專利名稱：用于凈化氣體和獲得酸性氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于去除粗煤氣中的酸性氣體的方法，其中，粗煤氣輸送至吸收塔并且在那里在工作壓力升高的情況下與吸收劑進(jìn)行接觸，被加載的吸收劑在吸收塔的底部離開。例如WO 2004/105919 Al公開了一種這樣的方法。
背景技術(shù)：
粗煤氣、如天然氣或合成氣除包含有價(jià)值成分外還包含雜質(zhì)、如硫化氫、二氧化碳或有機(jī)硫成分。有機(jī)硫雜質(zhì)尤其是指硫醇和羰基硫。粗煤氣中的這些雜質(zhì)必須去除以便進(jìn)一步使用。例如硫化氫或羰基硫形式的硫?qū)υS多催化劑來說是有害物質(zhì)，其妨礙催化劑的效果。法律規(guī)定也迫使降低硫排放?；谌蜃兣残铚p少二氧化碳排放，此外，天然氣中二氧化碳的存在會降低熱值。為去除粗煤氣中中的上述成分(其下面稱其為酸性氣體)，可使用許多技術(shù)方法，其中，借助吸收劑來凈化煤氣。為去除酸性氣體既可以使用化學(xué)吸收劑也可以使用物理吸收劑。對純度的要求取決于產(chǎn)品氣體的進(jìn)一步應(yīng)用和酸性氣體的類型。在硫成分的情況下，對于進(jìn)一步的技術(shù)應(yīng)用來說通常需要將粗煤氣中的硫成分去除至PPm級。在二氧化碳的情況下，根據(jù)產(chǎn)品氣體的進(jìn)一步應(yīng)用，或全部或部分或僅盡可能少地去除二氧化碳。在去除硫成分時(shí)通常將吸收劑再生裝置中分離的酸性氣體在克勞斯裝置中進(jìn)一步加工成硫，這導(dǎo)致附加的用于克勞斯裝置的投資成本?；谑澜绺鞯氐墓┻^于求，所制造的硫幾乎不能獲得值得一提的銷售收益，因此分期償還該項(xiàng)投資成本變得很困難。所以，作為獲得元素硫的替換方案，越來越考慮將酸性氣體貯存于氣體空穴中。在此，借助昂貴的壓縮機(jī)將酸性氣體壓縮至一定壓力，該壓力使酸性氣體能夠輸送到為此設(shè)置的地下氣體貯存器、如開發(fā)完的天然氣田中。因而為此目的特別有利的是使再生時(shí)出現(xiàn)的酸性氣體處于盡可能高的壓力水平，由此可節(jié)省可觀的用于酸性氣體壓縮的投資和運(yùn)行成本。對于二氧化碳隔離來說在盡可能高的再生壓力下回收去除的二氧化碳也是有利的。在化學(xué)吸收劑的情況下，酸性氣體出現(xiàn)的再生壓力僅可略微提高，否則將導(dǎo)致化學(xué)吸收劑加速分解，這是因?yàn)樵偕鷫毫Φ奶岣咭鸱悬c(diǎn)溫度的提高。在物理吸收劑的情況下，原則上能夠在更高的壓力水平上獲得一部分酸性氣體。 為此通過借助多個(gè)依次連接的閃蒸級(Flashstufe)的壓力降低實(shí)施再生。在閃蒸級中釋放出的酸性氣體在此輸入給壓縮級，該壓縮級相應(yīng)于各個(gè)閃蒸級相應(yīng)的壓力水平。通過這種方法雖然可以減小重新壓縮酸性氣體的能量消耗，但大部分酸性氣體必須從大氣壓力壓縮到貯存最終壓力上。此外，通過借助多個(gè)閃蒸級的壓力降低的再生僅能夠有限地去除酸性氣體，因?yàn)樵陂W蒸再生的情況下在吸收劑中總是余留一定的剩余酸性氣體。由此導(dǎo)致不能達(dá)到要求的產(chǎn)品氣體純度。例如按規(guī)定去除硫化氫時(shí)要求產(chǎn)品氣體純度達(dá)到幾個(gè)PPm的酸性氣體成分。此外，物理吸收劑還具有如下缺點(diǎn)物理吸收劑相對于有價(jià)值成分不如化學(xué)吸收劑那樣有選擇性地起作用。物理吸收劑除酸性氣體外還一同吸收相當(dāng)量的有用氣體。 