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung daraus, dns aus H2 und CO bestehende Gas bei -9,4 bis 7,2°C, im allgemeinen
etwa 1,70C abzuziehen und das H2 und CO enthaltende Gas in ein unter kühlung arbeitendes
Kupfer-I-Ammoniumacetat(CAA)-CO-Absorptionssystem zu leiten. Ein weiterer Vorteil
des Abziehens von H2 und CO enthaltendem Gas bei etwa 1,7°C liegt in der reduzierten
Methanolverdampfung, so dass die mit Wasser arbeitende Waschstufe weggelassen oder
reduziert werden kann.
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CO2-reiches Absorptionsmittel, z.B. Methanol, wird durch @eitung 12
aus dem unteren Teil des Absorbers abgezogen und durch das Druckreduzierv entil
13 in die erste Entspannungstrommel geführt. Der Druck des als Absorptionsmittel
verwendeten, CO2-reichen
Methanols wird von etwa 105,5 kg/cm2
abs. auf etwa 28,1 bis 84,4 kg/cm2 abs., imallgemeinen auf etwa 35,2 kg/cm2 abs.
reduziert. Für eine H2-Froduktion von 2,831.700 m3/Tag (100 M SCFD) beträgt der
aus H2 und CO2 bestehende Strom, der aus der, @etnanol abdampft und durch @eitung
16 abgezogen wir, etwa 130.258 m3/Tag (4,6 M SCF), wobei der Strom aus etwa 63 Vol.-%
H2, 27 Vol.-% CO2 bestehet, während sich der Rest aus leichten Kohlenwasserstoffen,
CO, Argon, N2 usw. zusammensetzt. Die durch Leitung 16 abgezogenen Gase werden zurückgeführt
und mit dem Einsatzgas in Leitung 1 vereinigt.
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Methanol, das bei etwa 2400 durch Leitung 18 aus dem unteren Teil
der ersten Entspannungstrommel abgezogen wird, wird in dem Wärmeaustauscher E-1
durch Eühlmittel gekühlt. Die Kühlleistung ist verhältnismässig gering (nur einigen
Millionen British Thermal Units pro Stunde (BTU per hour) bei einer Wasserstoffproduktion
von 2.831.700 m3/Tag). @ethanol, das aus dem Austauscher E-1 durch Leitung 20 abgezogen
wird, wird weiter in E-2 und E-3 gekühlt und dann durch das Druckreduzierventil
25 verdampft und in die zweite Entspannungstrommel bei etwa 0,21 bis 1,76 kg/cm2
abs. eingeführt. Die Temperatur in der Entspannungstrommel liegt bei etwa -67,8°C.
anstelle der Druckreduzierventile 13 und 25 können auch Expansionsturbinen zur Kraftgewinnung
verwendet werden.
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CO2, das durch @eitung 26 aus dem oberen Teil der Entspannungstrommel
abgezogen wird, wird zur Ableitung der Wäume aus dem dunch @eitung 20 durch die
Wärmeaustauscher E-1 und E-2 geführten, als Absorptionsmittel verwond ten, CO2-reichen
@ethanol verwendst.
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CO2 wird bei etwa 16°C durch Eeitung 28 abgezogen. Obgleich gezeigt
wird, dass das Kühlmittel in dem Fließschema durch einen getrennten Wärmeaustauscher
E-1 geführt wird, kann es jedoch auch mit @orteil durch den Wärmeaustau@cher E-2
geführt wer@en, so dass E-1 und E-2 zu einer einzigen konsolidierten Wärmeaustauschereinheit
vereinigt werden. Da es erwüns ht ist, in der zweiten Entspannungstrommel grosse
Mengen CO2 aus dem Absorptionsmittel abzudampfen und da CO2 in Methanol selbst bei
femperaturen wie -67,8°C sehe löslich ist, muss der Partialdruck von CO2 über
dem
kalten Methanol auf unter etwa 1,05 kg/cm2 abs. reduziert werden.
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Das kalte, CO2-arme Absorptionsmittel wird durch @eitung 30 aus dem
unteren eil der zweiten Entspannungstrommel abgezogen und teilweise durch die Pumpe
P-i und von dort durch Leitung 3 in den Absorber geführt. Der Rest des Absorptionsmittels
wird durch die Pumpe P-2 unA den Wärmeaustauscher E-3 in den Abscheider 36 geführt,
wo C02 aus dem Absorp.tionsmittel getrennt wird0 Da das kalte durch die i'umpe P-2
in den Wp;rmeaustauscher E-3 geleitete Absorptionsmittel in demselben erhitzt wird,
wird C02 aus dem Absorptionsmittel nach eintritt in den Abscheider 36 freigesetzt.
