WO2016066553A1 - Kolonne mit absorptions- wasch- und kühlbereich und verfahren zur reinigung eines gases - Google Patents

Kolonne mit absorptions- wasch- und kühlbereich und verfahren zur reinigung eines gases Download PDF

Info

Publication number
WO2016066553A1
WO2016066553A1 PCT/EP2015/074649 EP2015074649W WO2016066553A1 WO 2016066553 A1 WO2016066553 A1 WO 2016066553A1 EP 2015074649 W EP2015074649 W EP 2015074649W WO 2016066553 A1 WO2016066553 A1 WO 2016066553A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
cooling
region
washing
absorption
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/074649
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Menzel
Original Assignee
Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Publication of WO2016066553A1 publication Critical patent/WO2016066553A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1406—Multiple stage absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1462—Removing mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases

Definitions

  • the present invention relates to a column for purifying a gas having an absorption region for absorbing impurities from the gas by an absorbent and a cooling region for cooling the purified gas by a cooling liquid and for condensing residues of the absorbent from the purified gas. Furthermore, the invention relates to a method for purifying a gas, wherein the gas is introduced into an absorption region of a column in which impurities from the gas are absorbed by means of an absorbent and wherein the purified gas is passed into a cooling region of the column in which the gas cooled by a cooling liquid and residues of the absorbent are condensed out of the gas.
  • industrial gases which are supplied on a large scale, contain foreign gases and must be cleaned before further use, since the foreign gases contained therein interfere with their further use.
  • industrial gases are natural gas, which usually consists of a substantial proportion of methane, Kokereigas, which is usually a substantial proportion of carbon monoxide, hydrogen, and hydrocarbons, synthesis gas, which consists to a significant proportion of carbon monoxide and hydrogen and methane Refinery gas containing lighter gaseous hydrocarbons and flue gas containing nitrogen, water vapor and carbon dioxide. Since these gases are further processed either in downstream processes via catalytic processes, or continue to be used for combustion or heating purposes, it is necessary to purify these gases from foreign gases, which include, for example, acid gases.
  • sour gases are hydrogen sulfide (H 2 S), sulfur-containing compounds such as mercaptans, and carbon dioxide (C0 2 ).
  • columns are usually used which have an absorption region through which the gas to be purified flows.
  • an absorbent is deposited, which absorbs the impurities contained in the gas.
  • At least a small amount of the absorbent enters the gas phase and mixes with the gas emerging from the absorption area. Therefore, to remove the absorbent residues from the gas and to cool the gas, there is often additionally provided a direct cooling zone arranged in the column, to which the purified gas is supplied.
  • the purified gas is cooled by a cooling liquid, which is guided in a cooling circuit, so that the absorbent contained in the gas condenses out in the cooling region of the column.
  • the invention has the object of reducing absorbent residues in a gas cleaned of impurities, wherein a corresponding device should have the smallest possible space requirement.
  • the object is achieved by a column for the purification of a gas
  • a cooling area for cooling the purified gas by a cooling liquid and for the condensation of residues of the absorbent from the purified
  • a washing region arranged between the absorption region and the cooling region for leaching the absorbent from the purified gas through a washing liquid.
  • absorbent residues are removed from the gas purified in the absorption region by means of the washing liquid, so that the gas emerging from the washing region is substantially free of absorbent residues.
  • the cooling region of the column which is arranged in the flow direction of the gas after the washing area, enters a substantially absorbent-free gas flow, so that only negligible amounts of the absorbent in the condensate incurred during the cooling of the gas in the cooling area. The contamination of the purified gas with absorbent is therefore considerably reduced.
  • the column according to the invention thus has the advantage that the amount of absorbent residues in the gas leaving the column is reduced.
  • three functional units are integrated on a small footprint in the column with the absorption area, the washing area and the cooling area, so that the space requirement is reduced.
  • the cooling region has a drain which is connected to an inlet of the cooling region for returning the cooling liquid and / or the condensate into the cooling region.
  • a cooling liquid circuit is preferably formed, in which the cooling liquid is conveyed.
  • a pump is preferably provided. It is advantageous if the outlet is arranged in the lower section of the cooling region and the inlet in the upper region, so that the cooling liquid in the cooling region can be guided in countercurrent to the upwardly flowing purified gas.
  • the inlet can be equipped with a distribution device, via which the cooling liquid can be distributed over an enlarged cross-section, in particular sprayed.
  • the inlet is connected to a heat exchanger, via which the cooling liquid is cooled so that it has a temperature at which condense the vapors contained in the gas of washing liquid and / or absorbent.
  • the heat exchanger may have a thermostat.
  • a liquid detector and / or a water meter can be arranged in the cooling area.
  • the cooling area has a drain, which is connected to the introduction of the cooling liquid and / or the condensate in the washing area with an inlet of the washing area.
  • a drain which is connected to the introduction of the cooling liquid and / or the condensate in the washing area with an inlet of the washing area.
  • the fireplace floor is preferably designed as a bubble tray with bells and / or overflow weirs.
  • a structural design of the column provides that the washing area and the absorption area are separated from one another by a gas-permeable distributor floor.
  • the gas-permeable distributor base can be designed as a chimney tray with a connected liquid distributor.
  • the cooling region and / or the absorption region and / or the washing region comprises mass transfer elements, whereby the mass transfer between the gas and the cooling liquid and / or the absorbent and / or the washing liquid is promoted.
  • the mass transfer elements are preferably designed as Raschig rings, wire mesh, lamellae, as packing, such as ceramic ring body or caliper body, or as a structured packing.
  • the washing area has a plurality of washing stages arranged one above the other.
