DE102006024190A1 - Removal of sour gas from olefin-containing gas stream in petrochemical plant, contacts gases with alkaline liquor to form solid salts and purified gas stream - Google Patents

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Abstract

The gas stream containing the sour gas (1) is regulated (2) to a temperature below 90[deg]C. It is subjected to chemical- and physical treatment by contact with an alkaline liquor (4). A solids fraction entirely composed of salts, and a sour-gas-free, gaseous fraction (5) are formed. The method is carried out in the preferred pressure range: 18-19 bar. Should five-stage compression of the gases containing sour gas be required in the plant, the inventive method is carried out between the fourth and fifth stages. Following the fourth stage of compression, the sour-gas-containing stream is cooled down in a stage cooler, using water coolant. It is then heated to a temperature below 90[deg]C. After removal of sour gas, it is again cooled in a stage cooler, using water coolant. It is then further compressed in the fifth compressor stage. A fluidized bed dryer (3), preferably a fluidized bed granulator or a suspension- and pastes dryer, is used in the process. The solids fraction is extracted in the form of granular salts, from the fluidized bed dryer. It is extracted as dust with the sour-gas-free gas stream, from the fluidized bed dryer. It is separated from the sour-gas-free gases using any suitable equipment, e.g. a dust filter and/or cyclone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Sauergasen aus einem Gasstrom in einer chemischen oder petrochemischen Anlage.The The invention relates to a method for removing acid gases a gas stream in a chemical or petrochemical plant.

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.For the purposes of the present invention, acid gases are components which react with basic substances to form salts. In the chemical and petrochemical industry there is often the need to purify gas streams of sour gases such as carbon dioxide (CO 2 ), hydrogen sulfide (H 2 S), carbonyl sulfide (COS) or nitrous gases, if these substances are undesirable in the end products and / or the process sequence to disturb. For example, in the production of ethylene by thermal or pyrolytic cleavage of a hydrocarbon-containing feed in a cracking furnace, the generated cracking gas is largely freed of the above-described substances in a caustic soda wash, since these cause disruptions in the subsequent separation units.

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.To In the prior art, such lye washing is formed as a column. In these columns it comes regularly to polymer formation, which the function of the columns is significantly affected, leaving a regular cleaning shutdown is indispensable for polymer removal. additionally cause such columns a significant pressure loss in the investment and thereby determine a significant portion of the investment and Operating cost.

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.Of the Salinity, the waste liquor produced in such caustic washings, is for direct disposal (for example, by the introduction of waste liquor in a body of water) too high. Therefore, from the spent liquor in often complex process steps (for Example flocculation, filtration and centrifugation) produces a sludge, then fed to a landfill can be. Although such a sludge is puncture resistant, it shows still a weight of 80% water, so that the Landfill costs are mainly due to the water. In petrochemical large plants arise so daily Pollutant amounts in the ton range, which are filled, transported and deposited Need to become. Due to the high amount of pollutants and the expensive treatment technology fall in such plants so costs amounting to several million euros at.

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.Of the Invention is therefore the object of a method of the initially mentioned To design a way that both the polymer formation during the Sour gas removal avoided and especially the amount of waste to be dumped and their handling is minimized or simplified.

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.These Task is solved by that the acid gas containing gas stream to a temperature of less as 90 ° C and under intensive contact with subjected to a chemical and physical treatment being, being a complete salt fraction solids fraction and an acid gas-free gas fraction arises.

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.By the setting according to the invention the temperature of the sour gas-containing gas stream to a temperature less than 90 ° C, will be above 100 ° C avoiding polymer formation avoided. The lye is separated by a suitable device in the sour gas-containing gas stream nebulized. The sour gases are absorbed by the lye droplets and react to salt. The fleeting ones Ingredients (especially water) of the lye droplets go into the gas phase and the salt is formed in the form of salt crystals. The used Amount of caustic solution is chosen that the sour gas is safely removed from the gas stream to be treated become. The salt crystals that make up the solids fraction can be light from the now sour gas-free gas fraction (for example by gravity separation, Cyclone, filtration and / or similar) separated and as solid and dry waste from a landfill supplied become.

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.In A preferred embodiment of the invention is the inventive method in a pressure range between 15 and 20 bar, in particular between 18 and 19 bar, performed. By the setting of the pressure between 15 and 20 bar, in particular between 18 and 19 bar, becomes an uneconomical size of the equipment, as they do at low pressures would be required avoided.

