DE102015101415A1 - Verfahren und Anlage zur Reinigung von Rohgasen mittels physikalischer Gaswäsche - Google Patents
Verfahren und Anlage zur Reinigung von Rohgasen mittels physikalischer Gaswäsche Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015101415A1 DE102015101415A1 DE102015101415.7A DE102015101415A DE102015101415A1 DE 102015101415 A1 DE102015101415 A1 DE 102015101415A1 DE 102015101415 A DE102015101415 A DE 102015101415A DE 102015101415 A1 DE102015101415 A1 DE 102015101415A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- methanol
- gas
- coolant
- mol
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/16—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with non-aqueous liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1462—Removing mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/52—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
- C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
- C09K5/042—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising compounds containing carbon and hydrogen only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
- C10K1/004—Sulfur containing contaminants, e.g. hydrogen sulfide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
- C10K1/005—Carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/202—Alcohols or their derivatives
- B01D2252/2021—Methanol
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/16—Hydrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/30—Sulfur compounds
- B01D2257/304—Hydrogen sulfide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0465—Composition of the impurity
- C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0465—Composition of the impurity
- C01B2203/0485—Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
- C09K2205/10—Components
- C09K2205/12—Hydrocarbons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/50—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using absorption, i.e. with selective solvents or lean oil, heavier CnHm and including generally a regeneration step for the solvent or lean oil
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
- F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
- F25J2220/66—Separating acid gases, e.g. CO2, SO2, H2S or RSH
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Verfahren zur Abtrennung unerwünschter, insbesondere acider Gasbestandteile, aus einem Rohgas, insbesondere Rohsynthesegas, durch Absorption mit kaltem Methanol als physikalischem Waschmittel, wobei das Methanol in einer Kompressionskältemaschine unter Verwendung eines Mehrkomponenten-Kühlmittels abgekühlt wird. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Kühlmittels erbringt signifikante Vorteile hinsichtlich der in der Kompressionskältemaschine benötigten Verdichterleistung zur Bereitstellung einer festgelegten Kühlleistung.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung unerwünschter, insbesondere acider Gasbestandteile, beispielsweise Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, aus einem Rohgas, insbesondere Rohsynthesegas, durch Absorption mit kaltem Methanol als physikalischem Waschmittel, wobei das Methanol in einer Kompressionskältemaschine unter Verwendung eines neuartigen Kühlmittels abgekühlt wird.
- Die Erfindung betrifft auch eine Kühlmittelzusammensetzung sowie ferner eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
- Stand der Technik
- Verfahren zur Abtrennung von unerwünschten Begleitstoffen aus technischen Rohgasen mittels physikalischer Absorption oder Gaswäsche sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. So können mit solchen Verfahren unerwünschte, acide Bestandteile aus durch Vergasung oder Reformierung von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen erzeugten Rohsynthesegasen, beispielsweise Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S), aber auch weitere Bestandteile wie Carbonylsulfid (COS) und Cyanwasserstoff (HCN), von den erwünschten Synthesegasbestandteilen Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) sicher bis in den Spurenbereich entfernt werden. Ein bekanntes und häufig angewendetes Verfahren ist das Rectisol-Verfahren, das in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Aufl. Bd. 15, S. 399 ff. grundsätzlich beschrieben wird. Im Rectisol-Verfahren erfolgt die Aufnahme der oben erwähnten, unerwünschten Störkomponenten durch kaltes, d. h. signifikant unter Umgebungstemperatur abgekühltes Methanol als Absorbens oder Waschmittel, wobei in einer Absorberkolonne ein intensiver Stoffaustausch zwischen dem Rohgas und dem Waschmittel erfolgt. Dabei erhöht sich die Löslichkeit der unerwünschten Gasbestandteile drastisch mit sinkender Temperatur des Methanols und zunehmendem Druck, während sie für Wasserstoff und Kohlenmonoxid praktisch konstant bleibt. Methanol hat zudem den Vorteil, selbst bei Temperaturen bis hinab zu –75 °C noch eine geringe Viskosität und somit gute Stoff- und Wärmeübertragungseigenschaften aufzuweisen.
- Das als Absorptionsmittel verwendete, mit den Störkomponenten beladene Methanol wird im Rectisol-Verfahren über Regenerierungsanlagen im Kreis gefahren. In den Regenerierungsanlagen wird das beladene Methanol von den absorbierten Gasen auf physikalischem Wege befreit. Dabei wird in einem ersten Regenerierungsschritt CO2 durch Druckentspannung und/oder Strippen mit einem Gas, beispielsweise Stickstoff, aus dem beladenen Methanol-Absorptionsmittel entfernt. In einem zweiten Regenerierungsschritt werden die schwefelhaltigen Gase, COS und H2S, durch Erhitzen abgetrieben. Häufig wird angestrebt, ein möglichst CO2-freies COS/H2S-Gas zu erzeugen, da dessen wirtschaftlich interessante Weiterverarbeitung durch eine Vermischung mit CO2 beeinträchtigt wird.
- Beim Rectisol-Verfahren wird zwischen dem Standardverfahren und dem selektiven Rectisol-Verfahren unterschieden. Bei dem Standard-Rectisol-Verfahren werden die Begleitgase COS/H2S und das CO2 gemeinsam, in einem Absorptionsschritt aus dem Rohsynthesegas abgetrennt. Dagegen werden bei dem sogenannten selektiven Rectisol-Verfahren die schwefelhaltigen Begleitgase COS/H2S und das CO2 jeweils in separaten, nacheinander ablaufenden Absorptionsschritten aus dem Rohsynthesegas abgetrennt. Diese selektive Absorption wird durch geeignete Einstellung der Verfahrensparameter, insbesondere des Mengenverhältnisses von Absorptionsmittel und zu absorbierendem Gas, ermöglicht. Der Vorteil der selektiven Absorption liegt darin, dass das COS/H2S- und das CO2-Gas schon bei der Absorption zum größten Teil getrennt gehalten werden und nur der kleinere Teil bei der Regenerierung des Methanols getrennt werden muss.