  • the washing stages can be flowed through successively by the gas, so that absorption agent residues can be withdrawn from the gas in a multi-stage washing process.
  • the washing stages can have their own inlet for the washing liquid and / or a separate outlet.
  • the absorption region can have a plurality of absorption stages, which are successively flowed through by the gas to be purified. Through a multi-stage absorption process, the cleaning of the gas from impurities can be further improved.
  • the cooling region of the column can have a plurality of cooling stages, which are flowed through by the gas in succession.
  • means may be provided which are customary on columns, such as coolers, heaters, mist eliminators, pumps, valves and measuring or control devices.
  • a distributor connected to the respective inlet can be provided, via which the absorption medium or the washing liquid or the cooling liquid can be distributed.
  • Another object of the invention is the use of a column described above for the purification of a gas which comprises a natural gas, coking gas, synthesis gas, refinery gas or a flue gas containing carbon dioxide.
  • the invention furthermore relates to the use of a column described above for purifying a gas with a chemical or physical absorption medium which has a vapor pressure of more than 10 -3 Pa at a temperature of 20 ° C.
  • the vapor pressure of the absorbent is preferably greater than 10 "2, more preferably greater than 10" 1 Pa.
  • the absorption agent may be an A- or ammonia min. to achieve the object, a method for cleaning a gas is also suggested
  • the gas is introduced into an absorption region of a column in which impurities from the gas are absorbed by means of an absorbent, and the purified gas is passed into a cooling region of the column in which the gas is cooled by a cooling liquid and residues of the absorbent from the gas be condensed, and
  • the absorbent is washed out of the gas by a washing liquid.
  • the gas to be purified it is possible to guide the gas to be purified through a plurality of absorption stages of the absorption region.
  • the absorbent may be added to a manifold of the absorption area.
  • the absorbent laden with impurities is carried out after passing through the absorption region from the column and regenerated in a regeneration device.
  • the washing liquid can be applied to a distributor of the solvent back-washing part and then carried out with the loaded absorbent from the column. In order to carry out the invention, only very little washing liquid, in particular water, and absorbent must be constantly replaced.
  • the scrubbing liquid is preferably supplied to the scrubbing area, wherein the scrubbing liquid has an externally supplied, in particular water-containing, liquid and / or at least part of the excess condensate accumulated in the cooling area and / or at least part of the cooling liquid surplus in the cooling area.
  • This has the advantage that the mixture of cooling liquid and condensate occurring in the cooling area can be used as washing liquid in the washing area.
  • the cooling liquid is more than 99% water.
  • the cooling liquid is pure water having an electrical conductivity of less than 0.20 ⁇ 8 / ⁇ . Pure water with this specification meets the requirements for boiler feed water for generating turbine steam and is not a problem if the particular water-containing absorbent is reused. It is preferred if the content of the absorbing agent in the cooling liquid in the cooling zone is set to a value below 10 "4 percent by weight.
  • the procedural control variables return into the washing area, temperature and / or amount of of The content of the absorption medium in the cooling liquid can be monitored by a measuring device.
  • Adjustment device associated control device in particular a stand and / or flow control, and / or valves for adjusting the return and / or the supplied amount of washing liquid set.
  • Fig. 1 shows a column for purifying a gas according to the prior art.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a column according to the invention for the purification of a gas.
  • FIG. 1 shows a column 1 designed in the manner of an absorption column for purifying a gas 4 according to the prior art, which has an absorption region 2 and a cooling region 3.
  • the gas 4 to be purified which is also referred to below as the feed gas, flows into the lower part of the absorption column 1 below the absorption region 2.
  • the gas 4 flows upwards in the absorption column 1 and flows through the absorption region 2.
  • the absorption region 2 is equipped with mass transfer elements 2 a, which enable an efficient gas-liquid exchange.
  • a distributor 5 sits above the absorption region 2. Via this distributor 5, a liquid absorbent 6 is applied to the mass transfer elements 2a.
  • the absorbent 6 flows down in countercurrent to the upwardly flowing feed gas stream 4 via the mass transfer elements 2a. In this case, the feed gas 4 is freed from the undesired accompanying gases.
  • the feed gas 4 to be cleaned also absorbs a certain amount of absorbent 6.
  • the purified feed gas 4a continues to flow upwardly through a chimney tray 7 which passes the upflowing gas 4a via a bell 7a but collects downflowing liquid 7b.
  • the purified gas 4a passes into the cooling area 3, above which a distributor 8 for distributing cooling liquid 9 is arranged.
  • the cooling area 3 is also equipped with mass transfer elements 3a, which allow an efficient gas-liquid exchange.
  • the purified feed gas 4b is again supplied with a liquid stream 9 in upward flow via the distributor 8.
  • the feed gas 4a cleaned of undesired foreign gases flows upwards through the mass transfer elements 3a of the cooling area 3, while in countercurrent the cooling liquid flow 9 flows down through the mass transfer elements 3a.
  • the existing in the chimney tray 7 liquid 7b which is collected after flowing down through the cooling region 3, is carried out laterally from the absorption column 1 as a liquid flow through a drain 10.
  • the executed liquid flow from the drain 10 is guided via a circulation line 10a with a pump 10b into the distributor 8, which is located above the cooling region 3.
  • the cooling liquid flow passes through a radiator 1 1.
  • the amount is adjusted via a valve 10c.
  • the cooled cooling liquid is then fed via the distributor 8, thereby cooling the upflowing purified feed gas stream 4a with the cooled cooling liquid stream 9, thereby condensing absorbent vapors and water vapor, and the water and water still remaining in the purified feed gas 4a Absorbent content is removed.
  • a defined, water-containing stream is supplied to the cooling circuit via a feed line 18 in order to balance the water balance over the absorption column 1 and the absorption medium regeneration, not shown.
