專利名稱：從含酸性氣體的氣體混合物中除去酸性氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從含酸性氣體的氣體混合物中除去酸性氣體的方法，尤其是在高壓下(大于10巴)從含10體積%以上硫化氫的氣體混合物中除去酸性氣體的方法。所說(shuō)的氣體混合物還可以含二氧化碳。
從含酸性氣體的氣體混合物中除去酸性氣體的一種已知方法包括在高壓下在吸收器中使所說(shuō)的氣體混合物與吸收劑接觸，以生產(chǎn)純化的氣體和載荷吸收劑，再生載荷的吸收劑以生產(chǎn)貧吸收劑和富硫化氫氣體，其中再生載荷吸收劑包括在約大氣壓下用水蒸汽之類的情性氣體使所說(shuō)的載荷吸收劑解吸的方法全部再生載荷的吸收劑。
如所說(shuō)的富硫化氫的氣體送入硫回收設(shè)備，在此設(shè)備中使硫化氫轉(zhuǎn)化為元素硫，生成含硫化合物的廢氣，並且從所說(shuō)的硫回收設(shè)備中除去元素硫。
在所說(shuō)的硫回收設(shè)備中，按照所謂的克勞斯法(二次脫硫法)使硫化氫轉(zhuǎn)化為元素硫，按照此方法使部分硫化氫在熱段氧化為二氧化硫。並且使剩下的硫化氫和形成的二氧化硫間的反應(yīng)在催化段進(jìn)行。在這樣的設(shè)備中，大約95質(zhì)量%的硫化氫轉(zhuǎn)化為元素硫，而其余的以例如二氧化硫等硫化合物形式隨廢氣排出所說(shuō)的硫回收設(shè)備。
為了從所說(shuō)廢氣中除去各種硫化合物，已知方法還包括如下步驟將所說(shuō)廢氣中硫化氫之外的硫化合物還原成硫化氫，生產(chǎn)經(jīng)還原的廢氣;使經(jīng)還原的廢氣在接近大氣壓下于第二吸收器中與貧吸收劑接觸，以產(chǎn)生無(wú)硫氣體和載荷吸收劑;并且再生載荷吸收劑產(chǎn)生貧吸收劑和隨后送入所說(shuō)硫回收設(shè)備之中的富硫化氫氣體。這些附加步驟有時(shí)叫作硫回收設(shè)備廢氣處理法或克勞斯廢氣處理法。
本發(fā)明目的在于提供一種方法，該方法可以用耒處理具有不同酸性氣體混合物，而且能容易地處理供給第一吸收器的、體積流速變化大的氣體混合物。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種進(jìn)一步除去酸性氣體的方法，即經(jīng)凈化的氣體中硫化氫量必須低于10PPmv(按容積計(jì)百萬(wàn)分之一)。
因此，按照本發(fā)明從含酸性氣體的氣體混合物中除去酸性氣體的方法包括下列步驟a)在第一吸收器中于高壓下使所說(shuō)氣體混合物與第一吸收劑接觸，生產(chǎn)經(jīng)處理的氣體和載荷的第一吸收劑，然后再生載荷的第一吸收劑產(chǎn)生經(jīng)再生的第一吸收劑和富硫化氫的氣體;
b)在輔助吸收器中使耒自步驟a)的經(jīng)處理的氣體在高壓下與輔助吸收劑接觸，生產(chǎn)經(jīng)凈化的氣體和載荷的輔助吸收劑，然后再生載荷的輔助吸收劑生產(chǎn)經(jīng)再生的輔助吸收劑和富硫化氫的氣體;
c)將耒自步驟a)和步驟b)的富硫化氫氣體送入硫回收設(shè)備，在其中使硫化氫轉(zhuǎn)化為元素硫，產(chǎn)生含有硫化合物的廢氣，並且從所說(shuō)的硫回收設(shè)備中除去元素硫;
d)將所說(shuō)廢氣中硫化氫之外的硫化合物還原成硫化氫，以生產(chǎn)經(jīng)還原的廢氣;
e)在第二吸收器中于接近大氣壓力下，使耒自步驟d)的經(jīng)還原氣體與來(lái)自步驟a)經(jīng)再生的第一吸收劑接觸，以生產(chǎn)無(wú)硫氣體和部分載荷的第一吸收劑;以及f)將部分載荷的第一吸收劑供入第一吸收器，用于步驟a)的接觸操作中。