- Nach Durchlaufen von zumeist mehreren Regenerierungsschritten werden mehrere Teilströme des von den Störkomponenten befreiten Methanols zu der Absorberkolonne zurückgeführt. Um die benötigte Kälte in die Absorberkolonne einzubringen, wird ein teilbeladener Methanol-Teilstrom aus der Absorberkolonne herausgeführt, in indirektem Wärmetausch mit einem Kühlmittel in einem außerhalb der Absorberkolonne angeordneten Wärmetauscher abgekühlt und anschließend in die Absorberkolonne zurückgeführt. Die Abkühlung des Kühlmittels erfolgt dabei in einer Kompressionskältemaschine mit zumeist mehreren Verdichterstufen. Als Kühlmittel werden dabei Stoffe wie beispielsweise Ammoniak oder Propylen eingesetzt, wie es in dem deutschen Wikipedia-Artikel „Kompressionskältemaschine", abgerufen am 20.01.2015, gelehrt wird. Bei Verwendung von Propylen als Kühlmittel werden unter typischen Betriebsbedingungen Temperaturen von –44 °C auf der Kühlmittelseite bzw. –25 bis –35 °C auf der Methanol-Waschmittelseite erreicht.
- Da die Kühlung des Waschmittels einen signifikanten Energieverbraucher innerhalb des Rectisol-Verfahrens darstellt, müssen Bemühungen zur energetischen Optimierung dieses Verfahrens auch die Kälteerzeugung berücksichtigen.
- Beschreibung der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das eine Verbesserung des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens insbesondere hinsichtlich des Energieverbrauchs darstellt. Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst:
Verfahren zur Abtrennung unerwünschter Gasbestandteile, insbesondere Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, aus einem Rohgas, insbesondere Rohsynthesegas, mit Methanol als Waschmittel, umfassend folgende Schritte: - a) Zuführen des Rohgases zu der Absorptionsvorrichtung,
- b) Abkühlen eines aus der Absorptionsvorrichtung abgezogenen Methanol-Teilstroms durch indirekten Wärmetausch mit einem Kühlmittel in einem außerhalb einer Absorptionsvorrichtung angeordneten Wärmetauscher und Rückführen des abgekühlten Methanol-Teilstroms in die Absorptionsvorrichtung, wobei das Kühlmittel in einer Kompressionskältemaschine abgekühlt wird, die mindestens eine Kompressionsstufe beinhaltet,
- c) Inkontaktbringen des Rohgases mit dem abgekühlten Methanol-Teilstrom und mit mindestens einem weiteren, aus nachgeschalteten Verfahrensstufen rückgeführten Methanol-Teilstrom in der Absorptionsvorrichtung, wobei ein an unerwünschten Gasbestandteilen abgereicherter Prozessgasstrom und ein an unerwünschten Gasbestandteilen angereicherter, beladener Methanol-Teilstrom erhalten wird,
- d) mehrstufige Regenerierung des beladenen Methanol-Teilstroms durch Druckerniedrigung und/oder Temperaturerhöhung, der optional weitere Absorptionsschritte zur Abtrennung weiterer unerwünschter Gasbestandteile aus dem Prozessgasstrom zwischengeschaltet oder nachgeschaltet sein können, wobei mindestens ein regenerierter Methanol-Teilstrom erhalten wird, der nach Schritt c) zurückgeführt wird und wobei Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltende Gasströme erhalten werden, die aus dem Verfahren entfernt werden,
- Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine erfindungsgemäße Kühlmittelzusammensetzung und eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:
Kühlmittelzusammensetzung zur Verwendung in einem Verfahren zur Abtrennung unerwünschter Gasbestandteile, insbesondere Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, aus einem Rohgas, insbesondere Rohsynthesegas, mit Methanol als Waschmittel, enthaltend 5 bis 15 mol-% Ethylen, 5 bis 15 mol-% n-Butan, 30 bis 40 mol-% Propan und 30 bis 60 mol-% Propylen. - Anlage zur Abtrennung unerwünschter Gasbestandteile, insbesondere Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, aus einem Rohgas, insbesondere Rohsynthesegas, mit Methanol als Waschmittel, umfassend folgende Anlagenteile:
- – mindestens eine Absorptionsvorrichtung zur Abtrennung unerwünschter Gasbestandteile aus einem Rohgas mit Methanol als Waschmittel,
- – mindestens eine Regenerierungsvorrichtung zur Erzeugung regenerierter oder teilregenerierter Teilströme des Methanol-Waschmittels,
- – Leitungen und Fördervorrichtungen zum Aufbau eines oder mehrerer Kreisläufe des Methanol-Waschmittels, wobei das Methanol-Waschmittel sämtliche Absorptions- oder Regenerierungsvorrichtungen passiert,
- – Leitungen zum Zuführen und Abführen von Prozessgasströmen zu den und von den Absorptions- oder Regenerierungsvorrichtungen,
- – Leitungen zum Zuführen des Rohgases und zum Abführen des an unerwünschten Gasbestandteilen abgereicherten Prozessgasstroms sowie mindestens eines Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasstroms,
- – eine mindestens eine Kompressionsstufe beinhaltende Kompressionskältemaschine,
- – mindestens einen Gegenstrom-Wärmetauscher zum Abkühlen eines Methanol-Teilstroms durch indirekten Wärmetausch mit einem Kühlmittel, wobei das Kühlmittel in der Kompressionskältemaschine abgekühlt wird,
- Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, der Kühlmittelzusammensetzung und der Anlage finden sich in den Unteransprüchen.