  • the cooling liquid 7b in the cooling region 3 always contains residual amounts of water and absorbent. This mixture of cooling liquid 7b and condensate is collected in the chimney tray 7, and carried out via the outlet 10, wherein the liquid flow by means of the pump 10b via the cooler 1 1 and the manifold 8 back into the cooling region 3 of the absorption column 1 is circulated , Only the amount of cooling liquid 7b or condensate, which is obtained as an excess in the cooling region 3 due to condensation, is discharged into the underlying absorption region 2 by means of the distributor 6.
  • the transfer of the absorbent 7b in the underlying absorption region 2 takes place with a branching off from the outlet 10 outlet 12 and is metered with a valve 12a.
  • the regenerated absorbent 13 becomes the absorption area 2 supplied via a supply line 13a and 13b via a leading into the absorption region 2 line. Via this line 13b, the condensate carried out from the outlet pipe 10 can also be supplied to the absorption area 2 via the valve 12a.
  • the loaded absorbent 6a is obtained at the bottom 1a of the column 1. This is carried out via an export line 14 and regenerated in a regeneration device, not shown in the figures.
  • the purified feed gas 4b is obtained as product gas 15.
  • Both the line for the supply of the feed gas 4 and the export lines for the loaded solvent 14 and the product gas 15 are provided with valves 4c, 14a, 15a to allow a volume, level and pressure control on the column 1.
  • the column 1 shows an embodiment of a column 1 according to the invention.
  • the column 1 has an absorption region 2, a cooling region 3 and a washing region 16 arranged between the absorption region 2 and the cooling region 3.
  • a gas to be cleaned 4 a Into the column 1 flows into the lower part, similar to a column of the prior art, a gas to be cleaned 4 a. This flows upwards in the column 1 and flows through at least one absorption stage of the absorption region 2. The gas 4 to be cleaned is freed from the entrained foreign gases.
  • the feed gas 4 initially flows through the absorption area 2 and then passes through a gas-permeable distributor base 17 into the washing area 16.
  • the washing area 16 is equipped with mass transfer elements 16a, which enable an efficient gas-liquid exchange.
  • mass transfer elements 16a In the upper portion of the washing area 16 is a manifold 18 a.
  • a defined flow of water-containing washing liquid is supplied to the washing area 16 in the distributor 18a of the washing area 16 via a feed line 18-in the same amount as described in connection with FIG. 1 in the prior art. This is applied via the manifold 18a to the mass transfer elements 16a of the washing area 16.
  • the purified feed gas 4a in the washing area 16 is almost completely freed of absorbent residues.
  • the stream of washing liquid 19 containing water may preferably be increased by supplying excess condensate 12d via an outlet valve 12b. This is possible because the cooling liquid in the cooling region 3 contains almost no absorbent.
  • the almost exclusively water mixture 7b consists of cooling liquid and condensate
  • the outlet 10 can also be wholly or partially withdrawn and discharged via a separate discharge line 12c by means of the outlet valve 12b.
  • the purified feed gas 4a is passed through the washing area 16 via a chimney tray 7 in a arranged above the washing area 16 cooling area 3, in which a cooled Coolant 9 is given by means of a valve and / or a manifold 8.
  • the absorbent 9a collects collected on a chimney tray 7, and is circulated via an outlet 10 by means of a pump 10b.
  • the cooling liquid 9 is cooled before the new task in the cooling area 3 with a cooler 1 1 and abandoned via the manifold 8 to the head of the cooling area 3.
  • the water vapor still present in the purified feed gas 4a condenses in accordance with the cooling capacity of the radiator 11 and is recirculated as water in the cooling region 3.
  • the resulting purified feed gas 15 is obtained at the head 1 b of the column 1.
  • the purified product gas 15 leaves the column 1 substantially without absorbent 6 contained therein, since the water-soluble absorbent 6 is almost completely washed out of the feed gas 4a after passing through the washing area 16.
  • the loaded absorbent 14 is obtained at the bottom 1 a of the column 1 back. example
  • the absorbent used in this example is a 30% by weight solution of monoethanolamine (MEA), which is used to absorb carbon dioxide and hydrogen sulfide.
  • MEA monoethanolamine
  • Table 1 the flow rates in the columns according to the drawings Fig.1 and Fig.2 are shown.
  • Table 1 shows the flow rates of feed gas 4, product gas 15 and discharged condensed liquid 12c from the cooling area 3 again.
  • the absorbent in the example from FIG. 1 already contains the amount of water which, in the example of FIG. 2, is introduced separately into the washing area 16. It can be seen that in the process according to the invention, the amine concentration and thus absorption concentration in the purified gas 15 are markedly lower than in a process according to the prior art. The same applies to the amine concentration in the condensed liquid 12c from the cooling region of the cooling liquid circuit.
  • the column 1 for the purification of a gas described with reference to FIG. 2 and the example has the following ranges:
  • a cooling area 3 for cooling the purified gas by a cooling liquid and for condensing out residues of the absorbent from the purified gas
  • the column 1 according to the invention has the advantage that the amount of absorbent residues in the gas is reduced.
  • the column 1 is suitable for removing, for example, sour gas components or readily volatile, water-soluble, organic components by means of water-containing absorption medium.
  • the washing area 16 and the cooling area 3 three functional units are integrated on a small footprint, so that the space requirement is reduced. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolonne zur Reinigung eines Gases mit einem Absorptionsbereich zur Absorption von Verunreinigungen aus dem Gas durch ein Absorptionsmittel und einem Kühlbereich zur Kühlung des gereinigten Gases durch eine Kühlflüssigkeit und zur Auskondensation von Rückständen des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gas, sowie einem zwischen dem Absorptionsbereich und dem Kühlbereich angeordneten Waschbereich zur Auswaschung des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gas durch eine Waschflüssigkeit. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung eines Gases, wobei das Gas in einen Absorptionsbereich einer Kolonne eingeleitet wird, in welchem Verunreinigungen aus dem Gas mittels eines Absorptionsmittels absorbiert werden, wobei das gereinigte Gas in einen Kühlbereich der Kolonne geleitet wird, in welchem das Gas durch eine Kühlflüssigkeit abgekühlt und Rückstände des Absorptionsmittels aus dem Gas auskondensiert werden, und wobei in einem zwischen dem Absorptionsbereich und dem Kühlbereich angeordneten Waschbereich der Kolonne das Absorptionsmittel aus dem Gas durch eine Waschflüssigkeit ausgewaschen werden.

