专利名称：用于净化气体和获得酸性气体的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于去除粗煤气中的酸性气体的方法，其中，粗煤气输送至吸收塔并且在那里在工作压力升高的情况下与吸收剂进行接触，被加载的吸收剂在吸收塔的底部离开。例如WO 2004/105919 Al公开了一种这样的方法。
背景技术：
粗煤气、如天然气或合成气除包含有价值成分外还包含杂质、如硫化氢、二氧化碳或有机硫成分。有机硫杂质尤其是指硫醇和羰基硫。粗煤气中的这些杂质必须去除以便进一步使用。例如硫化氢或羰基硫形式的硫对许多催化剂来说是有害物质，其妨碍催化剂的效果。法律规定也迫使降低硫排放。基于全球变暖也需减少二氧化碳排放，此外，天然气中二氧化碳的存在会降低热值。为去除粗煤气中中的上述成分(其下面称其为酸性气体)，可使用许多技术方法，其中，借助吸收剂来净化煤气。为去除酸性气体既可以使用化学吸收剂也可以使用物理吸收剂。对纯度的要求取决于产品气体的进一步应用和酸性气体的类型。在硫成分的情况下，对于进一步的技术应用来说通常需要将粗煤气中的硫成分去除至PPm级。在二氧化碳的情况下，根据产品气体的进一步应用，或全部或部分或仅尽可能少地去除二氧化碳。在去除硫成分时通常将吸收剂再生装置中分离的酸性气体在克劳斯装置中进一步加工成硫，这导致附加的用于克劳斯装置的投资成本。基于世界各地的供过于求，所制造的硫几乎不能获得值得一提的销售收益，因此分期偿还该项投资成本变得很困难。所以，作为获得元素硫的替换方案，越来越考虑将酸性气体贮存于气体空穴中。在此，借助昂贵的压缩机将酸性气体压缩至一定压力，该压力使酸性气体能够输送到为此设置的地下气体贮存器、如开发完的天然气田中。因而为此目的特别有利的是使再生时出现的酸性气体处于尽可能高的压力水平，由此可节省可观的用于酸性气体压缩的投资和运行成本。对于二氧化碳隔离来说在尽可能高的再生压力下回收去除的二氧化碳也是有利的。在化学吸收剂的情况下，酸性气体出现的再生压力仅可略微提高，否则将导致化学吸收剂加速分解，这是因为再生压力的提高引起沸点温度的提高。在物理吸收剂的情况下，原则上能够在更高的压力水平上获得一部分酸性气体。 为此通过借助多个依次连接的闪蒸级(Flashstufe)的压力降低实施再生。在闪蒸级中释放出的酸性气体在此输入给压缩级，该压缩级相应于各个闪蒸级相应的压力水平。通过这种方法虽然可以减小重新压缩酸性气体的能量消耗，但大部分酸性气体必须从大气压力压缩到贮存最终压力上。此外，通过借助多个闪蒸级的压力降低的再生仅能够有限地去除酸性气体，因为在闪蒸再生的情况下在吸收剂中总是余留一定的剩余酸性气体。由此导致不能达到要求的产品气体纯度。例如按规定去除硫化氢时要求产品气体纯度达到几个PPm的酸性气体成分。此外，物理吸收剂还具有如下缺点物理吸收剂相对于有价值成分不如化学吸收剂那样有选择性地起作用。物理吸收剂除酸性气体外还一同吸收相当量的有用气体。 有用气体例如是合成气制造中的氢气和一氧化碳或者说天然气净化时的甲烷。
发明内容
本发明的任务是提供一种方法，其中，去除的酸性气体在高的再生压力下产生， 去除粗煤气中的酸性气体成分直至几个ppm，并且一同吸收的有用气体在吸收剂再生之前与酸性气体中分离。本发明以下述方式解决了该任务被加载的吸收剂输送至高压汽提塔，在高压汽提塔中通过蒸发一部分吸收剂产生汽提蒸汽，一同被吸收于吸收剂中的有用气体通过汽提蒸汽逐出并在高压汽提塔顶部排出，将同样包含于顶部蒸汽中的吸收剂液化并且再次导回到高压汽提塔中，并且将离开高压汽提塔的底部(Sumpf)的、仍加载有酸性气体的吸收剂输送至高压再生塔，在高压再生塔中将酸性气体分离并在高压再生塔顶部在高压下排出， 并且将再生的吸收剂在高压再生塔的底部排出并且导回至吸收塔。优选使用一种物理的、沸点较低的吸收剂。在此甲醇证明是特别有利的。甲醇可以在高压下也蒸发，而且沸点不超过导致吸收剂分解的极限值。此外甲醇还具有在高的酸性气体分压力的情况下可加载与化学吸收剂相比更多的硫成分的优点。证明特别有利的是使用这样的吸收剂，其沸点在大气压力下小于100°C、优选小于 65 "C。吸收塔优选在5至150巴的工作压力下运行。在甲醇用作吸收剂的情况下，除酸性气体外，包含于粗煤气中的有用气体的一部分也一同被吸收。被加载的吸收剂在吸收塔底部排出并且根据本发明输送至高压汽提塔。在能量方面证明特别有利的是被加载的、在吸收塔底部离开的吸收剂在换热器中通过热的、再生的、在高压再生塔底部排出的溶液进行预热。在此证明有利的是被加载的、 在吸收塔底部离开的吸收剂在输送到高压汽提塔之前温度升高50至250°C。在高压汽提塔中借助外部的热量供给，蒸发一部分吸收剂。这优选以高压汽提塔底部中的煮沸器来进行。通过蒸发吸收剂制造汽提蒸汽流。在高压汽提塔中有用气体被逐出并且在高压汽提塔顶部排出。包含于顶部蒸汽中的吸收剂借助冷凝器液化并且在此被重新导回导高压汽提塔中。未冷凝的气体被导回至吸收塔中。在本发明的另一种实施方式中，向高压汽提塔底部输送外部的汽提介质如氮气或二氧化碳。由此可减少通过蒸发吸收剂产生的汽提蒸汽的量。高压汽提塔优选在5至150巴的压力下运行。优选高压汽提塔的工作压力高于吸收塔的工作压力。由此，在冷凝器之后产生的未液化的气体可借助存在的压力差被导回吸收塔。在用于导回的压力水平不足的情况下，借助压缩机将气体输送回吸收塔。有用气体分离的品质受煮沸器的加热功率、冷凝器的冷却功率和高压汽提塔中的传质元件的种类和数量的影响。在此应最小化在高压汽提塔底部排出的吸收剂中的有用气体的含量。此外，应这样调节高压汽提塔的顶部温度，使得冷凝器能够借助可简单供使用的冷却剂如冷却水或冷却空气进行冷却。高压汽提塔的顶部温度受同样包含于顶部产品中的酸性气体含量的影响。高压汽提塔的工作压力也受到顶部蒸汽的冷凝的影响。优选这样选择该工作压力，使得顶部蒸汽能够借助可简单供使用的冷却介质如冷却水或冷却空气来冷凝。离开高压汽提塔底部的、仍加载有酸性气体的吸收剂输送至高压再生塔。如需要可使用用于输送的泵。在传统的用于净化粗煤气的方法中，再生塔以较低压力运行，该压力大多仅为0. 1 至1巴。与此相反，在本发明的方法中，吸收剂的再生在高压下进行。高压再生塔优选在5 至100巴的工作压力下工作。优选以蒸发一部分吸收剂的方式在高压再生塔底部制造汽提蒸汽。在高压再生塔中，酸性气体被分离并且在高压再生塔顶部在高压下排出。通过在高压再生塔的冷凝器中冷凝的顶部产品的回流量和经由高压再生塔中使用的传质元件的种类和数量，可使酸性气体几乎完全与吸收剂分离。在塔顶部排出的酸性气体借助输送装置输送至矿层中。在本发明的另一种实施方式中，向高压再生塔的底部输送外部的汽提介质如氮气或二氧化碳，由此可减少所需的间接产生的汽提蒸汽的量。本发明一种特别有利的实施方式是至少一部分酸性气体馏出物在高压再生塔的顶部作为液相出现。该液相借助泵被加载到更高的压力水平上并且输送到为此设置的矿层中。物态(其中在高压再生塔顶部上在冷凝器后出现的酸性气体馏出物)取决于多个因素。 高压力水平和低温度水平有利于液相的形成。冷凝器的高的冷却功率也有利于酸性气体的液化。酸性气体溜出物的组成也对物态有影响。含硫化氢的酸性气体馏出物比例如含二氧化碳的酸性气体馏出物明显更加容易被液化。对于从顶部出来的酸性气体蒸汽能够借助常规冷凝介质冷凝的情况，未冷凝的气体流被导回至吸收塔中。优选再生塔与吸收塔相比在更高的压力下运行，由此仅基于存在的压力差就可输送气体流。当压力水平不足时，借助压缩机来进行所需的压力提升。证明特别有利的是，将高压汽提塔和高压再生塔的顶部产品中的未冷凝的气体借助一个共同的压缩机导回吸收塔。这节省了投资和运行成本。再生的吸收剂在高压再生塔底部排出并且被导回吸收塔。当酸性气体主要包含二氧化碳并且不能借助通常可供使用的冷却剂水平(空气冷却、水冷却)液化时，借助压缩机将离开冷凝器的酸性气体蒸汽加载到所要求的贮存压力。完全除去了酸性气体成分的吸收剂在高压再生塔的底部离开高压再生塔。离开高压再生塔的吸收剂处于比高压汽提塔底部更高的温度水平上。在能量方面证明有利的是， 在高压再生塔底部排出的再生的吸收剂将其一部分热量传递给高压汽提塔的煮沸器。借助换热器可进一步将该热量传递给冷的、离开吸收塔的吸收剂。需要时还可通过冷却装置进一步冷却吸收剂。再生且冷却的吸收剂借助泵被导回到吸收塔顶部。
本发明其它特征和优点可由根据附图对实施例的说明和附图本身得出。附图示出了本发明方法的设备示意图。
具体实施例方式粗煤气在进入吸收塔40之前在借助来自吸收塔40顶部的产品气体3在气体-气体换热器41中冷却后被预冷却，包含于气体中的酸性气体成分在逆流中通过装到吸收塔 40顶部上的再生的吸收剂16去除。
净化的产品气体3在吸收塔40的顶部排出。在吸收塔40的底部排出的、加载有酸性气体的吸收剂5通过换热器42在逆流中借助热的、再生的吸收剂13预加热并且被导向高压汽提塔43的顶部。在高压汽提塔43中，包含于吸收剂流5中的酸性气体成分与一同在吸收塔40中被吸收的有用气体分离，有用气体离开高压汽提塔43的顶部，并且酸性气体成分与吸收剂一起在高压汽提塔底部离开。高压汽提塔43是高压蒸馏塔的一种特殊的实施方式。在高压汽提塔43的底部借助煮沸器44产生汽提蒸汽8。通过相应调节汽提蒸汽8的量和高压汽提塔43下部分中的相应数量的传质元件57使在底部离开高压汽提塔43 的物质流7中的有用气体量最小化。同时通过安装于高压汽提塔43的上部分中的传质元件56和通过冷凝器45相应调节回流M，确保了在高压汽提塔43中蒸汽状地存在的吸收剂在传质元件56内部从气流中去除并且由此几乎完全地在底部离开高压汽提塔43。在高压汽提塔43的顶部排出的物质流17包含有用气体和剩余的酸性气体。物质流17在冷凝器45中冷却，一部分作为回流重新回到高压汽提塔43的顶部。离开冷凝器45的流18与来自吸收剂再生装置的物质流20 —起借助压缩机51并于冷却器52中冷却后重新返回到吸收塔40中。在高压汽提塔43底部离开的物质流7借助泵46输送至高压再生塔47，在高压再生塔中尚存在于吸收剂中的酸性气体被分离。在高压再生塔47的底部，借助煮沸器48蒸发一部分吸收剂来产生汽提蒸汽11，通过汽提蒸汽11将酸性气体从吸收剂中逐出。煮沸器48借助载热介质四运行。通过调节汽提蒸汽11的量并且通过高压再生塔47的下部分中相应数量的传质元件58，使酸性气体几乎完全与吸收剂分离。通过安装在高压再生塔47 上部分中的传质元件59和调节到在冷凝器49中冷凝的顶部产品25的足够高的回流量，确保存在于塔蒸汽中的吸收剂几乎完全与酸性气体分离。出现于高压再生塔47顶部的液体状酸性气体产品26从冷凝器出口处排出。液体状酸性馏出物沈通过泵50升高压力之后准备用来重新注入到为此设置的矿层中。未冷凝的气流20借助压缩机51被导回到吸收塔 40中。在高压再生塔47的底部出现几乎纯的吸收剂流10，该吸收剂流的一部分热量传递到煮沸器44和换热器53和42中。在通过泵M升高压力后，借助冷却器55进行冷却，在该冷却器中将热量传递给制冷剂。然后，吸收剂在吸收塔40顶部被导回。
权利要求
1.用于去除粗煤气(1)中的酸性气体的方法，其中，将粗煤气(1)输送至吸收塔GO) 并且在那里在工作压力升高的情况下与吸收剂(16)进行接触，其中，加载有酸性气体和有用气体的吸收剂(5)在吸收塔的底部离开吸收塔(40)，其特征在于，将所述被加载的吸收剂(5)输送给高压汽提塔(43)，通过汽提蒸汽(8)逐出一同被吸收在吸收剂中的有用气体并且将该有用气体在高压汽提塔顶部排出，其中，将包含于所述顶部蒸汽中的吸收剂液化并且再次导回到高压汽提塔G3)中，并且将离开高压汽提塔G3)底部的、仍加载有酸性气体的吸收剂(7)输送至高压再生塔(47)，在高压再生塔中将酸性气体分离并在高压再生塔G7)顶部在高压下排出，并且将再生的吸收剂在高压再生塔G7)的底部排出并且导回至吸收塔GO)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，使用沸点较低的物理吸收剂。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在高压再生塔G7)中通过蒸发一部分吸收剂产生汽提蒸汽(11)，通过该汽提蒸汽(11)将酸性气体从吸收剂中逐出。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，至少一部分酸性气体馏出物在高压再生塔 (47)顶部作为液相出现，所述液相借助于泵(50)输送至矿层中。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述被加载的、在吸收塔GO)的底部离开的吸收剂( 在换热器0 中借助热的再生的溶液(1 预热。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述吸收塔GO)在5至150巴的工作压力下运行。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述加载的、在吸收塔GO)的底部离开的吸收剂( 在输送至高压汽提塔之前温度升高50至250°C。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述高压汽提塔G3)在5至150巴的工作压力下运行。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述高压再生塔G7)在5至100巴的工作压力下运行。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，将在所述高压汽提塔顶部排出的、未冷凝的气体导回到吸收塔G0)中。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于，将所述高压再生塔G7)的顶部产品中的未冷凝的气体导回到吸收塔G0)中。
12.根据权利要求10和11的方法，其特征在于，将所述高压汽提塔和高压再生塔 (47)的顶部产品中的未冷凝的气体借助一个共同的压缩机导回至吸收塔00)。
13.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述再生的吸收剂(10)将其一部分热量传递给高压汽提塔^幻的煮沸器G4)。
14.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过蒸发一部分吸收剂产生所述汽提蒸汽⑶。
15.根据权利要求1的方法，其特征在于，向所述高压汽提塔的底部输送外部的汽提介质。
16.根据权利要求1的方法，其特征在于，向所述高压再生塔G7)的底部输送外部的汽提介质。
全文摘要
本发明涉及一种用于去除粗煤气(1)中的酸性气体的方法。在此去除的酸性气体应在高的再生压力下产生。这使得酸性气体可借助尽可能少的压缩费用输送至矿层中。将粗煤气(1)输送至吸收塔(40)并且在那里在工作压力升高的情况下与物理吸收剂(16)进行接触，吸收剂净化处于粗煤气(1)中的酸性气体成分。之后，加载有酸性气体和有用气体的吸收剂(5)输送至高压汽提塔(43)，在高压汽提塔中，一部分吸收剂被蒸发并且由此产生汽提蒸汽。通过汽提蒸汽逐出一同被吸收的有用气体。有用气体在高压汽提塔(43)顶部排出。同样包含于高压汽提塔顶部蒸汽中的吸收剂液化并且再次被导回高压汽提塔(43)中。在高压汽提塔(43)底部离开的吸收剂流(7)输送至高压再生塔(47)，在高压再生塔中包含于吸收剂中的酸性气体被分离并在高压再生塔(47)顶部在高压下排出。再生的吸收剂在高压再生塔(47)底部排出并且被导回至吸收塔(40)。
文档编号B01D53/14GK102256686SQ200980150745
公开日2011年11月23日 申请日期2009年11月4日 优先权日2008年12月17日
发明者J·门策尔 申请人:犹德有限公司