有用氣體例如是合成氣制造中的氫氣和一氧化碳或者說天然氣凈化時(shí)的甲烷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法，其中，去除的酸性氣體在高的再生壓力下產(chǎn)生， 去除粗煤氣中的酸性氣體成分直至幾個(gè)ppm，并且一同吸收的有用氣體在吸收劑再生之前與酸性氣體中分離。本發(fā)明以下述方式解決了該任務(wù)被加載的吸收劑輸送至高壓汽提塔，在高壓汽提塔中通過蒸發(fā)一部分吸收劑產(chǎn)生汽提蒸汽，一同被吸收于吸收劑中的有用氣體通過汽提蒸汽逐出并在高壓汽提塔頂部排出，將同樣包含于頂部蒸汽中的吸收劑液化并且再次導(dǎo)回到高壓汽提塔中，并且將離開高壓汽提塔的底部(Sumpf)的、仍加載有酸性氣體的吸收劑輸送至高壓再生塔，在高壓再生塔中將酸性氣體分離并在高壓再生塔頂部在高壓下排出， 并且將再生的吸收劑在高壓再生塔的底部排出并且導(dǎo)回至吸收塔。優(yōu)選使用一種物理的、沸點(diǎn)較低的吸收劑。在此甲醇證明是特別有利的。甲醇可以在高壓下也蒸發(fā)，而且沸點(diǎn)不超過導(dǎo)致吸收劑分解的極限值。此外甲醇還具有在高的酸性氣體分壓力的情況下可加載與化學(xué)吸收劑相比更多的硫成分的優(yōu)點(diǎn)。證明特別有利的是使用這樣的吸收劑，其沸點(diǎn)在大氣壓力下小于100°C、優(yōu)選小于 65 "C。吸收塔優(yōu)選在5至150巴的工作壓力下運(yùn)行。在甲醇用作吸收劑的情況下，除酸性氣體外，包含于粗煤氣中的有用氣體的一部分也一同被吸收。被加載的吸收劑在吸收塔底部排出并且根據(jù)本發(fā)明輸送至高壓汽提塔。在能量方面證明特別有利的是被加載的、在吸收塔底部離開的吸收劑在換熱器中通過熱的、再生的、在高壓再生塔底部排出的溶液進(jìn)行預(yù)熱。在此證明有利的是被加載的、 在吸收塔底部離開的吸收劑在輸送到高壓汽提塔之前溫度升高50至250°C。在高壓汽提塔中借助外部的熱量供給，蒸發(fā)一部分吸收劑。這優(yōu)選以高壓汽提塔底部中的煮沸器來進(jìn)行。通過蒸發(fā)吸收劑制造汽提蒸汽流。在高壓汽提塔中有用氣體被逐出并且在高壓汽提塔頂部排出。包含于頂部蒸汽中的吸收劑借助冷凝器液化并且在此被重新導(dǎo)回導(dǎo)高壓汽提塔中。未冷凝的氣體被導(dǎo)回至吸收塔中。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，向高壓汽提塔底部輸送外部的汽提介質(zhì)如氮?dú)饣蚨趸?。由此可減少通過蒸發(fā)吸收劑產(chǎn)生的汽提蒸汽的量。高壓汽提塔優(yōu)選在5至150巴的壓力下運(yùn)行。優(yōu)選高壓汽提塔的工作壓力高于吸收塔的工作壓力。由此，在冷凝器之后產(chǎn)生的未液化的氣體可借助存在的壓力差被導(dǎo)回吸收塔。在用于導(dǎo)回的壓力水平不足的情況下，借助壓縮機(jī)將氣體輸送回吸收塔。有用氣體分離的品質(zhì)受煮沸器的加熱功率、冷凝器的冷卻功率和高壓汽提塔中的傳質(zhì)元件的種類和數(shù)量的影響。在此應(yīng)最小化在高壓汽提塔底部排出的吸收劑中的有用氣體的含量。此外，應(yīng)這樣調(diào)節(jié)高壓汽提塔的頂部溫度，使得冷凝器能夠借助可簡單供使用的冷卻劑如冷卻水或冷卻空氣進(jìn)行冷卻。高壓汽提塔的頂部溫度受同樣包含于頂部產(chǎn)品中的酸性氣體含量的影響。高壓汽提塔的工作壓力也受到頂部蒸汽的冷凝的影響。優(yōu)選這樣選擇該工作壓力，使得頂部蒸汽能夠借助可簡單供使用的冷卻介質(zhì)如冷卻水或冷卻空氣來冷凝。離開高壓汽提塔底部的、仍加載有酸性氣體的吸收劑輸送至高壓再生塔。如需要可使用用于輸送的泵。在傳統(tǒng)的用于凈化粗煤氣的方法中，再生塔以較低壓力運(yùn)行，該壓力大多僅為0. 1 至1巴。與此相反，在本發(fā)明的方法中，吸收劑的再生在高壓下進(jìn)行。