DE1116640B - Verfahren zur Gewinnung von CO mit sehr geringen gasfoermigen Verunreinigungen - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von CO mit sehr geringen gasfoermigen Verunreinigungen

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DE1116640B
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Dipl-Ing Fritz Foerster
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Uhde GmbH
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0036—Flash degasification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • 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
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von CO2 mit sehr geringen gasförmigen Verunreinigungen durch Desorption von zur Druckwasserwäsche von CO2-haltigen Gasen benutztem Wasser.
Das bei direkter Entspannung von Wasser, welches zur Druckwasserwäsche von CO2-haltigen Gasen benutz wird, frei werdende CO2 enthält neben CO2 alle Gase, die sich bei den Bedingungen der Wäsche in dem Wasser lösen. Dabei hat das CO2, das sich bei Benutzung von Druckwasser als Waschflüssigkeit gewinnen läßt, je nach Zusammensetzung des zu waschenden Gases eine Reinheit von etwa 85 bis 90%. Damit ist eine direkte Verwendung des anfallenden CO2 für Prozesse, bei denen eine hohe Reinheit des CO2 erforderlich ist, nicht möglich.
Es ist bekannt, die bei der Druckwaschung CO2-haltiger Gase im Sumpf des Waschturmes anfallende gasbeladene Waschflüssigkeit in mehreren aufeinanderfolgenden Druckstufen zu entspannen, wobei die Druckenergie der Waschflüssigkeit in Entspannungsmaschinen wiedergewonnen wird. Es ist ferner bekannt, die Druckstufe oder -stufen so zu wählen, daß Entspannungsgase gewünschter Zusammensetzung anfallen. Es ist weiter bekannt, die in der ersten oder zweiten Entspannungsstufe frei werdenden Gase einer anderweitigen Verwendung zuzuführen oder sie auf den Eingangsdruck des Waschers zu komprimieren und dem Waschprozeß wieder zuzuführen. Damit wird gleichzeitig der Verlust an nutzbaren Gasen vermindert und die Menge an gewinnbarem CO2 größerer Reinheit erhöht.
Das letztgenannte Verfahren bedingt einen zusätzlichen Energieaufwand für die Rückkompression der Gase und für das Umwälzen der dadurch erforderlichen größeren Menge an Waschflüssigkeit. Der größere Umlauf an Waschflüssigkeit ergibt in der letzten Entspannungsstufe, die üblicherweise als belüfteter Entgasungsturm ausgeführt wird, einen dem vergrößerten Flüssigkeitsumlauf entsprechenden erhöhten Verlust an CO2, sofern diese letzte Entspannung nicht unter geringerem als atmosphärischem Druck durchgeführt wird, wozu entsprechende Energie erforderlich wäre.
Zur Gewinnung eines CO2 mit einem Reinheitsgrad von über 99*/» ist es bekannt, die Flüssigkeit in zwei oder drei Stufen mit der gleichen Zahl von hintereinandergeschalteten Entspannungsmaschinen oder einer entsprechenden mehrstufigen Entspannungsmaschine durchzuführen, wobei das Rein-CO2 in der letzten Entspannungsstufe vor dem Entgasungsturm anfällt.
Gemäß der Erfindung wurde in überraschender Verfahren zur Gewinnung von CO2
mit sehr geringen gasförmigen
Verunreinigungen
Anmelder:
Friedrich Uhde G.m.b.H.,
Dortmund, Deggingstr. 10-12
Dipl.-Ing. Fritz Förster, Dortmund,
ist als Erfinder genannt worden
Weise gefunden, daß man CO2 mit einem Reinheitsgrad von über 99% in größerer Menge als bei den oben beschriebenen Verfahren dadurch gewinnen kann, daß man die Entspannung in zwei Stufen mittels zweier hintereinandergeschalteter Entspannungsmaschinen unter Einschaltung von einer oder meh- reren Zwischenentspannungsstufen nach der ersten Entspannungsstufe vornimmt, wobei die beiden Entspannungsmaschinen mit einer das Waschwasser fördernden Pumpe gekoppelt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung hat ferner den Vorteil, daß die größtmögliche Ausbeute an hochwertigem C O2 bei geringstem Energieaufwand erzielt werden kann.
Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird das Wasser in der ersten Entspannungsstufe unter Zwischenschaltung einer Entspannungsmaschine so weit entspannt, daß der größte Teil der neben CO2 in dem Wasser enthaltenen Gase in dem der Entspannungsmaschine nachgeschalteten Behälter zur Trennung von Gas und Flüssigkeit entweicht. Von diesem Behälter wird die Flüssigkeit ohne Einschaltung einer weiteren Entspannungsmaschine in ein höher gelegenes zweites Gefäß entspannt. Dabei wird eine vergleichsweise kleine Menge Gas frei, die jedoch einen erheblichen Anteil der im Wasser neben CO2 noch gelösten Gase enthält. Durch diesen im folgenden als Zwischenentgasung bezeichneten Verfahrensschritt wird das Volumenverhältnis der gesamten im Wasser gelösten Gase weitgehend zugunsten des CO2 verschoben. Diese Zwischenentgasung kann gegebenenfalls mehrere Male hintereinander durchgeführt werden, wobei die nachgeschalteten Zwischenentgasungsbehälter über dem ersten angeordnet werden.
