PL99667B1 - Sposob oczyszczania strumienia gazowych weglowodorow zawierajacego kwasne gazy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania strumienia gazowych weglowodorów zawierajacego kwa¬ sne gazy.W strumieniach gazowych weglowodorów czesto znajduja sie kwasne gazy, takie jak siarkowodór, dwutle¬ nek wegla i tlenosiarczek wegla. Zwykle, w celu oczyszczenia strumienia weglowodorów i/lub odzyskania kwa¬ snych gazów, niezbedne jest na ogól usuniecie tych ostatnich. Przykladami weglowodorów, które czesto wyma¬ gaja oczyszczania od kwasnych gazów sa np. gaz ziemny, gaz spalinowy, wodór oraz gaz krakowy wytwarzany w, krakingu katalitycznym.Innym przykladem gazowych weglowodorów zawierajacych niepozadane kwasne gazy jest zawracany stru¬ mien etylenu w procesie wytwarzania tlenku etylenu. Usuwanie tych kwasnych gazów ze strumienia gazowych weglowodorów polega zwykle na zetknieciu go z absorbentem kwasnego gazu, a nastepnie na regeneracji absor- benta przez odpedzenie kwasnego gazu. Typowymi absorbentami kwasnych gazów sa roztwory wodne weglanów metali alkalicznych, np. weglan potasowy, alkanoloaminy, np. dwuizopropanoloamina, alkiloalkanoloaminy, a takze sole aminokwasów z metalami alkalicznymi. Innymi selektywnymi rozpuszczalnikami powszechnie stoso¬ wanymi sa: woda, metanol, aceton oraz weglan propylenu. Szczególnym absorbentem, stosowanym do usuwania kwasnych gazów, jest np. 7-butyrolakton.Wspólne dla wiekszosci sposobów usuwania kwasnych gazów jest to, ze podczas przemywania strumienia gazowych weglowodorów niewielkie ich ilosci rozpuszczaja sie i/lub sa porywane przez strumien wzbogaconego absorbenta i sa w efekcie tracone wraz ze strumieniem kwasnego gazu. JPozadane jest zatem, aby mozna bylo w oplacalny sposób odzyskac weglowodory i to zarówno ze wzgledu na korzysci ekonomiczne procesu usuwania kwasnych gazów jak i w celu zapobiezenia przedostawania sie ich do srodowiska naturalnego. Ponadto w przy¬ padku, gdy wykorzystuje sie odzyskiwane kwasne gazy, zanieczyszczenia weglowodorami moga przeszkadzac w ich stosowaniu.Jeden ze sposobów usuwania sladowych ilosci weglowodorów znajdujacych sie w gazie odlotowym zawiera¬ jacym dwutlenek wegla, w procesie wytwarzania tlenku etylenu, przedstawiony jest w polskim opisie zgloszenio-99 667 wym P 172741. Sposób ten wymaga zastosowania zbiornika do odparowania rzutowego oraz posredniej kolumny odpedowej do usuwania sladów weglowodorów obecnych w strumieniu absorbenta wzbogaconego w dwutlenek wegla. Sposób ten wprawdzie zapewnia zmniejszenie zawartosci weglowodorów odprowadzanych w strumieniu dwutlenku wegla, lecz na jego realizacje potrzebne sa naklady inwestycyjne na dwa dodatkowe zbiorniki.Wedlug wynalazku sposób oczyszczania strumienia gazowych weglowodorów zawierajacego kwasne gazy, polegajacy na zetknieciu tego strumienia w strefie przemywania z ciecza absorbujaca kwasne gazy, otrzymujac w wyniku bogaty w weglowodory strumien szczytowy oraz bogaty w kwasne gazy, zawierajacy weglowodory strumien absorbenta, który poddaje sie dalsze] obróbce, tym sie charakteryzuje, ze bogaty w kwasne gazy, zawierajacy weglowodory strumien absorbenta kieruje sie na szczyt strefy odpedzania, w której