用于粗合成氣體的純化的裝置的制造方法
【專利摘要】用于粗合成氣體的純化的裝置包括預(yù)和主洗滌器,粗合成氣體管道經(jīng)由冷卻器連接到預(yù)洗滌器,預(yù)洗滌器包括第一和第二階段,主洗滌器連接到第二階段,第二階段的填充床連接到預(yù)洗滌器塔底,預(yù)洗滌器塔底連接到熱再生裝置和第一階段,第一階段連接到預(yù)洗滌器再生裝置,預(yù)洗滌器再生裝置連接到熱再生裝置,主洗滌器包括第一、第二和第三吸收階段,熱再生裝置連接到第三吸收階段,主洗滌器塔底連接到第二、第一吸收階段、CO2分離再生裝置,CO2分離再生裝置連接到第二吸收階段、第二再生裝置,第一吸收階段連接到第二再生裝置,第二再生裝置連接到熱再生裝置。
【專利說(shuō)明】
用于粗合成氣體的純化的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及通過(guò)液體吸收劑從粗合成氣體流選擇性和逐步分離伴生氣體的工藝,液體吸收劑被逆流引導(dǎo)通過(guò)所有處理步驟且被循環(huán)經(jīng)過(guò)再生裝置,在其中的一個(gè)吸收步驟中,主要成分H2SXOS被分離,且在下一步驟中,在氣體的流動(dòng)方向上,氣體主要成分CO2被分離以及在最后步驟中實(shí)行伴生氣體殘余物的分離(精洗)。
【背景技術(shù)】
[0002]從粗合成氣體流分離不期望伴生物質(zhì)的方法是已知的,如低溫甲醇洗工藝(Rectisol process)。低溫甲醇洗工藝的原理被描述于ULLMANN工業(yè)化學(xué)百科全書(U1 Imann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry)第六版,第15卷,第399頁(yè)。這些裝置用于利用伴生氣體吸收劑提純通過(guò)固定床壓力氣化工藝用煤或焦炭產(chǎn)生的、主要含有CO和辦的粗合成氣。固定床壓力氣化工藝的原理被描述于ULLMANN工業(yè)化學(xué)百科全書(U1 Imann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry)第六版,第15卷,第367頁(yè)。在用于執(zhí)行低溫甲醇洗工藝的裝置中使用甲醇作為吸收劑,利用甲醇的隨溫度降低而對(duì)伴生物質(zhì)吸收能力增強(qiáng),同時(shí)對(duì)⑶和出實(shí)質(zhì)上保持不變的性能。不期望的伴生物質(zhì)主要為伴生氣體羰基硫(COS)、硫化氫(H2S)和二氧化碳(C02)。
[0003]在這些裝置中,被作為吸收劑使用的甲醇經(jīng)由再生裝置循環(huán)。在再生裝置中,以物理方法從被吸收的氣體釋放被加載的甲醇。在第一再生步驟中,通過(guò)減壓和/或用例如氮?dú)獾钠釓募虞d的甲醇移除C02。在第二再生步驟中,通過(guò)加熱排出含硫氣體、0)5和!125。其目的在于產(chǎn)生基本上沒(méi)有C0J^C0S/H2S,因?yàn)橛捎诨旌狭?0)2損害了其進(jìn)一步有經(jīng)濟(jì)利益的處理。
[0004]在低溫甲醇洗工藝中,標(biāo)準(zhǔn)和選擇性低溫甲醇洗工藝之間存在區(qū)別。
[0005]在所謂的標(biāo)準(zhǔn)低溫甲醇洗工藝中,在一個(gè)吸收步驟中從粗合成氣體聯(lián)合分離伴生氣體0)5/!125和0)2。在所謂的選擇性低溫甲醇洗工藝中,在分開的吸收劑步驟中一個(gè)接一個(gè)地從粗合成氣體分離含硫的伴生氣體0^/出5和0)2。通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)工藝參數(shù),選擇性吸收成為可能,參數(shù)更具體地為吸收劑和待吸收氣體的量比。選擇性吸收的優(yōu)點(diǎn)在于:0)3/!125氣體和CO2氣體大部分已在吸收期間被保持分離,且僅較小部分必須在甲醇的再生期間被分離。