高壓再生塔優(yōu)選在5 至100巴的工作壓力下工作。優(yōu)選以蒸發(fā)一部分吸收劑的方式在高壓再生塔底部制造汽提蒸汽。在高壓再生塔中，酸性氣體被分離并且在高壓再生塔頂部在高壓下排出。通過在高壓再生塔的冷凝器中冷凝的頂部產(chǎn)品的回流量和經(jīng)由高壓再生塔中使用的傳質(zhì)元件的種類和數(shù)量，可使酸性氣體幾乎完全與吸收劑分離。在塔頂部排出的酸性氣體借助輸送裝置輸送至礦層中。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，向高壓再生塔的底部輸送外部的汽提介質(zhì)如氮?dú)饣蚨趸?，由此可減少所需的間接產(chǎn)生的汽提蒸汽的量。本發(fā)明一種特別有利的實(shí)施方式是至少一部分酸性氣體餾出物在高壓再生塔的頂部作為液相出現(xiàn)。該液相借助泵被加載到更高的壓力水平上并且輸送到為此設(shè)置的礦層中。物態(tài)(其中在高壓再生塔頂部上在冷凝器后出現(xiàn)的酸性氣體餾出物)取決于多個(gè)因素。 高壓力水平和低溫度水平有利于液相的形成。冷凝器的高的冷卻功率也有利于酸性氣體的液化。酸性氣體溜出物的組成也對物態(tài)有影響。含硫化氫的酸性氣體餾出物比例如含二氧化碳的酸性氣體餾出物明顯更加容易被液化。對于從頂部出來的酸性氣體蒸汽能夠借助常規(guī)冷凝介質(zhì)冷凝的情況，未冷凝的氣體流被導(dǎo)回至吸收塔中。優(yōu)選再生塔與吸收塔相比在更高的壓力下運(yùn)行，由此僅基于存在的壓力差就可輸送氣體流。當(dāng)壓力水平不足時(shí)，借助壓縮機(jī)來進(jìn)行所需的壓力提升。證明特別有利的是，將高壓汽提塔和高壓再生塔的頂部產(chǎn)品中的未冷凝的氣體借助一個(gè)共同的壓縮機(jī)導(dǎo)回吸收塔。這節(jié)省了投資和運(yùn)行成本。再生的吸收劑在高壓再生塔底部排出并且被導(dǎo)回吸收塔。當(dāng)酸性氣體主要包含二氧化碳并且不能借助通常可供使用的冷卻劑水平(空氣冷卻、水冷卻)液化時(shí)，借助壓縮機(jī)將離開冷凝器的酸性氣體蒸汽加載到所要求的貯存壓力。完全除去了酸性氣體成分的吸收劑在高壓再生塔的底部離開高壓再生塔。離開高壓再生塔的吸收劑處于比高壓汽提塔底部更高的溫度水平上。在能量方面證明有利的是， 在高壓再生塔底部排出的再生的吸收劑將其一部分熱量傳遞給高壓汽提塔的煮沸器。借助換熱器可進(jìn)一步將該熱量傳遞給冷的、離開吸收塔的吸收劑。需要時(shí)還可通過冷卻裝置進(jìn)一步冷卻吸收劑。再生且冷卻的吸收劑借助泵被導(dǎo)回到吸收塔頂部。


本發(fā)明其它特征和優(yōu)點(diǎn)可由根據(jù)附圖對實(shí)施例的說明和附圖本身得出。附圖示出了本發(fā)明方法的設(shè)備示意圖。
具體實(shí)施例方式粗煤氣在進(jìn)入吸收塔40之前在借助來自吸收塔40頂部的產(chǎn)品氣體3在氣體-氣體換熱器41中冷卻后被預(yù)冷卻，包含于氣體中的酸性氣體成分在逆流中通過裝到吸收塔 40頂部上的再生的吸收劑16去除。
凈化的產(chǎn)品氣體3在吸收塔40的頂部排出。在吸收塔40的底部排出的、加載有酸性氣體的吸收劑5通過換熱器42在逆流中借助熱的、再生的吸收劑13預(yù)加熱并且被導(dǎo)向高壓汽提塔43的頂部。在高壓汽提塔43中，包含于吸收劑流5中的酸性氣體成分與一同在吸收塔40中被吸收的有用氣體分離，有用氣體離開高壓汽提塔43的頂部，并且酸性氣體成分與吸收劑一起在高壓汽提塔底部離開。高壓汽提塔43是高壓蒸餾塔的一種特殊的實(shí)施方式。在高壓汽提塔43的底部借助煮沸器44產(chǎn)生汽提蒸汽8。通過相應(yīng)調(diào)節(jié)汽提蒸汽8的量和高壓汽提塔43下部分中的相應(yīng)數(shù)量的傳質(zhì)元件57使在底部離開高壓汽提塔43 的物質(zhì)流7中的有用氣體量最小化。同時(shí)通過安裝于高壓汽提塔43的上部分中的傳質(zhì)元件56和通過冷凝器45相應(yīng)調(diào)節(jié)回流M，確保了在高壓汽提塔43中蒸汽狀地存在的吸收劑在傳質(zhì)元件56內(nèi)部從氣流中去除并且由此幾乎完全地在底部離開高壓汽提塔43。在高壓汽提塔43的頂部排出的物質(zhì)流17包含有用氣體和剩余的酸性氣體。物質(zhì)流17在冷凝器45中冷卻，一部分作為回流重新回到高壓汽提塔43的頂部。離開冷凝器45的流18與來自吸收劑再生裝置的物質(zhì)流20 —起借助壓縮機(jī)51并于冷卻器52中冷卻后重新返回到吸收塔40中。在高壓汽提塔43底部離開的物質(zhì)流7借助泵46輸送至高壓再生塔47，在高壓再生塔中尚存在于吸收劑中的酸性氣體被分離。在高壓再生塔47的底部，借助煮沸器48蒸發(fā)一部分吸收劑來產(chǎn)生汽提蒸汽11，通過汽提蒸汽11將酸性氣體從吸收劑中逐出。煮沸器48借助載熱介質(zhì)四運(yùn)行。通過調(diào)節(jié)汽提蒸汽11的量并且通過高壓再生塔47的下部分中相應(yīng)數(shù)量的傳質(zhì)元件58，使酸性氣體幾乎完全與吸收劑分離。通過安裝在高壓再生塔47 上部分中的傳質(zhì)元件59和調(diào)節(jié)到在冷凝器49中冷凝的頂部產(chǎn)品25的足夠高的回流量，確保存在于塔蒸汽中的吸收劑幾乎完全與酸性氣體分離。出現(xiàn)于高壓再生塔47頂部的液體狀酸性氣體產(chǎn)品26從冷凝器出口處排出。液體狀酸性餾出物沈通過泵50升高壓力之后準(zhǔn)備用來重新注入到為此設(shè)置的礦層中。未冷凝的氣流20借助壓縮機(jī)51被導(dǎo)回到吸收塔 40中。在高壓再生塔47的底部出現(xiàn)幾乎純的吸收劑流10，該吸收劑流的一部分熱量傳遞到煮沸器44和換熱器53和42中。在通過泵M升高壓力后，借助冷卻器55進(jìn)行冷卻，在該冷卻器中將熱量傳遞給制冷劑。然后，吸收劑在吸收塔40頂部被導(dǎo)回。
權(quán)利要求
1.用于去除粗煤氣(1)中的酸性氣體的方法，其中，將粗煤氣(1)輸送至吸收塔GO) 并且在那里在工作壓力升高的情況下與吸收劑(16)進(jìn)行接觸，其中，加載有酸性氣體和有用氣體的吸收劑(5)在吸收塔的底部離開吸收塔(40)，其特征在于，將所述被加載的吸收劑(5)輸送給高壓汽提塔(43)，通過汽提蒸汽(8)逐出一同被吸收在吸收劑中的有用氣體并且將該有用氣體在高壓汽提塔頂部排出，其中，將包含于所述頂部蒸汽中的吸收劑液化并且再次導(dǎo)回到高壓汽提塔G3)中，并且將離開高壓汽提塔G3)底部的、仍加載有酸性氣體的吸收劑(7)輸送至高壓再生塔(47)，在高壓再生塔中將酸性氣體分離并在高壓再生塔G7)頂部在高壓下排出，并且將再生的吸收劑在高壓再生塔G7)的底部排出并且導(dǎo)回至吸收塔GO)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用沸點(diǎn)較低的物理吸收劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在高壓再生塔G7)中通過蒸發(fā)一部分吸收劑產(chǎn)生汽提蒸汽(11)，通過該汽提蒸汽(11)將酸性氣體從吸收劑中逐出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，至少一部分酸性氣體餾出物在高壓再生塔 (47)頂部作為液相出現(xiàn)，所述液相借助于泵(50)輸送至礦層中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述被加載的、在吸收塔GO)的底部離開的吸收劑( 在換熱器0 中借助熱的再生的溶液(1 預(yù)熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述吸收塔GO)在5至150巴的工作壓力下運(yùn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述加載的、在吸收塔GO)的底部離開的吸收劑( 在輸送至高壓汽提塔之前溫度升高50至250°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述高壓汽提塔G3)在5至150巴的工作壓力下運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述高壓再生塔G7)在5至100巴的工作壓力下運(yùn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將在所述高壓汽提塔頂部排出的、未冷凝的氣體導(dǎo)回到吸收塔G0)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將所述高壓再生塔G7)的頂部產(chǎn)品中的未冷凝的氣體導(dǎo)回到吸收塔G0)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11的方法，其特征在于，將所述高壓汽提塔和高壓再生塔 (47)的頂部產(chǎn)品中的未冷凝的氣體借助一個(gè)共同的壓縮機(jī)導(dǎo)回至吸收塔00)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述再生的吸收劑(10)將其一部分熱量傳遞給高壓汽提塔^幻的煮沸器G4)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過蒸發(fā)一部分吸收劑產(chǎn)生所述汽提蒸汽⑶。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，向所述高壓汽提塔的底部輸送外部的汽提介質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，向所述高壓再生塔G7)的底部輸送外部的汽提介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于去除粗煤氣(1)中的酸性氣體的方法。在此去除的酸性氣體應(yīng)在高的再生壓力下產(chǎn)生。這使得酸性氣體可借助盡可能少的壓縮費(fèi)用輸送至礦層中。將粗煤氣(1)輸送至吸收塔(40)并且在那里在工作壓力升高的情況下與物理吸收劑(16)進(jìn)行接觸，吸收劑凈化處于粗煤氣(1)中的酸性氣體成分。之后，加載有酸性氣體和有用氣體的吸收劑(5)輸送至高壓汽提塔(43)，在高壓汽提塔中，一部分吸收劑被蒸發(fā)并且由此產(chǎn)生汽提蒸汽。通過汽提蒸汽逐出一同被吸收的有用氣體。有用氣體在高壓汽提塔(43)頂部排出。同樣包含于高壓汽提塔頂部蒸汽中的吸收劑液化并且再次被導(dǎo)回高壓汽提塔(43)中。在高壓汽提塔(43)底部離開的吸收劑流(7)輸送至高壓再生塔(47)，在高壓再生塔中包含于吸收劑中的酸性氣體被分離并在高壓再生塔(47)頂部在高壓下排出。再生的吸收劑在高壓再生塔(47)底部排出并且被導(dǎo)回至吸收塔(40)。
文檔編號B01D53/14GK102256686SQ200980150745
公開日2011年11月23日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者J·門策爾 申請人:猶德有限公司