DE1914810B2 - Verfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen - Google Patents
Verfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff aus GasgemischenInfo
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Description
Bei vielen industriellen Verfahren ist es erforderlich, große Mengen Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff
aus Gasgemischen zu entfernen. Der größte Teil des technischen Wasserstoffs, der bei der Ammoniaksynthese
oder bei Hydrierverfahren verwendet wird, und der größte Teil der Wasserstoff-Kohlenoxyd-Gemische, die
als Stadtgas, für die Oxosynthese oder für die Melhanolsynthese u. dgl. verwendet werden, werden
durch Reformieren von Erdgas oder Benzin bzw. durch Teiloxydation von Erdgas, Benzin, Kohlenwasserstoffölen
oder festen Brennstoffen, wie Kohle, hergestellt. Bei diesen Reformier- oder Teiloxydationsverfahren
werden Rohgasgemische erhalten, die etwa 15 bis 35% CO2 enthalten. Das Kohlendioxid muß ganz oder zum
größten Teil entfernt werden, bevor der Wasserstoff oder die H2—CO-Gemische für den vorgesehenen
Zweck verwendet werden können. Die Anlagekosten der Kohlendioxid-Abtrennanlage und ihre Betriebskosten
sind beide bedeutende Faktoren in der Gesamtwirtschaftlichkeit der Herstellung von Wasserstoff und
H2—CO-Gemischen nach diesen Verfahren.
Von schnell zunehmender Bedeutung ist auch die Verarbeitung von Erdgasvorkommen, die hohe CO2-
und H2S-Anteile enthalten können, die entfernt werden müssen, bevor das Gas sich zum Gebrauch eignet. Auch
hier sind die Inves;itionskosten der Anlage zur
Abtrennung dieser Bestandteile und ihre Betriebskosten ein bedeutender Faktor bei der Bestimmung der Kosten
des gereinigten Erdgasprodukts.
Bei dem am meisten angewendeten großtechnischen Verfahren für die Abtrennung von Kohlendioxid und -,
Schwefelwasserstoff werden regenerierbar wäßrige alkalische Waschlösungen, ζ. B. wäßrige Äthanolamin-
oder Kaliumcarbonatlösungen, verwendet, die kontinuierlich
zwischen einer Absorptionszone, in der saure Gase absorbiert werden, und einer Regenerierungszone,
in der sie — gewöhnlich durch Abstreifen mit Wasserdampf — desorbiert werden, umgewälzt werden.
Bei solchen Waschverfahren hängen die Investitionskosten der Waschanlage natürlich von der Größe der
erforderlichen Anlageteile, insbesondere von der Größe ι > der Absorptions- und Regenerierungstürme (die natürlich
durch die zur Durchführung der Absorption und Desorption erforderliche Menge der Füllkörper oder
die erforderliche Zahl der Kontaktböden bestimmt ist), der Größe der Aufkocher für die Erzeugung des
Abstreifdampfes und von der Größe der Kühler ab, in denen der ausgebrauchte Abstreifdampf kondensiert
wird, so daß das Kondensat zur Aufrechterhaltung der richtigen Wasserbilanz in das System zurückgeführt
werden kann. Die Betriebskosten solcher Waschanlagen stehen hauptsächlich zu ihrem Wärmewirkungsgrad,
d. h. der Wärmemenge, die zur Entfernung einer gegebenen Menge sauren Gases erforderlich ist,
zuweilen beispielsweise als m3 saures Gas, das pro Kilogramm verbrauchten Dampf entfernt wird, in jo
Beziehung.
Die Erfindung betrifft ein unter Verwendung von regenerierbaren wäßrigen alkalischen Waschlösungen
durchgeführtes neues Verfahren, mit dem nicht nur ein erheblich verbesserter thermischer Wirkungsgrad er- r>
zielt wird, sondern daß auch erhebliche Senkungen der Investitionskosten für die Waschanlage ermöglicht. Wie
aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich wird, ermöglicht das Verfahren die wirksame
Ausnutzung von Wärmequellen, die bei den bekannten Verfahren weitgehend oder vollständig ungenutzt
bleiben. Hierzu gehören insbesondere die Absorptionswärme der sauren Gase in der Waschlösung und die
Wärme, die durch das zu behandelnde Gasgemisch dem System zugeführt wird.
Das neue Verfahren, das Gegenstand der Erfindung ist und allgemein auf Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff
enthaltende Gasgemische anwendbar ist, in denen der Partialdruck dieser sauren Gase (CO2 und
H2S) wenigstens 1,75 kg/cm2 beträgt, ist dadurch
gekennzeichnet, daß man mit wenigstens zwei getrennten Überdruck-Absorptionszonen arbeitet, denen getrennte
Ströme einer regenerierbaren wäßrigen alkalischen Waschlösung zugeführt werden, die getrennt aus
jeder Absorptionszone abgezogen werden. Wenigstens zwei getrennte Regenerierungszonen sind vorgesehen,
in denen die getrennten Ströme der Lösung aus den Absorptionszonen zur Desorption des sauren Gases mit
Wasserdampf abgestreift werden. Diese Regenerierungszonen arbeiten bei Drücken, die wesentlich
niedriger sind als der Druck in den Absorptionszonen. Das Gasgemisch, aus dem saures Gas abgetrennt
werden soll, wird nacheinander durch die getrennten Absorptionszonen in fortlaufendem Kontakt mit den
getrennten Strömen der Waschlösung geleitet, wobei das saure Gas durch diese Ströme absorbiert wird. Von
den Absorptionszonen wird eine als Zone von höherer Temperatur mit einer Austrittstemperatur der Lösung
4r>
so gefahren, die über der Siedetemperatur der regenerierten
Lösung bei Normaldruck liegt. Eine weitere Absorptionszone wird als Zone von niedrigerer
Temperatur mit einer Austrittstemperatur der Lösung gefahren, die unter der Austrittstemperatur der Lösung
aus der bei höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszone liegt. Von den Regenerierungszonen wird
eine als Zone von höherer Temperatur bei Überdruck (und somit bei Temperaturen oberhalb der Temperatur
der regenerierten Lösung bei Normaldruck) gefahren und mit heißer Lösung aus der bei höherer Temperatur
gefahrenen Absorptionszone beschickt. Eine weitere Regenerierungszone wird als Zone von niedrigerem
Druck und niedrigerer Temperatur gefahren und mit Lösung aus der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen
Absorptionszone beschickt. Die regenerierte Lösung, die aus der bei höherem Druck gefahrenen Regenerierungszone
bei einer Temperatur oberhalb ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck austritt, wird einem
Entspannungstank oder einer äquivalenten Druckreduzierzone zugeführt, wo der Druck der Lösung entspannt
wird, wodurch Wasserdampf erzeugt und die Lösung gekühlt wird. Der auf diese Weise erzeugte Dampf wird
in die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierungszone als Abstreifdampf eingeführt, während die
gekühlte regenerierte Lösung aus der Entspannungszone und die regenerierte Lösung aus der bei niedrigerer
Temperatur gefahrenen Regenerierungszone in die Absorptionszonen zurückgeführt werden.
Wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, hängt die Reihenfolge, in der die bei höherer Temperatur und
die bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszonen zur Strömung des Gases angeordnet sind,
von dem ursprünglichen Zustand des Gases ab. Wenn das Gas beispielsweise ursprünglich heiß im Verhältnis
zur Waschlösung und mit Wasserdampf gesättigt ist und somit seine Wärme auf die Lösung überträgt, gelangt
das Gas zuerst in die bei höherer Temperatur gefahrene Absorptionszone und danach in die bei niedrigerer
Temperatur gefahrene Absorptionszone. Wenn dagegen das Gas im Vergleich zur Lösung kühl ist und somit
der Lösung Wärme entzieht, gelangt es zuerst in die bei niedrigerer Temperatur gefahrene Absorptionszone
und danach in die bei höherer Temperatur gefahrene Zone.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von verschiedenen Ausführungsformen in Verbindung mit
den Figuren näher beschrieben.
F i g. 1 ist ein Fließschema, das eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die sich zur Behandlung
von heißen Gasen eignet und zwei getrennte Absorptionszonen und zwei getrennte Regenerierungszonen
aufweist;
Fig. 2 ist ein Fließschema, das eine weitere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die
sich zur Behandlung von kühl zugeführten Gasen eignet, wobei zwei getrennte Absorptionszonen und zwei
getrennte Regenerierungszonen verwendet werden;
F i g. 3 ist ein Fließschema einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die sich zur Behandlung von
heiß zugeführten Gasen eignet, wobei zwei getrennte Absorptionszonen und zwei getrennte Regenerierungszonci
verwendet werden, wobei die Waschlösung in der zweiten, bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Zone
auf eine Temperatur gekühlt wird, die wesentlich unter der Temperatur der ersten, bei höherer Temperatur
gefahrenen Absorptionszone liegt;
Fig.4 ist ein Fließschema, das eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die sich zur Behandlung von heiß zugeführten Gasen eignet
und zwei getrennte Absorptionszonen und zwei getrennte Regenerierungszonen verwendet, wobei der
obere Abschnitt der bei niedrigerer Temperatur -, gefahrenen Absorptionszone mit gekühlter, sorgfälliger
regenerierter Lösung aus dem unteren Abschnitt der bei höherem Druck und höherer Temperatur gefahrenen
Regenerierungszone beschickt wird;
Fig.5 ist ein Fließschema, das eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
die der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform ähnlich ist, jedoch geringere Anlagekosten
erfordert;
Fig.6 ist ein Fließschema, das eine weitere r>
Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die sich zur Behandlung von kühl zugeführten Gasen eignet,
und bei der drei getrennte Absorptionszonen und zwei getrennte Regenerierungszonen verwendet werden.
F i g. 7 ist ein Fließschema, das eine Ausführungsform 2« der Erfindung veranschaulicht, bei der in der ersten
Absorptionszone, in die das Gasgemisch gelangt, das Gas und die Flüssigkeit in der gleichen Richtung
strömen;
F i g. 8 ist ein Fließschema, das ein System zeigt, das dem in Fig.6 dargestellten ähnlich ist, aber eine
Herabsetzung des Restgehaltes an saurem Gas auf niedrigere Werte ermöglicht.
Die in Fig.] dargestellte Anlage eignet sich zur Behandlung eines heiß zugeführten Gases. Dieses
System ist besonders geeignet, wenn die Konzentration von saurem Gas auf Werte von beispielsweise 1% oder
2% gesenkt werden soll. Die Absorptionskolonne 10 kann bei wesentlichen Überdrücken arbeiten und ist in
zwei getrennte Absorptionszonen A und B unterteilt. r>
Der kreuzschraffierte Teil A'der unteren Absorptionszone A stellt ein geeignetes Füllkörpermaterial für die
Erzielung eines innigen Kontaktes zwischen Gas und Flüssigkeit, z. B. Raschigringe, Berlsättel, Intaloxsättel
oder andere Typen von Füllkörpern dar, die dem durch ad
die Füllkörper strömenden Gas eine große Flüssigkeitsoberfläche darbieten. Außer Füllkörper können andere
Einbauten, die eine innige Berührung zwischen Gas und Flüssigkeit gewährleisten, z. B. Glockenboden, verwendet
werden, um diese innige Berührung zwischen Gas ·τ>
und Flüssigkeit zu erreichen. Dem unteren Abschnitt A des Absorbers wird gesondert ein regenerierter Strom
der Waschlösung, z. B. eine wäßrige Kaliumcarbonatlösung, durch Leitung 11 zugeführt. Diese Lösung fließt
nach unten über die Füllkörper im Abschnitt A' und so
sammelt sich am Boden des Turms im Sumpf 12 und wird aus dem Turm durch die Leitung 13 abgezogen.
Die obere Zone B des Absorptionsturms ist mit Füllkörpern oder anderen geeigneten Vorrichtungen
zur Herbeiführung einer innigen Berührung zwischen v>
Gas und Flüssigkeit versehen. Diese Füllkörper bzw. Einbauten sind durch den kreuzschraffierten Abschnitt
B' bezeichnet. Dem oberen Abschnitt B wird durch Leitung 15 eine regenerierte Waschlösung zugeführt,
die im Gegenstrom zum Gas durch die Füllkörper B' M) fließt, sich am Boden des Abschnitts B auf einem
Sammelboden 16 sammelt und getrennt vom unteren Ende der Zone Sdurch Leitung 17 abgezogen wird.
Der CO2 und/oder H?S enthaltende Gasstrom tritt am
Fuß des Turms 10 durch Leitung 18 ein und strömt im i>r>
Gegenstrom zu der nach unten rieselnden Flüssigkeit durch den Füllkörpcrabschnitt /4'und dann durch einen
im Sammclbodcn 16 vorgesehenen Kamin 19, worauf er
im Gegenstrom zu der durch den Füllkörperabschnitt B der oberen Zone ßdes Absorbers nach unten rieselnden
Flüssigkeit aufwärts strömt und den Absorber im gereinigten Zustand durch Leitung 20 am oberen Ende
verläßt. Falls erforderlich, wird der den Absorber durch Leitung 20 verlassende Gasstrom durch einen Kühler 21
geführt, wo Wasserdampf herauskondensiert wird, um die richtige Wasserbilanz in der Lösung aufrechtzuerhalten.
Das wäßrige Kondensat aus dem Kühler 21 kann durch Leitung 22 wieder oben auf den Absorber
aufgegeben werden. Das gereinigte Gas verläßt den Kühler durch Leitung 23 für jeden gewünschten Zweck.
Es ist zu bemerken, daß die Zone A und die Zone E des Absorbers 10 in bezug auf den Strom der
Waschlösung vollständig voneinander getrennt sind, d. h., jeder Abschnitt wird getrennt mit seinem eigenen
Waschlösungsstrom beschickt, und jeder Waschlösungsstrom wird getrennt für sich aus jeder Zone
abgezogen. So erhält die Zone A die Lösung durch die Leitung 11, und die Lösung wird aus der Zone A durch
die Leitung 13 abgezogen. Der Zone B wird die Lösung durch Leitung 15 zugeführt, und die Lösung wird aus der
Zone ß durch Leitung 17 abgezogen. Es ist zu bemerken daß die durch die Zone B nach unten fließende Lösung
am Eintritt in die Zone A durch den Sammelboden 16 und durch eine Ablenkhaube 24, die über dem Kamin 19
angeordnet ist, gehindert wird. Hierdurch kann das Gas aus der Zone A nach oben in die Zone B strömen
während verhindert wird, daß Lösung aus der Zone ßin
die Zone A gelangt.
Die Regenerierung der Lösung findet in der Regenerierkolonne 25 statt, die zwei getrennte Zonen
aufweist, nämlich die untere, bei höherer Temperatur und Überdruck gefahrene Zone C und die obere, bei
niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck gefahrene Zone D. Die bei höherer Temperatur und höherem
Druck gefahrene Zone C ist von der bei niedrigerem Druck und niedrigerer Temperatur gefahrenen Zone L
durch einen Dom 26 getrennt, der eine Verbindung zwischen den beiden Zonen verhindert.
Der bei höherer Temperatur und höherem Druck gefahrenen Zone C wird gesondert die Waschlösung
vom unteren Ende der Absorberzone A durch die Leitung 13, das Druckminderventil 27 und die Leitung 2S
zugeführt. Die oben auf die Zone Caufgegebene Lösung fließt über den Füllkörperabschnitt C im Gegenstrorr
zu dem von unten nach oben strömenden Abstreifdampf, sammelt sich im Sumpf 29 am unteren Ende dei
Zone Cund wird durch die Leitung 30 abgezogen.
Der Zone Dder Regenerierkolonne wird getrennt die vom unteren Ende der Zone B des Absorber;
abgezogene Lösung durch Leitung 17, das Druckminderventil 31 und die Leitung 32 zugeführt. Die
Lösung fließt durch den Füllkörperabschnitt D' nach unten, sammelt sich im Sumpf 33 am unteren Ende de;
Abschnitts D und wird getrennt durch die Leitung 3< abgezogen.
Dem Abschnitt C der Regenerierkolonne wire Abstreifdampf durch den Aufkocher 35 zugeführt, durcl·
den Waschlösung vom Sumpf 29 durch die Leitungen 3f und 37 umgewälzt wird. Der im Aufkocher 35 erzeugte
Wasserdampf wird durch Leitung 38 in das untere Ende der Zone Ceingeführt.
Der Zone D der Regenerierkolonnc wird Abstreif
dampf vom Aufkocher 39 zugeführt, durch der Waschlösung vom Sumpf 33 durch die Leitungen 40 unc
41 umgewälzt wird. Der im Aufkocher 39 erzeugt! Wasserdampf wird durch Leitung 42 in das untere End<
der Zone Deingeführt. Die Aufkocher 35 und 39 werden bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch
rohes Prozeßgas beheizt, das beispielsweise ein heißes, CO2 enthaltendes, mit Wasserdampf gesättigtes Gas au«,
einer Wasserdampf-Reformieranlage oder einer Teiloxydationsanlage sein kann. Das heiße Prozeßgas wird
durch die Leitung 43 in den Aufkocher 35 eingeführt. Es gibt mit Hilfe der Schlange 44 Wärme an die
Waschlösung ab und wird dann in den Aufkocher 39 geführt, wo es mit Hilfe der Schlange 45 Wärme an die
Waschlösung abgibt. Es verläßt den Aufkocher 39 durch die Leitung 46 und wird dann durch Leitung 18 in den
Absorber 10 am unteren Ende eingeführt.
Außer dem Abstreifdampf aus dem Aufkocher 39 wird dem Abschnitt D der Regenerierkolonne ein Teil
des dort benötigten Abstreifdampfes in Form von Wasserdampf zugeführt, der bei der Entspannung der
Lösung im Entspannungstank 47 erzeugt wird. Der im Tank 47 erzeugte Entspannungsdampf entsteht durch
die Druckentspannung der heißen Lösung, die aus der Regenerierkolonne C bei einer Temperatur und einem
entsprechenden Druck oberhalb der Siedetemperatur der regenerierten Lösung bei Normaldruck durch
Leitung 30 austritt. Die Lösung in der Leitung 30 wird durch das Druckminderventil 48 in dem Entspannungstank
47 eingeführt, wo der Druck ungefähr auf den Druck reduziert wird, der in der bei niedrigerem Druck
und niedrigerer Temperatur gefahrenen Regenerierungszone D herrscht. Als Folge der Druckminderung
wird Wasserdampf aus der Lösung abgegeben und durch Leitung 49 am unteren Ende der Regenerierzone
D eingeführt, in der er als Abstreifdampf dient. Wenn beispielsweise die Zone C bei einem Druck von
2.1 kg/cm2 und die Zone D bei einem Druck von
1.2 kg/cm2 (gemessen am Boden der Zone D) gefahren
wird, kann der Druck, unter dem die durch Leitung 30 aus der Zone C austretende Lösung steht, auf
1,26 kg/cm2 gesenkt werden, und der erzeugte Dampf strömt dann unter seinem eigenen Druck durch die
Leitung 49 in das untere Ende der Zone D.
Die Dampfentwicklung im Entspannungstank 47 ist natürlich endotherm und hat eine Abkühlung der
Lösung zur Folge. Die gekühlte Lösung, die sich am Boden des Tanks 47 im Sumpf 50 sammelt, wird durch
Leitung 51, Umwälzpumpe 52 und Leitung 11 zum oberen Ende der Absorptionskolonne A zurückgeführt.
Die Flüssigkeit, die sich am Boden der Regenerierzone D sammelt, wird durch Leitung 34 abgezogen und
durch die Umwälzpumpe 53 und Leitung 15 oben auf die Absorptionszone ß aufgegeben.
Das Gemisch aus desorbiertem saurem Gas und Wasserdampf, das sich am oberen Ende der Regenerierzone
Csammelt, wird durch Leitung 54 abgezogen und durch den Kühler 55 geleitet, wo genügend Dampf
kondensiert wird, um die richtige Wasserbilanz im System aufrechtzuerhalten. Genügend wäßriges Kondensat
wird durch Leitung 56 zum oberen Ende der Regenerierzone C zurückgeführt. Der aus dem Kühler
austretende Gasstrom, der weitgehend aus saurem Gas besteht, wird durch Leitung 57 abgeführt.
Das Gemisch aus Wasserdampf und desorbierlem Gas, das sich am oberen Ende der Regenerierzone D
sammelt, wird durch Leitung 58 abgezogen und durch den Kühler 59 geführt, wo Wasserdampf kondensiert
wird. Genügend Kondensat wird zurückgeführt, um die richtige Wasserbilanz aufrechtzuerhalten, Das wäßrige
Kondensat wird durch Leitung 60 oben auf die Zone D aufeeecbcn. Der aus dem Kühler austretende Gasstrom,
der weitgehend aus saurem Gas besteht, wird durch Leitung 61 abgeführt.
-, Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Anlage
wird nun im Zusammenhang mit einer typischen Behandlung eines rohen heißen, mit Wasserdampf
gesättigten Gases beschrieben, das durch Leitung 43 und die Aufkocherschlange 44 und den Aufkocher 35
κι zugeführt wird. Dieses typische Rohgas wird bei der Wasserdampfreformierung und Kohlenoxydkonvertierung
von Erdgas erhalten. Das Gas verläßt den Konvertierungsreaktor unter einem Gesamtdruck von
26,7 atü und bei einer Temperatur von 2300C mit hohem
i) Wasserdampfgehalt und enthält 18% CO2. Vor der
Zuführung zur CO2-Wäsche wird dieses Gas für andere Verfahrenszwecke verwendet. Es erreicht die CO2-Wäsche
und tritt in den Aufkocher 35 bei 159°C ein. Die aus dem Prozeßgas im Aufkocher 35 zurückgewonnene
Wärme genügt, um den Bedarf an Abstreifdampf in der Regenerierzone Czu decken.
