DE2817084A1

DE2817084A1 - Verfahren zum entfernen saurer gase aus einem diese enthaltenden gasgemisch

Info

Publication number: DE2817084A1
Application number: DE19782817084
Authority: DE
Inventors: Jan Verloop; Erik Svend Ernst Werner
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1977-04-21
Filing date: 1978-04-19
Publication date: 1978-11-02
Also published as: GB1589231A; NL7804154A; CA1113723A; FR2387678B1; GR64822B; TR21114A; DE2817084C2; BR7704428A; AU516485B2; AU3525278A; ZA782241B; JPS6139093B2; AR210448A1; FR2387678A1; JPS53131972A

Description

L 750 C (J/kö) 19. April 1978

K 6900

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. ; Den Haag, Niederlande

Verfahren zum Entfernen saurer Gase aus einem diese enthaltenden Gasgemisch.

Priorität^^{6 21}· ^AP^{ril 1977} ~ Großbritannien - Nr. 16630/77

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen saurer Gase aus einem diese enthaltenden Gasgemisch,

Verfahren zum Entfernen saurer Gase, wie H₉S und CO₉, aus gasförmigen Gemischen sind in der Technik wohlbekannt. Im allgemeinen wird in solchen Verfahren das Gasgemisch mit einem flüssigen Absorptionsmittel in einer Absorptionszone gewaschen, wodurch die sauren Gase aus dem Gasgemisch entfernt werden und ein beladener Absorptionsmittelstrom (allgemein als "fettes" Absorptionsmittel bezeichnet) entsteht, der in eine Regenerierungszone geleitet wird, wo er erhitzt und/oder mit Lösungsmitteldampf, beispielsweise Dampf, der bei der Freisetzung der sauren Gase entsteht, gestripped wird. Das

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regenerierte Absorptionsmittel (allgemein als "armes" Absorptionsmittel bezeichnet) wird wieder mit dem Beschickungsgasgeraisch in der Absorptions zone in Berührung gebracht, während die entstandenen sauren Gase in eine(n) Kühlvorrichtung/Kondensator geleitet v/erden, wo die Lösungsmitteldämpfe kondensiert und von den sauren Gasen abgetrennt werden.

Für eine Reihe industrieller Anwendungszwecke ist es darüber hinaus erforderlich oder erstrebenswert, den Schwefelgehalt eines Gasgemischs, das erhebliche Mengen an COS und/oder Mercaptanen zusätzlich zu dem E^S und CO- enthält, vor der weiteren Aufarbeitung und/oder Verwendung des Gasgemischs auf geringe Anteile zu reduzieren. Es ist beispielsweise be-

ein
kannt, daß/aus bestimmten Erdgasquellen erhältliches saures Gas bis zu etwa 0,1 Volumenprozent (1000 Teile/Million) COS und einige Hundertstel Volumenprozent (einige 100 Teile/Million) Mercaptane zusätzlich zu erheblichen Mengen an H„S und CO2 aufweisen kann. Da das COS und die Mercaptane in der Zusammensetzung des sauren Gases einen Teil des gesamten Schwefelgehaltes ausmachen, ist es erforderlich, diese Substanzen neben dem vorhandenen H_S zu entfernen, um den amtlichen Spezifikationen bei vielen herkömmlichen Endverbrauchsmöglichkeiten solcher Gase, beispielsweise der Beheizung von Wohnungen und der Verwendung für Industriezwecke, zu entsprechen» Bei herkömmlichen Teilverbrennungsverfahren, in denen saure flüssige Kohlenwasserstofföle oder schwefelhaltige Kohle als primäre Brennstoffquelle verwendet werden, entsteht darüber hinaus ein rohes Synthesegas, das außer den

809844/080«

hoi der Teilverbrennung entstehenden Nebenprodukten HpS und CO₂ im allgemeinen 100 bis 1500 Teile/Million COS enthält. In vielen Fällen wird dieses rohe Synthesegas einer weiteren Aufarbeitung unterzogen, beispielsweise der Kontaktierung mit schwefelempfindlichen Katalysatoren für die Wassergasreaktion zwecks Herstellung von Wasserstoff, oder aber es wird industriellen oder Verbraucherendzwecken zugeführt, beispielsweise als Energiequelle für die Erzeugung von Elektrizität mittels Gasturbinen oder als für den privaten Verbrauch bestimmtes Stadtgas, was es erstrebenswert oder sogar notwendig macht, den gesamten Schwefelgehalt des Verbrennungsgases auf ein Minimum zu reduzieren.

