DE3541797A1

DE3541797A1 - Verfahren zur entfernung von schwefelwasserstoff aus gasgemischen

Info

Publication number: DE3541797A1
Application number: DE19853541797
Authority: DE
Inventors: Luigi Mailand/Milano Gazzi; Carlo S. Donato Milanese Mailand/Milano Rescalli
Original assignee: SnamProgetti SpA
Current assignee: SnamProgetti SpA
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1986-05-28
Also published as: HUT41996A; GB2167738A; SE8505462D0; GB8528410D0; DK544285D0; JPS61136422A; IT1177325B; DK544285A; DD239728A5; ES8607182A1; FR2573672A1; AU5005085A; BR8506066A; SE8505462L; PL256451A1; ES549799A0; NO854681L; IT8423740A0

Description

Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen enthaltend Kohlendioxid unter Verwendung eines Gemisches eines niedersiedenden tertiären Amins und eines organischen Lösungsmittels in wässriger Lösung als Absorptionsmittel.

Aus der DE-OS 31 26 136 ist die Verwendung eines Gemisches von tertiären Aminen und organischen Lösungsmitteln mit einem Wassergehalt von nicht mehr als 10 Gew.-% als Absorptionsmedium bekannt. Niedersiedende tertiäre Amine in wässrigen Lösungen haben gewisse Nachteile, insbesondere ist die Verdunstung der tertiären Amine und daher die Verunreinigung der zu behandelnden Gase mit den Aminedämpfen nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist die selektive Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen enthaltend Kohlendioxid, bei dem ohne obigen Nachteilen aufgrund hoher Aminverluste wässrige Lösungen von niedersiedenden tertiären Aminen zur Anwendung gelangen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Absorption im wesentlichen mit Hilfe eines niedersiedenden tertiären Amins und eines organischen Lösungsmittels

wobei das Gemisch einen Wassergehalt von nicht mehr als 20 Gew.-% besitzt, und Regenerieren der Absorptionslösung in einer Abstreifkolonne und gegebenenfalls Entspannen zwischen Absorptionszone und Regenerationszone und ist dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen Absorptionszone oder eine: Zone außerhalb dieser und in der oberen Abstreifzone oder einer Zone außerhalb dieser die diese. Zonen verlassenden Gase mit Wasser in Kontakt gebracht werden.

Wird eine Expansion zwischen Absorptionszone und Regenerationszone vorgesehen, werden die die Expansionzone verlassenden Gase entweder in die untere Zone der Absorptionszone geleitet oder aus der Anlage abgeführt. In de:m zweiten Fall ist es notwendig₄ die austretenden Gase in der oberen Zone der Expansionzone oder einer äußeren Zone zu dieser mit Wasser in Berührung zu bringen.

Die allein zu verwendenden niedersiedenden tertiären Amine oder im Gemisch mit anderen Substanzen sind erfindungsgemäß Dimethylethanolamin, Diethylethanolamin, Dipropy!ethanolamin, Diisopropylethanolamin und N-Methylmorpholin.

Die alleine oder im Gemisch anzuwendenden organischen Lösungsmitteln sind Sulfolane, N-Methylpyrrolidon, N-Methy1-3-morpholon, Dialkylether-monoethylenglykole, Dialkylether-polyethylenglykole, deren Alkylgruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, N,N-Dimethylformamid, N-Formylmorpholin, N,N-Dimethylimidazolidin-2-on und N-Methylimidazol.

