DE2127768B2

DE2127768B2 - Verfahren zur selektiven entschwefelung heisser gase

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Publication number: DE2127768B2
Application number: DE19712127768
Authority: DE
Priority date: 1971-06-04
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1973-08-23
Also published as: FR2139799A1; CS195667B2; GB1390212A; FR2139799B1; GB1390211A; DE2127768C3; DE2127768A1; JPS5539596B2; US3963825A; CA974362A; JPS4813260A

Description

der Absorptionsreaktion unter einfachen Bedingungen verlangt.

Gaswaschverfahren mit chemisch wirkenden Absorptionsmitteln sind weniger druckabhängig. Sie können unter Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur ausgeführt werden, wobei die Regeneration der beladenen Absorptionslösung durch Aufkochen und Abstreifen mit Dampf oder auch mittels Luft erfolgen kam .

Geeignete Absorptionslösiingen sind wäßrige Lösungen von starken organischen Basen oder von Alkali salzen schwacher anorganischer oder organischer Säuren. Die wäßrigen Lösungen schwacher Säuren können auch bei höheren Absorptionstemperaturen angewendet werden, dann jedoch unter erhöhtem Druck. Die Regeneration erfolgt dann durch Entspannen auf einen niedrigeren Druck, vorzugsweise auf Umgebungsdruck, unter Aufkochen Lind Abstreifen mit Dampf.

Aus der deutschen Patentschrift I 0S4 425 ist ein Verfahren zum Auswaschen von sauren Komponenten, insbesondere von Kohiendioxyd aus Brenn- und Synthesegasen bekannt, bei de ι die Absorption in einer heißen konzentrierten Lösung von Kaliumkarbonat bei einer in der Nähe des atmosphärischen Siedepunktes der Lösung liegenden Temperatur erfolg* und die Regeneration der beladenen Lösung durch Entspannen und Aufkochen unter Abstreifen mit dem aus der siedenden Lösung erzeugten oder zusätzlich eingeleiteten Dampf vorgenommen wird.

Dieses bekannte Verfahren eignet sich vorzugsweise zur Auswaschung der großen Mengen Kohlendioxyd, die durch Konvertierung des Kohlenmonoxyds mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd und Wasserstoff bei der Herstellung von Synthesegasen oder Wasserstoff entstehen.

Mit diesen als »Heißpottaschewäsche« bekannten Verfahren können zusammen mit dem Kohlendioxyd auch Schwefelverbindungen, insbesondere aus dem zu reinigenden Gas, ausgewaschen werden. Bisher gilt es jedoch als nicht möglich, unter den Bedingungen dieser Heißpottaschewäsche eine selektive Absorption der Schwefelverbindungen vor Kohiendioxyd zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, beim eingangs genannten Verfahren Schwefelverbindungen selektiv zu entfernen. Erfindungsg^mäß wird dies dadurch erreicht, daß das Gas mit einer konzentrierten wäßrigen Absorptionslösung eines oder mehrerer Alkalisalze schwacher anorganischer Säuren bei einer in der Nähe des atmosphärischen Siedepunktes der Lösung liegenden Temperatur in an sich bekannten Boden- oder I⁷UlIkörperkolonnen unter Einhaltung eines Mengenverhältnisses von 0,20 bis 2.0 m³ Lösung je Nm³ Schwefelwasserstoff im zu reinigenden Gas gewaschen wird. Diese Bedingung gilt nicht nur für Lösungen von Kaliumkarbonat, sondern allgemeiner für wäßrige Lösungen von Alkalisalzen schwacher anorganischer Säuren, insbesondere der Phosphorsäure, der Vanadinsäure, der Borsäure u. dgl. und vor allem für Gemische solcher Salze. Die Verwendung solcher Gemische von Absorptionslösungen ist zur Verbesserung der Austauschgeschwtndigkeit oder zur Korrosionsverhütung bekannt (deutsche Patentschrift 1 074 201).

