在物理氣體洗滌中用于洗滌介質(zhì)再生的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在物理氣體洗滌中用于再生洗滌介質(zhì)的方法，其中至少第一類型和第二類型的物質(zhì)被從氣體混合物中洗出，其中大部分第一類型物質(zhì)是通過(guò)在升高壓力下汽提而從負(fù)載有第一類型和第二類型物質(zhì)的洗滌介質(zhì)中分離的，并得到富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)和含有用于汽提的汽提氣和從負(fù)載洗滌介質(zhì)中分離物質(zhì)的氣相。
[0002]本發(fā)明另外涉及一種實(shí)施本發(fā)明方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]物理氣體洗滌被用于從氣體混合物分離氣體組分。它們利用用于洗滌介質(zhì)的液體的能力來(lái)吸收氣體物質(zhì)并將它們保持在溶液中且無(wú)物質(zhì)被化學(xué)鍵合。可以通過(guò)液體溶解度系數(shù)表達(dá)液體吸收和鍵合氣體的程度，液體中溶解的氣體越多，溶解度系數(shù)越大。溶解度系數(shù)取決于溫度，并通常隨溫度的降低而增大。
[0004]為了除去已被從氣體混合物分離的且被溶解在洗滌介質(zhì)中的氣體組分，所述負(fù)載的洗滌介質(zhì)在洗滌氣體后被再生。再生的洗滌介質(zhì)通常被再用于氣體洗滌，而已被分離的氣體組分或者被沉積或者被妥善使用。
[0005]為了提純粗合成氣體，優(yōu)選使用物理氣體洗滌，其中該粗合成氣體是在氣化廠中以工業(yè)規(guī)模例如通過(guò)蒸汽重整或通過(guò)局部氧化方式由煤或/和含烴供料生產(chǎn)的氣體混合物，并且通常不僅含有所期望的物質(zhì)氫(H2)和一氧化碳(CO)，還含有一些不期望的如二氧化碳(CO2)和硫、硫化氫(H2S)和硫氧化碳(COS)的組分。由于現(xiàn)今粗合成氣體通常在高壓下生產(chǎn)以及物理氣體洗滌的效用增加到與操作壓力成線性關(guān)系的第一近似值，這些處理方法是有吸引力的。甲醇洗滌對(duì)于粗合成氣體提純是特別重要的。事實(shí)上，H2S、C0S和CO2在甲醇中的溶解度系數(shù)與出和⑶的有很大不同。由于這些差異的增大和由此通過(guò)共吸收而損失H2和CO的量隨溫度降低而降低，特別由于CO2的溶解度系數(shù)隨溫度降低而提高，甲醇洗滌介質(zhì)通常在遠(yuǎn)低于(TC的溫度下被引導(dǎo)進(jìn)入洗滌塔并使其與待提純的粗合成氣體密切接觸。另夕卜，由于硫組分具有遠(yuǎn)大于二氧化碳的溶解度系數(shù)并因而可被從負(fù)載甲醇洗滌介質(zhì)大量選擇性地分離，該處理方法容許硫組分和二氧化碳單獨(dú)地分離。
[0006]如果首要目標(biāo)是生產(chǎn)氫產(chǎn)物，那么粗合成氣體通常要進(jìn)行水氣轉(zhuǎn)化，其中在甲醇洗滌之前，存在于粗合成氣體中的一氧化碳與水反應(yīng)以形成氫和二氧化碳。特別是在從例如煤或重油的低氫進(jìn)料中得到粗合成氣體并因此粗合成氣體甚至在水氣轉(zhuǎn)化之前具有高CO2含量時(shí)，CO2含量在水氣轉(zhuǎn)化后可增大到超過(guò)40mol %。為了提高氫產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)性，例如純度超過(guò)98mol%并被用于尿素合成的副產(chǎn)品經(jīng)常與大量形成的二氧化碳相分離。
[0007]為了得到CO2副產(chǎn)品，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在配置成洗滌塔的CO2產(chǎn)品塔的下部，將載有二氧化碳以及更易溶并由此更強(qiáng)鍵合到洗滌介質(zhì)上的硫組分的甲醇洗滌介質(zhì)降壓到適當(dāng)?shù)膲毫?。由于壓力降低，?lái)自負(fù)載的甲醇洗滌介質(zhì)的大部分CO2以及部分硫組分被從負(fù)載甲醇洗滌介質(zhì)脫氣并被向上傳送到洗滌塔中。通過(guò)無(wú)硫甲醇洗滌介質(zhì)的方式將硫組分從氣體流中洗出，為此無(wú)硫甲醇洗滌介質(zhì)被引導(dǎo)到CO2產(chǎn)品塔頂部并與上升氣體流密切接觸。將具有產(chǎn)物純度的CO2流體從CO2產(chǎn)品塔頂部移除，同時(shí)CO2含量大大減少但仍載有CO2和硫組分的甲醇洗滌介質(zhì)被積累在塔的較低區(qū)域上。
