NO178690B - Fremgangsmåte for fjerning av sure gasser fra gassblandinger - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å fjerne sure gasser som f. eks H2S og C02fra gass formede blandinger ved absorpsjon.

Fjernelse av H2S og/eller C02er et stort problem i industrien og det er hittil ikke funnet noen alltid gyldig økonomisk og effektiv løsning. Oppfinnelsen har tallrike anvendelser og et vesentlig, men ikke utelukkende eksempel er behandling av naturgass. C02er en inert komponent i denne gass og som kan etterlates i gassen opptil hovedsakelig den grense som settes av den nødvendige brennverdi og Wobbe-indeks. Ved å gå ut i fra en tilførsel som kan inneholde C02i opp til noen titalls volum%, inneholder gassen etter behandling fra 1 til 3 % C02.

H2S fjernelse må være meget grundig for å sikre en gass som er fri for giftige og aggressive komponenter for brukeren. Ved å gå ut fra en.tilførsel som kan inneholde H2S i en mengde på opp til noen volum% må gassen etter behandling ikke inneholde mer enn 1-3 ppm av H2S. Bruken av absorpsjonsprosesser (fysiske eller kjemiske) er vel kjent i forbindelse med fjernelse av sure gasser som C02og H2S fra gassformede blandinger. For enkel beskrivelse kan de tidligere kjente fremgangsmåter klassifiseres i henhold til den type løsnings-middel som anvendes, og spesifikt er disse typer: a) Organiske forbindelser av forskjellige typer som alkoholer, amider, laktamer, polyglykoler, polyetere etc. Denne type løsningsmidler anvendes særlig når partialtrykket av den sure gass er høyt.

b) Vandige oppløsninger av primære eller sekundære aminer som MEA eller DEA. Denne type løsningsmidler anvendes

når partialtrykket av den sure gass er lavt og når meget

strenge spesifikasjoner må tilfredsstilles.

c) Vandige alkaliske karbonatoppløsninger som eventuelt er aktivert med substanser som aminer, borater, aminosyrer

etc. Denne type løsningsmidler anvendes normalt for å fjerne store mengder av sur gass ved høyt partialtrykk. Særlig interessante resultater kan oppnås hvis aktiva-torer også er tilstede.

Industrielle prosesser for separering av sure gasser ved absorpsjon er hovedsakeligkarakterisert vedto verdier, nemlig investeringsomkostningene og driftsomkostningene pr. enhet fjernet sur gass. Investeringsomkostningene er hovedsakelig proporsjonal med størrelsen av absorpsjons- og regenereringskolonnene (inkluderende koker og kondenser) og følgelig den løsningsmiddelgjennomføring som skal anvendes. Driftsomkostningene er hovedsaklig proporsjonale med den varmemengde som kreves for å regenerere løsningsmiddelet. De er også høyere desto større løsningsmiddelgjennomføringen er på grunn av den større energimengde som forbrukes ved pum-pingen .

Løsningsmidler av type a) erkarakterisert vedlave driftsomkostninger pr. enhet fjernet sur gass, men er ogsåkarakterisert vedhøye investeringsomkostninger særlig ved lavt partialttrykk ettersom syrebelastningsinnholdet ikke er høyt.

Løsningsmidler av type b) erkarakterisert vedhøye driftsomkostninger på grunn av at de i absorpsjonstrinnet fører til dannelsen av karbamat i nærvær av C02. Den motsatte reaksjon som gjennomføres i regenereringskolonnen er således sterkt endotermisk og følgelig kostbar. Løsningsmidler av type c) erkarakterisert vedlavere driftsomkostninger enn løsnings-midlene av type b) ettersom de fører til dannelse av bikarbonat og følgelig krever en spaltningsreaksjon som er mindre endotermisk og følgelig mindre kostbar enn den tilsvarende for karbamat. Løsningsmidler av type c) involverer, imidlertid forholdsvis høye investeringsomkostninger ettersom de må anvendes i forholdsvis lav konsentrasjon for å forhindre korrosjonsfenomener (eller alternativt må høykvalitetsstål eller legerte stål anvendes, og dette fører til en betraktelig økning i investeringsomkostningene). Det kan også vises at løsningsmidler av type b) også kan lide av dette sistnevnte problem. MEA- og DEA-oppløsninger anvendes derfor som 15-25 vekt % oppløsninger for å forhindre alvorlig korrosjon som skyldes den høye konsentrasjon av det respektive karbamat, og dette involverer følgelig høyere investeringsomkostninger. Det er nå funnet at ulempene ved de tidligere kjente prosesser kan overvinnes ved at det som løsningsmiddel anvendes en vandig oppløsning av dimetyletanolamin med passende konsentrasjon.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for å fjerne sure gasser som H2S og C02fra gassformede blandinger som inneholder disse sure gasser, omfattende hovedsakelig absorpsjon av de sure gasser med et løsningsmiddel og regenerering av det brukte løsningsmiddel, som er kjennetegnet ved at det som løsningsmiddel anvendes en vandig oppløsning av dimetyletanolamin (DMEA) med en dimetyletanolaminkonsentrasjon på mellom 30 og 70 vekt%.