Dieses kalte CO2, dessen Temperatur bei etwa -17,8°C liegt, wird aus dem oberen
Teil des Abscheiders 36 durch Leitung 38 abgezogen und durch E-2 geleitet, wo es
sich mit dem durch Leitung 28 ausgeführten C°2 vereinigt.
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Das aus dem unteren teil des Abscheiders 36 stammende Absorption mittel
wird durch den Wänneaustauscher E-2 geführt und dabei auf etwa 2100 erhitzt. Es
wird dann durch warmens, CO2-armes Methanol, dessem Temperatur bei etwa 820C liegt,
in Leitung 40 durch Füiirung im Gegenstrom durch den Wärmeaustauscher E-4
wärmt. Das aus dem Abscheider 36 staininende Methanol, das in E-2 und E-4 erwärmt
wurde, wird bei etwa 77°C über Leitung 42 in den Stripper 4.1 geführt. Der Stripper
47, der durch den Dampfkessel (steam reboiler) E-6 erwärmt wird, bew@rkt ein weiteres
Strippen des C02 aus dem methanol wegen der verhältnismässig hohen Femperaturen,
etwa 93°C, im unteren Teil des Strippers, und der verhältnismässig niedrigen Durcke,
etwa 1,41 kg/cm2 abs. im oberen Feil des Strippers. Die an der Kopfseite des Strippers
vorgesehene Vorrichtung besteht aus einem herkömmlichen Rückflußsystem, iii dem
die über Kopf aus der Kolonne austretenden Gase teilweise in dem Wärmeaustauscher
E-5 kondensiert werden und dns gekühlte Rückflußmaterial aus dem unteren Teil der
RüCkflusstrommel 44 durch Pumpe P-4 und Leitung 46 in die Kolonne zurückgeführt
wird. CO2 wird aus dem oberen Teil der Rückflusstrommel über Leitung 48 abgezogen.
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Das gestrippte Methanol wird aus dem Stripper 10 über leitung 40 abgezogen
und in den Absorber durch pumpe P-5 zurückgeführt.
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Das tasser, das aus dem in dein Absorber 2 aufwärts steigenden Absom.
tionsmittel ausgewaschen wurde und etwas CO2 absorbiert hatte, wird aus dem Absorber
über Leitung 6 abgezogen undin den unteren teil des Strippers geleitet. Aufgrund
der verdältnismässig hoheii Temperaturen im unteren leil des Stripers verdampft
das Absorptionsmittel und strömt in dem Stripper 10 aufwärts, um in dem kühleren
oberen eil des Strippers zu kondensieren und über @eitung 40 abgeleitet zu werden.
Das flüchtigere CO2 wird im oberen Bereich des Strippers nicht kondesiert, sondern
gelangt stattde4ssen vollständig durch den Stripper und wird, wie oben bereits angeführt
wurde, durch -eitung 48 abgezogen. Das "asser, das die am weigstens flüchtige Komponente
in dem Stripper darstelit, wird in gereinigtem zustand, d.h. im wesentlichen frei
von @ethanol und CO2, über @eitung 50 entfernt. Das Wasser wird über P-6 in den
Absorber 2 zurückgeleitet, nachdem es mit @ühlwasser in dem Wärmeaustauscher E-7
im wesentlichen gekühlt wurde.
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In Kig. 2 wird ein aus "asserstof@, CO2 und H2S bestehendes Einsatzgas,
das z.B. durch partielle Oxydation eines schwefelhaltigen @ohlenwasserstoffs und
anschliessende CO-Umwandlung zu Wasserstoff und CO2 erhalten wurde, über @eitung
1 bei einem Druck zwischen 63,3 und 703,0 kg/cm2abs., z.E. 105,5 kg/cm2abs., in
den unteren feil des Absorbers 2 eingeführt. Absorptionsbereich, Wärmeübertragungsbereich
und wasserwaschbereich des Absorbers 2 in Ig. 2 arbeiten in gleicher Weise wie bei
dem Absorber der Fig. 1, jedoch init der deutlichen Abweichung, dass in fig. 2 H2S
zusätzlich zu CO2 im Absorptionsbereich entrernt wird. Gereinigter wasserstoff wird
über Leitung 10 aus dem oberen Teil des Absorbers abgezogen und z.B. eiiier Hochdruckhydrokonven
ion zageführt, nachdem das in dem gereinigten, durch Leitung 10 abgezogenen "asserstoff
entnaltene CO entfernt oder methanisiert (metnanation) wurne.
