專利名稱：借助物理洗氣提純氣體混合物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過在洗滌區(qū)內(nèi)用物理作用(以物理方式起作用)的洗滌劑進(jìn)行洗滌 而提純氣體混合物(進(jìn)料)的方法，在洗滌時(shí)產(chǎn)生主要由第一類物質(zhì)和第二類物質(zhì)組成的 純化氣體，其中第一類物質(zhì)在物理作用的洗滌劑中的溶解性優(yōu)于第二類物質(zhì)，而在洗滌時(shí) 加載了氣體成分的洗滌劑在洗滌之后進(jìn)行再生，于再生過程中將在洗滌期間共吸收的物質(zhì) 通過汽提從加載的洗滌劑除去。此外，本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
共吸收的物質(zhì)應(yīng)理解為雖然期望殘留在純化氣體中但是在洗滌時(shí)被物理作用的 洗滌劑吸收并且從待提純的氣體混合物分離出的物質(zhì)。通過適當(dāng)選擇物理作用的洗滌劑， 雖然可以使稱作共吸收的效應(yīng)最小化，但是無法完全抑制。此類方法在現(xiàn)有技術(shù)中早已是已知的，多年來被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱作所謂的物理 洗氣。其利用液體吸收氣體并保持在溶液中而不會(huì)在此情況下發(fā)生化學(xué)鍵結(jié)的性質(zhì)。液體 吸收氣體的程度表示為溶解系數(shù)氣體在液體中溶解的程度越高，則溶解系數(shù)越大。溶解系 數(shù)取決于溫度，通常隨著溫度的降低而增大。為了通過物理洗滌從氣體混合物溶解出氣體成分i而需要的最小的洗滌劑的量 Wmin可以很好地由下式計(jì)算出Wmin = VZ(P^xi)在該式中，V代表待分離的氣體混合物的總量，ρ代表氣體混合物中的壓力，λ代 表待洗出的氣體成分對(duì)于所用洗滌劑的溶解系數(shù)。在氣體混合物的各成分的溶解系數(shù)差別 足夠大的前提下，通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)洗滌劑的量，可以在洗滌步驟中基本上與其他氣體成分 無關(guān)地分離出溶解系數(shù)最大的氣體成分，即選擇性去除。利用更大量的洗滌劑，可以按照相 同的原理在后續(xù)的洗滌步驟中選擇性地洗出具有相似溶解系數(shù)的其他氣體成分或氣體成 分的組。所吸收的氣體成分在洗滌之后再次從加載的洗滌劑分離出，由此使洗滌劑再生。 再生的洗滌劑通常再次用于洗氣，同時(shí)對(duì)再生時(shí)產(chǎn)生的氣流進(jìn)行廢物處理，或者可能地在 經(jīng)過處理之后送至經(jīng)濟(jì)的用途。在“GasSeparation & Purification", 1988 年 12 月，第 2 卷，第 171-176 頁中描 述了一種物理洗氣方法，其中從包含氫氣(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)以及酸性 氣體(H2S、C0S)的進(jìn)料借助于用作物理作用的洗滌劑的甲醇選擇性地分離出CO2和酸性氣 體。為了分離出酸性氣體，使用甲醇，其在進(jìn)行CO2分離時(shí)已經(jīng)預(yù)先加載二氧化碳。以此方 式形成兩股洗滌劑流，其中一股僅加載CO2，而另一股既加載CO2又加載酸性氣體。在洗氣 之后接著進(jìn)行的再生過程中，首先使兩股洗滌劑流相互分離地減壓至平均壓力，以釋放共 吸收的氫氣和一氧化碳，它們由于溶解系數(shù)小而僅相對(duì)較弱地與洗滌劑結(jié)合，并將它們?cè)?次送回進(jìn)料中。接著使不含酸性氣體的第一洗滌劑流進(jìn)一步減壓，其中可獲得二氧化碳流。 為了使酸性氣體富集，借助氮?dú)鈴牡诙礈靹┝魈崛〕?汽提)co2。然后利用不含酸性氣體的甲醇對(duì)既加載CO2但還加載酸性氣體的汽提氣體進(jìn)行洗滌，其中對(duì)酸性氣體進(jìn)行反洗 滌，并產(chǎn)生不含酸性氣體的、主要由二氧化碳和氮?dú)饨M成的尾氣。在減壓至平均壓力時(shí)，僅釋放一部分的共吸收的物質(zhì)，因此除了二氧化碳以 外還將氫氣和一氧化碳也送入尾氣中，并造成污染。因此通常需要例如通過底部燃燒 (Unterfeuerung)或后期燃燒而處理尾氣，從而能夠遵守法定的有害物質(zhì)極限值。