WO2018108320A1 - Verfahren und vorrichtung zur reduzierung von wertstoffverlusten in sauergaswäschen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for gas scrubbing in which a first and a lower carbon monoxide content than the first having the second synthesis crude at elevated pressure in each case a separate wash for the separation of carbon dioxide and / or sulfur components is subjected, wherein in each of the washes with a separated Substances laden detergent stream is obtained, is separated from the co-absorbed substances containing gas phase in order to combine them with one of the syngas to be washed synthesis gases.
  • the invention relates to a device for carrying out the
  • a gas scrubbing is used to make certain components of a
  • the washed-out gas components are removed after the wash from the liquid used as a detergent, whereby the detergent is regenerated. While the leached gas components are either disposed of or put to commercial use, the regenerated detergent is normally used again in the scrubbing of the gas mixture.
  • a method for gas scrubbing of the generic type is disclosed for example in the patent application DE102012016643. Here is a the recyclables
  • Hydrogen sulfide and carbon dioxide sulfide containing synthesis gas in a divided first and a second partial stream wherein the first partial stream - possibly after a drying step - is fed directly as the first synthesis gas a first wash, while the carbon monoxide contained in the second partial stream is converted by water gas shift with water to hydrogen and carbon dioxide before the so obtained gas mixture as second, geshiftetes or converted
  • Syntheserohgas is fed to a parallel operated second wash.
  • the shifted synthesis gas has a higher hydrogen and a lower carbon monoxide partial pressure than the first, unshifted synthesis gas. While a carbon dioxide-containing fuel gas for a gas turbine is obtained in the first scrubbing by desulfurization from the un-shifted synthesis crude gas, in the second scrubber from the synthesized syngas gas shifted carbon dioxide and
  • each of the synthesis raw gases is brought into contact with a respective detergent, with respect to which the sour gas components have a solubility coefficient several orders of magnitude higher than hydrogen and carbon monoxide. Therefore, although acid gases are primarily washed out by the particular detergent, it also inevitably dissolves small amounts of hydrogen and carbon monoxide from the synthesis gas. To avoid that through this, referred to as co-absorption process, the yield of
  • the laden detergent washes are supercooled and relaxed in a first regeneration each in a separate separator to an intermediate pressure before they are further regenerated to separate the leached acid gases at a lower pressure.
  • the object of the present invention is therefore to specify a method and a device of the generic type with which it is possible to increase the yield of valuable substances without the disadvantages of the prior art and / or
  • Stripping gas is used to separate co-absorbed substances from the other loaded detergent stream by stripping.
  • the gas phase used as stripping gas is recovered from the loaded detergent stream by relaxation.
  • the laden detergent stream to be treated by stripping is expediently likewise relaxed prior to stripping, as a result of which a first part of the co-absorbed substances dissolved in it already passes into the gas phase.
  • the co-absorbed substances comprising gas phases are obtained only by relaxation of the loaded detergent streams can be achieved by the inventive stripping at the same final pressures higher yields of carbon monoxide or hydrogen or compliance with environmental standards.
  • the loaded, to be treated by stripping detergent stream must be less deeply relaxed to recover the recyclables contained in it with the same yield.
  • At least one acid gas species is present in the stripping gas used according to the invention with a partial pressure, as a result of which sour gas of this type is stripped off less effectively from the laden detergent than carbon monoxide or hydrogen.
  • the partial pressure of at least one sour gas species in the stripping gas is higher than in the laden, to be treated by stripping
  • a variant of the method according to the invention provides that in the scrubbing of the second synthesis crude gas, carbon dioxide and sulfur components are selectively separated, wherein a sulfur-free, loaded with carbon dioxide and one loaded with both sulfur components, as well as with carbon dioxide Detergent flow incurred from which two gas phases are obtained by relaxation to an intermediate pressure. Due to the higher carbon monoxide content of the first synthesis gas, laundry detergent loaded in its wash can have a higher carbon monoxide partial pressure than any of those loaded by relaxation from those loaded in the wash of the second synthesis gas
  • Detergent streams obtained gas phases which are therefore basically both suitable to be used as a stripping gas for the separation of carbon monoxide from the loaded in the scrubbing of the first synthesis raw gas detergent.
  • the gaseous phase obtained from the sulfur-free, carbon dioxide-laden detergent stream is used for this purpose.
  • a sole or additional use of the gas phase from the detergent stream loaded with both sulfur components and carbon dioxide may be expedient if the detergent stream to be treated by stripping likewise contains sulfur components which are removed anyway during its further regeneration.