Nach dem Verlassen des Aufkochers 35 wird das rohe Prozeßgas bei einer etwa niedrigeren Temperatur von
136°C durch die Schlange 45 des Aufkochers 39 geführt,
2j wo weitere Wärmemengen dem Prozeßgas entzogen
werden, wodurch ein Teil des Bedarfs an Abstreifdampf in der Regenerierzone D gedeckt wird. Der im
Aufkocher 39 erzeugte Dampf wird der Zone D durch die Leitung 42 zugeführt.
in Das Prozeßgas wird dann bei einer Temperatur von 131 °C durch Leitung 46 dem Turm 10 zugeführt und am
Fuß des Turms durch Leitung 18 eingeführt.
Das CO2 enthaltende Gas tritt in einer Menge von
7620 kg Mol/Stunde trockenes Gas und 899 kg Mol/
j-j Stunde Wasserdampf bei einem Gesamtdruck von
25,9 atü und mit einem CO>Partialdruck von 4,48 kg/cm2 in den Absorptionsturm 10 ein.
Das Gasgemisch trifft zuerst in der Absorptionszone A auf wäßrige alkalische Waschlösung, die durch
4(i Leitung 11 oben auf die Zone A in einer Menge von
594,3 mVStd. aufgegeben wird. Eine typische Waschlösung wird verwendet, nämlich eine 30%ige wäßrige
Kaliumcarbonatlösung, die 3% Diäthanolamin enthält und oben auf die Zone A bei einer Temperatur von
4ri 109°C oder ungefähr bei der Siedetemperatur der
regenerierten Lösung bei Normaldruck aufgegeben wird. Die oben auf die Zone A aufgegebene Lösung ist
natürlich arm an CO2, da sie durch Abstreifen mit Wasserdampf in der Regenerierzone C regeneriert
•30 worden ist. Die den Boden der Zone A verlassende Lösung ist reich an CO2, während das oben aus der Zone
A durch den Kamin 19 austretende Gas teilweise von CO2 befreit ist, jedoch wegen des hohen Anfangspartialdrucks
des CO2 immer noch einen wesentlichen
« CO2-Gehall von 10,6% hat. Der CO2-Partialdruck im
Gas, das unten in die Zone A eintritt, beträgt 4,48 kg/cm2, während der CO2-Partialdruck beim Eintritt
in die Absorptionszone 02,6 kg/cm2 beträgt.
In der Zone B kommt das CO2 enthaltende Gas mit
In der Zone B kommt das CO2 enthaltende Gas mit
bo einem getrennten Strom regenerierter Kaliumcarbonatwaschlösung
in Berührung, die die gleiche Zusammensetzung wie in Zone A hat, d. h. 30% K2CO3 plus 3%
Diäthanolamin enthält und durch Leitung 15 bei 1080C,
d. h. bei einer Temperatur in der Nähe der Siedctempe-
bs ratur der regenerierten Lösung bei Normaldruck in
einer Menge von 575,3 mVStd. oben auf die Zone aufgegeben.
In der Zone B wird der größte Teil des verbleibenden
In der Zone B wird der größte Teil des verbleibenden
CÜ2 absorbiert, und das oben aus dem Absorber durch
Leitung 20 austretende Gas enthält 1 % CO2.
Unter den beschriebenen Bedingungen ist die Absorptionszone A die bei höherer Temperatur
gefahrene Absorptionszone, aus der die Waschlösung durch Leitung 13 bei einer Temperatur von 128°C
austritt, die wesentlich über der Siedetemperatur der Lösung bei Normaldruck nach der Regenerierung liegt.
Die Lösung wird in der Zone A von ihrer Eintrittstemperatur von 109°C auf ihre Austrittstempe- in
ratur von 128°C durch eine Kombination der Absorptionswärme des CO2 in der Waschlösung und die aus
dem heißen gesättigten Gas übertragene Wärme erhitzt. Der gesättigte Gasstrom, der in die Zone A bei
131°C eintritt, wird durch einen wirksamen direkten Wärmeaustausch mit der Lösung schnell gekühlt und
verläßt die Zone A durch den Kamin 19 bei einer Temperatur, die dicht bei der Eintrittstemperatur der
Lösung zur Zone A, die 109° C beträgt, liegt.
Unter diesen Bedingungen ist die Zone B die bei niedrigerer Temperatur gefahrene Absorptionszone.
Da die Lösung und der Gasstrom beide bei etwa der gleichen Temperatur (108 bis 1090C) in die Zone B
eintreten, findet kein Erhitzen der Lösung durch Wärmeübergang aus dem Gas statt. Jedoch wird eine
gewisse Wärmemenge in der Lösung frei, während der größte Teil des verbleibenden CO2 absorbiert wird. Dies
hat zur Folge, daß die Temperatur der Lösung während ihres Durchgangs durch die Zone B von der
Eintrittstemperatur von 1Ü8°C auf eine Austrittstemperatur von 117°C erhöht wird.
Die heiße Lösung, die durch Leitung 13 aus der Zone A bei einer Temperatur von 1280C austritt, wird nach
dem Durchgang durch das Druckminderventil 27 durch Leitung 28 der Regenerierzone Czugeführt. >λ
In der Regenerierzone C wird der Druck auf einen Wert vermindert, der über Normaldruck, aber wesentlich
unter dem im Absorber herrschenden Druck liegt, nämlich auf 1,47 atü, gemessen ab Boden der Zone C.
Die Lösung wird dann im Füllkörperteil C der Zone C mit Wasserdampf abgestreift. Nach dieser Behandlung
in der Zone C wird die »magere« regenerierte Lösung vom unteren Ende der Zone C durch Leitung 30 bei
einer Temperatur von 1270C abgezogen und dann in einen Entspannungstank 47 eingeführt, nachdem sie
durch ein Druckminderventil 48 geführt worden ist, wo der Druck auf einen Wert vermindert wird, der etwas,
z. B. um 0,07 kg/cm2, über dem in der Zone D herrschenden Druck liegt. Wenn die Lösung bei einer
Temperatur oberhalb ihrer Siedetemperatur bei Nor- 5u
maldruck in den Entspannungstank 47 eintritt, wird im wesentlichen reiner Wasserdampf aus der Lösung in
einer Menge von 19,641 kg/Std. entwickelt. Sehr wenig CO2 wird entwickelt, da der CCh-Gehalt der Lösung in
der Regenerierzone C auf einen sehr niedrigen Wert gesenkt worden ist. Der in der Entspannungsvorlage 47
entwickelte Wasserdampf gelangt dann unter seinem Eigendruck durch Leitung 49 zum Fuß der Regenerierzone
£>, in der er als Abstreifdampf dient.
Die entspannte Lösung, die sich am Boden des Tanks bo
47 im Sumpf 50 sammelt, wird durch die im Entspannungstank stattfindende stark endotherme
Dampfentwicklung auf eine Temperatur von 1090C (ungefähr die Siedetemperatur der regenerierten
Lösung bei Normaldruck) gekühlt. Die gekühlte Lösung wird dann durch die Umwälzpumpe 52 und Leitung 11
oben auf die Absorptionszone A aufgegeben.
Die vom Boden der Absorptionszone ß durch Leitung 17 austretende, an CO2 reiche Lösung wird durch
Leitung 32 oben auf die Regenerierzone D aufgegeben, nachdem sie durch das Druckminderventil 31 geführt
worden ist. Die Regenerierzone Dwird am oberen Ende ungefähr bei Normaldruck gehalten, während der Druck
am Boden der Zone D durch den Druckabfall im Füllkörperabschnitt D' etwas höher ist (beispielsweise
um 0,14 bis 0,21 kg/cm2). Wenn die Lösung durch Leitung 32 bei einer Temperatur von 117°C oben auf die
Regenerierzone D aufgegeben wird, werden erhebliche CO2- und Wasserdampfmengen durch die Drucksenkung
beim Übergang der Lösung aus der unter hohem Druck gehaltenen Absorptionszone B in die etwa bei
Normaldruck gehaltene Zone Daus der Lösung frei. Die Abgabe von Wasserdampf und CO2 aus der Lösung
verursacht eine Kühlung der Lösung auf 99°C. Die Lösung rieselt dann durch den Füllkörperabschnitt D'
nach unten und wird dort mit Wasserdampf abgestreift, wodurch weitere CCVMengen entfernt werden. Die
verarmte regenerierte Lösung sammelt sich im Sumpf 33 am Boden der Regenerierzone D und wird von dort
bei einer Temperatur von beispielsweise 1080C durch Leitung 34, Umwälzpumpe 53 und Leitung 15 oben auf
die Absorptionszone B aufgegeben.
Der Gesamteffekt des in Fig. 1 dargestellten Systems, bei dem die Zone A als eine bei höherer
Temperatur gefahrene Absorptionszone, die Zone B als eine bei niedrigerer Temperatur gefahrene Absorptionszone,
die Zone C als eine bei höherem Druck und höherer Temperatur gefahrene Regenerierungszone
und die Zone D als eine bei niedrigerem Druck und niedrigerer Temperatur gefahrene Regenerierungszone
arbeitet, ist die Rückgewinnung und wirksame Ausnutzung 1) des Wärmegehalts des in den Absorber
eintretenden rohen Prozeßgases und 2) eines Teils der Absorptionswärme des sauren Gases in der Lösung.
Diese beiden Wärmequellen waren bei den bekannten Anlagen vollständig oder zumindest teilweise ungenutzt.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Anlage ist die Absorptionszone A in Wirklichkeit ein Speicher der
Absorptionswärme des in dieser Zone absorbierten sauren Gases und ein Speicher der Wärme des
Rohgases, die in der Zone A in die Lösung übergeht. Durch Regenerierung der heißen Lösung aus der Zone
A in einer bei höherer Temperatur gehaltenen Regenerierungszone wird eine magere regenerierte
Lösung bei erhöhtem Druck gebildet. Wenn der Druck dieser Lösung beispielsweise im Entspannungstank 47
entspannt wird, wird die Wärme, die in der Absorptionszone A in der Lösung gespeichert worden ist, in Form
von nutzbarem Abstreifdampf frei, der wenig oder kein CO2 enthält und einen solchen Druck hat, daß er
unmittelbar in den unteren Teil der bei dem niedrigeren Druck gefahrenen Regenerierzone D eingeführt und in
dieser Zone als wirksamer Abstreifdampf ausgenutzt werden kann, der einen wesentlichen Anteil des
Abstreifdampfes ersetzt, der sonst im Aufkocher 39 erzeugt würde.
Bei der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise wird die im System erforderliche Fremddampfmenge, gemessen
an der Gesamtmenge des Dampfes, die normalerweise in den Aufkochern 35 und 39 erzeugt würde, um
42% gesenkt. Durch diese Senkung des Bedarfs an Fremddampf bleibt nicht nur der Wärmegehalt im
Prozeßgas für andere Zwecke erhalten, sondern die Größe der Aufkocher 35 und 39, die ein teurer Teil der
Anlage sind, da sie gewöhnlich aus teuren Metallen, z. B. nichtrostendem Stahl, hergestellt werden müssen, wird
auch entsprechend verringert. Die Größe der hochliegenden Kühler 55 und 59 wird ebenfalls wesentlich
verringert, und zwar direkt proportional zur Verringerung der Dampfmenge, die in den Aufkochern erzeugt
wird.
Eine weitere Senkung der Anlagekosten für die Wäsche, die durch das System gemäß der Erfindung
ermöglicht wird, ergibt sich aus einer wesentlichen Verringerung des Volumens der Füllkörper, das in der
Regenerierzone C erforderlich ist. Dies ist dadurch bedingt, daß die Desorptionsgeschwindigkeit durch die
höhere Arbeitstemperatur der Zone C wesentlich erhöht wird, wodurch natürlich die erforderliche
Füllkörpermenge verringert wird.
F i g. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, die sich zur Behandlung eines kühlen
Rohgases eignet, das an die Waschlösung keine Wärme abgibt, sondern ihr Wärme entzieht. Bei der in F i g. 2
dargestellten Anlage wird die Absorption in einem Absorptionsturm 100 durchgeführt, der unter wesentlichem
Überdruck arbeitet und in zwei getrennte Absorptionszonen, nämlich die untere Absorptionszone
E und die obere Absorptionszone F aufgeteilt ist. Der Absorptionszone E wird durch Leitung 101 getrennt
Waschlösung zugeführt, die durch den kreuzschraffierten Abschnitt E\ der mit Füllkörpern oder anderen
geeigneten Einbauten zur Aufrechterhaltung einer innigen Berührung zwischen Gas und Flüssigkeit
versehen ist, nach unten fließt, sich im Sumpf 102 am Boden des Turms sammelt und durch Leitung 103
getrennt abgezogen wird. Der oberen Zone des Absorbers F wird durch Leitung 104 getrennt
Waschlösung zugeführt, die über den kreuzschraffierten Abschnitt F', der in ähnlicher Weise mit geeigneten
Mitteln zur Aufrechterhaltung eines innigen Gas-Flüssigkeits-Kontaktes, z. B. Füllkörpern oder Kontaktböden
versehen ist, nach unten fließt, sich auf dem Sammelboden 105 am unteren Ende der Zone F
sammelt und aus der Zone Fdurch Leitung 106 getrennt abgezogen wird. Das rohe Gasgemisch, das zu
entfernendes saures Gas enthält, wird durch die Leitung 107 in das untere Ende der Absorptionszone E
eingeführt und strömt nacheinander durch die Zone E und die Zone Fund tritt am oberen Ende des Turms
durch Leitung 108 aus. Gegebenenfalls kann der durch Leitung 108 austretende Gasstrom durch einen Kühler
109 geführt werden, wo Wasserdampf kondensiert werden kann, um die richtige Wasserbilanz in der
Lösung aufrechtzuerhalten. Das wäßrige Kondensat aus dem Kühler 109 kann durch Leitung 110 zum Absorber
zurückgeführt werden. Das gereinigte Gas verläßt den Kühler durch Leitung 111 für jeden gewünschten
Verwendungszweck.
Der Gasstrom gelangt vom oberen Ende der Absorptionszone E zum Fuß der Absorptionszone F
durch den Kamin 112, der in dem Sammelboden 105 vorgesehen ist. Durch eine Ablenkhauhe 113 wird
verhindert, daß die Lösung, die durch den Füllkörperabschnitt F'nach unten fließt, in die untere Zone Egelangt.
Wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden die beiden Absorptionszonen im Absorptionsturm 100 in bezug auf die Flüssigkeitsführung getrennt
voneinander gehalten, während der Gasstrom nacheinander in fortlaufendem Kontakt mit beiden Absorptionszonen
durchströmt.
Die Regenerierung der Lösung erfolgt in einem Regenerierungsturm 114, der zwei getrennte Regenerierzonen
enthält. Die obere Regenerierzonc G hat einen kreuzschraffiert dargestellten Abschnitt C, der
Füllkörper oder andere Einbauten für die Aufrechterhaitung inniger Berührung zwischen Gas und Flüssigkeit
enthält. Die untere Rc~cnericr7.one H. die bei einem
■) höheren Druck und einer entsprechend höheren
Temperatur betrieben wird, hat einen kreuzschraffiert dargestellten Abschnitt H', der in der gleichen Weist
mit Füllkörpern oder anderen geeigneten Einbauten zur Aufrechterhaltung einer innigen Berührung zwischen
κι Gas und Flüssigkeit versehen ist. Die Regenerierzonen C und H sind voneinander durch einen Dom 115
getrennt, der eine Verbindung zwischen den beiden Zonen verhindert.
Die das absorbierte saure Gas enthaltende Waschlö-
i") sung vom unteren Ende der Absorptionszone E wird
durch Leitung 103, das Druckminderventil 116 und Leitung 117 oben auf die Regenerierzone G aufgegeben.
Die Waschlösung vom unteren Ende der Absorptionszone F die absorbiertes saures Gas enthält, wird durch
Leitung 106, Druckminderventil 118 und Leitung 119 oben auf die Regenerierzone Haufgegeben.
Der Regenerierzone G wird Abstreifdampf aus dem Aufkocher 120 zugeführt, der mit einer Dampfschlange
121 versehen ist. Die Lösung, die sich am unteren Ende der Regenerierzone G im Sumpf 122 sammelt, wird
durch die Leitungen 123 und 124 durch den Aufkocher umgewälzt. Der im Aufkocher erzeugte Wasserdampf
wird durch Leitung 125 unten in die Regenerierzone G eingeführt.
3d Der Regenerierzone H wird Abstreifdampf aus dem
Auf kocher 126, der mit der Dampfschlange 127 versehen ist, zugeführt. Die Lösung, die sich am unteren
Ende der Zone H im Sumpf 128 sammelt, wird durch den Aufkocher 126 durch die Leitungen 129 und 130
J5 umgewälzt. Der im Aufkocher 126 erzeugte Dampf wird durch Leitung 131 unten in die Regenerierzone H
eingeführt.
Wasserdampf und saures Gas, die am oberen Ende der Regenerierzone G frei werden, weden durch
Leitung 132 abgezogen und einem Kühler 132a zugeführt, wo der Dampf kondensiert wird. Genügend
Kondensat wird zurückgeführt, um die richtige Wasserbilanz im System aufrechtzuerhalten. Das wäßrige
Kondensat wird durch Leitung 133 oben auf die Zone G
■45 aufgegeben. Der austretende Gasstrom, der hauptsächlich
aus saurem Gas besteht, wird durch Leitung 134 abgeführt.
Wasserdampf und saures Gas, die sich am oberen Ende der Regenerierzone H sammeln, werden durch
■><> Leitung 135 abgeführt und durch den Kühler 136
geleitet, wo der Dampf kondensiert wird. Genügend Kondensat wird zurückgeführt, um die richtige Wasserbilanz
in diesem Abschnitt des Systems aufrechtzuerhalten. Das wäßrige Kondensat wird durch Leitung 137
oben auf die Zone H aufgegeben.
Regenerierte Lösung, die nunmehr arm an saurem Gas ist, wird vom unteren Ende der Regenerierzone G
durch Leitung 138 abgezogen und durch die Kreislaufpumpe 139 und Leitung 101 zum oberen Ende der
bo Absorptionszone fzurückgeführt.
Regenerierte Lösung wird vom Boden der bei höherem Druck und höherer Temperatur gefahrenen
Regenerierungszone H durch Leitung 141 abgezogen und nach Durchgang durch das Druckminderventil 142
b5 in den Entspannungstank 143 eingeführt. Unter dem
dort herrschenden verringerten Druck wird Wasserdampf gebildet. Die gekühlte Lösung sammelt sich am
Boden der Vorlace 143. und der gebildete DamDf wird
durch Leitung 144 unten in die Regenerierungszone G eingeführt, in der er als Abstreifdampf verwendet wird.
Die gekühlte Lösung, die sich in der Vorlage 143 sammelt, wird durch Leitung 145, Kreislaufpumpe 146
und Leitung 104 oben ^uf die Absorptionszone F
aufgegeben.
Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Anlage wird nachstehend im Zusammenhang mit einer typisehen
Anwendung beschrieben, nämlich der Reinigung eines rohen Erdgases, das am Bohrloch bei einem
Gesamtdruck von 70 kg/cm3 anfällt und 25% CO2 und
5% H2S enthält, in einer Menge von 2 832 000 mVTag. Der Partialdruck der sauren Gase (CO2+H2S) beträgt
21 kg/cm2. Dieses Gasgemisch wird bei einer Temperatur von 200C durch Leitung 107 unten in den bei
70 kg/cm2 gehaltenen Absorptionsturm 100 eingeführt, Es strömt nacheinander durch den Füllkörperabschnitt
E'der Absorptionszone £, durch den Kamin 112 in den
Füllkörperabschnitt F' der Absorptionszone F und verläßt den Turm oben durch die Leitung 108.
Regenerierte Waschlösung, die aus einer 30%igen Kaliumcarbonatlösung besteht, die 3 Gew.-% Diäthanolamin
enthält, wird oben auf die Zone E bei 106°C, d. h. ungefähr bei der Siedetemperatur der regenerierten
Lösung bei Normaldruck, in einer Menge von 568 mVStd. aulgegeben. Während die heiße Lösung auf
das nach oben strömende kühle Einsatzgas trifft, findet ein schneller und wirksamer Wärmeaustausch als Folge
der direkten Berührung im Füllkörperabschnitt E'statt.
Der Lösung wird Wärme entzogen, wodurch der Gasstrom erhitzt und gesättigt wird. Die Abkühlung der
Lösung durch den Gasstrom wird durch die frei werdende Absorptionswärme des sauren Gases in der
Waschlösung ausgeglichen. Unter den gegebenen Bedingungen heben sich die Kühl- und Heizeffekte im
wesentlichen gegenseitig auf, und die Lösung tritt unten aus der Absorptionszone E durch Leitung 103 bei
ungefähr ihrer Eintrittstemperatur, nämlich 1050C, aus.
Das Gas verlaßt den Abschnitt E am oberen Ende, nachdem es ungefähr auf die Eintrittstemperatur der
Lösung (1060C) erhitzt und mit Wasserdampf gesättigt
worden ist.
