DE2531898C3

DE2531898C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration einer Waschflüssigkeit

Info

Publication number: DE2531898C3
Application number: DE19752531898
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr. Doerges; Johann Schlauer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1975-07-17
Filing date: 1975-07-17
Publication date: 1978-05-11
Also published as: DE2531898A1; DE2531898B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regeneration einer Waschflüssigkeit, die aus wäßrigen Lösungen der Alkalisalze nicht flüchtiger Säuren mit mindestens einer Dissoziationskonstanten von 1,7 · 10-² bis 1 · IO-⁵ besteht, die durch Auswaschen von Schwefeldioxid aus SO₂-haltigen Gasen beladen wurde durch Erhitzen, Auf konzentrieren und Strippen.

Es ist bekannt, zum Auswaschen von Gasbestandteilen Wasser enthaltende organische Flüssigkeiten zu verwenden und die beladenen Waschflüssigkeiteri durch Entspannen und Strippen mit Gasen zu regenerieren.

Die DT-AS 14 94 809 beschreibt ein Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxid aus schwefelarmen oder schwefelfreien Gasen auf einen Restgehalt von weniger als 40 ppm mit N-Methylpyrrolidon als Absorptionsmittel, das im Kreislauf durch eine Absorption und <>5 Regeneration geführt wird, wobei N-Methylpyrrolidon mit einem Wassergehalt von 0,5 bis 3 Gew.-% vcrwsndst

be!^adene

!Π bekannter Weise durch Entspannen und Strippen mit Luft oder einem anderen CC>2-armen Gas bei Umgebungstemperatur regeneriert wird.

Aus der DT-AS 22 26 215 ist ferner ein Verfahren zur Regeneration des beladenen Absorptionsmittels bskannt, das beim Auswaschen von sauren Komponenten aus Naturgas oder technischen Synthese- oder Brenngasen unter Druck mit einem physikalisch lösenden Absorptionsmittel bei Umgebungstemperatur anfällt, bekannt, wobei die Regeneration durch mehrstufiges Entspannen und Abstreifen des entspannten Absorptionsmittels mit einem Gas erfolgt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als Abstreifgas das bei einer Vorentspannung auf einen zwischen dem Absorptionsdruck und dem Umgebungsdruck liegenden mittleren Druck frei werdende Entspannungsgas verwendet wird und vor der Einführung in den Regenerationsturm mit einem Teilstrom des bezüglich der aus dem Rohgas auszuwaschenden Komponenten voll regenerierten Absorptionsmittels gewaschen wird.

Bei den bekannten Verfahren ist jedoch nachteilig, daß das Strippen einer Waschflüssigkeit, in der SO₂ chemisch gebunden ist, auch bei Anwendung von höheren Temperaturen, nicht zu einem ausreichend niedrigen SO₂-Restgehalt führt. Ein geringer SO₂-Gehalt ist jedoch erforderlich, um eine hohe Reinheit des behandelten Gases zu erreichen. Dies ist insbesondere wichtig, wenn das verbleibende Abgas in die Atmosphäre abgelassen werden soll.

Es ist aus der DT-AS 22 58 987 bekannt, aus der mit SO₂ beladenen Waschflüssigkeit Alkalimetallsulfit, -sulfat, -carbonat und -bicarbonat in Form eines trockenen Pulvergemisches abzutrennen, die Mischung in geschmolzenem Zustand zu reduzieren, aus dem geschmolzenen Reaktionsprodukt das Alkalimetallsulfit und -carbonat in Wasser zu lösen und die wäßrige Lösung mit einem Kohlendioxid enthaltenden Gas vom Schwefelwasserstoff zu befreien und die dabei gewonnene wäßrige Lösung von Alkalimetallcarbonat und -bicarbonat als Waschflüssigkeit für SO₂ in das Verfahren zurückzuführen.