[0008]仍載有二氧化碳和硫組分的甲醇洗滌介質(zhì)被從CO2產(chǎn)品塔移除并引導(dǎo)進(jìn)入富集塔，該富集塔為冷汽提塔。在富集塔中，借助被逆流傳送的汽提氣(通常為氮)將大部分CO2從甲醇洗滌介質(zhì)中汽提，由此富含二氧化碳的氣相可以從富集塔頂部被移除，所述富含二氧化碳的氣相盡管被汽提氣污染，但仍在硫組分回流之后通常具有容許其作為CO2產(chǎn)物傳送的CO2純度。
[0009]汽提后，產(chǎn)生主要負(fù)載有硫組分以及剩余量CO2的甲醇洗滌介質(zhì)，其從富集塔中被移除并傳送以進(jìn)行熱再生[其中洗滌介質(zhì)純度的甲醇餾分和氣體餾分含有硫組分(酸性氣體)]，其中的CO2含量主要由在富集塔中得到的負(fù)載甲醇洗滌介質(zhì)的CO2含量決定。由于此處呈現(xiàn)的硫?yàn)楣I(yè)中較為珍貴的原料，所述酸性氣體餾分具有經(jīng)濟(jì)潛力。為了實(shí)現(xiàn)這種潛力，呈現(xiàn)在酸性氣體餾分中的硫組分通常在Claus工藝中被轉(zhuǎn)換成單質(zhì)硫，但是如果可能，酸性氣體餾分中的CO2含量必須不超過(guò)限定值。
[0010]特別在待提純的粗合成氣體具有低硫含量時(shí)，在這種情況下，例如對(duì)于通過(guò)低硫煤炭氣化產(chǎn)生粗合成氣，在存在限定值的情況下，其僅能通過(guò)高成本的例如汽提氣量增大的冷汽提來(lái)獲得。然而，如果在汽提過(guò)程中得到的被汽提氣污染的富含二氧化碳的氣相被作為CO2產(chǎn)物傳送，則由于所要求的產(chǎn)物純度，汽提氣的增加量有可能會(huì)受到限制。
[0011]在專利申請(qǐng)DE102006049602(其公開內(nèi)容全部并入本說(shuō)明書作為參考)中，在冷汽提后，所述負(fù)載洗滌介質(zhì)被從富集塔移除、加熱并隨后經(jīng)歷熱汽提，其中負(fù)載洗滌介質(zhì)的CO2含量被進(jìn)一步減少并生成含CO2的氣體餾分。含CO2的氣體餾分隨后再循環(huán)到富集塔并由這里進(jìn)入待被排放的尾氣中。
[0012]然而，為了實(shí)現(xiàn)合成氣體產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)性，關(guān)鍵的是，從負(fù)載甲醇洗滌介質(zhì)中完全分離二氧化碳不僅要花費(fèi)的費(fèi)用少，而且還要轉(zhuǎn)化成具有高百分比含量和適當(dāng)純度的0)2產(chǎn)物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此本發(fā)明的目的在于提供一種如開始所提及類型的方法，以及一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的用于實(shí)施所述方法的裝置。
[0014]所述目的根據(jù)本發(fā)明的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中將由于汽提已富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)降壓并隨后供應(yīng)到分離器，以得到主要由第一類型物質(zhì)組成的閃氣和仍然富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)，其中從至少部分閃氣和包含汽提氣的氣相中生成主要由第一類型物質(zhì)組成的產(chǎn)物氣體。
[0015]汽提后，對(duì)負(fù)載洗滌介質(zhì)降壓使得借助相較現(xiàn)有技術(shù)明顯減少的汽提氣的量可得到第二類型物質(zhì)所需的富集程度。更具體地，汽提氣的量可被減少到一定程度，以使主要由第一類型物質(zhì)組成的且其汽提氣含量不超過(guò)預(yù)設(shè)最大值的產(chǎn)物氣體可從閃氣和含有汽提氣的氣相中制得，甚至不必分離出汽提氣。
