DE2124056B2

DE2124056B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Lösungsmitteln, die zur Gasreinigung eingesetzt worden sind

Info

Publication number: DE2124056B2
Application number: DE19712124056
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. 5101 Roetgen Hinrichsen; George Samuel Dover N.J. Kutsher (V.St.A.); Werner 2841 Eydelstedt Woelfer
Original assignee: Davy Powergas GmbH
Current assignee: Davy Powergas GmbH
Priority date: 1971-05-14
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DE2124056C3; DE2124056A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung von überwiegend physikalischen Lösungsmitteln, die zur Entfernung von sauren Gasbestandteilen bei der Aufbereitung von technischen Gasen, insbesondere Erdgasen eingesetzt worden sind.

Es ist bekannt, zur Entfernung von sauren Gasbestandteilen wie H₂S, CO₂, COS, RSH physikalisch wirkende Lösungsmittel einzusetzen, die aus den technischen Gasen bzw. Erdgasen die genannten Gasbestandteile auswaschen. Je nach Art des Lösungsmittels dem in der Wäsche herrschenden Druck und der Waschtemperatur erfolgt eine bevorzugte Lösung des Schwefelwasserstoffes gegenüber den anderen genannten Gasbestandteilen. Ebenso wird, in Abhängigkeit von dem Druck, unter dem die Wäsche betrieben wird, eine mehr oder minder große Menge an Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich an Methan gelöst. Zur Regenerierung wird das beladene Lösungsmittel aus der Wäsche bzw. dem Absorber einem Desorber zugeleitet, zweckmäSigerweise jedoch zuvor in mehreren Stufen entspannt. Die Desorption erfolgt unter erhöhter Temperatur durch Strippen der sauren Gase mit Luft, Dampf oder auch bereits gereinigtem Erdgas, um vor allem die Schwefelverbindungen weitgehend aus den Lösungsmitteln zu entfernen.

Es ist weiterhin bekannt, zum Entfernen von sauren Gasbestandteilen physikalische Lösungsmittel zu verwenden, denen alkalisch reagierende Aktivatoren zugesetzt werden können. Solche Aktivatoren sind z. B.

organische Aminoverbindungen.

Bei der Desorption der beladenen Lösungsmittel nach den obengenannten Verfahren treten verschiedene Übelstände auf:

*> 1. Beider Verwendung von Luft zur Regenerierung bildet sich in gewissem Umfang aus dem Schwefelwasserstoff Elementarschwefel. Bei einigen Lösungsmitteln löst sich der Elementarschwefel und es kann an kalten Stellen in der Anlage zur Auskristallisation kommen. Dadurch treten Verstopfungen in der Anlage auf, die zu einem Stillstand führen.

2. Bei Verwendung von Erdgas als Strippgas ist die Strippgasmenge begrenzt, um Schwierigkeiten in der nachgeschalteten Claus-Anlage zu vermeiden; dadurch kann eine begrenzte Entfernung der Sauergase aus der Lösung erzielt werden, was eine verschlechterte Auswaschung von Schwefelwasserstoff und anderen Sauergasbestandteilen aus dem Rohgas zur Folge hat.

3. Zur Aufheizung des Lösungsmittels ist Fremdwärme erforderlich.

Die Erfindung bezweckt, diese Übelstände zu beseitigen, und erreicht dies in erster Linie dadurch, daß

2^r> die Desorption mit Hilfe von Rauchgas, das frei ist von Sauerstoff und möglichst wenig an Stickoxiden enthält, durchgeführt wird. Hierzu wird das Rauchgas vorzugsweise durch Verbrennen von gewaschenem Einsatzgas oder sonstigen schwefelfreien Brennstof-

JO fen mit einem geringen Luftunterschuß, also unterstöchiometrisch in handelsüblichen Spezialbrennern erzeugt. Die Desorption wird dabei unter Normaldruck oder leicht erhöhtem Druck sowie bei Temperaturen, die zwischen 50 und 100° C liegen, vorgenommen.

»5 Es ist daher weiterhin vorgesehen, daß ein Teil der bei der Erzeugung des Rauchgases entstehenden Warne zur Aufheizung des Lösungsmittels vor der Dc orption ausgenutzt wird.

Zur näheren Erläuterung ist in der Zeichnung eine

-to Anlage zur Durchführung des Verfa.irens schematisch dargestellt, wobei die Leitungen für die Kreislaufführung des Lösungsmittels durch dickere Linien hervorgehoben sind.

Dem Absorber 1 wird das Rohgas bei α und das regenerierte Lösungsmittel bei b zugleitet, während das Reingas bei c und das beladene Lösungsmittel bei d aus dem Absorber austreten.

Im Absorber 1 werden mit dem Lösungsmittel der Schwefelwasserstoff, die gasförmigen organischen Schwefelverbindungen sowie eine gewisse Menge an CO₂ und eine kleinere Menge an Methan aus dem Rohgas bei ca. 30° C ausgewaschen. Das gereinigte Gas verläßt den Absorber 1 den Anforderungen entsprechend von Schwefelverbindungen befreit.

Aus dem beladenen Lösungsmittel wird das mitausgewaschene Methan in dem Flashtank 3 durch Entspannen geflasht. Das bei e abgeführte Methan wird im Kompressor 8 verdichtet und dem Rohgas vor Eintritt in den Absorber 1 wieder zugeführt. Das Lösungsmittel wird anschließend im Wärmeaustauscher 5 und einem kombinierten Flashtank/Erhitzer 4 auf die Desorptionstemperatur aufgewärmt. In dem Erhitzer 4 wird die Hauptmenge des gelösten Gases geflasht, das bei / abgeführt wird.

Im Desorber 2 wird das restliche im Lösungsmittel enthaltene Gas weitestgehend ausgestrippt. Erfindungsgemäß wird zum Strippen des restlichen Gases aus dem Lösungsmittel Rauchgas benutzt. Dieses wird

im Dampfkessel 10 durch Verbrennen eines schwefelfreien Brennstoffes (Produktgas, CH₄, Erdgas, Flüssigbrennstoff) in Spezialbrennern erzeugt, denen der Brennstoff bei g und die Verbrennungsluft in unterstöchiometrischem Verhältnis bei h zugeführt werden. Das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas wird nach Verdichtung im Kompressor 9 in den Desorber 2 unten eingeleitet. Der im Kessel 10 erzeugte Dampf durchströmt den Erhitzer 4 zwecks Erwärmung des Lösungsmittels vor dem Eintritt in den Desorber 2. Das bei k aus dem Desorber austretende Gas wird mit dem im Flashtank/Erhitzer 4 ausgetriebenen Gas gemischt. Dieses Gasgemisch fällt in einer Zusammensetzung an, die es erlaubt, in einer nachgeschalteten Claus-Anlage in Elementarschwefel umzuwandeln. Das regenerierte Lösungsmittel, das bei / aus dem Desorber 2 austritt, wird im Wärmeaustauscher 5 und im Lösungsmittelkühler 5a gekühlt und auf den Kopf des Absorbers 1 zurückge'eitet.

Beispiel

In einer Anlage werden stündlich 35000 Nm³ Erdgas mit Polyäthylenglykoldimethyläther aufbereitet. Das Erdgas weist einen Gehalt von 7,5 Vol.% H₂S und 7,5 Vol.% CO₂ auf. Das Gas steht unter einem Druck von 70 ata bei einer Temperatur von 15 ° C. Verlangt wird ein Reingas von 0,1 Vol.% H₂S, 5,9 Vol.% CO₂, einer Temperatur von 30° C und einem Taupunkt von —8° C bei 70 ata. Das ausgewaschene Sauergasgemisch sollte nicht mehr als 8 Vol.% Methan und 26 Vol.% CO₂ enthalten. Diese Anforderung war gestellt worden, um die in dem Sauergasgemisch enthaltenen Schwefelverbindungen mit einem Umsetzungsgrad von mehr als 97% in der nachgeschalteten Claus-Anlage zu Elementnrscnwefel umzuwandeln.

Die Regenerierungsendstufe wird gemäß vorliegender Erfindung bei einem Druck von 1,4 ata und "> einer Temperatur von 60° C betrieben. Durch den Desorber wird Rauchgas zum Strippen der restlichen Sauergase aus dem Lösungsmittel geleitet. Die Verbrauchszahlen für die genannte Anlage, bezogen auf U)OO NmVh ausgewaschenen Schwefelwasserstoff, ι» sind wie folgt:

Elektrische Energie 172 kWh

Brennstoff (schwefelfreies Erdgas) 27 Nm¹

Zusatzdampf*) 286 kg

,. Kühlung 440 000 kcal.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich durch folgende Vorteilt; aus:

a) Die Betriebskosten liegen niedrig, da die Anlage

keinen Fremddampf für die Flüssigkeitsregene- 2i) rierung benötigt.

b) das desorbierte Sauergas kann in einer nachgeschalteten Claus-Anlage umgesetzt werden, da es nur geringe Mengen an Methan enthält.

c) Zum Aufheizen des Lösungsmittels ist keine 2ϊ Fremdwärme erforderlich.

d) Eine bessere Regenerierung des Lösungsmittels

kann durch eine zehnfach größere Menge an Rauchgas gegenüber Erdgas durchgeführt werden.

*) !n diesem Fall wird Zusatzdampf benötigt, weil die geforderte Endreinheit hei 0,1 Vol.% liegt. Um Endreinheiten von 2 ppm H₇S zu erreichen, wird eine größere Rauchgasmenge benötigt und Jadurch wird genügend Dampf zur Erwärmung des Lösungsmittels erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regenerierung von Lösungsmitteln, die zur Gasreinigung durch überwiegend physikalische Absorption von sauren Gasbestandteilen, insbesondere von Schwefelwasserstoff, eingesetzt worden sind, bei dem die Lösung zunächst in einer Entspannungsstufe geflasht und anschließend in einer Desorptionsstufe mittels eines Hilfsgases bei niedrigen Drücken und erhöhten Temperaturen gestrippt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Desorption mit Hilfe von Rauchgas durchgeführt wird, das durch unterstöchiometrische Verbrennung eines schwefelfreien Brennstoffes erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der benötigten Rauchgasmenge entschwefeltes Produktgas verbrannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der bei der Erzeugung des zum Strippen erforderlichen Rauchgases entstehenden Wärme zur Aufheizung des Lösungsmittels ausgenutzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 3, mit einer Desorptionskolonne, die oben das beladene Lösungsmittel von einem Erhitzer her und unten das Strippgas zugeführt erhält, gekennzeichnet durch einen mit Spezialbrennern ausgerüsteten Dampfkessel, dessen Dampfkreislauf über den Erhitzer geführt ist und dessen Rauchgasabzug mit der Desorptionskolonne in Verbindung steht.