DEP0033217DA - Verfahren zur Gegenstromauswaschung löslicher Bestandteile aus Gasgemischen unter Druck mit im Kreislauf geführter Waschflüssigkeit - Google Patents

Description

Es ist bekannt, lösliche Bestandteile aus Gasgemischen mit komprimierter Waschflüssigkeit unter erhöhtem Druck auszuwaschen. Die beladene Waschflüssigkeit wird darauf entspannt und zwecks vollständiger Regenerierung in Entgasungs- oder Gradiertürmen von den gelösten Bestandteilen durch Behandeln mit grossen Luftmengen befreit. Der Nachteil dieses Verfahrens ist ein verhältnismässig hoher Aufwand an Energie, Spülgas und Entgasungseinrichtungen sowie an Platz für die Aufstellung dieser umfangreichen Vorrichtungen zur Regenerierung der beladenen Waschflüssigkeit. Ausserdem ist mit der Regenerierung der Waschflüssigkeit in der bekannten Weise neben einem erheblichen Verlust wertvoller Gasbestandteile oft eine erhebliche Belästigung und Gefährdung der Umgebung durch die ausgetriebenen, übelriechenden und u.U. giftigen, z.B. schwefelhaltigen oder cyanhaltigen Gasbestandteile verbunden. Ist z.B. die Konzentration an den giftigen Cyanverbindungen erheblich, so kann es vorkommen, dass auf diese Art das beschriebene Verfahren überhaupt nicht angewendet werden darf und durch andere Mittel ersetzt werden muss.

Es ist zwar ein anderes Verfahren (DRP 107504) bekannt geworden, wonach die beladene Waschflüssigkeit jeweils drucklos mit dem gesamten Rohgas entgast wird. Das auf diese Weise mit den vorher gelösten jetzt wieder ausgetriebenen Bestandteilen angereicherte Rohgas wird nun komprimiert und von den aus dem Waschmittel aufgenommenen Bestandteilen befreit. Durch diese Art der Voranreicherung des Rohgases und durch die damit ansteigende Konzentration der zu lösenden Gasbestandteile wird bei verlangtem gleichen Wascheffekt jedoch eine Erhöhung der Waschsäule notwendig, die um so erheblicher ist, je mehr die Konzentration der auszuwaschenden Bestandteile ansteigt.

Nach dem Erfindungsgedanken wird daher zur Vermeidung dieses Übelstandes die Waschflüssigkeit nur mit einem kleinen Teil des Rohgases bei niedrigem Druck und zweckmässig erhöhter Temperatur im Gegenstrom entgast. Die regenerierte Waschflüssigkeit des Entgasungsturmes kann darauf nach Abgabe ihrer Wärme in einem Gegenstromkühler und nach erneuter Kompression auf den Waschturm wieder aufgegeben werden. Der mit den frei gemachten Bestandteilen angereicherte Teil des Rohgases kann nunmehr einer weiteren Anreichungsstufe zugeführt oder in anderer Weise verarbeitet werden.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken und zum Zwecke der Energieersparnis tritt die zu entgasende Waschflüssigkeit sowie auch das zur Spülung verwendete Rohgas vorgewärmt in den Entgasungsturm ein, wobei zweckmässig die Erwärmung der zu regenerierenden Waschflüssigkeit im Gegenstromwärmeaustausch mit bereit regenerierter Waschflüssigkeit erfolgt. Die Deckung der Wärmeverluste des Systems erfolgt durch eine Beheizung der Waschflüssigkeit zweckmässig im Innern des Entgasungsturmes. Verwendet man dabei Dampf als Heizmittel, so kann man, statt den Dampf in Röhren durch den Entgasungsturm zu führen, ihn auch nach einem weiteren Erfindungsgedanken direkt und zwar vorteilhaft unterhalb des Rohgaseintritts in den Turm einleiten - wenn die Art des Waschmittels dies zulässt - und dabei die Spülwirkung des Rohgasteiles unterstützen.

Zur Verringerung des Energiebedarfes dient die erfindungsgemässe an sich bekannte Entspannung der beladenen Waschflüssigkeit unter Arbeitsleistung mit Energierückgewinnung. Wie üblich, geschieht dies z.B. dadurch, dass der Läufer der Entspannungsturbine einen Generator antreibt.

Im Interesse einer Verbesserung der Auswaschung werden nach einem weiteren Erfindungsgedanken die zur Waschung aufzugebenden Waschflüssigkeiten einer intensiven Kühlung unterworfen, wodurch der Reinheitsgrad erhöht und der Waschmittelverbrauch vermindert wird.

An Hand der Abbildung wird das erfindungsgemässe Verfahren beschrieben. Das ankommende, zu reinigende Rohgas wird bei 1 in zwei Teilströme aufgeteilt. Die Hauptmenge (z.B. ca. 95%) wird in einem Kompressor 2 auf z.B. 12 atü komprimiert. Sie tritt nach Kühlung in einem Kühler 3 mit Zimmertemperatur bei 4 in den mit Füllkörpern gefüllten Waschturm 5 ein, wo sie von bei 6 eingeführter, herabrieselnder Waschflüssigkeit gewaschen wird und bei 7 gereinigt den Waschturm zu anderweitiger Verwendung verlässt. Die bei 8 austretende, beladene Waschflüssigkeit wird in einer Turbine 9 entspannt und nach Passieren eines Gegenstromvorwärmers 10 bei 11 zum Entgasen mit erhöhter Temperatur auf den Kopf eines Entgasungsturmes 12 gegeben, der ausser mit Füllkörpern mit einer Heizschlange 23 versehen ist. Die Entgasung erfolgt nun erfindungsgemäss durch den bei 1 abgezweigten kleineren Teil des Rohgasstromes (z.B. 5%) der <Nicht lesbar> in einem Gebläse 14 auf mässigen Druck verdichtet oder hinter der ersten Stufe des Kompressors entnommen wurde, nachfolgend einen Gegenstromwärmeaustauscher 15 passiert und bei 13 in den Entgasungsturm 12 eintritt. Das angereicherte Rohgas verlässt bei 20 den Entgasungsturm und steht nach Passieren eines Kühlers 16, der zum Ausscheiden etwaiger wertvoller verdampfter Waschflüssigkeit dient, die bei 22 in den Entgasungsturm zurückgeführt wird, zur weiteren Verfügung, z.B. zur Vernichtung, Verwertung oder zu weiteren Anreicherung des vorangereicherten Gemisches aus entgasten Bestandteilen und Rohgas. Die bei 17 austretende entgaste heisse Waschflüssigkeit gibt ihre Wärme im Gegenströmer 10 ab, wird in der Pumpe 18 komprimiert und tritt nach Passieren des Kühlers 19 bei 6 in den Kopf des Waschturmes ein, wo sie ihren Kreislauf von neuem beginnt.

Je nach der Menge des zu verwendenden Rohgases im Entgasungsturm steigt die Konzentration der aus dem beladenen Waschmittel ausgetriebenen Bestandteile mehr oder weniger stark an. Dieses Konzentrat kann nach einem weiteren Erfindungsgedanken einer zweiten Waschstufe zugeführt werden, zu welchem Zweck es nochmals komprimiert und in einem kleineren, jedoch höhere Turm erneut einer Gegenstromauswaschung mit regenerierter Waschflüssigkeit unterworfen wird.

Die zweite nicht mitgezeichnete Anreichungsstufe kann dadurch entlastet werden, dass erfindungsgemäss das vor dem ersten Entgasungsturm freiwillig, d.h. ohne Spülung mit Rohgas nach der Entspannung sich absondernde Entgasergas für sich aufgefangen und abgeführt wird. Dieses kann besonders dann zweckmässig sein, wenn - wie im Falle der Kohlensäureauswaschung - auf den weniger wertvollen schwerer löslichen Gasbestandteil kein Wert gelegt wird, wohl aber die gleichzeitig vorhandenen leichter löslichen Gasbestandteile gewonnen werden sollen. Die im zweiten Waschturm beladene Waschflüssigkeit kann anschliessend in ähnlicher Weise regeneriert werden, wie es für die erste Waschstufe bereits beschrieben wurde und in den Kreislauf zurückgeführt werden. Die Entgasung der geringen Waschmittelmenge der zweiten Waschstufe durch Rohgas kann auch durch die Entgasung im Vakuum mit oder ohne Temperaturerhöhung ersetzt oder ergänzt werden, die mit relativ geringem Kostenaufwand durchgeführt werden kann und im Auspuff der Pumpe ein Höchstkonzentrat der gelösten Bestandteile liefert.

Andere Möglichkeiten der weiteren Anreicherung des Rohgaskonzentrates aus dem Entgasungsturm der ersten Stufe bieten die an sich bekannten Verfahren der fraktionierten Kondensation bei erniedrigten Temperaturen und (oder) bei erhöhten Drücken oder der fraktionierten Adsorption.

Statt die in der zweiten Waschstufe beladene Waschflüssigkeit gesondert zu regenerieren, kann sie nach einem weiteren Erfindungsgedanken im Interesse einer Vereinfachung der Einrichtung der aus dem ersten Waschturm entnommenen beladenen Waschflüssigkeit zugesetzt und zusammen mit dieser Flüssigkeit entgast und regeneriert werden. Man hat es auf diese Weise in der Hand, durch Regelung der aus dem Entgasungsturm (bei 21), also vor dem zweiten Waschturm, abgezweigten Entgasergasmenge, die Anreicherung mit den ausgetriebenen Bestandteilen auf den gewünschten Grad einzustellen.

Es ist nicht notwendig, die Waschung des ersten Gaskonzentrates in einer zweiten Stufe mit dem gleichen Waschmittel durchzuführen. Vielmehr kann man mit einem anderen Waschmittel arbeiten und ausserdem nach einem weiteren Erfindungsgedanken die Waschung so führen, dass bestimmte wertvolle oder auch giftige Gasbestandteile mit hoher Löslichkeit fraktioniert ausgewaschen werden, während andere weniger wertvolle Gasbestandteile, die in der ersten Waschstufe entfernt wurden, um bestimmte Störungen des Zerlegungsverfahrens auszuschliessen, die zweite Waschstufe zum grössten Teil passieren, ohne ausgewaschen zu werden. Der gleiche Effekt kann erzielt werden, wenn man, statt ein anderes Waschmittel zu verwenden, die Höhe des Waschturmes nur nach der Konzentration des zu gewinnenden Gasbestandteiles bemisst bzw. eine dessen Löslichkeit entsprechende genügende Waschmittelmenge verwendet.

Nach der erfindungsgemässen Arbeitsweise wird der Forderung entsprochen, dass das Waschmittel in einem geschlossenen Kreislauf entgast wird, ohne dass die Umgebung belästigt wird oder wertvolle Gasbestandteile verloren gehen. Gleichzeitig wird aber gegenüber ähnlichen bekannten Einrichtungen, die mit Waschflüssigkeiten in geschlossenem Kreislauf arbeiten, ein wirtschaftlicher Fortschritt erzielt, der darin liegt, dass Waschtürme und Entgasungsturm nicht vergrössert zu werden brauchen und für die Anfangskonzentration des zu lösenden Bestandteiles im Rohgas dimensioniert werden können, während gleichzeitig in einer kleinen Gasmenge stark angereichertes Konzentrat kontinuierlich abgeführt werden kann. Etwaige Zusatzeinrichtungen behandeln nur einen kleinen Bruchteil der Gasmenge, bedingen also auch nur einen kleinen Mehraufwand an Apparatur- und Kraft.

Claims (10)

1) Verfahren zur Gegenstromauswaschung löslicher Bestandteile aus Gasgemischen unter Druck mit im Kreislauf geführter Waschflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass man die anfallende beladene Waschflüssigkeit mit einem kleinen Teil des Rohgases bei niedrigem Druck und (oder) erhöhter Temperatur im Gegenstrom entgast und das mit den freigesetzten Bestandteilen angereicherte Rohgas einer weiteren Anreicherungsstufe zuführt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu entgasende Waschflüssigkeit und der zur Entgasung zu verwendende Rohgasteil vorgewärmt in den Entgasungsturm eingeführt wird, wobei die Wärmezufuhr durch die heissen, entgasten Waschflüssigkeiten im Gegenstrom mit der kühlen zu regenerierenden Waschflüssigkeit erfolgt, während die Wärmeverluste durch eine Beheizung des Entgasungsturmes gedeckt werden.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungsturm durch direkt eingeführten Dampf beheizt und gleichzeitig die Spülwirkung des Rohgases dabei unterstützt wird.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannung aller komprimierten Flüssigkeiten und Gase in an sich bekannter Weise arbeitsleistend unter Rückgewinnung von Energie durchgeführt wird.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Waschtürme aufzugebenden Waschflüssigkeiten intensiv gekühlt werden.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasergas der ersten Wasch- und Anreicherungsstufe in einer zweiten Stufe durch Waschung, durch fraktionierte Kondensation oder fraktionierte Adsorption weiter zerlegt wird.

7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bereits ausserhalb des Entgasungsturmes sich freiwillig ohne Spülung absondernde Entgasergas für sich aufgefangen und abgeführt wird.

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in der zweiten Stufe gewonnene Waschflüssigkeit in einem zweiten kleineren Entgasungsturm mit einem kleinen Rohgasteil oder durch Abpumpen entgast wird.

9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die in der zweiten Waschstufe gewonnene beladene Waschflüssigkeit der aus dem ersten Waschturm entnommenen beladenen Waschflüssigkeit zusetzt, zusammen mit dieser Flüssigkeit entgast und einen Teil des Entgasergases in einer solchen Menge abzweigt, dass die Anreicherung der ausgetriebenen Bestandteile im Spülgas auf den gewünschten Grad eingestellt wird.

10) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschung in der zweiten Waschstufe mit für bestimmte Gasbestandteile spezifischen Lösungsmitteln hohen Lösevermögens für die zu gewinnenden Gasbestandteile erfolgt, während andere in der ersten Waschstufe durch Auswaschung gelöste Bestandteile in der zweiten Waschstufe nicht ausgewaschen werden.