DE2653869A1

DE2653869A1 - Verfahren und vorrichtung zur grobreinigung von gasen

Info

Publication number: DE2653869A1
Application number: DE19762653869
Authority: DE
Inventors: Fritz Jakob
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2653869C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Grobreinigung
von Gasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Grobreinigung von Gasen durch eine physikalische Wäsche bei Temperaturen unter O0C, bei dem das Waschmittel durch Strippen und Entspannen regeneriert und durch indirekten Wärmetausch mit einem Kältemittel gekUhlt wird.
Verfahren zur Reinigung von Gasen nach dem Stande der Technik sind als Eeinreinigungsverfahren konzipiert und erfordern daher einen großen Energieaufwand (vergl. Linde-Berichte Nr. 33, Mai 1973, Seite 6 Soll z.B aus einem wasserstoffreichen, mit CO verunreinigten Gas das C02 nur grob, d.h. bis etwa auf 1 % Restgehalt entfernt werden - wie dies etwa bei der Herstellung von Reduktionsgasen zur Direktreduktion von Eisenerz erforderlich ist -, arbeiten die bekannten Verfahren nicht wirtschaftlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Grobreinigung von Gasen zu entwickeln, das sich durch niedrigen Energieverbrauch auszeichnet.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlung des Waschmittels nach der physikalischen Wäsche und vor der Regenerierung erfolgt.
Erfindungsgemäß wird die bei der Absorption der Verunreinigungen frei werdende Wärme an der Stelle des Waschmittelkreislaufs abgeführt, an der das Waschmittel seine höchste Temperatur aufweist. Der Energieaufwand zur Bereitstellung der erforderlichen Kälte ist folglich gering. Andererseits wird das Beladen und Regenerieren des Waschmittels nicht wesentlich behindert, obwohl erfindungfì ) die Kälte an einer Stelle zugeführt wird, die im Hinblick auf den Beladungs- und den Regenerierprozeß ungUnstig erscheint. Die Beladung des Waschmittels wird nämlich bekanntlich durch tiefe und die Regenerierung durch hohe Temperaturen begünstigt. Insofern wäre die Kühlung nach der Regenerierung und vor oder während der Beladung naheliegend. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich das erfindungsgemäß Verfahren durch optimalen niedrigen Energieaufwand auszeichnet und gleichzeitig ein Reinigungsverfahren darstellt, das der wenig anspruchsvollen Aufgabenstellung der Grobreinigung angepaßt ist.
Als Waschmittel für den Reinigungsprozeß eignen sich Aceton und Methanol.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf alle Gase anwenden, die auch in den zum Stande der Technik gehörenden Verfahren verarbeitet werden. Insbesondere geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung eines mit C32 verunreinigten wasserstoffreichen Gases.
Das beladene Waschmittel wird zum Zwecke seiner Regenerierung entspannt und im Gegenstrom zu einem Strippgas durch eine Regeneriersäule geführt, Als Strippgas drd dabei vorzugsweise Stickstoff verwendet.
Hierzu wurde gefunden, daß - bedingt durch die wenig anspruchsvolle Aufgabenstellung der Grobreinigung - insbesondere auch leicht C02-haltiger Abstickstoff einer Luftzerlegungsanlage verwendet werden kann. Dies führt zu einer Senkung der Betriebskosten, da der Abstickstoff einer luftzerlegungsanlage nahezu kostenlos zur Verfügung steht.
Zur Durchführung des erfindunfflsgemäßen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung mit einer Wasch- und einer Strippsäule sowie einem Wärmetauscher, der einen Strömungsquerschnitt ftir ein Kältemittel aufweist. Dabei ist erfindungsgemäß der Sumpf der Waschsäule Uber eine Flüssigkeitsleitung mit dem Wärmetauscher und dieser über eine Flüssigkeitsleitung mit dem Kopf der Strippsäule verbunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von Reduktionsgas zur Direktreduktion von Eisenerz geeignet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert: Rohgas mit einer Temperatur von 400C und einem Druck von 35 ata tritt Uber Leitung 1 in den Wärmetauscher 2 ein und wird dort nach Zusatz einer kleinen Menge Methanol auf ca. -4#0C abgekühlt.
Das Rohgas besteht aus 800 Nmph H2, 200 Nmeh C02 und 21,5 Nmeh Wasserdampf.
Die infolge der AbkUhlung auskondensierten Bestandteile werden in Abscheider 3 abgetrennt. In einer Waschsäule 4, die ca. 20 Austauschböden aufweist, wird das Rohgas im Gegenstrom zu Methanol geführt, wobei das Kohlendioxid sich in Methanol löst. Das gereinigte Gas (Zusammensetzung: 800 Nm3/h Wasserstoff, 42 Nm3/h CO2) verläßt UEr Leitung 5 und den Wärmetauscher 2 die Anlage.
Das mit C02 beladene Methanol wird mit einer Temperatur von -43,7°C vom Sumpf der Waschsäule abgezogen. Im Wärmetauscher 5a wird es der Erfindung entsprechend auf -450C abgekUhlt. Als Kältemittel dient Ammoniak. In Ventil 6 wird das beladene Waschmittel auf 1,3 ata entspannt und in eine Strippsäule 7 eingeleitet Infolge der Drosselentspannung in Ventil 6 und des Austreibens von gelöstem C02 in der Strippsäule erniedrigt sich die Temperatur des~Methanols auf -5o,60c im Sumpf der Strippsäule 7. Die dort abgezogene gereinigte Waschflussigkeit (ca. 8180 kg/h) wird in einer Pumpe 8 auf 35 ata gepumpt und wieder zum Kopf der Waschsäule 4 geleitet.
Als Strippgas fUr den Regenerierungsprozeß in der Säule 7 dient Abstickstoff einer Luftzerlegungsanlage (223 Nm3/h Stickstoff mit 0,1 % C02 und 3,5 fi H20), der Uber Leitung 9 in die Anlage eintritt und im Wärmetauscher 10 gekühlt wird. Nach Ab- - scheiden der auskondensierten Bestandteile in Abscheider 11 wird das Strippgas in den unteren Teil der Strippsäule eingeleitet. Das mit C02 beladene Strippgas (223 Nm3/h N2, 158,1 Nm#h CO2 ) wird durch Leitung 12 vom Kopf der Strippsäule abgezogen.
Es verläßt die Anlage Uber die Wärmetauscher 2 und 10, wobei der größere Teil (58,5 %) durch den Wärmetauscher 10 strömt.
Um zu verhindern, daß beim AbkUhlen des Rohgases im Wärmetauscher 2 und beim AbkUhlen des Strippgases im Wärmetauscher 10 Wasser ausfriert und die Wärmetauscher verlegt, werden dem Rohgas und dem Strippgas geringe Mengen Methanol zugesetzt.
Zu diesem Zweck werden bei Punkt 13 aus dem gereinigten Methanol 20 kg/h abgezweigt und im Wärmetauscher 14 auf ca. +200C aufgeheizt. 17 kg/h davon werden dem Rohgasstrom 1 und 3 kg/h dem Strippgas 9 zugesetzt. Das im Abscheider 3 angefallene Kondensat (17 kg/h Methanol, 21,5 Nm3/h H20) wird in Ventil 15 auf 1,3 ata entspannt und mit dem Kondensat des Abscheiders 11 (3 kg/h Methanol, 3,5 Nm3/h H20) ver mischt. Dieser Mischung werden noch Uber Leitung 16 2 kg/h Methanol aus dem Sumpf der Strippsäule zugesetzt. Diese Mischung, die aus Methanol (22 kg/h), Wasser (25 Nm² /h) und geringen Mengen gelösten Wasserstoffs (0,035 Nm /h) besteht, wird im Wärmetauscher 17 auf + 640C angewärmt und zur Zerlegung in eine Säule 18 eingeleitet, deren Sumpf auf +1140C geheizt und deren Kopf auf + 400C gekühlt wird. Uber Leitung 19 wird vom Kopf der Säule 18 der Wasserstoff abgezogen. Aus dem Sumpf der Säule 18 wird über Leitung 20 das Wasser ausgeschieden.
über Leitung 21 wird das gereinigte Methanol abgezogen, das in Pumpe 22 auf 35 ata gepumpt und nach Abkühlung im Wärmetauscher 17 dem Methanolhauptkreislauf bei Punkt 23 wieder zugeführt wird. Leerseite