Das in-Berührung-bringen der Gase mit Wasser ist eine Verfahrensstufe mit vollständig unterschiedlichen Eigenschaften und Funktionen im Vergleich zu einer Wasserwäsche, die häufig für die Gasreinigung eingesetzt wird und zwar für das Absorber-Kopfgas von nicht—selektiven Amin-Anlagen. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß in den nicht-selektiven Anlagen man sehr sorgfältig darauf achten muß, den Amingehalt des Waschwasser minimal zu halten, während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sich im Rahmen von Untersuchungen feststellen ließ, daß das Wasser immer sehr wirksam ist, selbst dann, wenn die Aminkonzentration hoch ist. Die Untersuchungen wurden durchgeführt indem Gas, da.s zwar von Schwefelwasserstoff befreit wurde, jedoch noch Kohlendioxid enthielt in Wasser eingeleitet wird. An der Austrittsseite ist der Gehalt an Aminen (Dimethylethanolamin) konstant herabgesetzt auf etwa 3 ppm, im Gegensatz zu einem Anfangsgehalt von etwa 30 ppm, trotz der hohen Ansammlung an Amins in Wasser. Der im Wasser aufgenommene CO_-Gehalt entsprach sböchiometrisch dem Amin,gleichbedeutend mit der Bildung von Bicarbonat. Dies geht aus folgender Tabelle hervor; DMEA = Dimethylethanolamin.

Waschzeit Mol/l 00 g Waschwasser DMEA im Reingas h CO» DMEA ppm

100 n.b* 0,05955 3

200 0,12500 0,12697 5

320 0,21591 0,23371 3

490 0,30000 0,29888 3

* nicht bestimmt

Die Arbeitsweise kann unterschiedlich sein. Es muß jedoch in erster Linie daraufhingewiesen werden, daß in der Anlage für selektive Schwefelwasserstoffentfernung eine geringe Menge an nachzuspeisendem Wasser immer notwendig ist, um die Verdampfungsverluste in die sauren Gase in das Reingas und das Abgas auszugleichen. Das Rohgas ist üblicherweise mit Wasser(Dampf) gesättigt, jedoch sind Abgase und saure Gase bei einem niederen Druck gesättigt und darüberhinaus treten Reingas, Abgas und saure Gase häufig mit höheren Temperatur aus ,als sie das Rohgas besitzt. Das alles kann zu gewissen Wasserverlusten führen, die von außen wieder kompensiert werden müssen. Dieses Kompensationswasser ist üblicherweise Kondensat oder entionisiertes Wasser, in jedenfalls jedoch schwefelwasserstoffreies Wasser, so daß es mit Reingas in Berührung kommen kann.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Kompensationswasser zu erst in den oberen Teil oder die obere Absorptionszone oder eine Absorptionszone außerhalb davon und dann in die obere Expansionszone oder eine Zone außerhalb davon und schließlich in die obere Abstreifzone oder eine Zone außerhalb davon geleitet, wobei der Druckabfall, der normalerweise zwischen diesen 3 Zonen besteht, ausgenutzt wird. Es kommt daher zu keinen Aminverlusten durch fortschreitende Anreicherung des Amins im Kompensationswassers.

Die einzelnen Maßnahmen können entweder in einer Bodenkolonne oder in einer Füllkörperkolonne oder auch in einem entsprechenden einstufigen Wäscher durchgeführt werden.

Wird Wasser in die Abstreifzone eingeleitet, aus welcher die sauren Gase <
seltenerer Fall.

die sauren Gase abgeführt werden ist dies ein etwas

Wie bei allen Amin-Anlagen zur Entfernung der organischen Komponenten aus der Absorptionslösung enthält die Lösungmittel-Regenerations- oder «.Abstreif kolonne einen kurzen Rektifizierteil mit Wasserrückfluß. Dieser Rückfluß ist jedoch im Falle von niedersiedenden tertiären Aminen ohne Wirkung.

Der Kopfkondensator der Abstreifkolonne bewirkt jedoch eine gewisse Amin-Entfernung, die jedoch nicht vollständig ist.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die Amin-Entfernung bis auf einen Restgehalt von 3 bis 5 ppm gelingt, indem die Abgase aus der Abstreifzone,d.h. die sauren Gase.in einer Kondensationszone außerhalb der Abstreifzone mit Wasser in Berührung gebracht werden, welche einen Druckabfall von >. 0,2 bar ergibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an den beiliegenden Fließschema weiter erläutert.

