DE102006024190A1 - Verfahren zur Sauergasentfernung in petrochemischen Anlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Sauergasen aus einem Gasstrom in einer chemischen oder petrochemischen Anlage. Der Sauergas enthaltende Gasstrom (1) wird auf eine Temperatur von unter 90°C erwärmt (2) und in den Fluidisierungsboden des Fließbetttrockners (3) geführt. Im Fließbetttrockner wird die Lauge (4) als feiner Nebel auf den Fluidisierungsboden gesprüht, wo sie in intensiven Kontakt mit den Sauergasen gerät und zu Salzen reagiert. Der nunmehr sauergasfreie Gasstrom wird über den Kopf des Fließbetttrockners abgezogen (5), gewaschen (6), wieder abgekühlt (7) und weitergeleitet (8). Die Feststofffraktion der Salze wird aus dem Fließbetttrockner als Granulat abgeführt und entsorgt (9).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Sauergasen aus einem Gasstrom in einer chemischen oder petrochemischen Anlage.
• Unter Sauergasen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Komponenten zu verstehen, die mit basischen Stoffen unter Bildung von Salzen reagieren. In der chemischen und petrochemischen Industrie besteht vielfach die Notwendigkeit Gasströme von Sauergasen wie Kohlendioxid (CO₂), Schwefelwasserstoff (H₂S), Carbonylsulfid (COS) oder nitrosen Gasen zu reinigen, wenn diese Stoffe in den Endprodukten unerwünscht sind und/oder den Verfahrensablauf stören. Beispielsweise wird bei der Erzeugung von Ethylen durch thermische oder pyrolytische Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes in einem Spaltofen das erzeugte Spaltgas in einer Natronlaugenwäsche weitgehend von den oben beschriebenen Stoffen befreit, da diese in den nachfolgenden Trenneinheiten Störungen verursachen.
• Nach dem Stand der Technik ist eine derartige Laugenwäsche als Kolonne ausgebildet. In diesen Kolonnen kommt es regelmäßig zu Polymerbildung, wodurch die Funktion der Kolonnen erheblich beeinträchtigt wird, so dass eine regelmäßige Reinigungsabschaltung zur Polymerentfernung unumgänglich ist. Zusätzlich verursachen derartige Kolonnen einen erheblichen Druckverlust in der Anlage und bestimmen dadurch einen erheblichen Teil der Investitions- und Betriebskosten.
• Der Salzgehalt, der bei solchen Laugenwäschen entstehenden Ablauge, ist für eine direkte Entsorgung (zum Beispiel durch die Einleitung der Ablauge in ein Gewässer) zu hoch. Daher wird aus der Ablauge in häufig aufwendigen Verfahrensschritten (zum Beispiel Flockung, Filtration und Zentrifugation) ein Schlamm erzeugt, der dann einer Deponierung zugeführt werden kann. Ein solcher Schlamm ist zwar stichfest, weist aber immer noch einen Gewichtsanteil von 80% Wasser auf, so dass die Deponiekosten im Wesentlichen auf das Wasser zurückzuführen sind. In petrochemischen Großanlagen entstehen so tägliche Schadstoffmengen im Tonnenbereich, die abgefüllt, transportiert und deponiert werden müssen. Aufgrund der hohen Schadstoffmenge und der teuren Behandlungstechnik fallen in derartigen Anlagen so Kosten in der Höhe mehrerer Millionen Euro an.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dahingehend auszugestalten, dass sowohl die Polymerbildung während der Sauergasentfernung vermieden und vor allem die zu deponierende Abfallmenge und deren Handhabung minimiert beziehungsweise vereinfacht wird.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Sauergas enthaltende Gasstrom auf eine Temperatur von weniger als 90°C eingestellt wird und unter anschließendem intensivem Kontakt mit einer Lauge einer chemischen und physikalischen Behandlung unterzogen wird, wobei eine vollständig aus Salzen bestehende Feststofffraktion und eine sauergasfreie Gasfraktion entsteht.