Das Verfahren arbeitet mit einer Vielzahl von Verfahrensschritten, wobei das ausgewaschene SO₂ eine ganze Reihe von Formen und Aggregatzuständen —Lösung, Suspension, Pulver, Salzschmelze, Lösung, H₂S-Gas-einnimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zug-unde, diese und andere Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden. Durch die Erfindung sollen Waschflüssigkeiten, die aus wäßrigen Lösungen der Alkalisalze nicht flüchtiger Säuren mit mindestens einer Dissoziationskonstanten von 1,7 · 10~² bis 1 ■ IO-⁵ besteht, die durch Auswaschen von Schwefeldioxid aus SO2-haltigen Gasen beladen wurden, so hoch gereinigt werden, daß sie zum Auswaschen von Gasen eingesetzt werden können und diese bis auf Spuren von SO2 reinigen, so daß das verbleibende Restgas unmittelbar in die Atmosphäre abgegeben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Waschflüssigkeit mit Wasserdampf strippt und den SO₂-haltigen Wasserdampf abzieht, anschließend einen Teil der so behandelten Waschflüssigkeit durch indirekte Wärmezufuhr teilweise vom Wasser und von weiterem SO; befreit, den dabei erhaltenen Wasserdampf zum Strippen der Waschflüssigkeit einsetzt, daß man den abgetriebenen SO₂-haltigen Wasserdampf aus der Strippvorrichtung kondensiert, dieses Kondensat durch Stri^nr*en mit Wässerdamⁿf

oder durch Erhitzen von SO₂ befreit und das von SO2 befreite Kondensat in die teilweise vom Wasser und von SO₂ befreite Waschflüssigkeit zurückführt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß man die indirekte Wärmezufuhr zu der mit Wasserdampf gestrippten Waschflüssigkeit so bemißt, daß die Salzkonzentration der Waschflüssigkeit bis maximal zur Sättigung bei Umgebungstemperatur erhöht wird.

Nach eiüer Weiterbildung der Erfindung setzt man zum Strippen des SO2-haltigen Kondensats den SO₂-haltigen Dampf aus der Strippvorrichtung für die Waschflüssigkeit ein.

Bevorzugt win] der abgetriebene SO₂-haltige Wasserdampf aus der Strippvorrichtung so kondensiert, daß das anfallende Kondensat heiß abgezogen wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung, bestehend aus einem Grob- und Feinwäscher und einem Grob- und Feinregenerator geeignet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Feinregenerator nur aus einem Auskocher besteht und keine Stoffaustauscheinrichtung enthält.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die mit H2O-Dampf gestrippte Waschflüssigkeit allein durch indirekte Wärmezufuhr teilweise von H₂O suwie von SO2 befreit wird, ohne daß ein weiterer Strippvorgang erforderlich . ,t. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Feinregenerators nämlich, daß er nur aus einem Auskocher besteht und keine Stoffaustauschvorrichtung enthält, führt zu e:?ier wesentlichen Vereinfachung der Regenerationsanlage und damit zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit. Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, daß die durch indirekte Wärmezufuhr teilweise vom H₂O sowie von SO₂ befreite und anschließend mit SO₂-armen Kondcnsat verdünnte Waschflüssigkeit nur noch einen geringen SO₂-Partialdruck besitzt.

Mit der mittels der Erfindung regenerierten Waschflüssigkeit wird beim SO₂-Auswaschen aus Gasen ein geringer SO₂-Restgehalt des gewaschenen Gases erreicht.

Der SO2-Restgehalt liegt hierbei unter 200 ppm, so daß dieses Abgas an die Atmosphäre abgegeben werden kann.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 beispielsweise und schematisch ein Fließschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1 mit der erfindungsgemäßen Regeneration.