Claims

PatentansprUche 1. Verfahren zur Grobreinigung von Gasen durch eine physikalische Wäsche bei Temperaturen unter OOC, bei dem das Waschmittel durch Strippen und Entspannen regeneriert und durch indirekten Wärmetausch mit einem Kältemittel gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des Waschmittels nach der physikalischen Wäsche und vor der Regenerierung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel Methanol oder Aceton verwendet werden.

5. Verfahren nac#h Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzgas für den Reinigungsprozeß ein Uberwiegend mit C02 verunreinigtes wasserstoffreiches Gas ist.

4. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Strippgas Stickstoff verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Strippgas leicht CO2-haltiger Abstickstoff einer Luftzerlegungsanlage verwendet wird.

6. Vorrichtung zum Durchf~uhren des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Wasch- und einer Strippsäule sowie einem Wärmetauscher, der einen Strömungsquerschnitt für ein Kältemittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sumpf der Waschsäule (4) über eine Fltissigkeitsleitung mit dem Wärmetauscher (5a) und dieser über eine Flüssigkeitsleitung mit dem Kopf der Strippsäule (7) verbunden ist.

7. Anwendung des Verfahrens nach einem der AnsprUche 1 bis 5 und der Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Herstellung von Reduktionsgas zur Direktreduktion von Eisenerz.