Konsentrasjonen av dimetyletanolamin (DMEA) i den vandige opp-løsning er foretrukket mellom 40 og 55 vekt%.

Regenerering av det brukte løsningsmiddel kan utføres ved stripping.

Denne forbindelsen fører til dannelse av et bikarbonat (eller et bisulfitt hvis H2S er tilstede) og muliggjør at det kan anvendes en vandig oppløsning med høy konsentrasjon uten noe korrosjonsproblem eller et transportproblem, selv for et forholdsvis lavt C02partial trykk. Det skal også bemerkes at bikarbonatregenereringen ikke er en dyr operasjon.

Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan rense gassformede blandinger med et surt gassinnhold i til-førselen på mellom 1 og 90 volum%, men er særlig indikert for de blandinger som har et surt gassinnhold på mellom 3 og 60 volum%.

Med denne prosess oppnås en toppstrøm fra absorpsjonskolonnen med et C02-innhold på mellom 0,5 og 5 volum%.

Et skjema for gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er i det følgende beskrevet ved hjelp av et eksempel, med henvisning til den vedføyde tegning.

Den gass som skal behandles tilføres gjennom ledningen 1 til absorberen 2 hvortil absorpsjonsmiddeloppløsningen tilføres gjennom ledningen 3. Den behandlede gass trekkes ut gjennom ledningen 4. Den brukte oppløsning tømmes ut fra bunnen 5 og etter trykkavlastning i 6 og forhåndsvarming i 7 tilføres den til regenereringskolonnen 8.

Fra bunnen av kolonnen 8 som er forsynt med en koker 9 til-føres den regenererte oppløsning 10 ved hjelp av pumpen 11 til kolonnen 2 etter å være blitt avkjølt i 7 og 12.

De sure gasser 13 som forlater kolonnen 8 avkjøles i 14 og separeres i 15 til en flytende strøm 16 (som resirkuleres ved hjelp av pumpen 17) og en sur gass 18 som tilslutt fjernes.

Gassen og dampen fra toppen av henholdsvis kolonnene 2 og 8 kan vaskes med en liten mengde vann for å forhindre ethvert løsningsmiddeltap inn i de gassformede utløpsstrømmer som beskrevet i UK-patentsøknad med publikasjonsnr. 2.167.738.

Absorpsjonskolonnen kan være forsynt med supplerende mellom-liggende varmevekslere hvis nøyaktig temperaturkontroll er nødvendig.

Vannledningene for aminfjernelse og de supplerende varmevekslere er ikke vist på tegningen.

To eksempler gis i det etterfølgende, hvorav ett eksempel er et sammenligningseksempel, for å bedre illustrere oppfinnelsen .

EKSEMPEL 1

Fremgangsmåten gjennomføres i en kolonne omfattende 44 plater med to klokker og en diameter på 5 cm under anvendelse av en 50 vekt% blanding av dimetyletanolamin (DMEA) og vann. Den tilførte naturgass (2 Nm<3>/t) inneholder 20 % C02og har et trykk på 70 kg/cm<2>. Ved å arbéide ved 70°C ved bunnplaten og 50°C på topplaten har den behandlede gass et resterende C02-innhold på 1 % for en løsningsmiddelstrøm på 3,5 kg/t.

EKSEMPEL 2 (Sammenligningseksempel)

Ved å arbeide med den samme tilførsel under de samme betin-gelser for temperatur og trykk i den samme kolonne, men ved å anvende en løsningsmiddelstrøm bestående av en oppløsning av dietanolamin (DEA) (25 vekt%) i vann kreves en strøm på 7 kg/t for å oppnå en gass inneholdende 1 % C02.

Ikke i noen av tilfellene ble det foretatt direkte målinger av varmeforbruket i regenereringskolonnen (44 plater med to klokker, diameter = 5 cm, topptrykk = 1,2 kg/cm<2>, bunntem-peratur = 120°C). Det ble imidlertid beregnet at anvendelse av DEA medførte et 3 0 % høyere varmeforbruk enn for operasjon med DMEA.

Operasjon med DEA involverer følgelig både en betraktelig økning i investeringsomkostninger og en merkbar økning i driftsomkostninger som skyldes den større energimengde som forbrukes ved håndtering av løsningsmiddelet.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for å fjerne sure gasser som H2S og C02fra gassformede blandinger som inneholder disse sure gasser, omfattende hovedsakelig absorpsjon av de sure gasser med et løsningsmiddel og regenerering av det brukte løsningsmiddel,karakterisert vedat det som løsningsmiddel anvendes en vandig oppløsning av dimetyletanolamin (DMEA) med en dimetyletanolaminkonsentrasjon på mellom 30 og 7 0 vekt%.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat konsentrasjonen av dimetyletanolamin (DMEA) i den vandige oppløsning er mellom 40 og 55 vekt%.