Bei der praktischen Anwendung des Verfahrens arbeitet man meist folgendermaßen:

Nachdem Has aus dem Gaserzeuger mit einer Temperatur über 55O⁰C anfallende Rohgis in bekannter und üblicher Weise in Abhitzekesseln, Waschkühlern, Rußwäschern u.dgl. auf etwa 150 bis 200^:C abgekühlt ist, wird es durch weitere indirekte Kühlung auf eine Temperatur gebracht, die einige Grade unter der Betriebstemperatur des Absorptionsturmes der Ent-Schwefelung liegt. Nachdem aus dem derart vorgekühlten Gas das gebildete Kondensat abgetrennt ist. wird es in direktem Wärmeaustausch, z. B. in einer Gegenstromkolonne, mit einer kleinen Menge einer heißen Salzlösung, die zusätzlich erhitzt wird, auf die

ίο Betriebstemperatur des Absorptionsturmes erhitzt und bei dieser Temperatur mit Wasserdampf gesättigt. In diesem Zustand kann das Gas aea Absorptionsturm durchströmen, ohne wesentliche Mengen Wasser aus der Absorptionslösung mitzuführen oder wesentliche Mengen Wasserdampf in die Absorptionslösung hinein zu kondensieren.

Am Kopf des Absorptionsturmes strömt dann das weitgehend entschwefelte Gas heiß und mit Wasserdampf gesättigt ab und kann direkt in eine nach-

zo folgende, an sich bekannte Heißpottasche.wäsche zur Absorption von Kohiendioxyd und/oder in eine Kohlenmonoxydkon\ci"tierung geleitet werden.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann dieses Gas unter Ausnutzung der vor der

ag Entschwefelung entzogenen Wanne weiter erwärmt und mit Wasserdampf angereichert werden, so daß es einen hervorragenden Brennstoff für den Betrieb einer Gasturbine darstellt.

Das in einem Waschkühler oder in einem Ruß-

wäscher in üblicher Wehe direkt auf eine Temperatur zwischen 200 und 150"C gekühlte Gas wird erfindungsgemäß auf die Betriebstemperatur der Entschwefelungsanlage in mehreren Stufen indirekt gekühlt. Dabei ist die erste heißeste Kühlstufe ein mit Wasser betriebener indirekter Druckkühler. Das in diesem Kühler erhitzte Wasser ist heißer als das au. dem Absorptionsturm abströmende entschwefelte Gas. Es wird mit diesem in einem Rieselturm in Berührung gebracht. Dabei wird das Gas evwärmt und zugleich mit Wasserdampf weiter angereichert, während das Wasser unter teilweiser Verdampfung abgekühlt wird. Nachdem die verdampfte Wassermenge durch Frischwasser ergänzt worden ist, kehrt das Wasser in den indirekten Druckkühler i-urüclc. Die weitere indirekte Kühlung des Rohgases kann im Aufkocher der Desorptionskolonne erfolgen. In einem Schlußkühler, der z. B. mit Frischwasser betrieben wird, wird das Gas einige Grade unter die Betriebstemperatur des Absorptionsturmes abgekühlt. Das in all diesen indi rekten Kühlstufen anfallende Kondensat wird ge sammelt abgeleitet. Hinter dem Schlußkühler wird zweckmäßig noch ein Kondensatabscheider eingefügt, damit das Gas möglichst kondensatfrei in dem dem Absorptionsturm unmittelbar vorgeschalteten Direkt wärmeaustauscher eintritt. Die durch diesen Wärme austauscher und einen Erhitzer im Kreislauf umgewälrte Salzlösung, die das Gas auf die Temperatur der Absorptionskolonne bringt und mit Wasserdampf sättigt, ist zweckmäßig eine konzentrierte Lösung von Alkali, Alkalikarbonat oder Alkalibikarbonat. Sie kann dann aus dem Gas etwa darin enthaltene saure Bestandteile, z. B. Phenole, Fettsäuren u. dgl., die bei der Regeneration der beladenen Absorptionslösung nicht rusgetrieben werden, aufnehmen und so der nachfolgenden Heißpottasche wäsche fernhalten. Die in diesem Wärmeaustauscher eintretenden Wasserverluste können mittels einer Druckpumpe ergänzt werden. Um die Anreicherung der nicht flüchtigen Säuren

