DE3541775C2 - Process for removing hydrogen sulphide from gas mixtures - Google Patents
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Abstract
Die erfindungsgemäße selektive Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen, enthaltend Kohlendioxid, mit Hilfe einer Lösung eines tertiären Amins in einem organischen Lösungsmittel bei einem Wassergehalt von nicht mehr als 25 Gew.-% wird gefolgt von einer Regenerierung der ausgebrauchten Absorptionslösung in einer Destillationskolonne, wobei vor dieser Destillation die Lösung in einer oder mehreren Stufe(n) teilweise regeneriert wird und man ein Gas erhält, dessen CO2/H2S-Verhältnis größer ist als in der die Absorberkolonne verlassenden Lösung.The selective removal of hydrogen sulphide according to the invention from gas mixtures containing carbon dioxide by means of a solution of a tertiary amine in an organic solvent at a water content of not more than 25% by weight is followed by regeneration of the spent absorption solution in a distillation column, wherein before this distillation the solution is partially regenerated in one or more stages and a gas is obtained whose CO2/H2S ratio is greater than in the solution leaving the absorber column.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Abscheidung von Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen enthaltend Kohlendioxid mit Hilfe eines Gemischs von einem tertiären Amin und einem organischen Lösungsmittel in wäßriger Lösung.The invention relates to a process for the selective separation of hydrogen sulphide from gas mixtures containing carbon dioxide by means of a mixture of a tertiary amine and an organic solvent in aqueous solution.
Aus der DE-OS 31 26 136 ist die Verwendung eines Gemischs eines tertiären Amins mit einem organischen Lösungsmittel mit einem Wassergehalt von maximal 10 Gew.-% für die Absorption von Schwefelwasserstoff bekannt. Dieses bekannte Verfahren wird anhand der beiliegenden Fig. 1 erläutert. Das Rohgas tritt über Leitung 1 in den Absorber 2 ein, in welchen über Leitung 3 die Absorptionslösung eingespeist wird. Aus dem Kopf des Absorbers 2 wird über Leitung 4 Reingas ausgetragen.From DE-OS 31 26 136 the use of a mixture of a tertiary amine with an organic solvent with a water content of maximum 10 wt.% for the absorption of hydrogen sulphide is known. This known process is explained using the attached Fig. 1. The raw gas enters the absorber 2 via line 1 , into which the absorption solution is fed via line 3. Clean gas is discharged from the top of the absorber 2 via line 4 .
Die ausgebrauchte Absorptionslösung verläßt den Absorber 2 über Leitung 5, wird im Ventil 6 entspannt, im Wärmeaustauscher 7 aufgewärmt und gelangt in die Regenerationskolonne 8 mit Wiedererhitzer 9. Die regenerierte Lösung verläßt die Kolonne 8 über Leitung 10 und wird mit Hilfe der Pumpe 11 nach Kühlen im Wärmeaustauscher 7 mit Hilfe eines Ventilators 12 in den Absorber rückgespeist.The used absorption solution leaves the absorber 2 via line 5 , is expanded in the valve 6 , warmed up in the heat exchanger 7 and reaches the regeneration column 8 with reheater 9. The regenerated solution leaves the column 8 via line 10 and is fed back into the absorber by means of the pump 11 after cooling in the heat exchanger 7 with the aid of a fan 12 .
Aus dem Kopf der Kolonne 8 treten saure Gase 13 enthaltend H2S, der von der Lösung mitgenommen worden ist, über eine Leitung 13 in einen Kühler 14 und in einen Abscheider 15, in welchem die Trennung in Schwefelwasserstoffgas, das über die Leitung 18 austritt, und eine flüssige Phase stattfindet, welche über Leitung 16 und Pumpe 17 in die Kolonne 8 rückgeführt wird.From the top of the column 8, acidic gases 13 containing H 2 S, which has been entrained by the solution, emerge via a line 13 into a cooler 14 and into a separator 15 , in which separation takes place into hydrogen sulphide gas, which exits via line 18 , and a liquid phase, which is returned to the column 8 via line 16 and pump 17 .
