在物理氣體洗滌中用於洗滌介質再生的方法和裝置的製造方法

2023-06-14 14:30:11 2

在物理氣體洗滌中用於洗滌介質再生的方法和裝置的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及在物理氣體洗滌中用於再生洗滌介質的方法，其中至少第一類型和第二類型的物質被從氣體混合物中洗出，其中大部分第一類型物質是通過在升高壓力下汽提而從負載有第一類型和第二類型物質的洗滌介質中分離的，並得到富集第二類型物質的負載洗滌介質和含有用於汽提的汽提氣和從負載洗滌介質中分離物質的氣相。
[0002]本發明另外涉及一種實施本發明方法的裝置。
【背景技術】
[0003]物理氣體洗滌被用於從氣體混合物分離氣體組分。它們利用用於洗滌介質的液體的能力來吸收氣體物質並將它們保持在溶液中且無物質被化學鍵合。可以通過液體溶解度係數表達液體吸收和鍵合氣體的程度，液體中溶解的氣體越多，溶解度係數越大。溶解度係數取決於溫度，並通常隨溫度的降低而增大。
[0004]為了除去已被從氣體混合物分離的且被溶解在洗滌介質中的氣體組分，所述負載的洗滌介質在洗滌氣體後被再生。再生的洗滌介質通常被再用於氣體洗滌，而已被分離的氣體組分或者被沉積或者被妥善使用。
[0005]為了提純粗合成氣體，優選使用物理氣體洗滌，其中該粗合成氣體是在氣化廠中以工業規模例如通過蒸汽重整或通過局部氧化方式由煤或/和含烴供料生產的氣體混合物，並且通常不僅含有所期望的物質氫(H2)和一氧化碳(CO)，還含有一些不期望的如二氧化碳(CO2)和硫、硫化氫(H2S)和硫氧化碳(COS)的組分。由於現今粗合成氣體通常在高壓下生產以及物理氣體洗滌的效用增加到與操作壓力成線性關係的第一近似值，這些處理方法是有吸引力的。甲醇洗滌對於粗合成氣體提純是特別重要的。事實上，H2S、C0S和CO2在甲醇中的溶解度係數與出和⑶的有很大不同。由於這些差異的增大和由此通過共吸收而損失H2和CO的量隨溫度降低而降低，特別由於CO2的溶解度係數隨溫度降低而提高，甲醇洗滌介質通常在遠低於(TC的溫度下被引導進入洗滌塔並使其與待提純的粗合成氣體密切接觸。另夕卜，由於硫組分具有遠大於二氧化碳的溶解度係數並因而可被從負載甲醇洗滌介質大量選擇性地分離，該處理方法容許硫組分和二氧化碳單獨地分離。
[0006]如果首要目標是生產氫產物，那麼粗合成氣體通常要進行水氣轉化，其中在甲醇洗滌之前，存在於粗合成氣體中的一氧化碳與水反應以形成氫和二氧化碳。特別是在從例如煤或重油的低氫進料中得到粗合成氣體並因此粗合成氣體甚至在水氣轉化之前具有高CO2含量時，CO2含量在水氣轉化後可增大到超過40mol %。為了提高氫產物的經濟性，例如純度超過98mol%並被用於尿素合成的副產品經常與大量形成的二氧化碳相分離。
[0007]為了得到CO2副產品，根據現有技術，在配置成洗滌塔的CO2產品塔的下部，將載有二氧化碳以及更易溶並由此更強鍵合到洗滌介質上的硫組分的甲醇洗滌介質降壓到適當的壓力。由於壓力降低，來自負載的甲醇洗滌介質的大部分CO2以及部分硫組分被從負載甲醇洗滌介質脫氣並被向上傳送到洗滌塔中。通過無硫甲醇洗滌介質的方式將硫組分從氣體流中洗出，為此無硫甲醇洗滌介質被引導到CO2產品塔頂部並與上升氣體流密切接觸。將具有產物純度的CO2流體從CO2產品塔頂部移除，同時CO2含量大大減少但仍載有CO2和硫組分的甲醇洗滌介質被積累在塔的較低區域上。
[0008]仍載有二氧化碳和硫組分的甲醇洗滌介質被從CO2產品塔移除並引導進入富集塔，該富集塔為冷汽提塔。在富集塔中，藉助被逆流傳送的汽提氣(通常為氮)將大部分CO2從甲醇洗滌介質中汽提，由此富含二氧化碳的氣相可以從富集塔頂部被移除，所述富含二氧化碳的氣相儘管被汽提氣汙染，但仍在硫組分回流之後通常具有容許其作為CO2產物傳送的CO2純度。