Regenerierte Lösung aus der Regenerierungszone A
(ebenfalls eine 30%ige wäßrige Kaliumcarbonatlösung, die 3% Diethanolamin enthält) wird oben auf die obere
Absorptionszone bei einer Temperatur von 107°C in einer Menge von 568 mVStd. aufgegeben. Da das unten
in die Zone F eintretende Gas ungefähr die gleiche Temperatur hat wie die durch Leitung 104 eintretende
Lösung, gibt das Gasgemisch weder Wärme an die Waschlösung ab noch entzieht es ihr Wärme und verläßt
das obere Ende der Zone F ungefähr bei der gleichen Temperatur, mit der es der Zone F unten zugeführt
wurde. Auf Grund der Absorptionswärme des sauren Gases in der V/aschlösung wird jedoch die Temperatur
der Lösung auf 118°C, d.h. wesentlich über die Temperatur der regenerierten Lösung bei Normaldruck
erhöht. Das gereinigte Naturgas, das 0,5% CO2 und etwa 10 Teile H2S pro Million Teile enthält, verläßt den
Absorptionsturm durch die Leitung 108.
Auf diese Weise ergibt sich eine bei niedrigerer Temperatur gefahrene Absorptionszone £, in der das
kühle Gas gesättigt und erhitzt wird, während der Lösung Wärme entzogen wird, und eine bei höherer
Temperatur gefahrene Zone F, in der die Lösung mit dem erhitzten gesättigten Gas in Berührung ist und
durch die durch Absorption des sauren Gases in der Lösung frei gewordene Wärme über ihre Eintrittstemperatur
erhitzt wird.
Die Waschlösung tritt unten aus der Absorptionszone Edurch Leitung 103 bei 1050C aus und wird nach dem
Durchgang durch das Druckminderventil 116 und die Leitung 117 oben auf die Regenerierungszone G
aufgegeben. Durch die Senkung des Drucks von dem im Absorptionsturm herrschenden Druck auf den in der
Regenerierungszone G herrschenden Normaldruck gibt sie hier einen Teil ihres CO2 und H2S und etwas
Wasserdampf ab. Die Lösung fließt dann nach unten durch den Füllkörperabschnitt G", wo weitere CO2- und
H2S-Mengen durch den Abstreifdampf entfernt werden, der durch die Leitungen 125 und 144 zugeführt wird. Die
sich im Sumpf 122 sammelnde regenerierte Lösung wird dann durch die Umwälzpumpe 139 ohne Kühlung oben
auf die bei niedriger Temperatur gefahrene Absorptionszone Eaufgegeben.
Die unten aus der bei höherer Temperatur gefahrene Absorptionszone F durch Leitung 106 bei 1)8°C
austretende Lösung wird nach dem Durchgang durch das Druckminderventil 118 in die bei höherer Temperatur
und höherem Druck gefahrene Regenerierungszone Heingeführt, die bei .inem Druck von 0,7 atüam oberen
Ende des Füllkörperabschnittes Wund bei einem Druck von 0,84 atü am unteren Ende des Füllkörperabschnitts
H' betrieben wird. Die Lösung fließt nach unten durch den Füllkörperabschnitt H', wo sie mit dem Abstreifdampf
zusammengeführt wird, wobei CO2 und H2S desorbiert werden. Die regenerierte Lösung sammelt
sich am unteren Ende der Regenerierungszone H im Sumpf 128 bei 118° C. Diese Temperatur liegt wesentlich
über der Siedetemperatur der Lösung bei Normaldruck. Die heiße Lösung wird durch Leitung 141 über das
Druckminderventil 142 in die Entspannungsvorlage 143 eingeführt, wo der Druck auf einen Wert gesenkt wird,
der etwas über dem Druck liegt, der in der bei niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck gefahrenen
Regenerierungszone G herrscht. Durch die Drucksenkung wird im wesentlichen reiner Dampf in
einer Menge von 11 480 kg/Std. gebildet. Dieser Dampf
enthält wenig oder kein CO2 oder H2S und wird durch Leitung 144 unten in die Regenerierungszone G
eingeführt, wo er wirksam als Abstreifdampf ausgenutzt wird. Die Lösung, die sich in der Vorlage 143 bei einer
Temperatur von 1070C sammelt, wird dann durch Leitung 145, die Umwälzpumpe 146 und Leitung 104
oben auf die Absorptionszone Faufgegeben.
Bei der in Fig.2 dargestellten Anlage besteht der Gesamteffekt der beiden bei verschiedenen Temperaturen
arbeitenden Absorptionszonen und der beiden bei verschiedenen Drücken und entsprechend verschiedenen
Temperaturen arbeitenden Regenerierungszonen darin, daß die Absorptionswärme der sauren Gase in der
Waschlösung wirksam in der bei höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszone F zurückgewonnen und
dann durch Regenerierung der Lösung aus der Zone F in einer bei höherer Temperatur und höherem Druck
gefahrenen Regenerierungszone H in nutzbaren Abstreifdampf umgewandelt wird, wobei eine heiße
regenerierte Lösung wesentlich oberhalb ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck gebildet wird, die bei der
Druckentspannung in der Entspannungsvorlage 143 Wasserdampf bildet, der absolut frei von CO2 und H2S
ist und als Abstreifdampf in der bei niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierzone
G verwendbar ist. Der Abstreifdampf, der
durch Entspannungsverdampfung der in der Regenerierungszone H regenerierten Lösung in einer Menge von
11 480 kg/Std. entsteht, ersetzt einen wesentlichen Teil
des Abstreifdampfes, der sonst von Frcmdquellen zugeführt werden mußte. Die Einsparungen an fremder- ι
zeugtem Dampf (d. h. Dampf, der normalerweise in den Aufkochern 120 und 127 erzeugt wird) betragen 20%
des normalerweise erforderlichen gesamten Fremddampfes. Außerdem werden Einsparungen in den
Aiilagekosten durch die verringerte Größe der Aufko- in
eher, der hochliegenden Kühler und durch Verringerung der Menge der Füllkörper oder sonstigen, für innige
Berührung zwischen Gas und Flüssigkeit sorgenden Einbauten in der bei hohem Druck und hoher
Temperatur gefahrenen Zone Hder Regenerierungsko- 1■->
lonne erzielt. Ebenso wie bei der in F i g. 1 dargestellten Anlage findet bei der höheren Temperatur, die in der
Zone //herrscht, die Desorptionreaktion schneller statt,
wodurch das erforderliche Volumen des Füllkörperabschnitts /-/'verkleinert wird. >
<i
Bei der Anwendung au! CO2— H2S-Gemische ha! das
System gemäß der Erfindung den weiteren Vorteil, daß das H2S sich in der aus dem Regenerierungsturm
kommenden Lösung konzentriert, die der ersten Absorptionszone zugeführt wird, in der der erste 2">
Kontakt zwischen Gas und Lösung stattfindet. Dies ist auf die größere Geschwindigkeit zurückzuführen, mit
der H2S in alkalischen Waschlösungen absorbiert wird,
während im Gegensatz hierzu das CO2 im allgemeinen
erheblich langsamer absorbiert wird. Bei der vorstehend j»
in Beispiel 2 beschriebenen Arbeitsweise ist somit die Waschlösung, die von der bei niedrigerem Druck und
niedrigerer Temperatur gefahrenen Regenerierungszone C abgezogen und der ersten Absorptionszone E
zugeführt wird, viel reicher an H2S als die Waschlösung, r> die von der bei höherem Druck gefahrenen Regenerierungszone
H abgezogen wird und in der zweiten Absorptionszone F verwendet wird. Im vorstehenden
Beispiel kann die Waschlösung aus der Zone G beispielsweise 28% H2S und 72% CO2 enthalten, -to
während die aus der Zone H zugeführte Waschlösung 2% H2S und 98% CO2 enthalten kann.
Diese Konzentration von H2S in einem der
Lösungsströme erleichtert die weitere Behandlung und/oder Gewinnung von H2S erheblich. ·τ>
Um die Vorteile gemäß der Erfindung zu erzielen, sollte der Partialdruck des sauren Gases (CO2 und/oder
H2S) im rohen Einsatzgas wenigstens 1,75 kg/cm2,
vorzugsweise wenigstens 2,8 kg/cm2 betragen. Diese Mindestpartialdrucke des sauren Gases sind einmal ·ίο
notwendig, weil die Austrittstemperatur der Lösung aus der bei höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszone
über der Siedetemperatur der regenerierten Lösung bei Normaldruck liegt, wodurch ein wesentlicher
Rückdruck von saurem Ga'- aus der Lösung entsteht und v>
ein wesentlicher Partialdruck des sauren Gases in der Gasphase erforderlich ist, um die für das Stattfinden der
Absorption notwendige Antriebskraft (Unterschied zwischen dem Rückdruck des sauren Gases aus der
Lösung und dem Partialdruck des sauren Gases in der wi
Gasphase) zu erhalten. Zu berücksichtigen ist ferner, daß der Gasstrom beim Eintritt in die zweite
Absorptionszone an saurem Gas teilweise verarmt ist und auf eine Waschlösung trifft, die bereits wesentliche
Mengen sauren Gases absorbiert hat. Auch hier ist ein tr>
wesentlicher Anfangspartialdruck des sauren Gases im Rohgas notwendig, um die erforderlichen Antriebskräfte
für die Absorption in der zweiten Absorptionszone zu erzielen.
In Verbindung mit den in Fig. 1 und 2 dargestellten
Systemen wurde vorstehend dargelegt, daß die Erfindung sowohl auf kühle als auch auf heiße Einsatzgase
anwendbar ist. Ideal für das System gemäß der Erfindung ist ein Einsatzgas, dessen Temperatur
wesentlich höher ist als die Siedetemperatur der regenerierten Waschlösung bei Normaldruck, d. h. ein
Einsatzgas, das eine Temperatur von 115 bis 1500C hat
und mit Wasserdampf im wesentlichen gesättigt ist. Gase dieser Art, die Wasserstoff und Kohlenoxyd sowie
CO2 in hohen Konzentrationen und zuweilen auch geringe Mengen H2S enthalten, werden gewöhnlich bei
der Dampfreformierung von Erdgas oder Benzin unter Druck oder bei der Teiloxydation von gasförmigen oder
flüssigen Brennstoffen unter Druck gebildet. Wenn Wasserstoff das gewünschte Produktgas ist, werden die
H2—CO-Gemische der Konvertierungsreaktion unterworfen,
durch die das Kohlenoxyd durch die Umsetzung mit Dampf in Wasserstoff und weiteres CO2 umgewandelt
wird. Typische Produktgase, die bei diesen Behandlungen entstehen, verlassen den Reformierungsofen,
die Teiloxydationsanlage oder den Wassergas-Konvertierungsreaktor bei erhöhten Temperaturen und
Drücken von 7 bis 105 kg/cm2 und mit CO2-Konzentrationen
von 5 bis 35%. Es ist normalerweise erwünscht, einen Teil der in diesen sehr heißen Prozeßgasen
enthaltenen Wärme zurückzugewinnen, bevor die Gase der Gasreinigungsanlage zugeführt werden. Im allgemeinen
werden diese Prozeßgase den Aufkochern des Regenerierungsturms der Gaswäsche bei Temperaturen
von 150 bis 180°C und dann dem Absorptionsturm gewöhnlich bei Temperaturen von 115 bis 135°C
zugeführt. Typisch für diese Einsatzgase ist ein CO2-Partialdruck in der Größenordnung von 3,5 bis
28 kg/cm2.
Ein typisches Beispiel für ein kühles Einsatzgas des Absorptionsturmes ist ein unter erhöhten Drücken
stehendes Erdgas, das CO2 und/oder H2S in wesentlichen
Mengen enthält. Es sind zahlreiche Erdgasfelder entdeckt worden, in denen das Gas am Mundloch der
Bohrung bei Drücken von beispielsweise 35 bis 70 kg/cm2 anfällt und CO2 und/oder H2S in unterschiedlichen
Konzentrationen enthält. In vielen Fällen beträgt der Partialdruck des sauren Gases in diesen Erdgasen
wesentlich mehr als 1,75 kg/cm2. Partialdrücke des sauren Gases von 17,5 bis 35 kg/cm2 sind keineswegs
ungewöhnlich. Im allgemeinen fallen diese Gase am Mundloch der Bohrung bei ungefähr Umgebungstemperatur
an. Sie enthalten somit keine fühlbare Wärme oder latente Verdampfungswärme, die im System gemäß der
Erfindung zurückgewonnen werden könnte. Wie jedoch in Fig. 2 dargestellt, ist es durch die bei niedrigerer
Temperatur gefahrene erste Absorptionszone, in der das kühle Einsatzgas erhitzt und gesättigt wird, möglich,
die zweite Zone bei höherer Temperatur zu fahren. In dieser Zone dient die Absorptionswärme der Lösung
dazu, die Lösung über ihre Siedetemperatur bei Normaldruck zu erhitzen, wobei die gespeicherte
Wärme in Form von Abstreifdampf zurückgewonnen werden kann.
Andere kühle Einsatzgase, die CO2 und/oder H2S mit
verhältnismäßig hohen Partialdrücken enthalten, können in ähnlicher Weise behandelt werden.
Im allgemeinen kann jede regenerierbarc wäßrige alkalische Waschlösung im System gemäß der Erfindung
verwendet werden. Besonders bevorzugt werden wäßrige Lösungen von Kaliumcarbonat, insbesondere
verhältnismäßig konzentrierte Kaliumcarbonatlösungen
mit Kaliumcarbonatkonzentrationen von 15 bis 45
Gew.-%, vorzugsweise von 22 bis 35 Gew.-% (diese Gewichtskonzentrationen sind unter der Annahme
berechnet, daß das gesamte vorhandene Kalium als Kaliumcarbonat vorhanden ist). Diese Kaliumcarbonatlösungen
werden vorzugsweise durch Zusätze, z. B. Äthanolamine, Alkaliborate wie Kalium- oder Natriumborat,
AS2O3, Aminosäuren wie Glycin oder andere
Zusätze, die die Absorptions- und Desorptionsgeschwindigkeiten von sauren Gasen in der Kaiiumcarbonatlösung
steigern, aktiviert.
Besonders bevorzugt von diesen Aktivatoren für Kaliumcarbonatlösungen werden die Äthanolamine, die
den Kaliumcarbonatlösungen vorzugsweise in Mengen von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 bis 6 Gew.-%
zugesetzt werden. Diethanolamin
HN(CH2CH2OH)2
wird vom Standpunkt der Kosten, der verhältnismäßig niedrigen Flüchtigkeit und der Wirksamkeit bevorzugt.
Jedoch können auch Monoäthanolamin
H2NCH2CH2OH
oder Triäthanolamin
oder Triäthanolamin
N(CH2CH2OH)3
an Stelle von Diethanolamin oder Gemische von zwei oder drei dieser Äthanolamine als Zusätze für
Kaliumcarbonatlösungen verwendet werden.
Außer Kaliumcarbonatlösungen mit oder ohne Aktivatoren können auch andere regenerierbare wäßrige
alkalische Waschlösungen, z. B. wäßrige Lösungen der Äthanolamine oder wäßrige Lösungen von Alkaliphosphaten
wie Kaliumphosphat, verwendet werden.
Gegebenenfalls können auch zwei verschiedene Waschlösungen verwendet werden, und zwar eine in
dem Kreislauf, zu dem der bei höherer Temperatur gefahrene Absorber und die bei höherer Temperatur
gefahrene Regenerierungszone gehören, und die andere in dem Kreislauf, der den bei niedrigerer Temperatur
gefahrenen Absorber und die bei niedrigerer Temperatur gefahrene Regenerierungszone umfaßt. In Fällen, in
denen die Lösung wechselweise von der Hochtemperaturseite des Kreislaufs zur Niedertemperaturseite des
Kreislaufs geführt wird, beispielsweise bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform, muß natürlich in der
gesamten Anlage die gleiche Waschlösung verwendet werden. In der Mehrzahl der Fälle wird die Verwendung
der gleichen Waschlösung in der Gesamtanlage am zweckmäßigsten und wirtschaftlichsten sein.
Der Absorptionsmechanismus ist natürlich in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Waschlösung
unterschiedlich. Beispielsweise finden bei Verwendung von Kaliumcarbonatlösungen die folgenden Reaktionen
während der Absorption von CO2 bzw. H2S statt:
K2CO3+ CO2 + H2O;=i 2 HKCO3
K2CO3 + H2S *=* KHS + KHCO3
K2CO3 + H2S *=* KHS + KHCO3
Die Regenerierung oder Desorption wird durch Zersetzung des während der Absorption gebildeten
Bicarbonats und/oder Bisulfids bewirkt.
Bei Verwendung einer wäßrigen Monoäthanolaminlösung können die stattfindenden Reaktionen wie folgt
dargestellt werden:
2 HOC2H4NH2 + CO2 + H2O ♦=* (HOC2H4NH3J2CO3
2 HOC2H4NH2 + H2S <=± (HOC2H4NHj)2S
Bei Verwendung einer wäßrigen Kaliumphosphatlösung können die Reaktionen wie folgt dargestellt
werden:
KjPO4 + CO2 + H2Ot~--± K2HPO4+ KHCO1
K ,PO4 + H2S p=i K2HPO4 + KHS
K ,PO4 + H2S p=i K2HPO4 + KHS
Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersich'lich ist, sind alle diese Reaktionen reversibel. Sie gehen
weder in der Absorptionsstufe noch in der Regenerie-
U) rungsstufe bis zur Vollendung, und die umgewälzte
Waschlösung ist in Wirklichkeit ein Gemisch. Im Falle
von Kaliumcarbonatlösungen ist beispielsweise die regenerierte Waschlösung, die dem Absorptionsturm
für den Fall der CO2-Absorption zugeführt wird, ein
Carbonat-Bicarbonat-Gemisch, das reich an Carbonat ist, während die aus dem Absorber austretende Lösung
ein Gemisch ist, das reich an Bicarbonat ist. Wenn hier von Kaliumcarbonat-, Äthanolamin-, Kaliumphosphatwaschlösungen
usw. die Rede ist, so schließt dies natürlich Gemische dieser Verbindungen mit dem
während des Absorptionsprozesses gebildeten Reaktionsprodukten ein.
Die Absorptionszonen werden bei erheblichen Überdrücken von wenigstens 7 atü, vorzugsweise von
wenigstens 14 atü gehalten. Bei typischen Anwendungen der Erfindung liegen die Drücke im Absorptionsturm
im allgemeinen im Bereich von 17,5 bis 105 atü.
Wie bereits erwähnt, sollte die Austrittstemperatur der Lösung aus der bei höherer Temperatur gefahrenen
jo Absorptionszone höher sein als die Siedetemperatur der
regenerierten Lösung bei Normaldruck. Der hier gebrauchte Ausdruck »Siedetemperatur der regenerierten
Lösung bei Normaldruck« bedeutet die Temperatur, bei der der Gesamtdruck des Wasserdampfs und des
r> sauren Gases über der Waschlösung nach der Regenerierung durch Abstreifen mit Wasserdampf in
der Regenerierungszone eine Atmosphäre absolut beträgt. Vor der Regenerierung hat die Waschlösung
infolge der Anwesenheit eines verhältnismäßig hohen
hi Gehaltes εη absorbiertem saurem Gas eine etwas
niedrigere Siedetemperatur bei Normaldruck. Die Temperatur beim Austritt aus der bei höherer
Temperatur gefahrenen Absorptionszone hängt natürlich von der Eintrittstemperatur der Lösung und von der
Wärmemenge, die von der Absorptionswärme der sauren Gase auf die Lösung übergeht, und von der im
Einsatzgas enthaltenen fühlbaren Wärme und latenten Kondensationswärme des Wasserdampf ab. Typischerweise
kann durch die Absorptionswärme des sauren Gases so viel Wärme zugeführt werden, daß die
Lösungstemperatur um 5 bis 25°C steigt, während die fühlbare Wärme und latente Kondensationswärme in
einem heißen gesättigten Gas genügen kann, um die Lösungstemperatur um 5 bis 35°C zu erhöhen.
Typischerweise kann je nach der Konzentration der sauren Gase, dem Gehalt an fühlbarer und latenter
Wärme in den Einsatzgasen und der Eintrittstemperatur der Lösung die Temperatur der Lösung beim Austritt
aus der bei höherer Temperatur gefahrenen Absorp-
bo tionszone um 5 bis 45° C, jedoch häufiger um 10 bis 30° C
über der Siedetemperatur der regenerierten Lösung bei Normaldruck liegen.
Die Temperatur, mit der die Lösung in die bei höherer Temperatur gefahrene Absorptionszone eintritt, ist
gewöhnlich ungefähr die gleiche wie die Temperatur der Lösung, die aus der Stoßverdampfungszone (z. B.
der Entspannungsvorlage 47 in Fig. 1) austritt. Da die Verdampfungszone bei Normaldruck oder etwas
darüber betrieben wird, befindet sich die Waschlösung, die in die bei höherer Temperatur gefahrene Absorptionszone
eintritt, im allgemeinen bei der Siedetemperatur der regenerierten Lösung bei Normaldruck oder
etwas über dieser Temperatur. Die aus der Verdampfungszone austretende Lösung wird vor?ugsweise ohne
Kühlung in die bei hoher Temperatur gefahrene A.bsorptionszone überführt, um eine Senkung der
Temperatur in dieser Zone zu vermeiden.
Die Temperatur in der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone kann von einer verhältnismäßig
kühlen Temperatur bis zu einer Temperatur, die nur etwas unter der Temperatur der bei höherer
Temperatur gefahrenen Zone liegt, variieren. In Fällen, in denen die regenerierte Lösung beim Übergang von
der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Regenerierungszone zu der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen
Absorptionszone nicht gekühlt wird (wie dies bei den in Fig. 1, 2 und 7 dargestellten Systemen der Fall
ist), arbeitet die bei niedrigerer Temperatur gefahrene Absorptionszone bei einer Temperatur, die verhältnismäßig
dicht bei der Temperatur der bei höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszone liegt.
