DE3735717A1 - Process for scrubbing out sour gases - Google Patents

Process for scrubbing out sour gases

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Abstract

A process for scrubbing out sour gases such as CO2 and/or H2S from gases containing CO2 and/or H2S by means of single- or a multistage chemical scrubbing is described. Subsequent regeneration of the scrubbing agent is effected, at least in part, in at least three expansion stages, loaded scrubbing agent being drawn off from the bottom of a first scrubbing column, being fed to an expansion stage and being expanded to an intermediate pressure. In order to produce the motive gas required for substantially complete expansion by means of ejectors, in a simple and cost-effective way in sufficient quantity, the expansion gases liberated in the expansion stage are used as the motive gas. The partly expanded scrubbing agent is fed to a following expansion stage in which the scrubbing agent is expanded to a discharge pressure of the sour gases, which is defined by boundary conditions (constraints), whereupon the now partly regenerated scrubbing agent is fed, at least in part, to a further expansion stage whose pressure, by means of the ejector is reduced to a pressure level lower than the sour gas discharge pressure. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswaschen von Sauergasen wie CO2 und/oder H2S aus CO2 und/oder H2S enthaltenden Gasen mittels einer ein- oder mehrstufigen chemischen Wäsche und anschließender Regenerierung des Waschmittels, welche zumindest teilweise durch Entspannung in mindestens drei Entspannungsstufen erreicht wird. Dabei wird mit CO2 undjoder H2S beladenes Waschmittel vom Sumpf einer ersten Waschsäule abgezogen, einer Entspannungsstufe zugeführt und auf einen Zwischendruck entspannt.The invention relates to a method for washing out acid gases such as CO 2 and / or H 2 S from CO 2 and / or H 2 S containing gases by means of a one- or multi-stage chemical laundry and subsequent regeneration of the detergent, which at least partially by relaxation in at least three levels of relaxation is achieved. In this case, with CO 2 andj or H 2 S loaded detergent is withdrawn from the bottom of a first wash column, fed to a flash stage and relaxed to an intermediate pressure.

Ein derartiges Verfahren ist in der DE-OS 34 32 213 beschrieben, wobei in dem bekannten Verfahren das beladene Waschmittel in einer ersten Entspannungsstufe auf einen Zwischendruck, mit dem die Sauergase abgegeben werden, entspannt wird. Zur weiteren Reduzierung der Sauergasbeladung wird das Waschmittel auf einen niedrigeren Druck entspannt, insbesondere auf ein gegenüber dem Atmosphärendruck vermindertes Druckniveau. Um die Rückverdichtung der so freigesetzten Sauergase auf den Sauergas-Abgabedruck zu gewährleisten, wird entweder ein Kompressor oder ein mit Dampf betriebener Strahlverdichter verwendet. Such a method is described in DE-OS 34 32 213 described, wherein in the known method, the loaded Detergent in a first relaxation step to one Intermediate pressure with which the sour gases are released is relaxed. To further reduce the sour gas loading the detergent is depressurized to a lower pressure, in particular to a relative to the atmospheric pressure reduced pressure level. To the recompression of the so released acid gases to the sour gas discharge pressure ensure either a compressor or one with steam operated jet compressor used.  

Der Einsatz von Kompressoren bedingt aber einen hohen lnvestitions- und Energieaufwand sowie hohe lnstandhaltungs­ und Wartungskosten.The use of compressors requires a high investment and energy expenditure as well as high maintenance and maintenance costs.

Neben dem Energieaufwand für die Verdichtung tritt als zusätzlicher Nachteil die Erwärmung des Gases im Verdichter auf. Aus diesem Grunde ist in den meisten Fällen noch ein Nachkühler zum Rückkühlen des verdichteten Gases erforderlich.In addition to the energy expenditure for the compaction occurs as additional disadvantage the heating of the gas in the compressor on. For this reason, in most cases, one more Aftercooler required to recool the compressed gas.

Demgegenüber sind die Kosten beim Einsatz von Strahlverdichtern wesentlich geringer, da sie keine rotierenden Teile aufweisen. Von großem Nachteil ist hierbei jedoch, daß in dem bekannten Verfahren aus Bilanzierungsgründen nur die Wassermenge dem System zugeführt werden kann, die mit den abgegebenen Gasen ausgetragen wird. Dadurch ist die mögliche Drucksenkung bei Verwendung eines mit Dampf als Treibgas betriebenen Strahlverdichters stark begrenzt.In contrast, the cost of using jet compressors much lower because they have no rotating parts. Of great disadvantage here, however, that in the known Procedure for accounting reasons, only the amount of water the System can be supplied with the gases released is discharged. This is the possible reduction in pressure at Using a steam operated as a propellant gas Jet compressor strongly limited.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß das für eine Druckabsenkung mittels Strahlverdichtern notwendige Treibgas auf einfache und kostengünstige Weise und in ausreichender Menge erzeugt wird.It is therefore an object of the present invention, a method to improve the type mentioned so that that for a Pressure reduction by jet compressors necessary propellant gas in a simple and inexpensive way and in sufficient Quantity is generated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in einer Entspannungsstufe freigesetzten Entspannungsgase als Treibgase in einem Strahlverdichter eingesetzt werden und daß das teilentspannte Waschmittel einer nächsten Entspannungsstufe zugeführt wird, in der das Waschmittel auf einen Abgabedruck der Sauergase, der durch Randbedingungen vorgegeben ist, entspannt wird, worauf das nunmehr teilregenerierte Waschmittel mindestens teilweise einer weiteren Entspannungsstufe zugeführt wird, deren Druck mittels des Strahlverdichters auf ein niedrigeres Druckniveau als den Sauergasabgabedruck abgesenkt wird. This object is achieved in that the in a relaxation stage liberated expansion gases than Propellant gases are used in a jet compressor and that the partially released detergent of a next relaxation stage is fed, in which the detergent to a discharge pressure the sour gas, which is given by boundary conditions, is relaxed, whereupon the now partially regenerated detergent at least partially fed to another relaxation stage is, whose pressure by means of the jet compressor on a Lower pressure level than the Sauerergasabgabedruck lowered becomes.  

Somit bietet das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem Verfahren gemäß der DE-OS 34 32 213 den Vorteil, daß der Betrieb bzw. die Effektivität des Strahlverdichters unabhängig von der Gesamt-Wasserbilanz sind, die durch zusammen mit den Sauergasen ausgetragenes Wasser bzw. Wasserdampf bestimmt wird. Vielmehr ist der in einem Entspannungsbehälter zu erreichende Unterdruck auf diese Weise bei gegebener Waschmittelzusammensetzung und Absorptionstemperatur nur vom Sauergas-Partialdruck im Rohgas abhängig.Thus, the inventive method offers over the Method according to DE-OS 34 32 213 the advantage that the Operation and the effectiveness of the jet compressor independently of the total water balance that are due along with the Sauergasen discharged water or steam is determined. Rather, it is to be reached in a flash tank Negative pressure in this way given Detergent composition and absorption temperature only from Sour gas partial pressure in the raw gas dependent.

Da chemische Wäschen im allgemeinen bei Drücken höher als der Atmosphärendruck durchgeführt werden, d.h. bei Drücken zwischen 5 und 110 bar, ist es besonders zweckmäßig, in einer ersten Entspannungsstufe auf einen Zwischendruck von 2 bis 20 bar, vorzugsweise 3 bis 10 bar, zu entspannen.Since chemical washes are generally higher at pressures than that Atmospheric pressure are performed, i. E. when pressed between 5 and 110 bar, it is particularly appropriate in a first Expansion stage to an intermediate pressure of 2 to 20 bar, preferably 3 to 10 bar, to relax.

Mit Vorteil werden die bei der Regenerierung anfallenden Sauergase, d.h. die in den Entspannungsstufen sowie beispielsweise in einer nachgeschalteten Abstreifkolonne freigesetzten Sauergase, mit einem Druck von 1 bis 2,5 bar abgegeben. Dabei richtet sich das Abgabedruckniveau günstigerweise nach dem weiteren Verwendungszweck der Sauergase.Advantageously, the resulting in the regeneration Sour gas, i. in the relaxation stages as well for example, in a downstream stripping column released acid gases, with a pressure of 1 to 2.5 bar issued. The discharge pressure level depends on this Conveniently, according to the further purpose of the acid gases.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß in der letzten Entspannungsstufe auf einen Druck, der 0,1 bis 1,5 bar unter dem Abgabedruck der Sauergase liegt, entspannt wird. Auf diese Weise wird eine größtmögliche Verringerung des Sauergasgehaltes im entspannten Waschmittel gewährleistet.In development of the inventive concept it is provided that in the last expansion stage to a pressure of 0.1 to 1.5 bar is below the discharge pressure of the acid gases, is relaxed. In this way, the greatest possible reduction of the Sour gas content guaranteed in the relaxed detergent.

Üblicherweise sind die Entspannungsstufen als Entspannungsbehälter mit oder ohne Einbauten, wie beispielsweise Füllkörper, ausgebildet. Usually, the relaxation levels as Expansion tanks with or without internals, such as for example, packing, formed.  

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, die zum Ausgleich der Wasserverluste, die durch Aufsättigung der abgeführten Gasströme entstanden sind, benötigte Wassermenge als Dampf dem Treibgas zuzumischen. Dabei wird Dampf eingesetzt, der das gleiche Druckniveau wie das Treibgas hat.According to a preferred embodiment of the invention The procedure is proposed to compensate for Water losses caused by saturation of the discharged Gas flows have emerged, required amount of water as steam the Add propellant. This steam is used, the same pressure level as the propellant gas has.

In bevorzugter Weise wird als Waschmittel eine wäßrige Lösung, die 10 bis 75 Gew.%, insbesondere 25 bis 50 Gew.% Methyldiethanolamin (MDEA) enthält, verwendet.Preferably, the detergent is an aqueous solution, from 10 to 75% by weight, in particular from 25 to 50% by weight Methyldiethanolamine (MDEA).

Insgesamt hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß die Beladung des nur durch Entspannung regenerierten Waschmittels ohne zusätzliche Energiezufuhr weiter reduziert wird im Vergleich zum Verfahren gemäß der DE-OS 34 32 213. Diese Reduktion der Sauergasbeladung des teilregenerierten Waschmittels hat zudem zur Folge, daß die Konzentration des Sauergases im gewaschenen Gas geringer ist, da das teilregenerierte Waschmittel bei einem niedrigeren Sauergaspartialdruck abgesättigt ist. Dies wiederum bedingt eine größere Sauergasaufnahme während der Wäsche und somit kann die umgepumpte Waschmittelmenge reduziert werden, was sich positiv auf die benötigte Pumpenergie und den Waschsäulendurchmesser, der im allgemeinen durch die Flüssigkeitsmenge bestimmt wird, auswirkt.Overall, the inventive method has the advantage that the load of only regenerated by relaxation Detergent without additional energy supply further reduced is compared to the method according to DE-OS 34 32 213. This reduction of sour gas loading of the partially regenerated Detergent also has the consequence that the concentration of Sour gas in the scrubbed gas is lower, as the partially regenerated detergent at a lower Sour gas partial pressure is saturated. This in turn conditional a larger sour gas intake during the wash and thus can the pumped amount of detergent can be reduced, resulting in positively to the required pump energy and the Waschsäulendurchmesser, generally by the Amount of liquid is determined affects.

Neben der Reduktion der umgewälzten Waschmittelmenge kann auch der Gehalt an Sauergasen im Reingas verringert werden sowie unter günstigen Auslegungsbedingungen auch eine Warmregenerierung einer Teilmenge des Waschmittels entfallen. Prinzipiell kann das erfindungsgemäße Verfahren bei allen chemischen Wäschen, bei denen eine starke Abhängigkeit der Sauergasaufnahme vom Druck besteht, eingesetzt werden.In addition to reducing the amount of circulating detergent can also the content of acid gases in the clean gas can be reduced as well under favorable design conditions also one Warm regeneration of a subset of the detergent omitted.  In principle, the inventive method in all chemical washes, where a strong dependence of Sour gas intake consists of pressure to be used.

Nachfolgend sei die Erfindung anhand eines in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically shown in FIG .

Gemäß Fig. 1 werden über Leitung 11 00 000 Nm3/h Rohgas unter einem Druck von 56 bar und einer Temperatur von 30°C einer ersten Waschsäule 2 zugeführt. Das Rohgas hat die folgende Zusammensetzung:According to FIG. 1, 11 00 000 Nm 3 / h of raw gas are fed via line 11 under a pressure of 56 bar and a temperature of 30 ° C. to a first washing column 2 . The raw gas has the following composition:

CH₄ + C₂H₆CH₄ + C₂H₆ 70 Vol.-%70% by volume CO₂CO₂ 21 Vol.-%21 vol.%

Gleichzeitig wird die Waschsäule 2 über Leitung 5 mit Waschmittel beaufschlagt, das im Gegenstrom zur aufsteigenden Hauptmenge des Rohgases aus diesem CO2 aufnimmt. Über Leitung 3 wird das grobgereinigte Gas einer weiteren Waschsäule 6, die bei gleichem Druck wie Waschsäule 2 arbeitet, zugeführt, der über Leitung 8 sowie Wärmetauscher 9 vollständig regeneriertes Waschmittel aufgegeben wird. Gereinigtes Gas (79 000 Nm3/h mit 0,1% CO2) wird mittels Leitung 7 abgeführt.At the same time, the scrubbing column 2 is acted upon by line 5 with detergent, which receives in countercurrent to the rising main amount of the raw gas from this CO 2 . Via line 3 , the coarsely purified gas is a further washing column 6 , which operates at the same pressure as washing column 2 , supplied to the line 8 and heat exchanger 9 completely regenerated detergent is abandoned. Purified gas (79,000 Nm 3 / h with 0.1% CO 2 ) is discharged via line 7 .

Vom Sumpf der Waschsäule 2 wird via Leitung 4 mit CO2 beladenes Waschmittel einem ersten Entspannungsbehälter 10 aufgegeben. In dieser Entspannungsstufe wird das Waschmittel auf einen Zwischendruck von 5,2 bar entspannt, die dabei freigesetzten Entspannungsgase (5500 Nm3/h) werden über Leitung 11 einem Strahlverdichter 12 als Treibgas zugeführt. From the bottom of the washing column 2 is fed via line 4 with CO 2 loaded detergent a first flash tank 10 . In this expansion stage, the detergent is expanded to an intermediate pressure of 5.2 bar, the release gases thereby released (5500 Nm 3 / h) are fed via line 11 to a jet compressor 12 as a propellant gas.

Vom Sumpf des Entspannungsbehälters 10 wird das teilentspannte Waschmittel über Leitung 13 einem weiteren Entspannungsbehälter 14 zugeführt und auf 1,5 bar entspannt. Mit diesem Druck wird das freigesetzte CO2 abgegeben bzw. einer Weiterverarbeitung zugeführt.From the bottom of the flash tank 10 , the partially expanded detergent is fed via line 13 to another flash tank 14 and relaxed to 1.5 bar. With this pressure, the released CO 2 is released or fed to a further processing.

Vor Eintritt in den Strahlverdichter 12 werden die Entspannungsgase mit über Leitung 16 herangeführtem Dampf (1,9 t/h) vermischt, welcher notwendig ist, um die Verluste durch in den Leitungen 7 und 15 mit den Gasen ausgetragenes Wasser auszugleichen.Before entering the jet compressor 12 , the expansion gases are mixed with steam supplied via line 16 (1.9 t / h), which is necessary to compensate for the losses due to water discharged in lines 7 and 15 with the gases.

Über Leitung 17 werden dem Strahlverdichter 12 die Entspannungsgase einer dritten Entspannungsstufe 18 zugeführt, in der auf einen Druck von 0,8 bar entspannt wird. Dabei ist das zu erreichende Druckniveau abhängig von der dem Strahlverdichter 12 zugeführten Treibgasmenge. Im Strahlverdichter 12 werden die Entspannungsgase rückverdichtet und via Leitung 19 in den Entspannungsbehälter 14 geführt.Via line 17 to the jet compressor 12, the expansion gases are fed to a third expansion stage 18 in which is relaxed to a pressure of 0.8 bar. In this case, the pressure level to be reached depends on the jet compressor 12 supplied amount of propellant gas. In the jet compressor 12 , the expansion gases are recompressed and fed via line 19 into the flash tank 14 .

Das Sumpfprodukt (Waschmittel) im Entspannungsbehälter 14 wird mittels Leitung 20 ganz oder teilweise - je nach Stellung von Ventil 21 und 25 - der Entspannungsstufe 18 zugeführt. Bei geöffnetem Ventil 21 (geschlossenes Ventil 25) wird ein Teil des Waschmittels noch einer sich anschließenden (über Leitung 22) Ausstreifkolonne 23 aufgegeben. Deren Sumpfprodukt ist vollständig regeneriertes Waschmittel, das über Leitung 8 zur Waschsäule 6 rückgeführt wird. Über Kopf (Leitung 24) wird freigesetztes CO2 abgegeben. The bottom product (detergent) in the expansion tank 14 is fed by line 20 wholly or partially - depending on the position of the valve 21 and 25 - the expansion stage 18 . When the valve 21 is open (closed valve 25 ), part of the detergent is still fed to a subsequent stripping column 23 (via line 22 ). Its bottom product is completely regenerated detergent, which is recycled via line 8 to the washing column 6 . Overhead (line 24 ) released CO 2 is released.

