EP1844126A1 - Verfahren zur erhöhung der selektivität von physikalisch wirkenden lösungs mitteln bei einer absorption von gaskomponenten aus technischen gasen - Google Patents

Verfahren zur erhöhung der selektivität von physikalisch wirkenden lösungs mitteln bei einer absorption von gaskomponenten aus technischen gasen

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EP1844126A1
EP1844126A1 EP06700913A EP06700913A EP1844126A1 EP 1844126 A1 EP1844126 A1 EP 1844126A1 EP 06700913 A EP06700913 A EP 06700913A EP 06700913 A EP06700913 A EP 06700913A EP 1844126 A1 EP1844126 A1 EP 1844126A1
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EP
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gas
absorption
absorbent
column
pressure
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Johannes Menzel
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Uhde GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/16—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with non-aqueous liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means

Definitions

  • the invention relates to a process for increasing the selectivity of physically acting solvents in the case of absorption of gas components from industrial gases. Examples of such absorptions are:
  • the physically acting solvent also triggers value components out of the technical gas.
  • the conditions often have to be set in such a way that the amount of the absorbed value components is scarcely negligible, which is an unavoidable disadvantage of all physically acting solvents.
  • the recovery processes are used in conjunction with a corresponding absorption device.
  • Corresponding absorption devices are for raw natural gases or synthesis gases, in addition to valuable components such as methane, higher hydrocarbons, hydrogen, carbon dioxide - if desired - and carbon monoxide impurities such as hydrogen sulfide, organic sulfur components such as mercaptans and carbon dioxide sulfide, also carbon dioxide - if undesirable - and small amounts used in water vapor in different proportions, used.
  • the recovered compounds can either be re-added to the respective, purified technical gas or marketed as a separate product. In general, it is necessary to remove the sulfur components contained in the raw natural gas, for example, for further technical use up to ppm levels from the gas.
  • the removal of hydrogen sulfide, mercaptans, carbon dioxide and other sour gas constituents from industrial gases is generally carried out by means of chemically acting absorbent, such as amine solutions, alkali salt solutions, etc. or physically acting absorbent such as selexol, propylene carbonate, N-methyl-pyrrolidone, morphysorb, methanol among other things, in circulatory systems, wherein physically acting absorbents, in contrast to chemically acting detergents, are also able to remove organic sulfur components.
  • chemically acting absorbent such as amine solutions, alkali salt solutions, etc.
  • physically acting absorbent such as selexol, propylene carbonate, N-methyl-pyrrolidone, morphysorb, methanol among other things
  • physically acting absorbents in contrast to chemically acting detergents, are also able to remove organic sulfur components.
  • the carbon dioxide contained in the gas is either completely, partly or as little as possible removed.
  • the absorption device must be designed enlarged by the amount of the recirculated volume due to the recompressed recycle gas both with respect to the inevitably flickered sour gas and with respect to the gas volume.
  • the invention solves the problem in that
  • the loaded absorbent is placed on the top of a stripping column, which has a bottom reboiler and can have one or more Soaufko- cher, and operated at a slightly higher pressure than the absorption column, • in this stripping column by the interaction of sump cooker and application temperature an equilibrium is set such that the sour gas concentration in the absorbent increases towards the sump and the concentration of the hydrocarbons towards the sump decreases,
  • a recycle gas rich in hydrocarbons and poor in acid gas components is withdrawn at the top of the stripping column, and
  • the temperature of the coming out of the absorption device, loaded absorbent is changed before task in the stripping column.
  • both a temperature increase and a temperature drop is considered.
  • a device for the indirect heat exchange is selected, which can be operated both with cooling medium and with heating medium.
  • Cooling of the loaded absorbent takes place during operation when a sharper separation efficiency of the stripping column is desired. This will be the case if it is desired to reduce the sour gas portions in the recycle gas or to reduce the hydrocarbon levels in the bottom draw or both.
  • the cooling capacity therefore corresponds to that of a reflux condenser for the stripping columns, which can therefore be dispensed with. However, this increases the required heat output of the reboiler of the stripping column.
  • a heating of the loaded absorbent takes place during operation when the physical absorbent has also mitabsorbed large amounts of lower hydrocarbons, ie, especially methane, which can easily desorb and be flashed in the head of the stripping column.
  • the pressure increase when heated is best effected by a pump.
  • the required in the stripping column increased pressure level can also be effected by static pressure due to different installation altitude by the absorption device is higher than the stripping column and in the liquid supply lines a liquid column is adjusted, which corresponds to the pressure difference, which Promotion of recycle gas in the absorption device is sufficient.
  • the intention is to recover those hydrocarbons which have been absorbed from crude natural gas with the method according to the invention, one obtains in this way also a possibility and a degree of freedom in order to set the respective economic optimum of recovery with temporally changing, absorbed gas fractions which is another advantage of the process.
  • FIG. 1 shows the process according to the invention, comprising a stripping column and the associated pumps and heat exchangers, and their interaction with an absorption column and a two-stage sour gas De - sorption device.
  • the feed gas 1 is introduced into the bottom of the absorption column 2 and flows through them from bottom to top, being washed by regenerated physical absorbent 3, which is abandoned from above, and freed from acid gases.
  • the clean gas 4 leaves the absorption column 2 overhead.
  • the absorbent 5 loaded with acid gases, in which hydrocarbons are also absorbed, is withdrawn from the bottom of the absorption column 2 and brought to an elevated pressure by means of the pressure booster pump 6 and, depending on the operating conditions, is heated or cooled in the heat exchanger 7.
  • the changed in pressure and temperature loaded absorbent 8 is abandoned in the head of the stripping column 9. It passes through the output column equipped with packing or tray 9 from top to bottom, while the desorbed gases flow in countercurrent from bottom to top.
  • the absorbent which is essentially loaded only with sour gas, is drawn off at the bottom of the stripping column 9 and partly heated in the reboiler 10, some of which desorbs acid gases which support the stripping action in the lower region of the stripping column 9.
  • it is expedient not to supply all the heat required in Sumpfaufkocher, but via one or more side cookers that relate their energy through the heat exchange with the hot, regenerated solution coming from the desorber. Therefore, a page deduction 11 is provided in the middle region of the stripping column, which promotes the loaded absorbent by means of the Soabzugspumpe 12 in the side boiler 13 and back into the stripping column 9.
  • the rich in hydrocarbons, but sour gas components poor recycle gas 14 is withdrawn overhead of the stripping column 9, cooled in the cooler 15 and returned to the absorption column 2.
  • the operating pressure is adjusted so that the pressure gradient between the head of the stripping column 9 and the feed point 16 of the absorption column 2 for conveying the Recycle gas 14 sufficient sufficient.
  • the choice of the feed point 16 depends on the concentration of sour gas constituents, which should be about the same at the selected task both in the absorption column 2 and in the recycle gas 14.
  • the withdrawn from the stripping column 9, loaded with sour gas absorbent 17 is further heated in the heater 18 and passed into the medium-pressure flash tank 19 where a significant pressure release takes place.
  • a first part of the desorbed sour gas 24 is released.
  • the partially desorbed absorbent 20 is then passed into the low pressure stripper 21, where further pressure release takes place and almost complete expulsion of the still absorbed acid gases 27 from the absorbent is effected by a gaseous stripping medium 22, such as CO 2 or N 2 .
  • the desorbed acid gases 23 and 24 are cooled in the sour gas coolers 25 and 26, combined as sour gas 27 and fed to a further use.
  • the complete regeneration could also take place in a desorption column without the external supply of stripping gas, the regeneration then being effected by a sump cooker which generates the necessary stripping steam.
  • the regenerated absorbent 28 is first conveyed by the feed pump 29 to the side cooker 13, where it is used for heating, and then to the cooler 30, where it is brought to the desired absorption temperature and then as a regenerated absorbent 3 to the top of the absorption column. 2 is given up. If further heat consumers can be served, even more heat utilization is possible, for example, the bottom reboiler 10 and the heat exchanger 7 can be supplied with waste heat.
  • the absorption medium was a mixture of n-formyl morpholine and n-acetylmorpholine selected according to the use of the Morphosorb method.
  • Stripping medium desorbed sour gas desorbed sour gas

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffverbindungen, die bei der Absorption von Sauergasen aus technischen Gasen, wie z.B. Erdgas, mittels physikalisch wirkender Absorptionsmittel mitabsorbiert werden, wobei zuerst der Druck des aus der Absorptionseinrichtung abgezogenen, beladenen Absorptionsmittels erhöht wird, dann das beladene Absorptionsmittel auf den Kopf einer Abtriebskolonne gegeben wird, welche einen Sumpfaufkocher aufweist und einen oder mehrere Seitenaufkocher aufweisen kann, sowie unter einem geringfügig höheren Druck als die Absorptionskolonne betrieben wird, in dieser Abtriebskolonne ein Gleichgewicht derart eingestellt wird, dass die Sauergaskonzentration im Absorptionsmittel zum Sumpf hin zunimmt und die Konzentration der Kohlenwasserstoffe zum Sumpf hin abnimmt, ein erhitztes, an Kohlenwasserstoffen armes und an Sauergaskomponenten reiches Absorptionsmittel am Sumpf abgezogen und einer Sauergasdesorptionseinrichtung zugeführt wird, ein an Kohlenwasserstoffen reiches und an Sauergaskomponenten armes Recyclegas am Kopf der Abtriebskolonne abgezogen wird, und das Recyclegas in einem Recyclegas-Kühler auf etwa die Temperatur des Einsatzgases, welches in die Absorptionseinrichtung geleitet wird, abgekühlt und entweder direkt in die Absorptionsvorrichtung gegeben oder dem Einsatzgas beigemischt wird.

Description

Verfahren zur Erhöhung der Selektivität von physikalisch wirkenden Lösungsmitteln bei einer Absorption von Gaskomponenten aus technischen Gasen
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Selektivität von phy- sikalisch wirkenden Lösungsmitteln bei einer Absorption von Gaskomponenten aus technischen Gasen. Beispiele für derartige Absorptionen sind:
• die Absorption von Sauergasen aus rohem Erdgas,
• die Absorption von Sauergasen aus rohem Synthesegas,
• die Absorption von Kohlendioxid aus Erdgas, • die Absorption von Kohlendioxid aus Synthesegas,
• die Absorption von Ammoniak.
In den meisten Fällen löst das physikalisch wirkende Lösungsmittel jedoch auch Wertkomponenten aus dem technischen Gas heraus. Insbesondere bei hohen Anforderungen an die Endreinheit des gewünschten technischen Gases hinsichtlich der auszuson- dernden Komponenten müssen die Bedingungen oft derart eingestellt werden, dass die Menge der mitabsorbierten Wertkomponenten kaum mehr vernachlässigbar sind, was ein unvermeidbarer Nachteil aller physikalisch wirkenden Lösungsmittel ist.
[0002] Diese Wertkomponenten werden daher üblicherweise noch vor der Rege- neration des physikalisch wirkenden Lösungsmittels in aufwändiger Weise zurückgewonnen. Beispiele für derartige Rückgewinnungsmaßnahmen nach dem Stand der Technik sind:
• Rückgewinnung von Kohlendioxid,
• Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffverbindungen und Wasserstoff.
[0003] Die Verfahren zur Rückgewinnung werden im Verbund mit einer entsprechenden Absorptionsvorrichtung eingesetzt. Entsprechende Absorptionsvorrichtungen werden für rohe Erdgase oder Synthesegase, die neben Wertstoffkomponenten wie Methan, höheren Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Kohlendioxid - soweit erwünscht - und Kohlenmonoxid Verunreinigungen wie Schwefelwasserstoff, organische Schwefelkomponenten, wie z.B. Merkaptane und Kohlenoxidsulfid, ferner auch Kohlendioxid - soweit unerwünscht - und geringe Mengen an Wasserdampf in unterschiedlichen Anteilen enthalten, genutzt. Die zurückgewonnenen Verbindungen können entweder dem jeweiligen, gereinigten technischen Gas wieder zugesetzt oder als eigenes Produkt weitervermarktet werden. [0004] In der Regel ist es notwendig, die z.B. im rohen Erdgas enthaltenen Schwefelkomponenten für die weitere technische Nutzung bis auf ppm-Gehalte aus dem Gas zu entfernen. Die Entfernung von Schwefelwasserstoff, Merkaptanen, Kohlendioxid und sonstigen Sauergasbestandteilen aus technischen Gasen erfolgt im all- gemeinen mittels chemisch wirkender Absorptionsmittel, wie z.B. Aminlösungen, Alkalisalzlösungen etc. oder physikalisch wirkender Absorptionsmittel wie z.B. Selexol, Propylencarbonat, N-Methyl-Pyrrolidon, Morphysorb, Methanol u.a., in Kreislaufsystemen, wobei physikalisch wirkende Absorptionsmittel im Gegensatz zu chemisch wirkenden Waschmitteln in der Lage sind, auch organische Schwefelkomponenten zu entfernen. Das im Gas enthaltene Kohlendioxid wird dabei je nach Zielsetzung und Aufgabenstellung entweder ganz, zum Teil oder auch so wenig wie möglich entfernt.
[0005] Da physikalisch wirkende Absorptionsmittel bei der Entfernung von Sauergaskomponenten aus technischen Gasen in der Regel auch einen Anteil an Kohlen- Wasserstoffen mit absorbieren, wird in der Regel die den Absorber verlassende Lösung vor der Desorption der Sauergase in einem Recycleflashbehälter auf einen gegenüber der Absorption niedrigeren Druck entspannt, wobei das dort frei werdende Flashgas mittels eines Recyclekompressors rückverdichtet und als Recyclegas zur erneuten Reinigung dem Einsatzgas vor der Absorptionsstufe beigemischt wird. Problematisch ist hierbei aber eine Eigenschaft aller höheren Kohlenwasserstoffe bei physikalischen Absorptionsmitteln: Deren Löslichkeit im Absorptionsmittel steigt mit der Anzahl der Kohlenstoffatome.
[0006] Dies bedeutet, dass bei einer einfachen Flashstufe leichte Kohlenwasser- Stoffe tendenziell leicht und höhere Kohlenwasserstoffe tendenziell schwierig aus dem Absorptionsmittel durch Flashen entfernt werden können. Sollen also auch die höheren Kohlenwasserstoffe vor der eigentlichen Regeneration des Absorptionsmittels zurückgewonnen werden, müssen eventuell mehrere Flashstufen und sehr große Druckabsenkungen vorgenommen werden, wobei dann aber auch größere Mengen der Sauer- gase vorzeitig desorbieren und ebenfalls rückverdichtet werden müssen. Die Problematik stellt sich besonders, wenn, etwa bei der Reinigung von rohem Erdgas, das geförderte Gas neben einem hohen Sauergasanteil auch einen besonders hohen Anteil an Ethan, Propan sowie weiteren höheren Kohlenwasserstoffen aufweist.
[0007] Nachteilig ist daher für die Auslegung in einem solchen Fall, dass
• ein aufwändiges Flashstufensystem mit großen Druckabsenkungen vor der eigentlichen Regeneration des Absorptionsmittels vorgesehen werden muss, • ein teuerer Recyclegaskompressor installiert und wegen der größeren Gasmengen und der größeren Druckdifferenz mit erheblichem Energieaufwand betrieben werden muss, und
• die Absorptionsvorrichtung wegen des rückverdichteten Recyclegases sowohl hin- sichtlich der zwangsläufig mitgeflashten Sauergase als auch hinsichtlich des Gasvolumens um den Betrag des zurückgeführten Volumens vergrößert ausgelegt werden muss.
[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Rück- gewinnung von Kohlenwasserstoffverbindungen, die bei der Absorption von Sauergasen aus technischen Gasen, wie z.B. Erdgas, mittels physikalisch wirkender Absorptionsmittel mitabsorbiert werden, zur Verfügung zu stellen, welches
• starke Druckabsenkungen unter den Absorptionsdruck vermeidet,
• nach Möglichkeit ohne Recyclegaskompressor auskommt, und • nur so wenig wie möglich verunreinigtes Recyclegas zur Absorption zurückleitet, so dass keine Vergrößerung der Absorptionsvorrichtung notwendig wird.
[0009] Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass
• zuerst der Druck des aus der Absorptionseinrichtung abgezogenen, beladenen Ab- sorptionsmittels erhöht wird,
• dann das beladene Absorptionsmittel auf den Kopf einer Abtriebskolonne gegeben wird, welche einen Sumpfaufkocher aufweist und einen oder mehrere Seitenaufko- cher aufweisen kann, sowie unter einem geringfügig höheren Druck als die Absorptionskolonne betrieben wird, • in dieser Abtriebskolonne mittels des Zusammenspiels von Sumpfkocher und Aufgabetemperatur ein Gleichgewicht derart eingestellt wird, dass die Sauergaskonzentration im Absorptionsmittel zum Sumpf hin zunimmt und die Konzentration der Kohlenwasserstoffe zum Sumpf hin abnimmt,
• ein erhitztes, an Kohlenwasserstoffen armes und an Sauergaskomponenten rei- ches Absorptionsmittel am Sumpf abgezogen und einer Sauergasdesorptionsein- richtung zugeführt wird,
• ein an Kohlenwasserstoffen reiches und an Sauergaskomponenten armes Recyclegas am Kopf der Abtriebskolonne abgezogen wird, und
• das Recyclegas in einem Recyclegas-Kühler auf etwa die Temperatur des Einsatz- gases, welches in die Absorptionseinrichtung geleitet wird, abgekühlt und entweder direkt in die Absorptionsvorrichtung gegeben oder dem Einsatzgas beigemischt wird. Als arm an Sauergaskomponenten im Sinne der Erfindung ist das Recyclegas, welches am Kopf der Abtriebskolonne abgezogen wird, dann anzusehen, wenn der Sauergasgehalt weniger als 50 % beträgt.
[0010] Gegenüber einer Lösung nach dem herkömmlichen Stand der Technik mit Flashstufen und Recyclegaskompressor ergibt sich darüber hinaus der Vorteil, dass wesentlich mehr Kohlenwasserstoffe zurückgewonnen werden können als bisher überhaupt möglich ist.
[0011] In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur des aus der Absorptionsvorrichtung kommenden, beladenen Absorptionsmittels vor Aufgabe in die Abtriebskolonne geändert. Hierbei kommt sowohl eine Temperaturerhöhung als auch eine Temperaturabsenkung in Betracht. Zweckmäßigerweise wird hierfür eine Vorrichtung für den indirekten Wärmetausch gewählt, die sowohl mit Kühl- medium als auch mit Heizmedium betrieben werden kann.
[0012] Eine Kühlung des beladenen Absorptionsmittels erfolgt während des Betriebs dann, wenn eine schärfere Trennleistung der Abtriebskolonne gewünscht wird. Dies wird dann der Fall sein, wenn eine Verringerung der Sauergasanteile im Recycle- gas oder eine Verringerung der Kohlenwasserstoffanteile im Sumpfabzug oder beides gewünscht wird. Die Kühlleistung entspricht daher der eines Rückflusskühlers für die Abtriebskolonnen, auf den daher verzichtet werden kann. Allerdings erhöht sich auf diese Weise auch die erforderliche Wärmeleistung der Aufkocher der Abtriebskolonne.
[0013] Eine Erwärmung des beladenen Absorptionsmittels erfolgt während des Betriebs dann, wenn das physikalische Absorptionsmittel auch große Mengen von niedrigeren Kohlenwasserstoffen, also vor allem Methan, mitabsorbiert hat, welche leicht desorbieren und im Kopf der Abtriebskolonne geflasht werden können.
[0014] Die Druckerhöhung bei Erwärmung wird am besten durch eine Pumpe bewirkt. Für den Betrieb ohne Erwärmung kann das in der Abtriebskolonne erforderliche erhöhte Druckniveau auch durch statischen Druck aufgrund von unterschiedlicher Aufstellungshöhe bewirkt werden, indem die Absorptionsvorrichtung höher steht als die Abtriebskolonne und sich in den Flüssigkeitszuleitungen eine Flüssigkeitssäule ein- stellt, die dem Druckunterschied entspricht, welcher zur Förderung des Recyclegases in die Absorptionsvorrichtung ausreicht. [0015] Sofern man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren solche Kohlenwasserstoffe, die aus rohem Erdgas absorbiert wurden, zurückgewinnen will, erhält man auf diese Weise auch eine Möglichkeit und einen Freiheitsgrad, um bei zeitlich wechselnden, absorbierten Gasanteilen das jeweilige wirtschaftliche Optimum an Rückgewin- nung einzustellen, was ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist.
[0016] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Verfahrensschemas in Fig. 1 näher erläutert: Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren, bestehend aus einer Abtriebskolonne und den zugehörigen Pumpen und Wärmetauschern, sowie ihr Zu- sammenwirken mit einer Absorptionskolonne und einer zweistufigen Sauergas-De- sorptionsvorrichtung.
[0017] Das Einsatzgas 1 wird unten in die Absorptionskolonne 2 eingeleitet und durchströmt diese von unten nach oben, wobei es von regeneriertem, physikalischen Absorptionsmittel 3, welches von oben aufgeben wird, gewaschen und von Sauergasen befreit wird. Das Reingas 4 verlässt die Absorptionskolonne 2 über Kopf.
[0018] Das mit Sauergasen beladene Absorptionsmittel 5, in welchem auch Kohlenwasserstoffe mitabsorbiert sind, wird am Sumpf der Absorptionskolonne 2 abgezo- gen und mittels der Druckerhöhungspumpe 6 auf einen erhöhten Druck gebracht und, je nach Betriebsfall, im Wärmetauscher 7 erwärmt bzw. gekühlt. Das in Druck und Temperatur geänderte beladene Absorptionsmittel 8 wird im Kopf der Abtriebskolonne 9 aufgegeben. Es durchläuft die mit Packungen oder Böden ausgestattete Abtriebskolonne 9 von oben nach unten, während die desorbierten Gase im Gegenstrom von unten nach oben strömen.
[0019] Das im wesentlichen nur noch mit Sauergas beladene Absorptionsmittel wird am Sumpf der Abtriebskolonne 9 abgezogen und zum Teil im Aufkocher 10 erwärmt, wobei zum Teil Sauergase desorbieren, die die Strippwirkung im unteren Be- reich der Abtriebskolonne 9 unterstützen. Um diese Desorption der Sauergase energetisch günstig zu gestalten, ist es zweckmäßig, nicht die ganze benötigte Wärme im Sumpfaufkocher zuzuführen, sondern über einen oder mehrere Seitenkocher, die ihre Energie über den Wärmetausch mit der vom Desorber kommenden heißen, regenerierten Lösung beziehen. Daher wird im mittleren Bereich der Abtriebskolonne ein Sei- tenabzug 11 vorgesehen, der das beladene Absorptionsmittel mittels der Seitenabzugspumpe 12 in den Seitenkocher 13 und wieder zurück in die Abtriebskolonne 9 fördert. [0020] Das an Kohlenwasserstoffen reiche, aber an Sauergasbestandteilen arme Recyclegas 14 wird über Kopf der Abtriebskolonne 9 abgezogen, im Kühler 15 gekühlt und in die Absorptionskolonne 2 zurückgeführt. Hierbei wird in der Abtriebskolonne 9 der Betriebsdruck so eingestellt, dass das Druckgefälle zwischen dem Kopf der Abtriebskolonne 9 und der Aufgabestelle 16 der Absorptionskolonne 2 zur Förderung des Recyclegases 14 sicher ausreicht. Die Wahl der Aufgabestelle 16 richtet sich dabei nach der Konzentration der Sauergasbestandteile, die am gewählten Aufgabeort sowohl in der Absorptionskolonne 2 als auch im Recyclegas 14 etwa die gleiche sein sollte.
[0021] Das aus der Abtriebskolonne 9 abgezogene, mit Sauergas beladene Absorptionsmittel 17 wird im Erhitzer 18 weiter erwärmt und in den Mitteldruck-Flashbehälter 19 geführt, wo eine erhebliche Druckentspannung stattfindet. Hierbei wird ein erster Teil des desorbierten Sauergases 24 frei. Das teildesorbierte Absorptionsmittel 20 wird hiernach in den Niederdruck-Stripper 21 geleitet, wo eine weitere Druckentspannung stattfindet und das nahezu vollständige Austreiben der noch absorbierten Sauergase 27 aus dem Absorptionsmittel durch ein gasförmiges Strippmedium 22, etwa CO2 oder N2, bewirkt wird. Die desorbierten Sauergase 23 und 24 werden in den Sauergaskühlern 25 und 26 gekühlt, als Sauergas 27 zusammengefasst und einer weiteren Verwendung zugeführt. Alternativ könnte die vollständige Regeneration auch in einer Desorptionskolonne ohne die externe Zufuhr von Strippgas erfolgen, wobei die Regeneration dann durch einen Sumpfkocher erfolgen würde, der den notwendigen Strippdampf erzeugt.
[0022] Das regenerierte Absorptionsmittel 28 wird von der Förderpumpe 29 zunächst zum Seitenkocher 13 gefördert, wo es der Beheizung dient, und anschließend zum Kühler 30, wo es auf die gewünschte Absorptionstemperatur gebracht wird und dann als regeneriertes Absorptionsmittel 3 auf den Kopf der Absorptionskolonne 2 auf- gegeben wird. Sofern weitere Wärmeverbraucher bedient werden können, sind auch weitergehende Wärmenutzungen möglich, beispielsweise können auch der Sumpfaufkocher 10 und der Wärmetauscher 7 mit Abwärme versorgt werden.
[0023] Zur besseren Verdeutlichung der Vorteile dient folgendes Auslegungs-Re- chenbeispiel, welches in Tabelle 1 tabellarisch dargestellt ist, wobei die Ziffern denen in Fig. 1 entsprechen. Als Absorptionsmedium wurde eine Mischung aus n-Formyl- morpholin und n-Acetylmorpholin entsprechend der Verwendung nach dem Morphy- sorb-Verfahren gewählt.
[0024] Tabelle 1 :
[0025] In einem Vergleichsbeispiel wurde auch eine Anlage herkömmlicher Art berechnet. In der folgenden Tabelle 2 werden die Ströme 14 und 27 des oben beschriebenen Rechenbeispiels mit denen des Vergleichsbeispiels (in Tabelle 2 mit V bezeichnet) gegenübergestellt.
[0026] Tabelle 2:
[0027] Wie man sieht, verringern sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kohlenwasserstoffverluste um den Faktor 10, was ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. Für das hier angeführte Beispiel ergibt sich ein Gewinn von ca. 100 MW an thermischer Leistung, der nach der konventionellen Verfahrensweise (Recycleflash) ansonsten mit dem Sauergas verloren gehen würde. Des weiteren wird für die konventionelle Verfahrensweise ein Recyclekompressor von ca. 3,5 MW elektrischer Leistung benötigt, der nach der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ganz entfällt.
Bezugszeichenliste
Einsatzgas
Absorptionskolonne regeneriertes Absorptionsmittel
Reingas beladenes Absorptionsmittel
Druckerhöhungspumpe
Wärmetauscher beladenes Absorptionsmittel
Abtriebskolonne
Aufkocher
Seitenabzug
Seitenabzugspumpe
Seitenkocher
Recyclegas
Kühler
Aufgabestelle beladenes Absorptionsmittel
Erhitzer
Mitteldruck-Flashbehälter teildesorbiertes Absorptionsmittel
Niederdruck-Stripper
Strippmedium desorbiertes Sauergas desorbiertes Sauergas
Sauergaskühler
Sauergaskühler
Sauergas regeneriertes Absorptionsmittel
Förderpumpe
Kühler

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffverbindungen, die bei der Absorption von Sauergasen aus technischen Gasen, wie z.B. Erdgas, mittels physikalisch wirkender Absorptionsmittel mitabsorbiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass
• zuerst der Druck des aus der Absorptionseinrichtung abgezogenen, belade- nen Absorptionsmittels erhöht wird,
• dann das beladene Absorptionsmittel auf den Kopf einer Abtriebskolonne gegeben wird, welche einen Sumpfaufkocher aufweist und einen oder mehrere Seitenaufkocher aufweisen kann, sowie unter einem geringfügig höheren Druck als die Absorptionskolonne betrieben wird,
• in dieser Abtriebskolonne ein Gleichgewicht derart eingestellt wird, dass die Sauergaskonzentration im Absorptionsmittel zum Sumpf hin zunimmt und die Konzentration der Kohlenwasserstoffe zum Sumpf hin abnimmt,
• ein erhitztes, an Kohlenwasserstoffen armes und an Sauergaskomponenten reiches Absorptionsmittel am Sumpf abgezogen und einer Sauergasdesorpti- onseinrichtung zugeführt wird,
• ein an Kohlenwasserstoffen reiches und an Sauergaskomponenten armes Recyclegas am Kopf der Abtriebskolonne abgezogen wird, und
• das Recyclegas in einem Recyclegas-Kühler auf etwa die Temperatur des Einsatzgases, welches in die Absorptionseinrichtung geleitet wird, abgekühlt und entweder direkt in die Absorptionsvorrichtung gegeben oder dem Einsatzgas beigemischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des aus der Absorptionsvorrichtung kommenden, beladenen Absorptionsmittels vor Aufgabe in die Abtriebskolonne geändert wird.
3. Verwendung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung für den indirekten Wärmetausch vorgesehen wird, die sowohl mit Kühlmedium als auch mit Heizmedium betrieben werden kann.
EP06700913.4A 2005-02-02 2006-01-12 Verfahren zur erhöhung der selektivität von physikalisch wirkenden lösungs mitteln bei einer absorption von gaskomponenten aus technischen gasen Expired - Lifetime EP1844126B1 (de)

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