DE3112792C2 - Verfahren zur Regenerierung einer Absorptionslösung, die mit einer oder mehreren gasförmigen Verbindungen beladen ist, welche durch Erhitzen freigesetzt werden können und/oder durch Abstreifen mitgenommen werden können, und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Regenerierung einer Absorptionslösung, die mit einer oder mehreren gasförmigen Verbindungen beladen ist, welche durch Erhitzen freigesetzt werden können und/oder durch Abstreifen mitgenommen werden können, und Anlage zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung einer
Absorptionslösung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Sie bezieht sich insbesondere auf die Regenerierung einer
Absorptionslösung und insbesondere einer wäßrigen
Absorptionslösung, die mit gasförmigen sauren Verbindungen,
wie beispielsweise H₂S und/oder CO₂, beladen sind, wobei die
beladene Lösung beispielsweise aus einer Absorptionsstufe
stammt, in deren Verlauf die neue oder aus einer
unterzogenen Regenerierung kommende Absorptionslösung in
Kontakt mit einem Gas gebracht wird, das eine oder mehrere
saure Verbindungen, wie beispielsweise H₂S und CO₂
einschließt. Sie befaßt sich auch mit einer Anlage zur
Durchführung dieses Verfahrens.
Die Beseitigung saurer Verbindungen, insbesondere H₂S
und/oder CO₂, die in Gasen enthalten sind, erfolgt im
allgemeinen durch Waschen dieser Gase mit Hilfe einer
Absorptionslösung, welche die sauren Verbindungen durch
einfaches physikalisches Lösen oder/und durch Auflösung nach
Bildung eines Salzes oder eines thermisch instabilen
Komplexes durch Umsetzung dieser sauren Verbindungen mit
einer in der Absorptionslösung vorliegenden basischen
Verbindung zurückhält. In der Praxis wird das zu
behandelnde, die zu beseitigenden sauren Verbindungen
einschließende Gas in einer Absorptionszone mit einer
Absorptionslösung in Berührung gebracht, wobei solche Druck-
und Temperaturbedingungen gewählt werden, daß die
Absorptionslösung praktisch die Gesamtheit der sauren
Verbindungen bindet. Das gereinigte Gas entweicht am Kopf
der Absorptionszone und wird, falls notwendig, anschließend
einem Natronwäscher zugeführt, in dem die letzten Spuren
saurer Verbindungen, die noch enthalten sein können,
zurückgehalten werden. Am Boden der Absorptionszone zieht
man die mit den sauren Verbindungen beladene
Absorptionslösung ab, um sie einer Regenerierbehandlung zu
unterziehen, d. h. um sie von den gebundenen sauren
Verbindungen zu befreien und somit ihre Absorptionskraft
gegenüber den genannten sauren Verbindungen wieder
herzustellen. Zur Durchführung dieser Regenerierung führt
man die zu regenerierende Absorptionslösung, d. h. die aus
der Absorptionszone abgezogene beladene Absorptionslösung,
in den oberen Teil einer Regenerierungszone ein, und man
hält die zu regenerierende Absorptionslösung beim Sieden und
unter Druck in dieser Zone. Die notwendige Wärme zur
Beibehaltung dieses Siedezustandes wird durch erneutes
Sieden der in der Regenerierungszone gehaltenen
Absorptionslösung geliefert, d. h. durch indirekten
Wärmeaustausch zwischen einem Teil der zu regenerierenden
Lösung, welcher sich im unteren Teil der Regenerierungszone
befindet und einer heißen Flüssigkeit von geeigneter
Temperatur, im allgemeinen gesättigtem Wasserdampf. Im
Verlauf der Regenerierung werden die in der beim Sieden
gehaltenen zu regenerierenden Absorptionslösung enthaltenen
sauren Verbindungen freigesetzt und durch die Dämpfe der
Absorptionslösung abgestreift. Die genannten gasförmigen
sauren Verbindungen treten am Kopf der Regenerationszone aus
und werden durch ein Kondensatorsystem abgeführt, welches
die flüssige Phase in die Regenerationszone zurückbringt,
was zur Kondensation der aus der Regenerationszone
mitgerissenen Absorptionslösung mit den gasförmigen Säuren
führt. Am Boden der Regenerierungszone zieht man die heiße
regenerierte Absorptionslösung ab und führt diese
regenerierte Lösung der Absorptionszone zu, nachdem ein Teil
der Kalorien der Lösung zum Wiedererhitzen durch indirekten
Wärmeaustausch der von der Absorptionszone abgezogenen zu
regenerierenden Lösung vor deren Einführung in die
Regenerierungszone benutzt worden ist.
Der indirekte Wärmeaustausch zwischen der zu regenerierenden
Absorptionslösung und der warmen regenerierten Lösung
ermöglicht leicht die Rückgewinnung eines Teils der
fühlbaren Wärme letzterer Lösung, jedoch ist die
Wirtschaftlichkeit der aus einer derartigen Wiedergewinnung
resultierenden Energie wenig konsequent. Tatsächlich dient
ein wesentlicher Teil der zur Zeit des indirekten
Wärmeaustauschs wiedergewonnenen Kalorien zur Verdampfung
einer Fraktion der zu regenerierenden Absorptionslösung, der
direkt am Kopf der Regenerierungszone mit den freigesetzten
gasförmigen sauren Verbindungen austritt, wenn die
wiedererhitzte zu regenerierende Lösung in die
Regenerierungszone eingeführt wird. Auf Grund dieser
Tatsache nimmt diese verdampfte Fraktion nicht am
Abstreifvorgang der gasförmigen sauren Verbindungen in der
Regenerierungszone teil, sondern benötigt währenddessen
einen Verbrauch des flüssigen Kühlmittels zu seiner
Kondensation in dem Kondensatorsystem, durch das die
freigesetzten sauren Verbindungen wandern. Vielmehr
ermöglicht der indirekte Wärmeaustausch zwischen der warmen
regenerierten Absorptionslösung und der zu regenerierenden
Absorptionslösung lediglich die Rückgewinnung eines relativ
geringen Teils der fühlbaren Wärme der warmen regenerierten
Absorptionslösung, und es ist nach diesem Wärmeaustausch
notwendig, die regenerierte Absorptionslösung einer
anschließenden indirekten Abkühlung mit Hilfe einer kalten
Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zu unterziehen, um sie
auf geeignete Temperatur für die Kontaktierung in der
Absorptionszone mit dem zu reinigenden, die zu beseitigenden
sauren Verbindungen einschließenden Gas zu bringen. Dieser
zusätzliche Schritt der indirekten Abkühlung braucht in
gleicher Weise eine erhebliche Menge Kühlflüssigkeit.
