DE2647208C2

DE2647208C2 -

Info

Publication number: DE2647208C2
Application number: DE2647208A
Authority: DE
Inventors: Blanc Pau Fr Claude; Chambu Billere Fr Claude; Demarais Pau Fr Guy; Galy Bordes Fr Henri
Original assignee: Societe Nationale Elf Aquitaine Production SA
Current assignee: Societe Nationale Elf Aquitaine Production SA
Priority date: 1975-10-21
Filing date: 1976-10-19
Publication date: 1987-07-02
Also published as: NL7611690A; ES452507A1; IT1069035B; DE2647208A1; CA1097485A; FR2328657A1; NL188328B; FR2328657B1; JPS5250978A; AU499571B2; GB1554594A; NL188328C; AU1881276A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung von Schwefelwasserstoff in sauren Gasen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a process for the enrichment of hydrogen sulfide in acid Gases according to the preamble of claim 1.

Es sind mehrere Verfahren bekannt, bei denen man eine Gegenstromwaschung von sauren Gasen mit Hilfe einer wäßrigen Aminlösung vornimmt. Diese Verfahren gliedern sich in 2 Kategorien, wobei die eine die Entschwefelung des Rohgases und die andere die Behandlung von Abgas der Schwefelfabrik betrifft.Several methods are known in which countercurrent washing is used of acidic gases using an aqueous Amine solution. These procedures fall into two categories, the one being the desulfurization of the raw gas and the others concern the treatment of exhaust gas from the sulfur factory.

Zur Entschwefelung von Rohgas wurde bei bestimmten Verfahren vorgeschlagen, beispielsweise Triethanolamin (TEA) oder Methyldiethanolamin (MDEA) zu verwenden (insbesondere von H. D. Frazier et Al. in Industrial and Engineering Chemistry 1950, Band 42, S. 2288; von A. L. Kohl in Petroleum Processing, Januar 1951, S. 26 und von H. W. Wain Wright et. Al. in Bureau of Mines Nr. 4891, Oktober 1952).Certain processes have been used to desulfurize raw gas proposed, for example triethanolamine (TEA) or Use methyldiethanolamine (MDEA) (especially from H. D. Frazier et al. in Industrial and Engineering Chemistry 1950, volume 42, p. 2288; by A. L. Kohl in Petroleum Processing, January 1951, p. 26 and by H. W. Wain Wright et. Al. in Bureau of Mines No. 4891, October 1952).

Bei diesen bekannten Verfahren wäscht man das Rohgas mit wäßrigen Aminlösungen in der Weise, daß nur der Schwefelwasserstoff durch die Amine zurückgehalten wird. Obwohl sie von Interesse sind, beinhalten diese Verfahren zwei Nachteile. Erstens stellen die Autoren sehr hohe Ansprüche an das Lösungsmittel, weil eine möglichst vollständige Entschwefelung erreicht werden soll und das gereinigte Gas nur einige Zehntel ppm schwefelhaltiger Produkte enthalten darf, damit es den Anforderungen des Gasverbrauchers entspricht. Dies wirkt sich unmittelbar auf die Kosten der Verfahren aus. Zweitens ist bei diesen verschiedenen Verfahren, die auf das Rohgas angewendet werden, das entschwefelte Heizgas für Verbraucher bestimmt, die die Anwesenheit von CO₂ nicht dulden. An die selektive Entschwefelungseinheit muß sich also eine Anlage zur Extraktion von CO₂ anschließen.In these known processes, the raw gas is also washed aqueous amine solutions in such a way that only the hydrogen sulfide retained by the amines. Although from Are interested, these methods involve two disadvantages. First, the authors make very high demands on the solvent, because desulfurization is as complete as possible and the cleaned gas is only a few tenths ppm of sulfur-containing products may contain, so that it meets the requirements of the gas consumer. This affects directly at the expense of the procedure. Second is at these different processes applied to the raw gas the desulfurized heating gas is intended for consumers, who do not tolerate the presence of CO₂. The selective one Desulfurization unit must therefore have an extraction system of CO₂ connect.