由于氮?dú)?的比例高，將尾氣送回該過程中以回收共吸收的物質(zhì)是無意義的。為了減少將CO2排入地球大氣并限制溫室效應(yīng)對(duì)全球氣候的影響，幾年來采取的 方案有將技術(shù)工藝中產(chǎn)生的二氧化碳送入地下的儲(chǔ)存器中并最終在此儲(chǔ)存。在該稱作暫 時(shí)儲(chǔ)存(Sequestrierimg)的方法中，需要強(qiáng)烈壓縮CO2并以約100巴的壓力導(dǎo)入儲(chǔ)存器中。 因?yàn)楸仨氁燥@著的經(jīng)濟(jì)成本伴隨壓縮氮壓載物，并且占用CO2儲(chǔ)存器中原本就狹窄的存儲(chǔ) 空間，所以尾氣無法進(jìn)行此類處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)的此類方法以及用于實(shí)施該 方法的設(shè)備。所提出的目的在方法方面根據(jù)本發(fā)明以如下方式實(shí)現(xiàn)，通過用再生的洗滌劑進(jìn)一 步洗滌而由一部分經(jīng)提純的進(jìn)料產(chǎn)生第二類物質(zhì)的含量相對(duì)于純化氣體減小的氣體，然后 將其作為汽提氣體用于從加載的洗滌劑提取出共吸收的第二類物質(zhì)。第二類物質(zhì)在所產(chǎn)生的汽提氣體中的濃度越小，則可以越有效地從加載的洗滌劑 提取出共吸收的物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的方法適用于各種物理洗氣，尤其是其中將甲醇用作物理作用的洗滌 劑的洗氣。加載了共吸收的物質(zhì)的汽提氣體主要部分由純化氣體中所期望的物質(zhì)組成。因 此，在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將加載的汽提氣體送回至洗滌區(qū)上游，并與進(jìn) 料一起導(dǎo)入洗滌區(qū)中。將純化氣體中不期望的物質(zhì)在洗滌區(qū)內(nèi)洗去，而在加載的汽提氣體 中包含的其他物質(zhì)與純化氣體一起從吸收塔排出，并提高純化氣體的產(chǎn)率。在本發(fā)明方法 的另一個(gè)實(shí)施方案中，不將加載的汽提氣體送回至洗滌區(qū)上游，而是以其他方式例如通過 底部燃燒加以處理。氫氣和一氧化碳是化學(xué)工業(yè)中重要的原料。目前它們主要是通過使碳和/或烴 類進(jìn)料氣化，例如通過用水蒸汽重整或者通過部分氧化而大規(guī)模生產(chǎn)的。在氣化時(shí)首先產(chǎn) 生所謂的合成粗煤氣，其除了氫氣和一氧化碳以外通常還包含非期望的成分，如二氧化碳 (CO2)、硫化氫(H2S)、羰基硫(COS)或氰化氫(HCN)。為了從合成粗煤氣提純?nèi)コ瞧谕?成分并獲得主要由氫氣和/或一氧化碳組成的純化氣體，提供物理洗滌的進(jìn)料，因?yàn)槟壳?合成粗煤氣主要在高壓下產(chǎn)生，并且物理洗滌的效率隨運(yùn)行壓力以一次近似線性上升。因 此，在本發(fā)明方法的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，將其用于提純合成粗煤氣，合成粗煤氣除 了氫氣和一氧化碳以外還主要包含二氧化碳(CO2)以及硫化氫(H2S)和/或羰基硫(COS) 和/或氰化氫(HCN)。此外，本發(fā) 明還涉及用于提純氣體混合物(進(jìn)料)的設(shè)備，其包括具有洗滌區(qū)的吸 收塔，于其中借助物理作用的洗滌劑從進(jìn)料洗出氣體成分并產(chǎn)生純化氣體，還包括再生裝置，于其中從在洗滌時(shí)加載的洗滌劑分離所洗出的氣體成分，其中該再生裝置具有汽提裝 置，于其中通過用汽提氣體進(jìn)行汽提而從加載的洗滌劑分離出共吸收的物質(zhì)。所提出的目的在設(shè)備方面根據(jù)本發(fā)明以如下方式實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備具有洗滌裝置，于 其中借助再生的洗滌劑由一部分經(jīng)提純的進(jìn)料產(chǎn)生作為汽提氣體導(dǎo)入汽提裝置中的氣體。為了提高純化氣體的產(chǎn)率，可以將加載的汽提氣體送回并導(dǎo)入吸收塔中。