Das zu behandelnde Gas wird über eine Zuleitung 1 in einen Absorber 2 eingebracht, in welchen über eine Leitung 3 Absorptionslösung zugeführt wird. In den oberen Teil des Absorbers wird Kompensations- oder Nachfüllwasser über eine Leitung 4 eingebracht, so daß das Amin mit den sauren Gasen reagieren kann. Aus dem Kopf des Absorbers wird Reingas über eine Leitung 5 und aus dem Boden des Absorbers ausgebrauchte Absorptions-

lösung über eine Leitung 6 abgeführt. Die ausgebrauchte Absorptionslösung gelangt nach Vorwärmung 7 in eine Regenerationskolonne 8.

Die in der Kolonne 8 aufsteigenden Dämpfe werden in einigen Rektifizierstufen gewaschen. Sie enthalten saure Gase, Dampf und mitgerissenes Amin. Der Dampf wird im Gegenstrom mit kaltem Wasser an der Kolonnenpackung 10 kondensiert. Da die Temperatur am oberen Teil der Kolonnenpackung nieder bleibt, kann das Amin mit sauren Gasen reagieren und damit wiedergewonnen werden. Die sauren Gasen verlassen über eine Leitung die Anlage. Eine Pumpe 12 dient zum Umpumpen von Wasser durch einen Wärmeaustauscher 13, wobei der Hauptanteil des Wassers über eine Leitung 14 der Kolonnenpackung zugeführt wird, während ein geringer Anteil des Wasser über eine Leitung 15 in den Rektifizierteil der Regenerationskolonne rückgeleitet wird.

Vom Boden der Kolonne 8 wird die regenerierte Lösung über eine Leitung 16 abgezogen und mit Hilfe einer Pumpe 17 in den Absorber 2 rückgeleitet, wobei sie auf diesem Weg in den Wärmeaustauschern 7 und 18 abgekühlt wird.

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Claims

Patentanwälte Wuesthoff - ν. Pechmanr. hrens - Goetz V:h -3DO N Snamprogetti S.p.A. Patentansprüche

1. Verfahren zur selektiven Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen ' enthaltend Kohlendioxid mit Hilfe eines Gemisches von einem niedersiedenden tertiären

Amin. und organischen Lösungsmitteln enthaltend I

nicht mehr als 25 Gew.-% Wasser und Regenerieren der Absorptionslosung in einer Abstreifkolonne, wobei . gegebenenfalls zwischen Absorptionszone und Regenerationszone eine Expansion stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem oberen Teil der Absorptionszone oder einer Zone außerhalb davon und in den oberen Teil der Abstreifzone oder einer Zone außerhalb davon die diese Zonen verlassenden Gase mit Wasser in Berührung bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e ke η η ζ ei c hne t, daß man als Wasser das für die Kompensation von Wasserverlusten zugeführte Wasser verwendet.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennz eichnet, daß man im

-JB-

oberen Teil der Expansionszone oder einer Zone außerhalb davon die daraus entweichenden Gase mit Wasser in Berührung bringt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g ekennzeichnet, daß man das Kompensationswasser zuerst im oberen Teil der Absorptionszone oder der Zone außerhalb dieser und dann im oberen Teil der Abstreifzone oder in einer Zone außerhalb dieser verwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kompensationswasser zuerst in dem oberen Teil der Absorptionszone oder einer Zone außerhalb dieser, dann im oberen Teil der Expansionszone oder einer Zone außerhalb dieser und schließlich im oberen Teil der Abstreifzone oder in einer Zone außerhalb dieser verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gase aus der Abstreifzone in einer Kondensationszone außerhalb der Abstreifzone mit Wasser in Berührung bringt, wobei der Druckabfall > 0,2 bar ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gase in Boden-oder Füllkörperkolonnen oder einstufigen Wäschern mit Wasser in Berührung bringt.

Jd -

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß man die Gase aus der Expansionszone in den unteren Teil der Absorptionszone einführt.