Zur Behandlung von Abgas der Schwefelfabrik ist der Shell-Prozeß bekannt (US-PS 32 66 866, FR-PS 21 01 648, BE-Zusatz PS 8 10 826). Bei diesem Prozeß hydriert man zuerst alle schwefelhaltigen Verbindungen, die aus der Schwefelfabrik kommen, trennt den Schwefelwasserstoff von den anderen Gasen (CO₂, H₂, H₂O) durch selektives Auswaschen mit einem Amin wie beispielsweise Di-isopropanolamin (DIPA), Triethanolamin (TEA) oder Methyldiethanolamin ab und führt dann den aufgefangenen Schwefelwasserstoff zum Eingang der Schwefelfabrik zurück.The Shell process is used to treat exhaust gas from the sulfur factory known (US-PS 32 66 866, FR-PS 21 01 648, BE addition PS 8 10 826). In this process, all those containing sulfur are first hydrogenated Compounds that come from the sulfur factory separates the hydrogen sulfide from the other gases (CO₂, H₂, H₂O) by selective washing with an amine such as Di-isopropanolamine (DIPA), triethanolamine (TEA) or methyldiethanolamine and then leads the collected Hydrogen sulfide back to the entrance of the sulfur factory.

Das Shell-Verfahren kommt bei Anlagen zur Behandlung der Abgase der Schwefelfabrik zur Anwendung, es kann also keine Lösung der Probleme herbeiführen, die durch die Anwesenheit von CO₂ am Eingang der besagten Schwefelfabriken oder von Anlagen entstehen, die in der gleichen Weise Schwefelwasserstoff verarbeiten. The Shell process is used in systems for the treatment of exhaust gases the sulfur factory, so it can't Solve the problems caused by the presence of CO₂ at the entrance to the said sulfur factories or of Plants emerge that use hydrogen sulfide in the same way to process.

Was auch immer die Behandlungsweise oder die Verwendung des Schwefelwasserstoffes sein mag, so erzeugt die Gegenwart von CO₂ in dem sauren Gas, in dem es enthalten ist, schwerwiegende Nachteile, dennWhatever the method of treatment or the use of the May be hydrogen sulfide, so produces the presence of CO₂ serious in the acidic gas in which it is contained Disadvantages because

- In both cases, this presence of CO₂ requires one Oversizing the equipment, the factor with which the dimensions are enlarged, can be very important, and
- after the conversion of hydrogen sulfide to sulfur the Claus reaction is known to be responsible for CO₂ for different mechanisms of loss of yield Sulfur, which is between 1 and 3 absolute percent (cf. French patent application No. 74 24 175 of July 7, 1974).

Die Erfindung geht demnach aus von einem Verfahren zum selektiven Entfernen von Schwefelwasserstoff aus Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid enthaltenden Gasen (DE-OS 21 34 942 - Shell), bei dem eine Polyalkanolaminlösung in Form einer wäßrigen Lösung im Gegenstrom zu einem H₂S-haltigen, zu reinigenden sauren Gasstrom geführt wird. Zur innigen Kontaktierung zwischen dem schwefelwasserstoffhaltigen Gasstrom und der Alkanolaminlösung werden bevorzugt Bodenkolonnen eingesetzt, die weniger als 20 Böden besitzen und einen an H₂S-angereicherten Gasstrom produzieren, der zusätzlich noch 25 bis 40% CO₂ aufweist.The invention therefore proceeds from a selective method Removing hydrogen sulfide from hydrogen sulfide and Gases containing carbon dioxide (DE-OS 21 34 942 - Shell) which is a polyalkanolamine solution in the form of an aqueous solution in counterflow to an H₂S-containing acid to be cleaned Gas flow is carried. For intimate contact between the Hydrogen sulfide-containing gas stream and the alkanolamine solution bottom columns are preferably used, the less than Own 20 floors and produce a gas stream enriched with H₂S, which also has 25 to 40% CO₂.

Diese Verfahrensführung ist insofern nachteilig, da es für verschiedene kommerzielle H₂S-verarbeitende Verfahren, wie das Claus-Verfahren, erwünscht ist, einen H₂S-Strom mit möglichst wenig Verunreinigungen, wie beispielsweise CO₂, zu erhalten.This procedure is disadvantageous in that it is for various commercial H₂S processing methods, such as the Claus method is desired, an H₂S stream with as much as possible to get little impurities, such as CO₂.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen sauren Gasstrom, der H₂S, CO₂, weniger als 5 Volumenprozent Kohlenwasserstoffe und ggf. eine geringe Menge Wasser aufweist, wobei dieser saure Gasstrom zwischen 5 bis 80 Vol.-% H₂S aufweist, in einen Gasstrom mit weniger als 10 Vol.-% CO₂ und einen CO₂-reicheren Strom mit weniger als 2 Vol.-% H₂S aufzuspalten.The invention is based on the object, an acid Gas flow, the H₂S, CO₂, less than 5 volume percent hydrocarbons and possibly has a small amount of water, wherein this acidic gas stream between 5 to 80 vol .-% H₂S has, in a gas stream with less than 10 vol .-% CO₂ and split a CO₂-rich stream with less than 2 vol .-% H₂S.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren der vorgenannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Dadurch, daß im Gegensatz zum Shell-Verfahren Methyldiethanolamin als Polyalkanolamin eingesetzt wird, ist die Herstellung eines relativ reinen H₂S-Stromes möglich. Allein durch die erfinderische Auswahl dieses Diethanolmethylsubstituierten Amins ist es möglich, die zuvor gestellte Aufgabe zu lösen. This object is according to the invention in a method of aforementioned type by the in the characterizing part of patent claim 1 listed features solved. In contrast to the fact that Shell process used methyldiethanolamine as polyalkanolamine is, is the production of a relatively pure H₂S stream possible. Simply through the inventive selection of this Diethanolmethyl substituted amine it is possible to use the previously to solve the given task.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wäßrige MDEA-Lösung zwischen 2,7- und 3,3-normal. Der mittlere Druck während der Gasbehandlung im Inneren der Kolonne liegt vorzugsweise bei 1,7 bar absolut.In a preferred embodiment, the aqueous MDEA solution between 2.7 and 3.3 normal. The mean pressure during the Gas treatment inside the column is preferably 1.7 bar absolute.

MDEA ist das am besten dem Verfahren angepaßte Amin; vor allen Dingen gehört es zur Kategorie der tertiären Amine, die mit CO₂ sehr langsam Carbonate und Bicarbonate ergeben, während primäre und sekundäre Amine außerdem Carbonate bilden, deren Bildungsgeschwindigkeit größer ist als die der Carbonate und Bicarbonate. Ferner ist MDEA wegen seiner Alkoholfunktionen wasserlöslich. Diese Eigenschaft ist unerläßlich, weil die Reaktionsprodukte von tertiären Aminen, mit Schwefelwasserstoff und CO₂ fest, aber wasserlöslich sind und so die gemeinsame Eigenschaft der Wasserlöslichkeit von tertiären Aminen und deren Reaktionsprodukten mit H₂S und CO₂ es erlaubt, in der flüssigen Phase zu bleiben.MDEA is the best amine for the process; above all Things belong to the category of tertiary amines that are associated with CO₂ very slowly give carbonates and bicarbonates, while primary and secondary amines also form carbonates, the Formation rate is greater than that of the carbonates and Bicarbonates. Furthermore, MDEA is because of its alcohol functions water soluble. This property is essential because of the Reaction products of tertiary amines with hydrogen sulfide and CO₂ solid, but water-soluble and so the common Property of water solubility of tertiary amines and whose reaction products with H₂S and CO₂ allow it in the stay liquid phase.

Das MDEA vertritt den besten Kompromiß für die Erfüllung von verschiedenen Zwängen, die divergierende Effekte in der Reaktionsführung darstellen. Für einen gegebenen Durchfluß an saurem Gas liegt der Viskositätskoeffizient um so höher, je schwerer das angewandte Amin ist, und um so höher muß der Lösungsmitteldurchfluß sein. Andererseits kann man keine zu leichten Amine auswählen, weil sie hohe Dampfdrücke besitzen, was Lösungsmittelverluste zur Folge haben würde.The MDEA represents the best compromise for the fulfillment of different constraints, the divergent effects in the reaction represent. For a given flow rate acidic gas, the viscosity coefficient is higher the more the heavier the amine used, and the higher the Solvent flow. On the other hand, you can not choose light amines because they have high vapor pressures, which would result in loss of solvent.

Es ist bekannt, daß die Amine reversibel mit H₂S und CO₂ reagieren, und das erfindungsgemäße Verfahren gründet sich auf diese Eigenschaft. Jedenfalls haben Laborarbeiten gezeigt, daß es außer diesen reversiblen Reaktionen irreversible Reaktionen zwischen H₂S, CO₂ und den Aminen gibt. Die Erfahrung zeigt, daß diese letzteren Reaktionen maximal begrenzte Ausbeuten haben, die genauso schnell erreicht werden. Man schätzt, daß die Gegenwart von Produkten dieser irreversiblen Reaktionen einen wichtigen Faktor der Alterung des Amins darstellt, und man stellt fest, daß man die Folgen der Alterung in Grenzen halten kann, indem man den Durchfluß der wäßrigen Aminlösung erhöht, und daß man so die Charakteristika der Abflüsse bei einem gegebenen Durchfluß an saurem Gas aufrecht erhalten kann.It is known that the amines are reversible with H₂S and CO₂ react, and the inventive method is founded on this property. Anyway, laboratory work has shown that besides these reversible reactions it is irreversible Reactions between H₂S, CO₂ and the amines. The experience shows that these latter reactions maximally limited Have yields that can be achieved just as quickly. It is estimated that the presence of products of this irreversible Reactions is an important factor in the aging of the amine, and you find that you have the consequences of aging can be limited by the flow of the aqueous Amine solution increased, and so that the characteristics of Runoffs maintained at a given flow of acid gas can get.

Man hat so festgestellt, daß trotz der Vergrößerung des S/C-Verhältnisses des MDEA zur Verhinderung des Alterns das Verfahren weiterhin ökonomisch annehmbar bleibt. Bei TEA trifft dies nicht zu. In der Tat verlangt frisches TEA ein dreimal so hohes S/C-Verhältnis wie MDEA, und wenn man mit diesem Amin den Wert des S/C-Verhältnisses erhöht, um die Alterung technisch tragbar zu machen, ändern sich die Durchsätze derart, daß das Verfahren wirtschaftlich nicht zu verwerten ist.It has been found that despite the increase in the S / C ratio of the MDEA to prevent aging the procedure remains economically acceptable. At TEA meets not this too. In fact, fresh TEA requires three times S / C ratio as high as MDEA, and if you use this amine Value of the S / C ratio increases to age technically To make them portable, the throughputs change in such a way that the The process cannot be used economically.

Für die sauren Gase, die weniger als 30% H₂S enthalten, liegt das S/C-Verhältnis von Massendurchfluß an MDEA-Lösung zu saurem Gas zwischen 4 und 6 und die Anzahl der Waschungen zwischen 2 und 3.For the acid gases, which contain less than 30% H₂S, lies the S / C ratio of mass flow of MDEA solution to acidic gas between 4 and 6 and the number of washes between 2 and 3.

Für die sauren Gase, die zwischen 30 und 70% H₂S enthalten, liegt das s/c-Verhältnis von Massendurchfluß an MDEA-Lösung zu saurem Gas zwischen 6 und 12 und die Anzahl der Waschungen zwischen 3 und 8.For the acid gases, which contain between 30 and 70% H₂S, is the s / c ratio of mass flow of MDEA solution to acidic gas between 6 and 12 and the number of washes between 3 and 8.

Für die sauren Gase, die mehr als 70% H₂S enthalten, liegt das s/c-Verhältnis von Massendurchfluß an MDEA-Lösung zu saurem Gas zwischen 12 und 15 und die Anzahl der Waschungen zwischen 7 und 10. For the acid gases, which contain more than 70% H₂S, that is s / c ratio of mass flow of MDEA solution to acid Gas between 12 and 15 and the number of washes between 7 and 10.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun beispielsweise an Hand der schematischen Zeichnung näher beschrieben.The method according to the invention will now, for example described in more detail with reference to the schematic drawing.

Fig. 1: Erfindungsgemäßes Verfahren zur Versorgung einer Schwefelfabrik. Fig. 1: Method according to the invention for supplying a sulfur factory.

Fig. 2: Erfindungsgemäßes Verfahren zur Lieferung von saurem, mit Schwefelwasserstoff angereichertem Gas. Fig. 2: Method according to the invention for the supply of acidic gas enriched with hydrogen sulfide.

Fig. 3: Verfahren zur Anreicherung von sauren Gasen an H₂S. Fig. 3: Process for the enrichment of acid gases to H₂S.

In Fig. 1, die ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, findet man bei 1 eine Anlage zur Anreicherung von Schwefelwasserstoff im sauren Gasen, die Schwefelwasserstoff, CO₂ und einen Anteil an Kohlenwasserstoffen in einer Konzentration von weniger als 5% enthalten, wobei die besagten Gase durch die Leitung 2 aus einer Entschwefelungsanlage 3 kommen, die ihrerseits durch die Leitung 4 mit Rohgas versorgt wird und durch die Leitung 5 ein Gas liefert, das frei von CO₂ und H₂S ist.In Fig. 1, which is a schematic of the method according to the invention, one finds at 1 a plant for the enrichment of hydrogen sulfide in acidic gases, which contain hydrogen sulfide, CO₂ and a proportion of hydrocarbons in a concentration of less than 5%, said gases come through line 2 from a desulfurization plant 3 , which in turn is supplied with raw gas through line 4 and supplies a gas through line 5 which is free of CO₂ and H₂S.

Von der Anreicherungsanlage für Schwefelwasserstoff im sauren Gas gehen aus: Eine Leitung 6 für das an Schwefelwasserstoff angereicherte saure Gas und eine Leitung 7 für das CO₂. Die Leitung 6 mündet in eine Schwefelfabrik, von wo eine Leitung 9 die Abgase zu einer Anlage 10 zur Abgasbehandlung führt. Die Gase, die aus der Verbrennungsanlage ausströmen, werden über eine Leitung 11 zu einer Verbrennungsanlage 12, in die gleichfalls die Leitung 7 mündet, geführt. Der Abfluß der Verbrennung wird durch ein Rohr 13 zu einem Kamin 14 geleitet.From the enrichment plant for hydrogen sulfide in the acid gas proceed: A line 6 for the hydrogen sulfide-enriched acid gas and a line 7 for the CO₂. The line 6 opens into a sulfur factory, from where a line 9 leads the exhaust gases to a system 10 for exhaust gas treatment. The gases that flow out of the incinerator are led via a line 11 to an incinerator 12 , into which line 7 also opens. The combustion effluent is passed through a pipe 13 to a chimney 14 .

In der Fig. 2, die dasselbe erfindungsgemäße Verfahren schematisch dargestellt, findet man bei 1 dieselbe Anlage zur Anreicherung von Schwefelwasserstoff in sauren Gasen, wobei die besagten Gase durch eine Leitung 2 von einer Entschwefelungsanlage 3 kommen, die ihrerseits durch die Leitung 4 mit Rohgas versorgt wird und durch die Leitung 5 ein Gas liefert, das frei von CO₂ und H₂S ist. In Fig. 2, which shows the same method according to the invention schematically, one finds the same plant for the enrichment of hydrogen sulfide in acidic gases at 1 , said gases coming through a line 2 from a desulfurization system 3 , which in turn supplies line 4 with raw gas is and delivers a gas through line 5 which is free of CO₂ and H₂S.

Von der Anreicherungsanlage für Schwefelwasserstoff im sauren Gas gehen aus:
Eine Leitung 6 für das an H₂S angereicherte, saure Gas, das an eine Fabrik 15 geliefert wird, die das besagte Gas so verwendet, und eine Leitung 7 für das CO₂. Die Leitung 7 mündet in eine Verbrennungsanlage 12, deren ausströmende Gase durch eine Leitung 13 zu einem Kamin 14 geführt werden.The enrichment plant for hydrogen sulfide in the acid gas starts from:
A line 6 for the enriched in H₂S, acid gas, which is supplied to a factory 15 , which uses the said gas, and a line 7 for the CO₂. The line 7 opens into an incinerator 12 , the outflowing gases of which are led through a line 13 to a chimney 14 .

Der Hauptgegenstand dieser beiden Figuren ist die genaue Festlegung des Standorts der Anreicherungsanlage 1 für Schwefelwasserstoff im saurem Gas zwischen einer Entschwefelungsanlage 3 und einer Anlage, die das H₂S-angereicherte Gas verwendet und die vielleicht eine Schwefelfabrik 8 in Fig. 1 oder eine H₂S-verarbeitende Fabrik in Fig. 2 ist.The main object of these two figures is the precise determination of the location of the hydrogen sulfide enrichment plant 1 in the acidic gas between a desulfurization plant 3 and a plant which uses the H₂S-enriched gas and which may be a sulfur factory 8 in Fig. 1 or an H₂S processing factory in Fig. 2.

Fig. 3 zeigt das Schema einer Anreicherungsanlage, wie sie in den Fig. 1 und 2 erläutert ist. Eine derartige Anlage besteht aus einem Absorptionsturm 16, in dessen Innerem durch eine Leitung 2 das saure Gas zur Anreicherung ankommt, und an dessen Spitze eine Leitung für das abströmende CO₂ mündet. FIG. 3 shows the diagram of an enrichment system as explained in FIGS. 1 and 2. Such a system consists of an absorption tower 16 , inside which the acid gas arrives for enrichment through a line 2 , and at the top of which a line for the outflowing CO₂ opens.

Der Absorptionsturm 16 enthält im oberen Teil einen Zufluß 17 für die wäßrige MDEA-Lösung und im unteren Teil einen Abfluß 18 für eine Leitung 19, die die wäßrige, mit H₂S beladene MDEA-Lösung zum oberen Teil eines Regenerationsturms 20 führt. Im unteren Teil des Regenerationsturms 20 befindet sich ein Abfluß für eine Leitung 22, die die wäßrige, regenerierte MDEA-Lösung aufnimmt und zum Zufluß 17 im oberen Teil des Absorptionsturmes 16 führt.The absorption tower 16 contains in the upper part an inflow 17 for the aqueous MDEA solution and in the lower part an outlet 18 for a line 19 which leads the aqueous, loaded with H₂S MDEA solution to the upper part of a regeneration tower 20 . In the lower part of the regeneration tower 20 there is an outlet for a line 22 which receives the aqueous, regenerated MDEA solution and leads to the inlet 17 in the upper part of the absorption tower 16 .