In der US-PS 3 823 222, welche ein Verfahren zur Abtrennung
der sauren Gase CO₂ und H₂S betrifft, die in den heißen
Gasen enthalten sind, welche gleichzeitig Wasserdampf
einschließen, wobei man diese Gase mit Hilfe einer
alkalischen Absorptionslösung, insbesondere mit einer
wäßrigen Kaliumcarbonatlösung, in einer Absorptionszone zur
Festlegung der sauren Verbindungen wäscht, dann die mit den
sauren Verbindungen beladene alkalische Absorptionslösung
durch Dampfabstreifung in einer Regenerierungszone
regeneriert, in der die Lösung im Verlauf der Regenerierung
durch erneutes Sieden mit Wasserdampf erhitzt wird, und die
regenerierte Absorptionslösung in Richtung der
Absorptionszone rückgeführt wird, wurde vorgeschlagen, die
Wiedergewinnung der fühlbaren Wärme, die einerseits in den
von ihrem Gehalt an sauren Gasen zu reinigenden heißen
Gasen und andererseits in der regenerierten
Absorptionslösung enthalten ist, auf das Niveau der
Regenerationsphase zu verbessern. Um dies durchzuführen,
wandern die zu reinigenden heißen Gase zuerst in indirektem
Wärmeaustausch mit dem siedenden Wasser unter Erzeugung
eines ersten Wasserdampfstroms unter Druck und partieller
Abkühlung dieses Gases. Die partiell gekühlten Gase werden
dann in indirekten Wärmeaustausch mit einem Teil der
Absorptionslösung gebracht, die in dem unteren Teil der
Regenerierungszone enthalten ist, wobei ein zweiter
Wasserdampfstrom mit einem geringeren Druck als derjenige
des ersten Stroms und neue Abkühlung der zu reinigenden
Phase entstehen. Die der erneuten Abkühlung unterliegenden
Gase werden dann zu der Absorptionszone geführt, während der
zweite Wasserdampfstrom in die Regenerierungszone als
Abstreifwasserdampf eingeführt wird. Schließlich wird die
aus der Regenerierungszone abgezogene regenerierte
Absorptionslösung zu einer Entspannungszone geführt, die
unter einem durch Dampfstrahlpumpe verminderten Druck
gehalten wird, so daß eine bestimmte Menge Wasserdampf unter
dem angegebenen verminderten Druck gebildet wird, und die
regenerierte Absorptionslösung partiell abgekühlt wird,
wobei die partiell abgekühlte Lösung dann zu der
Absorptionszone nach einer zusätzlichen Abkühlung geführt
wird, um sie auf die geeignete Temperatur zur Kontaktierung
mit dem zu reinigenden Gas zu bringen. Der erste
Wasserdampfstrom unter Druck wird als Wasserdampfantrieb in
der Dampfstrahlpumpe verwendet, um den Druck in der
Entspannungszone zu vermindern und den in dieser Zone
gebildeten Wasserdampf unter vermindertem Druck zu
komprimieren, und das Gemisch aus Antriebswasserdampf und
aus der Entspannung stammendem Wasserdampf, das aus der
Strahlpumpe bei einem Druck in der Nähe des Drucks am Boden
der Regenierungszone austritt, wird in die Zone insofern als
zusätzlicher Abstreifwasserdampf eingeführt.
Obgleich eine verbesserte Rückgewinnung von Wärme ermöglicht
wird, ergibt dieses Verfahren trotzdem gewisse
Unzulänglichkeiten. Zunächst betrifft dies zu reinigende
Gase, deren Temperatur relativ erhöht ist, beispielsweise
150 bis 200°C, was nicht den Hauptteil der Fälle ausmacht.
Dann erfordert die Verwendung einer Dampfstrahlpumpe zur
Beibehaltung der Entspannungszone unter vermindertem Druck
und Komprimierung des in dieser Entspannungszone gebildeten
Wasserdampfs zum Mitreißen dieses Strahls, eine
Antriebswasserdampfmenge aufzubieten, welche die im Verlauf
der Entspannung der regenerierten Absorptionslösung erzeugte
Wasserdampfmenge übertrifft, was in dem Fall, wo der
Antriebswasserdampf nicht direkt durch Abkühlung des zu
reinigenden Gases erzeugt werden kann, erfordert, eine
Wasserdampfquelle zusätzlich zu der Wasserdampfquelle, die
zum erneuten Sieden der Absorptionslösung im Verlauf der
Regenierung verwendet wird, zur Verfügung zu stellen. Ferner
muß die Antriebswasserdampfmenge, die zum Funktionieren der
Dampfstrahlpumpe verwendet wird, auf Dauer aus der
Regenerierungszone entfernt werden, um die Wasserbilanz der
Absorptionslösung zu beachten, und dieser überschüssige
Wasserdampf ergibt nach Kondensation ein mit den sauren
Gasen und insbesondere durch H₂S verunreinigtes Wasser,
dessen Abführung Probleme aufwirft.
Aus der DE-OS 19 14 810 ist auch bereits ein Verfahren zur
Abtrennung von CO₂ und/oder H₂S aus Gasgemischen bekannt,
welches sich zur Behandlung von kalt zugeführten Gasen
eignet.
Der hier verwendete Regenerationsturm umfaßt zwei
übereinander angeordnete Regenerationszonen, die nicht
miteinander kommunizieren, nämlich eine obere
Regenerationszone G und eine untere Regenerationszone H, von
denen letztere bei einem höheren Druck und entsprechend
höherer Temperatur betrieben wird. Die durch eine Leitung
aus der unteren Regenerationszone H des Regenerationsturms
abgezogene regenerierte Absorptionslösung wird in einer
einzigen Stufe in der Vorlage entspannt und der entwickelte
Dampf über eine Leitung der Unterseite der oberen
Regenerationszone G zur Verwendung als Abstreifdampf
zugeführt. Der durch Expansion der Regenerationslösung aus
der Regenerationszone H entwickelte Dampf wird bei dieser
bekannten Anlage in die Regenerationszone G injiziert, die
bei niedrigerem Druck und entsprechend niedrigerer
Temperatur betrieben wird. Dies bedeutet, daß der durch die
Leitung aus der Vorlage zur Regenerationszone G geführte
Dampf nicht (erneut) komprimiert wird.
Das Verfahren der DE-OS 19 14 810 benötigt einen hohen
Gesamtenergie-Aufwand, um die erforderliche
Absorption/Regeneration, die jeweils zweistufig erfolgt,
durchzuführen. Insgesamt ist es ein System, in dem die mit
höherem Druck und bei niedrigerem Druck arbeitenden
Regenerierungszonen, sowie die bei verschiedenen
Temperaturen arbeitenden Absorptionszonen gegenseitig genau
aufeinander abgestimmt sein müssen, um zu funktionieren.
Erfindungsgemäß soll ein Verfahren zur Regenerierung einer
Absorptionslösung, die mit einer oder mehreren normalerweise
gasförmigen Verbindungen, insbesondere H₂S und CO₂, beladen
ist, die durch erneutes Sieden der Absorptionslösung
freigesetzt werden können, wobei man gleichzeitig eine
Entspannung der regenerierten Absorptionslösung mit Bildung
einer Dampfphase durchführt, die man in die
Regenerationszone wieder einbläst, geschaffen werden, wobei das
Regenerationsverfahren allgemeine Anwendbarkeit besitzt und dazu dient,
Nachteile der bisherigen Verfahren unter Entspannung der
regenerierten Absorptionslösung zu vermeiden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren
zur Regenerierung einer Absorptionslösung, die mit einer
oder mit mehreren normalerweise gasförmigen Verbindungen
beladen ist, die durch Erhitzen und/oder durch Abstreifen
freigesetzt werden können, bei dem man die zu
regenerierende Lösung in eine Regenerierungszone einbläst
bzw. eindüst, die zu regenerierende Lösung in dieser Zone
unter Bedingungen hält, die einen absoluten Druck am Boden
der Zone von mehr als 1,2 bar und vorzugsweise zwischen 1,3
bis 5 bar sicherstellen und eine Freisetzung und/oder
Abstreifen der absorbierten gasförmigen Verbindungen
erlauben, die freigesetzten gasförmigen Verbindungen am Kopf
der Regenerierungszone entfernt und die regenerierte Lösung
am Boden dieser Zone abzieht, diese regenerierte
Lösung unter Freigabe einer Dampfphase entspannt und
eine Dampfphase bildet, die auf einen Druck wieder
komprimiert ist, der gleich dem Druck am Boden der
Regenierungszone ist und die freigesetzte Dampfphase
einschließt, und bei dem die so erhaltene, wieder komprimierte Dampfphase
in den unteren Teil der Regenerierungszone einführt; es ist
dadurch gekennzeichnet, daß man die Entspannung der
regenerierten Absorptionslösung in mehreren
aufeinanderfolgenden Entspannungsstufen durchführt, d. h.