nastepuje odpe¬ dzanie lotnych skladników i w wyniku tego otrzymuje sie ubogi w kwasne gazy a bogaty w weglowodory stru¬ mien szczytowy, ubogi w weglowodory a bogaty w kwasne gazy strumien odbierany w punkcie posrednim, znaj¬ dujacym sie pomiedzy punktem, w którym doprowadzany jest do strefy odpedzania bogaty w kwasne gazy, zawierajacy weglowodory strumien absorbenta, a spodem tej strefy odpedzania, oraz wyczerpany, odbierany spodem absorbent, który w charakterze cieczy absorbujacej kwasne gazy zawraca sie do wspomnianej strefy przemywania.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie zwlaszcza do usuwania sladowych ilosci weglowodorów ze strumienia odlotowego dwutlenku wegla w procesie wytwarzania tlenku etylenu, w którym to procesie zawracany strumien etylenu przeplukuje sie absorbentem, takim np. jak roztwór wodny weglanu potasowego.Wykonanie sposobu wedlug wynalazku moze polegac np. na zawracaniu wiekszej ilosci wyczerpanego absorbenta do strefy przemywania —jako ciecz absorbujaca kwasne gazy, a mniejszej ilosci tego absorbenta na szczyt strefy odpedzania.Inne wykonanie sposobu polega na schlodzeniu mniejszej ilosci strumienia bogatego w kwasne gazy, zawie¬ rajacego weglowodory i skierowaniu tej schlodzonej czesci strumienia na szczyt strefy odpedzania, oraz skiero¬ waniu wiekszej czesci tego strumienia do strefy odpedzania w punkcie posrednim miedzy szczytem a punktem, w którym odprowadzany jest z niej produkt bogaty w kwasne gazy a ubogi w weglowodory.Schematy na zalaczonym rysunku (Fig.. 1, Fig. 2 i Fig. 3) ilustruja korzystne wykonania sposobu wedlug wynalazku. Przedstawiono na nich strefe przemywania, strefe odpedzania oraz ich wzajemne polaczenia. Ele¬ menty aparatury, takie jak pompy,\_sprezarki, zbiorniki wyrównawcze, zasobniki itp., które nie sa istotne do zrozumienia wynalazku, pominieto dla wiekszej przejrzystosci schematów.Figura 1 dotyczy sposobu z zastosowaniem kolumny odpedowej, z odprowadzeniem bocznym do usuwania kwasnych gazów pozbawionych weglowodorów. Fig. 2 przedstawia alternatywne rozwiazanie sposobu przedsta¬ wionego na Fig7 1, polegajacego na tym, ze czesc strumienia wzbogaconego absorbenta ze strefy przemywania kieruje sie do chlodnicy przed wprowadzeniem do strefy odpedzania. Fig. 3 równiez przedstawia alternatywne rozwiazanie sposobu przedstawionego na Fig. 1, polegajacego na tym, ze czesc strumienia absorbenta ubogiego w kwasne gazy kieruje sie wprost na szczyt strefy odpedzania.Wedlug Fig. 1 strumien gazowych weglowodorów zawierajacy kwasne gazy, np. gaz ziemny, wchodzi przewodem 11 do strefy przemywania 10, w której styka sie z wyczerpanym absorbentem, takim jak weglan potasowy, który wprowadza sie do tej strefy przewodem 21.Konkretne rozwiazanie strefy przemywania jest powszechnie znane i obejmuje np. kolumne destylacyjna z wypelnieniem lub z pólkami. Warunki absorpcji sa rózne w zaleznosci od stosowanego absorbenta i rodzaju usuwanego gazu. Zwykle proces prowadzi sie w temperaturach od 10 do 360°C pod cisnieniem od 1 do 70 atmosfer. Gdy wynalazek wykorzystuje sie do usuwania dwutlenku wegla z zawracanego strumienia etylenu w procesie wytwarzania tlenku etylenu, z zastosowaniem weglanu potasowego jako absorbenta, temperatura w strefie przemywania wynosi od 38 do 122°C, a cisnienie od 10 do 25 atmosfer. Ilosc kwasnego gazu, jaka nalezy usunac ze strumienia gazowych weglowodorów, równiez zmienia sie w szerokim zakresie. Typowe steze¬ nie kwasnego gazu w strumieniu weglowodorów wynosi od okolo 0,1 do okolo 25% objetosciowych. Ze strefy przemywania strumien szczytowy zawierajacy zmniejszone ilosci kwasnych gazów odprowadzany jest przewodem 12. Spodni strumien, którym jest absorbent wzbogacony w kwasne gazy, wychodzi przewodem 13 i wprowadza¬ ny jest na szczyt strefy odpedzania 20. Strumien absorbenta wzbogacony w kwasne gazy wychodzacy przewo¬ dem 13 zawiera ponadto niewielka ilosc weglowodorów.W strefie odpedzania 20 ze wzbogaconego absorbenta usuwane sa kwasne gazy i slady zawartych w nim weglowodorów, typowa strefa odpedzania jest kolumna destylacyjna z wypelnieniem, lub szeregiem pólek.Cisnienie w strefie odpedzania wynosi zwykle od 1 do 4,5 atmosfer, a odpedzenie uzyskuje sie zwykle za pomoca pary wprowadzanej przewodem 22 albo przez ogrzewanie wezownicami lub reboilerem. Gdy wynalazek wyko¬ rzystuje sie do usuwania dwutlenku wegla z zawracanego strumienia etylenu w procesie wytwarzania tlenku99667 3 etylenu, cisnienie w strefie odpedzania wynosi od J do 2 atmosfer. Strumien 23 bogaty w kwasne gazy a ubogi w weglowodory odprowadzany jest jako strumien boczny, aby zmniejszyc w nim zawartosc weglowodorów.Odprowadzenie tego bocznego strumienia znajduje sie w strefie odpedzania w punkcie posrednim miedzy miej¬ scem, w którym wprowadzany jest strumien wzbogaconego absorbenta przewodem 13 (na Fig. 2 przewodem 14) i spodem tej strefy. Zwykle odprowadzenie to umiejscowione jest tak, aby nad nim znajdowala sie odpowiednia liczba pólek, lub warstwa wypelnienia, zapelniajaca wystarczajace odpedzenie weglowodorów z absorbenta.Gaz szczytowy ze strefy odpedzania zawiera jedynie czesc kwasnych gazów usuwanych przewodem 23 i przede wszystkim weglowodory, które winnym przypadku bylyby odprowadzane razem ze strumieniem kwasnych gazów. Strumien szczytowy 24 zwykle zawraca sie przewodem 26 do strefy przemywania 10. Alternatywnie strumien szczytowy kieruje sie do oddzielnej instalacji przewodami 24 i 25. Strumien spodni, którym jest wyczer¬ pany absorbent kwasnych gazów, zawraca sie do strefy przemywania przewodem 21.Korzysc odprowadzania kwasnego gazu w postaci strumienia bocznego, a nie szczytowego, zwiazana jest z tym, ze weglowodory porwane i/lub rozpuszczone wraz z kwasnym gazem w strefie przemywania sa bardziej lotne, niz kwasny gaz i z tego wzgledu znajduja sie w wiekszym stezeniu ponad punktem, w którym wzbogacony absorbent wprowadzany jest do strefy odpedzania. Z tego wzgledu strumien kwasnego gazu odpiowadzany ponizej najnizszego punktu, w którym strumien wzbogaconego absorbenta wprowadzany jest do strefy odpedza¬ nia, zawiera mniejsze ilosci weglowodorów, niz zawieralby w przypadku, gdyby kwasny, gaz odprowadzany byl jako gazszczytowy. Figura 2 przedstawia korzystne rozwiazanie wynalazku, polegajace na tym, ze czesc strumienia wzbogaco¬ nego absorbenta, odprowadzanego jako strumien spodni ze strefy przemywania 10, przed