in der Salzlösung auf einen oberen Grenzwert zu be- Leitung 27 eine heiße Salzlösung durch den Wärme schränken, kann aus dem Wärmeaustauscher zeit- austauscher 5 und einen Erhitzer 8 im Kreislauf ge weilig oder kontinuierlich eine kleine Menge Salz- führt und auf einer Temperatur gehalten wird, bei dei lösung entnommen und abgestoßen werden. Falls die sich das Gas auf die Betriebstemperatur des Absorp· Lösung aus dem Rohgas Fettsäuren oder Phenole auf- 5 tionsturmes 3 erwärmt und mit Wasserdampf sättigt, genommen hat, was bei der Vergasung fester Brenn- Mit diesem Zustand strömt das Gas in der Leitung 3C stoffe oft der Fall ist, dann kann diese vergleichsweise zum Absorptionsturm, in dem es mit der heißen Abkleine Menge Salzlösung mit der Kohle in den Druck- Sorptionslösung gewaschen wird. Das gewaschene vergaser eingeführt und auf diese Weise vernichtet Gas strömt aus dem Absorptionsturm 3 entschwefelt, werden. io aber mit sonst unverändertem Zustand in der Leitung

Das derart vorbehandelte Gas tritt nunmehr in den 31 zu dem als Rieselturm ausgebildeten Sättiger 4, in

eigentlichen Absorptionsturm ein. Da es mit Wasser- dem es mit dem heißeren Wasser aus dem indirekten

dampf gesättigt ist und die Temperatur der Absorp- Druckkühler 1, das in der Leitung 22 herangeführt

tionslösung hat, werden hier unter den gegebenen Ver- wird, in Berührung gebracht wird. Das dabei unter

fahrensbedingungen, insbesondere des Verhältnisses 15 teilweiser Verdampfung abgekühlte Wasser kehrt in

der Austauschvolumina, speziell die Schwefelverbin- der Leitung 20 mittels der Pumpe 16 zu dem indirekten

düngen ausgewaschen, ohne daß wesentliche Wasser- Druckkühler 1 zurück. Das gereinigte Gas wird aus

mengen aus der Lösung verdampfen oder in diese hin- dem Sättiger 4 durch die Leitung 32 bezüglich der

einkondensieren. Betriebstemperatur des Absorptionsturmes heißer und

Das Verhältnis der Austauschvolumina/m³ Absorp- ao mit entsprechender Wasserdampfsättigung zur weiteren

tionslösung und Nm⁸ Schwefelverbindungen stellt in- Verwendung z. B. in der Brennkammer einer Gas-

soweit einen kritischen Wert dar, als dadurch einer- turbine oder zu einer Kohlenmonoxydkonvertierung

seits die weitgehende Auswaschung der Schwefelver- geleitet.

bindungen aus dem Gas sichergestellt, andererseits die Aus dem Sumpf des Absorptionsturmes 3 wird die

CO_a-Auswaschung beschränkt werden soll. Die as mit Schwefelverbindungen beladene Absorptionslösung

COj-Auswaschung darf aber auch nicht zu gering sein, durch die Leitung 33 mit Entspannungsventil 34 auf

damit die Regeneration der Lösung derart betrieben den Ko,if des Regenerationsturmes 2 geleitet. In der

werden kann, daß ein für den noch zulässigen H₂S-Ge- Leitung 33 kann ein Erhitzer 10 angeordnet werden,

halt im gewaschenen Gas ausreichend niedriger Rest- um den beim Entspannen eintretenden Temperatur-

H_?S-Gehalt der regenerierten Lösung erreicht wird. 30 verlust auszugleichen. Die entspannte Lösung fließt im

Dieses Verhältnis soll also so klein wie möglich, aber Regeneraiionsturnj 2 über Süden oder Füllkörper ao-

ausreichend groß sein. Daraus ergibt sich der gefun- wärts zum Kolonnensumpf, in dem mittels des Auf-

dene Arbeitsbereich von 0,20 bis 2,0 m³ Lösung pro kochers 6 die Regenerationstemperatur aufrechterhal-

Nm³ Schwefelverbindungen. Der niedrige Wert von ten wird.

0,20 wird angewandt, wenn der Gehalt an Schwefel- 35 Die regenerierte Lösung wird aus dem Sumpf des

verbindungen im Gas hoch ist und etwa 1,5 Volum- Turmes 2 mittels der Pumpe 13 in der Leitung 35 auf

prozent H₂S beträgt. Bei einem niedrigen H,S-GehaIt den Kopf des Absorptionsturmes 3 zurückgeführt,

von z. B. etwa 0,12 Volumprozent dagegen soll das Das Regenerationsabgas wird am Kopf des Regene-

Volumenverhältnis 2,0 betragen. rationsturmes 2 durch ein Druckregelventil 36 in der

Das entschwefelte heiße Gas kann danach durch 40 Leitung 37 abgeleitet und durch einen Kühler 9 und

Berieseln mit dem heißen Wasser aus dem indirekten den nachfolgenden Kondensatabscheider 11 geführt.