Obwohl die der Industrie zur Verfügung stehenden Gasbehandlungsverfahren hinsichtlich der Beseitigung unerwünschter verunreinigender Gase im allgemeinen zufriedenstellende Ergebnisse zeigen, so ist doch noch genügend Spielraum gegeben, um diese Verfahren zu verbessern. Ein erheblicher Kostenfaktor bei diesen Raffinierungsverfahren stellt der Bedarf an AJdstreifdampf für die Regenerierung des beladenen Lösungsmittels dar, der für viele Lösungsmittel sehr hoch sein kann. Dieser Dampfbedarf hängt zum großen Teil von der zirkulierenden Absorptionsmittelmenge ab, so daß eine Reduzierung dieses Absorptionsraittelkreislaufs notwendigerweise auch eine Reduzierung des DampfVerbrauchs mit sich bringen würde. Die in einem bestimmten Fall anzuwendende Absorptionsmittelmenge hängt von den Partialdrücken der sauren Gaskomponenten in dem zu behandelnden Gasgemisch und dem angestrebten Reinigungs-

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grad des Gases ab. Eine Reduzierung des Absorptionsmittelkreislaufs würde auch zu Kapitalkostenersparnissen führen, indem kleinere Absorptions- und Regeneriersäulen sowie geringere Mengen an Absorptionsmittel zum Füllen der Säulen erforderlich wären.

Die Erfindung sieht daher ein Verfahren vor, durch das die vorstehend beschriebenen sauren Gase unter gleichzeitiger Verwendung eines reduzierten Absorptionsmittelkreislaufs zu einem großen Teil entfernt werden können.

Demgemäß bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Entfernen saurer Gase aus einem diese enthaltenden Gasgemisch, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gasgemisch im Gegenstrom in einer Kontaktierungszone bei einer Temperatur zwischen 15 und 135 °C mit einem wässrigen Absorptionsmittel in Berührung gebracht wird, das eine schwache basische Komponente mit einem pK,-Wert von 3 bis 14 bei einer Temperatur von 25 ⁰C in einer Menge von 10 bis 70 Gewichtsprozent sowie Sulfolan und/oder seine Derivate in einer Menge von 25 bis 70 Gewichtsprozent enthält. Das wässrige Absorptionsmittel wird erfindungsgemäß am oberen Ende der Kontaktierungszone eingespeist, aus dieser Zone an einem Zwischenpunkt in deren unterem Teil als halbbeladenes Absorptionsmittel abgezogen,außerhalb dieser Zone gekühlt und in den genannten unteren Teil der Kontaktierungszone zur weiteren Kontaktierung mit dem Gas geraisch wieder eingespeist. Am Boden der Kontaktierungszone wird sodann ein vollständig beladenes

S098U/Ö80S

-5-

-.■'ässriges Absorptionsmittel zur Regenerierung durch Erhitzen und/oder Abstreifen abgezogen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Behandlung von Gasgemischen, die saure Gase mit verhältnismäßig niedrigen Partialdrücken enthalten. Dies kann dann der Fall sein, wenn das zu behandelnde Gemisch wenig saure Gaskomponenten enthält oder wenn es diese Gaskomponenten bei verhältnismäßig niedrigen Drücken enthält. Die Summe der Partialdrücke des Schwefelwasaerstoffs und des Kohlendioxids sollte bei der während der Absorption angewendeten Temperatur vorzugsweise weniger als 3,0 bar und optimal weniger als 2,0 bar betragen. Am vorteilhaftesten wird das erfindungs·- gemäße Verfahren genutzt, wenn es für Gasgemische angewendet wird, deren Schwefelwasserstoffpartialdruck bei einer Temperatur des nicht beladenen Absorptionsmittels von 30 bis 65 °e zwischen O,O25 und 0,6 bar beträgt. Wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxid aus im wesentlichen keinen Schwefelwasserstoff (weniger als 0,1 Volumenprozent H₂S) enthaltenden Gasgemischen angewandt, so können die Kohlendioxidpartialdrücke bei einer wie vorstehend angegebenen Temperatur des nicht beladenen Absorptionsmittels zwischen 0,1 und 2,0 bar variieren.