[0016]為了從至少部分閃氣和含有汽提氣的氣相中得到主要由第一類型物質(zhì)組成的產(chǎn)物氣體，建議將兩種氣相結(jié)合而不必其他處理以形成產(chǎn)物氣體。然而，還可能從兩種氣相中的一種分離出第二類型物質(zhì)，例如用至少基本不含第二類型物質(zhì)的第二洗滌介質(zhì)洗滌，并將所得氣相與未被處理的氣相相結(jié)合。如果兩種氣相在被結(jié)合之前均經(jīng)歷了處理，它們可被共同或分別處理。而在聯(lián)結(jié)處理的情況下，主要含有第一類型物質(zhì)的產(chǎn)物氣體是直接形成的，在分別處理的情況下，所述產(chǎn)物氣體是通過(guò)結(jié)合不含第二類型物質(zhì)的兩種氣體而形成的。
[0017]如果其中一種氣相或兩種氣相經(jīng)歷洗滌以分離第二類型物質(zhì)，那么第一類型物質(zhì)通常被此處所使用的第二洗滌介質(zhì)吸收，以得到負(fù)載有第一類型和第二類型物質(zhì)的第二洗滌介質(zhì)。為了將第一類型吸收物質(zhì)轉(zhuǎn)換成產(chǎn)物氣體，建議將第二負(fù)載洗滌介質(zhì)降壓并隨后供應(yīng)到分離器，以得到主要由第一類型物質(zhì)組成的第二閃氣以及富集第二類型物質(zhì)的第二負(fù)載洗滌介質(zhì)。優(yōu)選的是至少部分第二閃氣被用于產(chǎn)生產(chǎn)物氣體。
[0018]第二洗滌介質(zhì)優(yōu)選由物理氣體洗滌的洗滌介質(zhì)回路中移除。在該情況下，可將其他富集第二類型物質(zhì)的兩種負(fù)載洗滌介質(zhì)結(jié)合在一起進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)其他的再生步驟，以分離第二類型物質(zhì)。
[0019]物理氣體洗滌優(yōu)選地為甲醇洗滌，其中通過(guò)低溫甲醇的方式，作為第一類型物質(zhì)的二氧化碳和作為第二類型的如H2S和/或COS的硫組分被從氣體混合物例如粗合成氣中洗出。于此處有利地將氮?dú)庥米鳚饪s硫組分的汽提氣，以形成主要由二氧化碳組成且含有硫組分和氮?dú)獾臍庀唷榱藦乃鰵庀嘁约案鶕?jù)本發(fā)明在降壓中形成的閃氣中分離出硫組分，優(yōu)選地用至少基本無(wú)硫甲醇對(duì)這些氣體混合物進(jìn)行洗滌。
[0020]本發(fā)明另外提供一種在物理氣體洗滌中再生負(fù)載有至少第一類型和第二類型物質(zhì)的洗滌介質(zhì)的裝置，所述裝置包括汽提設(shè)備，其中在升高壓力下用汽提氣進(jìn)行汽提，由此將大部分的第一類型物質(zhì)從負(fù)載有第一類型和第二類型物質(zhì)的洗滌介質(zhì)中分離，以得到富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，在裝置方面是通過(guò)連接到降壓設(shè)備的汽提設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)所述目的，借助所述設(shè)備，汽提設(shè)備中富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)可被降壓并隨后供應(yīng)給分離器，其中汽提設(shè)備和分離器均被連接到產(chǎn)生設(shè)備，由此主要由第一類型物質(zhì)組成的產(chǎn)物氣體可由在分離器和汽提設(shè)備中可得到的氣相產(chǎn)生。
[0022]產(chǎn)生設(shè)備優(yōu)選地包括水動(dòng)力地連接到汽提設(shè)備和/或分離器的洗滌裝置，由此將可在汽提設(shè)備和/或分離器中得到的氣相供應(yīng)到洗滌裝置，并用洗滌介質(zhì)進(jìn)行洗滌，以分離出第二類型物質(zhì)。特別優(yōu)選地，產(chǎn)生設(shè)備確切地包括一個(gè)向其共同供應(yīng)兩種氣相的洗滌裝置，以分離出第二類型物質(zhì)。
[0023]在其最簡(jiǎn)單的形式中，產(chǎn)生設(shè)備可由同時(shí)連接到汽提設(shè)備和分離器的導(dǎo)管組成，其中可從汽提設(shè)備和分離器中得到的氣相無(wú)需其他處理即能夠混合，以形成產(chǎn)物氣體。
【附圖說(shuō)明】
[0024]通過(guò)圖1示意性示出的操作實(shí)施例在下文闡述本發(fā)明。