Der Absorptionsturm 16 ist ein an sich bekanntes Modell, das aus einer Bodenkolonne besteht, die soviele Böden besitzt, wie aufeinanderfolgende Waschungen vorgesehen sind. Die Zahl der Böden wird durch die H₂S-Konzentration des anzureichernden Gases bestimmt und wird im Allgemeinen zwischen 2 und 10 gewählt.The absorption tower 16 is a model known per se, which consists of a tray column which has as many trays as successive washes are provided. The number of trays is determined by the H₂S concentration of the gas to be enriched and is generally chosen between 2 and 10.

Der Regenerationsturm 20 eines an sich bekannten Modells besteht in seinem unteren Teil aus einem eingebauten Erhitzer 23 zur Verdampfung des Wassers der Lösung und einem Kondensator 24 über dem Ausgang 25 des mit H₂S angereicherten Gases, der dessen Abtrennung vom Wasser und den Rückfluß des flüssigen Wassers durch die Leitung 26 erlaubt, wobei das mit H₂S angereicherte Gas durch die Leitung 6 evakuiert wird.The regeneration tower 20 of a model known per se consists in its lower part of a built-in heater 23 for evaporating the water of the solution and a condenser 24 above the outlet 25 of the gas enriched with H₂S, which separates it from the water and the reflux of the liquid water the line 26 allows, the gas enriched with H₂S being evacuated through line 6 .

Die Leitung 19, die die mit H₂S beladene MDEA-Lösung vom unteren Teil des Absorptionsturms 16 zum oberen Teil des Regenerationsturms 20 führt, führt durch einen Wärmeaustauscher 27, der aus einem Behälter besteht, der mit der Leitung 22 in Verbindung steht und zwar einerseits am unteren Teil des Regenerationsturms und andererseits am oberen Teil des Absorptionsturms.The line 19 , which leads the H₂S-loaded MDEA solution from the lower part of the absorption tower 16 to the upper part of the regeneration tower 20 , passes through a heat exchanger 27 , which consists of a container that is connected to the line 22 , on the one hand lower part of the regeneration tower and on the other hand at the upper part of the absorption tower.

Die mit H₂S beladene MDEA-Lösung, die in der Leitung 19 zirkuliert, nimmt im Austauscher 27 einen Teil der Wärme auf, die durch die regenerierte MDEA-Lösung mitgeführt wird, die die Leitung 22 durchfließt.The MDEA solution loaded with H₂S, which circulates in line 19 , takes up a part of the heat in the exchanger 27 which is carried along by the regenerated MDEA solution which flows through line 22 .

Das Verfahren, das mittels einer Vorrichtung, wie sie mit Hilfe von Fig. 3 in schematischer Wiedergabe beschrieben ist, in Betrieb gesetzt wird, umaßt 2 Schritte: eine Gegenstromwaschung im Absorptionsturm und eine Wasserdampfbehandlung im Regenerationsturm.The method, which is put into operation by means of a device as described in schematic representation with the aid of FIG. 3, comprises two steps: a countercurrent washing in the absorption tower and a steam treatment in the regeneration tower.

Die Gegenstromwaschung wird bei einer Temperatur zwischen 20 und 60°C vorgenommen. Die Konzentration der wäßrigen MDEA-Lösung ist 2-4 normal, vorzugsweise 2,7-3,3 normal. The countercurrent wash is carried out at a temperature between 20 and 60 ° C. The concentration of the aqueous MDEA solution is 2-4 normal, preferably 2.7-3.3 normal.

Das s/c-Verhältnis der Massendurchflüsse der MDEA-Lösung zum sauren Gas wird je nach der Konzentration des anzureichernden Gases zwischen 4 und 15 gewählt. Für die sauren Gase, die weniger als 30% H₂S enthalten, liegt das s/c-Verhältnis zwischen 4 und 6, für die sauren Gase, die zwischen 30 und 70% H₂S enthalten, liegt das s/c-Verhältnis zwischen 6 und 12, für die sauren Gase, die mehr als 70% H₂S enthalten, liegt das s/c-Verhältnis zwischen 12 und 15.The s / c ratio of the mass flows of the MDEA solution the acidic gas becomes depending on the concentration of the enriched Gases between 4 and 15 selected. For the acidic gases that contain less than 30% H₂S, the s / c ratio between 4 and 6, for the acid gases between 30 and Contain 70% H₂S, the s / c ratio is between 6 and 12, for the acidic gases, which contain more than 70% H₂S, that is s / c ratio between 12 and 15.

Unter derartigen Arbeitsbedingungen befindet sich der größte Teil des CO₂ am Kopf der Kolonne, und fast das gesamte H₂S wird durch die Lösung absorbiert. Die mit H₂S angereicherte Lösung, die von der Absorptionskolonne ausgeht, wird zur Spitze des Regenerationsturms geleitet.The largest is under such working conditions Part of the CO₂ at the top of the column, and almost all of the H₂S is absorbed by the solution. The enriched with H₂S Solution starting from the absorption column becomes the top of the regeneration tower.

Die Regenerierung durch Wasserdampfbehandlung im Gegenstrom wird bei Temperaturen zwischen 100 und 130°C, vorzugsweise zwischen 110 und 125°C ausgeführt. Die im unteren Teil des Regenerationsturmes aufgefangene, regenerierte Lösung wird zum oberen Teil des Absorptionsturms geleitet, wobei sie einen Austauscher durchläuft, in dem sie eine bestimmte Wärmemenge an die mit H₂S-angereicherte Lösung abgibt, die zu dem Regenerationsturm fließt.Regeneration by countercurrent steam treatment is preferred at temperatures between 100 and 130 ° C. executed between 110 and 125 ° C. The in the lower part of the Regeneration tower caught, regenerated solution becomes headed the upper part of the absorption tower, being a Exchanger goes through where it has a certain amount of heat to the H₂S-enriched solution that gives to the Regeneration tower flows.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anreicherung von Schwefelwasserstoff in sauren Gasen führt dazu, daß die besagten sauren Gase einen H₂S-Gehalt von mindestens 90% besitzen. Um dieses Ziel zu erreichen, muß ein gewisser Prozentsatz an CO₂, der am Anfang in dem zu behandelnden sauren Gas vorhanden ist, abgezogen werden, wobei dieser Prozentsatz an abgezogenem CO₂ durch die Extraktionsrate des CO₂ bestimmt wird.The process according to the invention for the enrichment of hydrogen sulfide in acid Gases means that the said acid gases have an H₂S content of at least 90%. To reach this goal, must have a certain percentage of CO₂ that in the beginning acid gas to be treated is withdrawn, this percentage of CO₂ withdrawn by the extraction rate of the CO₂ is determined.

Das CO₂, das am Kopf des Absorbers abgezogen wird, muß eine genügend hohe Reinheit aufweisen, also einen so geringen Prozentsatz an H₂S besitzen, daß sich auf dieser Ebene kein Produktverlust bemerkbar macht, der für die Gesamtausbeute der Anlage schädlich ist und durch das SO₂ zur Umweltverschmutzung beiträgt.The CO₂, which is drawn off at the head of the absorber, must be sufficient have a high degree of purity, i.e. such a low percentage possess H₂S that there is no product loss at this level noticeable for the overall yield of the plant is harmful and contributes to pollution through the SO₂.

In einer Pilot-Anlage, in der die optimalen Betriebsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert wurden und die mit sauren Gasen der Zusammensetzung aus Spalte 2 der Tabelle 1 betrieben wurde, wurden die Ergebnisse aus Spalte 3 und 4 der Tabelle beobachtet.In a pilot plant in which the optimal operating conditions of the method according to the invention have been realized with acid Gases of the composition from column 2 of Table 1 operated the results from columns 3 and 4 of the Watched table.

Tabelle 1 Table 1

Mit Gasen der Zusammensetzung von Beispiel 2 und 3 wurden Versuche über die Bedeutung der Wahl des s/c-Verhältnisses angestellt, die in den Tabellen 2 und 3 zusammengefaßt sind. Experiments were carried out with gases of the composition of Examples 2 and 3 about the importance of choosing the s / c ratio, which are summarized in Tables 2 and 3.

Tabelle 2 Table 2

Gas des Beispiels 2 Example 2 gas

Tabelle 3 Table 3

Gas des Beispiels 3 Example 3 gas

In einer technischen Durchführung wurde ein saures Gas der ZusammensetzungIn an industrial implementation, an acid gas of the composition

H₂S56,6% CO₂37,7% H₂O 4,7% Kohlenwasserstoffe 1,0%H₂S56.6% CO₂37.7% H₂O 4.7% Hydrocarbons 1.0%

bei einem Durchsatz von 12 720 N m³/h behandelt.treated at a throughput of 12 720 N m³ / h.

Der Absorptionsturm besteht hierbei aus einer Bodenkolonne mit insgesamt 6 perforierten Böden eines an sich bekannten Typs, der dadurch gekennzeichnet ist, daß während des Betriebes die Flüssigkeitshöhe auf jedem Boden 6 cm beträgt.The absorption tower consists of a tray column with a total of 6 perforated shelves of a type known per se, which is characterized in that the Liquid height on each floor is 6 cm.

Der Absorptionsturm wird in seinem oberen Teil mit einer 3-normalen wäßrigen Methyldiethanolaminlösung betrieben.The upper part of the absorption tower is marked with a 3-normal aqueous methyldiethanolamine solution operated.

Die Geschwindigkeit des sauren Gases beim ersten Kontakt mit der Lösung bei der ersten Waschung, d. h., mit der das Gas beim Durchgang des ersten, also des untersten Bodens eintritt, beträgt 8 m/sec.The speed of the acid gas when it first comes into contact with the solution at the first wash, d. i.e. with which the gas at the passage of the first, i.e. the bottom floor, is 8 m / sec.

Der Flüssigkeitsdurchfluß im Gegenstrom, der am Eingang des Absorbers 0,5 g/l H₂S enthält, liegt bei 208 m³/h. Bei diesen Bedingungen ist das s/c-Verhältnis gleich 10.The counterflow of liquid flow at the inlet of the Absorber contains 0.5 g / l H₂S, is 208 m³ / h. At under these conditions, the s / c ratio is 10.

Die mittlere Temperatur im Inneren der Kolonne beträgt 43°C.The average temperature inside the column is 43 ° C.

Der mittlere Druck liegt bei 1,7 bar absolut.The mean pressure is 1.7 bar absolute.

Zwei Ausgänge kommen aus diesem Absorptionsturm heraus:Two exits come out of this absorption tower:

- First, 4 425 N m³ / h gas, of which 325 N m³ / h water vapor and Hydrocarbons and 4100 N m³ / h CO₂ and H₂S in the ratio 99.5: 0.5.
- Second, the aqueous, loaded with H₂S MDEA solution to a regeneration tower where the acid gas passes through Steam treatment is exempt. Go from this tower 8295 m³ / h of acidic gas enriched with H₂S, of which 415 N m³ / h water vapor and 7880 N m³ / h acid gas in 90.9% H₂S and 9.1% CO₂.

So wird deutlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren es erlaubt, fast das gesamte in einem sauren Gas enthaltene CO₂ abzuziehen und dies unter den optimalen Bedingungen, die durch die Bestimmung der beiden Ausgänge auferlegt werden.It is thus clear that the method according to the invention allows to deduct almost all of the CO₂ contained in an acid gas and this under the optimal conditions determined by the determination of the two outputs.

Claims

1. A process for the enrichment of hydrogen sulfide in acidic gases which contain hydrogen sulfide, carbon dioxide and a hydrocarbon content which is less than 5 vol .-%, in which the gases are washed in countercurrent with an aqueous alkanolamine solution in a plurality of successive washing stages and the alkanolamine solution, which is loaded with the acidic gas, is regenerated by steam treatment, characterized in that to reduce the carbon dioxide content of the acidic gas below 10% by volume, the carbon dioxide extract containing less than 2% by volume of hydrogen sulfide, as Alkanolamine methyldiethanolamine (MDEA) is used, the MDEA solution being between 2 and 4 normal, that the acid gas is allowed to arrive at a speed between 1 and 25 m / sec when the first wash is in contact with the MDEA solution, that the gases are washed at temperatures between 20 and 60 ° C, that the regeneration is carried out in such a way that no more than 1 g / l of sulfur hydrogen remains in the regenerated solution, and that one has the number NP of the floors for the gas scrubbing and the number S / C = ratio mass flow MDEA solution: mass flow acid gas, for X = content H₂S (vol .-%) in the acid to be treated Gas flow for: X <30 vol.% To NP = 2-3 and S / C = 4-6; X = 30-70 vol% to NP = 3- 8 and S / C = 6-12; and X selects <70 vol% to NP = 7-10 and S / C = 12-15.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Concentration of MDEA is between 2.7 and 3.3 normal.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mean pressure during the gas treatment inside the column is 1.7 bar absolute.