einer Anfangsstufe, gegebenenfalls einer oder mehreren
Zwischenstufen und eine abschließenden Stufe und die
komprimierte Dampfphase durch allmähliche Wiederkompression der
im Verlauf der aufeinanderfolgenden Entspannungsstufen
freigesetzten Dampfphasen bildet,
indem man (i) die im Verlauf einer beliebigen
Entspannungsstufe, welche der Anfangsentspannungsstufe
folgt, freigesetzte Dampfphase auf einen Druck
komprimiert, der gleich dem Druck der Dampfphase ist, die
im Verlauf der dieser beliebigen Stufe unmittelbar
vorausgehenden Entspannungsstufe freigesetzt worden ist,
wobei diese Rekompression entweder allein mit der im
Verlauf der beliebigen Entspannungsstufe, wenn letztere
die Endstufe ist, freigesetzten Dampfphase durchgeführt wird oder mit einer Dampfphase, die erhalten wird,
durch Vereinigung während dieser Kompression der im
Verlauf der beliebigen Entspannungsstufe freigesetzten
Dampfphase und einer Dampfphase mit gleichem Druck, die
aus den nach und nach im Verlauf der auf die beliebige
Entspannungsstufe folgenden Entspannungsstufen sämtlichen
freigesetzten Dampfphasen besteht,
(ii) die im Verlauf der ersten
Entspannungsstufe freigesetzte Dampfphase mit der
Dampfphase von gleichem Druck, die aus sämtlichen, im
Verlauf der Entspannungsstufen, welche der ersten
Entspannungsstufe folgen, freigesetzten Dampfphasen
besteht, vereinigt, und (iii) das Ganze auf den
gleichen Druck wie den Druck am Boden der Regenerierzone
bringt, wobei jede Rekompression unter Beibehaltung der Abgabemenge
zwischen der komprimierten Flüssigkeit und
der zu komprimierenden Flüssigkeit durchgeführt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Verbesserung dieses
Regenerationsverfahrens besteht darin, daß die regenerierte
Absorptionslösung in einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden
Expansionsstufen entspannt oder expandiert wird, wobei in
jeder Stufe eine Dampfphase freigesetzt wird. Die
freigesetzten Dampfphasen werden jeweils wieder soweit
komprimiert, daß sie eine komprimierte Dampfphase bilden,
die in die Regenerationszone als Teil des Abstreifungsgases
injiziert werden kann. Dabei wird eine jede Kompression
einer Dampfphase unter Beibehaltung der Abgabemenge
zwischen der zu komprimierenden Flüssigkeit und der
komprimierten Flüssigkeit durchgeführt.
In einem Reinigungsvorgang für Gase, welche saure gasförmige
Verbindungen, wie H₂S und/oder CO₂, einschließen, und die
einen Absorptionsschritt, in dessen Verlauf das zu
reinigende Gas durch eine Absorptionslösung gewaschen wird,
welche die sauren gasförmigen Verbindungen zurückhalten,
einen Schritt zur Regenerierung der mit sauren Verbindungen
beladenen Absorptionslösung und eine Rückführung der
regenerierten Absorptionslösung zur Absorptionsstufe
umfassen, ermöglicht die Durchführung der Regenerierung
gemäß dem Vorschlag der Erfindung, eine Wirtschaftlichkeit
der Gesamtenergie, die sich als günstiger im Hinblick auf
eine Durchführung der Regenerierung in klassischer Form oder
gemäß der Technik, die eine Wasserdampfstrahlpumpe
verwendet, wie in der vorgenannten US-PS 3 823 222
angegeben, erweist.
Insbesondere wird die Entspannung der von der
Regenerierungszone abgezogenen regenerierten Lösung in n
aufeinanderfolgenden Entspannungsstufen bzw. -etappen
durchgeführt, nämlich einer Anfangsstufe, (n-2)
zwischenstufen und einer abschließenden Stufe, wobei n eine
ganze Zahl von 2 bis 4 ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des
Regenerationsverfahrens gemäß der Erfindung bewirkt man das
Entspannen der regenerierten, von der Regenerierungszone
abgezogenen Lösung in zwei Stufen, man erhöht den Druck der
Dampfphase,die in der abschließenden Entspannungsstufe
freigesetzt wurde, auf den gleichen Wert, wie derjenige
Druck der Dampfphase, die im Verlauf der
Anfangsentspannungsstufe freigesetzt wurde, man vereinigt
diese Phasen von gleichem Druck und komprimiert das Ganze
auf den gleichen Druck, wie der Druck am Boden der
Regenerierungszone, die man in den unteren Teil der
Regenerierungszone einführt, wobei die Wiederkompression so
durchgeführt wird, daß die Abgabemenge der zu
komprimierenden Flüssigkeit gleich der Abgabemenge der
komprimierten Flüssigkeit ist, die sich aus dieser
Wiederkompression ergibt.
Der Druck der im Verlauf der abschließenden
Entspannungsstufe freigesetzten Dampfphase kann Werte
erreichen, die je nachdem in der Nähe von Atmosphärendruck
oder sogar sehr unterhalb Atmosphärendruck liegen können. In
vorteilhafter Weise führt man die Entspannung der von der
Regenerierungszone abgezogenen regenerierten
Absorptionslösung so durch, daß der Druck der im Verlauf
der abschließenden Entspannungsstufe freigesetzten
Dampfphase einen Wert von 0,5 bis 2 bar absolut aufweist,
wobei dieser Druck natürlich unterhalb des Drucks am Boden
der Regenerierungszone liegt.
Im Verlauf der aufeinanderfolgenden Entspannungsstufen kann
der Druckabfall für jede Entspannungsstufe von einer
Entspannungsstufe zur anderen variieren oder einen genau
konstanten Wert behalten.
In der Regenerierungszone kann die Freisetzung und Mitnahme durch
Abstreifen der von der zu regenerierenden
Absorptionslösung absorbierten gasförmigen Verbindungen
entweder nur durch Eindüsen, eines Abstreifdampfes
in die Regenerierzone oder durch
Zuführen der zur Freisetzung der absorbierten gasförmigen
Verbindungen und zur Herstellung aus dieser Lösung eines Abstreifdampfes
notwendigen Kalorien zu
der in dieser Zone enthaltenen zu regenerierenden Lösung erfolgen.
Man kann auch die absorbierten gasförmigen
Verbindungen nur durch Eindüsen
eines Abstreifdampfes in die
Regenerierungszone freisetzen und abstreifen oder auch indem
man ein Erhitzen der zu regenerierenden Lösung mit einem
Eindüsen eines Abstreifdampfes kombiniert.
Die zu regenerierende Absorptionslösung, welche mit einer
oder mehreren gasförmigen Verbindungen beladen ist, die
durch Erhitzen der Lösung freigesetzt werden können und/oder
durch Abstreifen aus dieser Lösung mitgerissenwerden
können, ist insbesondere eine Absorptionslösung, welche
saure Verbindungen, wie CO₂, H₂S und eventuell COS,
einschließt.
Eine derartige mit sauren Verbindungen beladene
Absorptionslösung, wird beispielsweise aus der Reinigung
verschiedener Gase, insbesondere Naturgas, erhalten, welche
eine oder mehrere gasförmige saure Verbindungen, wie
beispielsweise CO₂, H₂S, COS einschließen, indem das zu
reinigende Gas mit einer Absorptionslösung in Berührung
gebracht wird, die dahingehend ausgewählt ist, daß sie unter
geeigneten Druck- und Temperaturbedingungen beispielsweise
unter den absoluten Drücken von 1 bis 120 bar und bei
Temperaturen in der Größenordnung von 30 bis 110°C
arbeitet.
Die zur Festlegung der absorbierbaren gasförmigen
Verbindungen und insbesondere der gasförmigen sauren
Verbindungen, wie CO₂, H₂S, COS verwendete Absorptionslösung
kann eine beliebige in der Technik für diesen Zweck bekannte
Absorptionslösung sein. Diese Absorptionslösung kann
insbesondere aus einem organischen Lösungsmittel bestehen,
wie beispielsweise Phosphorsäureester, oder Sulfolan, das
gegebenenfalls Zusätze, wie beispielsweise Amine,
einschließt. Meistens besteht die Absorptionslösung aus
einer wäßrigen Lösung einer basischen Verbindung, welche die
zu absorbierenden sauren Verbindungen, insbesondere CO₂ und
H₂S, in Form von unter Erhitzen zersetzbaren Komplexen
fixiert oder bindet, wobei die wäßrige basische Lösung
beispielsweise eine wäßrige Kaliumphosphatlösung oder
Kaliumcarbonatlösung, eine wäßrige Lösung einer Aminosäure,
wie beispielsweise Glykokol, und insbesondere eine wäßrige
Lösung eines primären, sekundären oder tertiären
Alkanolamins ist, wie insbesondere Monoäthanolamin,
Diäthanolamin, Triäthanolamin, Methyldiäthanolamin,
Diisopropanolamin. Insbesondere wird die in den oberen Teil
der Regenerierungszone eingeführte zu regenerierende
Absorptionslösung, die aus einer Absorptionszone kommt, in
der ein Gas, insbesondere ein Naturgas, die absorbierbaren
Verbindungen und insbesondere eine oder mehrere saure
gasförmige Verbindungen, wie CO₂, H₂S, COS, enthält,
vorzugsweise im Gegenstrom durch die regenerierte
Absorptionslösung gewaschen, welche aus der abschließenden
Entspannungsstufe kommt, die der Regenerierung folgt, wobei
die regenerierte entspannte Lösung vor ihrer Eindüsung in
die Absorptionszone zum Wiedererhitzen durch indirekten
Wärmeaustausch verwendet wird, wobei die zu regenerierende
Absorptionslösung vor ihrer Einführung in die
Regenerierungszone aus der Absorptionszone austritt.