Bei diesem bekannten Verfahren erhält man im wesentlichen H2S freies Reingas sowie ein Abgas bestehend in der Hauptsache aus Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid, wobei der Schwefelwasserstoffgehalt im Vergleich zu den Anteilen des Rohgases an Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid erhöht ist.In this known process, essentially H 2 S-free clean gas is obtained as well as an exhaust gas consisting mainly of hydrogen sulphide and carbon dioxide, whereby the hydrogen sulphide content is increased compared to the proportions of hydrogen sulphide and carbon dioxide in the raw gas.
Während für die meisten Gebiete die Anreicherung des Abgases mit H2S mehr als ausreichend ist, gibt es doch Fälle, wo eine höhere Selektivität wünschenswert ist. Höhere Selektivität ist besonders dann von Vorteil, wenn die sauren Abgase in einer Claus-Anlage zur Schwefelgewinnung dienen sollen, und es wünschenswert ist, das der Claus-Anlage zuzuführende Gasvolumen gering zu halten. Die Selektivität ist ebenfalls von besonderer Bedeutung, wenn Kohlendioxid weiterverwendet werden soll z. B. als chemisches Produkt in der Nahrungsmittelindustrie, also ein Wertprodukt darstellt, für welches sich an die Anlage für die Abscheidung von Schwefelwasserstoff noch eine übliche Anlage für die Kohlendioxidgewinnung anschließt. In diesem Fall ist es wesentlich, CO2-Verluste im Rahmen der H2S-Abscheidung weitgehend zu vermeiden.Whilst enriching the exhaust gas with H 2 S is more than sufficient for most areas, there are cases where a higher selectivity is desirable. Higher selectivity is particularly advantageous if the acidic exhaust gases are to be used in a Claus plant to extract sulphur and it is desirable to keep the volume of gas fed to the Claus plant low. Selectivity is also particularly important if carbon dioxide is to be reused, e.g. as a chemical product in the food industry, i.e. if it is a valuable product for which a conventional plant for carbon dioxide extraction is connected to the plant for the separation of hydrogen sulphide. In this case it is essential to avoid CO 2 losses as far as possible during the H 2 S separation.
Eine Erhöhung der Selektivität erreicht man im allgemeinen in Anlagen unter Verwendung wäßriger, tertiärer Amine mit einer zweiten selektiven Behandlung, d. h. einer sogenannten Konzentrierung, dabei wird das saure Abgas auf einen Schwefelwasserstoffstrom höherer Konzentration aufgearbeitet. Dazu sind zusätzliche Investitionskosten und ein beträchtlicher Aufwand für die Betriebsführung und an Energie erforderlich.An increase in selectivity is generally achieved in plants using aqueous tertiary amines with a second selective treatment, i.e. a so-called concentration, in which the acidic exhaust gas is processed to produce a hydrogen sulphide stream of higher concentration. This requires additional investment costs and considerable expenditure on operation and energy.
Einer der Gründe, warum eine derartige Konzentrierstufe besonders belastend ist, ist die Tatsache, daß die sauren Abgase mit einem gewissen Überdruck anfallen, so daß die neuerliche Absorption des Schwefelwasserstoffs in der Konzentrierstufe bei etwas erhöhtem Druck stattfinden muß oder mit anderen Worten unter besonders unvorteilhaften Bedingungen. Andererseits würde ein nochmaliges Komprimieren des gesamten sauren Abgases zu aufwendig sein.One of the reasons why such a concentration level What is particularly burdensome is the fact that the acidic exhaust gases are produced at a certain excess pressure, so that the renewed absorption of the hydrogen sulphide in the concentration stage must take place at somewhat higher pressure, or in other words under particularly unfavourable conditions. On the other hand, recompressing the entire acidic exhaust gas would be too costly.
