本發(fā)明涉及運行洗氣裝置的方法，其中將不含硫的、負載有二氧化碳的第一洗滌劑輸送至第一洗滌裝置，以從包含氫、一氧化碳、二氧化碳以及含硫組分的第一進料氣體基本上選擇性地洗出含硫組分，其中在平行地運行的第二洗滌裝置中從第二進料氣體分離出二氧化碳和含硫組分時不含硫的第一洗滌劑負載二氧化碳，于其中也產(chǎn)生負載有二氧化碳以及含硫組分的洗滌劑。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明的范疇內(nèi)，將其中含硫組分以大于3ppmv的濃度存在的洗滌劑看作是負載有含硫組分，而在含硫組分的濃度不超過3ppmv時則稱作是不含硫的。在此將化合物硫化氫和氧硫化碳稱作含硫組分。
為此使用洗氣裝置，以從氣體混合物分離出特定的組分。其利用了液體以不同的程度吸收氣態(tài)物質(zhì)并且保持其以化學(xué)或物理方式結(jié)合在溶液中的性質(zhì)。氣體被液體吸收的程度由溶解系數(shù)來表示，溶解系數(shù)越大，則氣體在液體中溶解得越好。溶解系數(shù)一般隨著溫度的下降及根據(jù)Henry吸收定律隨著壓力的升高而上升。因此，在洗氣中使用液體作為洗滌劑，其對于非期望的物質(zhì)具有盡可能大的溶解系數(shù)，而對于所期望的物質(zhì)則具有盡可能小的溶解系數(shù)。
將在洗氣的洗滌裝置中與待處理的進料氣體直接接觸的、負載有氣體組分的洗滌劑送入洗氣的再生部件中，以重新分離出氣體組分。對分離出的氣體組分進行廢物處置，或者輸送至經(jīng)濟用途，而再生的洗滌劑通常重新在洗氣的洗滌裝置中使用。
為了大規(guī)模獲得氫和一氧化碳，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過氣化將包含碳的進料轉(zhuǎn)化成為合成粗煤氣。此類合成粗煤氣除了包含所期望的成分氫和一氧化碳外，還包含一系列非期望的成分，例如二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和氧硫化碳(COS)。為了從所期望的成分分離出非期望的成分，優(yōu)選對合成粗煤氣實施物理洗氣。為此提出了此類方法，這是因為合成粗煤氣目前主要是在高壓下產(chǎn)生，而且物理洗氣的效率隨其運行壓力以一階近似線性地增加。對于合成粗煤氣的凈化特別有意義的是甲醇洗滌，其中使用溫度遠低于0℃的液態(tài)甲醇作為以物理方式起作用的洗滌劑。
若應(yīng)當(dāng)將在洗氣中從合成粗煤氣產(chǎn)生的、包含氫和一氧化碳的氣體混合物作為燃料輸送至燃氣輪機，則力求實現(xiàn)盡可能完全地去除掉含硫組分，這是因為一方面這些含硫組分會損壞燃氣輪機，另一方面要遵守現(xiàn)行的渦輪機廢氣排放標準。同時值得期待的是，將二氧化碳基本上完全地留在氣體混合物中，這是因為需要其在燃氣輪機中作為溫度緩和劑和工作介質(zhì)?，F(xiàn)有技術(shù)是，在洗滌步驟中凈化合成粗煤氣，其中使用為了分離出含硫組分所需的最少量的未負載的洗滌劑。在此產(chǎn)生基本上不含硫但是具有顯著降低的二氧化碳含量的氣體混合物，這是因為洗滌劑除了吸收含硫組分，還以相當(dāng)大的程度吸收二氧化碳。因此，該不含硫的氣體混合物可能僅受限地適合于在燃氣輪機中的應(yīng)用。