Das erfindungsgeraäße Verfahren eignet sich auch sehr gut für die Anwendung in solchen Gebieten der Welt, in denen ein-Tiefkühlen auf Temperaturen von unter 50 °C nicht gut möglich ist, da die Umgebungstemperatur in diesen Gebieten, zumindest

..ahrend eines Toils des Jahres, nicht unter die vorstehend genannte Temperatur fällt, J^ber selbst unter diesen Umständen kann ein Zwischenkühlen auf Temperaturen von etwa 65 C erheblich zur Reduzierung des Absorptionsmittelkreislaufs beitragen.

Die verwendete Kontaktierungszone umfaßt vorzugsweise zwischen 10 und 50 Austauschboden, v/ie Ventilboden, Glockenböden, Prallbleche und dergleichen. Das wässrige Absorptionsmittel wird geeigneterweise an einem Zwischenpunkt oberhalb des zweiten Austauschbodens aber unterhalb des fünfzehnten Austauschbodens der Absorptionszone abgezogen, wenn 20 oder mehr Böden verwendet werden, oder aber unterhalb des zehnten Austauschbodens, wenn weniger als 20 Böden verwendet werden.

Das in dem vorliegenden Verfahren verwendete flüssige Ahsorptionsmittel besteht aus einem "chemischen" Lösungsteil, das heißt der schwachen basischen Komponente_f und einem "physikalischen" Lösungsteil, das heißt dem SuIfolan und/oder seinen Derivaten»

Der chemische Lösungsteil enthält bestimmte Komponenten oder Gemische dieser Komponenten aus der Klasse der Amine, Für das erfindungsgemäße Verfahren sollten diese Amine einen schwach basischen Charakter haben (die basische Stärke einer Verbindung wird geeigneterweise als negativer Logarithmus der basischen Dissosiaticnskonstante ausgedrückt» So hat eine starke Bs^e einen niedrigen nK, -t.^Tert_f vlfhrond eine

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:--'.-.räche Base einen sich der oberen Grenze pK, =14 nähernden Wert aufweist ). Basen, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignen, haben bei 25 ⁰C einen pK,-Wert zwischen 3 und 14, Besonders geeignet sind Alkanolamine, insbesondere solche .Amine, die je Alkanolradikal 1 bis 4, vorzugsweise aber 2 bis 3, Kohlen st off atome auf v/eisen. Beispiele hierfür sind unter anderem Monoäthanolanin, Diäthanolamin, Methyldiäthanolamin, Diisopropanolamin, Triäthanolamin sowie Gemische von diesen. Besonders vorteilhaft sind Dialkanolamine.

Der physikalische Lösungsmittelteil umfaßt bestimmte Komponenten oder Gemische von diesen, die der Gruppe der Cyclotetrameth.ylen sulfone angehören. Die Derivate der Bas is verbindung Cyclotetramethylensulfon (Thiophentetrahydro-1 ,1-dioxid) ,. welches auch als SuIfolan bekannt ist, sollten vorzugsweise nicht mehr als 4, optimal jedoch nicht mehr als 2 Alkylsubstituenten, im Tetramethylensulfonring aufweisen. Das SuIfolan selbst wird bei dieser Verbindungsklasse bevorzugt.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein wässriges Absorptionsmittel zu verwenden, das die schwache basische Komponente vorzugsweise im Bereich zwischen 20 und 55 Gewichtsprozent enthält. Als sehr geeignet hat sich ein Absorptionsmittel mit 30 bis 45 Gewichtsprozent der schwachen basischen Komponente erwiesen. Das SuIfolan oder seine Derivate sind in dem Absorptionsmittel vorzugsweise in einer Menno zwischen 30 und 55 Gewichtsprozent vorhanden« Der Rest des gemischten Lösungsmittels besteht im vjesentlichen aus

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Wasser, im allgemeinen zu zwischen 5 bis 35 Gewichtsprozent.