因此，在 本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該設(shè)備具有壓縮機(jī)，經(jīng)由壓縮機(jī)將在汽提裝置中加 載共吸收的物質(zhì)的汽提氣體送回至吸收塔上游。下面根據(jù)圖1中所圖示的實(shí)施例更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式該實(shí)施例涉及物理洗氣的截面，于其中通過用低溫液態(tài)甲醇進(jìn)行洗滌而從主要部 分由氫氣和一氧化碳組成的、含有二氧化碳和含硫成分的合成粗煤氣選擇性地分離出含硫 成分和二氧化碳，其中產(chǎn)生主要由氫氣和一氧化碳組成的純化氣體。將待提純的合成粗煤氣作為進(jìn)料經(jīng)由管線1導(dǎo)入熱交換器E中，在此與待加熱的 工藝流方向相反地進(jìn)行冷卻，并經(jīng)由管線2送入洗滌塔W，于其中設(shè)置有洗滌區(qū)，其包括兩 個(gè)通過塔板K(Kaminboden)相互分隔的洗滌段Sl和S2。合成粗煤氣在第一洗滌段Sl中向 上升高，其中與從上向下流動(dòng)的洗滌劑強(qiáng)烈接觸，并除去含硫成分。以與含硫成分的溶解系 數(shù)相適應(yīng)的量經(jīng)由管線3于洗滌段Sl上端送入的洗滌劑是加載了二氧化碳但是不含有含 硫成分的甲醇洗滌劑的一部分，其從塔板K處經(jīng)由管線4排出。提純?nèi)コ撕虺煞值暮铣纱置簹饨?jīng)由塔板K流入第二洗滌段S2中，于其中向上 引導(dǎo)，在此用在反向流中引導(dǎo)的洗滌劑加以洗滌，并去除二氧化碳。將幾乎僅由氫氣和一 氧化碳組成的經(jīng)提純的合成粗煤氣的大部分經(jīng)由管線5作為純化氣體從洗滌塔W排出，在 熱交換器E中與待冷卻的工藝流方向相反地進(jìn)行加熱，并經(jīng)由管線6送至其他用途(未示 出)。于第二洗滌段S2的上端送入經(jīng)再生的甲醇17的主要流7作為洗滌劑。在第三洗滌段S3中將經(jīng)提純的合成粗煤氣沒有作為純化氣體5從洗滌塔W排出 的部分用再生的甲醇17的支流18進(jìn)行進(jìn)一步洗滌，在此主要洗去較易溶解的一氧化碳。因 此，從洗滌塔W經(jīng)由管線19排出與純化氣體5相比一氧化碳含量減小的氣體。從洗滌塔W經(jīng)由管線8排出加載了含硫成分和二氧化碳的甲醇，經(jīng)由節(jié)流裝置a 減壓，導(dǎo)入分離器Dl中，并在此分離成氣相和液相。主要由在洗氣時(shí)共吸收的氫氣和一氧 化碳組成的氣相從分離器Dl經(jīng)由管線9排出，并經(jīng)由管線10及壓縮機(jī)Vl送回洗滌塔W的 上游。經(jīng)由管線11排出液相，經(jīng)由節(jié)流裝置b進(jìn)一步減壓，并送至汽提塔Rl的頂部。加載了二氧化碳并且不含有含硫成分的甲醇流4的第二部分無需作為在第一洗 滌段Sl中的洗滌劑，而是經(jīng)由管線12繼續(xù)引導(dǎo)，并在經(jīng)由節(jié)流裝置c減壓后導(dǎo)入分離器D2 中。在減壓時(shí)形成的氣相主要由在洗氣時(shí)共吸收的氫氣和一氧化碳組成，將其從分離器D2 經(jīng)由管線13排出，并與氣相9 一起經(jīng)由管線10送回洗滌塔W的上游。從分離器D2經(jīng)由管 線14排出液相，經(jīng)由節(jié)流裝置d進(jìn)一步減壓，并送至汽提塔R2的項(xiàng)部。
將部分量的氣流19作為汽提氣體經(jīng)由管線22和調(diào)節(jié)裝置g送入汽提塔R1，并在 減壓的甲醇流的逆向流中引導(dǎo)，其中主要提取共吸收的一氧化碳，并轉(zhuǎn)移至汽提氣體中。從 汽提塔Rl的頂部排出加載的汽提氣體23，并經(jīng)由壓縮機(jī)V2送回洗滌塔W的上游以回收共 吸收的物質(zhì)。氣流19的殘留部分同樣作為汽提氣體經(jīng)由管線20和調(diào)節(jié)裝置f送入汽提塔 R2，在減壓的甲醇的逆向流中向上引導(dǎo)，在此主要加載共吸收的一氧化碳。經(jīng)由管線21排 出加載的汽提氣體，并導(dǎo)入汽提塔Rl中。 從汽提塔Rl的塔底排出加載了二氧化碳和含硫成分的甲醇26，并經(jīng)由節(jié)流裝置h 在富集塔A的下部減壓。在減壓過程中，釋放出二氧化碳和含硫成分，并作為氣體混合物向 上升高。將含有二氧化碳、不含硫的甲醇經(jīng)由管線25和節(jié)流裝置i送至富集塔A的頂部， 其中絕大部分溶解的二氧化碳作為氣體析出。在其向下的路徑中，液態(tài)甲醇從向上引導(dǎo)的 氣體混合物在很大程度上溶解在物料流22減壓時(shí)釋放的含硫成分，從而可以從塔底排出 富集了含硫成分的、基本上不含二氧化碳的甲醇流27，并送去加熱再生(未示出)以獲得含 硫成分。于富集塔A的頂部排出具有產(chǎn)品純度的二氧化碳流28，在熱交換器E中與待冷卻 的工藝流方向相反地加熱，并經(jīng)由管線29例如送去暫時(shí)儲(chǔ)存。