- Unter Inkontaktbringen in Verfahrensschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Zusammenführen des Rohgasstroms mit den Methanol-Teilströmen unter den Bedingungen des intensiven Stoffaustauschs in der Absorptionsvorrichtung verstanden. Der Begriff umfasst nicht notwendigerweise den ersten Kontakt des Rohgases mit dem Methanol-Waschmittel, der bereits in der Zuführleitung zu der Absorptionsvorrichtung erfolgen kann, falls Rohgas und Methanol der Absorptionsvorrichtung über eine gemeinsame Leitung aufgegeben werden.
- Die Absorptionsvorrichtung ist bevorzugt als Absorptionskolonne ausgeführt. Auch andere Absorptionsvorrichtungen sind möglich, werden aber weniger bevorzugt. Am häufigsten wird die Absorptionskolonne dabei als Bodenkolonne ausgestaltet.
- Methoden zur Regenerierung des Methanol-Waschmittels, also seine Befreiung von den abgetrennten Störkomponenten, sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Sie werden im oben genannten Stand der Technik ausführlich beschrieben und umfassen Verfahren wie das Strippen mit Dampf oder Inertgasen, beispielsweise Stickstoff, Druckerniedrigung (Entspannung, Flashen) oder Heissregenerierung, sowie beliebige Kombinationen dieser Verfahren.
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Wärmeübertragung zwischen dem Methanol-Waschmittel und dem Kühlmittel bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht optimal verläuft. Diese Verfahren nutzen ein Einstoff-Kühlmittel, typischerweise Ammoniak oder Propylen, die unter festgelegten Druckverhältnissen bei einer konstanten Temperatur verdampfen. In dem Temperaturprofil des für die Kühlung des Methanol-Waschmittels verwendeten Wärmetauschers verbleibt demnach die Temperatur des Kühlmittels in Abhängigkeit von der Ortskoordinate auf konstantem Niveau, während sich die Temperatur des zumeist im Gegenstrom zu dem Kühlmittel durch den Wärmetauscher geführten Methanols stetig verändert und in Richtung auf den Auslass des Methanols aus dem Wärmetauscher absinkt.
- Bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Mehrkomponenten-Kühlmittels verändert sich dessen Verdampfungstemperatur beim Durchlaufen des Wärmetauschers dagegen kontinuierlich, sofern keine azeotrope Zusammensetzung vorliegt. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Kühlmitteln mit Temperatur-Glide. Der Verlauf des Temperaturprofils des den Wärmetauscher durchlaufenden Methanols wird somit besser angenähert, wodurch sich die mittlere Temperaturdifferenz entlang der Austauschfläche und somit der Wärmestrom zwischen den beiden Medien erhöht. Entsprechend kann eine festgelegte Temperaturerniedrigung mit geringerem Energieaufwand erzielt werden.
- Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel und der Methanol-Teilstrom den in Verfahrensschritt 1b) verwendeten Wärmetauscher im Gegenstrom passieren. Auf diese Weise werden die oben dargelegten, vorteilhaften Wirkungen des Mehrkomponenten-Kühlmittels voll ausgeschöpft und es wird ein besonders hoher Wärmeübergang zwischen Kühlmittel und Methanol-Waschmittel erhalten.
- Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Mehrkomponenten-Kühlmittel Ethylen, n-Butan, Propan und Propylen enthält. Insbesondere eine Kühlmittelzusammensetzung, die 5 bis 15 mol-% Ethylen, 5 bis 15 mol-% n-Butan, 30 bis 40 mol-% Propan und 30 bis 60 mol-% Propylen enthält, weist besonders günstige Eigenschaften im Vergleich zur Methanol-Kühlung mit dem Einkomponenten-Kühlmittel Propylen auf. Alle genannten Komponenten weisen ein geringes Gefahrenpotenzial auf und sind nicht toxisch. Bei einer etwaigen Umstellung auf den Betrieb mit einem Mehrkomponenten-Kühlmittel ist lediglich die Logistik für die drei hinzutretenden Komponenten vorzusehen, wenn zuvor bereits Propylen als Einkomponenten-Kühlmittel verwendet wurde. Besonders günstige Betriebserfahrungen wurden mit einer Kühlmittelzusammensetzung gesammelt, die 10 mol-% Ethylen, 10 mol-% n-Butan, 35 mol-% Propan und 45 mol-% Propylen enthält, wie in einem nachfolgenden Zahlenbeispiel dargelegt werden wird.
- In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet die Kompressionskältemaschine drei Kompressionsstufen, in denen eine Verdichtung des dampfförmigen Kühlmittels erfolgt. Eine solche Verdichteranordnung hat sich in der Technik bewährt und weist eine günstige Kosten-Nutzen-Relation auf.
- In besonders bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anlage wird der verdichtete Kühlmitteldampf in einer ersten Kühlstufe im indirekten Wärmetausch, z. B. gegen Kühlwasser, kondensiert und das Kondensat in einer zweiten Kühlstufe im indirekten Wärmetausch gegen einen gemäß Verfahrensschritt 1d) gewonnenen, kalten Kohlendioxid-Gasstrom unterkühlt. Diese Ausgestaltung ist energetisch besonders günstig und nutzt die Kälte des gewonnenen Kohlendioxid-Gasstroms. Letzterer wird dabei erwärmt, bevor er an die Umwelt abgegeben wird, wodurch z. B. Kondensationserscheinungen in oder an dem Ableitungssystem vermieden werden.