Das nach unten strömende wässrige Absorptionsmittel kann insgesamt aus der Absorptionssäule mittels eines Entnahmebodens abgezogen werden. Solch ein Boden unterteilt die Säule in bezug auf den Absorptionsmittelfluß in zwei Teile_r weist jedoch einen Durchlaß für das vom unteren Teil in den oberen Teil der Säule strömende Gasgemisch auf. Das Absorptionsmittel, das sich auf dem Entnahmeboden angesammelt hat, wird aus der Absorptionssäule abgezogen und außerhalb dieser durch indirekten Wärmeaustausch auf eine Temperatur zwischen 20 und 70 ⁰C abgekühlt. Optimal wird das abgezogene halbbeladene wässrige Absorptionsmittel auf eine Temperatur gekühlt, die der des am oberen Ende der Absorptionssäule eingespeisten wässrigen Absorptionsmittels entspricht. Das gekühlte, halb-beladene Absorptionsmittel wird alsdann wieder in den unteren Teil der Säule, vorzugsweise unmittelbar unterhalb des Entnahmebodens, eingespeist. Aus der Anordnung des Entnahmebodens wird ersichtlich, daß der untere Teil der Säule kürzer ist als der obere Teil, der eine größere Anzahl von Austauschboden umfaßt.

Darüber hinaus ist es auch möglich, zwei Absorptionssäulen verschiedener Säulenlänge zu verwenden, die so angeordnet sind, daß das Gasgemisch erst in der kürzeren Säule mit einem gekühlten, halb-beladenen am oberen Ende dieser Säule eingespeisten Absorptionsmittel in Berührung kommt und dann erst im Gegenstrom mit einem nicht beladenen Absorptionsmittel

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-9-

in der längeren Säule kontaktiert wird.

Das aus der kürzeren Säule austretende beladene Absorptionsmittel wird regeneriert, gekühlt und am oberen Ende der län-.geren Säule als das nicht beladene Absorptionsmittel eingespeist.

Der hauptsächliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht in dem hohen Anteil an aus Gasgemischen abgetrennten sauren Gaskomponenten mit sehr niedrigen Partialdrücken unter gleichzeitiger Verwendung reduzierter Absorptionsmittelströme. Da eine niedrige Temperatur eine besonders vorteilhafte Wirkung auf die Schwefelwasserstoff- und/oder Kohlendioxidabsorption hat, führt eine Zwischenkühlung des Absorptionsmittels vor seiner Einspeisung in den unteren Teil der Säule zu besseren Absorptionsmittelgleichgewichten für den Schwefelwasserstoff und/oder das Kohlendioxid am Boden der Absorptionssäule. Strömt ein Gasgemisch in entgegengesetzter Richtung zu einem abwärts strömenden kalten Absorptionsmittelstrom in den unteren Teil der Absorptionssäule ein, so ist
der Absorptionsgrad selbst bei den verhältnismäßig niedrigen Partialdrücken der sauren Gase sehr hoch. Dieser hohe Absorptionsgrad bleibt bestehen, auch wenn sich die Gesamtmenge an sauren Gaskomponenten langsam in dem Maße verringert, wie das Gasgemisch in der Säule nach oben steigt, da das Gasgemisch beim Aufwärtssteigen mit einem Absorptionsmittel in
Berührung kommt, dessen Temperatur sich verringert.

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-ΤΌ-

Gasgemische, die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise behandeln lassen, sind Erdgas, Raffineriegas oder bei der partiellen Oxidation von schweren Ölfraktionen oder Kohle entstandenes Synthesegas. Besonders attraktiv ist das Verfahren für die Behandlung von Gasen, die große Mengen saurer Gase, beispielsweise Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid unter verhältnismäßig niedrigen Partialdrücken, enthalten. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnden Gasgemische können auch Carbonylsulfid in Mengen zwischen O und 1500 Volumenteilen/Million sowie Mercaptane in Mengen zwischen 0 und 500 Volumenteilen/Million enthalten. Das Verfahren läßt sich auch an solche Einsatzmaterialien anpassen, die Kohlenwasserstoffe mit einem höheren Molekulargewicht enthalten .

Ein wesentlicher Schritt der Erfindung besteht darin, daß das Gasgemisch mit dem wässrigen Absorptionsmittel bei Drücken

2
zwischen 1 und 100 kg/cm abs. in innige Berührung gebracht

2 wird. Die Drücke liegen vorzugsweise zwischen 5 und 70 kg/cm abs. Die Absorption in der Absorptionssäule erfolgt vorzugsweise durch Kontaktierung im Gegenstrom bei Temperaturen zwi-

etwa _{o o}

sehen etwa 15 und 135 C und optimal zwischen etwa 30 C und 80 Cf wobei die Temperatur am Boden der Absorptionssäule etwa 5 bis 30 ⁰C höher ist als im oberen Teil der Säule. Im allgemeinen erfolgt die innige Berührung in einer vertikalen Säule, aus der das von sauren Bestandteilen befreite trockene Gas in der Nähe von deren oberem Ende oder an diesem Ende und die be~ ladene Absorptxonsmittellosung in der Nähe des Bodens oder an

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-U-

diesem Boden abgezogen wird.