在以申請?zhí)朌E 10 2012 016 643公開的專利申請中，將其公開的全部內(nèi)容引入本說明書中作為參考，給出了一種此類方法，其能夠使第一合成粗煤氣脫硫，在此情況下不分離出二氧化碳。為此在第一洗滌裝置中使用不含硫的洗滌劑，其在平行地運行的第二洗滌裝置中預(yù)先負載二氧化碳，例如是甲醇洗滌的部分，如在“氣體分離與凈化(Gas Separation&Purification)”，1988年12月，第2卷，第171-176頁中所述。在此類洗氣裝置中，可以從包含氫、一氧化碳和二氧化碳以及H2S和COS的合成粗煤氣在兩個彼此連續(xù)的洗滌步驟中選擇性地洗出二氧化碳和含硫組分。為此，將合成粗煤氣導(dǎo)入構(gòu)造為吸收塔的洗滌裝置中，于其中彼此上下地布置第一和第二洗滌區(qū)段。為了分離出二氧化碳，在上面的第二洗滌區(qū)段中使用未負載的甲醇，而在第一洗滌區(qū)段中用已經(jīng)在二氧化碳分離過程中預(yù)先負載有二氧化碳的一部分甲醇洗出含硫組分。因為含硫組分對于甲醇的溶解系數(shù)比二氧化碳的溶解系數(shù)大幾倍，所以其分離僅需要在第二洗滌區(qū)段中負載二氧化碳的洗滌劑量的一小部分。剩余的不含硫的、負載有二氧化碳的洗滌劑通常完全導(dǎo)入甲醇洗滌的再生部件中，在此在一個或多個塔中在再洗出含硫組分時加以使用。通過在DE 10 2012 016 643中所建議的方法，減少了在甲醇洗滌的再生部件中使用的不含硫的洗滌劑的量，由此需要增加在此運行的塔的塔板數(shù)，從而以足夠的程度再洗滌含硫組分。這關(guān)系到增加的運行成本和投資成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
因此本發(fā)明的目的是給出此類方法，通過該方法克服所述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
該目的是通過如下方式實現(xiàn)的，將在第二洗滌裝置中負載二氧化碳以及含硫組分的洗滌劑的至少一部分在第一洗滌裝置中作為第二洗滌劑用于從第一進料氣體分離出含硫組分。
根據(jù)本發(fā)明的方法的可應(yīng)用性的前提是，在第一洗滌裝置中存在待洗滌的氣體混合物，于其中存在的至少一種含硫組分的分壓高于從第二洗滌裝置輸送的、負載有二氧化碳以及含硫組分的洗滌劑中的相同含硫組分。然后該洗滌劑能夠從氣體混合物洗出這些含硫組分并降低其在氣體混合物中的濃度。如果負載有二氧化碳和含硫組分的洗滌劑不包含有待在第一洗滌裝置中洗滌的氣體混合物所含的含硫組分，則可以特別有利地采用根據(jù)本發(fā)明的方法。
負載有二氧化碳以及含硫組分的、從第二洗滌裝置輸送的洗滌劑在其被導(dǎo)入第一洗滌裝置中時的二氧化碳分壓優(yōu)選等于或大于在有待在第一洗滌裝置中洗滌的氣體混合物中的二氧化碳分壓，從而通過該洗滌劑從待洗滌的氣體混合物不吸收或者僅以非常少的量吸收二氧化碳。若負載有二氧化碳以及含硫組分的洗滌劑的二氧化碳分壓高于待洗滌的氣體混合物，則甚至可以從該洗滌劑釋放二氧化碳。在此情況下，可以從第一洗滌裝置排出二氧化碳流，其大于隨進料氣體進入第一洗滌裝置的流。