- Bevorzugt wird das unterkühlte Kondensat in mindestens einer Verdampfungsstufe verdampft oder teilverdampft, wobei durch adiabate Temperaturerniedrigung eine weitere Abkühlung des erhaltenen Kühlmitteldampfes erfolgt und der so weiter abgekühlte Kühlmitteldampf zum Abkühlen des Methanol-Teilstroms in Verfahrensschritt 1b) verwendet wird. Durch die nochmalige Verdampfung erfolgt eine weitere Abkühlung des Kühlmittels auf die benötigte tiefe Temperatur, bevor der Wärmeaustausch mit dem Methanol-Waschmittel erfolgt.
- In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Anlage mindestens zwei Kühlstufen, wobei der verdichtete Kühlmitteldampf in der ersten Kühlstufe im indirekten Wärmetausch, z. B. gegen Kühlwasser, kondensiert und das Kondensat in einer zweiten Kühlstufe im indirekten Wärmetausch gegen einen gemäß Verfahrensschritt 1d) gewonnenen Kohlendioxid-Gasstrom unterkühlt wird. Wie im Zusammenhang mit der entsprechenden Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt, ist diese Ausgestaltung ist energetisch besonders günstig und nutzt die Kälte des gewonnenen Kohlendioxid-Gasstroms. Letzterer wird dabei erwärmt, bevor er an die Umwelt abgegeben wird.
- Ausführungsbeispiel
- Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs- und Zahlenbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
- Es zeigt die einzige Figur
-
1 ein Fließschema einer beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage. - In der in
1 schematisch dargestellten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage wird über Leitung1 Rohgas (RG), in diesem Fall ein Rohsynthesegas, dass durch Reformierung oder Vergasung kohlenstoffhaltiger Einsatzstoffe in einer vorgeschalteten, bildlich nicht dargestellten Synthesegaserzeugungsanlage hergestellt wurde, in das Gasreinigungsverfahren eingeführt. Das Rohsynthesegas enthält dabei neben den erwünschten Synthesegasbestandteilen Wasserstoff und Kohlenmonoxid auch die unerwünschten, aciden Synthesegasbestandteile Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff. Es wird eine kleine Methanolmenge über Leitung2 in die Leitung1 eingebracht, damit der nachgeschaltete Wärmetauscher3 nicht durch Eisbildung aufgrund von im Rohgas enthaltener Restfeuchte blockiert wird. Das entstehende Mischkondensat wird ausgeschleust und der Aufarbeitung zugeführt (bildlich nicht dargestellt). - Im Wärmetauscher
3 wird der Rohgas-Strom im indirekten Wärmetausch gegen das die Absorberkolonne verlassende Prozessgas und/oder gegen einen kalten CO2-Abgastrom auf Temperaturen von –5 bis 0 °C vorgekühlt und über Leitung4 in den unteren Teil der Absorberkolonne A eingeführt. Die Absorberkolonne ist als Bodenkolonne ausgestaltet und in an sich bekannter Weise zweiteilig aufgebaut, wobei in dem unteren, unterhalb des Trennbodens befindlichen Kolonnenteil eine selektive Abtrennung von H2S mittels einer kleinen Methanol-Waschmittelmenge erfolgt. Der H2S-beladene Sumpfproduktstrom wird über Leitung5 der mehrstufigen Regenerierung R zugeführt, die ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist und daher hier nur als Funktionsblock dargestellt wird. - Im dem oberhalb des Trennbodens befindlichen Teil der Absorberkolonne A erfolgt die Abtrennung von CO2 aus dem Rohgas durch die Zugabe eines über Leitung
8 herangeführten, ersten Methanol-Teilstroms in der Nähe des Kolonnenkopfes (CO2-Feinwäsche) sowie durch die Zugabe eines über Leitung30 herangeführten, zweiten Methanol-Teilstroms in der Nähe der Kolonnenmitte (CO2-Hauptwäsche). Ein mit CO2 beladener Methanol-Teilstrom wird über Leitung28 aus der Absorberkolonne A ausgeleitet, im Gegenstrom-Wärmetauscher26 im indirekten Wärmetausch gegen das erfindungsgemäße Kühlmittel auf Temperaturen von –25 bis –35 °C gekühlt und über Leitung29 in den unterhalb des Trennbodens befindlichen Teil der Absorberkolonne A zurückgeführt wo er als Waschmittel zur Entfernung von H2S dient. - Aus dem unterhalb des Trennbodens befindlichen Teil der Absorberkolonne A wird über Leitung
6 ein weiterer mit CO2 und H2S beladener Methanol-Teilstrom ausgeleitet und der mehrstufigen Regenerierung R zugeführt. - Als Kopfprodukt der Absorberkolonne wird ein an CO2 und H2S abgereicherter Prozessgasstrom PG erhalten und über Leitung
7 aus dem Absorber ausgeleitet. Er kann nachfolgend optional weiteren Reinigungs- und Konditionierungsschritten zugeführt werden. Ferner wird er als Kühlmittel im Wärmetauscher3 verwendet (nicht bildlich dargestellt). - Wie bereits oben ausgeführt, ist die mehrstufige Regenerierung R an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Sie kann das Strippen mit Dampf oder Inertgasen, beispielsweise Stickstoff, eine Druckerniedrigung (Entspannung, Flashen) oder eine Heissregenerierung, sowie beliebige Kombinationen dieser Verfahren umfassen. Das Ziel ist es, ein möglichst CO2-freies H2S-Abgas zu erzeugen, da dessen wirtschaftlich interessante Weiterverarbeitung durch eine Vermischung mit CO2 beeinträchtigt wird. Es wird über Leitung
9 aus der mehrstufigen Regenerierung R abgeführt. Zumeist wird es anschließend einer Schwefelgewinnungsanlage zugeführt, die beispielsweise nach dem Claus-Verfahren arbeitet. - Der in der mehrstufigen Regenerierung R erhaltene CO2-Abgasstrom wird über Leitung