Aufgabe der Erfindung ist nun ein Verfahren erhöhter Selektivität für die H2S-Entfernung aus CO2-enthaltenden Gasgemischen. Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von der Absorption mit Hilfe einer Lösung enthaltend ein tertiäres Amin, ein organisches Lösungsmittel und nicht mehr als 25 Gew.-% Wasser und anschließender regenerativer Destillation der ausgebrauchten Absorptionslösung und ist dadurch gekennzeichnet, das die ausgebrauchte Absorptionslösung vor dem Regenerieren in der Destillisationskolonne eine teilweise Regeneration in einer oder mehreren Stufe(n) erfährt, wobei die Trennung derart erfolgt, daß das Verhältnis CO2 : H2S im Gas größer ist als in der die Absorptionskolonne verlassenden Lösung. Das die teilweise Regenerierung verlassende Gas kann in die Hauptabsorptionskolonne oder in eine andere Absorptionskolonne rückgeführt werden.The object of the invention is now a process of increased selectivity for the removal of H 2 S from CO 2 -containing gas mixtures. The process according to the invention is based on absorption with the aid of a solution containing a tertiary amine, an organic solvent and not more than 25% by weight of water and subsequent regenerative distillation of the used absorption solution and is characterized in that the used absorption solution undergoes partial regeneration in one or more stages before regeneration in the distillation column, the separation taking place in such a way that the CO 2 : H 2 S ratio in the gas is greater than in the solution leaving the absorption column. The gas leaving the partial regeneration can be recycled to the main absorption column or to another absorption column.
Die teilweise Regeneration wird vorgenommen durch Expansion, Erwärmen, Abstreifen oder mit Hilfe einer oder mehreren Abtreibkolonne(n) bzw. einer Kombination dieser Maßnahmen und kann entsprechend oft wiederholt werden. Die Regenerationsstufen können gleich oder unterschiedlich sein.Partial regeneration is carried out by expansion, heating, stripping or with the aid of one or more stripping columns or a combination of these measures and can be repeated as often as necessary. The regeneration stages can be the same or different.
Die Teil-Regeneration durch Entspannen erfolgt derart, daß die ausgebrauchte Lösung auf einen Druck zwischen dem Absorptionsdruck und dem Regenerationsdruck entspannt wird und die freigesetzten Gase abgetrennt werden. Dies kann wiederholt werden. Die Selektivität steigt an mit zunehmender Anzahl an Entspannungsstufen.Partial regeneration by expansion is carried out in such a way that the used solution is expanded to a pressure between the absorption pressure and the regeneration pressure and the released gases are separated. This can be repeated. The selectivity increases with an increasing number of expansion stages.
Es wurde jedoch festgestellt, daß die Selektivitätserhöhung geringer wird von der zweiten zur dritten Expansionsstufe, so daß für die Praxis mehr als 3 Expansionsstufen hintereinander zwischen Absorber und Regeneration nicht zweckmäßig sind.However, it was found that the increase in selectivity decreases from the second to the third expansion stage, so that in practice more than three expansion stages in succession between absorber and regeneration are not appropriate.
Die Teil-Regeneration durch Erwärmen besteht darin, daß die ausgebrauchte Lösung z. B. mit der Abwärme aus der Regenerationskolonne aufgeheizt wird, worauf die freigesetzten Gase abgetrennt werden. Das Erwärmen geschieht unter dem Druck der Absorptionskolonne oder einem Druck zwischen Absorptionsdruck und Regenerationsdruck.Partial regeneration by heating involves heating the used solution, for example with the waste heat from the regeneration column, after which the released gases are separated. The heating takes place under the pressure of the absorption column or a pressure between the absorption pressure and the regeneration pressure.
Die Teil-Regeneration mit einer oder mehrerer Abtreibkolonne(n) findet bei dem Absorptionsdruck oder einem Druck zwischen Absorptionsdruck und Regenerationsdruck statt.The partial regeneration with one or more stripping column(s) takes place at the absorption pressure or a pressure between absorption pressure and regeneration pressure.
Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einem leichten Aufheizen zwischen Expansion und Gasabscheidung, so daß eine weitere Verbesserung der Selektivität oder Abscheiderate erreicht. Dieses Aufheizen ist in der Größenordnung von 5 bis 25°C, je nach angestrebter Selektivitätsverbesserung und der Anzahl an Expansionsstufen. Bei mehr als einer Stufe ist es zweckmäßig, vor der ersten Stufe ein stärkeres Aufheizen vorzunehmen und die folgenden Aufwärmstufen kleiner und kleiner zu halten.Another embodiment of the process according to the invention consists in a slight heating between expansion and gas separation, so that a further improvement in the selectivity or separation rate is achieved. This heating is in the order of 5 to 25°C, depending on the desired improvement in selectivity and the number of expansion stages. If there is more than one stage, it is expedient to carry out a stronger heating before the first stage and to keep the following heating stages smaller and smaller.