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Im Assorptionsbereich des Absorbers 2 werden H2S sowie CO2 absorbiert
und bei hohem Druck kondensiert und dann aus dem unteren Teil des Absorbers durch
beitung 12 in die erste Entspannungstrommel
geführt. Wasserstoff
plus CO2, die aus dem CO2-reichen @etnanol, das in die erste Entspannungstrommel
geführt wird, abgedampft werden, werden über Leitung 16 aus dem oberen Feil der
ersten Entspannungstrommel abgezogen und unter Kompres ion zurückgeführt, um mit
dem Einsatzgas in Leitung 1 vereinigt zu werden0 Das durch Leitung 18 aus dem unteren
Teil der ersten Entspannungstrommel abgezogene Absorptionsmittel wird in den Wärmeaustauschern
E-11 E-12 und E-13 gekühlt und dann durch d«s iLruckreduzierventil 25 bei einem
Druck von etwa 0,21 bis 1,76 kg/cm2 abs. in die zweite Entspannungstrommel geführt0
Raltes, CO 2-armes Absorptionsmittel wird über Leitung 30 aus dem unteren Teil der
zweiten Entspannungstrommel bei etwa 67,800 abgezogen und über Leitung 3 in den
Absorber 2 geführt.
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Ein aus C02 und H2S bestehendes Gasgemisch, das aus dem @ethanol abgedampft
wurde, wird über Deitung 26 aus dem ober@n Teil der zweiten Entspannungstrommel
entfernt und in den H2S-Waschturm 60 geführt0 H2S wird aus dem aus C02 und H2S bestehenden
Gas-Gemisch ausgewaschen und bei etwa -12,2°C verhältnismässig reines CO2 über Leitung
62 aus dem oberen Teil des H2S-Waschturms entfernt. Rach dem Wärmeaustausch in E-12,
der mit E-11 kombiniert werden kann, wird CO2 bei etwa 15,60C über Deitung b4 abgezogen.
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Der verbleibende teil des kalten, gasarmen @ethanols, das über @eitung
30 aus dem unteren Teil der zweiten Entspannungstrommel abgezogen wurde, wird mittels
der iumpe P-2 durch den Wärmeaustauscher E-13 und über @eitung 66 in den H2S-Waschturm
geführt- Da H2S in dem als Absorptionsmittel verwendeten @ethanol löslicher ist
als CO2, verbleibt ein wesentlich grösserer Teil H2S als CO2 in dem durch Leitung
66 in den H2S-W schturm gefüh@-ten Methanol. Die grössere Löslichkeit von H2S in
@ethanol und in anderen wasserstoffhaltigen Lösfungsmitteln, wie Aceton, ist wahrscheinlich
auf lockete Wasserstoffbindungen zurückzuführen. Es kann daher erwartet werden,
dass H2S in allen verwendeten polaren, wassorstoffhaltigen Lösungsmitteln löslicher
ist
als CO2. Ausser der Tatsache, dass H2S in dem Absorptionsmittel
Avslicher ist als CO2, da H2S weniger flüchtig als CO2 ist, konsentriert sich H2S
im unteren Teil des H2S-Waschturms bei etwa -23,3°C während das flüchtigere CO2
den oberen Teil des H2S-Waschturms bei etwa -12,2°C verlässt. die für den H2S-naschturm
erforderliche Wärme wird durch den Wärmeaustauscher E-15 geliefert. H2S-reiches
Methanol wird durch Leitung 68 aus dem unteren Teil des H2S-Waschturms enternt und
durch Gegenstrom-Wärmeaustausch in den Wärmeaustauschern E-14 und E-17 erwärmt.
Verfährt man auf diese Weise, dann erhält man verhältnismässig reines t 2 und die
Notwendigkeit der Jerwmdung von inertem Gas, z.B. Stickstoff zum Abstreifen von
CO2 aus dem Absorptionsmittel, wird vermieden.