In Fällen, in denen die Lösung zwischen der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Regenerierungszone
und der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone gekühlt wird (wie dies bei den in
F i g. 3, 4 und 5 dargestellten Systemen der Fall ist), arbeitet die bei niedrigerer Temperatur gefahrene
Absorptionszone natürlich bei etwas niedrigeren Temperaturen. Wie in Verbindung mit Fig. 3 bis 5
erläutert werden wird, ist die Kühlung der Lösung, insbesondere eine mäßige Kühlung der Lösung, die
oben auf die bei niedrigerer Temperatur gefahrene Absorptionszone aufgegeben wird, vorteilhaft, wenn die
Restkonzentration an saurem Gas im gereinigten Gas auf verhältnismäßig niedrige Werte gesenkt werden
soll.
In vielen Fällen wird das Verfahren gemäß der Erfindung vorzugsweise so durchgeführt, daß ungefähr
die gleiche Menge sauren Gases in jeder Absorptionszone absorbiert wird und ungefähr die gleiche Menge
Waschlösung durch jede Absorptionszone umläuft. Bei dieser Arbeitsweise fließt durch jede Regenerierungszone ebenfalls ungefähr die gleiche Lösungsmenge. In
gewissen Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, von dieser Anordnung abzuweichen. Wenn beispielsweise
der größte Teil des aus dem gereinigten Gas entfernten CO2 unter einem etwas erhöhten Druck (z. B. 0,7 bis
1,4 atü) stehen soll, kann es zweckmäßig sein, die Regenerierung zum größten Teil in der bei höherem
Druck gefahrenen Regenerierungszone vorzunehmen. In diesem Fall kann die Lösungsmenge, die der bei
höherem Druck gefahrenen RegenerierungszoT; zugeführt
wird, bis zu dem Punkt erhöht werden, bei dem sie beispielsweise 75% der Gesamtmenge ausmacht.
Es ist natürlich erwünscht, in jeder Absorptionszone die praktische Beladungsfähigkeit der Lösung möglichst
voll auszunutzen, da der thermische Wirkungsgrad abfällt und die erforderliche umlaufende Lösungsmenge
steigt, wenn nur ein Teil der verfügbaren Aufnahmefähigkeit der Lösung ausgenutzt wird. Beispielsweise ist es
bei Verwendung einer wäßrigen Kaliumcarbonatlösung für die Absorption von CO2 zweckmäßig, in beiden
Absorptionszonen eine Lösung zu verwenden, die auf eine verhältnismäßig »magere« Kaliumbicarbonatfraktion
von beispielsweise 25 bis 40% regeneriert worden ist, und eine aus jeder Absorptionszone austretende
»reiche« Kaliumbicarbonatfraktion von beispielsweise 65 bis 85% aufrechtzuerhalten.
Der hier gebrauchte Ausdruck «Kaliumbicarbonatfraktion« bedeutet den in Prozent ausgedrückten Anteil
; des ursprünglichen Kaliumcarbonats (^COi), der durch
Reaktion mit CO2 in Kaliumbicarbonat umgewandelt worden ist. Beispielsweise wird eine Lösung mit einer
Kaliumbicarbonatfraktion von 25% durch Umwandlung von 25 Mol-% des Kaliumcarbonaigehaltes der Lösung
κι in Kaliumbicarbonat erhalten, so daß das Verhältnis von
Kaliumatomen, die als Carbonat vorhanden sind, zu Kaliuniatomen, die als Bicarbonat vorhanden sind, 3 :1
beträgt. Da 2 Mol Kaliumbicarbonat pro Mol Kaliumcarbonat gebildet werden, beträgt das Molverhältnis
ι) von
K2CO3 : KHCO3
bei einer Bicarbonatfraktion von 25% 3 : 2.
Der Druck in der bei höherem Druck und nöherer Temperatur gefahrenen Regenerierungszone liegt im
allgemeinen im Bereich von 0,35 bis 2,8 atü und häufiger im Bereich von 0,7 bis 2,1 atü. Je höher die Temperatur
der Lösung ist, die in die bei höherer Temperatur gefahrene Regenerierungszone eintritt, um so höher ist
2) im allgemeinen der optimale Regenerierungsdruck, und
um so höher ist dementsprechend die Temperatur der aus dieser Zone austretenden Lösung. Häufig ist es
erwünscht, die Lösung, die aus der bei höherer Temperatur gefahrenen Zone austritt, bei ungefähr der
jo gleichen Temperatur wie die eintretende Lösung zu
halten. Die Aufrechterhaltung eines überatmosphärischen Regenerierungsdrucks hat den Effekt, daß die in
der Lösung gespeicherte Wärme erhalten bleibt und verhindert wird, daß sie als nutzloses Gemisch von
s> Wasserdampf und CO2 ohne Abstreifwert abgeführt
wird, wie es der Fall sein würde, wenn die Lösung auf Normaldruck entspannt würde. Dadurch, daß die
Lösung während der Regenerierung unter einem mäßigen Überdruck gehalten wird, wird die nutzlose
Dampfbildung bei der Druckentspannung der nicht regenerierten Lösung weitgehend ausgeschaltet, so daß
die in der Lösung gespeicherte Wärme durch Drucksenkung nach der Regenerierung zur Bildung von im
wesentlichen reinem Dampf ausgenutzt werden kann, der absolut frei von saurem Gas ist und als
Abstreifdampf in der bei niedrigerem Druck und niedrigerer Temperatur gefahrenen Regenerierungszone
wirksam ist.
Eine praktische Begrenzung des maximalen Drucks in
·)() der bei höherem Druck gefahrenen Regenerierungszone
ist die Menge des durch Entspannung gebildeten Dampfes, der vorteilhaft in der bei niedrigerem Druck
gefahrenen Regenerierungszone ausgenutzt werden kann. Je höher der Druck in der bei höherem Druck
■35 gefahrenen Regenerierungszone, um so größer ist die Menge des Entspannungsdampfes, die gebildet wird,
wenn der Druck der Lösung in der Entspannungsvorlage vor der Rückführung der Lösung in die bei höherer
Temperatur gefahrene Absorptionszone gesenkt wird.
W) Die Menge des Entspannungsdampfes, die in der bei
niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierungszone nutzbringend verwertet werden kann, ist in gewissen
Fällen beispielsweise durch die Notwendigkeit begrenzt, die richtige Wasserbilanz in dem bei niedrigerem
b5 Druck gefahrenen Regenerierungsturm aufrechtzuerhalten.
Je größer die eingeblasene Menge des Entspannungsdampfes ist, um so stärker ist im
allgemeinen die Kondensation und damit die Verdün-
nung der Lösung, und dieser Faktor kann die Menge des
Entspannungsdampfcs, die in der Praxis als Abstreifdampf in den bei niedrigerem Druck arbeitenden
Regenerierungsteil eingeblasen werden kann, begrenzen. Dies kann wiederum den anwendbaren Druck, -,
unter dem die bei höhcrem Druck gefahrene Regenerierungszone
arbeitet, nach oben begrenzen. Im allgemeinen ist es nicht vorteilhaft, mehr Entspannungsdampf zu
erzeugen als nutzbringend in der bei niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierungszone gebraucht werden κι
kann, es sei denn, daß es andere Verwertungsmöglichkeiten für diesen Dampf in anderen Teilen der Anlage
gibt.
Die bei niedrigerem Druck und niedrigerer Temperatur gefahrene Regenerierungszone wird vorzugsweise π
bei Normaldruck oder etwas darüber gehalten. Leicht erhöhte Drücke beispielsweise von 0,07 bis 0,42 atü
(gemessen am oberen Ende der Regenerierungszone) können zuweilen erwünscht sein, beispielsweise wenn
CO2 aus der Regenerierkolonne unter Druck einem
anderen Verfahren, z. B. der Herstellung von Harnstoff durch Umsetzung mit Ammoniak, zugeführt werden
soll. Ein optimaler thermischer Wirkungsgrad wird jedoch erreicht, wenn die bei niedrigerem Druck
gefahrene Regenerierungszone möglichst dicht bei 2> Normaldruck arbeitet, um die maximale Druckdifferenz
zwischen der bei höherem Druck gefahrenen Regenerierungszone und der bei niedrigerem Druck gefahrenen
Regenerierungszone zu erzielen.
Fig. 3 zeigt ein System, das dem in Fig. I m dargestellten ähnlich ist und sich für die Behandlung von
heiß zugeführtem Gas eignet, wobei jedoch die gesamte Waschlösung vor dem Eintritt in die bei niedrigerer
Temperatur gefahrene Absorptionszone so gekühlt wird, daß die bei niedrigerer Temperatur gefahrene π
Absorptionszone bei einer wesentlich niedrigeren Temperatur als die bei höherer Temperatur gefahrene
Absorptionszone betrieben werden kann. Wie nachstehend ausführlicher erläutert werden wird, kann die
Kühlung der Lösung in der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone häufig vorteilhaft sein, um
die durchschnittlichen Antriebskräfte in der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone
zu verbessern, besonders wenn der Restgehalt an saurem Gas im gereinigten Gasstrom auf einen 4>
niedrigen Wert von beispielsweise 0,01 bis 0,2% gesenkt werden soll.
In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 300 einen Absorptionsturm, der aus einer bei höherer Temperatur
gefahrenen Absorptionszone /mit einem Füllkörperab- ί<>
schnitt /' und einer bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone /mit einem Füllkörperabschnitt
]'besteht. Der Zone /wird Waschlösung durch Leitung 301 getrennt zugeführt, und die ausgebrauchte
Waschlösung wird aus dem Sumpf 302 am unteren Ende ~>r>
der Zone / durch Leitung 303 abgezogen. Der Zone / wird gekühlte Waschlösung durch Leitung 304 zugeführt.
Die Waschlösung in Zone / sammelt sich auf dem Sammelboden 305 und wird von diesem durch Leitung
306 abgezogen. wi
Der Sammelboden 305 ist mit einem Kamin 307 versehen, durch den das Gas aus der Zone /zur Zone /
strömen kann. Eine Ablenkhaubc 308 verhindert, daß Lösung aus der Zone /in die Zone /gelangt.
Heißes gesättigtes Gas wird am Fuß der Zone /durch μ
Leitung 309 eingeführt, strömt von unten nach oben durch den Füllkörpcrabschnitt /', den Kamin 307, den
Fiillkörperabschnitl /' und verläßt den Turm durch Leitung 310, durchläuft den Kühler 311 und verläßt da;
System durch Leitung 312. Das Kondensat wird durcr
Leitung 313 in den Turm zurückgeführt. Die Lösung wird in dem Regenerierungslurm 314 regeneriert, dei
eine getrennte, unter höherem Druck und bei höherei Temperatur gefahrene Regenerierungszone K mi
einem Füllkörperabschnitt K'und eine bei niedrigeren
Druck und niedrigerer Temperatur gefahrene Regene rierungszone L mit einem Füllkörperabschnitt L
enthält. Die Zonen K und L sind durch den Dom 314; voneinander getrennt, der eine Verbindung zwischer
den beiden Zonen verhindert. Der Regenerierungszonc K wird Abstreifdampf aus dem Aufkocher 315
zugeführt, durch den die Lösung vom Sumpf 316 arr Boden der Zone K mit Hilfe der Leitungen 317 und 31f
im Kreislauf geführt wird, wobei der im Aufkocher 31i gebildete Dampf durch Leitung 319 in die Regenerie
rungszone K eingeführt wird. Ein Teil des Abstreif dampfes, der in der Regenerierungszone L erforderlich
ist, wird durch den Aufkocher 320 geliefert, durch der Lösung aus dem Sumpf 321 amunteren Ende der Zone /
mit Hilfe der Leitungen 322 und 323 im Kreislauf geführ wird. Der im Aufkocher 320 gebildete Dampf wire
durch Leitung 324 unten in die Regenerierungszone / eingeführt. Die Zone L ist mit einem hochliegender
Kühler 325 versehen, durch den Wasserdampf unc saures Gas, die sich am oberen Ende der Zone /
sammeln, durch Leitung 326 geführt werden. Da; Kondensat wird durch Leitung 327 wieder oben auf die
Zone L aufgegeben, während der aus dem Kühlei austretende Gasstrom, der hauptsächlich aus saurerr
Gas besteht, den Kühler durch Leitung 328 verläßt.
Die Zone K ist mit dem hochliegenden Kühler 32<
versehen, dem das Gemisch von Wasserdampf unc saurem Gas, das sich am oberen Ende der Regenerie
rungszone K sammelt, durch Leitung 330 zugeführ wird. Das Kondensat wird durch Leitung 331 oben au
die Zone K aufgegeben, während der aus dem Kühlei austretende Gasstrom, der hauptsächlich aus saurerr
Gas besteht, den Kühler durch Leitung 332 verläßt.
Lösung vom Boden der bei höherer Temperatui gefahrenen Absorptionszone /wird durch Leitung 303
das Druckminderventil 334 und die Leitung 333 oben ir die Regenerierungszone K eingeführt. Die regenerieru
Lösung am Boden der Regenerierungszone K wire durch Leitung 335 abgezogen und durch das Druck
minderventil 336 in den Entspannungstank 337 einge führt, wo der Druck auf ungefähr Normaldrud
(geringfügig über dem Druck, der am Fuß dei Regenerierzone L herrscht) entspannt wird. Der in dei
Entspannungsvorlage 337 gebildete Wasserdampf wire durch Leitung 338 unten in die bei niedrigerem Drucl
gefahrene Regenerierungszone L eingeführt, wo er all wirksamer Abstreifdampf dient. Die gekühlte Lösung
die sich am Boden des Entspannungstanks 337 im Sump 339 sammelt, wird durch die Leitung 340, di<
Kreislaufpumpe 341 und Leitung 301 oben auf di< Absorptionszone /aufgegeben.
Die Lösung, die vom unteren Ende der Absorptions zone / durch die Leitung 306 abgezogen wird, wire
durch einen Wärmeaustauscher 342 geführt, wo di< verhältnismäßig kühle Lösung, die das untere Ende de:
Absorptionszone J verläßt, durch Wärmeaustausch mi heißer Lösung, die bei ungefähr ihrer Siedetemperatu
bei Normaldruck den Boden der Regenerierungszone i verläßt, erhitzt wird. Nach dem Durchgang durch da:
Druckminderventil 343 wird die Lösung durch Leitung 344 oben auf die Regenerierungszone L aufgegcbei
und, während sie über den Füllkörperabschnitt /.'nach
unten fließt, mit Wasserdampf abgestreift.
Die regenerierte Lösung verläßt den Boden der Zone /.durch Leitung345 und wird durch die Kreislaufpumpe
346, Leitung 347, Wärmeaustauscher 342, Leitung 348, Kühler 349 und Leitung 304 zum oberen Ende der
Absorptionszone /zurückgeführt.
Heißes gesättigtes Gas wird durch Leitung 350 durch den Aufkocher 315 geführt, der eine Heizschlange 351
enthält, dann durch Leitung 352 durch die Heizschlange 353 des Aufkochers 320 geleitet und dann durch die
Leitungen 354 und 309 unten in den Absorptionsturm 300 eingeführt.
Die Arbeitsweise des in F i g. 3 dargestellten Systems ist ähnlich wie die Arbeitsweise des in Fig. 1
dargestellten Systems, außer daß die bei niedrigerer Temperatur gefahrene Absorptionszone / bei einer
wesentlich niedrigeren Temperatur arbeitet als die bei höherer Temperatur gefahrene Absorptionszone /.
Während in F i g. 1 die Absorptionslösung bei ungefähr der Siedetemperatur bei Normaldruck in die bei
niedrigerer Temperatur gefahrene Absorptionszone eintritt, kann bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform
die Lösung in die Zone / bei jeder gewünschten Temperatur unter der Siedetemperatur
bei Normaldruck, z. B. bei Temperaturen von 30 bis 80°C eintreten. Da die Lösung in der Regenerierungszone
L bei ungefähr ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck regeneriert wird, kann es zweckmäßig sein, einen
Wärmeaustauscher (z. B. Wärmeaustauscher 342) zwischen den Absorptions- und Regenerierungszonen zu
verwenden, um einen Teil der Wärme aus der heißen regenerierten Lösung zurückzugewinnen, während die
kühle ausgebrauchte Lösung zur Regenerierungszone geführt wird, wo sie mit Dampf abgestreift wird.
Gleichzeitig wird natürlich die heiße Lösung beim Durchgang durch den Wärmeaustauscher teilweise
gekühlt, wodurch die Belastung des Kühlers 349, der die Lösungstemperatur auf den gewünschten Punkt bringt,
verringert wird.
Die Arbeitsweise des in F i g. 3 dargestellten Systems kann durch das folgende typische Beispiel veranschaulicht
werden, das die Reinigung eines CO2 enthaltenden Gases auf einen gewünschten CO2-Restgehalt von 0,1 %
im gereinigten Gas beschreibt.
Das heiße Rohgas, das 18 Vol.-% CO2 enthält und mit
Wasserdampf gesättigt ist, tritt bei einer Temperatur von 172°C und einem Druck von 26,1 atü in den
Aufkocher 315 ein. Der Gasstrom verläßt den Aufkocher 315 bei einer Temperatur von 185°C, strömt
durch den Aufkocher 320, aus dem es bei einer Temperatur von 131°C austritt. Bei dieser Temperatur
tritt es bei einem Gesamtdruck von 25,9 atü mit einem COrPartialdruck von 4,5 kg/cm2 in einer Menge von
7620 kg Mol/Std. Trockengas und 900 kg Mol/Std. Wasserdampf durch Leitung 309 in den Absorber 300
ein. Das Gasgemisch durchströmt den Füllkörperabschnitt /', wo ein Teil des im Gas enthaltenen CO2
entfernt wird, und tritt mit einer CO2-Konzentration
von 9,0% und einem CO2-Partialdruck von 2,32 kg/cm2
in die Zone /ein. In der Zone / trifft der Gasstrom auf die Waschlösung, die durch Leitung 301 bei einer
Temperatur von 1090C in einer Menge von 708 mV Stunde in die Zone /eingeführt wird. Die Lösung wird in
der Zone /durch die Kombination der Absorptionswärmc
von CO2 mit der im Gasstrom enthaltenen Wärme auf eine Temperatur von 126°C erhitzt, bei der sie durch
Leitung 303 unten aus der Zone /austritt. Der Gasstrom wird durch Wärmeaustausch mit der Lösung im
Füllkörperabschnitt /'gekühlt und tritt bei 109°C in die ■5 Zone / ein. Als Waschlösung wird in der Zone / eine
30%ige Kaliumcarbonatlösung verwendet, die 3 Gew.-% Diäthanolamin enthällt.
Die Waschlösung wird durch Leitung 304 bei einer Temperatur von 70°C in einer Menge von 571,5 m3/
Stunde oben auf die Zone / aufgegeben, in der die Waschlösung eine 10%ige Kaliumcarbonatlösung ist,
die 10 Gew.-% Diäthanolamin enthält. Da die Eintrittstemperatur der Lösung zur Zone / niedriger ist
als die Eintrittstemperatur des Gasstromes, geht ein Teil
11S der Wärme vom Gasstrom auf die Lösung über, und der
Gasstrom tritt oben aus der Zone / bei ungefähr der Eintrittstemperatur der Lösung zur Zone /, nämlich
700C, aus. Weitere Wärme wird auf die Lösung in der Zone / durch die Absorptionswärme des CO2 übertragen.
Durch die vereinigten Heizeffekte in der Zone / verläßt die Lösung den Boden der Zone /durch Leitung
306 bei einer Temperatur von 86°C. Bedingt durch die niedrigere Temperatur, die in der Zone / herrscht, liegt
ein niedrigerer Rückdruck von CO2 aus der Waschlösung vor, so daß der CO2-Anteil im Gas, das oben aus
dem Absorber austritt, auf einen niedrigeren Restgehalt von 0,1 % gesenkt wird.
Die ausgebrauchte Lösung wird dann durch den Wärmeaustauscher 342 geführt, wo sie mit heißer
jo regenerierter Lösung aus der bei niedrigerem Druck
gefahrenen Regenerierungszone L bei einer Temperatur von 1080C in Wärmeaustausch tritt. Die ausgebrauchte
Lösung verläßt den Wärmeaustauscher 342 bei einer Temperatur von 980C und wird nach Durchgang
j-) durch das Druckminderventil 343 in der Regenerierungszone
L regeneriert, die am oberen Ende des Füllkörperabschnitts L' bei 0,14 atü und am unteren
Ende des Füllkörperabschnitts L' bei einem Druck von 0,28 atü gehalten wird. Die regenerierte Lösung verläßt
4(i die Zone L durch Leitung 345 bei 1080C1 tritt in
Wärmeaustausch mit kühlerer ausgebrauchter Lösung im Wärmeaustauscher 342, wodurch ihre Temperatur
auf 95°C gesenkt wird, und wird dann im Kühler 349 auf
eine Temperatur von 70° C gekühlt.
ή Die heiße Lösung, die die Absorptionszone / durch
Leitung 303 bei 127°C verläßt, wird durch das
Druckminderventil 334 zu der bei höherem Druck gefahrenen Regenerierungszone K geführt, die am
oberen Ende des Füllkörperabschnitts K' bei einem
V) Druck von 0,84 atü und am unteren Ende des
Füllkörperteils /C'bei 0,98 atü gehalten wird. Nach dem Abstreifen mit Wasserdampf im Füllkörperabschnitt K'
wird die Lösung bei einer Temperatur von 120°C aus der Zone K abgezogen und nach dem Durchgang durch
das Druckminderventil 336 zur Entspannungskammer 337 geführt, wo der Druck auf 0,35 atü reduziert wird.
Der Dampf, der in einer Menge von 14 200 kg/Stunde gebildet wird, wird durch Leitung 338 unten in die Zone
L eingeführt. Die entspannte Lösung, die sich in der
M) Vorlage 337 bei einer Temperatur von 1090C sammelt,
wird durch die Umwälzpumpe 341 in die Regenerierzone /zurückgeführt.
Bei der vorstehend in Beispiel 3 beschriebenen Arbeitsweise wird die normalerweise im System
hr> erforderliche Fremddampfmenge, gerechnet als die
Gesamtmenge des Dampfes, die normalerweise in den Aufkochern 315 und 320 erzeugt wird, um etwa 23%
verringert. Wie bei den vorherigen Beispielen wird
durch diese Verringerung des Dampfbedarfes die Größe der Aufkocher und dementsprechend die Größe
der hochliegenden Kühler 325 und 329 verringert. Gleichzeitig werden wesentliche Verringerungen der
Größe des Füllkörperabschnitts /('erreicht. j
Beispiel 3-A
Der in Beispiel 3 beschriebene Versuch wird im wesentlichen unter den gleichen Bedingungen wiederholt,
wobei jedoch eine Waschlösung, die aus einer 22°/oigen wäßrigen Kaliumcarbonatlösung besteht, der
11 Gew.-% AS2O3 zugesetzt worden sind, an Stelle der
10% Kaliumcarbonat und 10% Diethanolamin enthaltenden Lösung in dem Kreislauf verwendet wird, der aus
der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone / und der bei niedrigerem Druck gefahrenen
Regenerierungszone L besteht. Unter den gleichen Arbeitsbedingungen werden im wesentlichen die gleichen
Ergebnisse erhalten.
Wenn bei dem in F i g. 3 dargestellten System die oben auf den Absorber aufgegebene Lösung nur wenig
gekühlt ist (z. B. auf eine Temperatur, die nur 10 bis 20°C
unter der Siedetemperatur der Lösung liegt), kann der Wärmeaustauscher 342 unnötig sein und umgangen
oder weggelassen werden.
F i g. 4 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich zur Behandlung eines
heißen Gases und für Fälle eignet, in denen der Restgehalt an saurem Gas auf niedrige Werte von
beispielsweise 0,02 bis 0,3 Vol.-% gesenkt werden soll. ω
Die in F i g. 4 dargestellte Ausführungsform ist der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ähnlich, außer
daß im Absorber ein dritter Strom verwendet wird, der in den oberen Teil der bei niedrigerer Temperatur
gefahrenen Absorptionszone in einem kühlen, sorgfäiti- r> ger regenerierten Zustand eintritt, so daß der
Rückdruck des sauren Gases am oberen Ende der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone
auf minimale Werte erniedrigt wird.
Der in Fig.4 dargestellte Absorptionsturm 400 4u
enthält eine bei höherer Temperatur gefahrene Zone M mit einem Füllkörperabschnitt M' und eine bei
niedrigerer Temperatur gefahrene Zone N mit einem Füllkörperabschnitt Λ/'und einem oberen Füllkörperabschnitt
N". Der bei höherer Temperatur gefahrenen 4r>
Absorptionszone M wird durch Leitung 401 die Waschlösung getrennt zugeführt. Nach dem Durchgang
durch den Füllkörperabschnitt M' sammelt sich die Waschlösung im Sumpf 402 am Boden der Zone Mund
wird durch Leitung 403 vom Turm abgezogen.
Der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone Λ/wird die Waschlösung durch die Leitungen
404 und 405 zugeführt. Die Leitung 404 gibt kühle, sorgfältiger regenerierte Lösung auf den Füllkörperabschnitt
N" auf, während die Leitung 405 heißere, mäßiger regenerierte Lösung dem Füllkörperabschnitt
N' zuführt. Die aus dem Füllkörperabschnitt N" austretende Waschlösung mischt sich mit der durch
Leitung 405 zugeführten Waschlösung, und die vereinigten Ströme der Waschlösung fließen über den to
Füllkörperabschnitt /V'nach unten.
Die ausgebrauchte Waschlösung sammelt sich am unteren Ende der Zone N auf dem Sammelboden 406,
der mit einer Ablenkhaube 407 versehen ist, und die Waschlösung wird vom Boden der Zone durch die
Leitung 408 abgezogen.
Ein heißer gesättigter Gasstrom, der zu entfernendes saures Gas enthält, wird durch Leitung 409 unten in den
Turm 400 eingeführt, strömt nach oben durch die Zone Min Berührung mit der Lösung im Füllkörperabschnitt
M' und dann durch den Kamin 410 im Sammelboden 406. Das Gas strömt dann nach oben durch die Zone N
in Berührung mit der Waschlösung in den Füllkörperabschnitten /V'und N"und tritt durch Leitung 411 aus dem
Turm aus, nachdem sein Gehalt an saurem Gas auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert reduziert worden ist.
Das Gas strömt dann durch den Kühler 412 und verläßt ihn durch Leitung 413, während das Kondensat durch
Leitung 414 zum oberen Ende des Turms 400 zurückgeführt wird.
In dem dargestellten System wird die Lösung in der Zone M durch Berührung mit dem am Fuß des Turms
eintretenden heißen gesättigten Gas und durch die Wärme, die durch die Absorption des Gases frei wird,
auf eine Temperatur oberhalb ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck erhitzt. Das Gas wird gleichzeitig
ungefähr auf die Temperatur der Lösung gekühlt, die durch Leitung 401 am oberen Ende der Zone Meintritt.
In der Zone N kommt der kühlere Gasstrom mit kühlerer Lösung in Füllkörperabschnitt JV'in Berührung
(wo er mit einem Gemisch aus der durch Leitung 404 eintretenden gekühlten Lösung und der durch Leitung
405 eintretenden heißeren Lösung zusammengeführt wird). Im Füllkörperabschnitt N" kommt das Gas mit
noch kühlerer Lösung in Berührung und verläßt das obere Ende des Turms typischerweise bei einer
Temperatur, die sich der Temperatur der durch Leitung 404 eintretenden Lösung nähert.
Die Regenerierung wird in einem Regenerierungsturm 415 durchgeführt, der aus einer bei höherer
Temperatur und höherem Druck gefahrenen Regenerierungszone O mit einem unteren Füllkörperabschnitt
O' und einem oberen Füllkörperabschnitt O" und einer
bei niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierungszone P mit einem Füllkörperabschnitt
P' besteht. Die bei höherem Druck gefahrene Zone O ist von der bei niedrigerem Druck
gefahrenen Zone P durch einen Dom 416 getrennt, der eine Verbindung zwischen den beiden Zonen verhindert.
Der bei höherem Druck gefahrenen Zone O wird Abstreifdampf vom Aufkocher 417 zugeführt, durch den
Waschlösung vom Sumpf 418 am Fuß der Zone Odurch die Leitungen 419 und 420 umgewälzt wird. Der im
Aufkocher 417 erzeugte Dampf wird unten in die Zone Odurch Leitung 421 eingeführt.
Der bei niedrigerem Druck gefahrenen Zone P wird Abstreifdampf aus zwei Quellen zugeführt, nämlich
einmal vom Aufkocher 422, durch den die Lösung vom Sumpf 423 am Fuß der Zone P mit Hilfe der Leitungen
424 und 425 umgewälzt wird. Der im Aufkocher 422 erzeugte Dampf wird durch Leitung 426 unten in die
Regenerierungszone P eingeführt. Außerdem wird Dampf der bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierungszone
P durch Leitung 427 zugeführt. Hierauf wird nachstehend ausführlicher eingegangen.
Der Aufkocher 417 ist mit einer Heizschlange 417a versehen, durch die heißes gesättigtes Prozeßgas aus
Leitung 466 geleitet wird. Nach dem Verlassen des Aufkochers 417 wird das Prozeßgas durch Leitung 467
/um Aufkocher 422 geführt, wo es durch die Heizschlange 422a geführt wird, worauf es durch die
Leitungen 468 und 409 unten in die Absorptionskolonne eingeführt wird.
Das Gemisch aus Wasserdampf und saurem Gas, das sich am oberen Ende der Zone O sammelt, wird durch
Leitung 428 einem Kühler 429 zugeführt. Das Kondensat wird durch Leitung 430 in die Zone O
zurückgeführt. Der aus dem Kühler austretende Gasstrom, der hauptsächlich aus saurem Gas besteht,
wird durch Leitung 431 abgeführt. -,
Das Gemisch aus Wasserdampf und saurem Gas, das sich am oberen Ende der Zone P sammelt, wird durch
die Leitung 432 abgeführt und einem Kühler 433 zugeführt. Das Kondensat wird durch Leitung 434 in die
Zone P zurückgeführt. Der den Kühler verlassende Gasstrom, der hauptsächlich aus saurem Gas besteht,
wird durch Leitung435 abgeführt.
Die Regenerierung der Lösung in der Zone O findet
in zwei Stufen statt. Heiße ausgebrauchte Lösung, die aus der Absorptionszone Mdurch Leitung 403 bei einer ι >
Temperatur austritt, die über ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck liegt, wird nach Durchgang durch das
Druckminderventil 436 durch Leitung 437 oben auf die Zone O aufgegeben, die bei einem mäßigen Überdruck
arbeitet. Die ausgebrauchte Lösung kommt zuerst im Füllkörperabschnitt O" mit dem Abstreifdampf in
Berührung, der am unteren Ende der Zone O durch den Aufkocher 417 erzeugt wird. Dieser Abstreifdampf
kommt zuerst mit der Lösung im Füllkörperabschnitt O' in Berührung, worauf das Gemisch aus Wasserdampf 2>
und saurem Gas nach oben durch den Kamin 438 im Sammelboden 439 strömt. Der Kamin 438 ist mit einer
Ablenkhaube 440 versehen, die verhindert, daß die nach unten durch den Füllkörperabschnitt O" strömende
Lösung durch den Kamin 438 in den Füllkörperabschnitt O'eintritt.
Die Lösung, die sich auf dem Sammelboden 439 sammelt, wird in zwei Ströme unterteilt, von denen einer
vom Sammelboden 439 durch Leitung 441 abgezogen wird, während der andere vom Sammelboden 439 in die
Fallrohre 442 überläuft. Das Mengenverhältnis zwischen dem Lösungsstrom, der durch die Leitung 441
abgezogen wird, und der in die Fallrohre 442 überlaufenden Lösung kann in üblicher Weise geregelt
werden, z. B. durch einen Durchflußregler in der Leitung 441, der beispielsweise auf den Flüssigkeitsstand im
Sumpf 418 am Boden der Zone O anspricht, oder mit anderen bekannten Mitteln.
In der Regenerierungszone O wird demgemäß die
gesamte Lösung einer mäßigen Regenerierung durch Kontakt mit dem Abstreifdampf in Füllkörperabschnitt
O" unterworfen, während ein Teil der Waschlösung einer sorgfältigeren Regenerierung durch Berührung
mit weiterem Abstreifdampf im Füllkörperabschnitt O' unterworfen wird. Die mäßig regenerierte Lösung >o
verläßt die Zone O durch die Leitung 441, während die
sorgfältiger regenerierte Lösung (außerdem bei einer etwas höheren Temperatur) das untere Ende der Zone
Odurch Leitung443 verläßt.
Der durch Leitung 443 austretende Strom der κ
sorgfältiger regenerierten Lösung geht durch das Druckminderventil 444 in den Entspannungstank 445,
der bei Normaldruck oder etwas darüber arbeitet. Bei der Druckentspannung der Lösung in der Zone O auf
ungefähr normalen Druck wird im wesentlichen reiner t>o
Wasserdampf im Entspannungsdruck 445 gebildet und durch Leitung 446 und Leitung 427 unten in die
Regenerierungszone Peingeführt, wo er als wirksamer Abstreifdampf dient. Die Waschlösung, die sich unten im
Entspannungstank 445 im Sumpf 447 sammelt und durch b5
die endotherme Abgabe von Wasserdampf gekühlt wird, wird durch Leitung 448, Kreislaufpumpe 449,
Leitung 450, Kühler 451 und Leitung 404 oben auf die Absorptionszone Λ/aufgegeben.
Die mäßig regenerierte Lösung, die aus der Zone O
durch Leitung 441 austritt, wird nach Durchgang durch das Druckminderventil 452 durch Leitung 453 zum
Entspannungstank 454 geführt, wo sie von dem in d:r
Zone O herrschenden Druck ungefähr auf Normaldruck entspannt wird. Als Folge der Druckentspannung
entsteht Wasserdampf, der durch Leitung 455 zur Leitung 466 geführt wird, wo er sich mit dem
Wasserdampf vom Entspannungstank 445 vereinigt und durch Leitung 427 unten in die Regenerierungszone P
eingeführt wird, wo er als wirksamer Abstreifdampf dient. Die gekühlte Lösung, die sich im Sumpf 456 am
Boden der Entspannungsvorlage 454 sammelt, wird durch Leitung 457, die Kreislaufpumpe 458 und Leitung
401 oben auf die Absorptionszone M aufgegeben.
Die Regenerierungszone P, die ungefähr bei Normaldruck arbeitet, dient dazu, Lösung aus der bei
niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone N zu regenerieren. Die Lösung, die unten aus der Zone N
durch die Leitung 408 austritt, wird nach Durchgang durch das Druckminderventil 459 durch Leitung 460
oben auf die Zone P aufgegeben. Bei der Druckentspannung wird ein Teil des CO2 freigegeben, und das
Gemisch aus Wasserdampf und CO2 tritt durch Leitung 432 oben aus dem Turm aus. Die Lösung fließt dann
durch den Füllkörperabschnitt P'nach unten, wo sie mit dem Abstreifdampf in Berührung kommt, der durch die
Leitungen 426 und 427 unten in die Zone P eingeführt wird. Die regenerierte Lösung, die sich im Sumpf 423 am
unteren Ende der Regenerierungszone Psammelt, wird
durch Leitung 461 abgezogen und durch die Kreislaufpumpe 462, das Mengenregelventil 463 und die
Leitungen 405 und 464 zu den Absorptionszonen zurückgeführt.
Beim Betrieb des in Fig.4 dargestellten Systems
(oder ähnlicher Systeme, z. B. des in Fig.5 dargestellten)
ist die gekühlte, sorgfältiger regenerierte Lösung, die oben auf den Absorber aufgegeben wird, im
allgemeinen ein kleinerer Anteil (z. B. in der Größenordnung von 15 bis 40%) der in allen Zonen des
Absorptionsturms umlaufenden Gesamtlösung und macht im allgemeinen 40 bis 60% der in der oberen
Zone umlaufenden Gesamtlösung aus. In den meisten Fällen, insbesondere bei Verwendung von Kaliumcarbonatwaschlösungen
mit oder ohne Zusätze wird der oben auf den Absorber aufgegebene Strom auf eine Temperatur von 50 bis 90°C, in den meisten Fällen auf
eine Temperatur von 60 bis 80° C gekühlt.
Es ist ersichtlich, daß bei dem in F i g. 4 dargestellten System ein Wechsel der Lösung vom unteren Ende der
bei höherem Druck gefahrenen Regenerierzone O(über die Leitung 443, Ventil 444, Entspannungsvorlage 445,
Leitung 448, Pumpe 459, Kühler 451 und Leitung 404) zum oberen Ende der bei niedrigerer Temperatur
gefahrenen Absorptionszone N stattfindet. Dieser Wechsel bedingt einen entsprechenden Wechsel von
regenerierter Lösung von der bei niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierzone P zu der bei höherer
Temperatur gefahrenen Absorptionszone M (über die Leitung 461, Pumpe 462, Ventil 463 und die Leitungen
464 und 401). Wenn beispielsweise 25% der insgesamt im System umlaufenden Lösung durch Leitung 404 oben
auf die Zone N aufgegeben werden, muß eine entsprechende Menge von 25% durch die Leitung 464
zum oberen Ende der Zone M zurückgeführt werden. Demgemäß wird das Verhältnis der Durchflußmengen
in den Leitungen 405 und 464 durch das Ventil 463 so
eingestellt, daß die Durehflußmenge in der Leitung 464
der Durehflußmenge in der Leitung 404 entspricht.
Bei typischen Anwendungen hat die Waschlösung, die unten aus der Entspannungsvorlage 454 durch Leitung
457 austritt, ungefähr die gleiche Zusammensetzung und ■-, die gleiche Temperatur wie die Waschlösung, die aus
der Regenerierzone Pdurch Leitung 461 austritt. Wenn die beiden Lösungen am Punkt 465 in Leitung 401
gemischt werden, findet somit nur eine geringe oder keine Änderung der Temperatur oder Zusammenset- in
zung des vereinigten Stroms statt.
Bei dem in F i g. 4 dargestellten System ergeben sich durch die Ausnutzung der bei höherer Temperatur und
bei höherem Druck gefahrenen Regenerierzone für die Regenerierung des sorgfältiger regenerierten Lösungs-Stroms,
der oben auf die Absorptionszone Naufgegeben wird, ein optimaler thermischer Wirkungsgrad und
minimale Anlagekosten. Der thermische Wirkungsgrad wird verbessert, weil die Regenerierung der Lösung auf
einen höheren Regenerierungsgrad bei dem höheren 2» Druck und der dementsprechend höheren Temperatur,
die in der bei höherem Druck gefahrenen Regenerierzone O herrscht, leichter stattfindet. Die Anlagekosten
werden auf ein Minimum gesenkt, weil die für die Regenerierung erforderliche Füllkörpermenge im Füllkörperabschnitt
O', wo die Lösung bei dem in der Zone O herrschenden höheren Druck sorgfältiger regeneriert
wird, verringert wird.
B e i s ρ i e I 4
Die Arbeitsweise der in Fig.4 dargestellten Anlage
wird durch das folgende typische Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Ein heißes gesättigtes Gas aus der
Druckreformierung und Wassergas-Konvertierungsreaktion von Erdgas, das für Ammoniaksynthese vorgese- ii
hen ist und 18% CO2, 61,3% Wasserstoff, 20,2% Stickstoff, 0,3% CO und 0,2% CH4 enthält, eine
Temperatur von 169°C hat, mit Wasserdampf gesättigt ist und unter einem Druck von 26,2 atü steht, wird durch,
Leitung 466 in das System eingeführt. Es durchströmt 4« den Aufkocher 417 und verläßt ihn bei einer Temperatur
von 1400C. Das Prozeßgas tritt in den Aufkocher 422
bei einer Temperatur von 140°C und einem Druck von 26,1 atü ein und verläßt ihn bei einer Temperatur von
I3!°C. 4)
Das Prozeßgas, das mit Wasserdampf gesättigt ist und 18% CO2 (CO2-Partialdruck 4,5 kg/cm2) enthält,
wird bei einer Temperatur von 131°C in den Absorptionsturm 400 in einer Menge von 7620 kg
Mol/Stunde Trockengas plus 907 kg Mol/Stunde Wasserdampf eingeführt. Regenerierte Waschlösung, die in
einer Menge von 611,3 mVStunde umläuft, wird durch Leitung 401 bei einer Temperatur von 109° C oben auf
die Zone M aufgegeben. Als Waschlösung dient eine 30%ige Kaliumcarbonatlösung, die 3 Gew.-% Diäthanolamin
enthält.
Die Lösung verläßt die Absorptionszone M unten durch Leitung 403 bei einer Temperatur von 127°C, auf
die sie durch die vereinigte Absorptionswärme von CO2 und die aus dem heißen gesättigten Gas auf die Lösung wi
übertragene Wärme erhitzt worden ist.
Das Gas, das nun auf eine Temperatur von 109° C
gekühlt ist und 10% CO2 enthält (CO2-Partialdruck
2,6 kg/cm2), strömt durch den Kamin 410 und kommt mit der Waschlösung in den Füllkörperabschnittcn /V" und t»
N" in Berührung. Eine 30%ige K2CO)-Lösung, die 3%
Diethanolamin enthält und in einem sorgfältiger regenerierten Zustand ist, wird durch Leitung 404 in
einer Menge von 301,3 mVStunde oben auf die Zone N oberhalb des Füllkörperabschnitts N'' aufgegeben.
Lösung der gleichen Zusammensetzung, aber in einem mäßig regenerierten Zustand, wird durch Leitung 405 in
einer Menge von 292,6 mVStunde bei einer Temperatur von 108°C eingeführt. Die Lösung aus dem Abschnitt
N" mischt sich mit der durch Leitung 405 oberhalb des Abschnitts N' eingeführten Lösung, und die gemischten
Lösungen werden vom unteren Ende der Zone Ndurch
Leitung 408 bei einer Temperatur von 107°C in einer Menge von 594 mVStunde abgezogen. Die Lösung hat
beim Austritt aus dem unteren Ende des Füllkörperabschnitts N" eine Temperatur von 79°C, während die
Temperatur der gemischten Lösung am oberen Ende des Füllkörperabschnitts /v"96°C beträgt.
Das gereinigte Gas verläßt den Absorptionsturm oben durch die Leitung 411 bei einer Temperatur von
70° C und einem CO2-Gehalt von 0,1%.