Die Teil-Regeneration durch Abstreifen besteht darin, daß die ausgebrauchte Lösung mit einem schwefelwasserstofffreien Gasgemisch abgestreift wird und zwar bei Absorptionsdruck oder einem Druck zwischen Absorptions- und Regenerationsdruck.Partial regeneration by stripping consists in stripping the used solution with a hydrogen sulphide-free gas mixture at absorption pressure or a pressure between absorption and regeneration pressure.
Dafür geeignete Gasströme können Heizgas oder Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage, die für die Herstellung von Synthesegas zur Teiloxidation dient, stammen. Diese Gasströme können sowohl in den Abstreifern als auch in der Abtreibkolonne zusätzliche zur Wärmeeinwirkung in der Nähe des Rückkochers oder unmittelbar darüber oder einige Böden unterhalb des gleichen Rückkochers in einer zusätzlichen adiabatischen Abstreifkolonne verwendet werden.Suitable gas streams for this purpose can be fuel gas or nitrogen from the air separation plant used to produce synthesis gas for partial oxidation. These gas streams can be used both in the strippers and in the stripping column in addition to the heat effect near the reboiler or immediately above it or a few trays below the same reboiler in an additional adiabatic stripping column.
Die Teil-Regeneration kann auch ein Zwischenaufheizen zwischen Abtreibkolonne und/oder Abstreifkolonne umfassen.The partial regeneration may also include intermediate heating between the stripping column and/or the stripping column.
All diese Systeme haben außer der Selektivität für Schwefelwasserstoff gegenüber Kohlendioxid weitere Vorteile, nämlich schwere Kohlenwasserstoffe sind beträchtlich verringert, da sie von der Absorptionslösung zusammen mit Schwefelwasserstoff aus dem Rohgas aufgenommen werden. Bekanntlich beeinträchtigen diese schweren Kohlenwasserstoffe die Qualität des in einer Claus-Anlage hergestellten Schwefels, insbesondere was dessen Farbe anbelangt.All these systems have other advantages besides the selectivity for hydrogen sulphide over carbon dioxide, namely the significant reduction in heavy hydrocarbons as they are absorbed by the absorption solution together with hydrogen sulphide from the raw gas. It is well known that these heavy hydrocarbons impair the quality of the sulphur produced in a Claus plant, particularly in terms of its colour.
Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die aus den Entspannungsstufen für die Teilregeneration erhaltenen Gase auf den höchsten Druck der Regenerationsstufe verdichtet und Schwefelwasserstoff von einem Teil der regenerierten Lösung neuerlich aufgenommen. Es steht dann für weitere Verwendung ein im wesentlichen schwefelwasserstofffreier Kohlendioxidstrom zur Verfügung.According to another embodiment of the process according to the invention, the gases obtained from the expansion stages for the partial regeneration are compressed to the highest pressure of the regeneration stage and hydrogen sulphide is reabsorbed by part of the regenerated solution. A carbon dioxide stream which is essentially free of hydrogen sulphide is then available for further use.
Es kann (können) ein oder mehrere tertiäre(s) Amin(e) verwendet werden und zwar Dimethylethanolamin, Ethyldiethanolamin, Propyldiethanolamin, Dipropylethanolamin, Isopropyldiethanolamin, Diisopropylethanolamin, Methyldiisopropanolamin, Ethyldiisopropanolamin, Propyldiisopropanolamin, Isopropyldiisopropanolamin, N-Methylmorpholin. Das oder die verwendbare(n) Lösungsmittel(n) sind Sulfolan, N-Methylpyrrolidon, N-Methyl- 3-morpholon, Dialkylethermonoethylenglykol, Dialkyletherpolyethylenglykol (C1-C4 -Alkylgruppen), N, N-Dimethylformamid, N-Formylmorpholin, N,N-Dimethylimidazolin-2-on und N-Methylimidazole.One or more tertiary amines may be used, namely dimethylethanolamine, ethyldiethanolamine, propyldiethanolamine, dipropylethanolamine, isopropyldiethanolamine, diisopropylethanolamine, methyldiisopropanolamine, ethyldiisopropanolamine, propyldiisopropanolamine, isopropyldiisopropanolamine, N-methylmorpholine. The solvent(s) that can be used are sulfolane, N-methylpyrrolidone, N-methyl-3-morpholone, dialkyl ether monoethylene glycol, dialkyl ether polyethylene glycol (C 1 -C 4 alkyl groups), N, N-dimethylformamide, N-formylmorpholine, N, N-dimethylimidazolin-2-one and N-methylimidazoles.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an den Fließschemata der Fig. 2 bis 8 weiter erläutert.The process according to the invention will now be further explained using the flow diagrams of Figs. 2 to 8.