• Durch die erfindungsgemäße Einstellung der Temperatur des Sauergas enthaltenden Gasstroms auf eine Temperatur von weniger als 90°C, wird die oberhalb von 100°C einsetzende Polymerbildung vermieden. Die Lauge wird durch eine geeignete Einrichtung in den Sauergas enthaltenden Gasstrom vernebelt. Die Sauergase werden von den Laugentröpfchen absorbiert und reagieren zu Salzen. Die flüchtigen Bestandteile (vor allem Wasser) der Laugentröpfchen gehen in die Gasphase über und das Salz wird in Form von Salzkristallen gebildet. Die verwendete Laugenmenge wird so gewählt, dass die Sauergase sicher aus dem zu behandelnden Gasstrom entfernt werden. Die Salzkristalle, die die Feststofffraktion bilden, können leicht von der nun sauergasfreien Gasfraktion (zum Beispiel durch Schwerkraftabscheidung, Zyklon, Filtrieren und/oder ähnliches) getrennt und als feste und trockene Abfallstoffe einer Deponierung zugeführt werden.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Druckbereich zwischen 15 und 20 bar, insbesondere zwischen 18 und 19 bar, durchgeführt. Durch die Einstellung des Druckes zwischen 15 und 20 bar, insbesondere zwischen 18 und 19 bar, wird eine unwirtschaftliche Größe der Apparaturen, wie sie bei niedrigen Drücke erforderlich wäre, vermieden.
• Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung in einer Anlage mit einer notwendigen fünfstufigen Verdichtung des Sauergas enthaltenden Gases wird das erfindungsgemäße Verfahren zwischen der vierten und fünften Stufe des Verdichters durchgeführt. Eine Realisierung des Verfahrens auf der Saugseite des Verdichters würde eine unwirtschaftliche Erhöhung der Verdichterleistung erforderlich machen und wegen der damit verbundenen Erhöhung des Ofenaustrittsdruckes im Falle von Olefinanlagen zu einer Verringerung der Olefinausbeute führen. Zweckmäßigerweise wird der Sauergas enthaltende Gasstrom nach der vierten Stufe des Verdichters zur Auskondensation von Wasserdampf und Benzinkomponenten mittels eines Stufenkühlers mit Kühlwasserkühlung abgekühlt, anschließend wieder auf weniger als 90°C angewärmt und nach der Sauergasentfernung über einen weiteren Stufenkühler mit Kühlwasserkühlung wieder abgekühlt und mit der fünften Verdichterstufe weiterverdichtet. Bevorzugt findet das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung in Anlagen zur Erzeugung von Olefinen aus kohlenwasserstoffhaltigem Einsatz, wobei ein olefinreiches Gas (Rohgas) entsteht, verdichtet, von Sauergasen befreit und in die einzelnen Olefine getrennt wird.
• Der Einsatz eines Fließbetttrockners zur Durchführung des Verfahrens erweist sich ebenso als vorteilhaft. Die Lauge wird als feiner Nebel auf einen Fluidisierungsboden gesprüht, durch den der warme, Sauergas enthaltende Gasstrom von unten in den Fließbetttrockner eingeleitet wird. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die gebildeten Salze als wasserfreies Granulat aus einem Fließbettgranulator abgezogen, wodurch sie auf einfache Art entsorgt werden können. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die gebildeten Salze als Staub mit dem von Sauergasen befreiten Gasstrom aus einem Fließbetttrockner abgezogen und über eine geeignete Vorrichtung (Staubfilter, Zyklon) aus dem Gasstrom entfernt und entsorgt.
• Mit der Erfindung gelingt es insbesondere Sauergase aus einem Gasstrom in einer chemischen oder petrochemischen Anlage effektiv zu entfernen. Die Entstehung von aufwendig zu entsorgender Ablauge wird ebenso wie ein Zusetzen der Sauergasentfernung durch Polymerisation vermieden und so die Betriebs- und Investitionskosten gesenkt.
• Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
• 1 schematische Darstellung einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem Fließbetttrockner und der Entfernung der Salze als Granulat in einer Olefinanlage
• 2 schematische Darstellung einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem Fließbetttrockner und der Salzentfernung als Staub in einer Olefinanlage Nach der vierten Stufe der Verdichtung und der Abkühlung wird der Sauergas enthaltende Gasstrom (1, 1) auf eine Temperatur von unter 90°C erwärmt (2) und in den Fluidisierungsboden des Fließbetttrockners (3) geführt. Im Fließbetttrockner wird die Lauge (4) als feiner Nebel auf den Fluidisierungsboden gesprüht, wo sie in intensiven Kontakt mit den Sauergasen gerät und zu Salzen reagiert. Der nunmehr sauergasfreie Gasstrom wird über den Kopf des Fließbetttrockners abgezogen (5), mit Wasser gewaschen (6), wieder abgekühlt (7) und zur fünften Verdichterstufe weitergeleitet (8). Die Feststofffraktion der Salze wird aus dem Fließbetttrockner als Granulat abgeführt und entsorgt (9).
• 2 zeigt die Erwärmung (2) des Sauergas enthaltenden Gasstroms nach der vierten Verdichterstufe und anschließender Abkühlung (1). Der erwärmte Gasstrom tritt im Fluidisierungsboden des Fließbetttrockners (3) in Kontakt mit der versprühten Lauge (4). Die im Gasstrom enthaltenen Sauergase reagieren mit der Lauge zu feinen festen Salzpartikeln, die gemeinsam mit dem nunmehr sauergasfreien Gasstrom über den Kopf des Fließbetttrockners (3) abgezogen werden (5). Im Filter (F) werden die festen Salzpartikel vom Gasstrom getrennt und ausgeführt (9). Der Gasstrom wird mit Wasser gewaschen (6), abgekühlt (7) und zur fünften Verdichterstufe geführt (8).

Claims (8)

1. Verfahren zur Entfernung von Sauergasen (Komponenten, die mit basischen Stoffen unter Bildung von Salzen reagieren) aus einen Gasstrom in einer chemischen oder petrochemischen Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauergas enthaltende Gasstrom auf eine Temperatur von weniger als 90°C eingestellt wird und unter anschließendem intensivem Kontakt mit einer Lauge einer chemischen und physikalischen Behandlung unterzogen wird, wobei eine vollständig aus Salzen bestehende Feststofffraktion und eine sauergasfreie Gasfraktion entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Druckbereich zwischen 15 und 20 bar, insbesondere zwischen 18 und 19 bar, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren, im Falle einer in der Anlage notwendigen fünfstufigen Verdichtung des Sauergas enthaltenden Gases, zwischen der vierten und fünften Stufe des Verdichters durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sauergas enthaltende Gas nach der vierten Stufe des Verdichters mittels eines Stufenkühlers mit Kühlwasserkühlung abgekühlt, anschließend auf eine Temperatur von weniger als 90°C angewärmt wird und nach der Sauergasentfernung über einen weiteren Stufenkühler mit Kühlwasserkühlung wieder abgekühlt und mit der fünften Verdichterstufe weiterverdichtet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einer Anlage zur Erzeugung von Olefinen aus kohlenwasserstoffhaltigem Einsatz angewendet wird, wobei ein olefinreiches Gas (Rohgas) entsteht, verdichtet, von Sauergasen befreit und in die einzelnen Olefine getrennt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens ein Fließbetttrockner, vorzugsweise ein Fließbettgranulator oder ein Suspensions- und Pastentrockner, verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Salzen bestehende Feststofffraktion als Granulat aus dem Fließbetttrockner abgezogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Salzen bestehende Feststofffraktion als Staub mit dem sauergasfreien Gasstrom aus dem Fließbetttrockner abgezogen und über eine geeignete Vorrichtung (Staubfilter, Zyklon) aus dem sauergasfreien Gasstrom entfernt wird.