Description

BESCHREIBUNG:
Titel
KOLONNE MIT ABSORPTIONS- WASCH- UND KÜHLBEREICH
UND VERFAHREN ZUR REINIGUNG EINES GASES
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolonne zur Reinigung eines Gases mit einem Absorptionsbereich zur Absorption von Verunreinigungen aus dem Gas durch ein Absorptions- mittel und einem Kühlbereich zur Kühlung des gereinigten Gases durch eine Kühlflüssigkeit und zur Auskondensation von Rückständen des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gas. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung eines Gases, wobei das Gas in einen Absorptionsbereich einer Kolonne eingeleitet wird, in welchem Verunreinigungen aus dem Gas mittels eines Absorptionsmittels absorbiert werden und wobei das gereinigte Gas in einen Kühlbereich der Kolonne geleitet wird, in welchem das Gas durch eine Kühlflüssigkeit abgekühlt und Rückstände des Absorptionsmittels aus dem Gas auskondensiert werden.
Viele Industriegase, die in großem Maßstab bereitgestellt werden, enthalten Fremdgase und müssen vor einer weiteren Verwendung gereinigt werden, da die darin enthaltenen Fremdgase bei der weiteren Verwendung stören. Beispiele für Industriegase sind Erdgas, welches in der Regel zu einem wesentlichen Anteil aus Methan besteht, Kokereigas, welches in der Regel zu einem wesentlichen Anteil aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff, und Kohlenwasserstoffen besteht, Synthesegas, welches zu einem wesentlichen Anteil aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff und Methan besteht, Raffineriegas, welches leichtere, gasförmige Kohlenwasserstoffe enthält, und Rauchgas, welches Stickstoff, Wasserdampf und Kohlendioxid enthält. Da diese Gase entweder in nachgeordneten Prozessen über katalytische Verfahren weiterverarbeitet werden, oder für Verbrennungs- oder Heizzwecke weiterverwendet werden, ist es erforderlich, diese von Fremdgasen, wozu beispielsweise Sauergase gehören, zu rei- nigen. Beispiele für Sauergase sind Schwefelwasserstoff (H2S), schwefelhaltige Verbindungen wie Mercaptane, und Kohlendioxid (C02).
Zur Reinigung von Gasen werden üblicherweise Kolonnen eingesetzt, welche einen Absorptionsbereich aufweisen, der von dem zu reinigenden Gas durchströmt wird. Im Gegenstrom zu dem Gasstrom wird in dem Absorptionsbereich ein Absorptionsmittel aufgegeben, welches die in dem Gas enthaltenen Verunreinigungen absorbiert. Bei solchen Absorptionspro- zessen gelangt zumindest eine geringe Menge des Absorptionsmittels in die Gasphase und mischt sich mit dem aus dem Absorptionsbereich austretenden Gas. Daher ist zur Entfernung der Absorptionsmittelrückstände aus dem Gas und zur Kühlung des Gases oftmals zusätzlich ein in der Kolonne angeordneter, direkter Kühlbereich vorgesehen, welchem das gereinigte Gas zugeleitet wird. In dem Kühlbereich wird das gereinigte Gas durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt, welche in einem Kühlkreislauf geführt wird, so dass das in dem Gas enthaltene Absorptionsmittel im Kühlbereich der Kolonne auskondensiert. Das derart von den Absorptionsmittelrückständen gereinigte Gas kann aus der Kolonne abgeleitet werden. Als nachteilig hat sich bei solchen Kolonnen mit einem Absorptions- und einem Kühlbereich herausgestellt, dass sich das Absorptionsmittel mit der Zeit in dem Kühlflüssigkeitskreislauf anreichert. Dadurch, dass die Kühlflüssigkeit in der Regel in einem geschlossenen Kühlkreislauf geführt wird, kommt die mit dem Absorptionsmittel belastete Kühlflüssigkeit in Kontakt mit dem gereinigten Gas, so dass ein geringer Anteil des Absorptionsmittels zurück in das Gas gelangt und dieses kontaminiert. Es kann dadurch ggf. erforderlich werden, einen weiteren, der Absorption und Kühlung in der Kolonne nachgelagerten Prozessschritt vorzusehen, in welchem die Absorptionsmittelrückstände aus dem Gas entfernt werden, wodurch sich der Platzbedarf für entsprechende Anlagen erhöht. Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, Absorptionsmittelrückstände in einem von Verunreinigungen gereinigten Gas zu verringern, wobei eine entsprechende Vorrichtung einen möglichst geringen Platzbedarf aufweisen soll.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kolonne zur Reinigung eines Gases mit
einem Absorptionsbereich zur Absorption von Verunreinigungen aus dem Gas durch ein Absorptionsmittel und
einem Kühlbereich zur Kühlung des gereinigten Gases durch eine Kühlflüssigkeit und zur Auskondensation von Rückständen des Absorptionsmittels aus dem gereinigten
Gas sowie
einem zwischen dem Absorptionsbereich und dem Kühlbereich angeordneten Waschbereich zur Auswaschung des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gas durch eine Waschflüssigkeit. In dem Waschbereich der erfindungsgemäßen Kolonne werden dem in dem Absorptionsbereich gereinigten Gas mittels der Waschflüssigkeit Absorptionsmittelrückstände entzogen, so dass das aus dem Waschbereich austretenden Gas im Wesentlichen frei von Absorptionsmittelrückständen ist. In den Kühlbereich der Kolonne, welcher in Strömungsrichtung des Gases nach dem Waschbereich angeordnet ist, tritt ein im Wesentlichen absorptionsmittel- freier Gasstrom ein, so dass bei der Kühlung des Gases im Kühlbereich nur verschwindend geringe Mengen des Absorptionsmittels in dem Kondensat anfallen. Die Kontamination des gereinigten Gases mit Absorptionsmittel wird daher erheblich verringert. Die erfindungsgemäße Kolonne bringt somit den Vorteil mit sich, dass die Menge an Absorptionsmittelrückständen in dem aus der Kolonne austretenden Gas verringert ist. Zudem sind in der Kolonne mit dem Absorptionsbereich, dem Waschbereich und dem Kühlbereich drei funktionelle Einheiten auf geringer Standfläche integriert, so dass der Platzbedarf reduziert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Kühlbereich einen Ablauf aufweist, welcher zur Rückführung der Kühlflüssigkeit und/oder des Kondensats in den Kühlbereich mit einem Zulauf des Kühlbereichs verbunden ist. Insofern wird bevorzugt ein Kühl- flüssigkeitskreislauf gebildet, in welchem die Kühlflüssigkeit gefördert wird. Zur Förderung der Kühlflüssigkeit ist bevorzugt eine Pumpe vorgesehen. Vorteilhaft ist es, wenn der Ablauf im unteren Abschnitt des Kühlbereichs angeordnet ist und der Zulauf im oberen Bereich, so dass die Kühlflüssigkeit in dem Kühlbereich im Gegenstrom zu dem aufwärts strömenden gereinigten Gas geführt werden kann. Der Zulauf kann mit einer Verteilungsvorrichtung ausgestattet sein, über welche die Kühlflüssigkeit auf einen vergrößerten Querschnitt verteilt, insbesondere gesprüht, werden kann. Bevorzugt ist der Zulauf mit einem Wärmetauscher verbunden, über welchen die Kühlflüssigkeit derart gekühlt wird, dass sie eine Temperatur aufweist, bei welcher die in dem Gas enthaltenen Dämpfe von Waschflüssigkeit und/oder Absorptionsmittel kondensieren. Der Wärmetauscher kann einen Thermostat aufweisen. In dem Kühlbereich kann ein Flüssigkeitsdetektor und/oder ein Wassermessgerät angeordnet sein.