In Fig. 2 ist das Verfahrensschema mit 3 Teil-Regenerationsstufen gezeigt und zwar mit einer Expansion in einem Ventil auf einen Druck zwischen Absorberdruck und Regenerationsdruck und anschließende Abtrennung der freigesetzten Gase, die in den Absorber rückgeführt werden. Fig. 2 shows the process scheme with 3 partial regeneration stages, namely with an expansion in a valve to a pressure between absorber pressure and regeneration pressure and subsequent separation of the released gases, which are returned to the absorber.
Rohgas gelangt über Leitung 1 in den Absorber 2, in welchen über Leitung 3 die Absorptionslösung eingespeist wird. Der Absorber kann eine Boden- oder Füllkörperkolonne üblicher Konstruktion sein. Rohgas und Absorptionslösung bewegen sich im Gegenstrom zur selektiven Entfernung von Schwefelwasserstoff.Raw gas enters the absorber 2 via line 1 , into which the absorption solution is fed via line 3. The absorber can be a tray or packed column of conventional design. Raw gas and absorption solution move in countercurrent to selectively remove hydrogen sulphide.
Am Kolonnenkopf wird Reingas (Kohlenwasserstoffe und CO2) über Leitung 4 ausgetragen.At the top of the column, clean gas (hydrocarbons and CO 2 ) is discharged via line 4 .
Die ausgebrauchte Absorptionslösung verläßt den Absorber 2über Leitung 5 und wird 3stufig teilweise regeneriert und zwar durch Entspannung in den Ventilen 19, 20 und 21 und Phasentrennung in den Abscheidern 22, 23 und 24.The used absorption solution leaves the absorber 2 via line 5 and is partially regenerated in three stages, namely by expansion in the valves 19, 20 and 21 and phase separation in the separators 22, 23 and 24 .
Vom Kopf der Abscheider 22, 23 und 24 werden Gasströme 25, 26 und 27 abgezogen, deren Verhältnisse CO2/H2S größer sind als das entsprechende Verhältnis in der Lösung in Leitung 5 und welches fortschreitend im Hinblick auf die vorhergehende Stufe weniger steigt.From the top of the separators 22, 23 and 24, gas streams 25, 26 and 27 are withdrawn, whose ratios CO 2 /H 2 S are greater than the corresponding ratio in the solution in line 5 and which progressively increases less with respect to the previous stage.
Die Gasphase aus dem Abscheider 24 gelangt über Leitung 27 in einen Kompressor 28, wo sie auf den gleichen Druck gebracht wird wie die aus dem Abscheider 23 über Leitung 26 ankommende Gasphase. Die vereinigten Gasphasen gelangen über Leitung 29 in einen Kompressor 30, in welchem sie auf den Druck der aus dem Abscheider 22 über Leitung 25 herangebrachten Gasphase gebracht werden. Die gesammelten Gasphasen werden schließlich im Kompressor 32 auf den Absorberdruck gebracht und über Leitung 33 in diesen rückgespeist.The gas phase from the separator 24 passes through line 27 into a compressor 28 , where it is brought to the same pressure as the gas phase arriving from the separator 23 via line 26. The combined gas phases pass through line 29 into a compressor 30 , in which they are brought to the pressure of the gas phase brought from the separator 22 via line 25. The collected gas phases are finally brought to the absorber pressure in the compressor 32 and fed back into it via line 33 .
Die flüssigen Phasen aus den Abscheidern 22 und 23 gelangen über die Leitungen 34, 35 mit Entspannungsventil 20 bzw. 21 schließlich in den Abscheider 24 und über Leitung 36 und das Entspannungsventil 37 in einen Wärmeaustauscher 7 und von dort schließlich in eine Destillationskolonne 8 mit Rückkocher 9 zur Vervollständigung der Regeneration.The liquid phases from the separators 22 and 23 finally reach the separator 24 via lines 34, 35 with expansion valve 20 and 21 respectively and via line 36 and the expansion valve 37 into a heat exchanger 7 and from there finally into a distillation column 8 with reboiler 9 to complete the regeneration.