權(quán)利要求
通過在洗滌區(qū)(S1，S2)內(nèi)用物理作用的洗滌劑(3，7)進(jìn)行洗滌而提純氣體混合物(進(jìn)料)(1)的方法，在此產(chǎn)生主要由第一類物質(zhì)和第二類物質(zhì)組成的純化氣體(5)，其中第一類物質(zhì)在物理作用的洗滌劑中的溶解性優(yōu)于第二類物質(zhì)，而在洗滌時(shí)加載了氣體成分的洗滌劑(8，12)在洗滌之后進(jìn)行再生，在此將在洗滌期間共吸收的物質(zhì)通過汽提(R1，R2)從加載的洗滌劑(11，14)除去，其特征在于，通過用再生的洗滌劑(18)進(jìn)一步洗滌(S3)而由一部分經(jīng)提純的進(jìn)料產(chǎn)生第二類物質(zhì)的含量相對(duì)于純化氣體減小的氣體(19)，然后將其作為汽提氣體(20，22)用于從加載的洗滌劑(11，14)去除共吸收的第二類物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將在汽提(Rl，R2)時(shí)加載了共吸收的物質(zhì)的 汽提氣體(24)送回洗滌區(qū)的上游。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，使用甲醇作為物理作用的洗滌劑(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，待提純的氣體混合物(1)為含有氫氣 和一氧化碳、二氧化碳及酸性氣體的合成粗煤氣。
5.用于提純氣體混合物(進(jìn)料)(1)的設(shè)備，其包括具有洗滌區(qū)(S1，S2)的吸收塔(W)， 于其中借助物理作用的洗滌劑(3，7)從進(jìn)料(1)洗出氣體成分并產(chǎn)生純化氣體(5)，還包 括再生裝置，于其中從在洗滌時(shí)加載的洗滌劑(8，12)分離所洗出的氣體成分，其中該再生 裝置具有汽提裝置(Rl，R2)，于其中通過用汽提氣體(20，22)進(jìn)行汽提而從加載的洗滌劑 (11，14)分離出共吸收的物質(zhì)，其特征在于具有洗滌裝置(S3)，于其中借助再生的洗滌劑(18)由一部分經(jīng)提純的進(jìn)料產(chǎn)生作為汽提氣體(20，22)導(dǎo)入汽提裝置(Rl，R2)中的氣體(19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于具有壓縮機(jī)(V2)，經(jīng)由壓縮機(jī)將在汽提裝置 (R1，R2)中加載共吸收的物質(zhì)的汽提氣體(24)送回至吸收塔(W)的上游。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過在洗滌區(qū)(S1，S2)內(nèi)用物理作用的洗滌劑(3，7)進(jìn)行洗滌而提純氣體混合物(進(jìn)料)(1)的方法和設(shè)備，在此產(chǎn)生主要由第一類物質(zhì)和第二類物質(zhì)組成的純化氣體(5)，其中第一類物質(zhì)在物理作用的洗滌劑中的溶解性優(yōu)于第二類物質(zhì)，而在洗滌時(shí)加載了氣體成分的洗滌劑(8，12)在洗滌之后進(jìn)行再生，在此將在洗滌期間共吸收的物質(zhì)通過汽提(R1，R2)從加載的洗滌劑(11，14)除去。通過用再生的洗滌劑(18)進(jìn)一步洗滌(S3)而由一部分經(jīng)提純的進(jìn)料產(chǎn)生第二類物質(zhì)的含量相對(duì)于純化氣體減小的氣體(19)，然后將其作為汽提氣體(20，22)用于從加載的洗滌劑(11，14)去除共吸收的第二類物質(zhì)。
文檔編號(hào)B01D53/14GK101862576SQ20091100012
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者I·恰塔利亞, U·凱賴斯泰喬戈魯 申請(qǐng)人:林德股份公司