wprowadzeniem na szczyt strefy odpedzania 20 kieruje sie do chlodnicy. Glówna czesc tego strumienia wprowadzana jest do strefy odpedzania w punkcie posrednim miedzy szczytem i miejscem, w którym jest z niej odprowadzany boczny stru¬ mien gazu kwasnego.Wedlug Fig. 2 glówna czesc absorberta wzbogaconego w kwasne gazy, zawierajacego niewielkie ilosci porwanych i/lub rozpuszczonych weglowodorów kieruje sie ze strefy przemywania 10 przewodami 13 i 14 do strefy odpedzania 20. Czesc strumienia wzbogaconego absorbenta, zwykle od 1 do 30% wag., kieruje sie przewo¬ dem 30 do chlodnicy 31, w której chlodzi sie go do temperatury w zakresie od —13 do 40°C przed wprowadze¬ niem przewodem 32 na szczyt strefy odpedzania. Przez rozdzielenie strumienia wzbogaconego absorbenta, które¬ go schlodzona czesc wprowadzana jest na szczyt strefy odpedzania, a nieschlodzona czesc — w punkcie posre¬ dnim miedzy szczytem i miejscem, w którym odprowadzany jest boczny strumien kwasnego gazu, zmniejsza sie zawartosc kwasnego gazu w odpedowym strumieniu szczytowym 24. To obnizenie zawartosci kwasnego gazu w strumieniu szczytowym 24 osiaga sie dzieki schlodzonemu absorbentowi 32 na skutek korzystniejszego stanu równowagi. W nizszych temperaturach absorpcja kwasnych gazów zwykle zwieksza sie.W przypadku lotnych absorbentów obnizenie temperatury zmniejsza równiez straty absorbenta w strumie¬ niu 24. Strumien ubogi w weglowodory a wzbogacony w kwasne gazy odprowadzany jest ze strefy odpedzania przewodem 23 jako strumien boczny. Odpedzanie uzyskuje sie za pomoca pary wprowadzanej przewodem 22 lub pod wplywem ciepla z reboilera itp. Strumien wyczerpanego absorbenta opuszcza strefe odpedzania 20 jako strumien spodni 21 i zawracany jest do strefy przemywania 10. Istotne jest, aby odprowadzic do chlodnicy 31 tyle ciepla, ile jest potrzebne do obnizenia do odpowiednich poziomów zawartosci kwasnego gazu w strumieniu szczytowym ze strefy odpedzania i zawartosci weglowodorów w strumieniu bocznym, gdyz i tak cieplo odpro¬ wadzane do chlodnicy 31 musi byc doprowadzane do strefy odpedzania wraz z para przewodem 22 lub z reboile¬ ra,,aby utrzymane bylo wydajne frakcjonowanie.Figura 3 przedstawia alternatywne rozwiazanie wynalazku, polegajace na tym, ze czesc strumienia wyczer¬ panego absorbenta odprowadzanego jako strumien spodni ze strefy odpedzania 20 zawraca sie na szczyt tej strefy, a strumien wzbogaconego absorbenta wprowadzany jest w punkcie posrednim miedzy jej szczytem i miej¬ scem, z którego odprowadzany jest boczny strumien kwasnogo gazu.Wedlug Fig. 3 strumien absorbenta wzbogacony w kwasny gaz i zawierajacy niewielkie ilosci porwanego i/lub rozpuszczonego weglowodoru zawraca sie ze strefy 10 przewodem 13 do strefy 20. Odpedzanie w strefie 20 uzyskuje sie za pomoca pary wprowadzanej przewodem 22 lub przez ogrzewanie za pomoca wezownic albo reboilera. Od okolo 1 do okolo 20%, korzystnie od okolo 1 do okolo 10%, strumienia wyczerpanego absorbenta odprowadzanego jako strumien spodni ze strefy 20 przewodem 21 zawraca sie do niej przewodami 40 i 42, podczas gdy reszte kieruje sie do strefy 10 przewodem 27. Strumien wyczerpanego absorbenta zawracany bezposrednio na szczyt strefy