DE2312754C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von wertvollen Bestandteilen bei einer physikalischen Gaswäsche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung einer oder mehrerer bei einer physikalischen Gaswäschc von der Waschflüssigkeit aufgenommenen Komponenten eines Rohgases durch Entspannen der beladenen Waschflüssigkeit.

Bei einer physikalischen Gaswäsche lösen sich neben der auszuwaschenden Komponente auch noch andere in dem Rohgas enthaltene Komponenten, wobei die gelöste Gasmenge dem Partialdruck und der Löslichkeit der einzelnen Gase proportional ist.

Sind diese mitgelösten Komponenten im Produktgas erwünscht, so stellt dieses Verhalten einen nicht unerheblichen Ausbcuteverlust dar, so daß eine Rückgewinnung dieser wertvollen Komponenten angebracht ist.

Es ist bereits ein Verfahren zur Rückgewinnung derartiger wertvoller Komponenten bekannt, wobei die beladene Waschflüssigkeit entspannt und die entstehende gasförmige Fraktion, die den größten Teil der mitgelösten Komponenten und eine Teilmenge der auszuwaschenden Komponente enthält, nach Rückverdichtung auf den Rohgasdruck wieder zugemischt, während die flüssige Fraktion einer weiteren Regenerierung zugeführt wird.

Ein derartiges Verfahren ist in vielen Fällen anwendbar und auch wirtschaftlich. Soll z. B. aus einem Rohgas aus einer Anlage zur partiellen Oxidation von beispielsweise schwefelhaltigen Rohölen, das neben Wasserstoff und Sauergas, das sich aus Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid zusammensetzt, noch Kohlenmonoxid, Methan und Stickstoff enthält, das Sauergas ausgewaschen und der Wasserstoff als Produktgas gewonnen werden, so kann durch eine einfache Entspannung in der beschriebenen Weise soviel Wasserstoff aus der beladenen Waschflüssigkeit zurückgewonnen werden, daß die Wasserstoffausbeute über 99% liegt. Dies ist möglich, weil das Verhältnis der Löslichkeiten zwischen Wasserstoff und Kohlendioxid sehr groß ist.

Soll dagegen in dem Produktgas neben Wasserstoff beispielsweise auch noch Methan enthalten sein, was von großem Vorteil ist, wenn das Produktgas als -Heizgas oder als Ausgangsprodukt für synthetisches Erdgas verwendet werden soll, so kann das Methan durch einfache Entspannung nicht mehr vollständig genug zurückgewonnen werden, da die Löslichkeiten von Methan und Kohlendioxid relativ nahe beisammen ίο liegen. Überdies entgast bei der Entspannung ein Großteil des gelösten Kohlendioxids, wodurch die Kompressionsenergie für die Rückverdichtung des Gases und gleichzeitig die Menge des auszuwaschenden Kohlendioxids im Rohgas ansteigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von in einer Waschflüssigkeit mitgelösten wertvollen Komponenten zu entwickeln, das sich trotz eines geringen Aufwandes durch eine hohe Ausbeute auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die entspannte beladene Waschflüssigkeit vor ihrer endgültigen Regenerierung mit einem Gas gestrippt wird, das ausschließlich aus einer oder mehreren Komponenten des Rohgases besteht und das frei ist von den zurückzugewinnenden und den auszuwaschenden Komponenten.

Da dieses Strippgas keine aus dem Rohgas auszuwaschenden und auch keine aus der beladenen Waschflüssigkeit auszutreibenden Bestandteile enthält, wird die Waschflüssigkeit nahezu vollständig von den mitgelösten, im Produktgas erwünschten Komponenten befreit, so daß vor der endgültigen Regenerierung die Waschflüssigkeit fast ausschließlich mit auszuwaschenden Komponenten beladen ist. Das beladene Strippgas setzt sich aus im Rohgas enthaltenen und im Produktgas entweder nicht störenden oder aber erwünschten Komponenten zusammen und kann daher /weeks Ausbeuteverbesserung dem Rohgas ohne nachteilige Folgen nach Rückverdichtung wieder /ugemischi werden.

Kine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß als Strippgas ein mit der regenerierten Waschflüssigkeit behandelter und anschließend entspannter Teil des Produktgases eingesetzt wird. Mit Hilfe dieser ebenso einfachen wie zweckmäßigen Methode wird ein Strippgas gewonnen, das nur Bestandteile des Rohgases enthalten kann und das. bei ausreichender Behandlung des Produktgases mit regenerierter Waschflüssigkeit, frei ist sowohl von zurückzugewinnenden als auch von auszuwaschenden Komponenten. Das Strippgas fällt im Rahmen des V/aschprozesses an, wodurch auf anlagenfremde Quellen verzichtet werden kann.

Das die wertvollen Komponenten enthaltende Strippgas kann dem Produktgas zugemischt werden. Besonders zweckmäßig ist es aber, wenn das beladene Strippgas auf den Rohgasdruck verdichtet und dem Rohgas zugemischt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Wasch-, einer Stripp- und einet Regeneriersäule, ist dadurch gekennzeichnet, der die Waschsäule über die Entnahmestelle für das Produktgas hinaus verlängert ist. Dadurch kann über der Entnahmestelle &5 für das Produktgas ein Teil von diesem mit frischer regenerierter Waschflüssigkeit behandelt werden, bis das Strippgas die geforderten Bedingungen erfüllt, d. h. die geforderte Reinheit aufweist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

In dem Beispiel wird ein Rohgas aus einer Anlage zur partiellen Oxidation von schwefelhaltigen-, Rohöl mit Methanol als Waschflüssigkeit behandelt Das Rohgas enthält 32,7 Mol-% Wasserstoff, 38,1 Mol-% Sauergas, das aus 1,4 Mol-% Schwefelwasserstoff und 36,7 Mol-% Kohlendioxid besteht, sowie 11,9 Mol-% Kohlenmonoxid und Stickstoff und 17,3 Mol-% Methan, wobei vor allem das Methan als Ausgangsstoff für die Herstellung von synthetischem Erdgas zurückgewonnen werden soll.

100 000 NmVh Rohgas strömen mit einem Druck von 67 ata und einer Temperatur von 308 K über eine Leitung 1 und einen Wärmetauscher 2 in den unteren Teil einer Waschsäule 3, in die ein Ammoniakkältekreis 4 geschaltet ist, und werden dort mit Methanol behandelt.

Dem oberen Teil der Waschsäule 3 werden über eine Leitung 5 62 500 NmVh Produktgas, das aus 51,8 Mol-% Wasserstoff. 18,9 Mol-% Kohlenmonoxid und Stickstoff, 27,7 Mol-% Methan und 1,6 Mol-% Kohlendioxid besteht, abgezogen und im Wärmetauscher 2 gegen Rohgas bis auf ca. 298 K angewärmt, bevor es die Anlage verläßt. Am Kopf eines oberen Abschnittes 6 der Waschsäule 3, der die erfindungsgemäße Verlängerung der Waschsäule 3 darsiellt, wird ein Teil des Produktgases mit dem gesamten, frisch regenerierten Methanol von 16OmVh, das mit einer Temperatur von jo 213 K über eine Leitung 7 am Kopf des Waschabschnk_;s 6 eingeführt wird, behandelt und dadurch nahezu von allen Bestandteilen außer Wasserstoff befreit.

Bei der Sauergasentferniing aus Spaltgasen ist im Produktgas immer Wasserstoff enthallen. Soll das 5·; Produktgas für die Herstellung von synthetischem Erdgas verwendet werden, so ist es vorteilhaft, bereits bei der Spaltung auf einen möglichst hohen Gehalt von Methan zu achten. Da Methan das Endprodukt darsiellt und andererseits auch durch Methanisierung aus drei Teilen Wasserstoff und einem Teil Kohlenmonoxid hergestellt werden kann, ist es ersichtlich, daß auf die Methanrückgewinnung größten Wert gelegt werden muß, während ein gleich großer Wasserstoffverlust nur einem Verlust von einem Drittel des Produktes αϊ gleichkommt.

Die Löslichkeit von Wasserstoff ist in den meisten Lösungsmitlein merklich kleiner als die von Methan. Bei Methanol ist das Löslichkeitsvcrhältnis bei einer Temperatur von 233 K /.B. I :12. während /.B. das Löslichkcilsverhältnis von Methan zu Kohlendioxid bei 1 :15 liegt, wobei dieses Verhältnis stärker von Temperatur, Druck und Konzentration abhängig ist.

Nachdem die Waschmittelmenge für die Sauergasauswaschung bei einem gegebenen Druck durch die Löslichkeil von Kohlendioxid festgelegt ist, ist es möglich, aus einer kleinen Gasmenge am Kopf der Waschsäule 3 mit der ganzen Methanolrnenge das Meihan auszuwaschen um dadurch ein Strippgas zu erhalten, das praktisch nur aus Wasserstoff besteht und frei von Methan ist.

2500 NmVh dieses Gases, das aus 84,3 Mol-% Wasserstoff, 15,6 Mol-% Kohlenmonoxid und Stickstoff, und 0,1 Mol-% Methan besteht, werden nun ernndungsgemäß als Strippgas verwendet und über eine Leitung 8 nach Entspannung auf einen Zwischendruck von 23 ata am Fuß einer Strippsäule 9 eingespeist, wo es im Gegenstrom zu aus der Waschsäule 3 über eine t.eitung 10 abgezogener ebenfalls auf 21 ata entspannter und am Kopf der Strippsäule 9 eingeleiteten, beladenen Waschflüssigkeit das in dieser enthaltene Methan aufnimmt.

Am Kopf der Strippsäule 9 werden 11200NmVh Methan enthaltendes Strippgas, das sich aus 20,2 Mol-% Wasserstoff, 6,5 Mol-% Kohlenmonoxid und Stickstoff, 20,3 Mol-% Methan, 52,4 Mol-% Kohlenmonoxid und 0,6 Mol-% Schwefelwasserstoff zusammensetzt, über eine Leitung 11 abgezogen, in dem Wärmetauscher 2 gegen eintretendes Rohgas angewärmt, in einem Verdichter 12 auf den Rohgasdruck von 67 ata rückverdichtet und anschließend dem Rohgas in der Leitung 1 zugemischt.

Am Fuß der Strippsäule 9 wird eine vor allem mit Sauergas beladene Waschflüssigkeit über eine Leitung 13 entnommen und über einen Wärmetauscher 14 nach einer Entspannung auf 2 ata am Kopf einer Regeneriersäule 15 eingeführt. In der Regeneriersäule 15, die am Fuß mit Dampf beheizt und am Kopf mit Kühlwasser gekühlt wird, werden 37 500NmVh Sauergas, das 95.1 Mol-% Kohlendioxid und 2,6 Mol-% Schwefelwasserstoff enthält, ausgetrieben und am Kopf über eine Leitung 16 abgegeben, während über eine Leitung 18 das regenerierte Methanol mit Hilfe einer Pumpe 17 über den Wärmelauscher 14 und über die Leitung 7 am Kopf des Waschabschnittes 6 der Waschsäulc 3 aufgegeben wird.

Der Kältehaushalt der Anlage wird durch den zusätzlichen Waschabschnitt 6 nicht verändert, da die Waschflüssigkeil ohnehin mit den Bestandteilen des Rohgases entsprechend der Temperatur und dem Partialdruck aufgesätligt werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Rückgewinnung von Meihan beschränkt, sondern kann allgemein, sofern im Rohgas mindestens drei Komponenten mil merklich verschiedener Löslichkeit enthalten sind, angewendet werden.

Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch dann angewendet werden, wenn die aus dem Rohgas auszuwaschende Komponente in möglichst reiner Form gewonnen werden soll. So können bei der Gewinnung von Acetylen aus einem Spaltgas, das neben Acelylen noch Äthylen, Meihan und Wasserstoff enthält, aus der hauptsächlich mit Acetylen beladenen Waschflüssigkeil das miigelösic Äthylen und Meihan durch Strippen mit Wasserstoff abgetrieben werden, ohne daß eine Acetylenrückführung als Strippgas erforderlich wäre. Da die Löslichkeit des Wasserstoffs gegenüber der des Acetylens sehr viel kleiner ist, kann auch mit diesem Verfahren die geforderte Acetylenreinheit erreicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rückgewinnung einer oder mehrerer bei einer physikalischen Gaswäsche von der Waschflüssigkeit aufgenommenen Komponenten eines Rohgases durch Entspannen der beladenen Waschflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die entspannte beladene Waschflüssigkeit vor ihrer endgültigen Regenerierung mit einem Gas gestrippt wird, das ausschließlich aus einer oder mehreren Komponenten des Rohgases besteht und das frei ist von den zurückzugewinnenden und den auszuwaschenden Komponenten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strippgas ein mit der regenerierten Waschflüssigkeit behandelter und anschließend entspannter Teil des Produktgases eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beladene Strippgas auf den Rohgasdruck verdichtet und dem Rohgas zugemischt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Wasch-, einer Stripp- und einer Regeneriersäule, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschsäule (3) über die Entnahmestelle (5) für das Produktgas hinaus verlängert ist.