10 abgeführt und anschließend einem Verbraucher zugeführt oder an die Umwelt abgegeben. - Als weitere Produktströme der mehrstufigen Regenerierung R werden mehrere Methanol-Teilströme mit unterschiedlicher Beladung an Störkomponenten erhalten. Aus Vereinfachungsgründen werden in
1 nur zwei dieser Teilströme dargestellt, wobei sie über Leitungen8 bzw.30 zur Absorberkolonne A zurückgeführt werden. - Das für die Kühlung des Methanol-Waschmittels im Wärmetauscher
26 benötigte Kühlmittel enthält 10 mol-% Ethylen, 10 mol-% n-Butan, 35 mol-% Propan und 45 mol-% Propylen. Es wird einer Kompressionskältemaschine auf die benötigte tiefe Temperatur abgekühlt. Dazu wird der Kühlmitteldampf zunächst in den drei Verdichterstufen11 ,12 ,13 ausgehend von 1,25 bar auf einen Druck von 18,1 bar verdichtet. (Sämtliche Druckangaben sind als Absolutdrücke zu verstehen, sofern nicht im Einzelfall anders angegeben.) Über Leitung14 wird der verdichtete Kühlmitteldampf dem Kühler15 aufgegeben, wo er mittels Kühlwasser kondensiert wird. Das kondensierte Kühlmittel wird als gesättigte Flüssigkeit über Leitung16 dem Wärmetauscher17 aufgegeben und in diesem im indirekten Wärmetausch gegen den kalten, über Leitung10 aus der mehrstufigen Regenerierung R herangeführten, kalten CO2-Abgasstrom unterkühlt. Der erwärmte CO2-Abgasstrom wird sodann über einen Kamin an die Umwelt abgegeben, wobei durch die Erwärmung die Kondensation der Luftfeuchte in oder an dem Abgasweg des CO2 verringert wird. - Über Leitung
18 wird das unterkühlte Kühlmittel dem Entspannungsventil19 zugeführt und in diesem auf einen Druck von 6,5 bar entspannt. Über Leitung20 wird das teilentspannte Kühlmittel der Phasentrennvorrichtung21 zugeführt, in der der dampfförmige Anteil des Kühlmittels abgetrennt und über Leitung23 zu der Verdichtung zurückgeführt wird. Der flüssige Anteil des Kühlmittels wird über Leitung22 einem weiteren Entspannungsventil24 zugeführt und dort auf einen Druck von 1,25 bar entspannt. Dies entspricht einer Kühlmitteltemperatur von –44 °C. Die Entspannung an Entspannungsventil24 kann in der technischen Ausführung mehrstufig durchgeführt werden, wobei die letzte Teilentspannung und Verdampfung des Kühlmittels in dem Wärmetauscher26 erfolgt, dem das Kühlmittel über Leitung25 zugeführt wird. Der Wärmetauscher26 ist als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgeführt. In ihm erfolgt die Verdampfung des Kühlmittelgemisches über ein Temperaturintervall im indirekten Wärmetausch gegen den über Leitung28 herangeführten Methanol-Teilstrom. Durch die Verwendung des beschriebenen Kühlmittelgemisches wird, wie oben bereits ausgeführt, der Verlauf des Temperaturprofils des den Wärmetauscher durchlaufenden Methanols bzw. Rohgases besser angenähert, wodurch sich die mittlere Temperaturdifferenz entlang der Austauschfläche und somit der Wärmestrom zwischen den beiden Medien erhöht. Entsprechend kann eine festgelegte Temperaturerniedrigung mit geringerem Energieaufwand erzielt werden. - Das im Wärmetauscher
26 verdampfte Kühlmittel wird über Leitung27 zu der Verdichtung zurückgeführt und steht dort für einen neuen Kühlzyklus zur Verfügung. - Zahlenbeispiel
- In der nachfolgend wiedergegebenen Tabelle werden die für die einzelnen Verdichterstufen benötigten Leistungen, sowie die benötigten Kühlwassermengen in Kühler
15 für zwei Fälle miteinander verglichen, in denen einerseits Propylen als Reinstoff-Kühlmittel und andererseits ein Kühlmittelgemisch, enthaltend 10 mol-% Ethylen, 10 mol-% n-Butan, 35 mol-% Propan und 45 mol-% Propylen, verwendet wurden. Die Randbedingung war, dass im Wärmetauscher26 eine konstante Kühlleistung zur Verfügung gestellt werden soll. - Die Drücke nach den einzelnen Verdichterstufen lagen in beiden Beispielen bei 2,5 bar (Stufe 1), 6,5 bar (Stufe 2) und 18,1 bar (Stufe 3). Der Entspannungsdruck im Wärmetauscher
26 lag bei Verwendung von Propylen als Reinstoff-Kühlmittel bei 1,05 bar und bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kühlmittelgemisches bei 1,25 bar. - Deutlich ist zu erkennen, dass die Verwendung des erfindungsgemäßen Kühlmittelgemisches energetische Vorteile hinsichtlich der für eine bestimmte Kühlleistung benötigten Verdichterleistung erbringt. Insgesamt werden 11 % der Verdichterleistung eingespart. Ferner reduzieren sich der Stoffmengenstrom (Molstrom) des Kühlmittels um 4,9 % und die benötigte Kühlwassermenge um 4,7 %. Tabelle 1: Verdichterleistung und Kühlwassermenge bei Verwendung eines Reinstoff-Kühlmittels bzw. eines Kühlmittelgemischs (Anspruch 9) bei konstanter Kühlleistung
Verdichterleistung / kW Propylen-Kühlmittel (Vgl. bsp.) Kühlmittelgemisch (Erfindung) Stufe 1 2046 1616 Stufe 2 2934 2904 Stufe 3 5435 4736 Gesamt 10415 9256 Molstrom Kühlmittel kmol/h 3417 3249 Kühlwassermenge t/h 2198 2096 - Vorteilhaft ist es weiterhin, dass die Verfahrensbedingungen im Hinblick auf die Auslegung der einzelnen Anlagenteile innerhalb der jeweiligen Toleranzgrenzen für Drücke bzw. Minimal- und Maximaltemperatur liegen, so dass bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kühlmittels dieselben Ausrüstungsteile verwendet werden können wie bei der Verwendung von Propylen als Reinstoff-Kühlmittel. Dies erbringt weitere Vorteile hinsichtlich der Umrüstung einer bereits bestehenden Anlage: Es muss lediglich das in der Kompressionskältemaschine verwendete Kühlmittel ausgetauscht werden.