Als vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung der Kolonne herausgestellt, bei welcher der Kühlbereich einen Ablauf aufweist, welcher zur Einleitung der Kühlflüssigkeit und/oder des Kondensats in den Waschbereich mit einem Zulauf des Waschbereichs verbunden ist. Durch die Verbindung des Ablauf des Kühlbereichs mit einem Zulauf des Waschbereichs wird es möglich, die im Kühlbereich anfallende Mischung von Kühlflüssigkeit und Kondensat als Wasch- flüssigkeit in dem Waschbereich zu verwenden. Es ist daher nicht erforderlich, große Mengen an Waschflüssigkeit aus einer externen Quelle zuzuführen. Zusätzlich kann jedoch eine mit dem Zulauf des Waschbereichs verbundenen Ventilvorrichtung vorgesehen sein, über welche zusätzliche Waschflüssigkeit von extern zugeführt und/oder mit der Mischung aus Kühlflüssigkeit und Kondensat gemischt werden kann. Ein derartiges Vorgehen bietet sich dann an, wenn der Absorptionsmittelanteil in dem gereinigten Gas hoch ist oder die Mischung aus Kühlflüssigkeit und Kondensat nicht zum Auswaschen des Absorptionsmittels ausreicht. Die Waschflüssigkeit kann wasserhaltig sein.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Kühlbereich und der Waschbereich durch einen Kaminboden voneinander getrennt sind, so dass der aufwärts strömende Gasstrom durch den Kaminboden von dem Waschbereich in den Kühlbereich eintreten kann und die Mischung von Kühlflüssigkeit und Kondensat von dem Kaminboden aufgefangen wird. Der Kaminboden ist bevorzugt als Glockenboden mit Glocken und/oder Überlaufwehren ausgestaltet.
Eine konstruktive Ausgestaltung der Kolonne sieht vor, dass der Waschbereich und der Absorptionsbereich durch einen gasdurchlässigen Verteilerboden voneinander getrennt sind. Der gasdurchlässige Verteilerboden kann als Kaminboden mit angeschlossenem Flüssigkeitsverteiler ausgestaltet sein.
Bevorzugt weist der Kühlbereich und/oder der Absorptionsbereich und/oder der Waschbereich Stoffaustauschelemente auf, wodurch der Stoffübergang zwischen dem Gas und der Kühlflüssigkeit und/oder dem Absorptionsmittel und/oder der Waschflüssigkeit gefördert wird. Die Stoffaustauschelemente sind bevorzugt als Raschigringe, Drahtgeflechte, Lamellen, als Füllkörper, wie beispielsweise keramische Ringkörper oder Sattelkörper, oder als strukturierte Packung ausgeführt.
Vorteilhaft ist es, wenn der Waschbereich mehrere übereinander angeordnete Waschstufen aufweist. Die Waschstufen können von dem Gas nacheinander durchströmt werden, so dass dem Gas in einem mehrstufigen Waschprozess Absorptionsmittelrückstände entzogen werden können. Die Waschstufen können einen eigenen Zulauf für die Waschflüssigkeit und/oder einem eigenen Ablauf aufweisen. Der Absorptionsbereich kann mehrere Absorptionsstufen aufweisen, welche nacheinander von dem zu reinigenden Gas durchströmt werden. Durch einen mehrstufigen Absorptionsprozess kann die Reinigung des Gases von Ver- unreinigungen nochmals verbessert werden. Der Kühlbereich der Kolonne kann mehrere Kühlstufen aufweisen, welche von dem Gas nacheinander durchströmt werden. Bei der erfindungsgemäßen Kolonne können alternativ oder zusätzlich Einrichtungen vorgesehen sein, die an Kolonnen üblich sind, wie beispielsweise Kühler, Heizeinrichtungen, Tropfenabscheider, Pumpen, Ventile und Mess- oder Steuereinrichtungen. In dem Absorptions- bereich, dem Waschbereich und/oder dem Kühlbereich kann ein mit dem jeweiligen Einlauf verbundener Verteiler vorgesehen sein, über welche das Absorptionsmittel bzw. die Waschflüssigkeit bzw. die Kühlflüssigkeit verteilt werden können.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer vorstehend beschriebenen Kolonne zur Reinigung eines Gases, welches ein Erdgas, Kokereigas, Synthesegas, Raffineriegas oder ein Kohlendioxid enthaltendes Rauchgas aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung einer vorstehend beschriebenen Kolonne zur Reinigung eines Gases mit einem chemischen oder physikalischen Absorptions- mittel, welches bei einer Temperatur von 20 °C einen Dampfdruck von mehr als 10"3 Pa aufweist. Bei einer Temperatur von 20 °C ist der Dampfdruck des Absorptionsmittels bevorzugt größer als 10"2, besonders bevorzugt größer als 10"1 Pa. Das Absorptionsmittel kann ein A- min oder Ammoniak sein. Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Verfahren zur Reinigung eines Gases vorgeschlagen,
wobei das Gas in einen Absorptionsbereich einer Kolonne eingeleitet wird, in welchem Verunreinigungen aus dem Gas mittels eines Absorptionsmittels absorbiert werden und wobei das gereinigte Gas in einen Kühlbereich der Kolonne geleitet wird, in welchem das Gas durch eine Kühlflüssigkeit abgekühlt und Rückstände des Absorptionsmittels aus dem Gas auskondensiert werden, und
wobei in einem zwischen dem Absorptionsbereich und dem Kühlbereich angeordneten Waschbereich der Kolonne das Absorptionsmittel aus dem Gas durch eine Waschflüssigkeit ausgewaschen wird.
Durch die beschriebene Verwendung der Kolonne und das Verfahren zur Reinigung eines Gases werden dieselben vorteilhaften Wirkungen erreicht, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kolonne beschrieben wurden.
Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, das zu reinigende Gas durch mehrere Absorptionsstufen des Absorptionsbereichs zu führen. Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ebenfalls möglich, das zu reinigende Gas durch mehrere Kühlstufen des Kühlbereichs zu führen. Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ebenfalls möglich, das zu reinigende Gas durch mehrere Waschstufen des Waschbereichs zu führen. Dabei kann jeweils auf jede Waschstufe ein zusätzlicher Frisch- wasserstrom aufgegeben werden. Dies ist jedoch in der Regel aufgrund der ausreichenden Rückwaschkapazität eines einzelnen Waschstufe und des vergleichsweise hohen Aufwandes für weitere Waschstufen nicht erforderlich.
Das Absorptionsmittel kann auf einen Verteiler des Absorptionsbereichs zugegeben werden. Das mit Verunreinigungen beladene Absorptionsmittel wird nach Durchlaufen des Absorptionsbereichs aus der Kolonne ausgeführt und in einer Regenerationseinrichtung regeneriert. Die Waschflüssigkeit kann auf einen Verteiler des Lösungsmittelrückwaschteils aufgegeben werden und dann mit dem beladenen Absorptionsmittel aus der Kolonne ausgeführt werden. Zur Ausführung der Erfindung müssen nur sehr wenig Waschflüssigkeit, insbesondere Was- ser, und Absorptionsmittel laufend ersetzt werden.