通過在第一洗滌裝置中根據(jù)本發(fā)明使用負載有含硫組分的洗滌劑，減少了對于不含硫的、預(yù)負載有二氧化碳的洗滌劑的需求，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比只需輸送更少的不含硫的、在第二洗滌裝置中預(yù)負載二氧化碳的洗滌劑。因此，供應(yīng)更多的不含硫的、預(yù)負載有二氧化碳的洗滌劑，從而在使于第二洗滌裝置中負載的洗滌劑再生期間再洗滌含硫組分，由此例如可以更少的塔板數(shù)及因此成本更有利地構(gòu)造用于再洗滌的塔。
針對性地在第二洗滌裝置中處理第二進料氣體，其氧硫化碳含量低于在第一洗滌裝置中處理的第一進料氣體。于是在第二洗滌裝置中，可以獲得負載有二氧化碳和含硫組分的洗滌劑，于其中存在的氧硫化碳的分壓低于第一進料氣體中的分壓，從而可以在無需進一步處理的情況下在第一洗滌裝置中使用該負載的洗滌劑以分離出氧硫化碳。
如果應(yīng)當(dāng)由包含氫、一氧化碳、二氧化碳和含硫組分的合成粗煤氣獲得至少兩種不同的產(chǎn)品，并且為此將合成粗煤氣分成第一和第二支流，其中將第一支流直接作為進料氣體輸送至第一洗滌裝置，而在第二支流中所包含的一氧化碳通過用水進行水煤氣變換轉(zhuǎn)化成為氫和二氧化碳，然后如此獲得的氣體混合物作為進料氣體進入第二洗滌裝置中，則特別有利地采用根據(jù)本發(fā)明的方法。在第一洗滌裝置中通過脫硫從未轉(zhuǎn)換的進料氣體例如獲得用于燃氣輪機的燃氣期間，可以在第二洗滌裝置中從經(jīng)轉(zhuǎn)換的進料氣體選擇性地分離出二氧化碳和含硫組分，從而獲得例如氫氣粗產(chǎn)品。由于通過水煤氣變換產(chǎn)生的二氧化碳，第二洗滌裝置的進料氣體的二氧化碳分壓高于未轉(zhuǎn)換的、輸送至第一洗滌裝置的進料氣體。針對性地在這兩個洗滌裝置中使用相同的洗滌劑，從而在第一洗滌裝置中既可以使用在第二洗滌裝置中產(chǎn)生的不含硫的、負載有二氧化碳的洗滌劑，而且可以使用負載有含硫組分和二氧化碳的洗滌劑，以從未轉(zhuǎn)換的進料氣體分離出含硫組分。
氧硫化碳基本上在水煤氣變換中分解，從而使輸送至第二洗滌裝置的第二進料氣體的氧硫化碳含量明顯低于有待在第一洗滌裝置中處理的第一進料氣體。因此在洗滌第二進料氣體時經(jīng)常產(chǎn)生負載有二氧化碳并且其氧硫化碳分壓低于未轉(zhuǎn)換的第一進料氣體的氧硫化碳分壓的洗滌劑?？梢允褂么祟愗撦d的洗滌劑，在第一洗氣裝置中洗出氧硫化碳。
為了進一步減少在第一洗氣裝置中對不含硫的、預(yù)負載有二氧化碳的洗滌劑的需求和/或能夠縮小第一洗滌裝置，建議冷卻來自第二洗滌裝置的負載有二氧化碳以及含硫組分的洗滌劑，從而在將其作為第二洗滌劑輸送至第一洗滌裝置之前提高其對于含硫組分的吸收能力。優(yōu)選為此降低從第二洗氣裝置輸送的、負載有二氧化碳以及含硫組分的洗滌劑的壓力，以釋放一部分所含的吸收熱。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個特別優(yōu)選的實施方案中，在第一和第二洗滌裝置中均使用溫度遠低于0℃的甲醇作為洗滌劑。
下面應(yīng)當(dāng)依照在圖1中示意性地描繪的實施例更詳細地闡述本發(fā)明。
附圖說明
圖1所示為洗氣裝置，其中使用甲醇作為洗滌劑，從而在兩個平行地運行的洗滌裝置中處理經(jīng)轉(zhuǎn)換和未轉(zhuǎn)換的合成粗煤氣。