使含酸性氣體的氣體混合物在兩個(gè)分開(kāi)的階段進(jìn)行接觸便于更活的操作，因?yàn)榇蟛糠炙嵝詺怏w在第一吸收器中除去，而進(jìn)一步除去酸性氣體在輔助吸收器中完成;若氣體混合物的供給速度降低，或者氣體混合物中酸性氣體的含量減小，則可繞過(guò)所說(shuō)的輔助吸收器。此外，“用過(guò)的吸收劑”可以用于作主處理(除去大部分酸性氣體)，所說(shuō)的“用過(guò)的吸收劑”的極方便的耒源是從第二吸收器中排出的吸收劑，在這種吸收劑中大部分含相當(dāng)少的硫化氫量。
以下，參照表示本發(fā)明方法流程的附圖，借助于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)說(shuō)明。
一種含有硫化氫和二氧化碳的天然氣混合物通過(guò)導(dǎo)管1被送入第一吸收器3中。在此第一吸收器3中，所說(shuō)的氣體混合物在高壓下，與通過(guò)導(dǎo)管4供入第一吸收器3的第一吸收劑逆流接觸，以得到經(jīng)處理的氣體混合物和載荷的吸收劑。經(jīng)處理的氣體混合物通過(guò)導(dǎo)管6離開(kāi)第一吸收器3，而且載荷的吸收劑通過(guò)導(dǎo)管9放出。與吸附有關(guān)的溫度和壓力分別為0～90℃，和10～75巴。
載荷的吸收劑經(jīng)過(guò)裝有減壓閥(未畫(huà)出)的導(dǎo)管9。在減壓下將吸收劑通入分離容器13中，氣體由之解吸的載荷的吸收劑作為部分被再生的吸收劑經(jīng)過(guò)導(dǎo)管14流出所說(shuō)的分離容器13，而且解吸的氣體在接觸器15中與通過(guò)導(dǎo)管17供入的第一吸收劑接觸以從所說(shuō)氣體中除去解吸的硫化氫。接觸后，所說(shuō)氣體經(jīng)過(guò)導(dǎo)管19離開(kāi)接觸器15。
被部分再生的吸收劑通過(guò)導(dǎo)管14送入再生器20中。在此再生器20中，利用在再沸器21中使部分所說(shuō)吸收劑再沸得到的水蒸汽進(jìn)行解吸處理，並且將受熱的含水蒸汽流體通入所說(shuō)再生器20的底部的方法，使所說(shuō)的吸收劑全部得到再生。與再生吸收劑有關(guān)的溫度和壓力本身是公知的，而且與本發(fā)明無(wú)關(guān)。
富硫化氫的氣體通過(guò)導(dǎo)管22離開(kāi)所說(shuō)的再生器。必要時(shí)通過(guò)部分冷凝所說(shuō)氣體(未畫(huà)出)可以從氣體中分離出冷凝液。
被處理過(guò)的氣體混合物經(jīng)過(guò)導(dǎo)管6進(jìn)入輔助吸收器30中，在這里使所說(shuō)氣體與經(jīng)過(guò)導(dǎo)管34供入到輔助吸收器30中的輔助吸收劑接觸，得到經(jīng)凈化的氣體混合物和載荷的輔助吸收劑。經(jīng)凈化的氣體混合物經(jīng)過(guò)導(dǎo)管36放出，而且載荷的輔助吸收劑經(jīng)過(guò)導(dǎo)管39離開(kāi)。與吸收有關(guān)的溫度和壓力分別為0～90℃和10～75巴。
載荷的輔助吸收劑通過(guò)裝有減壓閥(未畫(huà)出)的導(dǎo)管39。減壓下將吸收劑通入分離容器43中，從中解吸氣體的輔助吸收劑，作為部分被再生的吸收劑通過(guò)導(dǎo)管44放出，並且使解吸的氣體在接觸器45中與經(jīng)過(guò)導(dǎo)管47送入的輔助吸收劑接觸，以便從所說(shuō)氣體中除去解吸的硫化氫。接觸后，此氣體經(jīng)過(guò)導(dǎo)管49離開(kāi)接觸器45。
被部分再生的吸收劑經(jīng)過(guò)導(dǎo)管44送入再生器50中。在再生器50中，所說(shuō)的吸收劑得以全部再生，其方法是利用于再沸器51中使部分吸收劑再沸得到的水蒸汽進(jìn)行解吸處理，並且把被加熱的含水蒸汽的流體通入再生器50的底部。與再生吸收劑采用的溫度和壓力本身是公知的，而且與本發(fā)明無(wú)關(guān)。
富硫化氫的氣體經(jīng)過(guò)導(dǎo)管52放出。必要時(shí)，對(duì)所說(shuō)氣體進(jìn)行部分冷凝(未畫(huà)出)可以從所說(shuō)氣體中分離冷凝液，而且經(jīng)再生的輔助吸收劑經(jīng)過(guò)導(dǎo)管53離開(kāi)再生器50并通過(guò)導(dǎo)管34和47。
富硫化氫的氣體經(jīng)過(guò)導(dǎo)管22和52被送入硫回收設(shè)備55中。
在硫回收設(shè)備55中，按照以下兩個(gè)反應(yīng)生產(chǎn)元素硫2H2S+3O2()/() 2H2O+2SO2，和4H2S+2SO2()/() 4H2O+6S。
在適當(dāng)催化劑存在下和在適當(dāng)條件下(這些內(nèi)容本身是已知的，而且與本發(fā)明無(wú)關(guān))，進(jìn)行這兩個(gè)反應(yīng)。元素硫經(jīng)過(guò)導(dǎo)管57離開(kāi)硫回收設(shè)備，而設(shè)備廢氣經(jīng)過(guò)導(dǎo)管58放出。由于此二反應(yīng)是平衡反應(yīng)，所以此設(shè)備廢氣含硫化氫和二氧化硫，此外還可以含有有機(jī)硫化合物。為了從此設(shè)備廢氣中除去硫化合物，所以要對(duì)這種氣體作進(jìn)一步處理。
為此，將所說(shuō)的設(shè)備廢氣經(jīng)過(guò)導(dǎo)管58送入還原反應(yīng)器60中;在所說(shuō)的還原反應(yīng)器60中，于氫和/或一氧化碳等還原性氣體存在下催化處理這種設(shè)備廢氣，以便將硫化氫以外的諸硫化合物(SO2)轉(zhuǎn)化為硫化氫，得到還原的廢氣。所用的催化劑和還原反應(yīng)進(jìn)行的條件本身是已公的，而且與本發(fā)明無(wú)關(guān)。
被還原的設(shè)備廢氣通過(guò)導(dǎo)管61進(jìn)入第二吸收器65中，在此設(shè)備中硫化氫從所說(shuō)廢氣中被選擇性除去。在此第二吸收器65中，被還原的設(shè)備廢氣在大氣壓下與經(jīng)過(guò)導(dǎo)管67供入第二吸收器65中的經(jīng)再生的第一吸收劑逆流接觸，以便得到經(jīng)處理的氣體和用過(guò)的第一吸收劑。經(jīng)處理的氣體通過(guò)導(dǎo)管69送出，而部分載荷的第一吸收劑通過(guò)導(dǎo)管70放出，將這種吸收劑送入導(dǎo)管17和4供第一吸收器使用。
能夠被吸收劑吸收的硫化氫量，隨硫化氫分壓的增高而增大。因此，為了在低分壓下除去一定量硫化氫所需的吸收劑量，比在高分壓下除去同樣量硫化氫所需的吸收劑量大。因?yàn)楸贿€原的廢氣中硫化氫的分壓很小，所以處理被還原的設(shè)備廢氣所需的第一吸收劑量應(yīng)當(dāng)大。
因此，在第一吸收器中使用這種部分載荷的吸收劑或“用過(guò)的吸收劑”，能減少循環(huán)使用的吸收劑量。由于再生載荷的吸收劑需要一定量熱，而所需的熱量與要在本發(fā)明方法中再生的吸收劑量成正比，所以再生這種吸收劑所需的熱量也減少。
在

圖1所示的流程中，為了從氣體混合物和解吸的氣體中除去酸性氣體使用全部部分載荷的第一吸收劑，但是如果供給第一吸收器1的氣體混合物量減少，則可以將部分載荷的第一吸收劑中的一部分，直接供入所說(shuō)的再生器20。
在本發(fā)明方法中，所說(shuō)的第一吸收劑和輔助吸收劑是至少一種胺化合物的水溶液，而且所說(shuō)的輔助吸收劑還可以含有環(huán)丁砜之類的物理吸收劑。作為第一吸收劑使用的胺化合物和輔助吸收劑用的胺化合物是伯胺(如一乙醇胺)或仲胺(如二異丙醇胺)。
在又一實(shí)施方案中，第一吸收劑是叔胺的(例如甲基二乙醇胺、三乙醇胺或二乙基-乙醇胺)水溶液，而輔助吸收劑是從伯胺(如-乙醇胺)和仲胺(如二異丙醇胺)中選出的至少一種胺化合物的水溶液。所說(shuō)的輔助吸收劑還可以包含環(huán)丁砜等物理吸收劑。