[0006]然而除了上面提及的組分⑶S、H2S和⑶2,粗合成氣體進(jìn)一步包含伴生氣體。文件DElO 2006 056 117 Al描述了相關(guān)的工藝,其中在用于分離硫組分和0)2的吸收步驟之前執(zhí)行進(jìn)一步的吸收步驟,以選擇性地從合成氣體分離金屬羰基化合物。
[0007]粗合成氣通常還含有高級(jí)烴和更具體地為甲硫的硫醇以及如芳烴的其它物質(zhì),更具體地為苯、NH3、HCN、噻吩、其它有機(jī)硫化合物和輕烴,其含量可能在傳統(tǒng)的選擇性低溫甲醇洗工藝中導(dǎo)致問(wèn)題。這種情況特別發(fā)生在例如通過(guò)固定床壓力氣化工藝來(lái)通過(guò)煤的氣化來(lái)獲得粗合成氣體時(shí)。問(wèn)題在于這些物質(zhì)或者被富集在吸收劑中且因此使其在短時(shí)間使用后失效,或者尤其在硫醇的情況下,在通過(guò)減壓或汽提再生吸收劑期間,它們被與CO2—起排放且可能在環(huán)境中產(chǎn)生異味。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可避免上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的裝置。通過(guò)一種用于粗合成氣體的純化的裝置來(lái)達(dá)到該目的。
[0009]標(biāo)準(zhǔn)吸收工藝
[0010]—種用液體吸收劑從粗合成氣體流逐步分離伴生氣體的工藝,所述液體吸收劑被逆流引導(dǎo)通過(guò)所有處理步驟且經(jīng)由再生裝置被循環(huán),其中在其中一個(gè)吸收步驟中,主要分離出5、0^和C02,且在下一步驟中,在氣體的流動(dòng)方向上實(shí)行伴生氣體殘余物的分離(精洗),其特征在于:在分離H2SXOS和CO2之前,執(zhí)行主要用于分離芳烴的吸收步驟,且隨后執(zhí)行主要用于分離甲硫醇的吸收步驟。
[0011]選擇性吸收工藝
[0012]—種用液體吸收劑從粗合成氣體流選擇性和逐步分離伴生氣體的工藝,所述液體吸收劑被逆流引導(dǎo)通過(guò)所有處理步驟且經(jīng)由再生裝置被循環(huán),其中在其中一個(gè)選擇性吸收步驟中,主要分離H2S和⑶S,且在下一步驟中,在氣體的流動(dòng)方向上主要分離C02,并且在最后步驟中實(shí)行伴生氣體殘余物的分離(精洗),其特征在于:在分離H2S和COS之前,執(zhí)行主要用于分離芳烴的吸收步驟,且隨后執(zhí)行主要用于分離甲硫醇的吸收步驟。
[0013]在第一吸收步驟中,在氣體流動(dòng)方向上,從粗合成氣體主要分離如苯的芳烴以及高級(jí)烴、NH3、HCN、噻吩、硫醇和其它高溶解度的組分。用水清洗被加載的吸收劑(在大多數(shù)情況下是甲醇),其中形成在處理工藝中排放的含水石腦油相用于進(jìn)一步處理。清洗后,通過(guò)精餾殘留水和通過(guò)減壓且隨后通過(guò)加熱來(lái)從溶解氣體中釋放吸收劑。由于被分離的氣體還含有硫醇,還可有利地將被分離的氣體提供至硫回收裝置。
[0014]本實(shí)用新型提供一種用于粗合成氣體的純化的裝置,其特征在于用于粗合成氣體的純化的所述裝置包括作為主要部件的兩階段預(yù)洗滌器和三階段主洗滌器,其中清洗和吸收階段每個(gè)均由填充床構(gòu)成,并且其中粗合成氣體管道經(jīng)由冷卻器被連接到所述兩階段預(yù)洗滌器,并且其中所述兩階段預(yù)洗滌器包括用于吸收芳烴的第一階段和用于分離硫醇的第二階段,并且其中所述三階段主洗滌器經(jīng)由主洗滌器部分吸收劑流管道被連接到所述兩階段預(yù)洗滌器的所述第二階段,并且其中所述兩階段預(yù)洗滌器的所述第二階段的填充床被連接到預(yù)洗滌器塔底,并且其中所述預(yù)洗滌器塔底經(jīng)由吸收劑部分流管道被連接到熱再生裝置中,且所述預(yù)洗滌器塔底經(jīng)由用于進(jìn)一步加載的部分流管道被連接到所述兩階段預(yù)洗滌器的所述第一階段,所述兩階段預(yù)洗滌器的所述第一階段經(jīng)由預(yù)洗滌器再生管道被連接到預(yù)洗滌器再生裝置,并且其中所述預(yù)洗滌器再生裝置經(jīng)由預(yù)洗滌器再生吸收劑管道被連接到所述熱再生裝置,并且其中所述兩階段預(yù)洗滌器經(jīng)由預(yù)清洗粗合成氣體管道被連接到所述三階段主洗滌器,并且其中所述三階段主洗滌器依次包括用于分離H2S和COS的第一吸收階段、用于分離CO2的第二吸收階段和用于精洗的第三吸收階段,并且其中所述熱再生裝置經(jīng)由已處理吸收劑管道被連接到所述第三吸收階段,并且其中主洗滌器塔底被連接到所述第二吸收階段,并且其中所述主洗滌器塔底經(jīng)由返回管道被連接到所述第一吸收階段,并且其中所述主洗滌器塔底經(jīng)由余留吸收劑管道被連接到CO2分離再生裝置,并且其中所述CO2分離再生裝置經(jīng)由第一再生吸收劑管道被連接到所述第二吸收階段,并且其中所述CO2分離再生裝置經(jīng)由第二再生吸收劑管道被連接到第二再生裝置,并且其中所述第一吸收階段經(jīng)由第一吸收階段再生管道被連接到所述第二再生裝置,并且其中所述第二再生裝置經(jīng)由第二再生吸收劑管道被連接到所述熱再生裝置。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)選方面
[0016]本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方面經(jīng)由填充床且/或經(jīng)由規(guī)整填料實(shí)行所述粗合成氣體與所述吸收劑之間的接觸。其中,取得氣體與吸收劑之間的良好接觸。關(guān)于填充床或填料的尺寸或充填物外觀以及工藝參數(shù)可容易地適用于每個(gè)吸收階段的預(yù)期吸收任務(wù)。
[0017]本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方面的特征在于使用甲醇作為吸收劑。對(duì)大多合成氣體伴生氣體來(lái)說(shuō),甲醇具有高和強(qiáng)烈的溫度依賴性吸收能力。由于強(qiáng)烈的溫度依賴性,可通過(guò)加熱將其再次容易地從氣體釋放。
[0018]本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方面的特征在于以在20和40巴之間的壓力下執(zhí)行吸收。由此采用合成氣體產(chǎn)生工藝的壓力水平,以不必執(zhí)行特別的壓力增加或壓力降低。另外,通過(guò)簡(jiǎn)單地降低壓力,一部分被吸收氣體,更具體地為CO2可被容易地再次從吸收劑分離。
[0019]本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方面的特征在于通過(guò)降低所述吸收劑中的壓力且/或用氮?dú)馄醽?lái)實(shí)行在所述再生裝置中分離C02。通過(guò)用氮?dú)馄?,可從吸收劑移除CO2的殘余物,以在隨后的從吸收劑分離含硫組分期間,使CO2殘余物不與這些組分相混合且在硫回收裝置中不破壞其處理工藝。
[0020]本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方面的特征在于:通過(guò)用于熱再生的裝置,實(shí)行在用于分離硫醇的步驟中以及在用于分離H2S與COS的步驟中從被加載的所述吸收劑分離硫醇、H2S與COS。通過(guò)加熱吸收劑可容易和有效地分離這些含硫組分。在很多情況下,在經(jīng)濟(jì)上適宜稍后向硫回收裝置提供分離的硫醇、H2S與COS。
[0021]本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方面的特征在于:在芳烴分離步驟中加載的所述吸收劑被用水清洗以用于再生,然后通過(guò)用水精餾且然后通過(guò)減壓和隨后的加熱被從氣體釋放。通過(guò)用水清洗,呈石腦油相形式的烴和其它伴生組分被從吸收劑分離,否則它們會(huì)被富集和過(guò)早地使吸收劑失效。
[0022]本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方面的特征在于:在用于分離芳烴的吸收步驟中使用的所述吸收劑的量小于用于分離甲硫醇的吸收步驟中使用的所述吸收劑的量。通過(guò)這種方法,僅分離了一小部分甲硫醇與芳烴以及高級(jí)烴,而在單獨(dú)的步驟中分離主要量的甲硫醇。結(jié)果,主要量的加載有甲硫醇的吸收劑不需要經(jīng)受水洗。
[0023]本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方面的特征在于通過(guò)煤的固定床壓力氣化來(lái)獲得所述粗合成氣體流。更具體地,通過(guò)固定床壓力氣化工藝汽化煤的過(guò)程中,所述雜質(zhì)、即如甲硫醇這樣的硫醇以及芳烴以較顯著的濃度呈現(xiàn),以使根據(jù)本實(shí)用新型的應(yīng)用提供特別的優(yōu)點(diǎn)。
[0024]本實(shí)用新型還包括用于執(zhí)行根據(jù)本實(shí)用新型的工藝的裝置,其特征在于:用于在氣體流動(dòng)方向上執(zhí)行開始兩個(gè)吸收步驟的裝置包括兩階段預(yù)洗滌器或兩個(gè)空間分開的預(yù)清洗階段。在氣體流動(dòng)方向上,預(yù)洗滌器的第一階段或第一預(yù)清洗階段被設(shè)計(jì)為用于主要分離芳烴,且第二階段被設(shè)計(jì)為用于主要分離硫醇,更具體地甲硫醇。
[0025]示例性的實(shí)施例
[0026]根據(jù)如下對(duì)示例性的實(shí)施例和附圖的詳細(xì)描述可得到本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征、優(yōu)點(diǎn)和可能的應(yīng)用。無(wú)論它們包含在權(quán)利要求中或它們的背景文獻(xiàn)中,描述和/或圖示的所有特征形成本實(shí)用新型的主題或任意組合。
【附圖說(shuō)明】
[0027]在唯一的附圖中
[0028]圖1示出了本實(shí)用新型的選擇性變體的示例性實(shí)施例即本實(shí)用新型的用液體吸收劑從粗合成氣體流選擇性和逐步分離伴生氣體的裝置。
[0029]附圖標(biāo)記列表
[0030]I預(yù)洗滌器
[0031]2主洗滌器
[0032]3用于粗合成氣體的管道
[0033]4冷卻器
[0034]5預(yù)洗滌器的第一階段
[0035]6預(yù)洗滌器的第二階段
[0036]7在主洗滌器中加載的吸收劑的部分流
[0037]8 塔底
[0038]9部分流吸收劑
[0039]10熱再生裝置
[0040]11部分流吸收劑[0041 ]12部分流吸收劑
[0042]13再生裝置
[0043]14 水
[0044]15石腦油產(chǎn)物
[0045]16 廢水
[0046]17用于吸收劑的管道
[0047]18含硫氣體
[0048]19預(yù)清洗后的粗合成氣體
[0049]20主洗滌器的第一吸收階段
[0050]21主洗滌器的第二吸收階段
[0051 ]22主洗滌器的第三吸收階段(精洗)
[0052]23吸收劑
[0053]24 塔底
[0054]25部分流吸收劑
[0055]26部分流吸收劑
[0056]27再生裝置
[0057]28 CO2流
[0058]29吸收劑
[0059]30吸收劑
[0060]31再生裝置[0061 ]32吸收劑
[0062]33CO2流、還可能包含N2
[0063]34吸收劑
[0064]35含硫氣體
[0065]36純化的合成氣體
【具體實(shí)施方式】