Die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erfolgt
mit einer mit einem System zum Erhitzen und/oder Eindüsen
eines Abstreifgases verbundenen Regenerierkolonne, wobei die
Kolonne außerdem mit einer Abzugsleitung am Boden der
Kolonne für die regenerierte Lösung, einer Zufuhrleitung für
eine komprimierte Dampfphase, die in ihrem unteren Teil
mündet, einer Zufuhrleitung für die zu regenerierende Lösung
und einer Abzugsleitung für das Gas am Kopf der Kolonne
versehen ist sowie mit einer Entspannungsanordnung für die
regenerierte Lösung mit einem mit der Abzugsleitung der
Regenerierkolonne verbundenen Einlaß und einem Auslaß für
die entspannte regenerierte Lösung, der den Auslaß der
Regenerierkolonne für die regenerierte Absorptionslösung
darstellt und einer Rekomprimieranordnung, die einen mit der
Zufuhrleitung für die komprimierte Dampfphase verbundenen
Auslaß der Regenerierkolonne darstellt, und dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Entspannungsanordnung durch
mehrere von Entspannungskammern gebildet ist, von denen jede
einen Einlaß und einen Auslaß für die regenerierte
Absorptionslösung und einen Auslaß für eine Dampfphase
besitzt, wobei die Kammern in der Weise in Reihe geschaltet
sind, daß der Einlaß der ersten Kammer der Reihe mit der
Abzugsleitung der Regenerierkolonne verbunden ist und somit
den Einlaß der Entspannungsanordnung bildet, und daß der
Einlaß jeder folgenden Kammer mit dem Auslaß für die
regenerierte Lösung jeder unmittelbar vorhergehenden Kammer
verbunden ist und der Auslaß für die regenerierte Lösung der
am weitesten stromabwärts liegenden Entspannungskammer der
Regenerierkolonne den Auslaß der Entspannungsanordnung
bildet und daß die Rekompressionsanordnung aus mehreren
von Kompressorstufen derjenigen Art besteht, welche die
Abgabemenge zwischen zu komprimierender Flüssigkeit und
komprimierter Flüssigkeit beibehält, wobei jede
Kompressorstufe mit einer Entspannungskammer verbunden ist
und wobei die Kompressorstufen so in Reihe angeordnet sind,
daß jede Kompressorstufe ihr Ansaugmundstück mit dem Auslaß
für die Dampfphase der entsprechenden Entspannungskammer
verbunden hat und ihre Ausflußöffnung mit der Ansaugung der
Kompressorstufe, die der unmittelbar vorher gelegenen
Entspannungskammer entspricht, verbunden hat und wobei die
Ausflußöffnung derjenigen Kompressorstufe, die mit der mit
dem Boden der Regenerierkolonne verbundenen
Entspannungskammer verbunden ist, mit der Leitung der
Regenerierkolonne zur Zuführung der komprimierten Dampfphase
verbunden ist und somit den Auslaß der Rekomprimieranordnung
darstellt.
Wie vorstehend angegeben, besitzt die Entspannungsanordnung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere
Entspannungskammern, d. h. eine erste Entspannungskammer,
gegebenenfalls eine oder mehrere
Zwischenentspannungskammern, und eine abschließende
Entspannungskammer, die zugehörige Rekomprimieranordnung
enthält die gleiche Anzahl von Kompressorstufen, wobei jede
Kompressorstufe einen oder mehrere Kompressoren aufweisen
kann. Insbesondere umfaßt die Vorrichtung n
Entspannungskammern und n damit verbundene Kompressorstufen,
wobei n eine ganze Zahl von 2 bis 4 bedeutet.
Die meisten Kompressorstufen können aus mechanischen
Kompressoren bestehen, die unabhängig angetrieben werden
oder auf der gleichen Antriebswelle befestigt sind, wobei
diese Kompressoren beispielsweise Zentrifugalkompressoren,
Axialkompressoren oder auch volumetrische Drehkompressoren
sind.
Die erfindungsgemäße Regeneriervorrichtung kann in
vorteilhafter Weise anstelle der klassischen
Regeneriervorrichtung unter den Gasreinigungsvorrichtungen für Gase,
die absorbierbare gasförmige Verbindungen
und insbesondere saure gasförmige Verbindungen, wie CO₂, H₂S
und COS durch Waschen mit einer geeigneten Absorbierlösung
eingesetzt werden, wobei die Reinigungsvorrichtung, wie
bekannt, eine mit einer Regenerierkolonne verbundene
Absorptionskolonne aufweist. Dazu ist die erfindungsgemäße
Regeneriervorrichtung mit einer klassischen
Absorptionskolonne derart verbunden, daß der Auslaß für die
regenerierte entspannte Absorptionslösung der am weitesten
stromabwärts liegenden Entspannungskammer der
Regenerierkolonne über einen der beiden Kreislaufleitungen
der Flüssigkeit eines indirekten Wärmeaustauschers mit einem
oder mehreren Einlässen der Absorptionskolonne verbunden ist
und daß der Auslaß für die zu regenerierende mit den
absorbierten gasförmigen Verbindungen beladene Lösung, der
sich am Boden der Absorptionskolonne befindet, über die
andere Kreislaufleitung der Flüssigkeit des genannten
Wärmeaustauschers mit der Zufuhrleitung für die zu
regenerierende Lösung verbunden ist, die an der
Regenerierkolonne vorgesehen ist.
Die Absorptions- und Regenerierkolonnen der vorstehend
beschriebenen Vorrichtungen sind beispielsweise
Mantelkolonnen oder Bodenkolonnen, wie sie auf dem
Fachgebiet bekannt sind.
Die nachfolgende Beschreibung dient zur weiteren Erläuterung
der Erfindung anhand einer Ausführungsform, die in der
beiliegenden Figur gezeigt ist, welche schematisch eine
Reinigungsvorrichtung für ein Gas, das H₂S und CO₂ enthält,
durch Waschen mit Hilfe einer Absorptionslösung zeigt, wobei
die Vorrichtung mit einer Regeneriervorrichtung gemäß der
Erfindung ausgestattet ist, in der man zwei mit zwei
Kompressorstufen verbundene Entspannungskammern verwendet.