Ausführungsbeispiel

Ein Abgas, das bei der Entschwefelung von Synthesegas mit tiefgekühltem Methanol anfällt, hat folgende Zusammensetzung:

60

Außerdem sind in diesem Abgas Spuren von Merkaptanen, Ammoniak, Blausäure und ungesättigten Kohlenwasserstoffen (Harzbildner) enthalten. Dieses

OUgUJ VTIIVJ gVlliaU I Ig* ■ UUItll Ut^. LiV.lLUItg ■ V.IIIV.III

H₂S	0,9 Vol.-%
CO₂	97,3 Vol.-%
CO	0,2 Vol.-%
H₂	0,4 Vol.-%
CH₄	0,5 Vol.-%
C₂H₆	0,6 Vol.-%

Direkterhitzungsbrenner 4 zugeführt Durch die Leitung 1 wird ein Brennstoff, z. B. Heizgas, und durch die Leitung 3 ein sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Luft, in den Brenner 4 eingespeist. Das Abgas wird hier auf 800⁰C erhitzt und einem Verbrennungsreaktor 5 zugeführt, um die Kohlenwasserstoffe, Ammoniak, Blausäure und die organischen Schwefelverbindungen zu verbrennen. Das verbrannte Abgas wird durch die Leitung 6 einem Abhitzekessel 7 zugeführt, in dem es auf 380^cC abgekühlt wird. Durch die Leitung 8 wird das Abgas einem Reaktor 9 zugeführt, in dem der überschüssige 0: und das bei der Verbrennung gebildete SO3 und die Stickoxide mit körnigem Petrolkoks reduziert werden.

Durch die Leitung 10 strömt das Abgas zum indirekten Gaskühler 11 und weiter durch die Leitung 12 zum Naßkühler 13. Hier wird das Abgas mit einer überwiegend Wasser enthaltenden Flüssigkeit direkt auf 50°C gekühlt und mit Wasserdampf gesättigt. Die Flüssigkeit wird durch die Leitung 14 mit der Pumpe 15 umgewälzt und das verdampfte Wasser durch die Leitung 16 ersetzt.

Das gekühlte Abgas mit folgender Zusammensetzung

H₂S	0,001 Vol.-%
SO₂	0,6 Vol.-o/o
CO₂	60,8 Vol.-%
N₂	24,2Vol.-%
H,O	15,3Vol.-%
O₂	0,05 Vol.-%

wird durch die Leitung 17 zum Sumpf des SO₂-Wäschers geführt. Der SO₂-Wäscher ist in einen Grobwäscher 18 und einen Feinwäscher 19 unterteilt. Beide Teile sind in üblicher Weise mit Böden oder Füllkörpern ausgestattet. Hier wird das SO₂ aus dem Gas mit einer regenerierten wäßrigen Waschflüssigkeit ausgewaschen. Das Abgas verläßt den SO₂-Wäscher durch die Leitung 20. Es enthält weniger als 200 ppm SO₂ und kann durch einen Kamin in die Atmosphäre abgeleitet werden. Die mit SO₂ beladene Waschlösung wird aus dem Sumpf des Grobwäschers 18 durch die Leitung 21 abgeführt. Sie enthält in Wasser gelöst

Na+ K +NH₄ = 3 Mol/l
PO₄ = 2 Mol/l
SO₂ = 0,85 Mol/l

Mit der Pumpe 22 wird die beladene Waschflüssigkeit im Wärmetauscher 23 erhitzt und anschließend dem Stripper 24 als Grobregenerator zugeführt. Im Stripper 24 wird die Waschflüssigkeit in bekannter Weise mit Wasserdampf gestrippt. Die gestrippte Waschflüssigkeit, die noch 0,65 Mol SO₂/1 enthält, wird zum größten Teil, nämlich etwa 75%, durch die Leitung 25, Wärmetauscher 23, Pumpe 26 und Kühler 27 zurück zum Grobwäscher 18 geführt. Ein weiteres Strippen dieser Waschflüssigkeit ist auch mit viel Dampf wenig effektiv.

