FI68036C - Foerfarande foer framstaellning av ren hcn-fri syntesgas - Google Patents

Description

Ulster A r KUULUTUSjULKAISU

B 1 UTLAGG NIN GSSKRIFT 680 3 6 c (45) r: 71: 3 (51) Kv.lk.*/lnt.CI.4 C 01 B 3/52 // C 10 K 1/10 SUOMI —FINLAND (21) Patenttlh»kemus — Patentansdkning 7919^7 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 19*06.79 (23) Alkupäivä — Glltighetsdag 1 9.06.79 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offentllg 27.12.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväk,(panon j. kuul.julkaisun pvm.- 29 03 85

Patent- och registerstyrelsen v Ansökar. utlagd och utl.skriften publicerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird prioritet 26.06.78 USA(US) 919091 (71) Texaco Development Corporation, 2000 Westchester Avenue, White Plains, New York 10650, USA(US) (72) Charles Parker Marion, Mamaroneck, New York, USA(US) (7^) 0y Koister Ab (5^) Menetelmä puhtaan, HCN-vapaan synteesikaasun valmistamiseksi -Förfarande för framstäl1 ning av ren, HCN-fri syntesgas Tämä keksintö koskee jatkuvaa osittaishapetusmenetelmää puhtaan synteesikaasun valmistamiseksi, joka on oleellisesti vapaa HCN-kaasusta. Mikäli muita happokaasuja on läsnä, ne voidaan poistaa erikseen.

Pienetkin määrät HCN-kaasua, so. 0,5 - 100 miljoonasosaa (ppm), laskettuna painosta, synteesikaasussa ovat riittäviä de-aktivoimaan katalyytit, joita käytetään menetelmissä, kuten ok-so- tai oksyylisynteeseissä. Kaasuvirran sisältämä HCN voi myös syövyttää teräsputkistoa ja teräsastioita. Lisäksi eräiden nestemäisten orgaanisten absorbenttien käyttöikä, joita käytetään tavanomaisissa happokaasun alajuoksupoistojärjestelmissä, voi lyhentyä HCN-epäpuhtauksien esiintyessä kaasuvirrassa. HCN voidaan poistaa synteesikaasusta, saattamalla kaasuvirta katalyyttiseen vesi/kaasu-muutosreaktioon. Kuitenkin tämä vaihe muuttaa kaasuvirran H2/CO-moolisuhdetta ja muodostaa ei-toivottuja typpioksideja ja ammoniakkia. Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan oleellisesti kaikki HCN poistaa synteesikaasusta muuttamatta ^/CO-moolisuhdetta tuotekaasussa. Lisäksi HCN poistetaan saastuttamatta ympäristöä.

2 68036

Keksintö koskee menetelmää puhtaan, HCN:stä ja rikkiä sisältävistä kaasuista oleellisesti vapaan synteesikaasuvirran valmistamiseksi synteesikaasusta, joka on saatu siten, että (1) hiilivetypitoinen syöttö on saatettu osittaishapetus-reaktioon vapaata happea sisältävän kaasun kanssa, käyttäen läm-pötilamoderaattoria tai ilman sitä, vapaasti virtaavan synteesi-kaasugeneraattorin reaktiovyöhykkeessä 705-1930°C:n lämpötilassa ja 1-253 baarin paineessa synteesikaasuvirran saamiseksi, joka sisältää H2, CO, C02, HCN, mukana kulkeutuvia kiinteitä aineita ja vähintään yhtä ainetta ryhmästä, jonka muodostavat H20, H2S, COS, CH^, N2 Ar ja NH^. Menetelmälle on tunnusomaista, että (2) ainakin osa mukana kulkeutuvista kiinteistä aineista poistetaan ja kaasuvirta jäähdytetään lämpötilaan 148-482°C, (3) vaiheesta (2) saatu kaasuvirta puhdistetaan kaasun-pesuvyöhykkeessä pesemällä kondensaatilla ja mahdollisella täy-dennysvedellä jäljelle jääneiden, mukana kulkeutuvien kiinteiden aineiden poistamiseksi, ilman että oleellisia määriä HCN:ä poistuu, ja puhtaan synteesikaasun valmistamiseksi, joka sisältää HCN:ä epäpuhtautena, lämpötilassa 100-315°C ja paineessa, joka on oleellisesti sama kuin synteesikaasugeneraattorissa oleva paine vähennettynä välissä olevissa johdoissa ja laitteissa tapahtuvalla normaalilla paineen alenemisella, (4) vaiheesta (3) saatu kaasuvirta jäähdytetään, vesi kon-densoidaan ja erotetaan puhtaasta kaasuvirrasta ja ainakin osa kondensoituneesta vedestä palautetaan kaasunpesuvyöhykkeeseen vaiheeseen (3) käytettäväksi mainittuna kondensaattina, (5) vaiheesta (4) saatu puhdas kaasuvirta, joka sisältää HCN:ä epäpuhtautena, johdetaan HCN-absorptiovyöhykkeeseen ja siinä kaasuvirta saatetaan kosketukseen vesipitoisen absorbentin kanssa, joka sisältää 90-100 tilav.-% vettä nestefaasissa, lämpötilassa 10-35°C ja paineessa 6,9-1103 baaria, jolloin saadaan runsaasti HCN:ä sisältävä, vesipitoinen absorbenttivirta, (6) HCN-absorptiovyöhykkeestä saatu puhdas, HCNrstä oleellisesti vapaa synteesikaasu poistetaan ja ainakin osa vaiheesta (5) saadusta, HCN:ä runsaasti sisältävästä, vesipitoisesta ab-sorbenttivirrasta johdetaan kaasugeneraattoriin vaiheeseen (1), (7) Jäljelle jäänyt osa HCN:ä runsaasti sisältävästä, vesipitoisesta absorbenttivirrasta johdetaan alennetussa paineessa 3 68036 olevaan HCN-strippausvyöhykkeeseen joko keittäen uudelleen tai ilman keittämistä, kaasumaisia epäpuhtauksia sisältävä virta ja laimea vesipitoinen absorbenttivirta poistetaan erikseen ja kaasumaisia epäpuhtauksia sisältävä virta johdetaan synteesikaasu-generaattoriin vaiheeseen (1) tai Claus-käsittelyyn tai poltetaan, (8) vaiheesta (7) saatu laimea vesipitoinen absorbentti jäähdytetään ja palautetaan HCN-absorptiovyöhykkeeseen vaiheeseen (5) , (9) vaiheesta (6) saatu puhdas, HCNistä oleellisesti vapaa synteesikaasu saatetaan kosketukseen laimean, nestemäisen absor-bentin kanssa happo-kaasu-absorptiovyöhykkeessä ja runsaasti nestemäistä absorbenttia sisältävä virta ja tuotekaasu erotetaan erikseen, ja (10) vaiheesta (9) saatu runsaasti nestemäistä absorbenttia sisältävä virta kuumennetaan ja regeneroidaan regenerointivyö-hykkeessä, jossa ainakin osa nestemäisestä absorbentista kuumennetaan regeneroinnin aikana epäsuoralla lämmönvaihdolla vaiheessa (3) kaasunpesuvyöhykkeestä poistuvan puhtaan kaasuvirran kanssa, regenerointivyöhykkeestä saatu laimea, nestemäinen absorbentti jäähdytetään ja palautetaan happo-kaasu-absorptiovyöhykkee-seen ja regenerointivyöhykkeestä poistetaan happokaasuvirta.