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.In a preferred embodiment of the invention in a plant with a necessary five-stage compression of the sour gas-containing gas, the inventive method between the fourth and fifth stage of the compressor is performed. Realizing the process on the suction side of the compressor would require an uneconomical increase in compressor capacity and, due to the associated increase in the kiln outlet pressure in the case of olefin plants, lead to a reduction in the olefin yield. Appropriately, the gas stream containing acid gas is cooled after the fourth stage of the compressor for condensation of water vapor and gasoline components by means of a stage cooler with cooling water cooling, then warmed again to less than 90 ° C and cooled again after removal of acid gas via another stage cooler with cooling water cooling and with the fifth Compressor stage further compressed. The process of the invention is preferably used in plants for the production of olefins from hydrocarbon-containing use, wherein an olefin-rich gas (crude gas) is formed, compressed, freed from acid gases and separated into the individual olefins.

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.Of the Use of a fluid bed dryer to carry out of the method also proves to be advantageous. The lye is sprayed as a fine mist on a Fluidisierungsboden through the hot gas stream containing sour gas from below into the fluid bed dryer is initiated. In a preferred embodiment of the invention the formed salts as anhydrous granules from a fluidized bed granulator deducted, whereby they can be disposed of in a simple manner. In In a further embodiment of the invention, the salts formed as dust with the gas flow freed from acid gases from a fluid bed dryer deducted and over a suitable device (dust filter, cyclone) from the gas stream removed and disposed of.

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.With The invention succeeds in particular acid gases from a gas stream to effectively remove in a chemical or petrochemical plant. The Formation of consuming to be disposed of waste liquor is just like clogging of sour gas removal by polymerization avoided and so reduced the operating and investment costs.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:The Invention and further details of the invention are hereinafter explained in more detail with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. in this connection demonstrate:

1 schematische Darstellung einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem Fließbetttrockner und der Entfernung der Salze als Granulat in einer Olefinanlage 1 schematic representation of an embodiment of the invention with a fluidized bed dryer and the removal of the salts as granules in an olefin plant

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 Schematic representation of an embodiment of the invention with a fluid bed dryer and the salt removal as dust in an olefin plant After the fourth stage of compression and cooling, the gas stream containing acid gas ( 1 . 1 ) heated to a temperature of below 90 ° C ( 2 ) and into the fluidization tray of the fluid bed dryer ( 3 ) guided. In the fluid bed dryer, the lye ( 4 ) sprayed as a fine mist on the Fluidisierungsboden where it gets into intense contact with the acid gases and reacts to salts. The now sour gas-free gas stream is withdrawn via the top of the fluidized bed dryer ( 5 ), washed with water ( 6 ), cooled down again ( 7 ) and forwarded to the fifth compressor stage ( 8th ). The solids fraction of the salts is removed from the fluid bed dryer as granules and disposed of ( 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). 2 shows the warming ( 2 ) of the sour gas-containing gas stream after the fourth compressor stage and subsequent cooling ( 1 ). The heated gas stream enters the fluidization tray of the fluid bed dryer ( 3 ) in contact with the sprayed liquor ( 4 ). The acid gases contained in the gas stream react with the liquor to form fine solid salt particles, which together with the now acid gas-free gas stream over the top of the fluidized bed dryer ( 3 ) subtracted from ( 5 ). In the filter (F), the solid salt particles are separated from the gas stream and carried out ( 9 ). The gas stream is washed with water ( 6 ), cooled ( 7 ) and to the fifth compressor stage ( 8th ).

Claims (8)

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.Process for the removal of acid gases (components which react with basic substances to form salts) from a gas stream in a chemical or petrochemical plant, characterized in that the gas stream containing sour gas is adjusted to a temperature of less than 90 ° C and then intensive contact with a liquor is subjected to a chemical and physical treatment, wherein a completely consisting of salts solids fraction and an acid gas-free gas fraction is formed. 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.Method according to claim 1, characterized in that that the process is in a pressure range between 15 and 20 bar, especially between 18 and 19 bar, is performed. 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.Method according to claim 1 or 2, characterized that the procedure, in the case of a five-step necessary in the plant Compression of the sour gas-containing gas, between the fourth and fifth Stage of the compressor performed becomes. 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.Method according to claim 3, characterized that the sour gas-containing gas after the fourth stage of the compressor by means of a step cooler cooled with cooling water cooling, then on a temperature of less than 90 ° C is warmed and after the sour gas removal over a another step cooler with cooling water cooling again chilled and with the fifth Compressor stage is further compressed. 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.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the process in a plant for the production of olefins from hydrocarbon-containing feed, wherein an olefin-rich Gas (raw gas) is produced, compressed, freed from acid gases and stored in the individual olefins is separated. 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.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a fluid bed dryer, preferably a fluid bed granulator or a suspension and paste dryer, is used to carry out the process. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Salzen bestehende Feststofffraktion als Granulat aus dem Fließbetttrockner abgezogen wird.Method according to Claim 6, characterized that consists of salts existing solids fraction as granules the fluid bed dryer is deducted. 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.Method according to Claim 6, characterized that the solids fraction consisting of salts as dust with the sour gas-free gas stream withdrawn from the fluidized bed dryer and a suitable Device (dust filter, cyclone) from the sour gas-free gas stream Will get removed.
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