- Gewerbliche Anwendbarkeit
- Die Erfindung stellt eine energetische Verbesserung eines bewährten Verfahrens zur physikalischen Gaswäsche zur Verfügung, woraus Einsparungen hinsichtlich der Energiekosten und eine geringere Umweltbelastung resultieren. Das vorgeschlagene Kühlmittel ist hinsichtlich seines Gefahrenpotenzials nicht schlechter (Propylen) bzw. sogar besser (Ammoniak) als bislang verwendete Reinstoff-Kühlmittel.
- Bezugszeichenliste
-
- 1 bis 2
- Leitung
- 3
- Wärmetauscher
- 4 bis 10
- Leitung
- 11
- erste Verdichterstufe
- 12
- zweite Verdichterstufe
- 13
- dritte Verdichterstufe
- 14
- Leitung
- 15
- Kühler
- 16
- Leitung
- 17
- Wärmetauscher
- 18
- Leitung
- 19
- Entspannungsventil
- 20
- Leitung
- 21
- Phasentrennvorrichtung
- 22 bis 23
- Leitung
- 24
- Entspannungsventil
- 25
- Leitung
- 26
- Wärmetauscher
- 27 bis 30
- Leitung
- RG
- Rohgas
- PG
- Prozessgas
- A
- Absorberkolonne
- R
- mehrstufige Regenerierung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Aufl. Bd. 15, S. 399 ff. [0003]
- deutschen Wikipedia-Artikel „Kompressionskältemaschine“, abgerufen am 20.01.2015 [0006]
Claims (11)
- Verfahren zur Abtrennung unerwünschter Gasbestandteile, insbesondere Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, aus einem Rohgas, insbesondere Rohsynthesegas, mit Methanol als Waschmittel, umfassend folgende Schritte: a) Zuführen des Rohgases zu der Absorptionsvorrichtung, b) Abkühlen eines aus der Absorptionsvorrichtung abgezogenen Methanol-Teilstroms durch indirekten Wärmetausch mit einem Kühlmittel in einem außerhalb einer Absorptionsvorrichtung angeordneten Wärmetauscher und Rückführen des abgekühlten Methanol-Teilstroms in die Absorptionsvorrichtung, wobei das Kühlmittel in einer Kompressionskältemaschine abgekühlt wird, die mindestens eine Kompressionsstufe beinhaltet, c) Inkontaktbringen des Rohgases mit dem abgekühlten Methanol-Teilstrom und mit mindestens einem weiteren, aus nachgeschalteten Verfahrensstufen rückgeführten Methanol-Teilstrom in der Absorptionsvorrichtung, wobei ein an unerwünschten Gasbestandteilen abgereicherter Prozessgasstrom und ein an unerwünschten Gasbestandteilen angereicherter, beladener Methanol-Teilstrom erhalten wird, d) mehrstufige Regenerierung des beladenen Methanol-Teilstroms durch Druckerniedrigung und/oder Temperaturerhöhung, der optional weitere Absorptionsschritte zur Abtrennung weiterer unerwünschter Gasbestandteile aus dem Prozessgasstrom zwischengeschaltet oder nachgeschaltet sein können, wobei mindestens ein regenerierter Methanol-Teilstrom erhalten wird, der nach Schritt c) zurückgeführt wird und wobei Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltende Gasströme erhalten werden, die aus dem Verfahren entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel aus einem Propylen und mindestens einen weiteren Stoff umfassenden Stoffgemisch besteht.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel und der Methanol-Teilstrom den in Verfahrensschritt 1b) verwendeten Wärmetauscher im Gegenstrom passieren.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel Ethylen, n-Butan, Propan und Propylen enthält.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel 5 bis 15 mol-% Ethylen, 5 bis 15 mol-% n-Butan, 30 bis 40 mol-% Propan und 30 bis 60 mol-% Propylen enthält.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionskältemaschine drei Kompressionsstufen beinhaltet, in denen eine Verdichtung des dampfförmigen Kühlmittels erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verdichtete Kühlmitteldampf in einer ersten Kühlstufe im indirekten Wärmetausch kondensiert und das Kondensat in einer zweiten Kühlstufe im indirekten Wärmetausch gegen einen gemäß Verfahrensschritt 1d) gewonnenen Kohlendioxid-Gasstrom unterkühlt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das unterkühlte Kondensat in mindestens einer Verdampfungsstufe verdampft oder teilverdampft wird, wobei durch Temperaturerniedrigung eine weitere Abkühlung des erhaltenen Kühlmitteldampfes erfolgt und der so weiter abgekühlte Kühlmitteldampf zum Abkühlen des Methanol-Teilstroms in Verfahrensschritt 1b) verwendet wird.