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Das durch die Zwischenentgasung weitgehend von den neben CO2 in der Waschflüssigkeit gelösten Gasen befreite Wasser wird der zweiten Entspannungsmaschine zugeführt. Durch die oben beschriebene Anordnung des Zwischenentgasungsgefäßes tritt trotz der für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlichen Druckabsenkung kein nennenswerter Leistungsverlust für die Energierückgewinnung in der zweiten Turbine auf. Das CO.,, welches in dem der zweiten Turbine nachgeschalteten Gas-Flüssigkeit-Trenngefäß frei wird, hat eine Reinheit von über 99°/».
Die bei dem Verfahren in den einzelnen Gefäßen anfallenden Gasströme können je nach der Zusammensetzung des frei werdenden Gases einer geeigneten Verwendung zugeführt werden.
Da der in dem ersten Entspannungsgefäß frei werdende Gasstrom den weitaus größten Teil der neben CO2 von der Waschflüssigkeit aufgenommenen Gase enthält, kann es vorteilhaft sein, diesen Gasstrom auf den Eingangsdruck des Waschers zu kornprimieren und dem Waschprozeß wieder zuzuführen.
Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, auch das Gas der Zwischenentspannungsstufe zusammen mit dem Gas aus der ersten Entspannungsstufe zu komprimieren und dem Waschprozeß wieder zuzuführen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 beispielsweise beschrieben.
In einer Druckwasserwäsche werden bei einem Betriebsdruck von 28 ata 20 000 Nm3/h Konvertgas mit 26,63 % CO2, 3,00CO, 67,62% H2, 1,75% N2, 0,69 «/0 Ar und 0,31 «Ve C H4 auf einen CO2-ReSt von 0,3% ausgewaschen. Vor Eintritt in den Waschturm α wird dem Konvertgas das im ersten Entspannungsgefäß c bei 8,9 ata frei werdende Gas in einer Menge von 1200NmVh mit 66,3%CO2, 1,8% CO und 31,8% H2 nach Rückkompression mittels Kompressor d zugefügt. Der CO2-Gehalt des Gases steigt durch die Beimischung des rückkomprimierten Entspannungsgases aus der ersten Entspannungsstufe von 26,63% im Konvertgas auf 29% am Eintritt in den Waschturm a an.
Das gasbeladene Waschwasser wird aus dem Sumpf des Waschturmes α in der Entspannungsturbine b auf 8,9 ata entspannt, wobei in dem Entspannungsgefäß c 1200 Nm3/h Gas anfallen. Aus diesem Entspannungsgefäß c gelangt das Wasser in das hochliegende Zwischenentspannungsgefäße, in dem bei einem Druck von 7 ata 165NmVh Gas mit 79,8% CO2, 1,3% CO, 18,8% H2 frei werden, die über Dach entspannt werden. Das Wasser läuft aus dem Zwischenentspannungsgefäß zur weiteren Energieausnutzung der Turbine/ zu und wird dort auf annähernd den statischen Druck der Wassersäule zwischen Turbine / und Entgasungsbehälterg am Kopf des belüfteten Entgasungsturmes h entspannt. In dem Entgasungsbehälter g fällt das gewünschte Rein-CO2 in einer Menge von 3803 Nm3/h an, das sind 71,3% des im Konvertgas enthaltenen CO2. Das anfallende CO2 hat eine Reinheit von 99,2°/o.
Das Wasser fließt aus dem Entgasungsbehälterg dem Entgasungsturm h zu, wird dort in üblicher Weise durch Belüftung von seinem Restgehalt an gelösten Gasen befreit und dann erneut über die Pumpe i dem Waschturm α zugeführt. Die Differenz zwischen der zum Antrieb der Pumpe i benötigten Energie und der über die Turbinen b und / zurückgewonnenen Energie wird durch den Motor k aufgebracht.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Gewinnung von CO2 mit sehr geringen gasförmigen Verunreinigungen durch Desorption von zur Druckwasserwäsche von CO2-haltigen Gasen benutztem Wasser mittels zweistufiger Entspannung in zwei hintereinandergeschalteten Entspannungsmaschinen, dadurch ge kennzeichnet, daß die aus der ersten Entspannungsmaschine austretende Waschflüssigkeit vor Eintritt in die zweite Entspannungsmaschine einer oder mehreren Zwischenentspannungsstufen zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Entspannungs- und Zwischenentspannungsstufen frei werdenden Gase getrennt abgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus der ersten Entspannungsstufe komprimiert wird und das Gas der nachgeschalteten Zwischenentspannungsstufe oder -stufen getrennt abgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas der ersten Entspannungsstufe zusammen mit dem Gas der nachgeschalteten Zwischenentspannungsstufe oder -stufen ganz oder teilweise rückkomprimiert wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Ulimann, Ericyclopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Bd. 9, 1957, S. 759.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
109 738/374 10.61
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