Das beladene Absorptionsmittel enthält gelöste saure Gase, wie Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid, Carbonylsulfid und/oder Mercaptane, zusammen mit möglichen verunreinigenden Anteilen von ursprünglich in dem Gasgemisch vorhandenen Kohlenwasserstoffen. Unter den bevorzugten Absorptionsbedingungen wird das Verhältnis der verunreinigenden Kohlenwasserstoffe zum Schwefelwasserstoff niedrig gehalten.

Das beladene Absorptionsmittel wird vom unteren Teil der Absorptionssäule unter hohem Druck in eine Regenerierzone geleitet, in der der Druck auf 0,0 bis 4 kg/cm Überdruck reduziert wird, um die sauren Gase und andere absorbierte Gase zu entfernen. In dieser als Gasabstreifer oder Abstreifersäule bezeichneten Zone wird die Lösung auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um die sauren Gase sowie andere absorbierte verunreinigende Gase und Wasseranteile aus dieser zu verflüchtigen, welche dann aus der Abstreifzone am oberen Ende abgezogen werden. Das beladene flüssige Absorptionsmittel kann auch zunächst in eine Plashzone geleitet werden, in der ein Großteil der absorbierten sauren Gase und anderer absorbierter verunreinigender Gase aus dem Absorptionsmittel durch Reduzieren des Drucks auf 1,5 bis 8 kg/cm abs. entfernt wird. Alsdann wird das Absorptionsmittel wie bereits beschrieben regeneriert. . ■

Einer der hauptsächlichen Vorteile der Verwendung des flüssi-

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gen Absorptionsmittels der vorliegenden Erfindung zeigt sich beim Abstreifvorgang.

Es hat sich gezeigt, daß der Dampfbedarf je Volumeneinheit des Absorptionsmittels beim Abstreifen des beladenen Absorptionsmittels zur Entfernung der sauren Gase mehr oder weniger konstant ist. So ist durch die Reduzierung des Lösungsmittelkreislaufs weniger Dampf erforderlich. Es können Abstreiftemperaturen zwischen etwa 100 und 190 ⁰C bei einem Überdruck zwischen etwa 0 und 4 kg/cm verwendet werden. Die Verwendung dieser niedrigen Regenerierungstemperaturen hat den eindeutigen Vorteil, daß jeder thermische Abbau der organischen Lösungsmittelfraktionen des Absorptionsmittels erheblich reduziert wird.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Flußdiagrairan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der ein Gas-Beschickungsstrom im Gegenstrom mit einem nach unten strömenden Absorptionsmittel in Berührung gebracht wird. Außer den Wärmeaustauschern und Pumpen sind keine weiteren Hilfsmittel dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der zwei getrennte Absorptionssäulen anstelle von nur einer in zwei Teile unterteilten Säule

verwendet werden.

In Fig. 1 wird ein saure Gase enthaltendes Gasgemisch in

den unteren Teil der Absorptionssäule 2 über Leitung 1

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■!,ar·

eingespeist. Die Absorptionssäule 2 weist Böden auf, von denen der unterste mit a und der oberste mit b bezeichnet ist. Die Säule ist durch einen Entnahmeboden 4, der zwischen dem zweiten und dem zehnten Boden angeordnet ist, in zwei Teile unterteilt. Das Gasgemisch wird unterhalb des ersten Bodens (Boden a) und das wässrige Absorptionsmittel oberhalb des obersten Bodens (Boden b) über Leitung 9 eingespeist. Das Gasgemisch steigt in dem unteren Teil nach oben und gelangt über den Entnahmeboden 4 in den oberen Teil der Säule. Es kommt im Gegenstrom mit dem nach unten strömenden wässrigen Absorptionsmittel in Berührung. Infolge der während der Absorption saurer Gase freigesetzten Absorptionswärme nimmt die Temperatur des wässrigen Absorptionsmittels langsam zu. Das erwärmte Absorptionsmittel wird aus der Säule über Leitung 5 abgezogen und in einem Wärmeaustauscher 6 außerhalb der Säule gekühlt und dann wieder in den unteren Teil der Absorptionssäule 2 mittels einer Pumpe 7 und einer Leitung 8 eingespeist. Das Gasgemisch in dem unteren Teil wird mit einem gekühlten und halb-beladenen wässrigen Absorptionsmittel in Berührung gebracht. Als Folge der Absorption der sauren Gase steigt die Temperatur des Absorptionsmittels wieder an.