Druckkühler weiter erwärmt und mit Wasserdampf Das gesammelte Kondensat ist aus der Absorptions-

angereichert werden. lösung verdampftes Wasser, das zur Konsunthaltung

In der F i g. 1 ist das Fließschema einer Anlage zur der Absorptionsmittelkonzentration in der Leitung 39

Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei- 45 mittels der Pumpe 17 auf dem Kopf des Regene-

spielsweise dargestellt. Die Anlage besteht im wesent- rationsturmes zurückgeführt wird. An dieser Stelle

liehen aus dem indirekten Druckkühler 1, dem Ab- können Wasserverluste aus der Absorptionslösung

sorptionsturm 2, dem Regenerationsturm 3, dem Sätti- durch Frischwasserzugabe ergänzt werden Aus der

ger 4 und dem Direkt-Wärmeaustauscher 5. Leitung 38 fällt ein an Schwefelverbindungen reiches,

Das heiße Rohgas tritt durch die Leitung 19 in den 50 zur Verwertung im Claus-Prozeß geeignetes Abgas an. indirekten Druckkülüerl ein und gibt darin einen Zur eingehenderen Erläuterung der Erfindung Teil seiner Warn» an Wasser ab. Bei dieser indirekten mögen die nachfolgenden Beispiele dienen. Kühlung anfallendes Kondensat wird durch die Lei- _R . . . . tung 21 abgeleitet Die nächste indirekte Kühlstufe für β e 1 s ρ 1 e 1 1 das Rohgas ist der Aufkocher 6 am Regenerations- SS 18OOOONm³/h Kohle-Druckvergasungsgas fallen turm 2. Hier wird ein weiterer Teil der im Gas ent- nach einem Waschkühler bei 161° C und 21 ata wasserhaltenden Wärme zum Aufkochen der beladenen Ab- dampfgesättigt an. Das trockene Gas enthält 13,0 Vosorptionslösung im Regenerationsturm ausgenutzt lumprozent CO₂,1,0% H₁S, 0,2 % C_nH_n (ungesättigte

Durch die Leitung 24 gelangt das Gas in einen Kohlenwasserstoffe), 15,8% CO, ⁷J,0^e/_o H₂, 5% CH₄

weiteren mit Frischwasser betriebenen indirekten 60 und 40,0°/« N₁. Dieses Gas son in der Anlage nach

Kühler 7, in dem es auf einige Grade unter die Be- A b b. 1 entschwefelt werden. Die Anlage besteht aus

triebstemperatur des Absorptionsturmes abgekühlt dem Kühler 1, dem Regenerator 2, dem Absorber 3,

wird. In einem unmittelbar anschließenden Konden- dem Sättiger 4 und dem Vorwascher 5 sowie aus den

iatabscheider 12 wird sodann das Kondensat aus dem Aufkocbern, Erhitzern und Kühlern 6 bis 10, den Ab-

3as möglichst weitgehend abgetrennt Aus dem Kon- 65 scheidern 11 und 12 sowie den Pumpen 13 bis 17.

lensatabscbeider strömt das nunmehr kondensatfreie Das durch die Leitung 19 ankommende Rohgas

^sättigte Gas in der Leitung 26 zu dem Direktwärme- wird im indirekten Kühler 1 mit 760 t/h Krei ilauf-

ustauscber S, in dem mittels der Pumpe 14 in der wasser (Leitung 20) von 161 auf 137° C bei 20.6 ata ge-