[0009]汽提後，產生主要負載有硫組分以及剩餘量CO2的甲醇洗滌介質，其從富集塔中被移除並傳送以進行熱再生[其中洗滌介質純度的甲醇餾分和氣體餾分含有硫組分(酸性氣體)]，其中的CO2含量主要由在富集塔中得到的負載甲醇洗滌介質的CO2含量決定。由於此處呈現的硫為工業中較為珍貴的原料，所述酸性氣體餾分具有經濟潛力。為了實現這種潛力，呈現在酸性氣體餾分中的硫組分通常在Claus工藝中被轉換成單質硫，但是如果可能，酸性氣體餾分中的CO2含量必須不超過限定值。
[0010]特別在待提純的粗合成氣體具有低硫含量時，在這種情況下，例如對於通過低硫煤炭氣化產生粗合成氣，在存在限定值的情況下，其僅能通過高成本的例如汽提氣量增大的冷汽提來獲得。然而，如果在汽提過程中得到的被汽提氣汙染的富含二氧化碳的氣相被作為CO2產物傳送，則由於所要求的產物純度，汽提氣的增加量有可能會受到限制。
[0011]在專利申請DE102006049602(其公開內容全部併入本說明書作為參考)中，在冷汽提後，所述負載洗滌介質被從富集塔移除、加熱並隨後經歷熱汽提，其中負載洗滌介質的CO2含量被進一步減少並生成含CO2的氣體餾分。含CO2的氣體餾分隨後再循環到富集塔並由這裡進入待被排放的尾氣中。
[0012]然而，為了實現合成氣體產物的經濟性，關鍵的是，從負載甲醇洗滌介質中完全分離二氧化碳不僅要花費的費用少，而且還要轉化成具有高百分比含量和適當純度的0)2產物。

【發明內容】

[0013]因此本發明的目的在於提供一種如開始所提及類型的方法，以及一種能夠克服現有技術缺點的用於實施所述方法的裝置。
[0014]所述目的根據本發明的方法來實現，其中將由於汽提已富集第二類型物質的負載洗滌介質降壓並隨後供應到分離器，以得到主要由第一類型物質組成的閃氣和仍然富集第二類型物質的負載洗滌介質，其中從至少部分閃氣和包含汽提氣的氣相中生成主要由第一類型物質組成的產物氣體。
[0015]汽提後，對負載洗滌介質降壓使得藉助相較現有技術明顯減少的汽提氣的量可得到第二類型物質所需的富集程度。更具體地，汽提氣的量可被減少到一定程度，以使主要由第一類型物質組成的且其汽提氣含量不超過預設最大值的產物氣體可從閃氣和含有汽提氣的氣相中製得，甚至不必分離出汽提氣。
[0016]為了從至少部分閃氣和含有汽提氣的氣相中得到主要由第一類型物質組成的產物氣體，建議將兩種氣相結合而不必其他處理以形成產物氣體。然而，還可能從兩種氣相中的一種分離出第二類型物質，例如用至少基本不含第二類型物質的第二洗滌介質洗滌，並將所得氣相與未被處理的氣相相結合。如果兩種氣相在被結合之前均經歷了處理，它們可被共同或分別處理。而在聯結處理的情況下，主要含有第一類型物質的產物氣體是直接形成的，在分別處理的情況下，所述產物氣體是通過結合不含第二類型物質的兩種氣體而形成的。
[0017]如果其中一種氣相或兩種氣相經歷洗滌以分離第二類型物質，那麼第一類型物質通常被此處所使用的第二洗滌介質吸收，以得到負載有第一類型和第二類型物質的第二洗滌介質。為了將第一類型吸收物質轉換成產物氣體，建議將第二負載洗滌介質降壓並隨後供應到分離器，以得到主要由第一類型物質組成的第二閃氣以及富集第二類型物質的第二負載洗滌介質。優選的是至少部分第二閃氣被用於產生產物氣體。
[0018]第二洗滌介質優選由物理氣體洗滌的洗滌介質迴路中移除。在該情況下，可將其他富集第二類型物質的兩種負載洗滌介質結合在一起進行一個或多個其他的再生步驟，以分離第二類型物質。
[0019]物理氣體洗滌優選地為甲醇洗滌，其中通過低溫甲醇的方式，作為第一類型物質的二氧化碳和作為第二類型的如H2S和/或COS的硫組分被從氣體混合物例如粗合成氣中洗出。於此處有利地將氮氣用作濃縮硫組分的汽提氣，以形成主要由二氧化碳組成且含有硫組分和氮氣的氣相。為了從所述氣相以及根據本發明在降壓中形成的閃氣中分離出硫組分，優選地用至少基本無硫甲醇對這些氣體混合物進行洗滌。