Wie in der einzigen Figur dargestellt, umfaßt die
Reinigungsvorrichtung eine Absorptionskolonne 1 mit Böden,
die eine Leitung 2 zum Abziehen der Absorptionslösung am
Boden der Kolonne, eine Leitung 3 zur Zuführung von zu
reinigendem Gas in den unteren Teil, eine Leitung 4 zur
Zuführung der regenerierten Absorptionslösung in ihren
oberen Teil und eine Leitung 5 zum Abziehen des gereinigten
Gases aufweist. Die Leitung 2 ist mit einem
Entgasungsbehälter 6 verbunden, der mit einer
Gasabzugsleitung 7 und einer Leitung 8 zum Austritt der
Flüssigkeit versehen ist. Die Leitung 8 ist mit dem Eingang des
einen der beiden Flüssigkeitskreisläufe eines indirekten
Wärmeaustauschsystems 9 verbunden. Der Auslaß dieses
Kreislaufs ist mit einer Leitung 10 verbunden, welche im
oberen Teil einer Regenerierkolonne 11 mündet. Diese
Regenerierkolonne ist über Einlaßrohrstutzen 12 und
Auslaßrohrstutzen 13 mit einem durch den in einer Leitung 15
zirkulierenden gesättigten Wasserdampf erhitzten
Wiederverdampfer 14 verbunden, und außer mit der Leitung 10
mit einer Leitung 16 zum Abziehen der Flüssigkeit am Boden
der Kolonne und einer Leitung 17 zum Abziehen des Gases am
Kopf der Kolonne ausgestattet. Die Leitung 17 ist mit einem
Kondensatorsystem verbunden, das einen Kondensator 18
aufweist, der mit einer Gas-Flüssigkeitstrennvorrichtung 19
verbunden ist, wobei die Trennvorrichtung mit einem
Rohrstutzen 20 zum Abziehen von Gasen an ihrem oberen Teil
und einer Abzugsleitung 21 für die Kondensate versehen ist,
die mit dem Einlaß einer Pumpe 22 verbunden ist, deren
Auslaß durch eine Leitung 23 verlängert ist, welche in die
Regenerationskolonne 11 zwischen dem Einlaßpunkt der Leitung
10 und dem Auslaßpunkt der Leitung 17 mündet. Die
Abzugsleitung 16 ist mit dem Einlaß einer Entspannungskammer
24 (erste Entspannungskammer) verbunden, die am Kopf mit
einer Auslaßleitung 25 für die Dämpfe und am Boden mit einer
Auslaßleitung 26 für die Flüssigkeit versehen ist. Eine
zweite Entspannungskammer 27 (abschließende
Entspannungskammer) hat ihren Einlaß mit einer Leitung 26
verbunden und besitzt am Kopf eine Auslaßleitung 28 für die
Dämpfe und am Boden eine Auslaßleitung 29 für die
Flüssigkeit. Ein mechanischer Kompressor 30, hier ein
Axialkompressor, hat seine Ansaugöffnung mit der
Auslaßleitung 28 und seine Ausflußöffnung über eine Leitung
31 mit der Ansaugöffnung eines anderen Kompressors 32 des
gleichen Typs verbunden. Die Ansaugöffnung des Kompressors
32 ist in gleicher Weise mit Auslaßleitung 25 verbunden,
während die Ausflußöffnung dieses Kompressors 32 über eine
Leitung 33 mit dem Auslaßrohrstutzen 13 des
Wiederverdampfers 14 in Richtung auf die
Regenerationskolonne 11 verbunden ist. Die Auslaßleitung 29
der abschließenden Entspannungskammer 27 ist mit dem Einlaß
einer Pumpe 34 verbunden, deren Auslaß sich über eine
Leitung 35 bis zum Einlaß des zweiten Flüssigkeitskreislaufs
des indirekten Wärmeaustauschsystems 9 erstreckt. Der Auslaß
dieses Kreislaufs ist durch eine Leitung 36 über eine
Kühlvorrichtung 37 mit dem Einlaß einer Lagerungszone 38
verbunden. Der Auslaß der Lagerungszone 38 ist über die
Pumpe 39 und die Leitung 4 mit der Absorptionskolonne
verbunden.
Diese Vorrichtung funktioniert in folgender Weise:
Das zu reinigende Gas, beispielsweise ein Naturgas, das die zu beseitigenden sauren gasförmigen Verbindungen H₂S und CO₂ enthält, kommt über die Leitung 3 in die Absorptionskolonne 1 und trifft auf die Absorptionslösung, die durch die Leitung 4 eintritt und in der Absorptionskolonne im Gegenstrom zum zu reinigenden Gas zirkuliert. Das gereinigte Gas tritt am Kopf der Absorptionskolonne über Leitung 5 aus, während man am Boden der Kolonne über die Leitung 2 die mit den absorbierten sauren Verbindungen beladene Absorptionslösung abzieht. Diese beladene Absorptionslösung, welche die zu regenerierende Absorptionslösung darstellt, kommt in den Entgasungsbehälter 6, in dem sich eine gasförmige Fraktion, welche im wesentlichen die in der Absorptionslösung mitgenommenen Kohlenwasserstoffe enthält, abtrennt, wobei die Fraktion durch die Gasabzugsleitung 7 abgezogen wird. Die entgaste beladene Absorptionslösung wird wieder erhitzt und in dem Wärmeaustauschsystem 9 partiell verdampft und kommt durch Leitung 10 in die Regenerierkolonne, beispielsweise eine Platten- bzw. Bodenkolonne. In dieser Kolonne wird die mit den absorbierten sauren Verbindungen beladene Absorptionslösung unter einem Druck über Atmosphärendruck (Druck am Boden der Kolonne über 1,2 bar und bevorzugt zwischen 1,3 und 5 bar) am Sieden gehalten. Die notwendigen Kalorien zur Aufrechterhaltung des Siedezustands der zu regenerierenden Absorptionslösung und zur Erzeugung des Abstreifdampfs werden durch Passage der Lösung durch den über Leitung 15 mit gesättigtem Wasserdampf erhitzten Wiederverdampfer 14 geliefert. Die sauren Gase, die in der Regenerierkolonne freigesetzt werden, werden durch den im Wiederverdampfer von der Absorptionslösung freigesetzten Wasserdampf abgestreift und durch die Abzugsleitung 17 zu dem Kondensatorsystem mitgerissen. In dem Kondensatorsystem wird die gasförmige Phase in dem Kondensator 18 abgekühlt, dann in der Gas- Flüssigkeitstrennvorrichtung 19 in ein gasförmiges Gemisch, das aus den sauren Gasen H₂S und CO₂ besteht, das durch den Rohrstutzen 20 abgezogen wird, und eine kondensierte flüssige Phase (Kondensat) getrennt, das in die Regenerierkolonne über die Abzugsleitung 21, Pumpe 22 und Leitung 23 rückgeführt wird. Die regenerierte Absorptionslösung wird durch die Abzugsleitung 16 abgezogen und zu der ersten Entspannungskammer 24 geführt. In dieser Kammer fällt der Druck der regenerierten Absorptionslösung plötzlich ab und es wird eine Dampfphase gebildet, die im wesentlichen aus Wasserdampf besteht und es erfolgt eine erste Abkühlung der regenerierten Absorptionslösung. Die in der ersten Entspannungskammer 24 entspannte regenerierte Absorptionslösung fließt in die abschließende Entspannungskammer 27, in der der Druck der Absorptionslösung einer neuen plötzlichen Verringerung unterliegt, wodurch sich die Bildung einer neuen im wesentlichen aus Wasserdampf bestehenden Dampfphase, deren Druck unterhalb desjenigen der Dampfphase liegt, die in der ersten Entspannungskammer gebildet wird, und eine neue Abkühlung der regenerierten Absorptionslösung ergibt. Die aus der abschließenden Entspannungskammer 27 austretende Dampfphase wird durch den Kompressor 30 erneut auf einen Druck gleich dem der aus der ersten Entspannungskammer 24 austretenden Dampfphase komprimiert und die Dampfphasen von gleichem Druck, die aus dem Kompressor 30 und aus der ersten Entspannungskammer 24 kommen, werden im Kompressor 32 vereinigt. In diesem Kompressor wird die Gesamtheit der Dampfphasen auf den Druck am Boden der Regenerationskolonne rekomprimiert, und die erhaltene rekomprimierte Dampfphase wird durch die Leitung 33 dem Wasserdampf zugefügt, der in dem Wiederverdampfer 14 erzeugt wird, und wandert über den Auslaßrohrstutzen 13 in die Regenerierkolonne. Die aus der abschließenden Entspannungskammer 27 austretende entspannte regenerierte Absorptionslösung, welche eine Wassermenge entsprechend des in den Entspannungskammern im Verlauf der beiden aufeinanderfolgenden Entspannungen erzeugten Wasserdampfs verloren hat und partiell im Verlauf dieser Entspannungen abgekühlt ist, wandert in das Wärmeaustauschsystem 9 im indirekten Wärmeaustausch mit der Absorptionslösung, die mit absorbierten sauren Verbindungen beladen ist, welche über die Leitung 8 aus der Absorptionszone kommt, und erhitzt die beladene Absorptionslösung, bevor letztere in die Regenerierkolonne über die Leitung 10 eingeführt wird. Am Ausgang des Wärmeaustauschsystems 9 wandert die regenerierte Absorptionslösung in die Kühlvorrichtung 37, in der sie auf eine geeignete Temperatur zur Absorption abgekühlt wird. Die aus der Kühlvorrichtung 37 austretende gekühlte regenerierte Absorptionslösung wird der Lagerungszone 38 zugeführt, von wo sie mit einer geeigneten Abgabe durch die Leitung 4 zu der Absorptionszone geleitet wird.