[0066]參照?qǐng)D1,現(xiàn)將更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。裝置表示選擇性吸收工藝的執(zhí)行且包括作為主要部件的兩階段預(yù)洗滌器I和三階段主洗滌器2。清洗和吸收階段每個(gè)均大致由填充床構(gòu)成,用吸收劑甲醇沖洗該填充床。在每個(gè)這些階段中執(zhí)行吸收步驟。經(jīng)由管道3,粗合成氣體經(jīng)由冷卻器4被引入預(yù)洗滌器I,冷卻器的溫度范圍為-5°C到-30°C,壓力范圍為25到33巴。通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)氣體側(cè)的預(yù)洗滌器I的第一階段5,工藝參數(shù)特別是供應(yīng)的吸收劑團(tuán)塊流11,其被操作以從氣體中主要吸收芳烴。氣體側(cè)的第二階段6被設(shè)計(jì)為分離硫醇。在第二階段6中,在主洗滌器2中加載的部分吸收劑流7被用作吸收劑。在通過(guò)第二階段6的填充床之后,在塔底8收集甲醇。吸收劑的部分流9被傳送到熱再生裝置10中,且部分流11被導(dǎo)引通過(guò)第一階段5以進(jìn)一步加載和然后通過(guò)管道12進(jìn)入再生裝置13。此處,首先通過(guò)水14來(lái)以提取的方式分離烴和供應(yīng)石腦油產(chǎn)物15以進(jìn)行進(jìn)一步、未示出的處理。在進(jìn)一步的步驟中,然后通過(guò)精餾分離水和吸收劑。分離的水16被供應(yīng)給廢水處理,再生的吸收劑經(jīng)由管道17被供應(yīng)給熱再生裝置10。在精餾期間在再生裝置13中獲得的氣體18含有硫化合物且被供應(yīng)給未示出的硫回收裝置。
[0067]預(yù)洗滌器I中處理的粗合成氣體經(jīng)由管道19被傳送到主洗滌器2中。在這里,粗合成氣體依次穿過(guò)吸收階段20用于分離H2S和C0S,隨后穿過(guò)吸收階段21用于分離⑶2,且最后穿過(guò)吸收階段22用于精洗。
[0068]僅用熱再生裝置10中處理的吸收劑執(zhí)行階段22中的精洗,其經(jīng)由管道23被引入階段22。部分加載在階段22中的吸收劑隨后用于階段21中的CO2吸收。在塔底24收集被部分加載在階段21中的吸收劑。部分流從塔底24經(jīng)由管道25供應(yīng)以進(jìn)一步在階段20中加載。于底部24收集的吸收劑的余留部分經(jīng)由管道26被裝載到再生裝置27中。通過(guò)管道28,通過(guò)降壓從吸收劑分離CO2并被供應(yīng)以用于進(jìn)一步、未示出的處理。通過(guò)管道29,裝置27中再生的吸收劑的一部分被引入階段21用于再加載,經(jīng)由管道30將再生的吸收劑的其它部分傳送到再生裝置31中。被加載在主洗滌器2的三個(gè)吸收階段中的吸收劑的部分流同樣經(jīng)由管道32被引入再生裝置31中,且與流30—起被通過(guò)降壓從CO2釋放,其中CO2被從再生裝置31作為流33排出以用于進(jìn)一步處理。當(dāng)在吸收劑中得到特別低CO2值時(shí),額外地在裝置31中執(zhí)行例如用氮?dú)鈱?duì)吸收劑的汽提。在再生裝置31中,含硫組分特別是H2S和COS不被從吸收劑移除;這將僅在熱再生裝置10中進(jìn)行,經(jīng)由管道34將吸收劑傳送到熱再生裝置10中。含硫氣體特別是H2S、C0S和硫醇作為流35被供應(yīng)以用于優(yōu)選地在非示出的硫回收裝置中進(jìn)一步處理。
[0069]在主洗滌器2的頭部處,純化的合成氣體被作為流36排放并被供應(yīng)以用于進(jìn)一步使用。
[0070]工業(yè)實(shí)用性
[0071]本實(shí)用新型提供有利的裝置,其產(chǎn)生較少由于硫醇引起的環(huán)境問(wèn)題,并通過(guò)從吸收劑分離芳烴和高級(jí)烴得到較長(zhǎng)服務(wù)壽命的吸收劑。因此本實(shí)用新型適用于工業(yè)。特別地在已經(jīng)通過(guò)煤的固定床壓力氣化產(chǎn)生的粗合成氣體的處理中獲得這些優(yōu)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于粗合成氣體的純化的裝置,其特征在于用于粗合成氣體的純化的所述裝置包括作為主要部件的兩階段預(yù)洗滌器(I)和三階段主洗滌器(2),其中清洗和吸收階段每個(gè)均由填充床構(gòu)成,并且其中粗合成氣體管道(3)經(jīng)由冷卻器(4)被連接到所述兩階段預(yù)洗滌器(I),并且其中所述兩階段預(yù)洗滌器(I)包括用于吸收芳烴的第一階段(5)和用于分離硫醇的第二階段(6),并且其中所述三階段主洗滌器(2)經(jīng)由主洗滌器部分吸收劑流管道(7)被連接到所述兩階段預(yù)洗滌器(I)的所述第二階段(6),并且其中所述兩階段預(yù)洗滌器(I)的所述第二階段(6)的填充床被連接到預(yù)洗滌器塔底(8),并且其中所述預(yù)洗滌器塔底(8)經(jīng)由吸收劑部分流管道(9)被連接到熱再生裝置(10),且所述預(yù)洗滌器塔底(8)經(jīng)由用于進(jìn)一步加載的部分流管道(11)被連接到所述兩階段預(yù)洗滌器(I)的所述第一階段(5),所述兩階段預(yù)洗滌器(I)的所述第一階段(5)經(jīng)由預(yù)洗滌器再生管道(12)被連接到預(yù)洗滌器再生裝置(13),并且其中所述預(yù)洗滌器再生裝置(13)經(jīng)由預(yù)洗滌器再生吸收劑管道(17)被連接到所述熱再生裝置(10),并且其中所述兩階段預(yù)洗滌器(I)經(jīng)由預(yù)清洗粗合成氣體管道(19)被連接到所述三階段主洗滌器(2),并且其中所述三階段主洗滌器(2)依次包括用于分離H2S和COS的第一吸收階段(20)、用于分離CO2的第二吸收階段(21)和用于精洗的第三吸收階段(22),并且其中所述熱再生裝置(10)經(jīng)由已處理吸收劑管道(23)被連接到所述第三吸收階段(22),并且其中主洗滌器塔底(24)被連接到所述第二吸收階段(21),并且其中所述主洗滌器塔底(24)經(jīng)由返回管道(25)被連接到所述第一吸收階段(20),并且其中所述主洗滌器塔底(24)經(jīng)由余留吸收劑管道(26)被連接到CO2分離再生裝置(27),并且其中所述CO2分離再生裝置(27)經(jīng)由第一再生吸收劑管道(29)被連接到所述第二吸收階段(21),并且其中所述CO2分離再生裝置(27)經(jīng)由第二再生吸收劑管道(30)被連接到第二再生裝置(31),并且其中所述第一吸收階段(20)經(jīng)由第一吸收階段再生管道(32)被連接到所述第二再生裝置(31),并且其中所述第二再生裝置(31)經(jīng)由第二再生吸收劑管道(34)被連接到所述熱再生裝置(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于粗合成氣體的純化的裝置,其特征在于使用甲醇作為吸收劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于粗合成氣體的純化的裝置,其特征在于以在20和40巴之間的壓力執(zhí)行所述吸收。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于粗合成氣體的純化的裝置,其特征在于通過(guò)煤的固定床壓力氣化來(lái)獲得所述粗合成氣體流。
【文檔編號(hào)】C10K1/16GK205461668SQ201521026990
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日
【發(fā)明人】曼弗雷德·邁爾
【申請(qǐng)人】喬治·克勞德方法的研究開發(fā)空氣股份有限公司