  • the process according to the invention can be used with particular preference when the two synthesis gas gases are obtained from a synthesis gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide and sulfur components, which is divided into two partial streams, one of which is the first without further treatment or after partial conversion
  • Synthesis raw gas forms, while the second synthesis gas from the other partial flow is formed by complete conversion in a water gas shift, which is why it has a lower pressure than the first.
  • the gas phases separated from the laden detergent streams and comprising co-absorbed substances are preferably recycled to the second synthesis crude.
  • the inventive method can be carried out both with physically and chemically acting detergents.
  • detergents are ethanol, dimethyl polyethylene glycol ethers (DMPEGE), N-methyl-pyrrolidone (NMP), amines and their derivatives (eg methyldiethanolamine (MDEA),
  • the invention relates to a device for gas scrubbing with a first and a second washing device in which separated from each other two synthesis gas at elevated pressure of a scrubbing to remove carbon dioxide and / or
  • the object is achieved device-side according to the invention in that it has a stripping device in which one of the loaded
  • Detergent streams separated gas phase can be used as stripping gas to separate co-absorbed substances from the other loaded detergent stream by stripping.
  • the device according to the invention comprises a
  • Relaxation device such as a throttle body with downstream
  • the stripping device is preferably designed as a column, which in its lower part the stripping gas and at its head to be treated by stripping
  • At least one of the washing devices can have two washing sections, by means of which carbon dioxide and sulfur components can be separated off substantially selectively from one of the synthesis gas gases, with a sulfur-free one having
  • the means for generating the gas phase to be used as stripping gas is such with this
  • the stripping gas is sulfur-free from the sulfur-free, carbon dioxide-laden detergent stream.
  • FIG. 1 shows a section of a gas scrubber according to the invention, in which a geshiftetes and an unshifted synthesis crude are washed simultaneously in two parallel operated washing devices.
  • Via line 1 is a ungeschiftetes first synthesis gas, which in addition to hydrogen and carbon monoxide and carbon dioxide and sulfur components, in
  • Heat exchanger E1 is cooled before it is fed via line 2 of the designed as an absorber column first washing device A1 in its lower part.
  • the first washing device A1 which is typically operated at pressures between 20 and 80 bar, the cooled first synthesis gas 2 flows upwards and is brought into intensive contact with unloaded methanol detergent 3, which at the top of the first washing device A1 in one of the Separation of the sulfur components required minimum amount is supplied. Since in addition to the sulfur components inevitably carbon dioxide is absorbed by the detergent, this results in a largely sulfur-free gas mixture with reduced carbon dioxide content, via line 4 from the head of the first
  • a gas turbine (not shown) is supplied as fuel.
  • the bottom of the first washing device A1 is
  • Carbon dioxide content identifies, is cooled in the heat exchanger E2 before it can be applied via line 9 of the second, also designed as an absorber column washing device A2 in its lower part.
  • the second washing device A2 which is typically operated at a pressure between 15 and 75 bar, has a lower S1 and an upper washing section S2, which are separated by a chimney bottom K from each other.
  • the cold synthesis gas 9 is in the second
  • Washing device A2 directed upwards and thereby in intensive contact with
  • control element b is already preloaded with carbon dioxide
  • Methanol detergent from the fireplace floor K continued in the washing section S1, where it mainly absorbs sulfur components from the synthesis gas before it is loaded with carbon dioxide and sulfur components withdrawn from the bottom space of the second washing device A2 and forwarded via line 14.
  • a largely consisting of hydrogen gas 8 can be deducted, which is supplied after heating against the second synthesis gas 7 as raw hydrogen 15, for example, a PSA (not shown) for further purification.
  • the in the washing section S2 predominantly loaded with carbon dioxide, however
  • Throttle d passes into the expansion vessel D2.
  • Pressure vessels D1 and D2 prevailing pressures which correspond to about one third of the prevailing in the second washing device A2 working pressure, not only reaches the vast majority of the co-absorption of the second
  • Syntheserohgas 7 separated hydrogen and carbon monoxide, but also sour gas in the resulting gas phases, which are withdrawn via lines 16 and 17.
  • the methanol streams 18 and 19, which are still loaded with sulfur components and carbon dioxide, are introduced into the regeneration section R for further regeneration.
  • the gas phase 16 is fed to the lower region of the stripping column Z, at the top of which the methanol washing agent 6 withdrawn from the first washing device A1 is simultaneously discharged via the throttle element a.
  • the relaxation is carried out at a pressure in which, although already a large part of the co-absorbed substances in the Gas phase passes, but the acid gases remain largely completely dissolved. Due to the composition of the shifted second synthesis raw gas 7, the gas phase 16 has a lower carbon monoxide partial pressure than that
  • Methanol detergent 6 so that it acts as a stripping gas and additional
  • Carbon monoxide from the loaded methanol detergent 6 dissolves.
  • the thus obtained, substantially worthless methanol detergent 20 is passed to the regeneration part R for further regeneration, while the enriched with the separated recyclables stripping gas 21 withdrawn from the stripping Z, combined with the gas phase 17 from the second separator D2 to the material flow 21 and through the compressor V before the second washing device A2 is returned to the second synthesis gas 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gaswäsche, bei dem ein erstes (1) und ein, einen niedrigeren Kohlenmonoxidgehalt als das erste aufweisendes zweites Syntheserohgas (7) bei erhöhtem Druck jeweils einer separaten Wäsche (A1, A2) zur Abtrennung von Kohlendioxid und/oder Schwefelkomponenten unterzogen werden, wobei in jeder der Wäschen ein mit abgetrennten Stoffen beladener Waschmittelstrom (6, 12) anfällt, von dem eine co-absorbierte Stoffe enthaltende Gasphase (21, 16) abgetrennt wird, um sie mit einem der zu waschenden Syntheserohgase (7) zu vereinigen. Kennzeichnend hierbei ist, dass eine aus einem der beladenen Waschmittelströme (12) abgetrennte Gasphase (16) als Strippgas eingesetzt wird, um co-absorbierte Stoffe aus dem anderen beladenen Waschmittelstrom (6) durch Strippung abzutrennen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Wertstoffverlusten in
Sauergaswäschen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gaswäsche, bei dem ein erstes und ein, einen niedrigeren Kohlenmonoxidgehalt als das erste aufweisendes zweites Syntheserohgas bei erhöhtem Druck jeweils einer separaten Wäsche zur Abtrennung von Kohlendioxid und/oder Schwefelkomponenten unterzogen wird, wobei in jeder der Wäschen ein mit abgetrennten Stoffen beladener Waschmittelstrom anfällt, von dem eine co-absorbierte Stoffe enthaltende Gasphase abgetrennt wird, um sie mit einem der zu waschenden Syntheserohgase zu vereinigen.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine Gaswäsche wird dazu eingesetzt, um bestimmte Komponenten aus einem
Gasgemisch mit Hilfe eines Waschmittels auszuwaschen und dadurch ein Produktgas zu erzeugen. Sie nutzt die Eigenschaft von Flüssigkeiten aus, gasförmige Stoffe zu absorbieren und chemisch oder physikalisch gebunden in Lösung zu halten. Wie gut ein Gas von einer Flüssigkeit absorbiert wird, wird durch den Löslichkeitskoeffizienten ausgedrückt: je besser sich das Gas in der Flüssigkeit löst, desto größer ist sein
Loslichkeitskoeffizient. Der Loslichkeitskoeffizient steigt i. Allg. mit fallender Temperatur und steigendem Druck.
Die ausgewaschenen Gaskomponenten werden im Anschluss an die Wäsche aus der als Waschmittel eingesetzten Flüssigkeit entfernt, wodurch das Waschmittel regeneriert wird. Während die ausgewaschenen Gaskomponenten entweder entsorgt oder einer wirtschaftlichen Verwertung zugeführt werden, findet das regenerierte Waschmittel normalerweise wieder bei der Wäsche des Gasgemisches Verwendung. Ein Verfahren zur Gaswäsche der gattungsgemäßen Art wird beispielsweise in der Patentanmeldung DE102012016643 offenbart. Hierbei wird ein die Wertstoffe
Wasserstoff und Kohlenmonoxid sowie die Sauergase Kohlendioxid,
Schwefelwasserstoff und Kohlenoxidsulfid enthaltendes Syntheserohgas in einen ersten und einen zweiten Teilstrom aufgeteilt, wobei der erste Teilstrom - evtl. nach einem Trocknungsschritt - direkt als erstes Syntheserohgas einer ersten Wäsche zugeführt wird, während das im zweiten Teilstrom enthaltene Kohlenmonoxid durch Wassergas-Shift mit Wasser zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt wird, bevor das so erhaltene Gasgemisch als zweites, geshiftetes bzw. konvertiertes
Syntheserohgas einer parallel betriebenen zweiten Wäsche zugeleitet wird. Das geshiftete Syntheserohgas weist einen höheren Wasserstoff- und einen geringeren Kohlenmonoxidpartialdruck auf, als das erste, ungeshiftete Syntheserohgas. Während in der ersten Wäsche durch Entschwefelung aus dem ungeshifteten Syntheserohgas ein Kohlendioxid enthaltendes Brenngas für eine Gasturbine gewonnen wird, werden in der zweiten Wäsche aus dem geshifteten Syntheserohgas Kohlendioxid und
Schwefelkomponenten selektiv abgetrennt, um Rohwasserstoff zu erhalten.
Bei der Wäsche wird jedes der Syntheserohgase mit jeweils einem Waschmittel in Kontakt gebracht, bezüglich dessen die Sauergaskomponenten einen um mehrere Größenordnungen höheren Löslichkeitskoeffizienten aufweisen als Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Durch das jeweilige Waschmittel werden daher zwar in erster Linie Sauergase ausgewaschen, unvermeidlich löst es aber auch geringe Mengen an Wasserstoff und Kohlenmonoxid aus dem Syntheserohgas. Um zu vermeiden, dass sich durch diesen, als Co-Absorption bezeichneten Vorgang die Ausbeute an
Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff reduziert, werden die bei den Wäschen beladenen Waschmittelströme unterkühlt und in einem ersten Regenerierschritt jeweils in einen separaten Abscheider auf einen Zwischendruck entspannt, ehe sie zur Abtrennung der ausgewaschenen Sauergase bei niedrigerem Druck weiter regeneriert werden. Unter den nach der Entspannung herrschenden Temperatur- und
Druckverhältnissen werden die co-absorbierten Stoffe weitgehend in die Gasphase überführt, während die aus den Syntheserohgasen ausgewaschenen Sauergase zwar überwiegend im entspannten Waschmittel gelöst bleiben, trotzdem aber einen großen Teil der als Flashgase bezeichneten Gasphasen bilden. Die aus den Abscheidern abgezogenen Flashgase werden nachfolgend verdichtet, zurückgeführt und gewöhnlich mit dem zu waschenden zweiten, geshifteten Syntheserohgas vereinigt.
Durch die Absenkung des Zwischendruckniveaus erhöht sich die in einem Abscheider erzeugte Flashgasmenge und mit dieser auch die Ausbeute an Wasserstoff und Kohlenmonoxid der Gaswäsche. Darüber hinaus wird es einfacher, Umweltstandards insbesondere bezüglich Kohlenmonoxids einzuhalten, weil weniger der Wertstoffe Wasserstoff und Kohlenmonoxid mit den bei der weiteren Regenerierung des beladenen Waschmittels erhaltenen Sauergasfraktionen in die Atmosphäre gelangen können. Allerdings stehen diesen Vorteilen auch gewichtige Nachteile gegenüber.
So nimmt mit fallendem Zwischendruck zum einen der bei der Rückführung des Flashgases in das zweite Syntheserohgas zu überwindende Druckunterschied und zum anderen auch der Anteil der Sauergase im Flashgas zu, so dass die gesteigerte Ausbeute an Wasserstoff und Kohlenmonoxid mit einen überproportionalen Anstieg der Leistung des für die Flashgas-Rückführung eingesetzten Verdichters erkauft werden muss. Da die in Gaswäschen benötigte Waschmittelmenge direkt proportional zu der zu behandelnden Gasmenge ist, steigt darüber hinaus auch der Waschmittelbedarf mehr als proportional mit der Ausbeute an. Außerdem kann zur Erreichung der geforderten Ausbeuten und/oder zur Einhaltung von Umweltstandards das
Druckniveau soweit abzusenken sein, dass zusätzliche Pumpen benötigt werden, um den Druck des beladenen Waschmittels auf einen für die weitere Regenerierung ausreichend hohen Wert anzuheben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, mit denen es möglich ist, ohne die Nachteile des Standes der Technik die Ausbeute an Wertstoffen zu erhöhen und/oder
Umweltstandards einzuhalten.
Die gestellte Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine aus einem der beladenen Waschmittelströme abgetrennte Gasphase als
Strippgas eingesetzt wird, um co-absorbierte Stoffe aus dem anderen beladenen Waschmittelstrom durch Strippung abzutrennen.
Voraussetzung für die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass zumindest einer der co-aborbierten Stoffe in der als Strippgas eingesetzten Gasphase mit geringerem Partialdruck vorliegt, als in dem durch Strippung zu behandelnden Waschmittelstrom, da nur unter dieser Voraussetzung Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff aus dem beladenen Waschmittel in das Strippgas - und somit in die Gasphase - übergeht. Vorzugsweise wird die als Strippgas eingesetzte Gasphase aus dem beladenen Waschmittelstrom durch Entspannung gewonnen. Zweckmäßigerweise wird der durch Strippung zu behandelnde beladene Waschmittelstrom vor der Strippung ebenfalls entspannt, wodurch bereits ein erster Teil der in ihm gelösten co-absorbierten Stoffe in die Gasphase übergeht. Vor allem dann, wenn das Strippgas unter ausreichend hohem Druck vorliegt und für seinen Einsatz nicht verdichtet werden muss, kann es sinnvoll sein, den zu behandelnden Waschmittelstrom vor der Strippung nicht zu entspannen und co-absorbierte Stoffe allein durch Strippung in die Gasphase zu überführen.
Gegenüber dem Stand der Technik, in dem die co-absorbierte Stoffe umfassenden Gasphasen lediglich durch Entspannung der beladenen Waschmittelströme erhalten werden, können durch die erfindungsgemäße Strippung bei gleichen Enddrücken höhere Ausbeuten an Kohlenmonoxid oder Wasserstoff bzw. die Einhaltung von Umweltstandards erreicht werden. Andererseits muss der beladene, durch Strippung zu behandelnde Waschmittelstrom weniger tief entspannt werden, um die in ihm enthaltenen Wertstoffe mit der gleichen Ausbeute zu gewinnen.
Bevorzugt liegt zumindest eine Sauergasart in dem erfindungsgemäß eingesetzten Strippgas mit einem Partialdruck vor, aufgrund dessen Sauergas dieser Art aus dem beladenen Waschmittel weniger effektiv abgestrippt wird, als Kohlenmonoxid bzw. Wasserstoff. Besonders bevorzugt ist der Partialdruck zumindest einer Sauergasart im Strippgas höher, als in dem beladenen, durch Strippung zu behandelnden
Waschmittelstrom, so dass Sauergas dieser Art durch das beladene Waschmittel gelöst und aus dem Strippgas abgetrennt wird. Dadurch verschiebt sich das Verhältnis von Wertstoffen zu Sauergasen zugunsten der Wertstoffe, so dass im Vergleich zum Stand der Technik bei gleicher Wertstoffausbeute weniger Gas mit entsprechend geringerer Verdichterleistung in eines der zu waschenden Syntheserohgase zurückgeführt werden muss, zu dessen Wäsche folglich auch weniger Waschmittel benötigt wird.
Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass bei der Wäsche des zweiten Syntheserohgases Kohlendioxid und Schwefelkomponenten selektiv abgetrennt werden, wobei ein schwefelfreier, mit Kohlendioxid beladener und ein sowohl mit Schwefelkomponenten, als auch mit Kohlendioxid beladener Waschmittelstrom anfallen, aus denen durch Entspannung auf einen Zwischendruck zwei Gasphasen erhalten werden. Aufgrund des höheren Kohlenmonoxidgehalts des ersten Syntheserohgases, kann bei dessen Wäsche beladen anfallendes Waschmittel einen höheren Kohlenmonoxidpartialdruck aufweisen, als jede der durch Entspannung aus den bei der Wäsche des zweiten Syntheserohgases beladenen
Waschmittelströmen erhaltenen Gasphasen, die daher grundsätzlich beide dazu geeignet sind, als Strippgas zur Abtrennung von Kohlenmonoxid aus dem bei der Wäsche des ersten Syntheserohgases beladenen Waschmittels eingesetzt zu werden. Vorzugsweise wird jedoch die aus dem schwefelfreien, mit Kohlendioxid beladenen Waschmittestrom erhaltene Gasphase zu diesem Zweck verwendet. Ein alleiniger oder zusätzlicher Einsatz der Gasphase aus dem sowohl mit Schwefelkomponenten als auch mit Kohlendioxid beladenen Waschmittelstrom kann sinnvoll sein, wenn der durch Strippung zu behandelnde Waschmittelstrom ebenfalls Schwefelkomponenten enthält, die bei dessen weiterer Regenerierung ohnehin entfernt werden.
Wenn die beiden Syntheserohgase ihren jeweiligen Wäschen mit unterschiedlichen Drücken zugeführt werden, ist es sinnvoll, die durch Entspannung auf den
Zwischendruck und durch Strippung aus den beladenen Waschmittelströmen erhaltenen Gasphasen in das Syntheserohgas zurückzuführen, das mit dem
geringeren Druck vorliegt. Eine Rückführung in das andere, einen höheren Druck aufweisende Syntheserohgas soll aber nicht ausgeschlossen sein.
Mit besonderem Vorzug kann das erfindungsgemäße Verfahren dann eingesetzt werden, wenn die beiden Syntheserohgase aus einem Wasserstoff, Kohlenmonoxid sowie Kohlendioxid und Schwefelkomponenten enthaltenden Syntheserohgas gewonnen werden, das hierzu in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen der eine ohne weitere Behandlung oder nach teilweiser Konvertierung das erste
Syntheserohgas bildet, während das zweite Syntheserohgas aus dem anderen Teilstrom durch vollständige Konvertierung in einer Wassergas-Shift entsteht, weshalb es einen geringeren Druck aufweist, als das erste. In diesem Fall werden die aus den beladenen Waschmittelströmen abgetrennten, co-absorbierte Stoffe umfassenden Gasphasen vorzugsweise in das zweite Syntheserohgas zurückgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl mit physikalisch als auch chemisch wirkenden Waschmitteln durchgeführt werden. Als Beispiele für derartige Waschmittel seien Ethanol, Dimethyl-Polyethylenglykolether (DMPEGE), N-Methyl-Pyrrolidon (NMP), Amine und deren Derivate (z.B. Methyldiethanolamin (MDEA),
Monoethanolamin (MEA) und Diethanolamin (DEA)) sowie Mischungen dieser Waschmittel genannt. Mit besonderem Vorzug wird jedoch tiefkaltes Methanol als Waschmittel eingesetzt.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Gaswäsche mit einer ersten und einer zweiten Wascheinrichtung, in denen getrennt voneinander zwei Syntheserohgase bei erhöhtem Druck einer Wäsche zur Abtrennung von Kohlendioxid und/oder
Schwefelkomponenten unterzogen und mit bei der Wäsche abgetrennten Stoffen beladene Waschmittelströme erhalten werden können, sowie Einrichtungen, um bei der Wäsche co-absorbierte Stoffe aus den beladenen Waschmittelströmen
abzutrennen und in die Gasphase zu überführen. Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungsseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie eine Strippeinrichtung aufweist, in der eine aus einem der beladenen
Waschmittelströme abgetrennte Gasphase als Strippgas einsetzbar ist, um co- absorbierte Stoffe aus dem anderen beladenen Waschmittelstrom durch Strippung abzutrennen.
Zweckmäßigerweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine
Entspannungseinrichtung, wie etwa ein Drosselorgan mit nachgeschaltetem
Abscheider, über die die als Strippgas einzusetzende Gasphase aus dem beladenen Waschmittelstrom abgetrennt werden kann.
Die Strippeinrichtung ist vorzugsweise als Kolonne ausgeführt, der in ihrem unteren Teil das Strippgas und an ihrem Kopf der durch Strippung zu behandelnde
Waschmittelstrom zuführbar ist. Zumindest eine der Wascheinrichtungen kann zwei Waschsektionen aufweisen, durch die Kohlendioxid und Schwefelkomponenten weitgehend selektiv aus einem der Syntheserohgase abgetrennt werden können, wobei ein schwefelfreier, mit
Kohlendioxid beladener und ein sowohl mit Schwefelkomponenten, als auch mit Kohlendioxid beladener Waschmittelstrom anfallen. Vorzugsweise ist die Einrichtung zur Erzeugung der als Strippgas einzusetzenden Gasphase derart mit dieser Wascheirichtung verbunden, dass das Strippgas schwefelfrei aus dem schwefelfreien, mit Kohlendioxid beladenen Waschmittelstrom erhältlich ist.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Gaswäsche, in der ein geshiftetes und eine ungeshiftetes Syntheserohgas gleichzeitig in zwei parallel betriebenen Wascheinrichtungen gewaschen werden.
Über Leitung 1 wird ein ungeshiftetes erstes Syntheserohgas, das neben Wasserstoff und Kohlenmonoxid auch Kohlendioxid und Schwefelkomponenten enthält, im
Wärmetauscher E1 abgekühlt, bevor es über Leitung 2 der als Absorberkolonne ausgeführten ersten Wascheinrichtung A1 in ihrem unteren Bereich aufgegeben wird. In der ersten Wascheinrichtung A1 , die typischerweise bei Drücken zwischen 20 und 80 bar betrieben wird, strömt das abgekühlte erste Syntheserohgas 2 nach oben und wird dabei in intensiven Kontakt mit unbeladenem Methanolwaschmittel 3 gebracht, das am oberen Ende der ersten Wascheinrichtung A1 in einer für die Abtrennung der Schwefelkomponenten erforderliche Mindestmenge zugeführt wird. Da neben den Schwefelkomponenten unvermeidlich auch Kohlendioxid durch das Waschmittel absorbiert wird, entsteht hierbei ein weitgehend schwefelfreies Gasgemisch mit reduziertem Kohlendioxidgehalt, das über Leitung 4 vom Kopf der ersten
Wascheinrichtung A1 abgezogen und nach Anwärmung gegen das abzukühlende erste Syntheserohgas 1 über Leitung 5 beispielsweise einer Gasturbine (nicht dargestellt) als Brennstoff zugeleitet wird. Im Sumpf der ersten Wascheinrichtung A1 wird
Methanolwaschmittel 6 abgezogen, das bei der Wäsche vorwiegend mit
Schwefelkomponenten und Kohlendioxid beladen wurde, das daneben aber auch die co-absorbierten Wertstoffe Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält. Ein zweites, geshiftetes Syntheserohgas 7, das gegenüber dem ersten Synthesegas 1 einen wesentlich geringeren Kohlenmonoxid- und einen deutlich höheren
Kohlendioxidgehalt ausweist, wird im Wärmetauscher E2 abgekühlt, bevor es über Leitung 9 der zweiten, ebenfalls als Absorberkolonne ausgebildeten Wascheinrichtung A2 in ihrem unteren Bereich aufgegeben werden kann. Die zweite Wascheinrichtung A2, die typischerweise bei einem Druck zwischen 15 und 75 bar betrieben wird, weist eine untere S1 und eine obere Waschsektion S2 auf, die durch einen Kaminboden K voneinander getrennt sind. Das kalte Syntheserohgas 9 wird in der zweiten
Wascheinrichtung A2 nach oben geleitet und dabei in intensiven Kontakt mit
Methanolwaschmittel gebracht, das unbeladen über Leitung 10 aus dem Regenerierteil R zugeführt und nach Abkühlung gegen teilweise regeneriertes Methanolwaschmittel
1 1 im Wärmetauscher E3 in die Waschsektion S2 eingeleitet wird. Über die Leitungen
12 und 13 sowie das Regelorgan b wird bereits mit Kohlendioxid vorbeladenes
Methanolwaschmittel aus dem Kaminboden K in die Waschsektion S1 weitergeführt, wo es vorwiegend Schwefelkomponenten aus dem Syntheserohgas absorbiert, bevor es mit Kohlendioxid und Schwefelkomponenten beladen aus dem Sumpfraum der zweiten Wascheinrichtung A2 abgezogen und über Leitung 14 weitergeleitet wird. Vom Kopf der zweiten Wascheinrichtung A2 kann ein weitgehend aus Wasserstoff bestehendes Gas 8 abgezogen werden, das nach Anwärmung gegen das zweite Syntheserohgas 7 als Rohwasserstoff 15 beispielsweise einer PSA (nicht dargestellt) zur weiteren Reinigung zugeführt wird.
Der in der Waschsektion S2 vorwiegend mit Kohlendioxid beladene, jedoch
weitgehend schwefelfreie Methanolstrom 12 wird nach Abkühlung im Wärmetauscher E4 über das Drosselorgan c in das Entspannungsgefäß D1 entspannt, während der Methanolstrom 14, der in den beiden Waschsektionen S1 und S2 sowohl mit
Kohlendioxid als auch mit Schwefelkomponenten beladen wurde, über das
Drosselorgan d in das Entspannungsgefäß D2 gelangt. Bei den in den
Entspannungsgefäßen D1 und D2 herrschenden Drücken, die etwa einem Drittel des in der zweiten Wascheinrichtung A2 herrschenden Arbeitsdrucks entsprechen, gelangt nicht nur der überwiegende Teil des durch Co-Absorption aus dem zweiten
Syntheserohgas 7 abgetrennten Wasserstoffs und Kohlenmonoxids, sondern auch Sauergas in die entstehenden Gasphasen, die über die Leitungen 16 und 17 abgezogen werden. Die immer noch mit Schwefelkomponenten und Kohlendioxid beladenen Methanolströme 18 und 19 werden zur weiteren Regenerierung in den Regenerierteil R eingeleitet.
Die Gasphase 16 wird dem unteren Bereich der Strippkolonne Z zugeführt, auf deren Kopf gleichzeitig über das Drosselorgan a beladen aus der ersten Wascheinrichtung A1 abgezogene Methanolwaschmittel 6 entspannt wird. Die Entspannung erfolgt dabei auf einen Druck, bei dem zwar bereits ein großer Teil der co-absorbierten Stoffe in die Gasphase übergeht, die Sauergase jedoch weitgehend vollständig gelöst bleiben. Aufgrund der Zusammensetzung des geshifteten zweiten Syntheserohgases 7 weist die Gasphase 16 einen geringeren Kohlenmonoxidpartialdruck auf, als das
Methanolwaschmittel 6, so dass sie als Strippgas wirkt und zusätzliches
Kohlenmonoxid aus dem beladenen Methanolwaschmittel 6 herauslöst. Das so erhaltene, weitgehend wertstofffreie Methanolwaschmittel 20 wird zur weiteren Regenerierung in den Regenerierteil R geführt, während das mit den abgetrennten Wertstoffen angereicherte Strippgas 21 aus der Strippkolonne Z abgezogen, mit der Gasphase 17 aus dem zweiten Abscheider D2 zum Stoffstrom 21 vereinigt und durch den Verdichter V vor die zweite Wascheinrichtung A2 in das zweite Syntheserohgas 7 zurückgeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Gaswäsche, bei dem ein erstes (1 ) und ein, einen niedrigeren
Kohlenmonoxidgehalt als das erste aufweisendes zweites Syntheserohgas (7) bei erhöhtem Druck jeweils einer separaten Wäsche (A1 , A2) zur Abtrennung von Kohlendioxid und/oder Schwefelkomponenten unterzogen wird, wobei in jeder der
Wäschen ein mit abgetrennten Stoffen beladener Waschmittelstrom (6, 12) anfällt, von dem eine co-absorbierte Stoffe enthaltende Gasphase (21 , 16) abgetrennt wird, um sie mit einem der zu waschenden Syntheserohgase (7) zu vereinigen, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus einem der beladenen
Waschmittelströme (12) abgetrennte Gasphase (16) als Strippgas eingesetzt wird, um co-absorbierte Stoffe aus dem anderen beladenen Waschmittelstrom (6) durch Strippung abzutrennen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Strippgas (16) eine Gasphase eingesetzt wird, in der Kohlendioxid und/oder zumindest eine der Schwefelkomponenten mit höherem Partialdruck vorliegt, als in dem beladenen, durch Strippung behandelten Waschmittelstrom (6).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wäsche des zweiten Syntheserohgases (7) Kohlendioxid und
Schwefelkomponenten selektiv abgetrennt werden, wobei ein schwefelfreier, mit Kohlendioxid beladener (12) und ein sowohl mit Schwefelkomponenten, als auch mit Kohlendioxid beladener Waschmittelstrom (14) anfallen, aus denen durch Entspannung (c, d) auf einen Zwischendruck eine schwefelfreie (16) und eine Schwefelkomponenten enthaltende Gasphase (17) erhalten werden, von denen die eine und/oder die andere als Strippgas verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Syntheserohgas (1 ) um ein nicht oder unvollständig konvertiertes und bei dem zweiten (7) um ein vollständig konvertiertes
Syntheserohgas handelt.
5. Vorrichtung zur Gaswäsche mit einer ersten (A1 ) und einer zweiten
Wascheinrichtung (A2), in denen getrennt voneinander zwei Syntheserohgase (1 ,
7) bei erhöhtem Druck einer Wäsche zur Abtrennung von Kohlendioxid und/oder Schwefelkomponenten unterzogen und mit bei der Wäsche abgetrennten Stoffen beladene Waschmittelströme (6, 12) erhalten werden können, sowie Einrichtungen (a, c), um bei der Wäsche co-absorbierte Stoffe aus den beladenen
Waschmittelströmen (6, 12) abzutrennen und in die Gasphase (21 , 16) zu überführen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Strippeinrichtung (Z) aufweist, in der eine aus einem der beladenen Waschmittelströme abgetrennte Gasphase (16) als Strippgas einsetzbar ist, um co-absorbierte Stoffe aus dem anderen beladenen Waschmittelstrom (6) durch Strippung abzutrennen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine
Entspannungseinrichtung (c) umfasst, über die die als Strippgas (16)
einzusetzende Gasphase aus dem beladenen Waschmittelstrom (12) abgetrennt werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strippeinrichtung (Z) als Kolonne ausgeführt ist, der in ihrem unteren Teil das Strippgas (16) und an ihrem Kopf der entspannte Waschmittelstrom (6) zugeführt werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Wascheinrichtungen (A2) mehr als eine Waschsektion (S1 , S2) aufweist, durch die Kohlendioxid und Schwefelkomponenten weitgehend selektiv aus einem der Syntheserohgase (7) abgetrennt werden können, wobei ein schwefelfreier, mit Kohlendioxid beladener (12) und ein sowohl mit Schwefelkomponenten, als auch mit Kohlendioxid beladener Waschmittelstrom (14) anfallen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ist die Einrichtung (c) zur Erzeugung der als Strippgas einzusetzenden Gasphase (16) derart mit der mehr als einen Waschsektion (S1 , S2) aufweisenden Wascheinrichtung (A2) verbunden ist, dass das Strippgas (16) schwefelfrei aus dem schwefelfreien, mit Kohlendioxid beladenen Waschmittelstrom (6) erhältlich ist.
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