Keksinnön mukainen menetelmä on jatkuva osittaishapetus-menetelmä puhtaan, HCN:stä oleellisesti vapaan synteesikaasun valmistamiseksi. Tuotekaasun HCN-määrä laskee pienemmäksi kuin 0,3 miljoonasosaksi. Menetelmässä muodostuu raakaa synteesikaa-sua, so. kaasuseosta, joka muodostuu vedyn ja hiilimonksidin seoksesta ja joka sisältää noin 0,5 - 100 ppm HCN-epäpuhtautta, hiilivetypitoisen polttoaineen osittaisessa hapetuksessa ei-ka-talyyttisessä vapaavirtauskaasugeneraattorissa. Raaka kaasuvirta jäähdytetään osittain ja puhdistetaan sitten pesemällä ainakin osalla kondensaattia, joka on saatu jäähdyttämällä pesuvyöhyk-keestä poistuva kaasu kastepisteen alapuolelle kaasunjäähdytys-vyöhykkeessä . Eräässä toteutuksessa hiilivetypitoinen polttoaine sisältää rikkiepäpuhtauksia ja happokaasuja ryhmästä, johon kuuluvat i^S, COS ja CC>2» jotka poistetaan alajuoksussa happokaasu-puhdistusvyöhykkeessä. Tässä tapauksessa voimakas nestemäinen orgaaninen absorbentti joka on saatu happokaasupuhdistusvaiheesta, voidaan kuumentaa ja regeneroida epäsuoran lämmönvaihdon avulla 4 68036 puhtaan kaasuvirran kanssa mainitussa kaasunjäähdytysvyöhykkees-sä. Jokainen miljoona standardikuutiojalka (SCF) puhdasta syn-teesikaasua saatetaan sitten kosketukseen noin 750 - 1900 litran, esimerkiksi 950 - 1300 litran kanssa kylmää vesipitoista absorbenttiä, esimerkiksi vettä, nestefaasissa absorptiotornissa lämpötilassa 10 - 35°C ja paineessa 6,9 - 1103 baaria. Puhdas synteesikaasuvirta, joka on oleellisesti puhdas HCN-epäpuhtauk-sista, poistetaan absorptiotornin huipusta ja suoritetaan sille haluttaessa lisäpuhdistus happokaasupuhdistusvaiheessa mahdollisten happokaasujen poistamiseksi, kuten edellä on mainittu. HCN-rikas vesipitoinen absorbentti voidaan regeneroida kuumentamalla, pesemällä tai molemmilla tavoilla pesupylväässä. HCN-pesu-pylvään huipusta saatu kaasuvirta voidaan palauttaa Raasugene-raattoriin tai johtaa rikin talteenottovaiheeseen ja poistaa poltettavaksi. Vaihtoehtoisesti ainakin osa HCN-rikkaasta vesipitoisesta absorbentistä voidaan johtaa kaasugeneraattoriin neste- tai kaasufaasissa. Esiteltävän menetelmän avulla vältytään ympäristön saastumiselta.

Keksintöä esitellään edelleen mukaan liitettyyn kaavioon viitaten. Kuvio esittää menetelmän edullista toteutusta puhtaan synteesikaasuvirran saamiseksi, joka on oleellisesti vapaa HCN-kaasusta. Lisäksi kuviossa on esitetty vähintään yhden sellaisen epäpuhtauden erillinen poisto, joka on COS tai CC^, joita voi olla läsnä raa'an synteesikaasun virrassa.

Esiteltävän keksinnön avulla saadaan parannettu, jatkuva osittaishapetusmenetelmä synteesikaasuvirran valmistamiseksi, joka on oleellisesti puhdas HCN-kaasusta. Termillä "oleellisesti puhdas" tarkoitetaan 0-0,3 miljoonasosan (ppm) pitoisuutta {kuivapainon mukaan). Esiteltävän keksinnön mukaisen menetelmän ansiosta voidaan katalyyttien elinaikaa pidentää, mikä merkitsee suurta taloudellista etua. Esimerkiksi eräässä katalyyttisessä oksosynteesissä arvioitiin katalyyttikustannusten säästöjen olevan 7 miljoonaa dollaria, mikäli pelkästään poistetaan HCN-jään-nökset synteesikaasun syöttövirrasta.

H2S- ja COS-kaasujen poisto, mikäli niitä on läsnä, valinnaisen lisävaiheen avulla on myös edullista, jolloin rikille herkkien katalyyttien käyttöikää voidaan pidentää.

5 68036

Lisävaiheita voidaan käyttää happokaasujen, kuten H2S-, COS- ja CC>2 -kaasujen poistamiseksi, mikäli niitä on läsnä, HCN-vapaasta synteesikaasusta. Edelleen esiteltävän menetelmän avulle saadaan aikaan HCN-epäpuhtauksien sekä muiden happokaasuepäpuhta-uksien turvallinen hävittäminen saastuttamatta ympäristöä.

Esiteltäväsi menetelmässä hiilivetypitoisen syötön annetaan reagoida vapaata happea sisältävän kaasun kanssa, käyttäen haluttaessa lämpötilamoderaattoria tai ilman sitä, vapaasti vir-taavan, ei-katalyyttisen synteesikaasugeneraattorin reaktiovyö-hykkeessä noin 705 - 1930°C:ssa, esimerkiksi noin 982 - 1538°C:ssa ja noin 1 - 253 baarin paineessa, esimerkiksi noin 10 - 202 baarin paineessa tai 40 - 101 baarin paineessa. Reaktioaika kaasugene-raattorissa on noin 1-10 sekuntia. Kaasugeneraattorista poistuva raakaa synteesikaasua sisältävä poistovirta sisältää CO-, CC^-, HCN-kaasua ja vähintään yhtä materiaalia ryhmästä, johon kuuluvat H2O, H2S, COS, CH^, N2, Ar, NH^, ja mukana kulkeutuvia hienojakoisia kiinteitä aineita. Raa'an synteesikaasun koostumus mooliprosentteina voi olla esimerkiksi seuraava: H2 10,0-68,0, CO 15,0-60, C02 3,0-30,0, ^0 2,0-60,0, CH4 0-28,0, H2S 0,0-5, COS 0,0-0,3, N2 0,0-60,0, Ar 0,0-1,8 ja NH3 0-0,2. HCN-kaasua on läsnä noin 0,5-100 ppm (painon mukaan). Reagoimatonta hienojakoista hiiltä (laskettuna syötössä olevan hiilen painosta) on läsnä noin 0,2-20 painoprosenttia käytettäessä nestemäistä syöttöä ja sen määrä on tavallisesti merkityksetön käytettäessä kaasumaista hiilivetysyöttöä.

Vapaasti virtaavan synteesikaasun generaattori käsittää pystysuoran, sylinterimäisen, teräksisen paineastian tulenkestäväksi vuorattuna, kuten kuviossa on esitetty. Kaasugeneraattoris-sa ei ole täytettä tai katalyyttiä. Syöttövirrat johdetaan poltto-kaasugeneraattorin reaktiovyöhykkeeseen polttimon avulla. Sopivasti käytetään rengastyyppistä poltinta, jollainen on esitetty US-patentissa n:o 2 928 460 (du Bois Eastman et ai).

Lukuisia palavia hiilipitoisia orgaanisia materiaaleja voidaan saattaa reagoimaan kaasugeneraattorissa vapaata happea sisältävän kaasun kanssa käyttäen haluttaessa lämpötilamoderaattoria mainitun poistokaasuvirran saamiseksi.

Termillä "hiilivetypitoinen" tässä käytettynä tarkoitetaan 6 68036 erilaisia, osittaista hapetusta varten kaasugeneraattoriin syötettäväksi soveltuvia materiaaleja ja niihin kuuluvat kaasumaiset, nestemäiset ja kiinteät hiilivedyt, hiilipitoiset materiaalit ja näiden seokset. Itse asiassa jokaisen palavan hiilipitoi-sen orgaanisen materiaalin, fossiilisen polttoaineen tai niiden lietteen voidaan katsoa kuuluvan termin "hiilivetypitoinen" mää-rittelyalueeseen. Esimerkkejä ovat (1) kiinteiden hiilipitoisten polttoaineiden, kuten kivihiilen, ligniitin, puumassan, hienojakoisen hiilen, kiviöljykoksin, tiivistettyjen jätelietteiden ja niiden seosten pumpattavia lietteitä nestemäisessä kantajassa kuten vedessä, nestemäisessä hiilivedyssä sekä niiden seoksia; (2) kaasu/kiinteä aine- suspensio, kuten hienojakoisten kiinteiden hiilipitoisten polttoaineiden suspensio dispergoituna joko lämpötilaa vaimentavaan kaasuun tai kaasumaiseen hiilivetyyn; ja (3) kaasu/neste/kiinteä aine-dispersiot, kuten sumutettua nestemäistä hiilivetypolttoainetta tai vettä ja hienojakoista hiiltä dispergoituna lämpötilaa vaimentavaan kaasuun. Hiilivetypitoisen polttoaineen rikkipitoisuus voi olla alueella 0-10 paino-% ja tuhkapitoisuus on 0-15 paino-% ja jopa 50 paino-% kiinteässä hii-livetypitoisessa polttoaineessa. Nestemäisten ja kiinteiden hii-livetypitoisten polttoaineiden typpipitoisuus on alueella noin 0-3 paino-%. Jos tällaista polttoainetta kaasutetaan osittain hapettavassa kaasugeneraattorissa, poistokaasujen HCN-pitoisuuden arvioidaan olevan noin yhden miljoonasosan jokaista 0,1 paino-% kohti hiilivetypitoiseen polttoaineeseen liittynyttä typpeä. Vaikkakin HCN muodostuu pääasiassa kaasugeneraattorissa reaktiossa, joihin liittyy yhdistynyttä typpeä, voi hieman HCN-kaasua muodostua reaktioissa kaasugeneraattorissa, joissa esiintyy mitä tahansa kaasumaista typpeä, esimerkiksi ilmasta saatua typpeä.

