DE2817084C2

DE2817084C2 - Verfahren zum Entfernen saurer Gase aus einem diese enthaltenden Gasgemisch

Info

Publication number: DE2817084C2
Application number: DE2817084A
Authority: DE
Inventors: Jan Verloop; Erik Svend Ernst Den Haag 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: 1992-02-20
Anticipated expiration: 1998-04-20
Also published as: CA1113723A; NL7804154A; AR210448A1; AU3525278A; JPS53131972A; FR2387678A1; AU516485B2; TR21114A; GR64822B; JPS6139093B2; DE2817084A1; GB1589231A; BR7704428A; ZA782241B; FR2387678B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen saurer Gase aus einem diese enthaltenden Gasgemisch.
Verfahren zum Entfernen saurer Gase, wie H&sub2;S und CO&sub2;, 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 regenerierte Absorptionsmittel (allgemein als "armes" Absorptionsmittel bezeichnet) wird wieder mit dem Beschickungsgasgemisch in der Absorptionszone in Berührung gebracht, während die entstandenen sauren Gase in eine(n) Kühlvorrichtung/ Kondensator geleitet werden, 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 H&sub2;S und CO&sub2; enthält, vor der weiteren Aufarbeitung und/oder Verwendung des Gasgemischs auf geringe Anteile zu reduzieren. Es ist beispielsweise bekannt, daß ein 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&sub2;S und CO&sub2; 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&sub2;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 bei der Teilverbrennung entstehenden Nebenprodukten H&sub2;S und CO&sub2; 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 Abstreifdampf 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 Absorptionsmittelkreislaufs 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 Reinigungsgrad 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, bei dem 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_b-Wert von 3 bis 14 bei einer Temperatur von 25°C in einer Menge von 10 bis 70 Gewichtsprozent sowie Sulfolan und/oder seine Derivate in einer Menge von 25 bis 70 Gewichtsprozent enthält. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Absorptionsmittel 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 Gasgemisch wieder eingespeist wird. Am Boden der Kontaktierungszone wird sodann ein vollständig beladenes wäßriges Absorptionsmittel zur Regenerierung durch Erhitzung 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 Schwefelwasserstoffs 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 erfindungsgemäße Verfahren genutzt, wenn es für Gasgemische angewendet wird, deren Schwefelwasserstoffpartialdruck bei einer Temperatur des nicht beladenen Absorptionsmittels von 30 bis 65°C zwischen 0,025 und 0,6 bar beträgt. Wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxid aus im wesentlichen keinen Schwefelwasserstoff (weniger als 0,1 Volumenprozent H&sub2;S) 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 erfindungsgemäße 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 während eines Teils des Jahres, nicht unter die vorstehend genannte Temperatur fällt. Aber selbst unter diesen Umständen kann ein Zwischenkühlen auf Temperaturen von 65°C erheblich zur Reduzierung des Absorptionsmittelskreislaufs beitragen.
Die verwendete Kontaktierungszone umfaßt vorzugsweise zwischen 10 und 50 Austauschböden, wie Ventilböden, 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 Absorptionsmittel besteht aus einem "chemischen" Lösungsteil, das heißt der schwachen basischen Komponente, und einem "physikalischen" Lösungsteil, das heißt dem Sulfolan 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 Dissoziationskonstante ausgedrückt. So hat eine starke Base einen niedrigen pK_b-Wert, während eine schwache Basis einen sich der oberen Grenze pK_b = 14 nähernden Wert aufweist). Basen, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignen, haben bei 25°C einen pK_b-Wert zwischen 3 und 14. Besonders geeignet sind Alkanolamine, insbesondere solche Amine, die je Alkanolradikal 1 bis 4, vorzugsweise aber 2 bis 3, Kohlenstoffatome aufweisen. Beispiele hierfür sind unter anderem Monoäthanolamin, 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 Cyclotetramethylensulfone angehören. Die Derivate der Basisverbindung Cyclotetramethylensulfon (Thiophentetrahydro-1,1-dioxid), welches auch als Sulfolan bekannt ist, sollten vorzugsweise nicht mehr als 4, optimal jedoch nicht mehr als 2 Alkylsubstituenten, im Tetramethylensulfonring aufweisen. Das Sulfolan 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 Sulfolan oder seine Derivate sind in dem Absorptionsmittel vorzugsweise in einer Menge zwischen 30 und 55 Gewichtsprozent vorhanden. Der Rest des gemischten Lösungsmittels besteht im wesentlichen aus 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, 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°C abgekühlt. Optimal wird das abgezogene halb-beladene 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 Austauschböden 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 in der längeren Säule kontaktiert wird.
Das aus der kürzeren Säule austretende beladene Absorptionsmittel wird regeneriert, gekühlt und am oberen Ende der längeren 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.
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 0 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 zwischen 1 und 100 kg/cm² abs. in innige Berührung gebracht wird. Die Drücke liegen vorzugsweise zwischen 5 und 70 kg/cm² abs. Die Absorption in der Absorptionssäule erfolgt vorzugsweise durch Kontaktierung im Gegenstrom bei Temperaturen zwischen 15 und 135°C und optimal zwischen 30°C und 80°C, wobei die Temperatur am Boden der Absorptionssäule 5 bis 30°C 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 beladene Absorptionsmittellösung in der Nähe des Bodens oder an 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/cm² 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 Flashzone 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/cm² abs. entfernt wird. Alsdann wird das Absorptionsmittel wie bereits beschrieben regeneriert.
Einer der hauptsächlichen Vorteile der Verwendung des flüssigen 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 100 und 190°C bei einem Überdruck zwischen 0 und 4 kg/cm² 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 Flußdiagramm 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 Ausführungform 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 1eingespeist. 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 ggf. Mercaptanen, wird über Leitung 11 aus der Säule abgezogen. Das heiße beladene Absorptionsmittel wird aus der Säule 2 an deren Boden über Leitung 12 abgezogen und in einem Wärmeaustauscher 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 Aufkochens 18 erhitzt. Vom Boden der Abstreifsäule 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 werden. Dies kann mit Hilfe des allgemein bekannten modifizierten Claus-Verfahrens geschehen. Je nach dem H&sub2;S/CO&sub2;- Verhältnis in den sauren Gasen können diese entweder direkt - vorzugsweise nach erfolgter Kühlung und Kondensierung des Wasserdampfes - in die thermische Stufe der Schwefelrückgewinnungsanlage eingespeist werden, oder aber sie werden 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 2 a und 2 b verwendet. Das Gasgemisch wird aus der Säule 2 a - die mit dem unteren Teil der Säule 2 in Fig. 1 vergleichbar ist - über Leitung 40 an deren oberem Ende abgezogen und am Boden der Säule 2 b eingespeist. Das halb-beladene Absorptionsmittel verläßt die Säule 2 b 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.