Vom Boden der Kolonne 8 gelangt die regenerierte Lösung über Leitung 10 mit Hilfe der Pumpe 11 nach Abkühlen im Wärmeaustauscher 7 und weiterer Kühlung mit Luft durch ein Gebläse 12 in den Absorber 2.From the bottom of the column 8 , the regenerated solution passes via line 10 with the aid of the pump 11 into the absorber 2 after cooling in the heat exchanger 7 and further cooling with air by a blower 12 .
Vom Kopf der Kolonne 8 treten die sauren Gase enthaltend Schwefelwasserstoff über Leitung 13 und Kühler 14 in den Abscheider 15, dessen flüssige Phase über Leitung 16und Pumpe 17 in die Kolonne 8 rückgeführt und dessen Gasphase als schwefelwasserstoffhaltiges Abgas über Leitung 18 ausgetragen wird.From the top of the column 8, the acidic gases containing hydrogen sulphide enter the separator 15 via line 13 and cooler 14 , the liquid phase of which is returned to the column 8 via line 16 and pump 17 and the gas phase of which is discharged as hydrogen sulphide-containing exhaust gas via line 18 .
In Fig. 3 ist ein Verfahrenschema mit 3 Teil-Regenerationsstufen durch Aufheizen, Entspannen und Abtrennen des freigesetzten Gases und Rückleiten in den Absorber gezeigt. Gegenüber dem Fließschema der Fig. 1 sind zusätzlich Wärmeaustauscher 38, 39 und 40 vorgesehen, die zur Aufwärmung der durch die Leitung 5, 34 und 35 strömenden entspannten Gase dienen. Die Wärmeenergie wird aufgebracht durch die regenerierte Lösung in Leitung 10 vor Rückleiten in den Absorber 2. Fig. 3 shows a process diagram with 3 partial regeneration stages by heating, expanding and separating the released gas and returning it to the absorber. Compared to the flow diagram in Fig. 1, additional heat exchangers 38, 39 and 40 are provided, which serve to heat the expanded gases flowing through lines 5, 34 and 35. The heat energy is applied by the regenerated solution in line 10 before being returned to the absorber 2 .
In Fig. 4 ist eine Teil-Regenerationsstufe unter Verwendung einer Abtreibkolonne gezeigt. Die ausgebrauchte Lösung tritt über Leitung 5 in eine Abtreibkolonne 41 ein; von deren Boden wird die flüssige Phase über Leitung 42 abgezogen. Ein Teil davon geht über Leitung 43 zum Aufheizen in einen Wärmeaustauscher 44, worin die regenerierte Lösung aus Leitung 10 abgekühlt wird. Der restliche Teil der flüssigen Phase gelangt über Leitung 45 in eine zweite Teil-Regenerationsstufe oder in die Regenerationskolonne. Vom Kopf der Kolonne 41 wird über Leitung 6 ein mit Kohlendioxid angereicherter Gasstrom ausgetragen. Fig. 4 shows a partial regeneration stage using a stripping column. The used solution enters a stripping column 41 via line 5 ; the liquid phase is withdrawn from the bottom of the stripping column via line 42. Part of this passes via line 43 for heating in a heat exchanger 44 , in which the regenerated solution from line 10 is cooled. The remaining part of the liquid phase passes via line 45 into a second partial regeneration stage or into the regeneration column. A gas stream enriched with carbon dioxide is discharged from the top of the column 41 via line 6 .
In Fig. 5 ist eine Teil-Regenerationsstufe unter Verwendung einer Abstreifkolonne 47 gezeigt, in welche die ausgebrauchte Lösung über Leitung 5 eintritt und am Boden die flüssige Phase über Leitung 50 austritt. Über die Leitung 48 wird in den Boden der Kolonne ein Gasstrom zugeleitet. Fig. 5 shows a partial regeneration stage using a stripping column 47 , into which the used solution enters via line 5 and the liquid phase exits at the bottom via line 50. A gas stream is fed into the bottom of the column via line 48 .
Das Fließschema der Fig. 6 zeigt ein Verfahren mit 2 Regenerationsstufen, wobei die erste von einer Abtreibkolonne und die zweite von einer Entspannungsstufe und Aufwärmen und anschließender Phasentrennung dargestellt wird.The flow diagram of Fig. 6 shows a process with two regeneration stages, the first being represented by a stripping column and the second by a relaxation stage and warming up and subsequent phase separation.
Die den Absorber über Leitung 5 verlassende ausgebrauchte Lösung wird im Ventil 6 entspannt und gelangt dann in die Abtreibkolonne 41; aus deren Boden wird die flüssige Phase über Leitung 42 ausgetragen und gelangt zum Teil wieder in die Kolonne zurück, nach Aufwärmen in den Wärmeaustauscher 44, während der restliche Teil im Ventil 21 im Wärmeaustauscher 40 aufgewärmt und in den Abscheider 24 eingeleitet wird. Die flüssige Phase verläßt den Abscheider 24 am Boden und gelangt über 36, wie in den vorhergehenden Fließschemen, in die Regenerationskolonne 8. Die Gasphase des Abscheiders 24 geht über Leitung 27 in den Kompressor 28 und wird nach Erreichen des Drucks der Abtreibkolonne wieder in diese rückgeführt.The used solution leaving the absorber via line 5 is expanded in valve 6 and then enters the stripping column 41 ; from the bottom of the stripping column, the liquid phase is discharged via line 42 and partly returns to the column, after being heated up in the heat exchanger 44 , while the remaining part is heated up in valve 21 in the heat exchanger 40 and introduced into the separator 24. The liquid phase leaves the separator 24 at the bottom and enters the regeneration column 8 via 36 , as in the previous flow diagrams. The gas phase of the separator 24 goes via line 27 into the compressor 28 and is returned to the stripping column after the pressure has been reached.
In der Abtreibkolonne 41 wird H2S neuerlich absorbiert und zwar durch einen Teil der regenerierten Lösung, die über Leitung 10 herangeführt wird und über Leitung 51 eingespeist wird, so daß aus dem Kolonnenkopf über Leitung 46 ein CO2-haltiges Gas, das im wesentlichen frei von H2S ist, abgezogen werden kann.In the stripping column 41, H 2 S is absorbed again by a portion of the regenerated solution which is supplied via line 10 and fed in via line 51 , so that a CO 2 -containing gas which is essentially free of H 2 S can be withdrawn from the top of the column via line 46 .
Das Fließschema der Fig. 7 ist bezüglich des vorhergehenden Prozesses vereinfacht und zeigt eine Verfahrensführung mit 2 Regenerationsstufen, wobei die erste Stufe eine Abtreibkolonne ist, die unter gleichem Druck wie der Absorber arbeitet, und die zweite Stufe eine Expansion darstellt, worauf nach Erwärmen die Phasentrennung stattfindet.The flow diagram of Fig. 7 is simplified with respect to the previous process and shows a process with 2 regeneration stages, the first stage being a stripping column operating under the same pressure as the absorber and the second stage being an expansion, whereupon phase separation takes place after heating.
Die aus dem Absorber über Leitung 5 austretende Lösung wird teilweise in diesen nach Wiederaufwärmen in 44 rückgeführt und der restliche Teil im Ventil 21 entspannt, im Wärmeaustauscher 40 aufgewärmt und gelangt dann in den Abscheider 24, von dessen Boden die flüssige Phase über Leitung 36 entsprechend obiger Verfahrensführung in die Kolonne geleitet wird und vom Kopf die Gasphase nach Verdichten im Kompressor 28 in den Absorber 2 rückgeführt wird.The solution leaving the absorber via line 5 is partially returned to it after reheating in 44 and the remaining part is expanded in the valve 21 , heated in the heat exchanger 40 and then reaches the separator 24 , from the bottom of which the liquid phase is passed into the column via line 36 in accordance with the above process and from the top the gas phase is returned to the absorber 2 after compression in the compressor 28 .
Nach dem in Fig. 8 gezeigten Fließschema sind 2 Absorber und eine teilweise Regenerierstufe bestehend aus Expansion, Aufwärmen und Phasentrennen vorgesehen.According to the flow diagram shown in Fig. 8, two absorbers and a partial regeneration stage consisting of expansion, warming and phase separation are provided.
