DE3842005C2

DE3842005C2 - Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Partialoxidationsgas

Info

Publication number: DE3842005C2
Application number: DE3842005A
Authority: DE
Inventors: Manfred Gros; Ulrich Meisl
Original assignee: Krupp Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2008-12-15
Also published as: ES2018953A6; CN1043334A; DD290817A5; ZA898263B; CN1023713C; DE3842005A1; US4973340A; PL162958B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus einem durch Partialoxidation (Ver gasung) von kohlenstoffhaltigem Material gewonnenenen Rohgas, bei dem das Gas bei einer Temperatur zwischen 10 und 60°C mit einer hierfür geeigneten Absorptions lösung behandelt und daran anschließend die beladene Ab sorptionslösung durch Erhitzen regeneriert wird.

Es ist bekannt, Schwefelwasserstoff aus einem sogenannten Partialoxidationsrohgas oder anderen Gasen durch Behand lung des Gases mit einer hierfür geeigneten Absorptions lösung zu entfernen. Hierbei wird das Gas mit einer Tem peratur zwischen 10 und 60°C von unten in eine mit ge eigneten Einbauten versehene Absorptionskolonne eingelei tet, auf deren Kopf die Absorptionslösung aufgegeben wird, so daß diese im Gegenstrom zum Gas von oben nach unten durch die Absorptionskolonne fließt. Die verwen deten Absorptionslösungen können dabei als wirksame Sub stanzen unterschiedliche Verbindungen enthalten. Als be sonders geeignet für den genannten Zweck haben sich hier bei beispielsweise verschiedene Amine, Glykole aber auch N-Methylpyrrolidon und Propylencarbonat erwiesen. Der Schwefelwasserstoff des Gases wird dabei während des Waschvorganges in der Absorptionskolonne in der verwendeten Absorptionslösung physikalisch gelöst oder chemisch ge bunden. Anschließend wird die beladene Absorptionslösung einer Desorptionskolonne zugeführt, in der der Schwefel wasserstoff durch Erhitzen aus der Lösung bei Normal druck oder bei erniedrigtem Druck wieder abgetrieben wird. Daran anschließend kann die regenerierte Lösung ihrer Wiederverwendung zugeführt werden.

Soweit diese Arbeitsweise zur Behandlung von Partialoxi dationsrohgas eingesetzt wurde, war es bisher üblich, dieses Rohgas zwischen dem Vergaser und der Absorptions kolonne in einer Reihe von Verfahrensschritten zu küh len und zu reinigen, so daß dieses Gas anschließend mit einer Temperatur zwischen 10 und 60°C in die Absorptions kolonne eingeleitet werden konnte. So wird beispielsweise in der Zeitschrift "gwf-gas/erdgas", 121 (1980) Heft 12, Seite 545, Bild 3, ein Fließschema für eine derartige Gasbehandlung dargestellt, bei dem das rohe Partialoxida tionsgas zunächst im Abhitzekessel des Vergasers gekühlt und danach durch einen sogen. Kühlwascher, einen mecha nischen Wascher und einen Elektrofilter geleitet wird. Anschließend erfolgt dann die Einleitung des gekühlten und vorgereinigten Gases in die Absorptionskolonne. Bei einer derartigen Arbeitsweise ist es jedoch erforderlich, daß die Beheizung der Desorptionskolonne, in der die Re generierung der beladenen Absorptionslösung vorgenommen wird, mit Fremddampf erfolgt. Es liegt aber auf der Hand, daß dies für das Verfahren einen zusätzlichen Kostenfak tor darstellt, den man nach Möglichkeit vermeiden sollte.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verfahren dahingehend zu optimieren, daß die Wärmemenge, die aus dem Rohgas zwischen dem Vergaser und der Absorp tionskolonne abgeführt werden muß, besser genutzt wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der ein gangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das vorgereinigte und bis auf eine Temperatur von 110 bis 150°C vorgekühlte Rohgas vor dem Eintritt in die Absorp tionskolonne stufenweise im indirekten Wärmeaustausch mit der beladenen Absorptionslösung abgekühlt wird, wobei das Gas zunächst durch den Reboller der Desorptionskolonne und daran anschließend durch einen der Vorwärmung der be ladenen Absorptionslösung dienenden Wärmetauscher gelei tet wird.

Das heißt, beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Ab kühlung des Rohgases vor der H₂S-Absorption so mit der Re generation des beladenen Absorptionsmittels gekoppelt, daß für die Beheizung der Desorptionskolonne nur noch beim An fahren der Anlage bzw. bei Abweichungen von den vorgegebe nen Standard-Rohgasbedingungen Fremddampf benötigt wird.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens er geben sich aus den vorliegenden Unteransprüchen und sollen nachfolgend an Hand des in der Abbildung dargestellten Fließschemas erläutert werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in den vorgeschalteten Kühl- und Reinigungsstu fen bis auf eine Temperatur von 110 bis 150°C vorge kühlte und vorgereinigte Partialoxidationsrohgas über die Leitung 1 in den Reboiler 4 der Desorptionskolonne 3 eingeleitet. Hier gibt das Gas einen Teil seines Wärme inhaltes im indirekten Wärmeaustausch an die dort um laufende beladene Absorptionslösung ab. Anschließend ge langt das Gas mit einer Temperatur von ca. 100°C über die Leitung 5 in den Wärmetauscher 6, in dem das Gas im indirekten Wärmeaustausch mit der von der Absorptionsko lonne 2 kommenden beladenen Absorptionslösung eine wei tere Abkühlung erfährt. Aus dem Wärmetauscher 6 wird das Gas über die Leitung 7 in den Kühler 8 geführt, der mit Kühlwasser beaufschlagt wird und in dem das Gas bis auf eine Temperatur zwischen 10 und 60°C im indirekten Wärme austausch abgekühlt wird. Mit dieser Temperatur wird das Gas über die Leitung 9 in den Unterteil der Absorptions kolonne 2 eingeleitet. Die Anordnung des Kühlers 8 zwi schen dem Wärmetauscher 6 und der Absoprtionskolonne 2 ist allerdings nicht in jedem Falle erforderlich. Dieser Kühler kann entfallen, wenn das Gas bereits beim Austritt aus dem Wärmetauscher 6 eine im Bereich zwischen 10 und 60°C liegende Temperatur aufweist und deshalb ohne weite re Kühlung in die Absorptionskolonne 2 eingeleitet werden kann. In dieser Kolonne wird das Gas mit der von oben über die Leitung 10 aufgegebenen Absorptionslösung behan delt, durch die der Schwefelwasserstoff aus dem Gas ent fernt wird. Für diese Behandlung können die weiter oben beschriebenen, zum Stande der Technik gehörenden Absorp tionslösungen verwendet werden. Das H₂S-freie Gas tritt über Kopf aus der Absorptionskolonne 2 aus und kann über die Leitung 11 seiner Weiterverarbeitung zugeführt wer den. Sowohl die Absorptionskolonne 2 als auch die Desorp tionskolonne 3 sind mit hierfür geeigneten Einbauten versehen.

Die beladene Absorptionslösung wird über die Leitung 12 aus dem Sumpf der Absorptionskolonne 2 zum Wärmetauscher 6 abgezogen, in dem sie eine Vorwärmung bis auf eine Temperatur von 50 bis 80°C erfährt. Mit dieser Tempe ratur wird die Lösung über die Leitung 13 in den Oberteil der Desorptionskolonne 3 eingeleitet. Hier wird der auf genommene Schwefelwasserstoff aus der Absorptionslösung durch Erhitzen abgetrieben. Der H₂S-Abtrieb kann dabei verbessert werden, wenn die Desorptionskolonne 3 bei Un terdruck von 0,3 bis 0,8 bar betrieben wird. Das aus der Absorptionslösung abgetriebene H₂S-reiche Sauergas wird über Kopf aus der Desorptionskolonne 3 abgezogen und ge langt über die Leitung 14 in den Kühler 15, in dem die kondensierbaren Bestandteile aus dem Sauergas abgeschie den werden. Anschließend wird das Gas über die Leitung 16 der im Fließschema nicht dargestellten Schwefelrückge winnungs-Anlage zugeführt. Das im Kühler 15 anfallende Kondensat wird über die Leitung 17 abgezogen und auf den Kopf der Desorptionskolonne 3 aufgegeben.

Der durch das Partialoxidationsrohgas beheizte Reboiler 4 dient, wie bereits weiter oben erwähnt wurde, der erfor derlichen Erhitzung der beladenen Absorptionslösung in der Desorptionskolonne 3. Zusätzlich ist diese Kolonne noch mit dem Reboiler 18 ausgerüstet, der mit Fremd dampf beheizt wird und der lediglich beim Anfahren der Anlage oder bei einer Abweichung von den Standard-Roh gasbedingungen in Betrieb genommen wird. Die Leitungen 19 und 20 dienen dem für die Erhitzung der Absorptions lösung erforderlichen Flüssigkeitsumlauf zwischen dem Sumpf der Desorptionskolonne 3 und den Reboilern 4 und 18.

Die regenerierte, H₂S-freie Absorptionslösung wird durch die Pumpe 22, die in der Leitung 21 angeordnet ist, von der Desorptionskolonne 3 zum Kühler 23 gefördert. In diesem wird die Lösung durch Wasserkühlung bis auf eine Temperatur von ca. 30°C abgekühlt und danach über die Leitung 10 auf die Absorptionskolonne 2 wiederaufgegeben.

Anfallendes Gaskondensat wird über die Leitung 24 aus dem Reboiler 4 abgezogen. In diese Leitung münden auch die Leitungen 25 und 26, durch die das Gaskondensat aus dem Wärmetauscher 6 und dem Kühler 8 abgezogen wird.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch das nachfolgende Ausführungsbeispiel belegt. Hier bei wurden 100000 m³/h vorgereinigtes Partialoxidations rohgas, das aus einer nach dem sogen. Prenflo-Verfahren arbeitenden Kohledruckvergasungsanlage stammt, mit einer Temperatur von 130°C und einem Druck von 24 bar über die Leitung 1 in die vorstehend beschriebene Anlage einge führt. Die H₂S-Entfernung aus dem Gas in der Absorptions kolonne 3 erfolgte dabei durch eine Wäsche mit einer methyldiethanolaminhaltigen Absorptionslösung. Dadurch, daß der Reboiler 18 lediglich beim Anfahren der Anlage benutzt wurde, während im übrigen die Beheizung der De sorptionskolonne 3 ausschließlich durch den mit Partial oxidationsrohgas beaufschlagten Reboiler 4 erfolgte, er gab sich gegenüber der bisher üblichen Arbeitsweise bei annähernd gleichen Investitionskosten eine Energieein sparung von 1,6 MW.

Claims

1. Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus einem durch Partialoxidation von kohlenstoff haltigem Material gewonnenen Rohgas, bei dem das Gas bei einer Temperatur zwischen 10 und 60°C mit einer hierfür geeigneten Absorptionslösung behan delt und daran anschließend die beladene Absorpti onslösung durch Erhitzen regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgereinigte und bis auf eine Temperatur von 110 bis 150°C vorgekühlte Rohgas vor dem Eintritt in die Absorptionskolonne stufenweise im indirekten Wärmeaustausch mit der beladenen Absorptionslösung abgekühlt wird, wobei das Gas zunächst durch den Reboiler der Desorpti onskolonne und daran anschließend durch einen der Vorwärmung der beladenen Absorptionslösung dienen den Wärmetauscher geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas nach Passieren des der Vorwärmung der beladenen Waschlösung dienenden Wärmetauschers zu sätzlich noch durch einen mit Kühlwasser beaufschlag ten Kühler geleitet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Desorptionskolonne bei Unter druck von 0,3 bis 0,8 bar betrieben wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rohgas im Reboiler der De sorptionskolonne bis auf eine Temperatur von 100°C gekühlt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß beim Anfahren der Anlage oder bei einer Abweichung von den Standard-Rohgasbe dingungen die Beheizung der Desorptionskolonne durch einen zusätzlichen, mit Fremddampf beauf schlagten Reboiler erfolgt.