Beispiel 1

Ein Beschickungsstrom aus Erdgas, der 3 Volumenprozent H&sub2;S und 12 Volumenprozent CO&sub2; enthielt, wurde bei einer Temperatur von 40°C und einem Druck von 12 bar sowie einer Strömungsgeschwindigkeit von 100 000 Nm³/Std. in eine Absorptions-/Abstreifvorrichtung 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°C eingespeist. Die Säule wies 40 Böden auf, wobei ein Entnahmeboden zwischen dem dritten und vierten Boden angeordnet war.
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°C wieder unmittelbar unter dem Entnahmeboden eingespeist. Die Temperatur des aus der Absorptionssäule abgezogenen beladenen Absorptionsmittels betrug 57°C. Es wurde dann nach indirektem Wärmeaustausch 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/cm² 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 H&sub2;S und weniger als 500 Teile/Million CO&sub2;.
Der Absorptionsmitteldurchsatz betrug 360 m³/Std. und die für die Regenerierung erforderliche Dampfmenge betrug 43 t/Std.
Eine Behandlung des vorstehenden Einsatzmaterials in einer normalen Gasbehandlungsanlage, die über keine außerhalb angeordnete Kühlvorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 verfügt und 35 Böden aufweist, hätte 500 m³/Std. Absorptionsmittel und 57 t/Std. Dampf erfordert, um den gleichen Reinheitsgrad des behandelten 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. &udf53;ns&udf54;¸&udf50;

Claims

1. Verfahren zum Entfernen saurer Gase aus einem diese enthaltenden Gasgemisch, bei dem 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_b-Wert von 3 bis 14 bei einer Temperatur von 25°C in einer Menge von 10 bis 70 Gewichtsprozent sowie Sulfolan und/oder seine Derivate in einer Menge von 25 bis 70 Gewichtsprozent enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Absorptionsmittel am oberen Ende der Kontaktierungszone eingespeist, an einem Zwischenpunkt im unteren Teil dieser Zone als halb-beladenes Absorptionsmittel abgezogen und nach Kühlung außerhalb dieser Zone zur weiteren 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 Austauschböden umfaßt und daß das wäßrige Absorptionsmittel an einem Zwischenpunkt oberhalb des zweiten Austauschbodens abgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungszone 20 oder mehr Austauschböden aufweist und daß das wäßrige Absorptionsmittel an einem Zwischenpunkt unterhalb des fünfzehnten Austauschbodens abgezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 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 einem der Ansprüche 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 einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene Absorptionsmittel außerhalb der Kontaktierungszone auf eine Temperatur gekühlt wird, die der des am oberen Ende der Absorptionssäule eingespeisten wäßrigen Absorptionsmittels entspricht.

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

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionszone zwei Absorptionssäulen unterschiedlicher Säulenlänge aufweist, die so angeordnet sind, 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 einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid mit solchen Partialdrücken enthält, daß deren Summe bei der während der Absorption angewandten Temperatur weniger als 3,0 bar beträgt.

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

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch frei von Schwefelwasserstoff ist und Kohlendioxid bei einer Temperatur des nicht beladenen Absorptionsmittels von 30 bis 65°C entsprechend einem Partialdruck zwischen 0,1 und 2,0 bar enthält.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch mit dem wäßrigen Absorptionsmittel bei einem Druck zwischen 1 und 100 kg/cm² abs., vorzugsweise zwischen 5 und 70 kg/cm² abs., in Berührung gebracht wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die schwache basische Komponente Diisopropanolamin oder Methyldiäthanolamin ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 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/cm² regeneriert wird.