Die weitgehend ausgebrauchle Lösung, die unten aus der bei höherer Temperatur gefahrenen Zone M bei
einer Temperatur von 127°C austritt, wird in einer Menge von 611,3 mVStunde nach dem Durchgang
durch das Druckminderventil 436 durch Leitung 437 oben auf die Regei.„-rierzone O aufgegeben. Der Druck
am oberen Ende der Regenerierzone O wird bei 1,12 atü gehalten. Wenn sie dem gesenkten Druck in der Zone O
ausgesetzt wird, gibt die Lösung etwas Wasserdampf und CO2 ab und kühlt sich ab, worauf sie durch den
Füllkörperabschnitt O" geführt und mit Wasserdampf abgestreift wird. Infolge des Druckabfalls in den
Füllkörperabschnitten O" und O' beträgt der Druck
unmittelbar unter dem Füllkörperabschnitt O" 1,26 atü, während der Druck unmittelbar unter dem Füllkörperabschnitt
O' 1,34 atü beträgt.
Ein Teil der Lösung, die durch Leitung 437 in die Regenerierzone O eingeführt worden ist, wird, nachdem
sie einer mäßigen Regenerierung im Füllkörperabschnitt O" unterworfen worden ist, durch Leitung 441
aus dem Sammelboden 439 bei einer Temperatur von 125°Cin einer Menge von 310 mVStd. abgezogen. Nach
dem Durchgang durch das Druckminderventil 452 wird die Lösung einer Entspannungsvorlage 454 zugeführt,
die bei 0,35 atü betrieben wird. Hier wird Wasserdampf in einer Menge von 9117 kg/Std. gebildet. Der Dampf
tritt durch Leitung 455 aus, und die Lösung wird auf eine Temperatur von 109°C gekühlt und zum oberen Ende
der Absorptionszone Mzurückgeführt.
Ein anderer Teil der regenerierten Lösung in der Zone Oläuft vom Sammelboden 439 durch die Fallrohre
442 über und fließt durch den Füllkörperabschnitt O' in
einer Menge von 301,3 mVStd. Dieser Lösungsstrom, der sich im Sumpf 418 sammelt, wird durch Leitung 443
und Druckminderventil 444 zur Entspannungsvorlage 445 geführt, die unter einem Druck von 0,35 atü
gehalten wird. Der in einer Menge von 10 524 kg/Std. erzeugte Dampf tritt durch Leitung 446 aus. Die auf eine
Temperatur von 112°C gekühlte Lösung wird durch den Kühler 451 geführt, wo sie weiter auf 70°C gekühlt wird,
und dann durch Leitung 404 oben auf die Absorptionszone N aufgegeben.
Die Regenerierzone P wird am oberen Ende des Turms bei einem Druck von 0,14 atü gehalten. Infolge
des geringen Druckabfalls in den Füllkörpern ^'beträgt der Druck unmittelbar unter dem Füllkörperabschnitt P'
0,28 atü. Die Lösung, die aus der Absorptionszone N bei 107°C austritt, wird nach dem Durchgang durch das
Druckminderventil 459 durch Leitung 460 oben auf die Zone Paufgegeben, wo ein Teil des CO2 zusammen mit
Wasserdampf aus der Lösung frei wird. Die Lösung fließt dann nach unten durch die Regenerierzone P in
Berührung mit dem Abstreifdampf, der unten in die Zone P durch die Leitungen 426 und 427 eingeführt
wird. Die Lösung, die sich im Sumpf 423 am unteren Ende der Zone P sammelt, wird durch Leitung 461 und
die Kreislaufpumpe 462 zum Mengenregelventil 463 geführt, wo die Lösung in zwei Ströme aufgeteilt wird,
von denen einer durch Leitung 405 in einer Menge von 292,6 mVStunde und die andere durch Leitung 464 in
einer Menge von 301,3 mVStunde geführt wird.
Die hervorstehenden Vorteile des Systems gemäß der Erfindung werden durch einen Vergleich der Ergebnisse,
die bei dem in Beispiel 4 beschriebenen Versuch erhalten wurden, mit den Ergebnissen deutlich, die bei
einer bekannten Anlage unter Verwendung des gleichen
Einsatzgases, der gleichen Waschlösung unter Erzeugung eines gereinigten Gases der gleichen Reinheit,
jedoch bei Verwendung nur einer, bei Normaldruck arbeitenden Regenerierzone erhalten wurden. Bei der
bekannten Anlage wird dem Absorptionsturm ebenso wie in Beispiel 4 die regenerierte Lösung an zwei Stellen
zugeführt, nämlich kühle (70° C), sorgfältiger regenerierte Lösung, die oben auf den Turm aufgegeben wird, und
eine heißere (1C8°C), mäßig regenerierte Lösung, die an einem Zwischenpunkt aufgegeben wird. In der bekannten
Anlage wird ebenso wie in Beispiel 4 ein Teil der Lösung bis zu einem mäßigen Grad regeneriert,
während ein geringerer Teil sorgfältiger regeneriert, gekühlt und oben auf den Absorptionsturm aufgegeben
wird. Die Ergebnisse eines solchen Vergleichs sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Einzelne Absorptionsund Regenerierungszonen
Beispiel 4 Änderung
Reiner Regenerierungswirkungsgrad: 493
Liter entferntes CCVkg Dampfverbrauch
Gesamtleistung der Aufkocher (kcal/Std.) 32,76 · 106
Gesamtleistung der Aufkocher (kcal/Std.) 32,76 · 106
Kühlleistung der hochliegenden Kühler 31,25 · 106
(kcal/Std.)
Gesamtdurchflußmenge der Waschlösung 1250
(m3/Std.)
725 32,1% höherer Regene
rierungswirkungsgrad
22,2 - 106 Senkung des Fremd-
dampfbedarfs um 32,1%
25 · 106 Um 20% geringere
Leistung der Kühler
1210 Um 3,1% geringere Um
laufmenge der Lösung
Außer den vorstehenden Vorteilen ergibt sich bei dem in Fig.4 dargestellten System gegenüber den
bekannten Verfahren eine 24%ige Verringerung der Gesamtmenge an Füllkörpern in der Regenerierzone
und eine um 16,7% verringerte Menge der Füllkörper, die im Absorptionsturm erforderlich sind. Die Gesamtverringerung
der Kosten der Apparaturen für die Anlage einschließlich des kleineren Aufkochers, der
kleineren hochliegenden Kühler, die im allgemeinen aus nichtrostendem Stahl erstellt werden müssen, und der
Einsparungen in den Füllkörpern ergibt eine Senkung der Anlagekosten in der Größenordnung von 15%.
In Beispiel 4 ist festzustellen, daß das obere Ende der bei niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierzone Pirn
wesentlichen bei Normaldruck gehalten wird, so daß der Druck am unteren Ende der Zone P durch den
Druckabfall im Füllkörperabschnitt P' nur geringfügig erhöht ist. Diese Arbeitsweise, bei der eine maximale
Druckdifferenz zwischen der bei niedrigerem Druck gefahrenen'Regenerierzone und der bei höherem Druck
gefahrenen Regenerierzone erhalten wird, wird vom Standpunkt des maximalen thermischen Wirkungsgrades
bevorzugt, da auf diese Weise die maximale Menge nutzbaren Abstreifdampfes in den Entspannungsvorlagen
445 und 454 erzeugt werden kann. Je höher der Druck am unteren Ende der bei niedrigerem Druck
gefahrenen Regenerierzone ist, um so höher ist der Druck, der in den Entspannungstanks erforderlich ist,
um die Druckhöhe zu erzielen, die erforderlich ist, um den Dampf aus diesen Entspannungstanks in das untere
Ende der bei niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierzone zu drücken. Natürlich könnten Dampfstrahlpumpen
oder mechanische Kompressoren verwendet werden, um den Dampf aus den Entspannungsvorlagen
in das untere Ende der bei niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierzone zu drücken, aber diese
Alternativen erfordern zusätzliche Apparaturen und sind weniger wirksam als die Anordnung, bei der der in
den Entspannungstanks erzeugte Dampf unter seinem Eigendruck in die bei niedrigerem Druck gefahrene
Regenerierzone strömt.
Das in F i g. 4 dargestellte System kann gegebenen-
Das in F i g. 4 dargestellte System kann gegebenen-
i) falls so modifiziert werden, daß der Entspannungstank
454 und die Pumpe 458 überflüssig werden. Dies kann erreicht werden, indem die mäßig regenerierte Waschlösung,
die aus der Zone O durch Leitung 441 austritt, unmittelbar zum unteren Ende der Regenerierzone P
(nach Durchgang durch das Druckminderventil 452) geführt wird. Beim Eintritt in die bei niedrigerem Druck
gefahrene Regenerierzone P wird von der Lösung Dampf abgegeben (äquivalent der Dampfmenge, die im
Entspannungstank 454 abgegeben wird), der als
4r) Abstreifdampf in der Zone P dient. Die entspannte
Lösung mischt sich im Sumpf 423 mit der Lösung, die durch Leitung 460 oben auf die Zone Paufgegeben wird.
Typischerweise ist die Lösung, die sich auf dem Sammelboden 439 der Zone O sammelt, und die Lösung,
-)0 die sich nach dem Abstreifen in der Zone P im Sumpf
423 sammelt, ungefähr bis zum gleichen Grade regeneriert worden. Demgemäß hat das Gemisch der
Lösungen einen Regenerierungsgrad, der sehr dicht beim Regenerierungsgrad der Lösungen vor dem
Mischen liegt.
Die gemischte Lösung im Sumpf 423 wird durch die Umwälzpumpe 462 zum Mengenregelventil 463 gepumpt,
wo sie auf die Leitung 405 und die Leitung 464 aufgeteilt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die
Durchflußmenge durch die Leitung 464 und die Leitung 401 zum oberen Ende der Zone M gleich der.
Durchflußmenge durch die Leitung 457 plus der Durchflußmenge durch die Leitung 448, um die
Durchflußmengen der Lösung im System abzustimmen.
h5 Fig. 5 stellt eine Anlage dar, die der in Fig.4
dargestellten ähnlich, jedoch etwas einfacher in der Auslegung und niedriger in den Anlagekosten ist. Alle
Teile in Fig. 5, die den Teilen in Fig. 4 entsprechen.
haben die gleiche Bezugsziffer oder den gleichen Bezugsbuchstaben, so daß es nur notwendig ist, auf die
Unterschiede zwischen dem System von F i g. 4 und dem System von F i g, 5 einzugehen.
Einer der Hauptunterschiede zwischen den Systemen von Fig.4 und 5 besteht darin, daß die gesamte
Waschlösung, die der bei höherem Druck und bei höherer Temperatur gefahrenen Regenerierzone O
durch Leitung 437 zugeführt wird, im Füllkörperabschnitt O' bis zu einem verhältnismäßig hohen Grade
regeneriert wird, während bei dem in F i g. 4 dargestellten System ein Teil der Lösung im Füllkörperabschnitt
O" mäßig und ein zweiter Teil im Füllkörperabschnitt
O' sorgfältiger regeneriert wird. Dies hat den Vorteil, daß durch Erhöhung des Absorptionsvermögens der
Lösung die Umlaufmenge der Lösung im System verringert wird. Gleichzeitig wird die Anlage \ereinfacht,
da nur ein Entspannungstank 445 erforderlich ist.
Bei dem in Fig.5 dargestellten System wird die
sorgfältig regenerierte Lösung (z. B. mit einer Kaliumbicarbonatfraktion von 30%), die aus dem unteren Ende
der bei höherem, Druck gefahrenen Regenerierzone O
durch Leitung 443 austritt, nach Durchgang durch das Druckminderventil 444, den Entspannungstank 445, den
Sumpf 447, Leitung 448, Pumpe 449 und Leitung 450 durch das Mengenregelventil 470 in zwei Ströme
aufgeteilt, von denen einer durch Leitung 471, Kühler 451 und Leitung 404 oben auf die bei niedrigerer
Temperatur gefahrene Absorptionszone N aufgegeben wird, während der andere Teil durch Leitung 472 und
Leitung 401 zum oberen Ende der bei höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszone M geführt
wird.
Der Anteil der gekühlten, sorgfältig regenerierten Lösung, die oben auf die bei niedrigerer Temperatur
gefahrene Regenerierzone N aufgegeben wird, beträgt gewöhnlich etwa 15 bis 40% der Gesamtlösung, die in
allen Zonen des Absorptionsturms umläuft, wie im Zusammenhang mit F i g. 4 erläutert wurde.
Da ein Teil der Lösung aus der bei höherer Temperatur gefahrenen Regenerierzone O der bei
niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone N zugeführt wird, wird es natürlich notwendig, einen
entsprechenden Teil der Waschlösung aus der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Regenerierzone P
in die bei höherer Temperatur gefahrene Absorptionszone M einzuführen. Bei dem in F i g. 5 dargestellten
System wird die mäßig regenerierte Lösung, die aus der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Regenerierzone
P durch Leitung 461 austritt, durch die Umwälzpumpe 462 zum Mengenregelventil 463 geführt, wo sie in zwei
Teile aufgeteilt wird, wobei ein Teil durch Leitung 405 oben auf den Abschnitt N' der Absorptionszone N
aufgegeben wird und ein zweiter Teil durch Leitung 464 und Leitung 401 zum oberen Ende der Absorptionszone
M geführt wird. Um das System im Gleichgewicht zu halten, muß die Durchflußmenge der Lösung in Leitung
471 gleich der Durchflußmenge in Leitung 464 sein. Bei
typischen Anwendungen des in F i g. 5 dargestellten Systems ist die regenerierte Lösung aus de- bei
niedrigerer Temperatur gefahrenen Regenerierzone P weniger sorgfältig regeneriert als die Lösung, die aus
der bei höherer Temperatur gefahrenen Regenerierzone O austritt. Wenn somit die beiden regenerierten
Lösungen am Punkt 473 in Leitung 401 gemischt werden, wird eine Lösung mit einem mittleren
Regenerierungsgrad erhalten.
Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen den in F i g. 4 und 5 dargestellten Systemen ist die Anordnung
der Aufkocher, in denen der Abstreifdampf für die Regenerierzonen Ound Perzeugt wird. In Fig.4 wird
Abstreifdampf für die beiden Zonen O und P durch Erhitzen der Lösung in den Aufkochern 417 und 422
erzeugt.
Bei der in F i g. 5 dargestellten Anlage wird dagegen der Abstreifdampf für die Regenerierzone O im
Aufkocher 417 durch Erhitzen der Waschlösung
ίο erzeugt, während der Abstreifdampf für die Regenerierzone
Pdurch Erhitzen von wäßrigem Kondensat, das im System gebildet wird, erzeugt wird. Die Regenerierzone
P ist also mit einem mit Kondensat gespeistem Aufkocher 474 versehen. Die dem Aufkocher 474
zugeführte Menge an wäßrigem Kondensat kann einem der beiden hochliegenden Kühler 429 und 433 oder
beiden entnommen werden. Das Kondensat wird vom Kühler 433 durch Leitung 434 abgezogen und wird
durch das Mengenregelventil 475 geleitet, das den Strom auf Leitung 476 (die einen Teil des Kondensats
oben auf die Regenerierzone P aufgibt) und die Leitung 477 (die einen Teil des Kondensats dem Aufkocher 474
zuführt) aufteilt. Ebenso kann das aus dem Aufkocher 429 durch Leitung 430 austretende Kondensat durch das
Mengenregelventil 478 in zwei Teile aufgeteilt werden. Dieses Ventil teilt den Strom auf die Leitung 479 (die
einen Teil des Kondensats oben auf die Regenerierzone O aufgibt) und die Leitung 480 auf (die einen Teil des
Kondensats zum Aufkocher 474 führt). Die relativen Kondensatmengen, die dem Aufkocher 474 von den
Kühlern 429 und 433 zugeführt werden, hängen natürlich von der Gesamtwasserbilanz im System ab.
Der im Kondensataufkocher 474 erzeugte Dampf wird durch Leitung 481 der Regenerierzone Pzugeführt. Der
mit Kondensat gespeiste Aufkocher 474 ist mit einer Heizschlange 474a versehen, durch die heißes gesättigtes
Prozeßgas aus Leitung 467 nach Abgabe eines Teils seiner Wärme im Aufkocher 417 geführt wird.
Bei der in F i g. 5 dargestellten Anlage wird demgemäß der bei niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierzone P Wasserdampf teilweise vom Kondensataufkocher 474 und teilweise der im Entspannungstank 445 erzeugte Dampf zugeführt, der durch Leitung 446 unten in die Regenerierzone Peintritt.
Bei der in F i g. 5 dargestellten Anlage wird demgemäß der bei niedrigerem Druck gefahrenen Regenerierzone P Wasserdampf teilweise vom Kondensataufkocher 474 und teilweise der im Entspannungstank 445 erzeugte Dampf zugeführt, der durch Leitung 446 unten in die Regenerierzone Peintritt.
Es ist häufig vorteilhaft, einen Kondensataufkocher für die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierzone
P vorzusehen, wie in F i g. 5 dargestellt, besonders wenn die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierzone
in der dargestellten Weise im oberen Teil des Regenerierturms angeordnet ist. Bei Verwendung eines
Kondensataufkochers kann dieser in Bodenhöhe liegen, da nur ein verhältnismäßig geringes Kondensatvolumen
zugeführt werden muß. Wenn andererseits Dampf durch Erhitzen der Waschlösung erzeugt wird, müssen
große Lösungsmengen umgewälzt werden, und der Aufkocher muß normalerweise in der gleichen Höhe
angeordnet werden wie der Sumpf, aus dem die Lösung zugeführt wird (Sumpf 423 im Falle der Regenerierzone
P), um die Überführung großer Lösungsmengen über große Entfernungen zu vermeiden.
F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die sich besonders zur Behandlung von Gasgemischen
eignet, in denen der Partialdruck von saurem Gas sehr hoch ist und beispielsweise 10,5 kg/cm2 oder höher ist.
Bei der in F i g. 6 dargestellten Anlage wird ein Absorptionsturm mit drei getrennten Zonen verwendet.
Diese Anlage ist auf die Behandlung eines kühlen Gases, z. B. eines Erdgases abgestellt, das CO2 und/oder H2S
mit hohen Partialdrücken enthält. Der Absorptionsturm 700, der bei erheblichen Überdrücken gefahren werden
kann, ist mit einer getrennten, bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone Q versehen, die einen
Abschnitt (^'aufweist, der mit Füllkörpern oder anderen Einbauten, die innige Berührung zwischen Gas und
Flüssigkeit sicherstellen, versehen ist. Der Zone Q wird durch Leitung 701 regenerierte Waschlösung getrennt
zugeführt, während sich ausgebrauchte Waschlösung im Sumpf 702 am unteren Ende der Zone Q sammelt und
durch Leitung 703 getrennt aus dem Absorptionsturm abgezogen wird.
Zwei bei höherer Temperatur gefahrene Absorptionszonen R und S sind über der Zone Q angeordnet.
Die Zone R ist mit einem Füllkörperabschnitt /f'und die
Zone 5 mit einem Füllkörperabschnitt S' versehen. Der Zone R wird durch Leitung 704 getrennt regenerierte
Waschlösung zugeführt, die über den Füllkörperabschnitt /?'nach unten fließt, sich auf dem Sammelboden
705 sammelt und vom unteren Ende der Zone R durch Leitung 706 getrennt abgezogen wird.
Der Zone S wird durch Leitung 707 getrennt regenerierte Waschlösung zugeführt, die über den
Füllkörperabschnitt S' nach unten fließt, sich auf dem Sammelboden 708 am unteren Ende der Zone 5
sammelt und durch Leitung 709 getrennt aus der Zone 5 abgezogen wird.
Das durch Leitung 710 unten in den Turm eingeführte Gas strömt nach oben, wobei es nacheinander im
fortlaufenden Kontakt mit der Waschlösung in den Zonen Q, Rund Skommt. Das Gas strömt aus der Zone
Q in die Zone R durch den Kamin 711, der im Sammelboden 705 vorgesehen ist. Die Ablenkhaube 712
ist vorgesehen, um zu verhindern, daß Waschlösung aus der Zone R in die Zone Q gelangt. Das Gasgemisch
strömt aus der Zone R in die Zone S durch den Kamin 713, der im Sammelboden 708 vorgesehen ist. Die
Ablenkhaube 714 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus der Zone S in die Zone R gelangt. Das
gereinigte Gasgemisch verläßt den Absorptionsturm durch Leitung 715, strömt durch den Kühler 716 und
verläßt das System durch Leitung 717. Wäßriges Kondensat wird durch Leitung 718 in den Absorptionsturm zurückgeführt.
Die Regenerierung der Waschlösung erfolgt im Regenerierturm 719, der aus einer bei höherem Druck
und höherer Temperatur gefahrenen Zone Trnit einem Füllkörperabschnitt T und einer bei niedrigerem Druck
und niedrigerer Temperatur gefahrenen Zone U mit einem Füllkörperabschnitt U' besteht. Der Dom 720
trennt die bei höherem Druck gefahrene Zone Γ von der bei niedrigerem Druck gefahrenen Zone U und
verhindert eine Verbindung zwischen den beiden Zonen.
Abstreifdampf für die bei höherem Druck gefahrene Zone Γ wird vom Aufkocher 721 zugeführt, durch den
die Lösung aus dem Sumpf 722 durch die Leitungen 723 und 724 umläuft. Der Aufkocher ist mit einer
Dampfschlange 725 versehen. Der im Aufkocher erzeugte Dampf wird durch Leitung 726 unten in die
Zone Teingeführt.