odpedzania zmniejsza zawartosc kwasnego gazu w górnej jej czesci. Strumien 23 bogaty w kwasne gazy a ubogi w weglowodory odprowadzany jest jako strumien boczny, a strumien 24 bogaty w weglowodory a ubogi w kwasne gazy jako strumien szczytowy. Mozliwa alternatywa jest chlodzenie strumienia4 99667 40 w chlodnicy 41 przed wprowadzeniem przewodem 42 na szczyt strefy odpedzania 20. Mozna w ten sposób zmniejszyc straty lotnych skladników rozpuszczalnika w strumieniu 24, jesli takie skladniki znajduja sie w absor- bencie. PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób oczyszczania strumienia gazowych weglowodorów zawierajacego kwasne gazy, polegajacy na zetknieciu tego strumienia w strefie przemywania z ciecza absorbujaca kwasne gazy, otrzymujac w wyniku boga¬ ty w weglowodory strumien szczytowy oraz bogaty w kwasne gazy, zawierajacy weglowodory strumien absor- benta, który poddaje sie dalszej obróbce, znamienny tym,ze bogaty w kwasne gazy, zawierajacy weglowo¬ dory strumien absorbenta kieruje sie na szczyt strefy odpedzania, w której nastepuje odpedzanie lotnych skla¬ dników i w wyniku tego otrzymuje sie ubogi w kwasne gazy a bogaty w weglowodory strumien szczytowy, ubogi w weglowodory a bogaty w kwasne gazy strumien odbierany w punkcie posrednim, znajdujacym sie pomiedzy punktem, w którym doprowadzany jest do strefy odpedzania bogaty w kwasne gazy, zawierajacy weglowodory strumien absorbenta, a spodem tej strefy odpedzania, oraz wyczerpany, odbierany spodem absorbent, który w charakterze cieczy absorbujacej kwasne gazy zawraca sie do wspomnianej strefy przemywania.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wyczerpany absorbent zawraca sie w wiekszej czesci do strefy przemywania i w mniejszej czesci na szczyt strefy odpedzania.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. ;,.znamienny t y m, ze mniejsza czesc strumienia bogatego w kwasne gazy, zawierajacego weglowodory schladza sie i kieruje na szczyt strefy odpedzania, a wieksza czesc tego strumienia kieruje sie do tej strefy w punkcie posrednim pomiedzy szczytem a punktem, w którym opuszcza strefe odpe¬ dzania produkt bogaty w kwasne gazy a ubogi w weglowodory.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny t y m, ze na szczyt strefy odpedzania wprowadza sie od 1 do 10% wyczerpanego absorbenta.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 3, z n a m i e n n y t y m, ze na szczyt strefy odpedzania wprowadza sie od 1 do 30% wagowych strumienia bogatego w kwasne gazy, zawierajacego weglowodory, uprzednio schlodzonego do temperatury w zakresie od —13°C do 40°C.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze jako strumien gazowych weglowodorów zawieraja¬ cy kwasne gazy stosuje sie zawracany strumien etylenu, w którym wystepuja Ci - i C2- weglowodory, w proce¬ sie czesciowego utleniania etylenu do tlenku etylenu, a jako kwasny gaz wystepuje dwutlenek wegla.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako ciecz absorbujaca kwasne gazy stosuje sie wodny roztwór weglanu potasu. 25 ' f26 23 ?7 20 X?!l ,13 10 i Cl FIGI FIG. 2 25' JL" 42H ,23 &» 20 I 11J /13 FIG. 3 L26 jfc 10 -t—' Jl Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 PL