Das behandelte Gasgemisch, das nunmehr im wesentlichen frei ist von sauren Gasen und/oder Carbonylsulfid und/oder ggfs. Mercaptanen, wird über Leitung 1-1 aus der Säule abgezogen. Das heiße beladene Absorptionsmittel wird aus der Säule 2 an deren Boden über Leitung 12 abgezogen und in einem Wärmeaus-

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-M-

tauscher 10 mit heißem, regeneriertem Absorptionsmittel weiter erhitzt. Anschließend wird das beladene wässrige Absorptionsmittel in eine Abstreifsäule 13 zur Regenerierung eingespeist.

Die Abstreifsäule arbeitet in bezug auf den in der Absorptionssäule angewandten Druck unter reduziertem Druck. Sie wird mittels eines Aufkochers 18 erhitzt. Vom Boden der Abstreif ·- säule' 13 wird über Leitung 14 heißes flüssiges Absorptionsmittel abgezogen und in dem Aufkocher 18 weiter erhitzt. Dann wird es wieder über Leitung 19 in die Abstreifsäule eingespeist. Die aus dem Absorptionsmittel abgestreiften sauren Gase werden aus der Abstreifersäule über Leitung 20 abgezogen. Das nicht mehr beladene regenerierte Absorptionsmittel wird aus der Abstreifersäule 13 über Leitung 15 abgezogen und mittels einer Pumpe 16 wieder in die Absorptionssäule 2 zurückgepumpt. Das heiße nicht beladene Absorptionsmittel wird durch Wärmeaustausch im Wärmeaustauscher 10 wie vorstehend beschrieben gekühlt und dann weiter in einer Kühlvorrichtung 17 abgekühlt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen sauren Gase können zur Herstellung von elementarem Schwefel verwendet v/erden. Dies kann mit Hilfe des allgemein bekannten modifizierten Claus-Verfahrens geschehen. Je nach dem H₂S/CO₂-Verhältnis in den sauren Gasen können diese entweder direkt - vorzugsweise nach erfolgter Kühlung und Kondensierung des Wasserdampfes - in die thermische Stufe der Schwefelrückge-

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-VS-

winnungsanlage eingespeist werden, oder aber sie v/erden vor ihrer Einspeisung in die genannte Stufe einem weiteren Anreicherungsschritt unterworfen.

In Fig. 2 sind für identische Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden. Anstelle einer einzigen Säule 2 werden zwei getrennte Säulen 2a und 2b verwendet. Das Gasgemisch wird aus der Säule 2a - die mit dem unteren Teil der Säule 2 "in

deren

Fig. 1 vergleichbar ist - über Leitung 40 an oberem. Ende abgezogen und am Boden der Säule 2b_ eingespeist. Das halb-beladene Absorptionsmittel verläßt die Säule 2b_ an deren Boden und wird nach dem Kühlen am Kopf der Säule 2_a eingespeist..

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispieli

Ein Beschickungsstrom aus Erdgas, der 3 Volumenprozent H~S und 12 Volumenprozent CO₂ enthielt, wurde bei einer Temperatur von 40 °C und einem Druck von 12 bar sowie einer Strömungsgeschwindigkeit von 100000 Nm /Std. in eine Absorptions-ZAbstreifvorrichtung gemäß Fig. 1 eingespeist. Das verwendete wässrige Absorptionsmittel enthielt 45 % Diisopropanolamin, 40 % Sulfolan und 15 Gewichtsprozent Wasser. Es wurde am oberen Ende der Absorptionssäule mit einer Temperatur von 41 ⁰C eingespeist. Die Säule wies 40 Boden auf, wobei ein Entnahmeboden zwischen dem dritten und vierten Boden angeordnet war.