- Kühlmittelzusammensetzung zur Verwendung in einem Verfahren zur Abtrennung unerwünschter Gasbestandteile, insbesondere Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, aus einem Rohgas, insbesondere Rohsynthesegas, mit Methanol als Waschmittel, enthaltend 5 bis 15 mol-% Ethylen, 5 bis 15 mol-% n-Butan, 30 bis 40 mol-% Propan und 30 bis 60 mol-% Propylen.
- Kühlmittelzusammensetzung nach Anspruch 8, enthaltend 10 mol-% Ethylen, 10 mol-% n-Butan, 35 mol-% Propan und 45 mol-% Propylen.
- Anlage zur Abtrennung unerwünschter Gasbestandteile, insbesondere Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, aus einem Rohgas, insbesondere Rohsynthesegas, mit Methanol als Waschmittel, umfassend folgende Anlagenteile: – mindestens eine Absorptionsvorrichtung zur Abtrennung unerwünschter Gasbestandteile aus einem Rohgas mit Methanol als Waschmittel, – mindestens eine Regenerierungsvorrichtung zur Erzeugung regenerierter oder teilregenerierter Teilströme des Methanol-Waschmittels, – Leitungen und Fördervorrichtungen zum Aufbau eines oder mehrerer Kreisläufe des Methanol-Waschmittels, – Leitungen zum Zuführen und Abführen von Prozessgasströmen zu den und von den Absorptions- oder Regenerierungsvorrichtungen, – Leitungen zum Zuführen des Rohgases und zum Abführen des an unerwünschten Gasbestandteilen abgereicherten Prozessgasstroms sowie mindestens eines Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasstroms, – eine mindestens eine Kompressionsstufe beinhaltende Kompressionskältemaschine, – mindestens einen Gegenstrom-Wärmetauscher zum Abkühlen eines Methanol-Teilstroms durch indirekten Wärmetausch mit einem Kühlmittel, wobei das Kühlmittel in der Kompressionskältemaschine abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel aus einem Propylen und mindestens einen weiteren Stoff umfassenden Stoffgemisch besteht.
- Anlage nach Anspruch 10, ferner umfassend mindestens zwei Kühlstufen, wobei der verdichtete Kühlmitteldampf in der ersten Kühlstufe im indirekten Wärmetausch kondensiert und das Kondensat in einer zweiten Kühlstufe im indirekten Wärmetausch gegen einen gemäß Verfahrensschritt 1d) gewonnenen Kohlendioxid-Gasstrom unterkühlt wird.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015101415.7A DE102015101415A1 (de) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | Verfahren und Anlage zur Reinigung von Rohgasen mittels physikalischer Gaswäsche |
PCT/EP2016/025002 WO2016120018A1 (en) | 2015-01-30 | 2016-01-19 | Process and plant for the purification of raw gases by means of physical gas scrubbing |
EP16702666.5A EP3250310B1 (de) | 2015-01-30 | 2016-01-19 | Verfahren zur reinigung von rohgasen durch physikalische gaswäsche |
CA2975341A CA2975341C (en) | 2015-01-30 | 2016-01-19 | Process and plant for the purification of raw gases by means of physical gas scrubbing |
US15/546,311 US10464012B2 (en) | 2015-01-30 | 2016-01-19 | Process and plant for the purification of raw gases by means of physical gas scrubbing |
CN201610065024.4A CN105838454B (zh) | 2015-01-30 | 2016-01-29 | 利用物理气体洗涤而纯化粗煤气的方法和设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015101415.7A DE102015101415A1 (de) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | Verfahren und Anlage zur Reinigung von Rohgasen mittels physikalischer Gaswäsche |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015101415A1 true DE102015101415A1 (de) | 2016-08-04 |
Family
ID=55299429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015101415.7A Withdrawn DE102015101415A1 (de) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | Verfahren und Anlage zur Reinigung von Rohgasen mittels physikalischer Gaswäsche |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10464012B2 (de) |
EP (1) | EP3250310B1 (de) |
CN (1) | CN105838454B (de) |
CA (1) | CA2975341C (de) |
DE (1) | DE102015101415A1 (de) |
WO (1) | WO2016120018A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3441122A1 (de) * | 2017-08-07 | 2019-02-13 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Kolonne zum strippen und reabsorbieren |
EP3441127A1 (de) * | 2017-08-07 | 2019-02-13 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Absorptionskolonne mit aussenliegendem wärmeaustauschkreislauf |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3333124B1 (de) * | 2016-12-09 | 2019-06-26 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Anlage und verfahren zur erzeugung von synthesegas |
SE540922C2 (en) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Rosenblad Design Ab | Apparatus and method for separation of components with different volatility in a mixed fluid |
EP3628392B1 (de) * | 2018-09-28 | 2023-04-05 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Verfahren zur reinigung von syntheserohgas mit erzeugung eines sauergases |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040055329A1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-03-25 | Mathias James A. | Process for cooling a product in a heat exchanger employing microchannels |
US20060021377A1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Guang-Chung Lee | Refrigeration system |
US20110192191A1 (en) * | 2008-10-14 | 2011-08-11 | Cyril Timminns | High pressure physical absorption process for use in carbon capture in energy production processes |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2856078A1 (de) * | 1978-12-23 | 1980-07-10 | Linde Ag | Verfahren zum abtrennen und gewinnen gasfoermiger komponenten aus einem gasgemisch durch physikalische waesche |
DE3047829A1 (de) * | 1980-12-18 | 1982-07-15 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren und anlage zum abtrennen von schwefelwasserstoff und kohlendioxid aus einem gasgemisch |
US6268317B1 (en) * | 1997-10-30 | 2001-07-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Working fluid for refrigerating cycle equipment and the refrigerating cycle equipment using the same |
EP1613909B1 (de) * | 2003-03-18 | 2013-03-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Integriertes mehrfachkreislauf-kühlverfahren zur gasverflüssigung |
US8721916B2 (en) * | 2011-05-12 | 2014-05-13 | A.S. Trust & Holdings Inc. | Refrigerant composition |
-
2015
- 2015-01-30 DE DE102015101415.7A patent/DE102015101415A1/de not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-01-19 CA CA2975341A patent/CA2975341C/en active Active
- 2016-01-19 EP EP16702666.5A patent/EP3250310B1/de active Active
- 2016-01-19 WO PCT/EP2016/025002 patent/WO2016120018A1/en active Application Filing
- 2016-01-19 US US15/546,311 patent/US10464012B2/en active Active
- 2016-01-29 CN CN201610065024.4A patent/CN105838454B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040055329A1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-03-25 | Mathias James A. | Process for cooling a product in a heat exchanger employing microchannels |
US20060021377A1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Guang-Chung Lee | Refrigeration system |
US20110192191A1 (en) * | 2008-10-14 | 2011-08-11 | Cyril Timminns | High pressure physical absorption process for use in carbon capture in energy production processes |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
deutschen Wikipedia-Artikel „Kompressionskältemaschine", abgerufen am 20.01.2015 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3441122A1 (de) * | 2017-08-07 | 2019-02-13 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Kolonne zum strippen und reabsorbieren |
EP3441127A1 (de) * | 2017-08-07 | 2019-02-13 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Absorptionskolonne mit aussenliegendem wärmeaustauschkreislauf |
WO2019029846A1 (en) * | 2017-08-07 | 2019-02-14 | L'air Liquide, Societe Ανονyμε Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | ABSORPTION COLUMN HAVING EXTERNAL HEAT EXCHANGE CIRCUIT |
WO2019029847A1 (en) * | 2017-08-07 | 2019-02-14 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | COLUMN OF EXTRACTION AND REABSORPTION |
US11628392B2 (en) | 2017-08-07 | 2023-04-18 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claide | Absorption column having external heat exchange circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180028961A1 (en) | 2018-02-01 |
CA2975341A1 (en) | 2016-08-04 |
CA2975341C (en) | 2023-06-27 |
US10464012B2 (en) | 2019-11-05 |
CN105838454B (zh) | 2021-01-01 |
EP3250310A1 (de) | 2017-12-06 |
EP3250310B1 (de) | 2019-10-16 |
WO2016120018A1 (en) | 2016-08-04 |
CN105838454A (zh) | 2016-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19753903C2 (de) | Verfahren zur Entfernung von CO¶2¶ und Schwefelverbindungen aus technischen Gasen, insbesondere aus Erdgas und Roh-Synthesegas | |
EP0017174B1 (de) | Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches | |
DE102015101415A1 (de) | Verfahren und Anlage zur Reinigung von Rohgasen mittels physikalischer Gaswäsche | |
DE1544080C3 (de) | ||
EP3932522B1 (de) | Verfahren und anlage zur entfernung von störkomponenten aus rohsynthesegas | |
DE2646690A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer mischung von sauerstoff und wasserdampf unter druck | |
EP1602401B2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur aerosolarmen Partialkondensation | |
DE1044845B (de) | Verfahren zur Abtrennung einer Komponente, insbesondere von Kohlendioxyd, aus einem Gasgemisch | |
DE102010022501A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Wäsche von Synthesegas | |
DE102012021478A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von absorbierbaren Gasen aus unter Druck befindlichen, mit absorbierbaren Gasen verunreinigten Industriegasen ohne Zuführung von Kühlenergie | |
EP3583996B1 (de) | Verfahren und anlage zur herstellung von syngasprodukte | |
EP3583997B1 (de) | Verfahren und anlage zur reinigung von rohsynthesegas | |
WO2004105919A1 (de) | Verfahren zur entfernung von sauergasen aus unter druck befindlichem, mit sauergasverbindungen verunreinigtem erdgas und gewinnung der entfernten sauergase auf erhöhtem druckniveau | |
EP3501622B1 (de) | Absorberkolonne und verfahren zur reinigung von rohsynthesegas | |
EP3616775A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von metallcarbonylen aus rohsynthesegas | |
DE102005030028A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Absorption von Sauergas aus Erdgas | |
DE102013012656A1 (de) | Verfahren zum Abtrennen unerwünschter Komponenten aus einem Helium-Strom | |
EP3583994A1 (de) | Anlage zur reinigung von rohsynthesegas mit turboexpander | |
DE10229750B4 (de) | Anlageneinheit und Verfahren zur Desorption von Kohlendioxid aus Methanol | |
DE202017107744U1 (de) | Anlage zur Abtrennung von Begleitgasen aus einem Rohsynthesegas | |
DE102018006002B3 (de) | Verfahren zum Wiederverwerten von Argon | |
EP3620224B1 (de) | Verfahren zur entfernung von sauren gasbestandteilen aus synthesegas und vorrichtung zur erzeugung von recycle-gas | |
EP3666364A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur regenerierung eines beladenen waschmittels aus einer gaswäsche | |
EP3608010A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur abtrennung saurer gasbestandteile aus einem gasgemisch | |
EP3640571A1 (de) | Verfahren und anordnung zur gewinnung eines sauerstoffreichen luftprodukts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |