EP1844126B1 - 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 Download PDF

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EP1844126B1
EP1844126B1 EP06700913.4A EP06700913A EP1844126B1 EP 1844126 B1 EP1844126 B1 EP 1844126B1 EP 06700913 A EP06700913 A EP 06700913A EP 1844126 B1 EP1844126 B1 EP 1844126B1
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EP
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absorption
gas
stripping column
medium
hydrocarbons
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Johannes Menzel
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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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 physically acting solvent also triggers value components out of the technical gas.
  • the conditions must often be set so that the amount of mitabsorb vigilant value components are hardly negligible, which is an unavoidable disadvantage of all physically acting solvent.
  • the recovery processes are used in conjunction with a corresponding absorption device.
  • Corresponding absorption devices are used for raw natural gases or synthesis gases which contain, in addition to valuable components such as methane, higher hydrocarbons, hydrogen, carbon dioxide, if desired, and carbon monoxide, impurities such as hydrogen sulphide, organic sulfur components, e.g. Mercaptan and carbon dioxide sulfide, and also carbon dioxide - where undesirable - and contained small amounts of 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.
  • the e.g. sulfur components contained in the raw natural gas for further technical use up to ppm levels from the gas to remove.
  • the removal of hydrogen sulphide, mercaptans, carbon dioxide and other sour gas constituents from industrial gases is generally accomplished by means of chemically acting absorbents, such as e.g. Amine solutions, alkali salt solutions, etc., or physically acting absorbents, e.g. Selexol, propylene carbonate, N-methyl-pyrrolidone, Morphysorb, methanol and the like, in circulatory systems, wherein physically acting absorbents, in contrast to chemically acting detergents are able to remove organic sulfur components.
  • the carbon dioxide contained in the gas is either completely, partially or as little as possible removed.
  • the temperature of the laden absorbent coming from the absorption device is changed before being discharged into the stripping column.
  • both a temperature increase and a temperature drop is considered.
  • a device for the indirect heat exchange is selected for this purpose, which can be operated both with cooling medium and with heating medium.
  • a 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 when it is desired to reduce the sour gas levels in the recycle gas or to reduce the hydrocarbon levels in the bottoms feed 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, so especially methane, which can easily desorb and be flashed in the head of the stripping column.
  • the increase in pressure when heated is best effected by a pump.
  • the required in the stripping column increased pressure level can also be caused by static pressure due to different installation altitude by the absorption device is higher than the stripping column and adjusts a liquid column in the liquid supply lines, which corresponds to the pressure difference, which for promoting the Recyclegases in the absorption device is sufficient.
  • Fig. 1 shows the inventive method consisting of a stripping column and the associated pumps and heat exchangers, and their interaction with an absorption column and a two-stage sour gas desorption.
  • the feed gas 1 is introduced into the bottom of the absorption column 2 and flows through it 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 loaded with acid gases absorbent 5, in which hydrocarbons are mitabsorbiert is withdrawn at the bottom of the absorption column 2 and brought by the booster pump 6 to an elevated pressure and, depending on the operating conditions, 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 essentially loaded only with sour gas absorbent is withdrawn at the bottom of the stripping column 9 and heated in part in the reboiler 10, which partially desorb acid gases that support the stripping in the lower part of the stripping column 9.
  • the reboiler 10 which partially desorb acid gases that support the stripping in the lower part of the stripping column 9.
  • the rich in hydrocarbons, but sour gas constituents poor recycle gas 14 is withdrawn overhead of the stripping column 9, cooled in the condenser 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 fed 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 serves for heating, and then to the cooler 30, where it is brought to the desired absorption temperature and then fed as regenerated absorbent 3 to the top of the absorption column 2. 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-formylmorpholine and n-acetylmorpholine selected according to the use of the Morphysorb method.
  • Table 1 electricity temperature print methane H 2 S sour gas Hydrocarbons C2 + Other (CO 2 , N 2 , etc.) absorbents [° C] [bar] [Kmol / h] [Kmol / h] [Kmol / h] [Kmol / h] [Kmol / h] [Kmol / h] 1 50 67.5 5470 1944 2004 580 - 4 16 67 5470 0.02 1987 543 - 5 60 67 300 2321 623 238 4719 8th 85 70 300 2321 623 238 4719 14 92 68 300 376 608 189 - 17 184 68 - 1944 15.7 49 4718 22 100 10 - - - 300 - 27 50 5 - 1944 15.7 338 - 28 174 5 - 0,003 - - 4718
  • the hydrocarbon losses are reduced by a factor of 10 with the process according to the invention, which is an advantage of the process according to the invention.
  • the process according to the invention results in a gain of about 100 MW of thermal power, which would otherwise be lost with the sour gas after the conventional procedure (recycle flash).
  • a recycle compressor of about 3.5 MW of electrical power is required for the conventional procedure, which is completely eliminated by the novel procedure.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Selektivität von physikalisch 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 auszusondernden 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.
  • Diese Wertkomponenten werden daher üblicherweise noch vor der Regeneration 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.
  • 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.
  • Zum Beispiel offenbart US2813126 ein Verfahren zur Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffverbindungen, die bei der Absorption von Sauergasen aus Erdgas mittels physikalisch wirkender Absorptionsmittel mitabsorbiert werden.
  • 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 allgemeinen 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.
  • Da physikalisch wirkende Absorptionsmittel bei der Entfernung von Sauergaskomponenten aus technischen Gasen in der Regel auch einen Anteil an Kohlenwasserstoffen 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.
  • Dies bedeutet, dass bei einer einfachen Flashstufe leichte Kohlenwasserstoffe 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 Sauergase 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.
  • 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 hinsichtlich der zwangsläufig mitgeflashten Sauergase als auch hinsichtlich des Gasvolumens um den Betrag des zurückgeführten Volumens vergrößert ausgelegt werden muss.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 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, 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.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass
    • 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 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 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.
    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.
  • 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.
  • 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 Kühlmedium als auch mit Heizmedium betrieben werden kann.
  • 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 Recyclegas 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.
  • 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.
  • 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 einstellt, die dem Druckunterschied entspricht, welcher zur Förderung des Recyclegases in die Absorptionsvorrichtung ausreicht.
  • 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 Rückgewinnung einzustellen, was ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist.
  • 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 Zusammenwirken mit einer Absorptionskolonne und einer zweistufigen Sauergas-Desorptionsvorrichtung.
  • 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.
  • Das mit Sauergasen beladene Absorptionsmittel 5, in welchem auch Kohlenwasserstoffe mitabsorbiert sind, wird am Sumpf der Absorptionskolonne 2 abgezogen 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.
  • 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 Bereich 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 Seitenabzug 11 vorgesehen, der das beladene Absorptionsmittel mittels der Seitenabzugspumpe 12 in den Seitenkocher 13 und wieder zurück in die Abtriebskolonne 9 fördert.
  • 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.
  • 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.
  • 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 aufgegeben 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.
  • Zur besseren Verdeutlichung der Vorteile dient folgendes Auslegungs-Rechenbeispiel, welches in Tabelle 1 tabellarisch dargestellt ist, wobei die Ziffern denen in Fig. 1 entsprechen. Als Absorptionsmedium wurde eine Mischung aus n-Formylmorpholin und n-Acetylmorpholin entsprechend der Verwendung nach dem Morphysorb-Verfahren gewählt. Tabelle 1:
    Strom Temperatur Druck Methan H2S Sauer gas Kohlenwasserstoffe C2+ Sonstige (CO2, N2, etc.) Absorptionsmittel
    [°C] [bar] [kmol/h] [kmol/h] [kmol/h] [kmol/h] [kmol/h]
    1 50 67,5 5470 1944 2004 580 -
    4 16 67 5470 0,02 1987 543 -
    5 60 67 300 2321 623 238 4719
    8 85 70 300 2321 623 238 4719
    14 92 68 300 376 608 189 -
    17 184 68 - 1944 15,7 49 4718
    22 100 10 - - - 300 -
    27 50 5 - 1944 15,7 338 -
    28 174 5 - 0,003 - - 4718
  • 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. Tabelle 2:
    Strom Temperatur Druck Methan H2S Sauer gas Kohlenwasserstoffe C2+ Sonstige (CO2, N2, etc.) Absorptionsmittel
    [°C] [bar] [kmol/h] [kmol/h] [kmol/h] [kmol/h] [kmol/h]
    14 92 68 300 376 608 189 -
    14 V 45 9 317 900 458 196 -
    27 50 5 - 1944 15,7 338 -
    27 V 50 5 10 1944 167 361 -
  • 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
    • 1
    Einsatzgas
    2
    Absorptionskolonne
    3
    regeneriertes Absorptionsmittel
    4
    Reingas
    5
    beladenes Absorptionsmittel
    6
    Druckerhöhungspumpe
    7
    Wärmetauscher
    8
    beladenes Absorptionsmittel
    9
    Abtriebskolonne
    10
    Aufkocher
    11
    Seitenabzug
    12
    Seitenabzugspumpe
    13
    Seitenkocher
    14
    Recyclegas
    15
    Kühler
    16
    Aufgabestelle
    17
    beladenes Absorptionsmittel
    18
    Erhitzer
    19
    Mitteldruck-Flashbehälter
    20
    teildesorbiertes Absorptionsmittel
    21
    Niederdruck-Stripper
    22
    Strippmedium
    23
    desorbiertes Sauergas
    24
    desorbiertes Sauergas
    25
    Sauergaskühler
    26
    Sauergaskühler
    27
    Sauergas
    28
    regeneriertes Absorptionsmittel
    29
    Förderpumpe
    30
    Kühler

Claims (3)

  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, 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.
  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 Active EP1844126B1 (de)

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