[0020]本發明另外提供一種在物理氣體洗滌中再生負載有至少第一類型和第二類型物質的洗滌介質的裝置，所述裝置包括汽提設備，其中在升高壓力下用汽提氣進行汽提，由此將大部分的第一類型物質從負載有第一類型和第二類型物質的洗滌介質中分離，以得到富集第二類型物質的負載洗滌介質。
[0021]根據本發明，在裝置方面是通過連接到降壓設備的汽提設備來實現所述目的，藉助所述設備，汽提設備中富集第二類型物質的負載洗滌介質可被降壓並隨後供應給分離器，其中汽提設備和分離器均被連接到產生設備，由此主要由第一類型物質組成的產物氣體可由在分離器和汽提設備中可得到的氣相產生。
[0022]產生設備優選地包括水動力地連接到汽提設備和/或分離器的洗滌裝置，由此將可在汽提設備和/或分離器中得到的氣相供應到洗滌裝置，並用洗滌介質進行洗滌，以分離出第二類型物質。特別優選地，產生設備確切地包括一個向其共同供應兩種氣相的洗滌裝置，以分離出第二類型物質。
[0023]在其最簡單的形式中，產生設備可由同時連接到汽提設備和分離器的導管組成，其中可從汽提設備和分離器中得到的氣相無需其他處理即能夠混合，以形成產物氣體。
【附圖說明】
[0024]通過圖1示意性示出的操作實施例在下文闡述本發明。
[0025]圖1示出甲醇洗滌再生部分的截面圖，其中負載有二氧化碳和硫組分的洗滌介質被再生。
【具體實施方式】
[0026]在洗滌粗合成氣體中負載有二氧化碳和硫組分的甲醇通過管路I被引導進入安置在塔C中的汽提設備A，在汽提設備A中存在於負載甲醇I中的部分二氧化碳在大約2.5帕的壓力下被汽提除去。在汽提設備A中提供有規整填料D，通過管路3供應的氮氣被用作汽提氣。主要含有被汽提除去的二氧化碳和氮氣並且含有硫組分的氣相13被進一步通過煙囪式塔盤E傳送進入塔C中配置作為洗滌設備的上部B，甲醇不僅硫含量增大，而且二氧化碳的含量更高以致硫組分的分離將產生酸性氣體餾分，由於其二氧化碳的含量它是不適合作為用於硫產物的供料氣體的，其通過管路4離開汽提設備A，並藉助節流裝置a的方式降壓到約
1.2帕的壓力下並進入第一分離器F。在降壓過程中，大部分二氧化碳進入氣相，以得到硫含量進一步增加的甲醇洗滌介質5和富含二氧化碳的餾分6。當甲醇洗滌介質5被傳送到硫隔離部(未示出)時，富含二氧化碳的餾分6被傳送到設置有液滴沉降器G的第二分離器H中。
[0027]在塔C的頂部，負載有二氧化碳但基本上無硫組分的第二甲醇流體2作為洗滌介質被引導進入洗滌設備B，在其中第二甲醇流體2與含硫組分氣體7和13相接觸，並向下流過質量傳輸盤I和由引被逆流傳送。甲醇負載有洗滌出的硫組分和含量同樣較高的二氧化碳，這使得硫組分的分離產生酸性氣體餾分，由於甲醇中二氧化碳含量，將不適合作為用於在煙囪式塔盤E收集硫的供料氣體。因此所述負載甲醇通過管路8從煙囪式塔盤E被移除並藉助節流裝置b降壓到大約1.2帕的壓力上以及進入第三分離器J。在降壓過程中，大部分二氧化碳進入氣相，以得到硫含量進一步增加的甲醇9和富含二氧化碳的氣體餾分10。在甲醇9被發送到硫隔離部(未示出)時，所述富含二氧化碳的氣體餾分10同樣被傳送到第二分離器H。
[0028]通過第一分離器F將在第二分離器H中得到的液相11傳送到硫隔離部。另一方面，通過壓縮器K將主要由二氧化碳組成的且含有硫組分的氣相7傳送到洗滌設備B中，以將硫組分與含有洗滌氣體3的氣相13—起釋放出來。對硫含量增大的甲醇4減壓，使得通過汽提減少汽提氮氣3相較現有技術的量是可能的，以致由於其低氮含量，在工藝區界上可作為二氧化碳產物傳送的二氧化碳流體12可在汽提設備C的頂部被移除。
【主權項】
1.一種用於再生物理氣體洗滌中的負載洗滌介質(I)的方法，其中至少第一類型和第二類型的物質從氣體混合物中被洗出，在升高壓力下通過汽提將大部分第一類型物質從負載有第一類型和第二類型物質的洗滌介質(I)分離出，並得到富集第二類型物質的負載洗滌介質(4)以及含有在汽提中使用的汽提氣和從負載洗滌介質中分離的物質的氣相(13)，其特徵在於，將通過汽提而富集第二類型物質的負載洗滌介質(4)降壓(a)並隨後供應到分離器(F)，以得到主要由第一類型物質組成的閃氣(6)和仍富集第二類型物質的負載洗滌介質(5)，其中從至少部分閃氣(6)和包含汽提氣的氣相(13)中產生包含基本上由第一類型物質組成的產物氣體(12)。2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，將至少部分閃氣(7)與包括汽提氣的氣相(13)結合，由此形成所述產物氣體(12)。3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，從至少部分閃氣(7)或從含有汽提氣的氣相(13)中分離出第二類型物質，且將所得到的氣相與未被處理的其它氣相相結合以形成產物氣體(12)。4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過將至少一部分閃氣(7)和包括汽提氣的氣相(13)共同或者分別進行處理來產生所述產物氣體(12)，在所述處理中將第二類型的物質分離出。5.根據權利要求1到3其中任意一項所述的方法，其特徵在於，用甲醇洗滌來執行所述物理氣體洗滌，其中藉助低溫甲醇將作為第一類型物質的二氧化碳以及作為第二類型物質的H2S和/或COS由粗合成氣體中洗出。6.—種用於再生物理氣體洗滌中載有至少第一類型和第二類型物質的洗滌介質(I)的裝置，所述裝置包括汽提設備(C)，其中通過在升高的壓力下用汽提氣(3)將大部分第一類型物質從負載有第一類型和第二類型物質的洗滌介質(I)分離，以得到富集第二類型物質的負載洗滌介質(4)，其特徵在於，所述汽提設備(A)被連接到降壓設備(a)，由此在汽提設備(A)中已富集第二類型物質的負載洗滌介質(4)能夠被降壓並隨後供應給分離器(F)，其中所述汽提設備(A)和所述分離器(F)均被連接到產生設備，由此從可在分離器(F)和汽提設備(A)中得到的氣相(6，13)中產生主要由第一類型物質組成的產物氣體(12)。7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述產生設備包括水動力連接到汽提設備(A)和/或分離器(F)的洗滌裝置(B)。8.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述產生設備由導管組成，所述導管均被連接到汽提設備(A)和分離器(J)。
【專利摘要】本發明涉及用於再生物理氣體洗滌中的負載洗滌介質(1)的方法以及裝置，其中至少第一類型和第二類型的物質從氣體混合物中被洗出，通過在升高壓力下的汽提將大部分第一類型物質從負載有第一類型和第二類型物質的洗滌介質(1)分離出，並得到富集第二類型物質的負載洗滌介質(4)和含有在汽提中使用的汽提氣和從負載洗滌介質中分離的物質的氣相(13)。本發明的特徵在於，將通過汽提而富集第二類型物質的負載洗滌介質(4)降壓(a)並隨後供應到分離器(F)，以得到主要含有第一類型物質的閃氣(6)和仍富集第二類型物質的負載洗滌介質(5)，其中從至少部分閃氣(6)和含有汽提氣的氣相(13)中產生含有大量第一類型物質的產物氣體(12)。
【IPC分類】B01D53/14, B01D53/18
【公開號】CN105709565
【申請號】CN201511035927
【發明人】I·恰塔利亞, A·布蘭德爾
【申請人】林德股份公司