所說(shuō)的接觸過(guò)程可以在備有塔板或填料塔中逆流進(jìn)行，或者在填充塔中順流進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種從含酸性氣體的氣體混合物中除去酸性氣體的方法，其中包括下列步驟a)在第一吸收器中，于高壓下使所說(shuō)的氣體混合物與第一吸收劑接觸，產(chǎn)生經(jīng)處理的氣體和載荷的第一吸收劑，然后再生載荷的第一吸收劑產(chǎn)生經(jīng)再生的第一吸收劑和富硫化氫的氣體；b)在輔助吸收器中，于高壓下使耒自步驟a)的經(jīng)處理的氣體與輔助吸收劑接觸，產(chǎn)生經(jīng)凈化的氣體和載荷的輔助吸收劑，然后再生載荷的輔助吸收劑，以產(chǎn)生供入所說(shuō)輔助吸收器的經(jīng)再生的輔助吸收劑和富硫化氫氣體；c)將耒自步驟a)和步驟b)的富硫化氫氣體送入硫回收設(shè)備，使硫化氫轉(zhuǎn)化為元素硫，同時(shí)產(chǎn)生含硫化合物的廢氣，然后從所說(shuō)硫回收設(shè)備中除去元素硫；d)將所說(shuō)廢氣中除硫化氫之外的所說(shuō)硫化合物還原，以產(chǎn)生經(jīng)還原的廢氣；e)在第二吸收器中，于接近大氣壓下使耒自步驟d)的經(jīng)還原的廢氣與耒自步驟a)的經(jīng)再生的第一吸收劑接觸，以產(chǎn)生無(wú)硫氣體和部分載荷的第一吸收劑；以及f)將部分載荷的第一吸收劑送入所說(shuō)的第一吸收器供步驟a)接觸時(shí)使用。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)載荷的第一吸收劑的再生包括降低所說(shuō)載荷的吸收劑中的壓力並從所說(shuō)吸收劑中分離解吸的氣體，以便產(chǎn)生經(jīng)半再生的吸收劑，隨后再完全再生所說(shuō)經(jīng)半再生的吸收劑。
3.按照權(quán)利要求2中所述的方法，其中使所說(shuō)的解吸氣體與吸收劑接觸。
4.按照權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)載荷的輔助吸收劑的再生包括減小所說(shuō)的載荷的吸收劑中壓力，並從所說(shuō)吸收劑中分離解吸的氣體，以產(chǎn)生經(jīng)半再生的吸收劑，隨后再完全再生所說(shuō)的經(jīng)半再生的吸收劑。
5.按照權(quán)利要求4中所述的方法，其中使所說(shuō)的解吸氣體與吸收劑接觸。
6.按照權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所說(shuō)的第一吸收劑和輔助吸收劑是至少一種胺化合物的水溶液。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中所說(shuō)的輔助吸收劑還含有物理吸收劑。
8.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中所說(shuō)的胺化合物是伯胺或仲胺。
9.按照權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述的第一吸收劑是叔胺水溶液，而且其中所說(shuō)的輔助吸收劑是從伯胺和仲胺中選出的至少一種胺化合物的水溶液。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中所說(shuō)的輔助吸收劑還含有物理吸收劑。
11.一種從含酸性氣體的氣體混合物中除去酸性氣體的方法，基本上如說(shuō)明書(shū)中參照附圖所進(jìn)行的描述。
全文摘要
從含酸性氣體的氣體混合物(m)中除去酸性氣體的方法，該方法包括使m與第一吸收劑(G)在吸收器(3)中接觸產(chǎn)生經(jīng)處理的氣體(m
文檔編號(hào)B01D53/14GK1048811SQ9010380
公開(kāi)日1991年1月30日 申請(qǐng)日期1990年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月26日
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