DE2709501A1 - Verfahren zur reinigung von natuerlichem gas mit einem hohen gehalt an sauren gasen - Google Patents
Verfahren zur reinigung von natuerlichem gas mit einem hohen gehalt an sauren gasenInfo
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Description
* 3.
Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger
bipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
Case 949
12/10/I)S
12/10/I)S
SNAMPROGETTI S.ρ.Α., Mailand / Italien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von natürlichem
Gas bzw. Naturgas oder Erdgas mit einem hohen Gehalt an sauren Gasen.
Naturgas enthält oft beträchtliche Mengen an sauren Gasen, wie
hauptsächlich CO2 und H2S.
Die Reinigung von Naturgas von solchen sauren Gasen ist notwendig,
um seine Verwendung zu ermöglichen und um in jedem Falle das Volumen des brauchbaren zu transportierenden Gases
zu verringern, um so Transportkosten einzusparen.
Ein Beispiel für ein an sauren Gasen reiches Naturgas ist im folgenden aufgeführt:
4 26,46 # Vol.
C2H6 0,44 $>
Vol.
0,27 *> Vol. 7 0 9 ti 3 S / 0 9 8 0
N2 . ^' 0,49 % Vol. .
CO2 71,80 % Vol.
H2S 0,54 1° Vol.
Selbstverständlich können auch andere Zusammensetzungen, je nach der natürlichen Lagerquelle, aus der das Naturgas entnommen
wird, vorliegen.
Dazu kommt, daß natürliches Gas, das reich an sauren Gasen ist, häufig im Meer weit entfernt von der Küste gefunden wird. Es
versteht sich, daß die Reinigung, die sich durch die Anwesenheit derartiger saurer Gase ergibt, zu technischen und wirtschaftlichen
Problemen führt, die nicht zu vernachlässigen sind und mit der Problematik verbunden sind, daß es notwendig ist,
die Reinigung auf Plattformen durchzuführen, um die Transportkosten
für das natürliche Gas zur Küste zu verringern. Diese Kosten würden sich übermäßig erhöhen, wenn man das Naturgas
als solches transportieren wollte, da es sehr hohe Anteile an Inertmaterialien aufweist.
Andererseits kann die Abfuhr von sehr großen Mengen an sauren Gasen in die Atmosphäre zu ernstlichen Luftverschmutzungsproblemen
führen.
Es wurde nun ein Verfahren zur Reinigung von Naturgas mit einem hohen Gehalt an sauren Gasen gefunden, durch das die sauren
Gase in einfacher und kostengünstiger Weise entfernt werden können, wobei eine Umweltverschmutzung verhindert wird und
der Reinigungsarbeitsgang leicht direkt auf einer Meeresplattform durchgeführt werden kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung
von Naturgas, welches im wesentlichen folgende Stufen umfaßt:
1. Man unterzieht das Naturgas einer Entschwefelung, wobei man
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die schwefelhaltigen Verbindungen (0,1 Ms 5 Vol.-#) insbesondere
HpS, die in dem Gas enthalten sind, mittels eines selektiven
Lösungsmittels für sie, insbesondere und vorzugsweise Dimethyläther-dipolyglykol
oder Propylencarbonat, absorbiert;
2. man entfernt die Hauptfraktion des CO2, bis zu 20 - 30$
des COp-Gehalts in dem entschwefelten Gas durch Destillation
bei niedrigen Temperaturen (kryogenes Strippen), wobei man die erforderlichen niedrigen Temperaturen durch Verdampfen des
flüssigen CO2* das man bei einer derartigen Destillation abtrennt,
bei niedrigem Druck erzielt;
3. man regeneriert das selektive Lösungsmittel durch Abstrippen bzw. Abstreifen von den schwefelhaltigen Verbindungen;
4· man verwendet das regenerierte selektive Lösungsmittel zur Absorption des restlichen CO2, das noch in dem von der
kryogenen Strippstufe kommenden Naturgas enthalten ist und
5· rezyklisiert das CO2 enthaltende selektive Lösungsmittel
aus der vorstehenden Stufe 4 zur Absorptionsstufe 1 für die schwefelhaltigen Verbindungen.
Die bei der Entschwefelungsstufe angewendeten Temperaturen liegen im Bereich von 20 bis 1000C, wohingegen der Druck im
allgemeinen bei 100 bis 200 kg/cm absolut liegt.
Die Niedertemperaturdestillation führt man bei einer Kolonnenkopf temp era tür unter -350C und unter einem Druck von 60 bis
80 kg/cm absolut durch.
Die Regeneration des selektiven Lösungsmittels führt man im allgemeinen in einer üblichen Stripperkolonne bzw. Abstreifkolonne
bei einer Temperatur von 100 bis 1400C und bei einem Druck von 1 bis 2 kg/cm absolut durch.
Die endgültige Absorption von CO2 (Stufe 4).führt man bei einer
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Temperatur von 3 bis 200C und unter einem Druck von 60 bis 80
kg/cm absolut durch.
Das selektive Lösungsmittel, das man zur Stufe 1 rezyklisiert, hat einen C02-Gehalt von 9 bis 16$ des gesamten in dem natürlichen Gas (im gasförmigen Zustand) zu Beginn der erfindungsgemäßen
Behandlung enthaltenen COp*
Im folgenden wird die Erfindung genauer anhand des in der beigefügten
Zeichnung aufgeführten Diagramms erläutert, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen soll, die
jedoch nicht einschränkend sein soll.
Das an sauren Phasen reiche Naturgas erhält man unter einem Druck von 150 kg/cm und wird bei Raumtemperatur durch 1 in
die Entschwefelungskolonne 2 eingeführt.
Das Naturgas hat die in dem vorstehenden Teil der Beschreibung angegebene Zusammensetzung.
Die Absorption von H2S führt man unter Anwendung von Dimethyl-
äther-polyglykolxals Lösungsmittel durch, das man durch 3 ein-
bzw. Poly glykoldime thy lather
Das Naturgas wird bis auf 5 Teile pro Million (ppm) an restlichem HpS entschwefelt, wohingegen das CO2 lediglich teilweise auf
einen Restgehalt von etwa 69 Vol.-% absorbiert wird.
Das Lösungsmittel und die darin gelösten Substanzen werden durch 4 entnommen und einer Flashbehandlung bzw. Entspannungsbehand-
lung unter einem Druck von etwa 75 bis 80 kg/cm unterzogen, wobei so eine gasförmige Phase 6 in dem Kollektor 5 abgetrennt
wird; diese Phase ist im wesentlichen reich an Methan, wird durch den Kompressor 7 komprimiert und über die Leitung 8
zur Entschwefelungskolonne 2 zurückgeführt.
Die aus 5 austretende flüssige Phase wird nach Vorerwärmen
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durch das erschöpfte Lösungsmittel in 9 durch die Leitung 10 zur Stripperkolonne 11 geführt, aus der man über Kopf durch
HpS erhält, das man zum Abbrennen (Umwandlung in SO2 und H2O)
leitet, wohingegen man vom Boden her das Lösungsmittel 13 erhält, das man zur Absorption des restlichen CO2 in die Absorptionskolonne
15 einführt, nachdem man die zur kryogenen Abtrennung von CO2 erforderlichen Wärme in 14 zugeführt und
in 16 auf etwa 50C abgekühlt hat.
Bas entschwefelte Gas, das aus der Kolonne 2 austritt, wird
zur Abtrennkolonne 18 (Druck 70 kg/cm ) geführt, nachdem es in 19 durch den kalten Abstrom gekühlt wurde, der aus dem
oberen Teil und dem Boden der vorstehend genannten Kolonne 18 entströmt·
Tor dem Eintritt in die Kolonne 18 und nach dem vorstehend erwähnten Kühlen bewirkt man eine isoenthalpische Expansion
des Gases 17 auf einen Druck von etwa 70 kg/cm , wodurch man in der Abtrennvorrichtung bzw. dem Separator 21 eine flüssige
Phase abtrennt, die man durch die Leitung 22 zu dem unteren Teil in der Kolonne 18 führt und eine gasförmige Phase
abtrennt, die man nach einer weiteren Kühlung in 23 durch Verdampfen von CO2 (das auch eine flüssige Phase bildet) in einen
Zwischenabschnitt der Kolonne 18 einführt.