具體實施方式
為了獲得用于燃氣輪機的燃料，將除了包含氫和一氧化碳還包含二氧化碳、含硫組分、氰化氫和芳烴的未轉(zhuǎn)換的合成粗煤氣1導(dǎo)入熱交換器E1中，在此與待加熱的氣流8方向相反地進行冷卻，然后可以經(jīng)由管道2供應(yīng)至構(gòu)造為吸收塔的洗滌裝置A1的下部區(qū)域。在通常在20與80巴之間的壓力下運行并且具有第一洗滌區(qū)段S1和第二洗滌區(qū)段S2的洗滌裝置A1中，經(jīng)冷卻的合成粗煤氣向上流動，并且在此情況下與甲醇洗滌劑強烈接觸。已經(jīng)預(yù)負載有含硫組分和二氧化碳的甲醇洗滌劑從洗滌區(qū)段S2經(jīng)由管道3和4以及節(jié)流裝置a進一步引導(dǎo)至洗滌區(qū)段S1中，在此其從合成粗煤氣2主要吸收氰化氫和芳烴，然后以負載有二氧化碳、含硫組分、氰化氫和芳烴的狀態(tài)從洗滌裝置A1的塔底空間排出，并經(jīng)由管道5繼續(xù)引導(dǎo)。
基本上去除掉氰化氫和芳烴的合成粗煤氣經(jīng)由塔板K1進入洗滌區(qū)段S2中以分離出含硫組分，為此向其送入這兩股甲醇流6和7作為洗滌劑，兩者都預(yù)負載有二氧化碳并且所具有的二氧化碳分壓均大于或等于待洗滌的合成粗煤氣在各自的導(dǎo)入位置所具有的二氧化碳分壓。因此雖然在洗滌區(qū)段S2中從合成粗煤氣分離出含硫組分，但是與此不同，不洗出或僅以小的程度洗出二氧化碳。合成粗煤氣中含硫組分的含量在此情況下由下向上連續(xù)地降低，從而可以從洗滌裝置A1排出具有高的二氧化碳含量的不含硫的氣體8，在熱交換器E1中加熱之后作為燃氣9引導(dǎo)至燃氣輪機(未示出)。在洗滌區(qū)段S2的上端以不含硫的狀態(tài)送入甲醇流6從而從合成粗煤氣除去含硫組分直至幾個ppmv期間，甲醇流7除了包含二氧化碳，還含有硫化氫以及少量的氧硫化碳，所以將其在其氧硫化碳分壓小于或等于待凈化的合成粗煤氣的氧硫化碳分壓的位置導(dǎo)入洗滌區(qū)段S2中，從而使其能夠從待凈化的合成粗煤氣吸收氧硫化碳。
為了分離出在洗滌區(qū)段S2中共吸收的氫和一氧化碳，從塔板K1排出負載的洗滌劑10，并經(jīng)由節(jié)流裝置b減壓進入分離器D1中，其中產(chǎn)生主要由氫和一氧化碳組成的氣相11和負載有二氧化碳和含硫組分的甲醇12。
與未轉(zhuǎn)換的合成氣1相比具有更高的二氧化碳含量但是氧硫化碳含量明顯更低的經(jīng)轉(zhuǎn)換的合成粗煤氣21，經(jīng)由管道導(dǎo)入熱交換器E2中，在此與待加熱的工藝流方向相反地進行冷卻，然后可以經(jīng)由管道22供應(yīng)至同樣構(gòu)造為吸收塔的第二洗滌裝置A2的下部區(qū)域。典型地在15與75巴之間的壓力下運行的吸收塔A2具有下洗滌區(qū)段S3和上洗滌區(qū)段S4，它們通過塔板K2相互分離。冷的合成粗煤氣在吸收塔A2中向上引導(dǎo)，在此情況下與以未負載的狀態(tài)經(jīng)由管道23導(dǎo)入洗滌區(qū)段S4中的甲醇洗滌劑強烈接觸。將已經(jīng)預(yù)負載有二氧化碳的甲醇洗滌劑經(jīng)由管道24和25以及節(jié)流裝置c繼續(xù)引導(dǎo)至洗滌區(qū)段S3中，其在此主要從合成粗煤氣吸收含硫組分，然后以負載有二氧化碳和含硫組分的狀態(tài)從吸收塔A2的塔底空間排出，并經(jīng)由管道26繼續(xù)引導(dǎo)。可以從吸收塔A2的頂部排出主要由氫組成的氣體27，在與合成粗煤氣21方向相反地加熱之后作為合成氣產(chǎn)品28出售。