Erfindungsgemäß wird nun ein kleiner Teil, nämlich etwa 25% der gestrippten Waschflüssigkeit im Auskocher 28 als Feinregenerator durch indirekte Beheizung 29 aufkonzentriert und über die Leitung 30 abgeführt. Die aufkonzentrierte Waschlösung enthält in Wasser gelöst

Na + K + NH₄ = 6 Mol/l
PO4 = 4 Mol/l

Der im Auskocher 28 ausgetriebene SCVhaltige Wasserdampf wird zum Strippen der beladenen Waschflüssigkeit im Stripper 24 eingesetzt und anschließend über die Leitung 31 zum Kondensatstripper 32 geleitet. Nach dem Kondensatstripper 32 wird der SC>2-haltige Wasserdampf auf übliche Weise im Kühler

33 gekühlt. Das abgekühlte SO2 wird durch die Leitung

34 abgeleitet und das anfallende Kondensat im Kondensatstripper 32 in bekannter Weise vom SO2 befreit.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig.2 gezeigt. SO2 + Wasserdampf aus dem Stripper 24 wird über die Leitung 31 zum Kondensator 33 geleitet, der so betrieben wird, daß das anfallende Kondensat heiß und dadurch weitgehend SCh-frei abgezogen wird. Im Vergleich zu F i g. 1 ist der Kondensatstripper 32 fortgefallen, während die übrigen Teile gleich geblieben sind. Das von SO₂ befreite Kondensat wird über Leitung 35 abgezogen und mit der aufkonzentrierten Waschflüssigkeit aus Leitung 30 gemischt. Diese zusammengemischte Waschflüssigkeit enthält in Wasser gelöst

NA + K +

NH₄
PO4
SO₂

= 3 Mol/l
= 2 Mol/l
= 0,35 Mol/l

und weist einen niedrigen S02-Partialdruck auf. Sie wird mit der Pumpe 36 über die Leitung 37 und Kühler 38 zum Feinwäscher 19 zurückgeführt.

Das gewonnene SO₂, das durch die Leitung 34 die Anlage verläßt, ist sehr stark aufkonzentriert (über 95 Vol.-"/o SO2) und kann beispielsweise in einer Clausanlagc mit HjS zu elementarem Schwefel oder mit O? und H2O zu Schwefelsäure umgesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regeneration einer Waschflüssigkeit, die aus wäßrigen Lösungen der Alkalisalze nicht flüchtiger Säuren mit mindestens einer Dissoziationskonstanten von 1.7 · \Q~² bis 1 · 10~⁵ besteht, die durch Auswaschen von Schwefeldioxid aus SC>2-haltigen Gasen beladen wurde, durch Erhitzen, Aufkonzentrieren und Strippen, d a durch gekennzeichnet, daß man die Waschflüssigkeit mit Wasserdampf strippt und den SO₂-haltigen Wasserdampf abzieht, anschließend einen Teil der so behandelten Waschflüssigkeit durch indirekte Wärmezufuhr teilweise vom Wasser i.s und von weiterem SO₂ befreit, den dabei erhaltenen Wasserdampf zum Strippen dsr Waschflüssigkeit einsetzt, daß man den abgetriebenen SO₂-haltigen Wasserdampf aus der Strippvorrichtung kondensiert, dieses Kondensat durch Strippen mit Wasserdampf oder durch Erhitzen von SO₂ befreit und das von SO₂ befreite Kondensat in die teilweise vom Wasser und von SO₂ befreite Waschflüssigkeit zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die indirekte Wärmezufuhr zu der mit Wasserdampf gestrippten Waschflüssigkeit so bemißt, daß die Salzkonzentration bis maximal zur Sättigung bei Umgebungstemperatur erhöht wird.

3. Verfahren nach \nspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Strippen des Kondensats den aus dem Waschflüssigkeitsstripper angetriebenen SO₂-haltigen Wasserdampf einsetzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den abgetriebenen SO₂-haltigen Wasserdampf aus der Strippvorrichtung so kondensiert, daß das anfallende Kondensat heiß abgezogen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einem Grob- und Feinwäscher, einem Grob- und Feinregenera'or, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinregenerator nur aus einem Auskocher besteht und keine Stoffaustauscheinrichtung enthält.

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