[0025]圖1示出甲醇洗滌再生部分的截面圖，其中負(fù)載有二氧化碳和硫組分的洗滌介質(zhì)被再生。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在洗滌粗合成氣體中負(fù)載有二氧化碳和硫組分的甲醇通過(guò)管路I被引導(dǎo)進(jìn)入安置在塔C中的汽提設(shè)備A，在汽提設(shè)備A中存在于負(fù)載甲醇I中的部分二氧化碳在大約2.5帕的壓力下被汽提除去。在汽提設(shè)備A中提供有規(guī)整填料D，通過(guò)管路3供應(yīng)的氮?dú)獗挥米髌釟?。主要含有被汽提除去的二氧化碳和氮?dú)獠⑶液辛蚪M分的氣相13被進(jìn)一步通過(guò)煙囪式塔盤E傳送進(jìn)入塔C中配置作為洗滌設(shè)備的上部B，甲醇不僅硫含量增大，而且二氧化碳的含量更高以致硫組分的分離將產(chǎn)生酸性氣體餾分，由于其二氧化碳的含量它是不適合作為用于硫產(chǎn)物的供料氣體的，其通過(guò)管路4離開汽提設(shè)備A，并借助節(jié)流裝置a的方式降壓到約
1.2帕的壓力下并進(jìn)入第一分離器F。在降壓過(guò)程中，大部分二氧化碳進(jìn)入氣相，以得到硫含量進(jìn)一步增加的甲醇洗滌介質(zhì)5和富含二氧化碳的餾分6。當(dāng)甲醇洗滌介質(zhì)5被傳送到硫隔離部(未示出)時(shí)，富含二氧化碳的餾分6被傳送到設(shè)置有液滴沉降器G的第二分離器H中。
[0027]在塔C的頂部，負(fù)載有二氧化碳但基本上無(wú)硫組分的第二甲醇流體2作為洗滌介質(zhì)被引導(dǎo)進(jìn)入洗滌設(shè)備B，在其中第二甲醇流體2與含硫組分氣體7和13相接觸，并向下流過(guò)質(zhì)量傳輸盤I和由引被逆流傳送。甲醇負(fù)載有洗滌出的硫組分和含量同樣較高的二氧化碳，這使得硫組分的分離產(chǎn)生酸性氣體餾分，由于甲醇中二氧化碳含量，將不適合作為用于在煙囪式塔盤E收集硫的供料氣體。因此所述負(fù)載甲醇通過(guò)管路8從煙囪式塔盤E被移除并借助節(jié)流裝置b降壓到大約1.2帕的壓力上以及進(jìn)入第三分離器J。在降壓過(guò)程中，大部分二氧化碳進(jìn)入氣相，以得到硫含量進(jìn)一步增加的甲醇9和富含二氧化碳的氣體餾分10。在甲醇9被發(fā)送到硫隔離部(未示出)時(shí)，所述富含二氧化碳的氣體餾分10同樣被傳送到第二分離器H。
[0028]通過(guò)第一分離器F將在第二分離器H中得到的液相11傳送到硫隔離部。另一方面，通過(guò)壓縮器K將主要由二氧化碳組成的且含有硫組分的氣相7傳送到洗滌設(shè)備B中，以將硫組分與含有洗滌氣體3的氣相13—起釋放出來(lái)。對(duì)硫含量增大的甲醇4減壓，使得通過(guò)汽提減少汽提氮?dú)?相較現(xiàn)有技術(shù)的量是可能的，以致由于其低氮含量，在工藝區(qū)界上可作為二氧化碳產(chǎn)物傳送的二氧化碳流體12可在汽提設(shè)備C的頂部被移除。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于再生物理氣體洗滌中的負(fù)載洗滌介質(zhì)(I)的方法，其中至少第一類型和第二類型的物質(zhì)從氣體混合物中被洗出，在升高壓力下通過(guò)汽提將大部分第一類型物質(zhì)從負(fù)載有第一類型和第二類型物質(zhì)的洗滌介質(zhì)(I)分離出，并得到富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)(4)以及含有在汽提中使用的汽提氣和從負(fù)載洗滌介質(zhì)中分離的物質(zhì)的氣相(13)，其特征在于，將通過(guò)汽提而富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)(4)降壓(a)并隨后供應(yīng)到分離器(F)，以得到主要由第一類型物質(zhì)組成的閃氣(6)和仍富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)(5)，其中從至少部分閃氣(6)和包含汽提氣的氣相(13)中產(chǎn)生包含基本上由第一類型物質(zhì)組成的產(chǎn)物氣體(12)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將至少部分閃氣(7)與包括汽提氣的氣相(13)結(jié)合，由此形成所述產(chǎn)物氣體(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從至少部分閃氣(7)或從含有汽提氣的氣相(13)中分離出第二類型物質(zhì)，且將所得到的氣相與未被處理的其它氣相相結(jié)合以形成產(chǎn)物氣體(12)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)將至少一部分閃氣(7)和包括汽提氣的氣相(13)共同或者分別進(jìn)行處理來(lái)產(chǎn)生所述產(chǎn)物氣體(12)，在所述處理中將第二類型的物質(zhì)分離出。5.根據(jù)權(quán)利要求1到3其中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用甲醇洗滌來(lái)執(zhí)行所述物理氣體洗滌，其中借助低溫甲醇將作為第一類型物質(zhì)的二氧化碳以及作為第二類型物質(zhì)的H2S和/或COS由粗合成氣體中洗出。6.—種用于再生物理氣體洗滌中載有至少第一類型和第二類型物質(zhì)的洗滌介質(zhì)(I)的裝置，所述裝置包括汽提設(shè)備(C)，其中通過(guò)在升高的壓力下用汽提氣(3)將大部分第一類型物質(zhì)從負(fù)載有第一類型和第二類型物質(zhì)的洗滌介質(zhì)(I)分離，以得到富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)(4)，其特征在于，所述汽提設(shè)備(A)被連接到降壓設(shè)備(a)，由此在汽提設(shè)備(A)中已富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)(4)能夠被降壓并隨后供應(yīng)給分離器(F)，其中所述汽提設(shè)備(A)和所述分離器(F)均被連接到產(chǎn)生設(shè)備，由此從可在分離器(F)和汽提設(shè)備(A)中得到的氣相(6，13)中產(chǎn)生主要由第一類型物質(zhì)組成的產(chǎn)物氣體(12)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述產(chǎn)生設(shè)備包括水動(dòng)力連接到汽提設(shè)備(A)和/或分離器(F)的洗滌裝置(B)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述產(chǎn)生設(shè)備由導(dǎo)管組成，所述導(dǎo)管均被連接到汽提設(shè)備(A)和分離器(J)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于再生物理氣體洗滌中的負(fù)載洗滌介質(zhì)(1)的方法以及裝置，其中至少第一類型和第二類型的物質(zhì)從氣體混合物中被洗出，通過(guò)在升高壓力下的汽提將大部分第一類型物質(zhì)從負(fù)載有第一類型和第二類型物質(zhì)的洗滌介質(zhì)(1)分離出，并得到富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)(4)和含有在汽提中使用的汽提氣和從負(fù)載洗滌介質(zhì)中分離的物質(zhì)的氣相(13)。本發(fā)明的特征在于，將通過(guò)汽提而富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)(4)降壓(a)并隨后供應(yīng)到分離器(F)，以得到主要含有第一類型物質(zhì)的閃氣(6)和仍富集第二類型物質(zhì)的負(fù)載洗滌介質(zhì)(5)，其中從至少部分閃氣(6)和含有汽提氣的氣相(13)中產(chǎn)生含有大量第一類型物質(zhì)的產(chǎn)物氣體(12)。
【IPC分類】B01D53/14, B01D53/18
【公開號(hào)】CN105709565
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511035927
【發(fā)明人】I·恰塔利亞, A·布蘭德爾
【申請(qǐng)人】林德股份公司