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7 8

kühlt. Dabei erwärmt sich das Wasser von 115 auf Absorber 3 (mit HOm³ Füllkörpern) aufgegeben. 151⁰C. Die restliche Wärmemenge wird mit 38,7 t/h Hier nimmt die Lösung aus dem Gas im Gegenstrom anfallendem Kondensat (Leitung 21) bei 140⁰C abge- 1750Nm³ H_?S/h und 9,450 Nm³ CO₂/h auf, verläßt führt. den Turm mit 115°C durch die Leitung 33 und kehrt Das erwärmte Kreislaufwasser wird über die Leitung 5 wieder zum Regenerator 2 zurück. Vor der Entspan-22 zum Sättiger 4 aufgegeben. Das Gas tritt durch die nung enthält die Lösung jetzt 4,3 Nm³ H_aS/m³ als Leitung 23 in den Aufkocher 6 am Regenerator 2 ein 0,19 kg-Mot KHS/m³, 2,95 kg-Mol KHCO₃/m³, und gibt hier Wärme an die zu regenerierende Ent- 0,08 kg-Mol K₂CO₃/m³ und 0,25 kg-Mol Borax/m³. Schwefelungslösung ab. Bei der Entspannung im Ventil 34 werden unter Ab-Das Gas tritt mit 110° C bei 20,2 ata wasserdampf- io kühlung bereits ein Teil des gebundenen H₂S sowie gesättigt aus dem Aufkocher 6 aus, so daß 12,5 Mio CO₂ freigesetzt. Zur Unterstützung des H₂S-Abtriebs kcal/h für die Regeneration verfügbar sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, den Erhitzer 10 in der Leifallen 12,5 t/h Kondensat an, das auch Teerbestand- tung33 zum Aufwärmen der entspannten Lösung zu teile enthält. Deshalb wird das Gas zusammen mit benutzen. Am Kopf des Regenerators 2 entweichen dem Kondensat durch die Leitung 24 zunächst einem 15 H₂S, CO₂ und Wasserdampf durch das Ventil 36 und indirekten Gaskühler 7 und dann einem Abscheider 12 die Leitung 37. Im Kühler 9 wird das Abtreibgas gezugeführt, wobei das Gas auf 103^C gekühlt und von kühlt und im Abscheider 11 vom Kondensat getrennt. Kondensat und Teerbestandteilen befreit wird. Kon- Das H₂S-haItige Gas wird durch die Leitung 38 einer densat und Teerbestandteile verlassen den Abscheider Verwendung zugeführt, z. B. einer Blaus-Anlage zur 12 durch die Leitung 25. Das Gas gelangt nun durch 20 Schwefelgewinnung. Das Kondensat aus dem Abdie Leitung 26 in die Gegenstromkolonne 5, wo es scheider 11 wird durch die Leitung 39 und die Pumpe durch mittels der Pumpe 14 und Leitung 27 im Kreis- 17 auf den Regenerator zurückgefördert,
lauf geführte zweckmäßig alkalische Salzlösung, z. B. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, den Sodalösung von Chloriden, Fettsäuren, Rhodanwasser- Regenerator 2 unter leichtem Überdruck, z. B. 2 ata, stoffsäure und anderen schädlichen Verunreinigungen 25 zu betreiben, um die Temperatur der regenerierten befreit wird. Diese Vorwäsche hat ein Füllkörper- Lauge und damit auch die Temperatur im Waschvolumen von 40 m³ und wird bei 105³C betrieben, turm 3 zu erhöhen, z. B. auf 115°C. Dies kann durch d. h. bei einer geringfügig höheren Temperatur als der geeignete Einstellung des Ventils 36 erfolgen.
Kondensationstemperatur der noch im Gas enthal- . .
tenen Teerbestandteile. Diese Temperatur wird mit 30 B e 1 s ρ 1 e 1 2
Hilfe des dampfbeheizten trhitzersU eingestellt. Die 18U00Nm^s/h eines durch Vergasung von Rückgeringe hierbei verdampfende Wassermenge und das standsöl mit Sauerstoff und Wasserdampf erhaltenen verbrauchte Alkali werden etwa 2°/_oige Na₂CO₃- Gases werden in einer Anlage gemäß F i g. 1 in der im Lösung durch die Pumpe 18 und die Leitung 28 züge- Beispiel 1 beschriebenen Weise vorbehandelt und führt. Bei Bedarf kann durch die Leitung 29 teilweise 35 treten mit einer Temperatur von 105⁰C unter einem verbrauchte Vorwaschlösung abgezogen und einer Druck von 20 ata wasserdampfgesättigt durch die weiteren Verwendung im Rahmen der Gaserzeugung Leitung 30 in den Absorber 3 ein (A b b. 1). Das Gas zugeleitet werden. hat im Normzustand, trocken, folgende Zusammenbas derart vorbehandelte Gas tritt durch die Leitung Setzung:
30 mit 105 "C in den Absorber 3 ein. Dort wird bei 40 Volumprozent