負載的甲醇流24和26經(jīng)由節(jié)流裝置d和e減壓進入分離器D2和D3中。在此形成的主要由在洗氣時共吸收的氫和一氧化碳組成的氣相，經(jīng)由管道29或30和31以及壓縮機V與主要由氫和一氧化碳組成的氣相11一起送回經(jīng)轉(zhuǎn)換的合成粗煤氣21中。為了使溶解的二氧化碳轉(zhuǎn)入氣相中，從分離器D3排出負載的甲醇32，經(jīng)由節(jié)流裝置f減壓進入典型地在3與4.5巴之間運行的中壓塔M的中間部分。
在減壓時同樣釋放的含硫組分用不含硫的、主要負載有二氧化碳的甲醇流34的一部分33進行再洗滌，其為此經(jīng)由節(jié)流裝置g減壓進入中壓塔M的頂部。因此可以從中壓塔M排出基本上不含硫的二氧化碳流35，在熱交換器E2中與合成粗煤氣21方向相反地加熱之后作為二氧化碳產(chǎn)品36出售。在中壓塔M的塔板K3中收集主要負載有含硫組分的、包含二氧化碳的甲醇，經(jīng)由管道37排出，經(jīng)由節(jié)流裝置h減壓進入低壓塔N的中間部分。為了再洗滌含硫組分，在低壓塔N的頂部，經(jīng)由節(jié)流裝置i導(dǎo)入不含硫的、主要負載有二氧化碳的甲醇流34的第二部分38。在減壓時從負載的甲醇逸出一部分二氧化碳，其在此情況下同時被顯著地冷卻。從低壓塔N的塔板K4借助泵P1經(jīng)由管道39排出富含含硫組分但是總是還包含二氧化碳的甲醇，并且在熱交換器E3和E4中與再生的甲醇23或負載的甲醇24方向相反地加熱之后，與負載硫的甲醇12一起導(dǎo)入中壓塔M的塔底空間中。通過加熱，從甲醇驅(qū)出一部分所含的二氧化碳，其經(jīng)由中壓塔M的頂部隨著流35排出。此外負載有硫和剩余二氧化碳的甲醇經(jīng)由管道40從中壓塔M的塔底空間排出，經(jīng)由節(jié)流裝置j減壓進入低壓塔N的下部，在此借助于汽提氣體41驅(qū)出另一部分溶解的二氧化碳。在將來自低壓塔N的塔底空間的富含硫的甲醇經(jīng)由管道42引導(dǎo)至熱再生(未示出)時，從塔板K5排出減壓的甲醇流38的第一部分48，送回至低壓塔N中，從而對通過汽提釋放的含硫組分進行再洗滌，而第二部分在經(jīng)由泵P2升高壓力之后作為洗滌劑6引導(dǎo)至洗滌區(qū)段S2的頂部。從低壓塔N的頂部排出富含二氧化碳的流43，其取決于任選存在的汽提氣體41的使用也可以包含氮氣，在與合成粗煤氣21方向相反地加熱之后作為尾氣44排出。
為了為洗滌區(qū)段S2提供第二洗滌劑流7，負載有二氧化碳和含硫組分的甲醇32的一部分45經(jīng)由節(jié)流裝置1減壓進入分離器D4中，其中使一部分溶解的組分轉(zhuǎn)入氣相46中，隨后經(jīng)由節(jié)流裝置k導(dǎo)入低壓塔N中以再洗滌含硫組分。借助于泵P3，將來自分離器D4的總是還含有含硫組分的液相47作為洗滌劑流7輸送至洗滌區(qū)段S2。在經(jīng)由節(jié)流裝置1減壓時產(chǎn)生冷量，其隨著洗滌劑流7進入洗滌區(qū)段S2中，其在此促進硫的分離。