Die den Absorber 2 über 5 verlassende Leitung gelangt nach Entspannen im Ventil 6 und Aufwärmen im Wärmeaustauscher 52 in einen zweiten Absorber 53, von dessen Boden über Leitung 54 die flüssige Phase austritt, im Ventil 23 entspannt, im Wärmeaustauscher 40 aufgewärmt und dann dem Abscheider 24 zur Phasentrennung zugeführt wird. Vom Boden des Abscheiders 24 gelangt über Leitung 36 die flüssige Phase, wie bei den vorhergehenden Verfahren, in die Regenerationskolonne 8, während die Gasphase am Kopf des Abscheiders 24 austritt und über Leitung 27 und Kompressor 28 wieder dem Absorber 53 bei Absorberdruck zugeführt wird.The line leaving the absorber 2 via 5 , after being expanded in the valve 6 and heated in the heat exchanger 52 , reaches a second absorber 53 , from the bottom of which the liquid phase exits via line 54 , is expanded in the valve 23 , heated in the heat exchanger 40 and then fed to the separator 24 for phase separation. From the bottom of the separator 24 , the liquid phase enters the regeneration column 8 via line 36 , as in the previous processes, while the gas phase exits at the top of the separator 24 and is fed back to the absorber 53 at absorber pressure via line 27 and compressor 28 .
In dem Absorber 53 wird Schwefelwasserstoff durch die in Leitung 51 ankommende Phase wieder aufgenommen; diese ist ein Teil der regenerierten Lösung aus Leitung 10. Aus dem Kopf der Kolonne 53 erhält man über Leitung 55 kohlendioxidhaltiges im wesentlichen schwefelwasserstofffreies Gas.In the absorber 53, hydrogen sulphide is reabsorbed by the phase arriving in line 51 ; this is part of the regenerated solution from line 10. From the top of the column 53 , carbon dioxide-containing gas which is essentially free of hydrogen sulphide is obtained via line 55 .
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden noch an einem Beispiel und einem Vergleichsbeispiel weiter erläutert.The method according to the invention is further explained below using an example and a comparative example.
Erdgas mit einem Druck von 56 bar, enthaltend 4,5 Vol.-% H2S und 64 Vol.-% CO2, wird mit einer Lösung von 40 Gew.-% Dimethylethanolamin, 50 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und 10 Gew.-% Wasser nach dem in Fig. 8 gezeigten Verfahren behandelt.Natural gas at a pressure of 56 bar, containing 4.5 vol.% H 2 S and 64 vol.% CO 2 , is treated with a solution of 40 wt.% dimethylethanolamine, 50 wt.% N-methylpyrrolidone and 10 wt.% water according to the process shown in Fig. 8.
Das Reingas enthielt < 1 ppm H2S und die sauren Gase 71,93 Vol.-% H2S; der CO2-Strom war mit < 1 ppm H2S bei einem Druck von 15 bar verunreinigt; dies entsprach 11,6% des im Rohgas enthaltenen CO2.The clean gas contained < 1 ppm H 2 S and the acid gases contained 71.93 vol.% H 2 S; the CO 2 stream was contaminated with < 1 ppm H 2 S at a pressure of 15 bar; this corresponded to 11.6% of the CO 2 contained in the raw gas.
Das gleiche Erdgas wurde nach dem in Fig. 1 gezeigten bekannten Verfahren mit der gleichen Lösung behandelt. Man erhielt ein Reingas mit < 1 ppm H2S; die sauren Gase enthielten etwa 32,65 Vol.-% H2S.The same natural gas was treated with the same solution according to the known process shown in Fig. 1. A pure gas containing < 1 ppm H 2 S was obtained; the acid gases contained about 32.65 vol.% H 2 S.
Es ist daraufhinzuweisen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren man außer einem im wesentlichen H2S freien CO2 -Strom saure Gase enthaltend 71,93 Vol.-% H2S erhält gleichbedeutend mit einem geringerem Gasvolumen, das in den Claus-Prozeß eingeführt wird, nämlich gegenüber dem Stand der Technik um den Faktor 2,2 verringert.It should be noted that in the process according to the invention, in addition to a CO 2 stream essentially free of H 2 S, acid gases containing 71.93 vol. % H 2 S are obtained, which is equivalent to a smaller volume of gas introduced into the Claus process, namely reduced by a factor of 2.2 compared to the prior art.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |