专利名称：用于再生物理气体洗涤中的负载洗涤剂的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于再生来自于物理气体洗涤的负载洗涤剂的方法，在该物理气体洗涤中，一种或多种气体组分在很大程度上选择性地至少在至少两个连续洗涤步骤中的第一洗涤步骤中从待净化的气体混合物(原料气体)中被去除。本发明还涉及一种用于实施该方法的设备。
背景技术：
物理气体洗涤(或洗气)利用了液体吸收气态物质并将它们保留在溶液中而不需要在该过程中化学结合气体的能力。气体被液体吸收的优劣程度由溶度系数表示气体在液体中溶解得越多，其溶度系数越大。溶度系数依赖于温度，并且通常随着温度的降低而增大。
如果通过物理洗涤将气体组分i从气体混合物中溶出，这需要最小量Wmin的液体来用作洗涤剂，其可用下列公式很容易地计算Wmin＝V/(p·λi)在该公式中，V表示气体混合物的总量，p表示气体混合物中的主导压力，λi表示与所用洗涤剂相关的将被洗出的气体组分的溶度系数。如果气体混合物的组分的溶度系数彼此之间充分不同，便可以通过相应地调整洗涤剂的量在单一洗涤步骤中很大程度地独立于其余气体组分分离具有最大溶度系数的气体组分，即以选择方式去除它。通过更多量的洗涤剂，可以利用同样的原理在随后的洗涤步骤中进一步选择性地洗出具有类似溶度系数的气体组分或气体组分组。
在气体洗涤之后，将洗出的气体组分从负载洗涤剂中去除，由此洗涤剂被再生。再生的洗涤剂经常在气体洗涤中再次使用，而洗出的气体组分或者被处理，或者用作经济开发。
为了对原料合成气体进行净化，优选采用物理洗涤方式，该原料合成气体在气化装置中由煤或/和烃原料以工业规模产生，例如，通过水蒸汽重整或部分氧化，而且这些气体通常包含一些多余组分，如水、二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)和硫化羰(COS)。这些方法是有利的，因为目前原料合成气体通常在高压下产生，而且物理气体洗涤效率按一次逼近法随着工作压力线性提高。甲醇洗涤特别适合对原料合成气体进行净化。其利用了以下事实，即H2S、COS、CO2在液态低温甲醇中的溶度系数与氢气(H2)和一氧化碳(CO)的溶度系数具有数个数量级的差异。在洗涤过程之后，甲醇被再生并返回该过程中。一些物质、例如也存在于原料合成气体中的氰化氢(氢氰酸，HCN)使得甲醇洗涤剂的再生实质上更加困难，因为它们的高溶度系数使得它们非常强烈地与甲醇结合。然而，残留并因此浓缩在甲醇中的氰化氢需要被避免，因为该有害气体是腐蚀性的，并且仅仅由于该原因，其不容许存在于由合成气体(CO、H2、氧气)产生的产品中。
根据现有技术，HCN例如在进行甲醇洗涤之前在一个独立的洗涤塔中用水洗出。氢氰酸以大大稀释的形式存在于其中的负载洗涤水随后必须以复杂的方式进行处理或再生一例如利用空气进行汽提(或解吸)。
另一种方法利用这样的事实，即与CO2、H2S、COS相比，HCN具有在液态甲醇中的明显更大溶解度。这使得可以在一预洗步骤中使用相对较小量的甲醇从合成气体中洗出HCN(Lurgi出版物“The RectisolProcess for Gas Purification”)。此处，在一甲醇洗涤塔中，在第一洗涤步骤中完成HCN的预洗，并且使用与HCN的溶度相适应的甲醇量，在第二洗涤步骤中洗出含硫气体。为了再生，将载有HCN的甲醇洗涤剂供给至汽提塔的上部区域，而仅仅载有含硫气体的甲醇洗涤剂被引入汽提塔的下部区域。随后，经汽提的含硫气体和HCN一起导入一克劳斯装置(Claus plant)，在这里，从含硫气体中获得硫并且HCN不会带来干扰。
为了防止HCN在甲醇洗涤剂中很大程度地浓缩，用于从原料合成气体中分离含硫气体和HCN的所有甲醇洗涤剂必须在由HCN的溶度系数确定的条件下进行汽提，因此，需要大量的专用设备和运行费用。如果汽提在要求不高的条件下进行，则必须接受HCN在甲醇洗涤剂中的浓缩及其负面影响。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种范型方法，利用该方法，可以解决现有技术中关于含有氰化氢的原料合成气体的净化问题。
根据本发明，该目的通过提供一种方法实现，在该方法中，与负载洗涤剂的剩余量无关，从第一洗涤步骤中提取出来的负载洗涤剂经受一再生步骤，以分离已经在第一洗涤步骤中从原料气体中选择性地去除的气体组分。
根据本发明的方法尤其适于再生来自于甲醇洗涤的负载洗涤剂，在该甲醇洗涤中，氰化氢(HCN)在第一洗涤步骤中从原料合成气体中分离出来，并且含硫气体(H2S、COS)和/或二氧化碳(CO2)在至少一个随后的洗涤步骤中通过液态低温甲醇从所述原料合成气体中分离出来。氰化氢在液态低温甲醇中的溶度系数为含硫气体或CO2的溶度系数的大约100倍。由于该原因，可以使用相应的较小量的甲醇从原料合成气体中洗出氰化氢。载有HCN的相对小部分的甲醇洗涤剂被供给至一专用再生单元，在这里，其在HCN的大量分离所需的工作条件下进行再生，而甲醇洗涤剂的未载有HCN、而是载有含硫气体和/或CO2并因此可以通过相对简单的方式再生的主要部分经受一过程、尤其是用于再生载有含硫气体和/或CO2的甲醇洗涤剂的过程，这在现有技术中是充分公知的。
根据本发明的方法的一实施例，载有HCN的甲醇洗涤剂从甲醇洗涤中提取出来，并优选地被加热和输送到汽提塔中，在该汽提塔中，通过汽提产生含有HCN的气流。汽提所需的汽提气体通过沸腾汽提塔的塔釜产品来适当地获取，并通过向其提供热量来实现一例如通过蒸汽加热再沸器。本发明的方法的一优选实施例在于，含有HCN的气流通过热交换被冷却，以进行富集并因此被部分冷凝。明显地，含有HCN的气流仅仅被冷却下来，直到汽提气体的主要组分在部分冷凝中被冷凝。
在载有HCN的甲醇洗涤剂含有水的情况下，本发明的方法的一种变型在于，载有HCN和水的甲醇洗涤剂被引入简单汽提塔中，以汽提HCN，其中甲醇/水混合物从所述汽提塔的塔釜(或贮槽)中提取出来并被供给至甲醇/水分离塔。本发明的方法的另一种变型在于，载有HCN和水的甲醇洗涤剂被引入汽提塔，以汽提HCN，所述汽提塔为分隔壁塔并且以这样的方式工作，以将被汽提的HCN、水和在很大程度上再生的甲醇洗涤剂分别提取出来。在该方法的变型中，不需要分离的甲醇/水分离塔。
为了进一步发展本发明的方法，建议对从汽提塔中提取出来的富含HCN的气流以环保的方式处理。优选地，为达到该目的，将从汽提塔中提取出来的富含HCN的气流供给至一克劳斯装置(Claus plant)并在所述克劳斯装置中燃烧。
本发明还涉及一种用于再生来自于物理气体洗涤的负载洗涤剂的设备，在该物理气体洗涤中，一种或多种气体组分在很大程度上选择性地至少在至少两个连续洗涤步骤中的第一洗涤步骤中从待净化的气体混合物(原料气体)中被去除。
关于该设备，本发明的目的可以通过为该设备配备一再生单元而实现，在该再生单元中，已经在第一洗涤步骤中被选择性从原料气体中去除的气体组分可以从负载洗涤剂中分离出来，并且可仅仅向该再生单元供给从第一洗涤步骤提取出来的负载洗涤剂。
在本发明的设备的一有利实施例中，在该再生单元中，氰化氢(HCN)可以从载有HCN的甲醇洗涤剂中分离出来，并且该负载甲醇洗涤剂在甲醇洗涤的第一洗涤步骤之后被提取出来，其中，一原料合成气体在至少另一个洗涤步骤中被净化掉含硫气体(H2S、COS)和/或二氧化碳(CO2)。
根据本发明的设备的一种变型，再生单元包括具有再沸器和塔顶(或顶置)冷凝器的简单汽提塔，载有HCN的甲醇洗涤剂可引入其中并从其中提取出富含HCN的气体部分(或馏分)和主要由甲醇构成的在很大程度上不含HCN的塔釜产品。如果载有氰化氢(HCN)的甲醇洗涤剂含有水，则汽提塔的塔釜产品由水/甲醇混合物构成，在这种情况下，本发明的设备有利地包括一甲醇/水分离塔，甲醇/水混合物可被供给至该甲醇/水分离塔，一将该混合物分离成水部分和甲醇部分。
根据本发明的设备的另一种变型，再生单元包括一分隔壁塔，该分隔壁塔被设计为一汽提塔，并具有再沸器和塔顶冷凝器，载有HCN和水的甲醇洗涤剂被被引入其中，并可以从其中分别提取出富含HCN的气体部分、在很大程度上不含HCN的甲醇部分以及水。
图1示意性地示出了本发明的一个示范性实施例；图2示意性地示出了本发明的另一个示范性实施例。
具体实施例方式
下面将参照图1和2示出的两个示范性实施例对本发明进行更详细的解释。每个示范性实施例涉及一种甲醇洗涤，其中，含有水残留物的原料合成气体在第一洗涤步骤中被净化掉水和氰化氢(HCN)并在第二洗涤步骤中被净化掉二氧化碳(CO2)和含硫气体(H2S、COS)。从第二洗涤步骤中提取出来的负载(或加载)甲醇洗涤剂的一部分被用作第一洗涤步骤中的洗涤剂。在该两幅图中，相同的装置部件用相同的标记表不。
待净化的气流经由管线1引入洗涤塔T1的下部，在该洗涤塔T1中，其在很大程度上被净化掉残留水和HCN。现在主要包括氢气和一氧化碳的已净化气流从洗涤塔中提取出来并经由管线2输送。液态甲醇作为洗涤剂经由管线3引入洗涤塔的顶部，并且在其向下运动途中，在适宜的固定装置的辅助下，其与逆向流动的气流进行充分接触。在洗涤塔的上部，含硫气体COS和H2S以及O2通过被吸收和浓缩在甲醇洗涤剂中从气流中去除，随后该甲醇洗涤剂作为负载洗涤剂经由管线4从洗涤塔中提取出来并大部分经由管线5被输送，以进行再生(未示出)。
装载于洗涤塔的上部的一小部分甲醇洗涤剂经由管线6和调节器(调节阀)a在第一洗涤步骤被供给，该第一洗涤步骤在洗涤塔的下部实施，在此，其用作用于从原料合成气体中选择性地大量去除HCN和残留水的洗涤剂。载有水、HCN、CO2、H2S和COS的甲醇洗涤剂聚集在洗涤塔T1的下部，并从这里经由管线7被提取。负载甲醇洗涤剂在热交换器E1中逆着来自于未示出的甲醇再生单元的富含H2S的材料流8被加热，并且经由管线9和节流阀b引入一HCN分离设备(T2，T2a)。
在图1示意性示出的示范性实施例中，HCN分离设备T2为一简单汽提塔。被吸收的CO2、COS和H2S中的大部分在通过节流阀b的被加热负载甲醇洗涤剂的膨胀过程中被解吸。与含硫气体相比，与甲醇的结合更强的HCN在HCN汽提塔T2中从负载甲醇洗涤剂中汽提出来(stripping)。因此，所需的汽提气体由沸腾HCN汽提塔T2的塔釜产品(sump product)产生，该塔釜产品主要由水和甲醇组成。因此，所需的能量经由蒸汽加热再沸器E2供给至塔釜产品。HCN与蒸汽流一同上升至HCN汽提塔T2的顶部，在这里，水和甲醇在顶部冷却器E3中冷凝。塔釜产品经由管线10提取出来并且被供给至未示出的水/甲醇分离塔，同时HCN与含硫气体一同经由管线11离开HCN汽提塔T2并且与由在甲醇洗涤的第二洗涤步骤中加载的洗涤剂的再生过程中所产生的H2S部分12一起经由管线13供给至一克劳斯装置(未示出)，以进行硫回收。
图2示出的示范性实施例与图1的不同之处在于，HCN分离设备为一个设计成分隔壁塔的汽提塔T2a。使用分隔壁塔使得可以省去水/甲醇分离塔，因为T2a中产生的塔釜产品只有水，其经由管线14被提取出来并进行处理。在很大程度上不含HCN的甲醇经由管线15被去除并被引入未示出的甲醇再生单元，经由管线5从洗涤塔T1中转出并载有含硫气体的甲醇洗涤剂也被供给至该再生单元中，以进行再生。
在上述两个示范性实施例中，通过不同方式再生的甲醇洗涤剂的总量经由管线3返回并引入洗涤塔T1中。
权利要求
1.一种用于再生来自于物理气体洗涤的负载洗涤剂的方法，在所述物理气体洗涤中，一种或多种气体组分在很大程度上选择性地至少在至少两个连续洗涤步骤中的第一洗涤步骤中从待净化的气体混合物(原料气体)中被去除，其特征在于，与负载洗涤剂的剩余量无关，从所述第一洗涤步骤中提取出来的负载洗涤剂经受一再生步骤，以分离已经在所述第一洗涤步骤中从所述原料气体中选择性地去除的气体组分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载洗涤剂为载有氰化氢(HCN)的液态低温甲醇洗涤剂，其在一甲醇洗涤的第一洗涤步骤之后被提取出来，在所述甲醇洗涤中，一原料合成气体在至少另一个洗涤步骤中被净化掉含硫气体(H2S、COS)和/或二氧化碳(CO2)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述甲醇洗涤中提取出来的载有HCN的甲醇洗涤剂被供给至一汽提塔并在所述汽提塔中通过利用汽提气体进行汽提被再生。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过沸腾所述汽提塔的塔釜产品所产生的蒸汽被用作汽提气体。
5.根据权利要求2至4中任何一项所述的方法，其特征在于，在载有HCN的洗涤剂的再生过程中所产生的含有HCN的混合物质被供给至一克劳斯装置并在所述克劳斯装置中燃烧。
6.一种用于再生来自于物理气体洗涤的负载洗涤剂的设备，在所述物理气体洗涤中，一种或多种气体组分在很大程度上选择性地至少在至少两个连续洗涤步骤中的第一洗涤步骤中从待净化的气体混合物(原料气体)中被去除，其特征在于，所述设备设有再生单元，在所述再生单元中，已经在所述第一洗涤步骤中从所述原料气体中选择性地去除的气体组分可以从所述负载洗涤剂中分离出来，并且可以仅仅将从所述第一洗涤步骤提取出来的负载洗涤剂供给至所述再生单元。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，在所述再生单元中，氰化氢(HCN)可以从载有HCN的甲醇洗涤剂中分离出来，并且所述负载甲醇洗涤剂在一甲醇洗涤的第一洗涤步骤之后被提取出来，在所述甲醇洗涤中，一原料合成气体在至少另一个洗涤步骤中被净化掉含硫气体(H2S、COS)和/或二氧化碳(CO2)。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述再生单元包括具有再沸器和塔顶冷凝器的汽提塔，载有HCN和水的甲醇洗涤剂可以被引入所述汽提塔中，并且可以从其中提取出富含HCN的气体部分和在很大程度上不含HCN的甲醇/水混合物。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述再生单元包括一分隔壁塔，所述分隔壁塔被设计成一汽提塔并且具有再沸器和塔顶冷凝器，载有HCN和水的甲醇洗涤剂可以被引入所述汽提塔中，并且可以从其中分别提取出富含HCN的气体部分、在很大程度上不含HCN的甲醇部分以及水。
全文摘要
本发明涉及一种用于再生来自于物理气体洗涤(T1)的负载洗涤剂(6，7)的方法，在该物理气体洗涤中，一种或多种气体组分在很大程度上选择性地至少在至少两个连续洗涤步骤中的第一洗涤步骤中从待净化的气体混合物(1)中被去除。本发明还涉及一种用于实施该方法的设备。与负载洗涤剂(6)的剩余量无关，从第一洗涤步骤中提取出来的负载洗涤剂(7)经受一再生步骤(T2a)，以分离已经在所述第一洗涤步骤中从所述原料气体中选择性地去除的气体组分(11)。
文档编号B01D53/14GK101069803SQ200710091838
公开日2007年11月14日 申请日期2007年3月28日 优先权日2006年3月28日
发明者乌尔里希·普吕斯纳, 霍斯特·魏斯 申请人:林德股份公司