Termillä "nestemäinen hiilivety", jota käytetään kuvaamaan sopivia nestemäisiä syöttömateriaaleja, tarkoitetaan erilaisia materiaaleja, kuten nesteytettyä bensiinikaasua, vuoriöljytislei-tä ja jäänteitä, bensiiniä, petroolia, kerosiinia, raakapetroolia, asfalttia, kaasuöljyä, jäännösöljyä, tervahiekkaa ja liuskeöljyä, kivihiilestä saatua öljyä, aromaattisia hiilivetyjä (kuten bensee-niä, tolueenia, ksyleenijakeita), kivihiilitervaa, kiertokaasu-öljyä neste/katalyytti-krakkausvaiheesta, koksilaitoksen kaasu-öljyn furfuraaliuutetta ja näiden seoksia. Kaasumaisiin hiilivety- 7 68036 polttoaineisiin, jotka soveltuvat käytettäviksi tässä yhteydessä kaasumaisina syöttömateriaaleina, kuuluvat metaani, etaani, propaani, butaani, pentuani, luonnonkaasu, vesikaasu, koksiuunikaa-su, synteesikaasu ja näiden seokset. Sekä kaasumaisia että nestemäisiä syöttöjä voidaan sekoittaa keskenään ja käyttää samanaikaisesti ja ne voivat sisältää parafiinisia, olefiinisia, naf-teenisia ja aromaattisia yhdisteitä kaikissa suhteissa.

Termi "hiilivetypitoinen" käsittää lisäksi hapetetut orgaaniset materiaalit mukaan luettuina hiilihydraatit, selluloosa-materiaalit, aldehydit, orgaaniset hapot, alkoholit, ketonit, hapetettu polttoöljy, ja kemiallisista prosesseista saadut jäte-liuokset ja sivutuotteet, jotka sisältävät hapetettuja, hiilivety-pitoisia orgaanisia materiaaleja ja niiden seoksia.

Hiilivetypitoinen syöttö voi olla huoneen lämpötilassa tai se voidaan esikuumentaa jopa 316-649°C: seen, esimerkiksi 427°C:een, mutta edullisesti sen krakkautumispisteen alapuolella olevaan lämpötilaan. Hiilivetypitoinen syöttö voidaan johtaa poit-timeen nestefaasissa tai höyrystettynä seoksena lämpötilamoderaat-torin kanssa. Sopivia lämpötilamoderaattoreita ovat vesihöyry, vesi, CC^-pitoinen kaasu, tavanomaisesta ilmaerotinyksiköstä saatu sivutuotetyppi ja edellä mainittujen lämpötilamoderaatto-reiden seokset. Menetelmän eräässä toteutuksessa HCN-rikas vesipitoinen absorbenttivirta hävitetään turvallisesti saattamalla se reagoimaan kaasugeneraattorissa lämpötilamoderaattorinu.

Lämpötilamoderaattorin käyttö kaasugeneraattorin reaktio-vyöhykkeessä riippuu yleensä hiilen ja vedyn suhteesta syöttö-materiaalissa sekä hapettavan virran happipitoisuudesta. Lämpö-tilamoderaattoria ei tarvita eräitten kaasumaisten hiilivetypoltto-aineiden yhteydessä, kuitenkin sitä käytetään yleensä nestemäisten hiilivetypolttoaineiden ja oleellisesti puhtaan hapen kanssa. Lämpötilamoderaattoria voidaan syöttää sekoitettuna toisen tai molempien reagenssivirtojen kanssa. Vaihtoehtoisesti voidaan läm-pötilamoderaattoria syöttää kaasugeneraattorin reaktiovyöhykkee-seen erillisen johdon kautta polttoaineen polttimessa.

Veden kokonaismäärän painosuhde kaasugeneraattorin reaktio-vyöhykkeeseen johdettuun polttoaineeseen voi olla alueella 0-5.

Jos verrattain pieniä määriä vettä syötetään reaktiovyöhykkeeseen, esimerkiksi polttimen lävitse polttimen kärjen jäähdyttämiseksi, 8 68C36 voidaan vesi sekoittaa joko hiilivetypitoisen syöttömateriaalin, vapaata happea sisältävän kaasun, lämpötilamoderaattcriin tai niiden yhdistelmän kanssa. Tässä tapauksessa veden painosuhde hiilivetypitoiseen syöttöön voi olla alueella noin 0,0 - 1,0 ja edullisesti arvosta 0,0 pienempään kuin 0,2.

Termillä "vapaata happea sisältävä kaasu" tarkoitetaan ilmaa, hapella rikastettua ilmaa, joka sisältää esimerkiksi enemmän kuin 21 mooliprosenttia happea, ja oleellisesti puhdasta happea, so. hapen mooliprosentti on suurempi kuin 95 (lopun ollessa typpeä ja jalokaasuja). Typen määrää tuotekaasussa voidaan vähentää antamalla oleellisesti puhtaan hapen tai hapella rikastetun ilman reagoida kaasugeneraattorissa ilman asemasta. Vapaata happea sisältävää kaasua voidaan syöttää polttimeen lämpötilassa, joka on likimain huoneen lämpötilasta noin 982°C:seen. Vapaan hapen suhde hapetusaineessa hiileen syötössä (0/C atomi/atomi) on edullisesti alueella noin 0,7 - 1,5.

Kuuman poistokaasun jatkuva virta, jonka lämpötila ja paine ovat likimain samat kuin reaktiovyöhykkeessä, poistuu kaasu-generaattorin poistoaukosta ja johdetaan sitten tavanomaiseen kaasun jäähdyttimeen. Vapaasti virtaavien kiinteiden aineiden erotus-vyöhyke voidaan sijoittaa kaasugeneraattorin poistoaukon ja mainitun kaasunjäähdyttimen väliin. Kiinteiden aineiden erotustila voi käsittää sieppausastian, kuonakammion tai jonkin muun laitteen, jolla voidaan poistaa ainakin osa mahdollisista kiinteistä aineista, kuten hienojakoisesta hiilestä, tuhkasta, metalliaine-osista, karstasta, kuonasta, tulenkestävistä aineista ja niiden seoksista, joita on joutunut mukaan kuumaan poistokaasuvirtaan tai joita poistuu kaasugeneraattorista kuten tuhka, kuona, tulenkestävän vuorauksen osaset. Osa kiinteistä osasista erotetaan siten poistokaasuvirrasta ja otetaan talteen, jolloin verrattain vähän, jos lainkaan lämpötila- tai painehäviötä esiintyy proses-sikaasuvirrassa. Kuviossa on esitetty tyypillinen kuonakammio, jota voidaan käyttää.