Der bei niedrigerem Druck gefahrenen Zone U wird ein Teil des Bedarfs an Abstreifdampf durch den
Aufkocher 727 zugeführt, durch den die Waschlösung aus dem Sumpf 728 durch die Leitungen 729 und 730 im
Kontakt mit der Dampfschlange 731 umgewälzt wird. Der im Aufkocher erzeugte Dampf wird durch Leitung
732 unten in die Zone U eingeführt. Ein wesentlicher Teil des Abstreifdampfbedarfs der Zone U wird durch
den im Entspannungstank 750 gebildeten Dampf gedeckt, der durch Leitung 751 in die Zone L/eingeführt
wird. Hierauf wird nachstehend ausführlicher eingegan- > gen.
Das Gemisch von Dampf und saurem Gas, das sich oben in der Zone U sammelt, wird durch Leitung 733
dem Kühler 734 zugeführt. Wäßriges Kondensat wird durch Leitung 735 zum oberen Ende der Zone U
ίο zurückgeführt. Der aus dem Kühler austretende
Gasstrom, der hauptsächlich aus saurem Gas besteht, wird durch Leitung 736 abgeführt.
Das Gemisch aus Dampf und saurem Gas, das sich am oberen Ende der Zone T sammelt, wird durch Leitung
π 737 abgezogen und durch den Kühler 738 geführt. Das
gebildete wäßrige Kondensat wird durch Leitung 739 in die Zone T zurückgeführt. Der aus dem Kühler 738
austretende Gasstrom, der hauptsächlich aus saurem Gas besteht, wird durch Leitung 740 abgeführt.
Die ausgebrauchte Waschlösung, die aus der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Zone Q durch
Leitung 703 austritt, wird nach dem Durchgang durch das Druckminderventil 741 durch Leitung 742 oben auf
die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierzone U aufgegeben. Ein Gemisch von Wasserdampf und CO2
wird bei Druckentspannung der Lösung in der Zone U auf etwa Normaldruck von der Lösung abgegeben. Die
Lösung fließt dann über den Füllkörperabschnitt U' nach unten und wird mit Dampf abgestreift. Die
regenerierte Lösung sammelt sich im Sumpf 728 am unteren Ende der Zone U. Die regenerierte Lösung aus
der Zone U wird durch Leitung 743 abgezogen und vorzugsweise ohne Kühlung zum oberen Ende der bei
niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone Q durch die Umwälzpumpe 744 und Leitung 701
zurückgeführt.
Die ausgebrauchte Waschlösung aus den bei höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszonen Q und S
wird aus diesen Zonen durch die Leitung 706 bzw. Leitung 709 abgezogen. Die beiden Ströme der
ausgebrauchten Waschlösung werden in der Leitung 745 vereinigt und nach Durchgang durch das Druckminderventil
746 oben auf die bei höherem Druck gefahrene Regenerierzone T durch Leitung 747
aufgegeben. Die Waschlösung fließt durch den Füllkörperabschnitt T'nach unten, und die regenerierte Lösung
sammelt sich im Sumpf 722 am unteren Ende der Zone T.
Die regenerierte Waschlösung wird bei einer Temperatur, die über ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck liegt, aus der Zone T durch Leitung 748 abgezogen und nach dem Durchgang durch das Druckminderventil 749 in den Entspannungstank 750 eingeführt, wo durch Entspannung auf ungefähr atmosphärischen Druck reiner Wasserdampf von der Lösung abgegeben wird. Der gebildete Dampf wird durch Leitung 751 unten in die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierzone U eingeführt, wo er einen wesentlichen Teil des Bedarfs an Abstreifdampf in der Zone t/deckt.
Die regenerierte Waschlösung wird bei einer Temperatur, die über ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck liegt, aus der Zone T durch Leitung 748 abgezogen und nach dem Durchgang durch das Druckminderventil 749 in den Entspannungstank 750 eingeführt, wo durch Entspannung auf ungefähr atmosphärischen Druck reiner Wasserdampf von der Lösung abgegeben wird. Der gebildete Dampf wird durch Leitung 751 unten in die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierzone U eingeführt, wo er einen wesentlichen Teil des Bedarfs an Abstreifdampf in der Zone t/deckt.
Die durch die endotherme Dampfabgabe gekühlte regenerierte Lösung sammelt sich im Sumpf 752, wird
durch Leitung 753 abgezogen und durch die Umwälzpumpe 754, Leitung 755, das Ventil 756, das den Strom
im erforderlichen Mengenverhältnis aufteilt, und die Leitungen 704 und 707 oben auf die bei höherer
Temperatur gefahrenen Absorptionszonen R und S aufgegeben. Das erforderliche Verhältnis der in die
Zonen Rund 5eingeführten Mengen der regenerierten
Lösung kann durch entsprechende Einstellung des Ventils 756 geregelt werden.
Aus fig. 6 ist zu ersehen, daß der Durchmesser der
Absorptionszonen in der Kolonne von unten nach oben kleiner wird. Die stufenweise Verringerung des
Durchmessers der oberen Abschnitte wird in Fällen möglich, in denen die Konzentration des sauren Gases
sehr hoch ist, da in solchen Fällen bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Gasgemisch die oberen Zonen erreicht, die
Raumströmungsgeschwindigkeit des Gases durch die Absorption eines größeren Anteils der sauren Gase in
den unteren Absorptionszonen wesentlich kleiner geworden ist. Dies ermöglicht Türme mit kleinerem
Durchmesser mit der damit verbundenen Senkung der Anlagekosten für die Türme.
Die Arbeitsweise des in F i g. 6 dargestelltes Systems wird durch das folgende typische Beispiel veranschaulicht.
Erdgas, das 50 Vol.-°/o CO2 (CO2- Partialdruck
35 kg/cm2) enthält, wird bei einem Gesamtdruck von 70 kg/cm2 und einer Temperatur von 2O0C in einer
Menge von 2,832 Mill./mVTag durch Leitung 710 unten
in den Absorptionsturm 700 eingeführt. Regenerierte Waschlösung wird durch Leitung 701 bei einer
Temperatur von 1060C in einer Menge von 651 mV Stunde in die Zone Q eingeführt. Nach der Berührung
mit der Waschlösung im Füllkörperabschnitt ζ)'verläßt das mit Wasserdampf gesättigte Gasgemisch die
Absorptionszone Q durch den Kamin 711 bei einer Temperatur von etwa 106°C mit einem CO2-Gehalt von
32,6% entsprechend einem CO2-Partialdruck von
22,9 kg/cm2. Während die Waschlösung in der Zone Q den Gasstrom in dieser Zone erhitzt und sättigt, wird sie
gekühlt, jedoch durch die Absorptionswärme erhitzt. Die Heiz- und Kühleffekte in der Zone Q heben sich im
wesentlichen gegenseitig auf, und die Lösung verläßt die Zone Q am unteren Ende durch Leitung 703 bei einer
Temperatur von 1070C.
Das Gas strömt nacheinander durch die bei höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszonen R und S,
denen regenerierte Waschlösung durch die Leitungen 707 und 704 bei einer Temperatur von 107°C in einer
Menge von je 651 mVStunde zugeführt wird. Das in die Zone Seintreende Gas enthält 16% CO2 entsprechend
einem CO2-Partialdruck von 11,2 kg/cm2. Da der
Gasstrom in die Zone R bei im wesentlichen der gleichen Temperatur wie die in die Zonen R und 5
eingeführte Lösung eintritt, findet kein Wärmeübergang zwischen dem Gasstrom und den Lösungen in den
Zonen R urid S statt. Da jedoch gleiche CO2-Mengen in
jeder Zone R und S absorbiert werden, wird die Lösung, die aus jeder dieser Zonen durch die Leitungen 706 bzw.
709 austritt, durch die Absorptionswärme auf eine Temperatur von 117,5°C erhitzt.
Das gereinigte Gas verläßt mit Wasserdampf gesättigt und mit einem CO2-Restgehalt von 1 Vol.-%
das obere Ende des Turms durch Leitung 715.
Die ausgebrauchte Lösung, die unten aus der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone Q
durch Leitung 703 in einer Menge von 651 mVStunde austritt, wird oben auf die bei niedrigerer Temperatur
gefahrene und bei Normaldruck gehaltene Regenerierzone LJ aufgegeben. Nach der Regenerierung in der
Zone LJ durch Berührung mit dem Abstreifdampf im Füllkörpcrabschnitt LJ' wird die regenerierte Lösung
vom Sumpf 728 am unteren Ende der Zone LJ abgezogen und durch die Leitung 743 und die
Umwälzpumpe 744 oben auf die Absorptionszone Q aufgegeben.
Die beiden Ströme der ausgebrauchten Lösung aus j den Absorptionszonen R und 5 werden in der Leitung
745 vereinigt und werden nach Durchgang durch das Druckminderventil 746 bei einer Temperatur von
117,5°C in einer Menge von 1302 mVStd. oben auf die
Regenerierzone Γ aufgegeben. Die Zone T wird über
κι der Füllkörperschicht T' bei einem Druck von 0,7 atü
gehalten. Nach der Regenerierung in der Zone Tdurch Kontakt mit dem Abstreifdampf im Füllkörperabschnitt
T' verläßt die regenerierte Lösung die Zone T unten durch Leitung 748 bei einer Temperatur von 1180C.
Nach Durchgang durch das Druckminderventil 749 wird die Lösung dem Entspannungstank 750 zugeführt, der
ungefähr bei Normaldruck betrieben wird. Die Lösung gibt Dampf in einer Menge von 26 310 kg/Stunde ab.
Der Dampf wird durch Leitung 751 der Regenerierzone U zugeführt, wo er als Abstreifdampf dient. Die Lösung,
die sich im Sumpf 752 am Boden des Tanks 750 sammelt, wird auf 1070C gekühlt und dann durch die Leitung 753,
die Umwälzpumpe 754. Leitung 755, Ventil 756 und die
Leitungen 704 und 707 den Absorptionszonen R und 5 zugeführt.
Bei der vorstehend in Beispiel 5 beschriebenen Arbeitsweise wird die Fremddampfmenge, die normalerweise
im System erforderlich ist, bezogen auf die normalerweise in den Aufkochern 721 und 727 erzeugte
so Gesamtmenge an Dampf, um etwa 28% verringert.
Wie bei den vorstehenden Beispielen wird durch diese Senkung des Dampfbedarfs die Größe der Aufkocher
721 und 727 sowie die Größe der hochliegenden Kühler 734 und 738 entsprechend verringert. Gleichzeitig wird
ji eine wesentliche Verringerung der Füllkörpermenge im
Füllkörperabschnitt T'erreicht.
In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, das Gas und die Waschlösung in der ersten Absorptionszone, in
die das Gasgemisch gelangt, im Gleichstrom zu führen.
4n Je höher der Anfangspartialdruck des sauren Gases ist,
um so vorteilhafter wird eine solche Anordnung.
Fig. 7 zeigt einen in mehrere Zonen unterteilten Absorptionsturm, der für die Behandlung eines kühlen
Gases zur Abtrennung von saurem Gas ausgebildet ist (die Regenerierkolonne ist nicht dargestellt), wobei die
erste Zone für die Führung von Gas und Waschlösung im Gleichstrom ausgebildet ist. Der Absorptionsturm
800 enthält eine bei niedrigerer Temperatur gefahrene Absorptionszone V mit einem Füllkörperabschnitt V"
und zwei bei höherer Temperatur gefahrene Absorptionszonen W und X mit dem Füllkörperabschriitt W'
bzw. X'. Die Waschlösung, die der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone V durch
Leitung 801 zugeführt wird, fließt nach unten über den Füllkörperabschnitt V, sammelt sich am Boden der
Zone V im Sumpf 802 und wird durch Leitung 803 zur Regenerierung abgezogen. Den bei hoher Temperatur
gefahrenen Zonen X und W wird regenerierte Waschlösung durch die Leitungen 804 bzw. 805
Mi zugeführt, die ihrerseits die regenerierte Waschlösung
durch Leitung 806 über das Mengenregelventil 807 erhalten, das die Lösung auf die Leitungen 804 und 805
aufteilt. Ausgebrauchte Waschlösung wird vom Sumpf 808 am unteren Ende der Zone Wdurch Leitung 809 zur
h5 Regenerierung in der (nicht dargestellten) bei höherer
Temperatur gefahrenen Regenerierzone abgezogen, Die Absorptionszonen Vund IVsind durch einen Boden
808/4 voneinander getrennt.
Ausgebrauchte Waschlösung sammelt sich am unteren Ende der Zone X auf dem Sammelboden 810 und
wird durch Leitung 811 zur Regenerierung in der bei höherer Temperatur gefahrenen Regenerierzone abgezogen.
Ein kühles Einsatzgas, z. B. Erdgas, das in Beispiel 5 behandelt wurde und beispielsweise 50% CO2 enthält,
wird unter einem Gesamtdruck von beispielsweise 70 kg/cm2 durch Leitung 812 oben in die Zone V
eingeführt. Das Gasgemisch strömt im Gleichstrom mit der Waschlösung, die durch die Leitung 801 eingeführt
wird, über den Füllkörperabschnitt V nach unten und tritt nach Entfernung eines Teils des in ihm enthaltenen
sauren Gases durch Leitung 813 unten aus der Zone V aus. Das Gasgemisch in der Leitung 813 wird dann unten
in die Absorptionszone W eingeführt und strömt nach oben im Gegenstrom mit der Waschlösung im
Füllkörperabschnitt W, wo weitere Mengen sauren Gases absorbiert werden. Es strömt dann nach oben
durch den Kamin 814 im Sammelboden 810. Eine Ablenkhaube 815 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß
Lösung, die durch die Zone X nach unten fließt, in die Zone Weintritt.
Das Gasgemisch strömt dann aufwärts im Gegenstrom mit der Waschlösung im Füllkörperabschnitt X',
wo der größte Teil des restlichen sauren Gases absorbiert wird, und verläßt dann den Absorptionsturm
durch die Leitung 816, strömt durch den Kühler 817 und verläßt das System durch Leitung 818. Wäßriges
Kondensat wird durch Leitung 819 zum Absorptionsturm zurückgeführt.
Der Hauptvorteil der Gleichstromführung von Gas und Lösung im ersten Abschnitt des Absorptionsturms
ist eine starke Erhöhung der Fähigkeit dieser Zone, große Gas- und Flüssigkeitsmengen ohne Fluten zu
bewältigen. Bei der Führung von Gas und Flüssigkeit im Gegenstrom, wobei das Gas im Gegenstrom zur
Flüssigkeit nach oben strömt, ist der Gasdurchsatz durch die sog. »Flutungsgrenze« begrenzt, bei der die
durch den Gasstrom auf die nach unten fließende Flüssigkeit ausgeübten Reibungskräfte so groß werden,
daß sie die normale Abwärtsströmung der Flüssigkeit hemmen, woraus sich ein übermäßiger Flüssigkeitsstau,
ein übermäßiger Druckabfall und eine übermäßige Mitnahme von Flüssigkeit im Gasstrom ergibt. Bei der
Gleichstromführung von Gas und Flüssigkeit gibt es dagegen keine Flutungsgrenze, so daß mit viel höheren
Gas- und Flüssigkeitsdurchgangsmengen gearbeitet werden kann.
Wenn der Anfangspartialdruck des sauren Gases sehr hoch ist, und beispielsweise 7 kg/cm2 oder mehr beträgt,
wird in der ersten Absorptionszone vorteilhaft mit Gleichstromführung gearbeitet, um den Durchmesser
des Absorptionsturms in dieser Zone möglichst klein zu halten. Die Neigung zur Überflutung besteht besonders
in der ersten Absorptionszone, wo mit Gegenstromführung von Gas und Flüssigkeit gearbeitet wird, weil
sowohl die Gasgeschwindigkeit als auch die Dichte des Gasgemisches in vielen Fällen maximal sind. Wenn
beispielsweise ein Gemisch aus Methan und CO2 behandelt wird, das 50% CO2 enthält und in einer
Menge von 28 320 NnWSlunde durchströmt, gelangen in die erste Zone 28 320NmVSlunde eines Gases, das
eine Dichte von 89,23 kg/Nm3 hat, während in der zweiten Stufe das Gasgemisch, das beispielsweise nur
noch 30% CO2 enthält, eine Dichte von 52,06 kg/Nm3
hat und in einer Menge von 20 350NmVStunde durchströmt. Wenn der CO2-GeIIaIt beim Eintritt in die
dritte Absorptionszone auf 15% gesenkt wird, beträgt die Durchflußmenge des Gasgemisches 16 650Nm3/
Stunde und seine Dichte 41,33 kg/Nm3. Trotz der hohen Gasdurchflußmenge und der hohen Gasdichte in der
ersten Zone kann durch die Gleichstromführung von Gas und Flüssigkeit der Durchmesser des Absorptionsturms
in seinem ersten Abschnitt kleiner gehalten werden, als dies sonst möglich wäre. Wie in F i g. 7
gezeigt, ist trotz der wesentlich höheren Gasdurchflußmenge und der wesentlich höheren Gasdichte im
Abschnitt K des Absorptionsturms der Turmdurchmesser der gleiche wie im Abschnitt W.
Zwar ist eine Gleichstromführung von Gas und Flüssigkeit im ersten Abschnitt des Absorptionsturms in
Fällen möglich, in denen der Partialdruck des sauren Gases im zugeführten Rohgas hoch ist, jedoch ist im
allgemeinen die Gegenstromführung in den oberen Abschnitten des Absorptionsturms erwünscht, wo der
Partialdruck des sauren Gases progressiv abnimmt.
F i g. 8 zeigt eine Ausführungsform, die der in F i g. 2 und 6 dargestellten ähnlich ist und für die Behandlung
eines kühlen Einsatzgases ausgebildet ist, sich jedoch für die Senkung des Restgehaltes an saurem Gas auf
niedrige Werte eignet. In gewissen Fällen kann es
21") beispielsweise erforderlich sein, die H2S-Restkonzentration
auf sehr niedrige Werte von beispielsweise 1 bis 5 Teilen pro Million Teile zu senken, und in diesen Fällen
kann die in F i g. 8 dargestellte Ausführungsform vorteilhaft eingesetzt werden.
ω Im Absorptionsturm 1000 ist die erste Zone, in die das
Gas einströmt, die Zone AA, die den Abschnitt AA' aufweist, der Füllkörper, Böden oder andere Einbauten
für die Herbeiführung einer innigen Berührung zwischen Gas und Flüssigkeit aufweist. Über der bei
niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone AA ist die bei höherer Temperatur gefahrene
Absorptionszone BB mit dem mit Füllkörpern oder Einbauten versehenen Abschnitt BB' angeordnet. Über
der bei höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszone BB ist eine dritte getrennte Absorptionszone C
vorgesehen, die einen mit Füllkörpern oder Einbauten versehenen Abschnitt CC aufweist und der eine
gekühlte, sorgfältiger regenerierte Lösung zur Senkung des Gehaltes an saurem Gas auf sehr niedrige
Restwerte zugeführt wird. Da die Lösung, die der Zone CCzugeführt wird, gekühlt ist und ferner die in der Zone
CC absorbierte Menge an saurem Gas im allgemeinen verhältnismäßig gering ist, wird die Zone CC bei einer
niedrigeren Temperatur als die Zone BBgefahren.
μ Der Zone AA wird regenerierte Waschlösung durch
Leitung 1001 zugeführt. Die ausgebrauchte Lösung wird vom Sumpf 1002 am unteren Ende der Zone AA durch
Leitung 1003 abgezogen.
Der Zone BB wird regenerierte Waschlösung durch Leitung 1004 zugeführt. Die ausgebrauchte Waschlösung
sammelt sich am unteren Ende der Zone BB auf dem Sammelboden 1005 und wird durch Leitung 1006
abgezogen.
Der Zone CC wird regenerierte Waschlösung durch
Der Zone CC wird regenerierte Waschlösung durch
bo Leitung 1007 zugeführt. Ausgebrauchte Waschlösung
sammelt sich am unteren Ende der Zone CC auf dem Sammelboden 1008 und wird durch Leitung 1009
abgezogen.
Das CO2 und/oder H2S enthaltende kühle Einsatzgas
hri wird durch Leitung 1011 unten in den Absorptionsturm
eingeführt und strömt nach oben in forllaufender Berührung mit Waschlösung in den Absorptionszonen
AA, Sound CC. Das Gas strömt von der Zone AA zur
Zone BB durch den Kamin 1012, der mit einer Ablenkhaube 1013 versehen ist, die verhindert, daß
Lösung aus der Zone BB nach unten in die Zone AA fließt. In der gleichen Weise strömt das Gas aus der
Zone ßßzur Zone CC durch den Kamin 1014, der mit
einer Ablenkhaube 1015 versehen ist, die verhindert, daß Lösung aus der Zone CC in die Zone BB fließt. Das
gereinigte Gas tritt am oberen Ende des Absorptionsturms durch Leitung 1016 aus, strömt durch den Kühler
1017 und verläßt das System durch Leitung 1019. Das Kondensat aus dem Kühler wird durch Leitung 1018
oben auf den Absorptionsturm aufgegeben.
Die Regenerierung der Lösung erfolgt im Regenerierturm 1020, der eine bei höherer Temperatur
gefahrene Regenerierzone aufweist, die aus der Unterzone FF mit dem Füllkörperabschnitt FF' und
einer Unterzone ffmit einem Füllkörperabschnitt EE'
besteht. Die bei niedrigerer Temperatur gefahrene Regenerierzone DD ist über der bei höherem Druck
gefahrenen Regenerierzone angeordnet und enthält einen Füllkörperabschnitt DD'. Der Dom 1021 trennt
die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierzone DD von den bei höherem Druck gefahrenen Unterzonen
EEuna FF.
Der bei höherem Druck gefahrenen Regenerierzone wird Abstreifdampf durch den Aufkocher 1027 zugeführt,
der mit einer Dampfschlange 1027a versehen ist. Die Lösung vom Sumpf 1028 am unteren Ende der bei
höherem Druck gefahrenen Regenerierzone läuft durch den Aufkocher 1027 durch die Leitungen 1029 und 1030
um. Der im Aufkocher 1027 erzeugte Dampf wird durch Leitung 1031 unten in die bei höherem Druck gefahrene
Regenerierzone eingeführt.
Ein Teil des Abstreifdampfes für die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierzone DD wird durch den
Aufkocher 1022 erzeugt, der mit einer Dampfschlange 1022a versehen ist. Die Lösung vom Sumpf 1023 am
unteren Ende der Zone DD wird durch den Aufkocher mit Hilfe der Leitungen 1024 und 1025 umgewälzt. Der
im Aufkocher 1022 erzeugte Dampf wird durch Leitung 1026 unten in die Zone DDeingeführt.
Das Gemisch aus Dampf und saurem Gas, das sich am oberen Ende der Zone DD sammelt, wird durch Leitung
1032 abgezogen und durch den Kühler 1033 geführt. Das saure Gas verläßt den Kühler 1035, während das
Kondensat durch Leitung 1034 zur Zone DD zurückgeführt wird.
Das Gemisch von Dampf und Säure, das sich am oberen Ende der bei höherem Druck gefahrenen
Regeperierzone sammelt, wird durch Leitung 1036 abgezogen und durch den Kühler 1037 geführt. Das
saure Gas verläßt den Kühler durch Leitung 1042, während das Kondensat durch Leitung 1038 austritt.
Das Kondensat kann durch das Mengenregelventil 1039 in zwei Ströme unterteilt werden, von denen einer durch
Leitung 1041 oben auf den Füllkörperabschnitt EE' und der andere durch Leitung 1040 oben auf den
Füllkörperabschnitt FF'aufgegeben wird.
Die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierzone DD dient zur Regenerierung der Waschlösung aus ω
der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen Absorptionszone AA. Die ausgebrauchte Lösung, die die Zone
AA durch Leitung 1003 verläßt, wird nach Durchgang durch das Druckminderventil 1043 durch Leitung 1044
oben auf die Zone DD aufgegeben. Die Lösung fließt μ nach unten durch den Füllkörperabschnitt DD', wo sie
mit dem Abstreifdampf in Berührung kommt, der durch die Leitungen 1026 und 1064 unten in die Zone DD
eingeführt wird. Regenerierte Waschlösung, die sich im Sumpf 1023 sammelt, wird durch die Leitung 1045,
Kreislaufpumpe 1046 und Leitung 1001 zum oberen Ende der bei niedrigerer Temperatur gefahrenen
Absorptionszone AA zurückgeführt.
Die bei höherem Druck gefahrene Regenerier-Unterzone FEdient zur Regenerierung der Lösung aus der bei
höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszone BB. Ausgebrauchte Waschlösung, die die Zone BB durch
Leitung 1006 verläßt, wird nach Durchgang durch das Druckminderventil 1047 durch Leitung 1048 oben auf
den Füllkörperabschnitt EE' aufgegeben. Die Lösung fließt dann nach unten durch den Füllkörperabschnitt
EE' in Berührung mit Abstreifdampf, der am unteren Ende der bei höherem Druck gefahrenen Regenerierzone
durch den Aufkocher 1027 erzeugt wird. Die regenerierte Lösung sammelt sich auf dem Sammelboden
1049 am unteren Ende der Unterzone ff und wird durch Leitung 1051 bei einer Temperatur oberhalb ihrer
Siedetemperatur bei normalem Druck abgezogen. Nach dem Durchgang durch das Druckminderventil 1052 wird
die Lösung zum Entspannungstank 1053 geführt, wo der Druck auf ungefähr Normaldruck (etwas über dem am
unteren Ende der Regenerierzone DD herrschenden Druck) reduziert wird. Der bei der Druckentspannung
entstehende Dampf wird durch Leitung 1055 und Leitung 1064 unten in die bei niedrigerem Druck
gefahrene Regenerierzone DD eingeführt, wo er als Abstreifdampf dient.
Die gekühlte Lösung, die sich im Sumpf 1054 am unteren Ende des Entspannungstanks 1053 bei ungefähr
der Siedetemperatur der regenerierten Lösung bei Normaldruck sammelt, wird durch Leitung 1056, die
Umwälzpumpe 1057 und Leitung 1004 oben auf die bei höherer Temperatur gefahrene Absorptionszone BB
aufgegeben.
Die bei höherem Druck gefahrene Regenerier-Unterzone FF dient zur Regenerierung der Waschlösung aus
der Absorptionszone CC. Die durch Leitung 1009 aus der Zone CC austretende ausgebrauchte Lösung wird
nach Durchgang durch das Druckminderventil 1058 durch Leitung 1059 oben auf den Füllkörperabschnitt
FF' aufgegeben. Die Lösung fließt über die Füllkörper bzw. Einbauten in Berührung mit dem durch den
Aufkocher 1027 erzeugten Dampf nach unten. Die regenerierte Lösung sammelt sich am unteren Ende der
Unterzone FF im Sumpf 1028 bei einer Temperatur oberhalb ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck und
wird durch Leitung 1060 und das Druckminderventil 1020 zum Entspannungstank 1062 geführt, wo der
Druck ungefähr auf Normaldruck entspannt wird. Der bei der Druckentspannung entwickelte Dampf wird
durch Leitung 1063 und Leitung 1064 unten in die Regenerierzone DD eingeführt, wo er als wirksamer
Abstreifdampf dient. Die regenerierte Lösung, deren Temperatur nun ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck
entspricht, sammelt sich am unteren Ende des Tanks 1062 im Sumpf 1065 und wird durch Leitung 1066,
Kreislaufpumpe 1067, Leitung 1068, Kühler 1069 und Leitung 1007 oben auf die Absorptionszone CC
aufgegeben.
Die Arbeitsweise des in F i g. 8 dargestellten Systems wird durch das folgende typische Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Erdgas, das einen Druck von 84 kg/cm2 bei einer Temperatur von 2O0C hat und 30 Vol.-% CO2
und 10 Vol.-% H2S enthält (Partialdruck des gesamten
sauren Gases 33,7 kg/cm2), wird durch Leitung 1011
unten in den Absorptionsturm eingeführt. Das kühle Gas wird in der Zone AA durch Kontakt mit heißer
regenerierter wäßriger alkalischer Waschlösung, die durch Leitung 1001 bei ihrer Siedetemperatur bei 5
Normaldruck eingeführt wird, erhitzt und gesättigt. Der Kühleffekt des Gasstroms wird durch die Absorptionswärme des sauren Gases in der Zone AA im
wesentlichen aufgehoben, und die durch Leitung 1003 austretende Lösung hat ungefähr die gleiche Temperatür
wie die durch Leitung 1001 eintretende Lösung.
In der bei höherer Temperatur gefahrenen Absorptionszone BB trifft das heiße gesättigte Gas auf
regenerierte Waschlösung, die bei ungefähr ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck durch Leitung 1004
eingeführt wird.
Die Lösung wird durch die Absorptionswärme des sauren Gases in der Zone BB auf eine Temperatur
oberhalb ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck erhitzt, während der Gasstrom oben aus der Zone BB
bei ungefähr der Eintrittstemperatur der durch Leitung 1004 zugeführten Lösung austritt.
Die in den Zonen AA und BB verwendete Waschlösung ist eine wäßrige 30%ige Kaliumcarbonatlösung,
die 4% Diäthanolamin enthält. Diese Lösung wird den Zonen AA und BB durch die Leitungen 1001
bzw. 1004 bei einer Temperatur von 109° C zugeführt.
In den Absorptionszonen AA und BB wird die Hauptmenge des sauren Gases entfernt. Der Gasstrom,
der durch den Kamin 1014 in die Zone CC eintritt, enthält 2% CO2 und 0,1% H2S. In der Zone CCtrifft das
Gas, das diese verhältnismäßig geringen Restmengen an saurem Gas enthält, auf eine gekühlte, sorgfältiger
regenerierte Lösung, die durch Leitung 1007 zugeführt wird, wodurch der Gehalt an saurem Gas auf einen
endgültigen Restwert von 0,5% CO2 und 2 bis 3 Teilen H2S pro Million Teile weiter gesenkt wird.
In der Zone CCwird eine wäßrige Lösung verwendet, die 10 Gew.-% Kaliumcarbonat und 10 Gew.-%
Diäthanolamin enthält und im Kühler 1069 auf eine Temperatur von 50° C gekühlt worden ist.
Von der gesamten Lösung, die im System von F i g. 8 umläuft, fließen 40% durch die Absorptionszone AA
und ihre entsprechende Regenerierzone DD. 45% fließen durch die Absorptionszone BB und ihre
entsprechende Regenerierzone EE, während 15% der insgesamt umlaufenden Lösung durch die Zone CC und
ihre entsprechende Regenerierzone FFfließen.
Die bei niedrigerem Druck gefahrene Regenerierzone DD arbeitet bei Normaldruck, während die bei
höherem Druck gefahrene Regenerierzone, bestehend aus den Unterzonen EE und FF, bei 0,84 atü betrieben
wird.
Es ist zu bemerken, daß der am Boden der bei höherem Druck gefahrenen Regenerierzone erzeugte
Abstreifdampf zuerst durch den Füllkörperabschnitt FF' in Berührung mit der Lösung aus der Absorptionszone
CC und dann nach oben durch den im Boden 1049 vorgesehenen mit einer Ablenkhaube 1050 versehenen
Kamin strömt und mit der Waschlösung aus der Absorptionszone BB, die durch den Füllkörperabschnitt
EE' nach unten fließt, in Berührung kommt. Bei dieser Anordnung wird der gesamte Abstreifdampf in der bei
höherem Druck gefahrenen Regenerierzone zuerst zum Abstreifen der Lösung aus der Zone CC gebraucht, die b5
15% der insgesamt im System umlaufenden Lösung ausmacht. Dies hat die sorgfältige Regenerierung der
Waschlösung in der Unterzone FFzur Folge, so daß die regenerierte Lösung, die sich im Sumpf 1028 sammelt,
bis zu einem erheblich höheren Grade regeneriert ist als die Lösung in der unterzono EE, die 45% der insgesamt
umlaufenden Lösung ausmacht. Mit anderen Woriun,
die durch die Unterzone FFfließende Lösung wird mit
dreimal so viel Dampf pro Vol.-Einheit Lösung wie die in der Unterzone Effließende Lösung behandelt. Wenn
diese sorgfältig regenerierte Lösung aus der Zone FFim Kühler 1069 gekühlt wird, wird der bereits niedrige
Rückdruck des sauren Gases aus der Lösung noch weiter gesenkt, so daß die Senkung des restlichen
Gehalts an saurem Gas in dem aus dem Absorber austretenden Gas auf niedrige Werte möglich ist.
Es ist zu bemerken, daß bei dem in Fig.8 dargestellten System die Zone CCim wesentlichen eine
Nachreinigungszone ist, durch die ein geringer Anteil der Lösung umgewälzt wird, und in der nur eine geringe
Menge des gesamten sauren Gases absorbiert wird, und daß diese Zone sich in einem vollständig getrennten
Kreislauf sowohl in den Absorptionsstufen als auch Regenerierungsstufen befindet. Dies steht im Gegensatz
beispielsweise zu dem System in F i g. 4, wo der gekühlte Strom, der durch Leitung 404 oben auf den Absorber
aufgegeben wird, nicht ein Teil eines getrennten Kreislaufs ist, sondern sich mit dem Strom mischt, der an
einem Zwischenpunkt durch Leitung 405 zugeführt wird.
Der Betrieb der Absorptionszone CCaIs vollständig getrennter Kreislauf ermöglicht es, in der Absorptionszone
CC eine Lösung zu verwenden, die eine andere Zusammensetzung hat als die in den anderen Absorptionszonen
verwendete Lösung. So ist im Falle des oben beschriebenen Beispiels die in der Zone CC verwendete
Lösung eine 10%ige Kaliumcarbonatlösung, die 10 Gew.-% Diäthanolamin enthält. Ein solches Gemisch ist
bei den niedrigeren Temperaturen, die in der Zone CC angewandt werden, besonders gut geeignet.
Bei dem in F i g. 8 dargestellten System ersetzt der in den Entspannungstanks 1053 und 1062 erzeugte
Entspannungsdampf ebenso wie bei den oben beschriebenen Systemen einen wesentlichen Teil des Dampfes,
der andernfalls für den Betrieb der Anlage erforderlich ist, und erhöht demzufolge den thermischen Wirkungsgrad
des Verfahrens erheblich. Ferner werden ebenso wie bei den oben beschriebenen Systemen Einsparungen
in der Größe der hochliegenden Kühler und der Aufkocher sowie in der erforderlichen Füllkörpermenge
erzielt.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt, vielmehr
fallen auch noch andere Ausführungsformen in den Rahmen der Erfindung. Beispielsweise kann es in
gewissen Fällen zweckmäßig sein, anstelle der Verwendung eines Kühlers, z. B. eines wasser- oder luftgekühlten
Kühlers, zusätzlich eine »Entspannungskühlung« vorzunehmen, um einen Teil der Lösung bei den
Ausführungsformen, bei denen dies geschieht, zu kühlen. Die Anwendung dieser Arbeitsweise zur Kühlung der
Lösung und zur Erzeugung von nutzbarem Abstreifdampf wird in Fig.8 der USA.-Patentschrift 28 86 405
veranschaulicht. Beispielsweise können der Lösungskühler 349 in Fig.3, der Lösungskühler 451 in Fig.4
und F i g. 5 und der Lösungskühler 1069 in F i g. 8 durch die Anwendung von »Entspannungskühlung« ersetzt
werden oder ergänzt werden, wie sie in Fig.8 der USA.-Patentschrift 28 86 405 beschrieben ist.
Beispielsweise kann bei der in Fig.4 dargestellten
Ausführungsform die Lösung, die aus dem Entspan-
nungstank 445 durch Leitung 448 bei ungefähr ihrer Siedetemperatur bei Normaldruck austritt, zu einem
zweiten Entspannungstank geführt werden, der mit einem Dampfstrahler verbunden ist, der den Druck im
Tank unter den Normaldruck senkt, wodurch Dampf gebildet und die Lösung gekühlt wird. Auf diese Weise
beispielsweise auf 95°C gekühlte Lösung kann dann durch den Kühler 451 geführt werden, wo die
Lösungstemperatur weiter gesenkt wird, und dann durch Leitung 404 oben auf die Absorptionskolonne
aufgegeben werden.
Der durch die zweite Drucksenkung erzeugte Dampf wird in den Dampfstrahler eingesaugt und durch
Mischen mit dem unter hohem Druck stehenden Antriebsdampf, mit dem der Dampfstrahler betrieben
wird, verdichtet. Das Gemisch aus Entspannungsdampf und Antriebsdaimpf wird unten in die bei niedrigerem
Druck gefahrene Regenerierzone P eingeführt, wo es als zusätzlicher Abstreifdampf dient.
Ferner ist die Erfindung nicht auf eine spezielle Anordnung der Anlageteile begrenzt. Beispielsweise ist
es nicht notwendig, wenn auch häufig erwünscht, die einzelnen Absorptions- und Regenerierungszonen übereinander
anzuordnen, wie in den Fließschemas gezeigt.
Falls gewünscht, können einige oder alle Absorptions oder Regenerierungszonon nebeneinander auf getrenn
ten Fundamenten angeordnet werden, obwohl, wie ober erwähnt, die dargestellte Anordnung der getrennter
■5 Zonen übereinander sich im allgemeinen als arr zweckmäßigsten und wirtschaftlichsten erweist.
Schließlich sind natürlich in den Fließschemas nich alle notwendigen Hilfsapparaturen oder Instruments
dargestellt, die für den praktischen Betrieb einei
κι großtechnischen Anlage erforderlich sind. Beispielswei
se müssen natürlich Abscheider unterhalb der Aufko eher 35 und 39 in F i g. 1 vorgesehen werden, um der
kondensierten Wasserdampf, der sich in diesen Leitun gen sammelt, wenn das durch Leitung 43 zugeführt
gesättigte Einsatzgas beim Durchgang durch dit Aufkocher 35 und 39 gekühlt wird, abzutrennen
Ähnliche Abscheider werden natürlich auch in Verbin dung mit den in F i g. 3, 4 und 5 dargestellter
Aufkochern verwendet. Natürlich werden solche Hilfs einrichtungen und andere Einrichtungen, die in dei
technischen Praxis erforderlich, aber nicht dargestelli sind, im praktischen Betrieb der dargestellten Anlager
verwendet.
Hierzu 8 Bhitt Zc ich nun «cn
Claims (9)
1. Verfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen
mit einem Partialdruck dieser sauren Gase von mindestens 1,75 kg/cm2 mit heißen, wäßrigalkalischen
Waschlösungen, Regenerieren der beladenen und Rückführen der regenerierten Waschlösungen
in die Absorptionsstufe, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit wenigstens zwei getrennten Absorptionszonen bei überatmosphärischern
Druck arbeitet, denen Waschlösung in getrennten Strömen zugeleitet und auch getrennt entzogen
wird, daß man weiterhin mit wenigstens zwei getrennten Regenerierzonen arbeitet, in denen
saures Gas aus den Strömen der beladenen Waschlösurig durch Abstreifen mit Wasserdampf bei
Drücken desorbiert wird, die erheblich niedriger als die jeweiligen Drücke in den Absorptionszonen sind,
daß man das Ausgangs-Gasgemisch zum Absorbieren saurer Gase in Reihe durch die getrennten
Absorptionszonen in aufeinanderfolgendem Kontakt mit den getrennten Strömen der Waschlösung
leitet, wobei eine der Absorptionszonen bei höherer Temperatur mit einer Austrittstemperatur der
Lösung über der atmosphärischen Siedetemperatur der regenerierten Lösung gehalten wird, während
eine andere der Absorptionszonen bei niedrigerer Temperatur mit einer Austrittstemperatur der
Lösung unter derjenigen der Absorptionszone höherer Temperatur gehalten wird, daß man
weiterhin eine der Regenerierzonen bei höherer Temperatur hält, darin mit überatmosphärischem
Druck arbeitet und sie mit heißer Waschlösung aus der Absorptionsstufe höherer Temperatur beschickt,
während man in einer zweiten Regenerierzone bei niedrigerem Druck und niedrigerer Temperatur
arbeitet und sie mit Waschlösung von der Absorptionsstufe niedrigerer Temperatur beschickt, daß -to
man schließlich den Druck der die Regenerierzone höheren Drucks verlassenden regenerierten Lösung
unter Bildung von Dampf und Kühlen der Lösung mindert, dabei gewonnenen Dampf als Abstreifdampf
in die Regenerierzone niedrigeren Drucks einspeist und die regenerierten Ströme der Waschlösung
aus den Regenerierzonen höherer Temperatur und niedrigerer Temperatur zu den Absorptionszonen
zurückleitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei heißen Wasserdampf enthaltenden
Einsatzgasen diese der ersten Absorptionszone zugeleitet werden, die als Zone höherer Temperatur
gefahren wird, wobei die Waschlösung dieser Zone durch den Kontakt mit dem heißen Dampf
enthaltenden Gasgemisch und insbesondere durch die Absorptionswärme der sauren Gase über die
atmosphärische Siedetemperatur der regenerierten Lösung erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der regenerierten,
in die Absorptionszone niedrigerer Temperatur eingespeisten Waschlösung vor Eintritt in diese
Zone gekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Teil der regenerierten
Waschlösung oben auf die Absorptionszone niedrigerer Temperatur gegeben wird, während ein
anderer Teil der Waschlösung dieser Zone auf einem tieferen Niveau mit höherer Temperatur zugeleitet
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Absorptionszone niedrigerer
Temperatur oben aufgegebene Teil der regenerierten Waschlösung weitergehender regeneriert ist
als der Teil der Waschlösung, der auf dem tieferen Niveau mit höherer Temperatur in die Zone
eingeleitet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oben auf die
Absorptionszone niedrigerer Temperatur gegebene Strom der Waschlösung vor Eintritt in diese Zone
auf eine Temperatur von 50 bis 90° C gekühlt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatzgasen, die im Vergleich zur
Waschlösung kühl sind, diese der ersten Absorptionszone zugeleitet werden, die als Zone niedrigerer
Temperatur gehalten wird, wobei hier das Gasgemisch von der Lösung aufgewärmt und
gesättigt wird, während eine andere Absorptionszone mit dem aufgewärmten gesättigten Gas aus der
erstsn Absorptionszone beschickt und dabei diese andere Zone als Absorptionszone höherer Temperatur
gefahren wird, deren Lösungs-Austrittstemperatur über der atmosphärischen Siedetemperatur der
regenerierten Lösung liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschlösung der
Absorptionszone höherer Temperatur mit einer Temperatur zugeführt wird, die ihrer atmosphärischen
Siedetemperatur entspricht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Regenerierzonen
höheren Drucks bei Drücken im Bereich von 0,35 bis 2,45 atü, vorzugsweise von 0,7 bis 2,1 atü,
gearbeitet wird.
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