Das zu reinigende Gas, beispielsweise ein Naturgas, das die zu beseitigenden sauren gasförmigen Verbindungen H₂S und CO₂ enthält, kommt über die Leitung 3 in die Absorptionskolonne 1 und trifft auf die Absorptionslösung, die durch die Leitung 4 eintritt und in der Absorptionskolonne im Gegenstrom zum zu reinigenden Gas zirkuliert. Das gereinigte Gas tritt am Kopf der Absorptionskolonne über Leitung 5 aus, während man am Boden der Kolonne über die Leitung 2 die mit den absorbierten sauren Verbindungen beladene Absorptionslösung abzieht. Diese beladene Absorptionslösung, welche die zu regenerierende Absorptionslösung darstellt, kommt in den Entgasungsbehälter 6, in dem sich eine gasförmige Fraktion, welche im wesentlichen die in der Absorptionslösung mitgenommenen Kohlenwasserstoffe enthält, abtrennt, wobei die Fraktion durch die Gasabzugsleitung 7 abgezogen wird. Die entgaste beladene Absorptionslösung wird wieder erhitzt und in dem Wärmeaustauschsystem 9 partiell verdampft und kommt durch Leitung 10 in die Regenerierkolonne, beispielsweise eine Platten- bzw. Bodenkolonne. In dieser Kolonne wird die mit den absorbierten sauren Verbindungen beladene Absorptionslösung unter einem Druck über Atmosphärendruck (Druck am Boden der Kolonne über 1,2 bar und bevorzugt zwischen 1,3 und 5 bar) am Sieden gehalten. Die notwendigen Kalorien zur Aufrechterhaltung des Siedezustands der zu regenerierenden Absorptionslösung und zur Erzeugung des Abstreifdampfs werden durch Passage der Lösung durch den über Leitung 15 mit gesättigtem Wasserdampf erhitzten Wiederverdampfer 14 geliefert. Die sauren Gase, die in der Regenerierkolonne freigesetzt werden, werden durch den im Wiederverdampfer von der Absorptionslösung freigesetzten Wasserdampf abgestreift und durch die Abzugsleitung 17 zu dem Kondensatorsystem mitgerissen. In dem Kondensatorsystem wird die gasförmige Phase in dem Kondensator 18 abgekühlt, dann in der Gas- Flüssigkeitstrennvorrichtung 19 in ein gasförmiges Gemisch, das aus den sauren Gasen H₂S und CO₂ besteht, das durch den Rohrstutzen 20 abgezogen wird, und eine kondensierte flüssige Phase (Kondensat) getrennt, das in die Regenerierkolonne über die Abzugsleitung 21, Pumpe 22 und Leitung 23 rückgeführt wird. Die regenerierte Absorptionslösung wird durch die Abzugsleitung 16 abgezogen und zu der ersten Entspannungskammer 24 geführt. In dieser Kammer fällt der Druck der regenerierten Absorptionslösung plötzlich ab und es wird eine Dampfphase gebildet, die im wesentlichen aus Wasserdampf besteht und es erfolgt eine erste Abkühlung der regenerierten Absorptionslösung. Die in der ersten Entspannungskammer 24 entspannte regenerierte Absorptionslösung fließt in die abschließende Entspannungskammer 27, in der der Druck der Absorptionslösung einer neuen plötzlichen Verringerung unterliegt, wodurch sich die Bildung einer neuen im wesentlichen aus Wasserdampf bestehenden Dampfphase, deren Druck unterhalb desjenigen der Dampfphase liegt, die in der ersten Entspannungskammer gebildet wird, und eine neue Abkühlung der regenerierten Absorptionslösung ergibt. Die aus der abschließenden Entspannungskammer 27 austretende Dampfphase wird durch den Kompressor 30 erneut auf einen Druck gleich dem der aus der ersten Entspannungskammer 24 austretenden Dampfphase komprimiert und die Dampfphasen von gleichem Druck, die aus dem Kompressor 30 und aus der ersten Entspannungskammer 24 kommen, werden im Kompressor 32 vereinigt. In diesem Kompressor wird die Gesamtheit der Dampfphasen auf den Druck am Boden der Regenerationskolonne rekomprimiert, und die erhaltene rekomprimierte Dampfphase wird durch die Leitung 33 dem Wasserdampf zugefügt, der in dem Wiederverdampfer 14 erzeugt wird, und wandert über den Auslaßrohrstutzen 13 in die Regenerierkolonne. Die aus der abschließenden Entspannungskammer 27 austretende entspannte regenerierte Absorptionslösung, welche eine Wassermenge entsprechend des in den Entspannungskammern im Verlauf der beiden aufeinanderfolgenden Entspannungen erzeugten Wasserdampfs verloren hat und partiell im Verlauf dieser Entspannungen abgekühlt ist, wandert in das Wärmeaustauschsystem 9 im indirekten Wärmeaustausch mit der Absorptionslösung, die mit absorbierten sauren Verbindungen beladen ist, welche über die Leitung 8 aus der Absorptionszone kommt, und erhitzt die beladene Absorptionslösung, bevor letztere in die Regenerierkolonne über die Leitung 10 eingeführt wird. Am Ausgang des Wärmeaustauschsystems 9 wandert die regenerierte Absorptionslösung in die Kühlvorrichtung 37, in der sie auf eine geeignete Temperatur zur Absorption abgekühlt wird. Die aus der Kühlvorrichtung 37 austretende gekühlte regenerierte Absorptionslösung wird der Lagerungszone 38 zugeführt, von wo sie mit einer geeigneten Abgabe durch die Leitung 4 zu der Absorptionszone geleitet wird.
Die durch die Entspannung der regenerierten
Absorptionslösung in den Entspannungskammern 24 und 27
erfolgte Verdampfung des Wassers trägt zur Abkühlung dieser
Absorptionslösung bei. Darüberhinaus stellt jede
Entspannungsstufe eine neue Abstreifzone dar, welche die
Anzahl der theoretischen Böden der Regenerierkolonne erhöht
und somit ermöglicht, die Menge des Abstreifgases zu
verringern. Außerdem wird der aus dem in den
Entspannungskammern verdampften Wasserdampf durch die
Kompressoren 30 und 32 gebildete rekomprimierte Wasserdampf
in der Regenerierkolonne mit dem durch die Wiederverdampfung
der zu regenerierenden Absorptionslösung erzeugten
Wasserdampf wiedervereinigt, und liefert einen merklichen
Beitrag zum Abstreifen der freigesetzten sauren Gase durch
Wasserdampf. Schließlich erniedrigt die Verringerung der
Temperatur der regenerierten Absorptionslösung, die aus der
Wasserverdampfung in den Entspannungskammern resultiert,
erheblich den Verbrauch an Kühlflüssigkeit der
Kühlvorrichtung 37 und des den Kondensator 18 aufweisenden
Kondensatorsystems, wobei diese Kühlflüssigkeit im
allgemeinen aus Wasser besteht.
Zur Vervollständigung der vorstehenden Beschreibung wird
nachfolgend ein nicht begrenzendes Ausführungsbeispiel der
Erfindung gegeben.
In einer Anlage analog der Figur reinigt man ein H₂S und CO₂
enthaltendes Naturgas durch Waschen mit einer
Absorptionslösung, einer wäßrigen Diäthanolaminlösung, die
etwa 30 Gew.-% Diäthanolamin aufweist.
Das zu reinigende Naturgas umfaßt, bezogen auf das Volumen,
15% H₂S und 10% CO₂, wobei der Rest aus
Kohlenwasserstoffen besteht, von denen 69% Methan sind.
Die für diese Reinigung hauptsächlich verwendeten
Arbeitsbedingungen sind nachfolgend angegeben:
Zum Vergleich reinigt man das vorstehend beschriebene
Naturgas mit der gleichen Absorptionslösung, indem man in
einer von der in der beigefügten Figur beschriebenen
abweichenden Anlage in Abwesenheit der Entspannungskammern
und Kompressoren arbeitet, wobei die Abzugsleitung 16 am
Boden der Regenerierkolonne direkt mit dem
Wärmeaustauschsystem 9 verbunden ist, wobei diese Anlage
eine klassische Reinigungsanlage darstellt.
Die für diese Vergleichsreinigung verwendeten grundlegenden
Arbeitsbedingungen, welche die gleiche Qualität an
regeneriertem Amin und die gleichen
Reinigungscharakteristiken, wie die durch das
erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen, ergeben, sind
nachfolgend aufgeführt:
Ein Vergleich der im Verlauf der Versuche erhaltenen
Ergebnisse zeigt, daß die Durchführung der Regenerierung
gemäß der Erfindung eine Einsparung von 21 t/h (etwa 30%)
an Regenerierdampf und einer Einsparung von 1280 m³/h (etwa 38
%) an Kühlwasser bezogen auf den Verbrauch einer klassischen
Regenerierung bringt.
Unter Berücksichtigung der durch die Kompressoren
verbrauchten Energie ermöglicht das erfindungsgemäße
Regenerierverfahren mit Entspannung der regenerierten
Absorptionslösung in diesem Fall eine jährliche
Gesamtenergieeinsparung entsprechend etwa 5900 t Erdöl.
Die Verbindung zwischen
der Ausflußöffnung einer Kompressorstufe und der Ansaugung
der Kompressorstufe entsprechend einer unmittelbar
stromaufwärts liegenden Entspannungsstufe, die in der
dargestellten Anlage direkt durchgeführt ist, (direkte
Verbindung zwischen der Leitung 31 der Ausflußöffnung des
Kompressors 30 zur Ansaugöffnung des Kompressors 32 kann ebenso
quer über die stromaufwärts liegende Entspannungskammer
erfolgen (die Leitung 31 verbindet somit die Ausflußöffnung
des Kompressors 30 mit der Entspannungskammer 24, wobei
letztere über Leitung 25 mit der Ansaugöffnung des
Kompressors 32 verbunden ist).
Claims (12)
1. Verfahren zur Regenerierung einer mit einer oder mit
mehreren normalerweise gasförmigen Verbindungen, die
durch Erhitzen und/oder durch Abstreifen freigesetzt
werden können, beladenen Absorptionslösung, bei dem man
die zu regenerierende Lösung in eine Regenerierzone
eindüst, die zu regenerierende Lösung in dieser Zone
unter Bedingungen hält, die einen absoluten Druck am
Boden der Zone von mehr als 1,2 bar
sicherstellen und eine
Freisetzung und/oder Abstreifung der absorbierten
gasförmigen Verbindung ermöglichen, die freigesetzten,
gasförmigen Verbindungen am Kopf der Regenerierzone
abzieht und die regenerierte Lösung am Boden der Zone
abzieht, die regenerierte Absorptionslösung unter
Bildung einer Dampfphase entspannt und eine komprimierte
Dampfphase bildet, die die aus der regenerierten
Absorptionslösung erhaltene Dampfphase einschließt und
einen Druck aufweist, der gleich dem Druck am Boden der
Regenerierzone ist, und die so erhaltene, rekomprimierte
Dampfphase in den unteren Teil der Regenerierzone
einführt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Entspannung
der regenerierten Absorptionslösung in mehreren
aufeinander folgen den Entspannungsstufen durchführt,
nämlich einer anfänglichen Stufe, gegebenenfalls einer oder
mehreren Zwischenstufen und einer abschließenden Stufe,
und die komprimierte Dampfphase durch allmähliche
Rekompression der im Verlauf der aufeinanderfolgenden
Entspannungsstufen freigesetzten Dampfphasen bildet,
indem man (i) die im Verlauf einer beliebigen
Entspannungsstufe, welche der Anfangsentspannungsstufe
folgt, freigesetzte Dampfphase auf einen Druck
komprimiert, der gleich dem Druck der Dampfphase ist, die,
im Verlauf der dieser beliebigen Stufe unmittelbar
vorausgehenden Entspannungsstufe freigesetzt worden ist,
wobei diese Rekompression entweder allein mit der im
Verlauf der beliebigen Entspannungsstufe, wenn letztere
die Endstufe ist, freigesetzten Dampfphase durchgeführt wird oder mit einer Dampfphase, die erhalten wird
durch Vereinigung während dieser Kompression der im
Verlauf der beliebigen Entspannungsstufe freigesetzten
Dampfphase und einer Dampfphase mit gleichem Druck, die
aus den nach und nach im Verlauf der auf die beliebige
Entspannungsstufe folgenden Entspannungsstufen sämtlichen
freigesetzten Dampfphasen besteht,
(ii) die im Verlauf der ersten
Entspannungsstufe freigesetzte Dampfphase mit der
Dampfphase von gleichem Druck, die aus sämtlichen, im
Verlauf der Entspannungsstufen, welche der ersten
Entspannungsstufe folgen, freigesetzten Dampfphasen
besteht, vereinigt, und (iii) das Ganze auf den
gleichen Druck wie den Druck am Boden der Regenerierzone
bringt, wobei jede Rekompression unter Beibehaltung der
Abgabemenge zwischen der komprimierten Flüssigkeit und
der zu komprimierenden Flüssigkeit durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Entspannung der von der Regenerierzone
abgezogenen regenerierten Absorptionslösung in n
aufeinanderfolgenden Entspannungsstufen, nämlich einer
ersten Entspannungsstufe, (n-2) Zwischenstufen und einer
abschließenden Stufe durchführt, wobei n eine ganze Zahl
von 2 bis 4 ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Entspannung der von der Regenerierzone
abgezogenen regenerierten Absorptionslösung in zwei
Stufen durchführt;
daß man den Druck der in der abschließenden Entspannungsstufe freigesetzten Dampfphase auf einen Wert gleich demjenigen des Drucks der im Verlauf der ersten Entspannungsstufe freigesetzten Dampfphase erhöht;
daß man diese Dampfphasen von gleichem Druck vereinigt und das Ganze auf einen Druck komprimiert, der gleich dem Druck am Boden der Regenerierzone ist; und
daß man sie in den unteren Teil der Regenerierzone einführt, wobei jede Rekompression so durchgeführt wird, daß die Abgabemenge der zu komprimierenden Flüssigkeit und die Abgabemenge der aus dieser Rekompression erhaltenen Flüssigkeit gleich sind.
daß man den Druck der in der abschließenden Entspannungsstufe freigesetzten Dampfphase auf einen Wert gleich demjenigen des Drucks der im Verlauf der ersten Entspannungsstufe freigesetzten Dampfphase erhöht;
daß man diese Dampfphasen von gleichem Druck vereinigt und das Ganze auf einen Druck komprimiert, der gleich dem Druck am Boden der Regenerierzone ist; und
daß man sie in den unteren Teil der Regenerierzone einführt, wobei jede Rekompression so durchgeführt wird, daß die Abgabemenge der zu komprimierenden Flüssigkeit und die Abgabemenge der aus dieser Rekompression erhaltenen Flüssigkeit gleich sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der absolute Druck der im Verlauf der
abschließenden Entspannungsstufe aus der regenerierten
Absorptionslösung freigesetzten Dampfphase einen Wert von
0,5 bis 2 bar besitzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Freisetzung und Mitnahme durch
Abstreifen der von der zu regenerierenden
Absorptionslösung absorbierten gasförmigen Verbindungen
entweder nur durch Eindüsen eines Abstreifdampfes
in die Regenerierzone oder durch
Zuführen der zur Freisetzung der absorbierten gasförmigen
Verbindungen und zur Herstellung aus dieser Lösung eines Abstreifdampfes
notwendigen Kalorien zu
der in dieser Zone enthaltenen zu regenerierenden Lösung
oder auch durch Kombination einer Erhitzung der zu
regenerierenden Lösung mit einer Eindüsung eines Abstreifdampfes
durchgeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die zu regenerierende
Absorptionslösung H₂S und/oder CO₂ und gegebenenfalls COS
als gasförmige Verbindungen enthält, die durch Erhitzen
der Lösung freigesetzt werden können und/oder durch
Abstreifen aus dieser Lösung mitgerissen werden können.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Absorptionslösung aus einer wäßrigen Lösung einer
basischen Verbindung besteht, welche die sauren
gasförmigen Verbindungen H₂S, CO₂ und COS bindet, wobei
die Absorptionslösung insbesondere eine wäßrige
Alkanolaminlösung ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die in die Regenerierzone eingeführte
zu regenerierende Absorptionslösung aus einer
Absorptionszone kommt, in der ein zu reinigendes Gas, das
absorbierbare Verbindungen und insbesondere eine oder
mehrere saure gasförmige Verbindungen, wie CO₂, H₂S und
COS, enthält, durch die aus der abschließenden
Entspannungsstufe am Schluß der Regenerierung austretende
regnerierte Absorptionslösung gewaschen wird, wobei
diese entspannte regnerierte Lösung vor ihrer Eindüsung
in die Absorptionszone zur Wiedererhitzung durch
indirekten Wärmeaustausch der aus der Absorptionszone vor
ihrer Einführung in die Regenerierzone austretenden zu
regenerierenden Absorptionslösung verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
absolute Druck am Boden der Regnerierzone zwischen 1, 3 und 5
bar liegt.
10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 9 mit
einer mit einem Heiz- und/oder Injektionssystem für ein Abstreifgas verbundenen Regnerierkolonne, die ferner mit einer Abzugsleitung am Boden der Kolonne für die regenerierte Lösung, einer Zufuhrleitung für eine komprimierte Dampfphase, die im unteren Teil mündet, einer Zufuhrleitung für die zu regenerierende Lösung und einer Abzugsleitung für das Gas am Kopf der Kolonne ausgestattet ist, sowie mit
einer Entspannungsanordnung für die regenerierte Lösung, die einen mit der Abzugsleitung der Regenerierkolonne verbundenen Einlaß und einen Auslaß für die entspannte regenerierte Lösung besitzt, der den Auslaß der Regenerierkolonne für die regenerierte Absorptionslösung darstellt, und
einer Rekompressionsanordnung, die einen mit einer an der Regenerierkolonne vorgesehenen Leitung zur Zuführung der komprimierten Dampfphase verbundenen Auslaß darstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Entspannungsanordnung aus mehreren Entspannungskammern besteht, die jeweils einen Einlaß und einen Auslaß für die regenerierte Absorptionslösung und einen Auslaß für eine Dampfphase aufweisen, wobei die Kammern so in Reihe verbunden sind, daß der Einlaß der ersten Kammer der Reihe mit der Abzugsleitung der Regenerierkolonne verbunden ist und so den Einlaß der Entspannungsanordnung bildet;
daß der Einlaß jeder folgenden Kammer mit dem Auslaß für die regenerierte Lösung der unmittelbar vorhergehenden Kammer verbunden ist, wobei der Auslaß für die regenerierte Lösung der am weitesten stromabwärts liegenden Entspannungskammer der Regenerierkolonne den Auslaß der Entspannungsanordnung bildet; und
daß die Rekompressionsanordnung aus mehreren Kompressorstufen der Art besteht, daß die Abgabemenge zwischen zu komprimierender Flüssigkeit und komprimierter Flüssigkeit beibehalten wird, wobei jede Kompressorstufe mit einer Entspannungskammer verbunden ist und die Kompressorstufen so in Reihe angeordnet sind, daß jede Kompressorstufe ihre Ansaugöffnung verbunden mit dem Auslaß für die Dampfphase der entsprechenden Entspannungskammer und ihre Ausflußöffnung verbunden mit der Ansaugung der entsprechenden Kompressorstufe der unmittelbar vorher gelegenen Entspannungskammer hat und die Ausflußöffnung derjenigen Kompressorstufe, die mit der mit dem Boden der Regenerierkolonne verbundenen Entspannungskammer verbunden ist, mit der Leitung der Regenerierkolonne zur Zufuhr der komprimierten Dampfphase verbunden ist und auf diese Weise den Auslaß der Rekompressionsanordnung bildet.
einer mit einem Heiz- und/oder Injektionssystem für ein Abstreifgas verbundenen Regnerierkolonne, die ferner mit einer Abzugsleitung am Boden der Kolonne für die regenerierte Lösung, einer Zufuhrleitung für eine komprimierte Dampfphase, die im unteren Teil mündet, einer Zufuhrleitung für die zu regenerierende Lösung und einer Abzugsleitung für das Gas am Kopf der Kolonne ausgestattet ist, sowie mit
einer Entspannungsanordnung für die regenerierte Lösung, die einen mit der Abzugsleitung der Regenerierkolonne verbundenen Einlaß und einen Auslaß für die entspannte regenerierte Lösung besitzt, der den Auslaß der Regenerierkolonne für die regenerierte Absorptionslösung darstellt, und
einer Rekompressionsanordnung, die einen mit einer an der Regenerierkolonne vorgesehenen Leitung zur Zuführung der komprimierten Dampfphase verbundenen Auslaß darstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Entspannungsanordnung aus mehreren Entspannungskammern besteht, die jeweils einen Einlaß und einen Auslaß für die regenerierte Absorptionslösung und einen Auslaß für eine Dampfphase aufweisen, wobei die Kammern so in Reihe verbunden sind, daß der Einlaß der ersten Kammer der Reihe mit der Abzugsleitung der Regenerierkolonne verbunden ist und so den Einlaß der Entspannungsanordnung bildet;
daß der Einlaß jeder folgenden Kammer mit dem Auslaß für die regenerierte Lösung der unmittelbar vorhergehenden Kammer verbunden ist, wobei der Auslaß für die regenerierte Lösung der am weitesten stromabwärts liegenden Entspannungskammer der Regenerierkolonne den Auslaß der Entspannungsanordnung bildet; und
daß die Rekompressionsanordnung aus mehreren Kompressorstufen der Art besteht, daß die Abgabemenge zwischen zu komprimierender Flüssigkeit und komprimierter Flüssigkeit beibehalten wird, wobei jede Kompressorstufe mit einer Entspannungskammer verbunden ist und die Kompressorstufen so in Reihe angeordnet sind, daß jede Kompressorstufe ihre Ansaugöffnung verbunden mit dem Auslaß für die Dampfphase der entsprechenden Entspannungskammer und ihre Ausflußöffnung verbunden mit der Ansaugung der entsprechenden Kompressorstufe der unmittelbar vorher gelegenen Entspannungskammer hat und die Ausflußöffnung derjenigen Kompressorstufe, die mit der mit dem Boden der Regenerierkolonne verbundenen Entspannungskammer verbunden ist, mit der Leitung der Regenerierkolonne zur Zufuhr der komprimierten Dampfphase verbunden ist und auf diese Weise den Auslaß der Rekompressionsanordnung bildet.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie n
Entspannungskammern und n damit verbundene
Kompressorstufen aufweist, wobei n eine ganze Zahl von 2
bis 4 ist.
12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einer an sich bekannten Absorptionskolonne
verbunden ist, bei der der Auslaß für die entspannte
regenerierte Absorptionslösung aus der am weitesten
stromabwärts liegenden Entspannungskammer der
Regenerierkolonne über eine von zwei Kreislaufleitungen
der Flüssigkeit eines indirekten Wärmeaustauschers mit
einem oder mehreren Einlässen der Absorptionskolonne
verbunden ist, und daß der am Boden der
Absorptionskolonne gelegene Auslaß für die mit
absorbierten gasförmigen Verbindungen beladene Lösung
über die andere Kreislaufleitung der Flüssigkeit des
Wärmeaustauschers mit der an der Regenerierkolonne
vorgesehenen Zufuhrleitung für zu regenerierende Lösung
verbunden ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8007210A FR2479021A1 (fr) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | Procede pour regenerer une solution absorbante chargee d'un ou plusieurs composes gazeux susceptibles d'etre liberes par chauffage et/ou entraines par stripage, et installation pour sa mise en oeuvre |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3112792A1 DE3112792A1 (de) | 1981-12-24 |
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