Bevorzugt wird die Waschflüssigkeit dem Waschbereich zugeführt, wobei die Waschflüssigkeit eine von extern zugeführte, insbesondere wasserhaltige, Flüssigkeit und/oder zumindest einen Teil des in dem Kühlbereich angefallenen Überschusskondensats und/oder zumindest einen Teil der in dem Kühlbereich überschüssigen Kühlflüssigkeit aufweist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die im Kühlbereich anfallende Mischung von Kühlflüssigkeit und Kondensat als Waschflüssigkeit in dem Waschbereich verwendet werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens besteht die Kühlflüssigkeit zu mehr als 99% aus Wasser. Bevorzugt ist die Kühlflüssigkeit reines Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit von weniger als 0,20 μ8/θΓη. Reines Wasser mit dieser Spezifikation erfüllt die Anforderungen für Kesselspeisewasser zur Erzeugung von Turbinendampf und ist unproblematisch, wenn das insbesondere wasserhaltige Absorptionsmittel weiterverwendet wird. Bevorzugt ist es, wenn der Gehalt des Absorptionsmittels in der Kühlflüssigkeit in dem Kühlbereich auf einen Wert unterhalb von 10"4 Gewichtsprozent eingestellt wird. Zur Einstellung des Absorptionsmittelgehalts in der Kühlflüssigkeit können die verfahrenstechnischen Stellgrößen Rücklauf in den Waschbereich, Temperatur und/oder Menge der von extern zugeführten Waschflüssigkeit sowie die Höhe der Waschstufe verändert werden. Der Gehalt des Absorptionsmittels in der Kühlflüssigkeit kann durch eine Messeinrichtung überwacht werden. Bevorzugt wird der Absorptionsmittelgehalt in der Kühlflüssigkeit über eine mit der Mes- seinrichtung verbundene Regelungseinrichtung, insbesondere eine Stand- und/oder Mengenregelung, und/oder Ventile zur Einstellung des Rücklaufs und/oder der zugeführten Waschflüssigkeitsmenge eingestellt. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränkt. Kurze Beschreibung der Figuren
Die Fig. 1 zeigt eine Kolonne zur Reinigung eines Gases nach dem Stand der Technik.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kolonne zur Reinigung eines Gases.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
Die Fig.1 zeigt eine nach Art einer Absorptionskolonne ausgebildete Kolonne 1 zur Reinigung eines Gases 4 gemäß dem Stand der Technik, welche einen Absorptionsbereich 2 und einen Kühlbereich 3 aufweist. Das nachfolgend auch als Einsatzgas bezeichnete zu reini- gendes Gas 4 strömt in den unteren Teil der Absorptionskolonne 1 unterhalb des Absorptionsbereichs 2 ein.
Das Gas 4 strömt in der Absorptionskolonne 1 aufwärts und durchströmt dabei den Absorptionsbereich 2. Der Absorptionsbereich 2 ist mit Stoffaustauschelementen 2a ausgestattet, die einen effizienten Gas-Flüssigkeits-Austausch ermöglichen. Über dem Absorptionsbereich 2 sitzt ein Verteiler 5. Über diesen Verteiler 5 wird ein flüssiges Absorptionsmittel 6 auf die Stoffaustauschelemente 2a aufgegeben. Im Absorptionsbereich 2 fließt das Absorptionsmittel 6 im Gegenstrom zu dem aufwärtsströmenden Einsatzgasstrom 4 über die Stoffaustauschelemente 2a herab. Dabei wird das Einsatzgas 4 von den unerwünschten Begleit- gasen befreit. Bei dem Absorptionsprozess nimmt das zu reinigende Einsatzgas 4 auch eine gewisse Menge an Absorptionsmittel 6 auf. Das gereinigte Einsatzgas 4a strömt weiter aufwärts durch einen Kaminboden 7, welcher das aufwärtsströmende Gas 4a über eine Glocke 7a hindurchlässt, aber herunterfließende Flüssigkeit 7b sammelt. Nach Durchströmen des Kaminbodens 7 gelangt das gereinigte Gas 4a in den Kühlbereich 3, über welchem ein Verteiler 8 zur Verteilung von Kühlflüssigkeit 9 angeordnet ist. Der Kühlbereich 3 ist ebenfalls mit Stoffaustauschelementen 3a ausgestattet, die einen effizienten Gas-Flüssigkeits-Austausch ermöglichen. In dem Kühlbereich 3 wird das gereinigte Einsatzgas 4b im Aufwärtsstrom über den Verteiler 8 erneut mit einem Flüssigkeitsstrom 9 beaufschlagt. Das von unerwünschten Fremdgasen gereinigte Einsatzgas 4a strömt aufwärts durch die Stoffaustauschelemente 3a des Kühlbereichs 3, während im Gegenstrom der Kühlflüssigkeitsstrom 9 durch die Stoffaustauschelemente 3a herabfließt. Die in dem Kaminboden 7 vorhandene Flüssigkeit 7b, welche nach dem Herunterfließen durch den Kühlbereich 3 gesammelt wird, wird seitlich aus der Absorptionskolonne 1 als Flüssigkeitsstrom über einen Ablauf 10 ausgeführt. Der ausgeführte Flüssigkeitsstrom aus dem Ab- lauf 10 wird über eine Kreislaufleitung 10a mit einer Pumpe 10b in den Verteiler 8, der sich über dem Kühlbereich 3 befindet, geführt. Dabei durchläuft der Kühlflüssigkeitsstrom einen Kühler 1 1. Die Mengeneinstellung erfolgt über ein Ventil 10c. In dem Kühlbereich 3 wird die gekühlte Kühlflüssigkeit dann über den Verteiler 8 aufgegeben, und dadurch der aufwärts strömende, gereinigte Einsatzgasstrom 4a mit dem gekühlten Kühlflüssigkeitsstrom 9 herun- tergekühlt, wodurch Absorptionsmitteldämpfe und Wasserdampf kondensieren und der sich noch im gereinigten Einsatzgas 4a befindliche Wasser- und Absorptionsmittelanteil entfernt wird. Über eine Zuleitung 18 wird dem Kühlkreislauf ein definierter, Wasser enthaltener Strom zugeführt, um die Wasserbilanz über die Absorptionskolonne 1 und die nicht dargestellte Absorptionsmittelregeneration auszugleichen.
Die Kühlflüssigkeit 7b im Kühlbereich 3 enthält stets noch Restmengen an Wasser und Absorptionsmittel. Diese Mischung aus Kühlflüssigkeit 7b und Kondensat wird in dem Kaminboden 7 gesammelt, und über den Ablauf 10 ausgeführt, wobei der Flüssigkeitsstrom mittels der Pumpe 10b über den Kühler 1 1 und den Verteiler 8 wieder zurück auf den Kühlbereich 3 der Absorptionskolonne 1 im Kreis geführt wird. Nur die Menge an Kühlflüssigkeit 7b bzw. Kondensat, die aufgrund von Kondensation als Überschuss im Kühlbereich 3 anfällt, wird mittels des Verteilers 6 in den darunterliegenden Absorptionsbereich 2 abgegeben.
Die Überleitung des Absorptionsmittels 7b in den darunterliegenden Absorptionsbereich 2 erfolgt mit einer von dem Ablauf 10 abzweigenden Auslassleitung 12 und wird mit einem Ventil 12a dosiert. Das regenerierte Absorptionsmittel 13 wird dem Absorptionsbereich 2 über ein Zuleitungsventil 13a und über eine in den Absorptionsbereich 2 führende Leitung 13b zugeführt. Über diese Leitung 13b kann auch das aus dem Ablaufstutzen 10 ausgeführte Kondensat über das Ventil 12a dem Absorptionsbereich 2 zugeführt werden. Nach Durchströmen des Absorptionsbereichs 2 erhält man am Boden 1 a der Kolonne 1 das bela- dene Absorptionsmittel 6a. Dieses wird über eine Ausfuhrleitung 14 ausgeführt und in einer in den Figuren nicht dargestellten Regenerationseinrichtung regeneriert.
Am Kopf 1 b der Kolonne 1 erhält man das gereinigte Einsatzgas 4b als Produktgas 15. Sowohl die Leitung für die Zuführung des Einsatzgases 4 als auch die Ausfuhrleitungen für das beladene Lösungsmittel 14 und das Produktgas 15 sind mit Ventilen 4c, 14a, 15a versehen, um eine Mengen-, Stand- und Druckregelung an der Kolonne 1 zu ermöglichen.
Die Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kolonne 1 gemäß der Erfindung. Die Kolonne 1 weist einen Absorptionsbereich 2, einen Kühlbereich 3 und einen zwischen dem Absorpti- onsbereich 2 und dem Kühlbereich 3 angeordneten Waschbereich 16 auf.
In die Kolonne 1 strömt in den unteren Teil, ähnlich wie in einer Kolonne nach dem Stand der Technik, ein zu reinigendes Gas 4 ein. Dieses strömt aufwärts in der Kolonne 1 und durchströmt mindestens eine Absorptionsstufe des Absorptionsbereichs 2. Dabei wird das zu rei- nigende Gas 4 von den mitgeführten Fremdgasen befreit.
Das Einsatzgas 4 strömt zunächst durch den Absorptionsbereich 2 und gelangt dann über einen gasdurchlässigen Verteilerboden 17 in den Waschbereich 16. Der Waschbereich 16 ist mit Stoffaustauschelementen 16a ausgestattet, welche einen effizienten Gas-Flüssigkeits- Austausch ermöglichen. Im oberen Abschnitt des Waschbereichs 16 befindet sich ein Verteiler 18a. Über eine Zuleitung 18 wird - in gleicher Menge, wie nach dem Stand der Technik im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben - in den Verteiler 18a des Waschbereichs 16 ein definierter Strom einer Wasser enthaltenden Waschflüssigkeit dem Waschbereich 16 zugeführt. Diese wird über den Verteiler 18a auf die Stoffaustauschelemente 16a des Waschbereichs 16 aufgegeben. Dadurch wird das gereinigte Einsatzgas 4a in dem Waschbereich 16 nahezu vollständig von Absorptionsmittelresten befreit. Der Strom an Wasser enthaltender Waschflüssigkeit 19 kann in bevorzugter Weise durch Zufuhr von Überschusskondensat 12d über ein Auslassventil 12b erhöht werden. Dies ist möglich, da die Kühlflüssigkeit im Kühlbereich 3 nahezu kein Absorptionsmittel mehr enthält. Die nahezu ausschließlich aus Wasser bestehende Mischung 7b aus Kühlflüssigkeit und Kondensat aus dem Auslass 10 kann mittels des Auslassventils 12b auch ganz oder teilweise über eine separate Ablassleitung 12c abgezogen und ausgeschleust werden.
In gleicher Weise wie im Zusammenhang mit der aus dem Stand der Technik bekannten Kolonne nach Fig.1 beschrieben, wird das gereinigte Einsatzgas 4a nach Durchlaufen des Waschbereichs 16 über einen Kaminboden 7 in einen über dem Waschbereich 16 angeordneten Kühlbereich 3 geführt, in welchen eine gekühlte Kühlflüssigkeit 9 mittels eines Ventils und/oder eines Verteilers 8 aufgegeben wird. Das Absorptionsmittel 9a sammelt sich auf einem Kaminboden 7 aufgefangen, und wird über einen Auslauf 10 mittels einer Pumpe 10b im Kreis geführt. Die Kühlflüssigkeit 9 wird vor der erneuten Aufgabe in den Kühlbereich 3 mit einem Kühler 1 1 gekühlt und über den Verteiler 8 auf den Kopf des Kühlbereichs 3 aufgegeben. Der noch in dem gereinigten Einsatzgas 4a vorhandene Wasserdampf kondensiert entsprechend der Kühlleistung des Kühlers 1 1 und wird als Wasser in dem Kühlbereich 3 mit im Kreislauf geführt. Das erhaltene gereinigte Einsatzgas 15 wird am Kopf 1 b der Kolonne 1 erhalten. Das gereinigte Produktgas 15 verlässt die Kolonne 1 im Wesentlichen ohne darin enthaltenes Absorptionsmittel 6, da das wasserlösliche Absorptionsmittel 6 nach Durchlaufen des Waschbereichs 16 nahezu vollständig aus dem Einsatzgas 4a ausgewaschen wird. Das beladene Absorptionsmittel 14 erhält man am Sumpf 1 a der Kolonne 1 zurück. Beispiel
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels genauer demonstriert werden. Als Absorptionsmittel wird in diesem Beispiel eine 30-gewichtsprozentige Lösung von Monoethanolamin (MEA) eingesetzt, welche zur Absorption von Kohlenstoffdioxid und Schwefelwasserstoff eingesetzt wird. Anhand einer Tabelle (Tabelle 1 ) werden die Mengenströme in den Kolonnen gemäß der Zeichnungen Fig.1 und Fig.2 aufgezeigt.
Die Tabelle 1 gibt die Mengenströme an Einsatzgas 4, Produktgas 15 und ausgeschleuster kondensierter Flüssigkeit 12c aus dem Kühlbereich 3 wieder. Das Absorptionsmittel im Bei- spiel aus Zeichnung Fig.1 enthält bereits die Menge an Wasser, welches im Beispiel von Fig.2 separat in den Waschbereich 16 aufgegeben wird. Es ist zu erkennen, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Aminkonzentration und damit Absorptionsmittelkonzentration im gereinigten Gas 15 deutlich niedriger ist als bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik. Dasselbe gilt für die Aminkonzentration in der kondensierten Flüssigkeit 12c aus dem Kühlbereich des Kühlflüssigkeitskreislaufs. Bezeichnung Einheit Verfahrensweise Verfahrensweise
nach Fig. 1 nach Fig. 2
Menge Strom-Nr. 4 t/h 1951 .3 1951 .3
Temperatur Strom-Nr. 4 °C 45.0 45.0
Menge Strom-Nr. 15 t/h 1632.3 1632.2
Temperatur Strom-Nr. 15 °C 47.6 47.6
Amin-Konzentration Strom- 1Ö"9 Volumen300 <0.1 Nr. 15 prozent
Temperatur Strom-Nr. 15 °C 57.7 57.7
Amin-Konzentration Strom- 10"° Gewichts3750 < 1 Nr. 12c prozent
Kreislaufwassermenge t/h 4740 4740
Kreislauftemperatur nach °C 35 35 Kühler 1 1 im Strom 9
Tabelle 1
Die anhand der Fig. 2 und des Beispiels beschriebene Kolonne 1 zur Reinigung eines Gases weist folgende Bereiche auf:
einen Absorptionsbereich 2 zur Absorption von Verunreinigungen aus dem Gas durch ein Absorptionsmittel und
einen Kühlbereich 3 zur Kühlung des gereinigten Gases durch eine Kühlflüssigkeit und zur Auskondensation von Rückständen des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gas sowie
einen zwischen dem Absorptionsbereich 2 und dem Kühlbereich 3 angeordneten Waschbereich 16 zur Auswaschung des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gas durch eine Waschflüssigkeit. Die erfindungsgemäße Kolonne 1 bringt den Vorteil mit sich, dass die Menge an Absorptionsmittelrückständen in dem Gas verringert ist. Die Kolonne 1 ist zur Entfernung von z.B. Sauergaskomponenten oder leichtflüchtigen, wasserlöslichen, organischen Komponenten mittels wasserhaltiger Absorptionsmittel geeignet. Zudem sind in der Kolonne 1 mit dem Absorptionsbereich 2, dem Waschbereich 16 und dem Kühlbereich 3 drei funktionelle Einheiten auf geringer Standfläche integriert, so dass der Platzbedarf reduziert wird. Bezugszeichenliste
1 Kolonne
1a Sumpf der Kolonne
1 b Kopf der Kolonne
2 Absorptionsbereich
2a Stoffaustauschelemente
3 Kühlbereich
3a Stoffaustauschelemente
4 zu reinigendes Gas
4a gereinigtes Gas nach dem Absorptionsbereich
4b gereinigtes Gas nach dem Kühlbereich
4c Ventil
5 Verteiler für Flüssigkeit im Absorptionsbereich
6 Absorptionsmittel
7 Kaminboden
7a Kaminglocke
7b Auf dem Kaminboden zurückgehaltener Flüssigkeitsstrom
8 Verteiler für Kühlflüssigkeit
8a Zulauf
9 Flüssigkeitsstrom im Kühlbereich
9a im Kühlbereich abfließender Flüssigkeitsstrom
10 Ablauf
10a Leitung
10b Pumpe
10c Ventil
11 Kühler
12 Auslass
12a Ventil
12b Auslassventil
12c Auslassleitung
12d überschüssige Flüssigkeit aus dem Kühlbereich
13 Zuleitung für regeneriertes Absorptionsmittel
13a Zuleitungsventil
14 Ausfuhrleitung
14a Ventil für Ausfuhrleitung
15 Auslassleitung für Produktgas
15a Ventil für Auslassleitung Waschbereich
a Stoffaustauschelemente
Verteilerboden
Zuleitung
a Verteiler
b Zulauf
im Waschbereich abfließender Flüssigkeitsstrom

Claims

Kolonne (1 ) zur Reinigung eines Gases mit
- einem Absorptionsbereich (2) zur Absorption von Verunreinigungen aus dem Gas durch ein Absorptionsmittel und
- einem Kühlbereich (3) zur Kühlung des gereinigten Gases durch eine Kühlflüssigkeit und zur Auskondensation von Rückständen des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gas,
gekennzeichnet durch
einen zwischen dem Absorptionsbereich (2) und dem Kühlbereich (3) angeordneten Waschbereich (16) zur Auswaschung des Absorptionsmittels aus dem gereinigten Gas durch eine Waschflüssigkeit.
Kolonne nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlbereich (3) einen Ablauf (10) aufweist, welcher zur Rückführung der Kühlflüssigkeit und/oder des Kondensats in den Kühlbereich (3) mit einem Zulauf (8a) des Kühlbereichs (3) verbunden ist.
Kolonne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlbereich (3) einen Ablauf (10) aufweist, welcher zur Einleitung der Kühlflüssigkeit und/oder des Kondensats in den Waschbereich (16) mit einem Zulauf (12d) des Waschbereichs (16) verbunden ist.
Kolonne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlbereich (3) und der Waschbereich (16) durch einen Kaminboden (7) voneinander getrennt sind.
Kolonne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschbereich (16) und der Absorptionsbereich (2) durch einen gasdurchlässigen Verteilerboden (17) voneinander getrennt sind.
Kolonne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlbereich (3) und/oder der Absorptionsbereich (2) und/oder der Waschbereich (16) Stoffaustauschelemente (3a, 2a, 16a) aufweist.
7. Kolonne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschbereich (16) mehrere übereinander angeordnete Waschstufen aufweist.
Verwendung einer Kolonne nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Reinigung eines Gases, welches ein Erdgas, Kokereigas, Synthesegas, Raffineriegas oder ein Kohlendioxid enthaltendes Rauchgas aufweist.
Verwendung einer Kolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Reinigung eines Gases mit einem chemischen oder physikalischen Absorptionsmittel, welches bei einer Temperatur von 20 °C einen Dampfdruck von mehr als 10"3 Pa aufweist.
10. Verfahren zur Reinigung eines Gases,
- wobei das Gas in einen Absorptionsbereich (2) einer Kolonne (1 ) eingeleitet wird, in welchem Verunreinigungen aus dem Gas mittels eines Absorptions- mittels absorbiert werden und
- wobei das gereinigte Gas in einen Kühlbereich (3) der Kolonne geleitet wird, in welchem das Gas durch eine Kühlflüssigkeit abgekühlt und Rückstände des Absorptionsmittels aus dem Gas auskondensiert werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem zwischen dem Absorptionsbereich (2) und dem Kühlbereich (3) angeordneten Waschbereich (16) der Kolonne (1 ) das Absorptionsmittel aus dem Gas durch eine Waschflüssigkeit ausgewaschen wird.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit dem Waschbereich zugeführt wird, wobei die Waschflüssigkeit eine von extern zugeführte, insbesondere wasserhaltige, Flüssigkeit und/oder zumindest einen Teil des in dem Kühlbereich angefallenen Überschusskondensats und/oder zumindest einen Teil der in dem Kühlbereich überschüssigen Kühlflüssigkeit aufweist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit zu mehr als 99% aus Wasser besteht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt des Absorptionsmittels in der Kühlflüssigkeit in dem Kühlbereich (3) auf einen Wert unterhalb von 10-4 Gewichtsprozent eingestellt wird.
PCT/EP2015/074649 2014-10-27 2015-10-23 Kolonne mit absorptions- wasch- und kühlbereich und verfahren zur reinigung eines gases WO2016066553A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014115581.5 2014-10-27
DE102014115581.5A DE102014115581A1 (de) 2014-10-27 2014-10-27 Kolonne und Verfahren zur Reinigung eines Gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016066553A1 true WO2016066553A1 (de) 2016-05-06

Family

ID=54427718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/074649 WO2016066553A1 (de) 2014-10-27 2015-10-23 Kolonne mit absorptions- wasch- und kühlbereich und verfahren zur reinigung eines gases

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014115581A1 (de)
WO (1) WO2016066553A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3060405A1 (fr) * 2016-12-19 2018-06-22 IFP Energies Nouvelles Colonne d'echange de matiere et/ou de chaleur entre un gaz et un liquide avec moyens de recirculation du liquide
CN110484309A (zh) * 2019-08-14 2019-11-22 昆山市三维换热器有限公司 复合式煤气初冷器及其系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3441122A1 (de) * 2017-08-07 2019-02-13 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Kolonne zum strippen und reabsorbieren

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110168020A1 (en) * 2010-01-14 2011-07-14 Alstom Technology Ltd wash water method and system for a carbon dioxide capture process
WO2012131016A1 (de) * 2011-03-31 2012-10-04 Basf Se Rückhaltung von aminen bei der entfernung saurer gase mittels amin-absorptionsmitteln
WO2012169192A1 (ja) * 2011-06-07 2012-12-13 バブコック日立株式会社 二酸化炭素除去装置
WO2013004731A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Aker Clean Carbon As Method for mist control

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8329128B2 (en) * 2011-02-01 2012-12-11 Alstom Technology Ltd Gas treatment process and system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110168020A1 (en) * 2010-01-14 2011-07-14 Alstom Technology Ltd wash water method and system for a carbon dioxide capture process
WO2012131016A1 (de) * 2011-03-31 2012-10-04 Basf Se Rückhaltung von aminen bei der entfernung saurer gase mittels amin-absorptionsmitteln
WO2012169192A1 (ja) * 2011-06-07 2012-12-13 バブコック日立株式会社 二酸化炭素除去装置
WO2013004731A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Aker Clean Carbon As Method for mist control

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3060405A1 (fr) * 2016-12-19 2018-06-22 IFP Energies Nouvelles Colonne d'echange de matiere et/ou de chaleur entre un gaz et un liquide avec moyens de recirculation du liquide
WO2018114696A1 (fr) * 2016-12-19 2018-06-28 IFP Energies Nouvelles Colonne d'echange de matiere et/ou de chaleur entre un gaz et un liquide avec moyens de recirculation du liquide et son utilisation
CN110484309A (zh) * 2019-08-14 2019-11-22 昆山市三维换热器有限公司 复合式煤气初冷器及其系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014115581A1 (de) 2016-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2856571C3 (de) Kontinuierliches Verfahren zur Entfernung aus einer Beschickungsgasmischung
DE2437576C2 (de) Verfahren zur gleichzeitigen Entwässerung und Süßung von Naturgas
DE60002710T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum trocknen von erdgas
EP3046651B1 (de) Verfahren und system zur gaswäsche von aerosolhaltigen prozessgasen
EP0975414A1 (de) Verfahren zum regenerieren einer beladenen waschflüssigkeit aus einer anlage zur gasentschwefelung
DE2226215B2 (de) Verfahren zur Regeneration eines beladenen Absorptionsmittels, das beim Auswaschen von sauren Komponenten aus Gasen anfällt
WO2016066553A1 (de) Kolonne mit absorptions- wasch- und kühlbereich und verfahren zur reinigung eines gases
DD142203A5 (de) Verfahren zur reinigung des prozesskondensates von den wasserstoff-und synthesegas-herstellungsanlagen
EP3501622B1 (de) Absorberkolonne und verfahren zur reinigung von rohsynthesegas
DE1924052A1 (de) Verfahren zum Entfernen von CO2 und/oder H2S aus Spaltgasen und Vorrichtung zum Durchfuehren des Verfahrens
DE529523C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung des Wasserstoffes aus industriellen Gasen und insbesondere aus Koksofengas
EP3530340B1 (de) Verfahren und anlage zur abtrennung acider gasbestandteile aus metallcarbonyle enthaltendem synthesegas
EP0840709B1 (de) Verfahren und anlage zur erzeugung von schwefel in einem claus-prozess
DE102008025224A1 (de) Aminwäsche
DE2137183B2 (de) Verfahren zum Entfernen von sauren Gasbestandteilen aus einem Gasstrom mit wäßrigen Alkanolaminlösungen
EP3583994A1 (de) Anlage zur reinigung von rohsynthesegas mit turboexpander
DE2408598A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur anreicherung von wasserstoff an deuterium durch isotopenaustausch mit frischwasser natuerlicher deuterium-konzentration unter anwesenheit eines katalysators.101405
EP4011483A1 (de) Verfahren und anlage zur entfernung von thiolen aus synthesegas
DE102013203277B4 (de) Waschwasser- und Kreislaufwasserführung in einer Vergasungsanlage mit vermindertem Verschleiß
DE1719559B2 (de) Absorptionsvorrichtung
DE10332794A1 (de) Verfahren zur Leistungssteigerung einer Claus-Anlage
DE906741C (de) Verfahren und Vorrichtung zur getrennten Entfernung der Cyanverbindungen und sonstigen fluechtigen Saeuren aus Gasen
DE1719559C3 (de) Absorptionsvorrichtung
DE469316C (de) Vorrichtung zum Reinigen von Gasen
DE102017219401A1 (de) SO3-Absorptionsturm

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15790486

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15790486

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1