Bei geschlossenem Ventil 21 und geöffnetem Ventil 25 wird der gesamte Waschmittelstrom aus der zweiten Entspannungsstufe 14 der dritten Entspannungsstufe 18 zugeführt, entspannt und das teilregenerierte Waschmittel über Leitung 26 abgeführt. Ein Teil wird sodann über Leitung 5 unter Zumischung (Leitung 27) teilbeladenen Waschmittels aus Waschsäule 6 in die erste Waschsäule 2 rückgeführt. Der andere Teil des Waschmittels wird über geöffnetes Ventil 25 sowie Leitung 22 der Ausstreifkolonne 23 zur weiteren Regenerierung zugeleitet.When the valve 21 is closed and the valve 25 is open, the entire detergent stream from the second expansion stage 14 is fed to the third expansion stage 18 , depressurized, and the partially regenerated detergent is removed via line 26 . A part is then recycled via line 5 under admixture (line 27 ) partially loaded detergent from washing column 6 in the first washing column 2 . The other part of the detergent is fed via open valve 25 and line 22 of Ausstreifkolonne 23 for further regeneration.

Claims (6)

1. Verfahren zum Auswaschen von Sauergasen wie CO2 und/oder H2S aus CO2 und/oder H2S enthaltenden Gasen mittels einer ein- oder mehrstufigen chemischen Wäsche und anschließender Regenerierung des Waschmittels zumindest teilweise durch Entspannung in mindestens drei Entspannungsstufen, wobei mit CO2 und/oder H2S beladenes Waschmittel vom Sumpf einer ersten Waschsäule abgezogen, einer Entspannungsstufe zugeführt und auf einen Zwischendruck entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dabei freigesetzten Entspannungsgase als Treibgas in einem Strahlverdichter eingesetzt werden und daß das teilentspannte Waschmittel einer nächsten Entspannungsstufe zugeführt wird, in der das Waschmittel auf einen Abgabedruck der Sauergase, der durch Randbedingungen vorgegeben ist, entspannt wird, worauf das nunmehr teilregenerierte Waschmittel mindestens teilweise einer weiteren Entspannungsstufe zugeführt wird, deren Druck mittels des Strahlverdichters auf ein niedrigeres Druckniveau als den Sauergasabgabedruck abgesenkt wird.1. A process for washing out acid gases such as CO 2 and / or H 2 S from CO 2 and / or H 2 S containing gases by means of a single or multi-stage chemical wash and subsequent regeneration of the detergent at least partially by relaxation in at least three flash stages, wherein with CO 2 and / or H 2 S loaded detergent withdrawn from the bottom of a first wash column, fed to an expansion stage and is relaxed to an intermediate pressure, characterized in that the released flash gases are used as propellant in a jet compressor and that the partially released detergent a next Relaxation stage is fed, in which the detergent to a discharge pressure of the acid gases, which is determined by boundary conditions, relaxed, whereupon the now partially regenerated detergent is at least partially fed to a further expansion stage, the pressure by means of the jet compressor to a lower pressure level is lowered as the sour gas discharge pressure. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendruck 2 bis 20 bar, vorzugsweise 3 bis 10 bar, beträgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the Intermediate pressure 2 to 20 bar, preferably 3 to 10 bar, is.   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Regenerierung anfallenden Sauergase mit einem Druck von 1,0 bis 2,5 bar abgegeben werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized that incurred in the regeneration acid gases with be discharged to a pressure of 1.0 to 2.5 bar. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der letzten Entspannungsstufe auf einen Druck, der 0,1 bis 1,5 bar unter dem Abgabedruck der Sauergase liegt, entspannt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that in the last expansion stage on a pressure of 0.1 to 1.5 bar below the discharge pressure of Sour gas lies, is relaxed. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ausgleich der Wasserverluste, die durch Aufsättigung der abgeführten Gasströme entstanden sind, benötigte Wassermenge als Dampf dem Treibgas zugemischt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that to compensate for water losses, which resulted from saturation of the discharged gas streams are, required amount of water as a vapor to the propellant gas is mixed. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel eine wäßrige Lösung, die 10 bis 75 Gew.%, insbesondere 25 bis 50 Gew.% Methyldiethanolamin (MDEA) enthält, verwendet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the detergent used is an aqueous solution, from 10 to 75% by weight, in particular from 25 to 50% by weight Methyldiethanolamin (MDEA) is used.
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