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Ein feil des aus den unteren £eil des H2S-Waschturms bei etwa -23,3°C
abgezogenen, H2S-reichen @ethanols wird über Leitung 67 1: den Absorptionsmittel-Rektifikator
70 eingeführt und dort In dn oberen feil eingeleitet0 Der verbleibende Teil des
H2S-reichen Metsanols aus dem unteren Teil des H2S-Waschturms 60 wird in den Wärmeaustauschern
E-14 und E-17 erwärmt und in den Rektifikator 70 an einer Stelle eingeführt, die
unterhalb der Abzugsleitung 74 für das rektifizierte Absorptionsmittel liegt.
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Ein H2S-reicher @asstrom, der mindestens 10% H2S und typeischerweise
15 bis 30 Bol.-% H2S enthält, wird durch Leitung 72 aus den oberen feil den Rektifikators
abgezogen. Dieser asstrom ist als Ein@atzgas für eine zur Schwefelgewinnung verwendete
Claus-Anlage geeignet.
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Wenn @ethanol in dem Rektifikator für Absorptionsmittel 70 abwärts
fliesst, wird es durch aufsteigende Dämpfe, die in dem Erwärmer E-18 erzeugt werden,
erwärmt, wodurch H2S und restliches CO2 aus den Absorptionsmittel abgestrippt werden.
Rektifiziertes Absorptionsmittel wird durch Leitung 74 an einem mittleren Teil des
Rektifikators für Absorptionsmittel abgeogen.
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Das rektifizierte Absorptionsmittel ist im wesentlichen frei von CO2
und H2S. Der obere Teil Des Rektifikators 70 ist mit Einrichtungen Zur Wärmeableitung.
z.B. dem durch Kühlmittel gekühlten Kondensator 80, versehen. din bevorzugtes Verfahren
sieht die Ableitung der Wärme aus dem oberen leil des Rektifikators
70
und die Einführung des ges mten H2S-reichen Methanols in den Rektifikator 70 an
einer Stelle vor, die unterhalb des Abzugs für das rektifizierte Absorp-tionsmittel
liegt.
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Ein Teil des rektifizierten Absorptionsmittels wird nach Kühlung im
Wärmeaustauscher E-17 durch H2S-reiches lethanol, das wie durch Beitung 68 gezeigt
wird, im Gegenstrom durch den Wärmeaustauscher strömt, und nach Künlung durch im
Gegenstrom fliessendes Kühlwasser im Wärmeaustauscher E-16, bei etwa 27°C über Leitung
4 in einen Absorber 2 geführt. er verbleibende Teil des Absorjitionsmittels wird
weiter in den Wärmeaustauschern L-14 und E-15 gekühlt und durch @eitung 76 in den
oberen ieil des H2S-Waschturms 60 geleitet. Das als Absorptionsmittel verwendete,
gasarme methanol wird bei -34,4°C über @eitung 70 in den oberen eil des H2S-Waschturms
geführt una wäscht aus den im H2S-faschturm aurwärts steigenden Gasen das H2S heeaus.
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Der obere Teil des H2S-Waschturms 60 wird bei einer, Druck von etwa
1,12 kg/cm2abs. gehalten. der obere feil des Rektifikators 70 für Absorptionsmittel
wird Bei etwa 3,16 kg/cm2 abs. @ehalten. Das Wasser, das die am wenigsten flüchtige
Komponen e in dem @ber Leitung 69 in den Rektifika.tor 70 geleiteten Einsatzgemische
aus @ethanol, H2S und Wasser ist, wird uo dem unteren Bereich des Rektifikators
für Absorptionsnittel durch Leitung 78 abgezogen. Das durch Leitung 78 abgezo@ene
Wasser wird nach Kühlung als Waschwasser verwendet, das in einem Kreislauf, der
dem in Fig. 1 entspricht, oben in den Absorber 2 geleitet wird.
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Es liegt auf der Hand, dass die erfindung im weiteren Sinn die Entfernung
von CO2 und anderen @asen aus Gasen betrifft, die in polaren Lösungsmitteln nicht
so stark löslich sind. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass die Bezeichnungen
warm" und "kalt" relativ sind und die angegebenen Temperaturen, bei denen z.B. Metijanol
als Absorptionsmittel verwendet wird, sich für andere Lösungsmittel verändern können,
wobei für die Jew':ili en Lösungsmittelsysteme die Bezeichnungen relativ kalt und
warm dennoch erhalten bleiben.