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Die Temperatur des aus der Säule abgezogenen halb-beladenen Absorptionsmittels betrug 66 °C. Das Absorptionsmittel wurde außerhalb der Säule mit Wasser gekühlt und bei einer Temperatur von 41 ^ wieder unmittelbar unter dem Entnahmeboden eingespeist. Die Temperatur des aus der Absorptionssäule abgezogenen beladenen Absorptionsmittels betrug 57 C. Es wurde dann nach indirektem VJärmeaustausch mit dem heißen, nicht beladenen Absorptionsmittel in die Regeneriersäule geleitet. Es wurde mit einer Temperatur von 91 C in die bei einem Druck von 2,0 kg/cm abs. arbeitende Säule eingespeist. Das regenerierte nicht beladene:- Absorptionsmittel wurde aus der Regeneriersäule mit einer Temperatur von 137 °C abgezogen. Nach erfolgtem Wärmeaustausch mit dem beladenen Absorptionsmittel und Kühlen mit Wasser wurde es mit einer Temperatur von 41 C wieder am oberen Ende der Absorptionssäule eingespeist.

Das am oberen Ende der Absorptionssäule abgezogene behandelte Gasgemisch enthielt weniger als 4 Teile/Million H₃S und weniger als 500 Teile/Million CO₂.

Der Absorptionsmitteldurchsatz betrug 360 m /Std. und die für die Regenerierung erforderliche Dampfmenge betrug 43 t/Std.

Eine Behandlung des vorstehenden Einsatzmaterials in einer normalen Dasbehandlungsanlage, die über keine außerhalb angeordnete Kühlvorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 verfügt und 35 Eöden aufweistf hätte 500 m /Std. Absorptionsmittel und 57 t/Std. Dampf erfordert, um den gleichen Reinheitsgrad des behände1-

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ten Gasgemischs zu erhalten.

- - Beispiel 2

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden
zwei weitere Versuche mit Beschickungsgasen unterschiedlicher Zusammensetzungen und Strömungsgeschwindigkeiten durchgeführt. Die Reaktionsbedingungen und Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle festgehalten. In dieser Tabelle sind auch die Bedingungen und Ergebnisse des Versuchs von Beispiel 1 als
Versuch Nr* 1 aufgeführt.

803844/080$

Tabelle

	Versuch	1	nein	ja	2	nein	ja	3	nein	ja	tv» GO
	Zwischenkühlung	12	12	13	13	17	17	45 *<l
	Gesaratdruck in bar							37 O
	BGSchickungsgas	100000	100000	200000	200000	35000	35000	18 OO
	Gasstrommenge, Nm /Std.
	Zusammensetzung, Vol.-%	3	3	0,7	0,7	7,1	7,1
ce	IL₅S	12	12	2,5	2,5	9,1	9,1
ο co	CO₂	85	85	96,8	96,8	83,8	83,8
00	andere
-*.	Behandeltes Gas
LJ oa	Zusammensetzung, VoI„-%	«CO,0004	< 0,0004	<0,0010	co,ooto	0,0500	0,0500
	H₂S	0,0050	0,0050	0,200	0,200	0,6 500	1 ,70
	CO₂	Rest	Rest.	Rest	Rest	Rest	Rest
	andere	500	360	260	185	200	160
	Absorptionsmittelstrom- ir.onge, m /Std.
	Zusammensetzung des
	Absorptionsiuittels in	45	45	45	45	45
	Diisopropanolamin	40	40	40	40	37
	Sulfolan	15	15	15	15	18
	Was r. or

Fortsetzung der Tabelle

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	j\us der Absorptionsvorrich	nein	ja	nein	ja	3	nein	ja
	tung abgezogenes beladenes
Versuch	^sorptionsmittel
Zwischenkühlung	Anzahl der Austauschböden
[Temperaturen in ⁰C	Dampfverbrauch, t/Std.	41	41	35	35	40	40
Bur Absorptionsvorrichtung
ptrönendos nicht beladenes
!Absorptionsmittel	-	66	-	55	-	55
I jZur SwischenkühIvorrichtung
^₀ «strömendes halb-beladenes
5? Absorptionsmittel	-	41	-	35	-	42
oo »Aus der Zwischenkühlvorrich-
jj* jfcung abgezogenes halb-bela-
_o penes Absorptionsmittel	74	57	67	53	74	60
ÖS O	35	4Oa	15	20*-	10
m	57	43	23	18	17	14,5

Anmerkungen: 1. In den Versuchen 1 und 3 waren die anderen Komponenten des Beschickungsgases hauptsachlich Kohlenwasserstoffe; in Versuch 2 waren die anderen Komponenten N₉, H₉, CO und H-O. ^Δ * <|