Vähintään yhdessä tavanomaisessa kaasun jäähdyttimessä suoritettavalla epäsuoralla lämmönvaihdolla raaka synteesikaasuvirta, joka on saatu kaasugeneraattorista tai vaihtoehtoisesti kaasuge-neraattoria välittömästi seuraavasta kiinteiden aineiden erotus-tilasta, jäähdytetään lämpötilaan noin 149 - 482°C, esimerkiksi 9 68036 noin 204 - 427°C:een tai noin 149 - 371°C:een. Esimerkiksi keittimen syöttövettä tai muuta jäähdytysainetta voidaan käyttää kaasun jäähdyttimessä, jolloin muodostetaan vesihöyryä käytettäväksi muualla prosessissa, kuten kaasugeneraattorissa. Haluttaessa voidaan lisäjäähdytys suorittaa toisessa kaasunjäähdyttimessä käyttäen vettä tai ilmaa jäähdytysaineena. Normaali, tavanomainen syn-teesikaasuvirran painehäviö kiinteiden aineiden erotusvaiheessa, jos sellaista käytetään, ja kaasunjäähdyttäjässä on noin 0,35-3,5 baaria. Keksinnön toisessa toteutuksessa kaasun generaattorista saadun raa'an kaasuvirran jäähdytys voidaan suorittaa johtamalla kaasuvirta suoraan jäähdytysliuosta sisältävään jäähdytys-tankkiin. Sopiva jäähdytystankki on esitetty US-patentissa n:o 2 896 927. Jäähdytysneste voi olla esimerkiksi kuumaa vettä, joka poistuu mainitusta tankista lämpötilassa 149 - 316°C ja joka jäähdyttää kaasuvirran lämpötilaan noin 149 - 371°C. Vaihtoehtoisesti voidaan nestemäistä hiilivetypitoista polttoainetta käyttää jäähdytysnesteenä, kuten US-patentissa n:o 4 007 018 on esitetty. Tässä tapauksessa orgaaninen jäähdytysneste poistuu jäähdytys-tankista lämpötilassa noin 149 - 454°C ja jäähdyttää kaasuvirran lämpötilaan noin 149 - 482°C.

Jäähdytetty raaka synteesikaasuvirta johdetaan sitten tavanomaiseen kaasu/neste-pesuvyöhykkeeseen, jossa se pestään vedestä muodostuvalla pesuliuoksella. Edullisesti pesuneste muodostuu raa'asta synteesikaasusta saadusta kondensaatista yhdessä mahdollisen lisäveden kanssa. Vesi saapuu noen pesulaitteeseen lämpötilassa, joka on huoneen lämpötilasta noin 121°C:een, kuten esimerkiksi huoneen lämpötilasta noin 66°C:een, esimerkiksi noin 26 - 66°C. Paine pesuvyöhykkeessä on edullisesti sama kuin kaasun generaattorissa tavanomaisia painehäviöitä yhdistävissä putkissa ja laitteissa lukuunottamatta. Mahdollisesti jäljellä oleva kiinteä, hienojakoinen aine, kuten nokimainen hiili, voidaan täten poistaa. Kondensaatti saadaan jäähdyttämällä pesuvyöhykkeestä poistuva puhdas synteesikaasuvirta kastepisteen alapuolella olevaan lämpötilaan. Kondensoitunut vesi erotetaan sitten kaasuvirrasta. Täten johtamalla prosessikaasuvirtaa ylöspäin pesutornissa suorassa kosketuksessa ja vastavirtaan mainitun kondensaatin kanssa, joka virtaa alaspäin pylväässä, mahdolliset jäljelle jääneet kiinteät aineet voidaan poistaa kaasuvirrasta. Esimerkiksi hieno- 10 680 36 jakoista hiiltä ja vettä sisältävä liete voidaan poistaa pylvään pohjalta lämpötilassa noin 100 - 315°C ja johtaa hiilen-erotus- tai väkevöintivyöhykkeeseen. Hiilen talteenotto voidaan suorittaa jonkun sopivan, tavanomaisen neste/kiinteä aine-erotuksen avulla mukaan luettuna suodatus, sentrif ugoir.ti, paino-voimalaskeutus tai uutto nestemäisen hiilivedyn avulla. Puhdasta täydennysvettä voidaan johtaa pesupylvään huippuun saatettavaksi kosketukseen lisäsvnteesikaasun kanssa. Muita sopivia tavanomaisia kaasun jäähdytys- ja puhdistusmenettelyjä voidaan käyttää yhdessä edellä mainitun pesupylvään kanssa tai sen asemasta. Esimerkiksi prosessikaasuvirta voidaan johtaa kcndensaa-tista muodostuvan jäähdytys- ja pesunestettä sisältävän altaan pinnan alapuolelle, joka kondensaatti saapuu jäähdytystankkiin lämpötilassa, joka on huoneen lämpötilan ja noin 121°C:n välillä, uppoputkiyksikön avulla. Vaihtoehtoisesti prosessikaasuvirta voidaan johtaa useiden pesuvaiheiden kuten suutintyyppisen pesu-laitteen tai venturiputkityyppisen pesulaitteen läpi.

Puhdas synteesikaasu poistuu pesutilasta lämpötilassa noin 100-315°C, esimerkiksi noin 121 - 282°C:ssa ja johdetaan jäähdy-tystilan lävitse, jossa lämpötilaa lasketaan edelleen. Esimerkiksi synteesikaasu jäähdytetään lämpötilaan, joka on huoneen lämpötilan ja noin 66°C:n välillä, esimerkiksi noin 27 - 49°C. Kondensaatti erotetaan kaasuvirrasta, otetaan talteen ja ainakin osa siitä palautetaan kaasun pesuvyöhykkeeseen, kuten edellä on esitetty. Vaihtoehtoisesti, ennen palauttamista, voidaan konden-saatista poistaa kaasu tai osa siitä voidaan johtaa kaasuqene-raattoriin. Jäähdytysvyöhyke voi muodostua vähintään yhdestä tavanomaisesta kuoren ja putkilämmönvaihtimen käsittävästä läm-mönvaihtimesta, jonka lävitse puhdas kaasuvirta siirtyy epäsuoraan lämmönvaihtoon. Voidaan käyttää yhtä tai useampaa jäähdytys-ainetta. Edullisesti, jos hiilivetypitoinen syöttö sisältää rik-kiepäpuhtauksia, jäähdytysaine ensimmäisessä lämmönvaihtimessa on edullisesti nestemäistä absorboivaa ainetta, joka on saatu nestemäisen absorbentin regeneraattorista happokaasunpoistojär-jestelmästä, joka sijaitsee prosessin alajuoksussa. Tällä tavalla ensimmäinen lämmönvaihdin voi toimia esikuumentimena mainittua nestemäisen absorbentin regeneraattoria varten parantaen täten järjestelmän lämpöhyötysuhdetta. Vaihtoehtoisesti lämmönvaihtimessa voidaan käyttää kylmää vettä tai ilmaa jäähdytys- 11 68036 aineena, joko yksinään tai edellä mainitun ensimmäisen lämmönvaihtimen lisäksi. Esimerkiksi puhdas kaasuvirta voidaan jäähdyttää lämpötilaan noin 49-121°C ensimmäisessä lämmönvaihtimes-sa ja jäähdyttää sitten lämpötilaan, joka on ympäristön lämpötilan ja noin 66°C:n välillä,toisessa lämmönvaihtimessa.

Seuraava menetelmävaihe käsittää puhtaan kaasuvirran saattamisen kosketukseen lämpötilassa, joka on huoneen lämpötilan ja noin 66°C:n välillä, esimerkiksi noin 27 - 49°C:ssa, vesipitoisen absorbentin kanssa nestefaasissa, jonka lämpötila on noin 10-35°C, HCN-absorptiovyöhykkeessä 6,9 - 1103 baarin paineessa. Edullisesti paine HCN-absorbointilaitteessa on sama kuin kaasu-generaattorissa lukuunottamatta painehäviötä putkissa ja laitteistossa, painehäviön ollessa pienemmän kuin 3,5 baaria. Tällä tavalla voidaan luopua kalliiden kaasukompressoreiden käytöstä.

Mitä tahansa tavanomaista kaasu/neste-kosketuslaitteistoa voidaan käyttää HCN-absorboijana, mukaan luettuna täytetyt ja lautastyyppiset pylväät. Edullisesti käytetään lautastyyppistä absorptiopylvästä, johon kuuluu useita vaakasuorassa olevia lautasia sisältävä yläosa HCN-absorptiota varten kylmässä vesipitoisessa absorboivassa aineessa, pohjalla oleva hormilautanen, joka sijaitsee lähellä mainitun pylvään alapäätä kylmän HCN-rikkaan vesipitoisen absorbentin poistamiseksi ja mainitun hormialutasen alapuolella sijaitseva pohjaosa, johon jäähdytetty Duhdas kaasu-virta johdetaan ja jossa kondensaatti erotetaan kaasuvirrasta ja otetaan talteen. Tuoretta HCN-vapaata vesipitoista täydennysab-sorbenttia voidaan johtaa pylvään huippuun lopullisen puhtaan huuhtelun suorittamiseksi kaasuvirralle, joka poistuu pylväästä ja joka ei käytännöllisesti katsoen sisällä lainkaan HCN-kaasua, so. vähemmän kuin 0,3 ppm. Jäähdytetty, palautettava vesipitoinen absorbentti, joka on saatu pesulaitteesta ja joka esitetään myöhemmin, johdetaan HCN-absorptiopylvään yläosaan.

Termillä "vesipitoinen absorbentti" tarkoitetaan nestemäistä absorbenttia, joka sisältää noin 90-100 tilavuusprosenttia vettä ja edullisesti 100 % vettä. Kylmä vesi on erinomainen pesuneste sen pienen molekyylipainon, suuren tiheyden ja pienen kustannuksen vuoksi orgaanisiin liuottimiin verrattuna. Laimeat veden ja rikkihapon liuokset, jotka sisältävät enintään 10 tilavuusprosenttia rikkihappoa ja laimeat vesiliuokset, so. alkuaineiden 12 c 8 O 3 6 tai niiden seosten korkeintaan kyllästetyt karbonaatti- tai bi-karbcnaattiliuokset tai niiden seokset, jolloin alkuaine kuuluu ryhmään IA, so. Na, K, kuuluvat myös "vesipitoisen absorbentin" määrittelyalueeseen. Esimerkiksi vesiliuoksia, jotka sisältävät noin 1—10 paino-'%, esimerkiksi 2-5 paino-% natriumkarbonaattia, kaliumkarbonaattia ja/tai litiumkarbonaattia ja/tai niiden seoksia, voidaan käyttää vesipitoisena absorbenttina. Laimea rikkihappo on erikoisen tehokas HCN-absorbointiaine, koska se estää HCN:n polymeroitumisen. Lisäksi kuormitettu laimea rikkihappo-absorbentt.i voidaan helposti regeneroida fysikaalisten erotus-menettelyjen avulla, kuten keittämällä, pesemällä tai molemmin tavoin. Kuormitetun, laimean alkaliabsorbentin regenerointi suoritetaan kemiallisen käsittelyn avulla syanidin poistamiseksi. Esimerkiksi kuumentamalla kuormitettua absorbenttia lämpötilassa noin 232 - 260°C noin yhden tunnin ajan autogeenisessa paineessa, natrium- tai kaliumsyanidi voidaan hydrolysoida ammoniakiksi ja natrium- tai kaliumformiaatiksi. Synteesikaasussa oleva CO2 reagoi natrium- tai kaliumformiaatin kanssa muodostaen natrium- tai kaliumkarbonaatti-bikarbonaattia. Haluttaessa vähintäin osa kuormitetusta laimeasta alkaliabsorbentista, joka on saatu HCN-absor-bointilaitteesta voidaan johtaa kaasugeneraattoriin.

Jokainen miljoona standardikuutiojalka (SCF) puhdasta, vedetöntä synteesikaasua saatetaan kosketukseen 757-1893 litran, esimerkiksi 946-1325 litran kanssa vesipitoista absorbenttia nestefaasissa HCN-absorptiopylväässä. HCN-pitoinen vesipitoinen ab-sorbentti, joka sisältää enintään noin 500 ppm HCN-kaasua, poistetaan hormilautasen pohjalta HCN-absorptiopylväästä. Sitä käsitellään sitten HCN-pesulaitteessa liuenneen HCN-kaasun poistamiseksi ja jäähdytetään ja palautetaan sitten HCN-absorptiopylvää-seen saatettavaksi kosketukseen lisäsynteesikaasun kanssa. Vaihtoehtoisesti vähintään osa HCN-pitoisesta vesipitoisesta absor-bentista voidaan turvallisesti hävittää syöttämällä se kaasugeneraattoriin neste- tai kaasufaasissa ainakin osaksi lämpötilamode-raattoria. Kaasugeneraattorissa tai sen ulkopuolella HCN voi reagoida veden kanssa, jolloin muodostuu pieniä määriä CO:a ja NH^:a.

Edullisessa suoritusmuodossa, jossa vettä tai laimeaa rikkihapon vesiliuosta käytetään vesipitoisena absorbenttina, runsaasti HCN:ä sisältävän vesipitoisen absorbentin regenerointi voi- 13 68036 daan suorittaa fysikaalisesti kaasun pesukäsittelynä, jossa kaasumainen HCN erotetaan vesipitoisesta absorbentista. Esimerkiksi tavanomaisessa monilevyisessä pesupylväässä, esikuumenti-men kanssa tai ilman sitä, HCN-pitoinen vesipitoinen absorbentti johdetaan lämpötilassa noin 10-49°C ja noin 1-2 atm:n ylipaineessa lähelle pylvään huippua ja HCN-vapaa vesipitoinen absorbentti poistetaan pohjalta. Haluttaessa pesukaasua kuten typpeä tai vesihöyryä voidaan johtaa lähelle HCN-pesulaitteen pohjaa. Läheltä HCN-pesulaitteen huippua poistuva vesipitoinen HCN-virta voidaan hävittää jollakin seuraavista tavoista: lähetetään poltettavaksi, poltetaan uunissa tai kaasugeneraattorissa tai saatetaan Claus-käsittelyyn. HCN-vapaa, talteen otettu vesipitoinen absorbentti, joka sisältää vähemmän kuin 1,5 miljoonasosaa HCN-kaasua poistuu HCN-pesulaitteen pohjalta lämpötilassa noin 66-149°C. Se pumpataan sitten jäähdytysvyöhykkeen lävitse, jossa lämpötila laskee alueelle noin 1,7 - 49°C. Jäähdytys voidaan suorittaa epäsuoran lämmönvaihdon avulla jäähdytysainetta käyttäen vähintään yhdessä lämmönvaihtimessa. Esimerkiksi jäähdytysaine ensimmäisessä tavanomaisessa vaippa- ja putkilämmönvaihtimessa voi olla kylmää vettä ja jäähdytysneste voi olla jäähdytysai-neena toisessa lämmönvaihtimessa, HCN-vapaa vesipitoinen absorbentti palautetaan sitten HCN-absorptiotornin yläosaan. Tuoretta lisävettä voidaan syöttää HCN-absorptiotornin huippuun tornista poistuvan oleellisesti HCN-vapaan kaasuvirran huuhtelemiseksi lopullisesti .

Jos hiilivetypitoinen polttoaine osittain hapettavaa kaa-sugeneraattoria varten sisältää rikkiyhdisteitä, ja COS- kaasuja on myös läsnä generaattorista poistuvassa raa'assa syn-teesikaasuvirrassa. Tässä tapauksessa on edullista poistaa hap-pokaasuepäpuhtaudet synteesikaasusta ennen kaasun syöttämistä myöhempään prosessiin, jossa mahdollisesti käytetään rikille herkkää katalyyttiä. Vastaavasti esiteltävän menetelmän tässä to*: teutuksessa HCN-vapaa synteesikaasuvirta, joka poistuu HCN-ab-sorbointilaitteesta kuten edellä on esitetty, johdetaan happo-kaasupuhdistusvyöhykkeeseen.

Mitä tahansa sopivaa tavanomaista puhdistusmenetelmää voidaan käyttää ainakin yhden happokaasun poistamiseksi tyhmästä, johon kuuluvat H2S, COS ja C02, HCN-vapaasta synteesikaasusta.

14 ο 8 O 3 6

Esimerkiksi voidaan käyttää jäähdytystä ja/tai fysikaalista tai kemiallista absorptiota nestemäisellä orgaanisella liuottimena» Tyypillisiin nestemäisiin liuotinabsorbentteihin kuuluvat meta-noli, n-metyylipyrrolidoni, trietanoliamiini, propyleenikarbo-naatti tai vaihtoehtoisesti kuuma kaliumkarbonaatti. Kaluttaessa voidaan suorittaa lopullinen puhdistus johtamalla prosessikaasu-virta rautaoksidin, sinkkioksidin tai aktivoidun hiilen lävitse I^Sin tai orgaanisen sulfidin viimeisten jäänteiden poistamiseksi. Happokaasuabsorbointilaitteesta poistuva puhdistettu, HCN-vapaa synteesikaasuvirta voi sisältää seuraavia epäpuhtauksia miljoonasosina painon mukaan laskettuna: I^S + COS 0-0,3? HCN 0-0,3 ja mukaan joutunutta hiiltä (hiilivetypitoisen polttoaineen hiilestä laskettuna) noin 0-0,2.

Happokaasuabsorbointilaitteesta poistuva kuormitettu liu-otinabsorbointiaine voidaan regeneroida happokaasun pesulaittees-sa kuumentamalla ja hehkuttamalla. Haluttaessa voidaan käyttää pesukaasua kuten typpeä. Edullisesti esiteltävässä menetelmässä esikuumennin happokaasupesua varten voi olla ensimmäinen vaippa-ja putkilämmönvaihdin, jota käytetään jäähdyttämään HCN-absor-bointilaitteeseen tulevaa puhdasta synteesikaasua, kuten edellä on esitetty. Täten voidaan parantaa menetelmän lämpöhyötysuhdetta. Jos typpeä käytetään pesukaasuna, voidaan se saada ilman erotus-yksiköstä halpana sivutuotteena. Oleellisesti puhdasta happea voidaan valmistaa samassa ilman erotusyksikössä ja johtaa kaasu-generaattoriin vapaata happea sisältävänä kaasuna. Happokaasun pesulaitteesta saatava poistokaasuvirta sisältää HjS-, COS- ja C02~kaasuja ja se voidaan turvallisesti hävittää esimerkiksi syöttönä rikin talteenottomenetelmään. Edullisesti käytetään Claus-yksikköä alkuainerikin valmistamiseksi, kuten on esitetty teoksessa Kirk-Othmer Encyklopedia of Chemical Technology, toinen painos osa 19, John Wiley 1969, sivu 353. Ylimääräinen SO2 voidaan poistaa ja hävittää sitomalla se kemiallisesti kalkkikiven tai sopivan kaupallisen uutosmenetelmän avulla.

Seuraavassa viitataan mukaan liitettyyn kuvioon, jossa on esitetty edellä kuvatun menetelmän toteutus yksityiskohtaisesti. Kaikki putket ja laitteet ovat edullisesti eristettyjä lämpöhä-viöiden pienentämiseksi.

15 68036

Kuviossa esitetyssä, vapaasti virtaavassa, ei-katalyvt-tisessä osittaishapetettavassa kaasugeneraattorissa 1, joka on vuorattuna tulenkestävällä materiaalilla 2, kuten aikaisemmin on mainittu, on ylävirran puolella aksiaalisesti sovitettu laipoi-tettu syöttöaukko 3, alavirran puolella aksiaalisesti sovitettu laipoitettu poistoaukko 4, ja täyttämätön reaktiovyöhyke 5. Rengastyyppinen poltin 6, kuten edellä on esitetty, jossa keskusjohto 7 on yhdensuuntainen kaasugeneraattorin 1 akselin kanssa, on asennettu syöttöaukkoon 3. Keskusjohdossa 7 on yläjuoksun puolella laipalla varustettu syöttöaukko 8 ja alajuoksun puolella suppeneva, kartiomaiseksi muotoiltu suutin 9 polttimen kärjessä. Poltin 6 on varustettu saman keskisellä rengasmaisella kulkuaukolla, jossa yläjuoksun puolella on laipoitettu syöttöaukko 10 ja alajuoksun puolella kartiomaiseksi muotoiltu poistoaukko 11.

Muun tyyppisiä polttimoita voidaan myös käyttää.

Jatkuva virta vapaata happea sisältävää kaasua, esimerkiksi oleellisesti puhdasta happea, johdetaan putken 14 kautta polt-timen 6 laipoitettuun syöttöaukkoon 8.

Happi putkessa 14 ja typpi putkessa 15 muodostetaan tavanomaisessa ilmaerotusyksikössä 16. Ilma putkesta 17 puristetaan kompressorin 18 avulla ja johdetaan putken 19 lävitse ilman erotusyksikköön (ASU) 16. Osa kaasun jäähdyttimen 46 putkesta 45 saatavasta vesihöyrystä johdetaan putken 20 kautta paisu-tusturbiiniin 21 työkaasuksi. Käytetty vesihöyry poistuu putken 22 kautta. Turbiinin 21 akseli 23 on kytketty kompressoriin 18, jota se pyörittää. Hiilivetypitoinen polttoaine johdetaan polttimoon 6 putkien 24 ja 25 sekä syöttöaukon 10 avulla. Haluttaessa voidaan putkessa 26 olevaa vesihöyryä käyttää hiilivetypitoi-sen polttoaineen sumuttamiseen.

Tulenkestävästi vuorattu tai eristetty, laipoitettu "T"-kappale 30 voi olla hieman pyöristetty ja se on yhdistetty sisääntulon 31 avulla kaasugeneraattorin 1 ulostuloon 4. Aksiaalisesti asennettu ulostulo 32 on yhdistetty eristetyn kuona-astian 34 sisääntuloon 33. Laipotettu aksiaalinen ulostulo 35 on tavallisesti suljettu sulkuventtiilin 40 avulla.

Kaasugeneraattorista 1 poistuva kaasuvirta kulkee ulostulon 4 kautta. Se saapuu sitten yhdistyskappaleeseen 30 sisääntulon 31 kautta ja poistuu ulostulon 37 ja eristetyn putken 38 kautta.

68036

Hiilivetypitoisen polttoaineen koostumuksesta riippuen voi hienojakoisia kiinteitä aineita esimerkiksi kuonaa, hiiltä, metalleja tai tulenkestäviä materiaaleja poistua ulostulon 4 kautta. Ainakin osa kiinteästä materiaalista voidaan erottaa poistuvasta kaasuvirrasta yhdyskappaleessa 30 ja kerätä kuona-astian 34 pohjalle. Kuona-astiassa 34 oleva materiaali poistetaan aika ajoin putken 39, venttiilin 40, putken 41 tai tavanomaisen sulkusuppi-lojärjestelmän (ei esitetty) kautta. Yhdyskappaleen 30, ulostulon 37 ja putken 38 kautta kulkevan raa'an kaasuvirran lämpötilaan tai paineeseen ei oleellisesti vaikuteta, koska putket ovat eristetyt ja tukkeutumattomat.

Generaattorikaasua oleva kuuma poistovirta putkessa 38 johdetaan kaasun jäähdyttimeen 46 sisääntulon 47 kautta. Kuuma kaasuvirta jäähtyy kulkiessaan epäsuoran lämmönvaihdon vaikutuksesta keittimen syöttöveden kanssa, joka saapuu kaasun jäähdyttimeen 46 putken 48 kautta ja poistuu vesihöyrynä putken 45 kautta. Haluttaessa voidaan lisälämpöä poistaa kaasun jäähdyttimestä putken 49 kautta saatavasta kaasuvirrasta lämmönvaihtimen tai esi-lämmittimen 50 avulla. Esimerkiksi happivirta putkessa 14 voidaan esikuumentaa esilämmittimessä 50 ennen sen johtamista polttimeen 6.

Jäähdytetty kaasuvirta putkessa 55 johdetaan noen pesu-laitteeseen 56, jossa se saatetaan kosketukseen vastavirtaan kulkevan veden, esimerkiksi kondensaatin, kanssa, jota saadaan putkesta 57. Noen pesulaitteesta 56 poistuva kaasuvirta huuhdellaan lopuksi putkesta 58 saadulla tuoreella vedellä. Veden ja hienojakoisen hiilen dispersio poistetaan putken 59 kautta ja siirretään tavanomaiseen hiilen talteenottovyöhykkeeseen (ei esitetty). Hienojakoinen hiiliotetaan talteen hiilen talteenottovyöhykkeessä ja palautetaan kaasun generaattoriin osana polttoaineesta. Täten oleellisesti kaikki polttoaineessa oleva hiili kaasutetaan ja menetelmän tehokkuus kasvaa.

Noen pesulaitteesta 56 poistuva puhdas kaasuvirta johdetaan putken 60 kautta lämmönvaihtimeen tai esikuumentimeen 61. Puhdas kaasuvirta jäähtyy tällöin epäsuoran lämmönvaihdon vaikutuksesta nestemäisen absorbentin kanssa, jota saadaan happokaa-sun pesulaitteesta 65, joka prosessissa sijaitsee alajuoksun puolella. Nestemäinen absorbentti saapuu esikuumentimeen 61 putken 66 lv 68036 kautta. Kuumennuttuaan esimerkiksi kiehumispisteeseensä, nestemäinen absorbentti poistuu putken 67 kautta ja palautetaan happo-kaasun pesulaitteeseen 65. Haluttaessa voidaan suorittaa kaasu-virran lisäjäähdytys putkessa 68 johtamalla kaasuvirta lämmönvaihtimen tai jäähdyttäjän 69 kautta epäsuoraan lämmönvaihtoon jäähdytysaineen kuten kylmän veden kanssa. Tällä tavalla kaasu-virta jäähdytetään kastepisteen alapuolelle ja vesi erotetaan.

Kylmä, puhdas synteesikaasuvirta putkessa 70 johdetaan sitten HCN-absorbointilaitteen 72 alempaan kammioon 71, jossa kondensoitunut vesi erotetaan. Vedetön kaasuvirta kulkee nousu-putken 73 kautta hormilautaselle 74. Se kulkee sitten ylöspäin useiden lautasten 75 kautta pylvään 72 yläosaan 76 suorassa kosketuksessa kylmän vesipitoisen absorbcintiaineen kanssa, joka saapuu putken 77 kautta ja siirtyy sitten alaspäin pylvään 72 lävitse. Pylväästä poistuvalle kaasuvirralle voidaan suorittaa lopullinen huuhtelu kylmällä, vesipitoisella täydennys absorben-tilla, jota saadaan putkesta 78. Pylvään 72 yläosa 75 muodostuu tavanomaisesta levypylväästä, jossa on useita lautasia 76 nesteen ja kaasun välistä kosketusta varten tai vaihtoehtoisesti tavanomaisesta täytetystä pylväästä.

Ainakin osa kondensaatista pohjaosastossa 71 pumpataan pumpun 80 avulla putkien 81, 82 ja 57 lävitse noen pesulaitteeseen 56. Haluttaessa osa kondensaatista voidaan johtaa putken 83, venttiilin 84 ja putken 85 lävitse ja syöttää kaasun generaattoriin 1 tai poistaa järjestelmästä. Vaihtoehtoisesti ennen palauttamista noenpesuliaitteeseen 56 voidaan putkessa 82 olevasta kondensaatista poistaa kaasu esimerkiksi paineenalennusmenettelyn avulla (ei esitetty). Poistetut kaasut voidaan lähettää poltto-laitteeseen tai Claus-yksikköön. HCN-pitoinen vesipitoinen absorbentti poistuu HCN-absorbointilaitteesta 72 ja johdetaan edullisesti HCN-pesulaitteeseen 88 putkien 87, 89, laajennusventtii-lin 90 ja putken 91 kautta. Pesulaite 88 on tavanomainen kaasu/-neste-desorptiolaite, jossa on useita levyjä 92. Haluttaessa poistetaan vesipitoinen absorbentti putken 93 kautta ja pumpataan pumpun 94 avulla putken 95 kautta esikuumentimeen 96. Kuumennuttuaan vesipitoinen absorbentti palautetaan pesulaitteeseen 88 putken 97 kautta. Haluttaessa pesukaasua putkessa 100 johdetaan putken 101 kautta pesulaitteen 88 pohjalle. Pumpun 102 avulla puhdistettu '8 68036 vesipitoinen absorbentti pumpataan putkien 103-105 lävitse, jäähdytetään lämmönvaihtimessa 106 jäähdytysvedellä, pumpataan putken 107 lävitse, jäähdytetään lämmönvaihtimessa 108 jäähdy-tysaineella ja siirretään edelleen putken 77 lävitse HCN-absor-bointilaitteen 72 yläosaan. Haluttaessa vähintään osa kuormitetusta vesipitoisesta absorbentista putkessa 87 voidaan johtaa putken 115, venttiilin 116 ja putken 117 lävitse ja siirtää kaa-sugeneraattoriin 1 osaksi lämpötilamoderaattoria. Toisessa toteutuksessa kaasuvirta 117 kuumennetaan noin 316-371°C:een HCN-kaa-sun hydrolysoimiseksi ammoniakiksi ja hiilimonoksidiksi ennen sen sekoittamista hiilivetypitoiseen polttoaineeseen ja johdetaan kaasugeneraattoriin 1. Samoin voidaan haluttaessa osa laimeasta vesipitoisesta absorbentista putkessa 104 johtaa putken 118, venttiilin 119 ja putken 120 lävitse ja siirtää sitten osittaishape-tusta varten kaasugeneraattoriin 1 osaksi lämpötilamoderaattoria. HCN-pesulaitteen 88 huipusta saatava kaasuvirta putkessa 121 sisältää pääasiassa HCN-kaasua ja mahdollisesti pesukaasua, kuten typpeä. Lisäksi voi olla pieni määrä, so. vähemmän kuin 10 tilavuusprosenttia vähintään yhtä kaasua ryhmästä, johon kuuluvat CO2, H2S ja NH^. Tämä kaasuvirta voidaan lähettää poltettavaksi tai Claus-yksikköön tai polttaa uunissa.

Jos venttiili 123 putkessa 124 on suljettu ja venttiili 125 putkessa 126 on auki, puhdas, HCN-vapaa synteesikaasu poistuu HCN-absorbointilaitteen 72 huipusta putkien 127, 126 ja 128 kautta.

Jos poistamista vaativia happokaasuja on läsnä, suljetaan venttiili 125, venttiili 123 avataan ja HCN- vapaa kaasuvirta putkessa 127 johdetaan putkien 124 ja 129 kautta happokaasuabsorptiopylvään 135 pohjaan. Happokaasuabsorptiopylväs 135 on tavanomainen kaasu/-neste-absorptiopylväs, joka sisältää useita levyjä 136. HCN-vapaa kaasuvirta joutuu kulkiessaan ylöspäin pylväässä suoraan kosketukseen laimean nestemäisen orgaanisen absorbentin kanssa, joka saapuu putken 137 kautta ja virtaa alaspäin pylvään lävitse. Puhdistettu synteesikaasu, jossa ei ole HCN- ja happokaasuja, poistuu putken 138 kautta happokaasuabsorbointilaitteen 135 huipusta.

Kuormitettu nestemäinen orgaaninen absorbentti poistuu putken 139 kautta happokaasuabsorbointilaitteen 135 pohjasta ja kuumennetaan lämmönvaihtimessa 140 epäsuoran lämmönvaihdon avulla puhtaan nestemäisen orgaanisen absorbentin kanssa, jota saadaan putkesta 145.

19 68036

Puhtaan nestemäisen orgaanisen absorbentin lisäjäähdytys putkessa 146 suoritetaan lämmönvaihtimessa 147 epäsuoran lämmönvaih-don avulla kylmän veden kanssa. Kuumennettu, kuormitettu, nestemäinen, orgaaninen absorbentti johdetaan putken 148 kautta hap-pokaasupesulaitteen 65 yläosaan, jossa se virtaa alaspäin pylvään lävitse ja regeneroituu. Happokaasupesulaite 65 on tavanomainen kaasu/neste-desorptiopylväs, joka sisältää useita levyjä 149. Osittain desorboitunut, nestemäinen orgaaninen absorbentti-virta poistetaan putken 150 kautta lähellä pylvään 65 pohjaa ja johdetaan pumpun 151 avulla putken 66 ja esikuumentimen 61 lävitse. Kuumennettu, nestemäinen, orgaaninen absorbentti johdetaan pylvääseen 65 lähelle pohjaa putken 67, mahdollisen kuumentimen ja putken 161 kautta. Haluttaessa johdetaan typpipesu-kaasua putkien 100, 152 lävitse ja syötetään pylvääseen 65 lähelle pohjaa. Kaasumaisten epäpuhtauksien poistovirta happokua-supesulaitteen 65 poistuu putken 153 kautta ja johdetaan Claus-yksikköön tai lähetetään Doltettavaksi.

Claims (6)

1. 20 68036
2. 1. Menetelmä puhtaan, HCNrstä ja rikkiä sisältävistä kaa-suiäta oleellisesti vapaan synteesikaasuvirran valmistamiseksi synteesikaasusta, joka on saatu siten, että (1) hiilivetypitoinen syöttö on saatettu osittaishapetusreak-tion vapaata happea sisältävän kaasun kanssa käyttäen lämpötilan säädintä tai ilman sitä vapaasti virtaavan synteesikaasugeneraatto-rin reaktiovyöhykkeessä 705-1930°C:n lämpötilassa ja 1-253 baarin paineessa synteesikaasuvirran saamiseksi, joka sisältää CO, CO2, HCN, mukana kulkeutuvia kiinteitä aineita ja vähintään yhtä ainetta ryhmästä, jonka muodostavat H20, H2S, COS, CH4, N2 Ar ja NH3, tunnettu siitä, että (2) ainakin osa mukana kulkeutuvista kiinteistä aineista poistetaan ja kaasuvirta jäähdytetään lämpötilaan 148-482°C, (3) vaiheesta (2) saatu kaasuvirta puhdistetaan kaasunpesuvyö-hykkeessä pesemällä kondensaatilla ja mahdollisella täydennysvedellä jäljelle jääneiden, mukana kulkeutuvien kiinteiden aineiden poistamiseksi, ilman että oleellisia määriä HCN:ä poistuu, ja puhtaan syn-teesikaasun valmistamiseksi, joka sisältää HCN:ä epäpuhtautena, lämpötilassa 100-315°C ja paineessa, joka on oleellisesti sama, kuin synteesikaasugeneraattorissa oleva paine vähennettynä välissä olevissa johdoissa ja laitteissa tapahtuvalla normaalilla paineen alenemisella? (4) vaiheesta (3) saatu kaasuvirta jäähdytetään, vesi kondensoi-daan ja erotetaan puhtaasta kaasuvirrasta ja ainakin osa kondensoituneesta vedestä palautetaan kaasunpesuvyöhykkeeseen vaiheeseen (3) käytettäväksi mainittuna kondensaattina, (5) vaiheesta (4) saatu puhdas kaasuvirta, joka sisältää HCN:ä epäpuhtautena, johdetaan HCN-absoptiovyöhykkeeseen ja siinä kaasu-virta saatetaan kosketukseen vesipitoisen absorbentin kanssa, joka sisältää 90-100 tilav.-% vettä nestefaasissa, lämpötilassa 10-35°C ja paineessa 6,9-1103 baaria, jolloin saadaan runsaasti HCN:ä sisältävä, vesipitoinen absorbenttivirta, (6) HCN-absorptiovyöhykkeestä saatu puhdas, HCN:stä oleellisesti vapaa synteesikaasu poistetaan ja ainakin osa vaiheesta (5) saadusta, HCN:ä runsaasti sisältävästä, vesipitoisesta absorbenttivirrasta johdetaan kaasugeneraattoriin vaiheeseen (1), (7) jäljelle jäänyt osa HCN:ä runsaasti sisältävästä, vesipitoisesta absorbenttivirrasta johdetaan alennetussa paineessa olevaan 68036 21 HCN-strippausvyöhykkeeseen joko keittäen uudelleen tai ilman keittämistä, kaasumaisia epäpuhtauksia sisältävä virta ja laimea vesipitoinen absorbenttivirta poistetaan erikseen ja kaasumaisia epäpuhtauksia sisältävä virta johdetaan synteesikaasugeneraattoriin vaiheeseen (1) tai Claus-käsittelyyn tai poltetaan, (8) vaiheesta (7) saatu laimea vesipitoinen absorbentti jäähdytetään ja palautetaan HCN-absorptiovyöhykkeeseen vaiheeseen (5), (9) vaiheesta (6) saatu puhdas, HCN:stä oleellisesti vapaa synteesikaasu saatetaan kosketukseen laimean, nestemäisen absorben-tin kanssa happo-kaasu-absorptiovyöhykkeessä ja runsaasti nestemäistä absorbenttia sisältävä virta ja tuotekaasu erotetaan erikseen, ja (10) vaiheesta (9) saatu runsaasti nestemäistä absorbenttia sisältävä virta kuumennetaan ja regeneroidaan regenerointivyöhykkeessä, jossa ainakin osa nestemäisestä absorbentista kuumennetaan regene-roinnin aikana epäsuoralla lämmönvaihdolla vaiheessa (3) kaasunpesu-vyöhykkeestä poistuvan puhtaan kaasuvirran kanssa, regenerointi-vyöhykkeestä saatu laimea, nestemäinen absorbentti jäähdytetään ja palautetaan happo-kaasu-absorptiovyöhykkeeseen ja regenerointivyö-hykkeestä poistetaan happokaasuvirta.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesipitoinen absorbentti johdetaan HCN-absorptiovyöhykkeeseen vaiheeseen (5) lämpötilassa alle 40°C, jolloin paine HCN-ab- 4 7 3 sorptiovyöhykkeessä on 3,45 x 10 - 2,07 x 10 Pa ja 0,225 - 0,56 m“ nestemäistä, vesipitoista absorbenttia johdetaan HCN-absorptiovyö- 3 hykkeeseen 1000 m kohti synteesikaasua.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että strippauskaasuvirta johdetaan HCN-str.ippausvyöhyk-keeseen vaiheeseen (7).
5. 4. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheesta (9) saadun, runsaasti nestemäistä absorbenttia sisältävän virran kuumennus suoritetaan epäsuoralla lämmönvaihdolla vaiheessa (3) kaasunpesuvyöhykkeestä poistuvan puhtaan kaasuvirran kanssa. 68036 22
6. 1. Förfarande för framställning av en ren syntesgasström, som väsentligen fri frän HCN och svavelinnehällande gaser, ur syn-tesgas, sora erhällits sä, att (1) omsätt en kolvätehaltig tillförsel underkastats partiell oxidation med en gas innehällande fritt syre, under användning av eller utan en temperaturmoderator, i reaktionszonen hos en syn-tesgasgenerator med fritt. flöde vid en temperatur av 705-1930°C och vid ett tryck av 1-253 bar för erhällande av en syntesgasström innehällande H2- CO. C02. HCN, medföljande fasta ämnen och ätmins-tone ett ämne ur gruppen, som utgörs av H20. H2S. COS. CH^. N2. Ar och NH^, kännetecknat därav, att (2) av ätminstone en del av de medföljande fasta ämnena av-läqsnas och gasströmmen avkyls tili en temperatur av 148-482°C, (3) gasströmmen frkn steg (2) renas i en gasskrubbningszon genom skrubbning med kondensat och eventuellt tillsatsvatten för avlägsnande av de äterstäende, medföljande fasta ämnena utan att avlägsna väsentliga mängder HCN och för framställning av en ren syntesgasström innehällande HCN som förorening vid en temperatur av 100-315°C och vid ett tryck, som är väsentligen detsamma som i syntesgasgeneratorn minus det normala tryckfallet i mellanliggande ledningar och utrustning, (4) gasströmmen frän steg (3) avkyles, vatten kondenseras och separeras frän den rena gasströmmen och ätminstone en del av det kondenserade vattnet returneras tili gasskrubbningszonen i steg (3) för användning som nämnda kondensat, (5) den rena gasströmmen frän steg (4) innehällande HCN som förorening leds tili en HCN-absorptionszon och gasströmmen bringas där i kontakt med en vattenhaltig absorbent innehällande 90-100 vol-% vatten i vätskefas vid en temperatur av 10-35°C och ett tryck av 6,9-1103 bar, varvid erhälles en HCN-rik, vattenhaltig absorbent-ström, (6) ren, väsentligen HCN-fri syntesgas frän HCN-absorptionszo-nen avlägsnas och ätminstone en del av den HCN-rika vattenhaltiga absorbentströmmen frän steg (5) leds tili gasgeneratorn i steg (1),