Der flüssige Rückfluß am Kopf der Kolonne 18 wird durch Kondensieren
eines Teils der Dämpfe mit verdampfendem CO2 erzielt, wohingegen man flüssiges CO2 als Bodenprodukt erhält, das durch
Verdampfen die Kühlung liefert, die zum Rückfluß und zur Kondensation in 23 sowie in 19 benötigt wird.
Das Naturgas 20, das noch CO2 (20 - 30 Vol.-#) enthält, führt
man zur Absorptionskolonne 15, wo das CO2 durch das Lösungsmittel
13 absorbiert wird, das in der Nähe in die Kolonne 15 in Gegenstrombeziehung zu dem in der Nähe des Kolonnenbodens
eingespeisten Gas beschickt wird. Das gereinigte Gas entnimmt man durch die Leitung 24 und schickt es zur Verwendung mittels
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Schiffahrtslinien oder Rohrleitungen. Das CO2 enthaltende Lösungsmittel
entnimmt man aus dem Boden der Kolonne 15 und rezyklisiert
es über die Leitung 3 in die Kolonne 2. Selbstverständlich kann an jedem Punkt der Anlage ein Zusatz an frischem Lösungsmittel
bzw. eine Aufbereitung des Lösungsmittels erfolgen.
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Claims (8)
1. Verfahren zur Reinigung von Naturgas bzw. Erdgas mit einem hohen Anteil an sauren Grasen, dadurch gekennzeichnet, daß man:
a) das Naturgas mit hohem Gehalt an sauren Gasen entschwefelt, wobei man die darin enthaltenen schwefelhaltigen Verbindungen
durch ein dafür selektives Lösungsmittel absorbiert;
b) die Hauptfraktion des in dem in Stufe a) desulfurierten Gas
enthaltenen COp durch eine Destillation bei niedriger Temperatur
entfernt, wobei man die nötige Kühlung durch Verdampfen des bei dieser Destillation abgetrennten flüssigen CO2 erhält;
c) das selektive lösungsmittel durch Abstreifen bzw. Strippen der darin enthaltenen schwefelhaltigen Verbindungen regeneriert;
d) das noch in dem Gas aus der Stufe b) enthaltene CO2 mit dem
regenerierten Lösungsmittel der Stufe c) absorbiert;
e) das so in der Stufe d) erhaltene CO2 enthaltende Lösungsmittel zur Absorption der schwefelhaltigen Verbindungen (Stufe a))
rezyklisiert.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von einem Gas ausgeht, in dem die schwefelhaltigen Verbindungen
in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Vol.-# und CO2 in
einer Konzentration von mindestens 40 Vol.-5^ vorliegen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe b) eine Hauptfraktion an CO2 von 20 - 30 Vol.-%
entfernt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das selektive Lösungsmittel auswählt aus Dimethylätherdipolyglykol
bzw. Dipolyglykol-dimethylather und Propylencarbonat.
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• I-
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Destillation bei niedriger Temperatur bei einer Kolonnenkopf
temperatur unter -350C durchführt und den Druck bei 60 bis
80 kg/cm absolut hält.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Desulfurierungsstufe Temperaturen von 20 bis 1000C
und Drücke von 100 bis 200 kg/cm anwendet.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man den Strippvorgang bei einer Temperatur von 100 bis HO0C
2
und bei einem Druck von 1 bis 2 kg/cm durchführt.
und bei einem Druck von 1 bis 2 kg/cm durchführt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Absorption von CO9 in der Stufe d) bei einer Temperatür
von 3 bis 20 C und unter einem Druck von 60 bis 80 kg/cm absolut durchführt.
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