etwa gleicher Temperatur durch heiße, regenerierte, CO 46,6

alkalische Waschlösung das Gas entschwefelt, so daß H₂ 46,6

es mit 300 ppm H₂S durch die Leitung 31 dem Sätti- CO₂ 5,0

ger 4 zuströmen kann. Hier wird das Gas im Gegen- H₂S 0,15

strom durch das aus der Leitung 22 zulaufende heiße 45 COS 0,001

Kreislaufwasser von 151 wieder auf 149 C aufge- CH₄ 4- N₂ - Ar 1,88

wärmt, wobei da. Gas entsprechend mit Wasserdampf

gesättigt und das Kreislaufwasser wieder auf 1 i5 C Es soll bis auf einen Schwefelgehalt von maximal abgekühlt wird. Mit dieser Temperatur geht Jas 100 Volum-ppm entschwefelt werden. Dazu wird es im Kreislaufwasser durch die Leitung 20 wieder zum 50 Absorber 3 mit 1,85 m³ Waschlösung pro Nm* H₈S. Kühler 1 zurück, während das entschwefelte, aber also mit 50 m³ Lösung/h gewaschen. Die Lösung triti noch heiße wasserdampfhaltige Gas durch die Leitung durch die Leitung 35 mit 107° C in den Absorber ein. 32 dem Gasturbinenprozeß zugeführt wird. Sie ist regeneriert und enthält 1,00 kg-Mol K₁CO₃Zm*, Die vom Absorber 3 ablaufende Waschlösung wird 1,25 kg-Mol KHCO₃Zm*, 0,25 kg-Mol Borax/m* sodurch die Leitung 33 und das Ventil 34 in den bei 55 wie 0,3 Nm³ HjS/m* als KHS. Unter diesen Bedingun-1,1 ata (am Kopf) und einer Sumpftemperatur von gen wird ein gewaschenes Gas mit 80 ppm H₂S und 106 C betriebenen Regenerator 2 entspannt. Der 2 ppm COS erhalten, während die Lösung 25,6 Nm' Regenerator ist mit 190 m* Füllkörpern gefüllt. H₂SZh und 700 Nm* CO₂ aufnimmt, welche im Regene-Durch den im Aufkocher 6 aus der Lösung gebildeten rator 2 wieder ausgetrieben werden, und aufsteigenden Dampf wird die Lösung so weit 60 Die Selektivität des Verfahrens zeigt sich am deut regeneriert, daß sie das Gas im Absorber 3 bis auf lichsten in den Ergebnissen der nachfolgend beschrie einen HjS-Restgehalt von 300 ppm entschwefeln kann. benen Versuchsreihe. Dazu ist eine Restbeladung an H₂S von 0,8 Nm*/m*

Lösung zulässig, wenn der Bikarbonatgehalt noch *· Versuchsreihe 1,25 kg-Mol/m* beträgt Diese regene.ierte Lauge ent- 65 Zu entschwefeln war ein Gas aus der Druckverhält ferner 1,02 kg-Mol K₂CO₁Zm" und 0,25 kg-Mol gasung von Steinkohle mit Sauerstoff und Wasser-Borax Na₂B₄O₇ · lOHjO/m³. Durch die Pumpe 13 und dampf, das bei einem Druck von 20,6 bar 13 Volumdie Leitung 35 werden 500m*Zh mit 107'C auf den prozent CO₂ und 1 Volumprozent H₂S enthielt. Ali

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Waschlösung diente eine 3,8normale K₂CO₃-Lösung mit 0,25 kg Mol Borax/m³, die bei 110⁰C angewandt wurde. Zu verschiedenen Mengenverhältnissen — an-

10

gegeben in m³ Waschlösung pro Nm³ H₂S — wurden bei gleichem Gesamt-Dampfverbrauch folgende Ergebnisse gefunden:

Mengenverhältnis

H₂S im Reingas (ppm)

CO₂-Auswaschung (%)

H₂S im Regeneratorgas (Volumprozent)

0,15	0,30	0,50	1,0
4800	650	350	2300
23	49	73	87
15	14	9,2	6,4

2,0 3000 74 7,4

Hierbei erwies sich demnach die Anwendung eines Mengenverhältnisses von 0,50 als am günstigsten.

2. Versuchsreihe

schwefelt, das bei einem Druck von 20 bar 5 Volumprozent CO₂ und 0,8 Volumprozent H₂S enthielt. Die Waschlösung war die gleiche wie in der 1. Versuchsreihe, sie wurde bei 105° C angewandt. Der Gesatnt-Hier wurde ein Gas aus der Druckvergasung von 15 Dampfverbrauch für die Regenerierung war in allen Rückstandsöl mit Sauerstoff und Wasserdampf ent- Fällen gleich groß.

Ergebnisse

Mengenverhältnis

H₂S im Reingas (ppm)

CO₂-Auswaschung (°/₀)

H₂S im Regeneratorgas (Volumprozent)

0,15	0,30	0,50	1,0
2600	400	300	1600
40	75	94	90
21	20,5	14	14

2,0 2000 47 20

Auf Grund des geringen H₂S-Restgehalts im Reingas sind die Mengenverhältnisse 0,30 und 0,50 nahezu 3. Versuchsreihe
gleich günstig; vorteilhafterweise gehört zum Verhältnis 0,30 auch eine relativ niedrige CO₂-AuS- Sie wurde wie die 2. Versuchsreihe durchgeführt, Waschung und ein hoher Gehalt an H₂S im Regene- 30 unterschiedlich war nur ein niedrigerer H₂S-GeLaIt ratorgas, was die Weiterverarbeitung dieses Gases er- von 0,2 Volumprozent im Druckvergasungsgas,
leichtert.

Ergebnisse

Mengenverhältnis

H,S im Reingas (ppm)

COj-Auswaschung (°/₀)

H₂S im Regeneratorpas (Volumprozent)

Am vorteilhaftesten erwies sich hierbei ein Mengenverhältnis von 1,0.

0,15	0,30	0,50	1,0
1700	1400	1000	100
11	22	38	7*
5	5	5	4,8

2,0 230 94 3,5

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Auswaschen der Schwefelverbindungen mit wäßriger

Patentansprüche: Lösung von Alkalisalzen schwacher anorganischer

Säuren und Regenerieren der beladenen Lösung durch

1. Verfahren zur selektiven Entschwefelung von Entspannen, Erhitzen und Abstreifen mit Wasser-Gasen, die durch Umsetzen von flüssigen oder 5 dampf.

festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit freiem Brenngase, die durch Vergasen fester oder flüssiger Sauerstoff enthaltenden Gasen und Wasserdampf Brennstoffe mit Sauerstoff, Luft oder Gemischen derunter erhöhtem Druck hergestellt sind, durch Aus- selben und/oder mit Wasserdampf erzeugt werden, waschen der Schwefelverbindungen mit wäßriger müssen für eine nachfolgende Gasreinigung, insbe-Lösung \on Alkalisalzen schwacher anorganischer io sondere für die Abscheidung von Schwefelverbindun-Säuren und Regenerieren der beladenen Lösung gen und gegebenenfalls auch von Kohlendioxyd von durch Entspannen, Erhitzen und Abstreifen mit der hohen, über 500'C liegenden Temperatur der Ver-Wasserdampf, dadurch g e k e η η ζ e i c h- gasungsreaktion auf eine für die Gasreinigung genet, daß das Gas mit einer konzentrierten wäö- eignete Temperatur, die unterhalb 150"C liegt, vorrigen Absorptionslösung eines oder mehrerer 15 zugsweise bei Umgebungstemperatur und darunter, Alkalisalze schwacher anorganischer Säuren bei z. B. bis —70'C, abgekühlt werden. Bei dieser Abeiner in der Nähe des atmosphärischen Siede- kühlung können Gasinhaltsstoffe ausgeschieden werpunktes der Lösung Hegenden Temperatur in an den, die bezüglich der nachfolgenden Schritte der Gassioh brannten Boden- oder Füllkörperkolonnen verwertung einen Verlust bedeuten. Das sind beiunter Einhaltung eines Mengenverhältnisses von 20 spielsweise Wasserdampf, der für eine Konvertierung 0,20 bis 2.0 m³ Lösung je Nm³ Schwefelwasser- des Kohlenmonoxyds zu Kohlendioxyd und Wasserstoff im zu reinigenden Gas gewaschen wird. stoff verwendet werden könnte, oder bei höheren

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Temperaturen noch dampfförmige Kohlenwasserzeichnet, daß die wäßrige Absorptionslösung stoffe, die dem Heizwert des gereinigten Gases zugute Kaliumcarbonat enthält. 25 kämen. Das gilt insbesondere auch für die Verwertung

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch des erzeugten Gases als Brenngas zum Betrieb von gekennzeichnet, daß die Kaliumcarbonatlösung Gasturbinen. Für diesen Verwendungszweck soll das Zusätze von Alkalisalzen der Borsäure oder Phos- Gas brennbar und schwefelfrei und schon möglichst phorsäure enthält. heiß sein. In seiner Bewertung steht jedoch das Gas-

4 Verehren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 30 volumen vor dem Heizwert, weshalb die Vergasung

dadurch gekennzeichne* daß das in bekannter des verfügbaren Brennstoffs vorzugsweise mit Luft

Weise in Abhitzekesseln, Waschkühlern, Ruß- ausgeführt wird. In einem solchen Gas können auch

Wäschern u. dgl. auf 200 bis 150⁰C vorgekühlte Wasserdampf und Kohlendioxyd nützliche, weil

Rohgas durch indirekte Kühlung auf einige Grade volumenvergrößernde Inhaltsstoffe sein,

unter die Betriebstemperatur der Entschwefelung 35 Bekannte Verfahren zur Entschwefelung verwenden

abgekühlt und nach Abtrennung vom ausge- Schwefelverbindungen absorbierende Massen, die bei-

schiedenen Kondensat in direktem Wärmeaus- spielsweise aus Eisenoxyd oder Zinkoxyd bestehen und

tausch mit einer heißen und zusätzlich erhitzten den Schwefel als Sulfid binden. Ihre Verwendung ist

Salzlösung auf die Betriebstemperatur der Ent- teuer und erfordert auch ein weitgehend vorgereinigtes,

Schwefelung erhitzt und mit Wasserdampf ge- 4° insbesondere ein von Wasserdampf freies Gas. Diese

sättigt und in diesem Zustand in die Entschwefe· Verfahren werden deshalb überwiegend zur Fein-

lung geführt wird. reinigung schon vorbehandelter Gase oder als Sicher-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, heitsmaßnahme verwendet.

dadurch gekennzeichnet, daß die indirekte Kiih- Zur Reinigung von Gasen sind die Gaswaschver-

lung mehrstufig erfolgt, wobei cie erste Stufe mit- 45 fahren am gebräuchlichsten, in denen die aus dem Gas

tels Wasser unter Druck erfolgt. zu entfernenden Stoffe in physikalisch oder chemisch

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der wirkenden Absorptionslösungen aufgenommen werden, folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine in den physikalisch wirkenden Absorptionslösungen Stufe der indirekten Kühlung ein Wärmeaustausch werden die Gaskomponenten nach Maßgabe ihrer zwischen dem Gas und der zu regenerierenden, mit 50 spezifischen Löslichkeit (Bunsen-Koeffizient, «-Wert) Schwefelverbindungen beladenen Absorptions- und ihres Partialdruckes gelöst. Demgemäß nimmt das lösung ist. Absorptionsvermögen der physikalisch wirkenden

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Waschlösung mit steigendem Druck und sinkender dadurch gekennzeichnet, daß das aus der ersten Temperatur zu. Gaswaschprozesse mit physikalisch indirek en Kühlstufe ablaufende Wasser durch di- 55 wirkenden Absorptionsmitteln werden deshalb unter rekte Berührung mit dem entschwefelten Gas ge- erhöhtem Druck oberhalb von etwa 10 Atmosphären kühlt und danach in die erste indirekte Kühlstufe und mit hochsiedenden organischen Lösungsmitteln zurückgeführt wird. wie ÄthylenglykoJ, Diglykoläther, Propylenkarbonat,

N-Methylpyrrolidon bei Umgebungstemperatur oder 60 mit niedrigsiedenden organischen Lösungsmitteln,

insbesondere Methanol, bei Temperaturen unter —10

bis etwa —70⁰C ausgeführt.

In den chemisch wirkenden Absorptionslösungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven werden einzelne Gaskomponenten, insbesondere solche Entschwefelung von Gasen, die durch Umsetzen von 65 mit saurer Funktion, namentlich Schwefelverbindunflüssigen oder festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen gen und Kohlendioxyd, chemisch gebunden. Von den mit freien Sauerstoff enthaltenden Gasen und Wasser- chemischen Absorptionslösungen wird im allgemeinen dampf unter erhöhtem Druck hergestellt sind, durch eine leichte Regenerierbarkeit, d. h. eine Umkehrung