2. a Das halb-beladene Lösungsmittel wurde zwischen dem 3. und 4. Boden abgezogen; O

b dito »

c dito

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Entfernen saurer Gase aus einem diese enthaltenden Gasgemisch, dadurch gekennzeichnet , daß das Gasgemisch im Gegenstrom in einer Kontaktierungszone bei einer Temperatur zwischen 15 und 135 C mit einem wässrigen Absorptionsmittel in Berührung gebracht wird, das eine schwache basische Komponente mit einem pK.-Wert von 3 bis 14 bei einer Temperatur von 25 ⁰C in einer Menge von 10 bis 70 Gewichtsprozent sowie SuIfölan und/oder seine Derivate in einer Menge von 25 bis 70 Gewichtsprozent enthält, daß das wässrige Absorptionsmittel am oberen Ende der Kontakierungszone eingespeist, an einem Zwischenpunkt im unteren Teil dieser Zone als halb-beladenes Absorptionsmittel abgezogen und nach Kühlung außerhalb dieser Zone zur v/eiteren Kontaktierung mit dem Gasgemisch wieder in den unteren Teil der Kontaktierungszone eingespeist wird und daß schließlich ein vollständig beladenes wässriges !Absorptionsmittel am Boden der Kontaktierungszone zur Regenerierung durch Erhitzen und/oder Abstreifen abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungszone 10 bis 50 Austauschboden umfaßt und daß das wässrige Absorptionsmittel an einem Zwischenpunkt oberhalb des zweiten Austauschbodens abgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungszone 20 oder mehr Austauschboden aufweist und

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daß das wässrige Absox-ptionsmittel an einem Zwischenpunkt unterhalb des fünfzehnten Austauschbodens abgezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungszone weniger als 20 Böden aufweist und daß das wässrige Absorptionsmittel an einem Zwischenpunkt unterhalb des zehnten Austauschbodens abgezogen wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene wässrige Absorptionsmittel außerhalb der Kontaktierungszone auf eine Temperatur zwischen 20 und 70 °C abgekühlt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene Absorptionsmittel außerhalb der Kontaktierungszone auf eine Temperatur gekühlt wird, die der übr am oberen Ende der Absorptionssäule eingespeisten wässrigen Absorptionsmittels ganz oder im wesentlichen entspricht.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionszone in bezug auf den Absorxjtionsmittelfluß durch einen Entnahmeboden für das gesamte Absorptionsmittel in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt ist.

8.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionszone zwei Absorptionssäulen unterschiedlicher Säulenlänge aufweist, die so angeordnet sind,

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daß das Gasgemisch zuerst in der kürzeren Säule mit einem gekühlten, halb-beladenen, am oberen Ende dieser Säule eingespeisten Absorptionsmittel in Berührung kommt und dann erst im Gegenstrom mit einem nicht beladenen Absorptionsmittel in der längeren Säule kontaktiert wird und daß das beladene Absorptionsmittel, das in der kürzeren Säule abgezogen wird, nach Regenerierung und Kühlung als nicht beladenes Absorptionsmittel am Kopf der längeren Säule eingespeist wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte, halb-beladene Absorptionsmittel in den unteren Teil der. Säule unmittelbar unterhalb des Entnahmebodens eingespeist wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid mit solchen Partialdrücken enthält, daß deren Summe bei der v/ährend der Absorption angewandten Temperatur weniger als 3,0 bar beträgt.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch bei Temperaturen des nicht beladenen Absorptionsmittels zwischen 30 und 65 ⁰C Schwefelwasserstoff entsprechend einem Partialdruck zwischen 0,025 und 0,6 bar enthält.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß das Gasgemisch im wesentlichen frei von Schwefelwasserstoff ist und Kohlendioxid bei einer Temperatur des nicht beladenen Absorptionsmittels von 30 bis 65 ⁰C entsprechend einem Partialdruck zwischen 0,1 und 2,0 bar enthält.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch mit dem wässrigen Absorptions-

2 mittel bei einem Druck zwischen 1 und 100 kg/cm abs., vor-

zugsweise zwischen 5 und 70 kg/cm abs., in Berührung gebracht

wird.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die schwache basische Komponente Diisopropanolamin oder Methyldiäthanolamin ist.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das beladene wässrige Absorptionsmittel bei einer Temperatur zwischen 100 und 190 C und einem Überdruck zwischen

0,0 und 4 kg/cm regeneriert wird.

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