分離合成氣的方法和設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及實(shí)施氣體洗滌(G)的方法以及氣體洗滌系統(tǒng)(G)，其中使用相同物理作用的洗滌劑(3，15)分別在第一洗滌裝置(A1)中洗滌第一原料氣(1)，并且在與第一洗滌裝置平行地工作的第二洗滌裝置(A2)中洗滌第二原料氣(16)，從而從含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氫的原料氣(1，16)中分離出含硫成分并且獲得經(jīng)脫硫的氣流(7，18)，其中產(chǎn)生加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑流(6，20)，第一原料氣(1)的一氧化碳分壓低于第二原料氣(16)，與在第二洗滌裝置(A2)中洗滌第二原料氣(16)的壓力相比，在第一洗滌裝置(A1)中在較低的壓力下洗滌第一原料氣(1)。
【專利說(shuō)明】
分禹合成氣)的方法和設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及實(shí)施氣體洗滌的方法，其中使用相同物理作用的洗滌劑分別在第一洗 滌裝置中洗滌第一原料氣，并且在與第一洗滌裝置平行地工作的第二洗滌裝置中洗滌第二 原料氣，從而從含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氫的原料氣中分離 出含硫成分并且獲得脫硫的氣流，其中產(chǎn)生加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑 流，第一原料氣的一氧化碳分壓低于第二原料氣的一氧化碳分壓，與在第二洗滌裝置中洗 滌第二原料氣的壓力相比，在第一洗滌裝置中在較低的壓力下洗滌第一原料氣。本發(fā)明還 涉及執(zhí)行本發(fā)明所述方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] "使用相同物理作用的洗滌劑洗滌"兩種原料氣的表述并非表示所使用的洗滌劑 必須化學(xué)和物理性質(zhì)一致，而是表示所使用的洗滌劑由相同的基本物質(zhì)構(gòu)成，但是所述基 本物質(zhì)或多或少可能加載了從一種或者兩種原料氣中分離出的物質(zhì)。
[0003] 例如專利申請(qǐng)DE 196 51 282、DE 10 2012 016 643和DE 10 2013 001 677均公 開(kāi)了此類方法和裝置，其公開(kāi)內(nèi)容及其引用均被完整納入本說(shuō)明之中。例如可將其用來(lái)從 合成氣制備含有粗氫氣、富含二氧化碳、氫氣和一氧化碳的用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)?。為此可?合成氣分成第一部分和第二部分，將第一部分送入第一洗滌裝置洗去二氧化碳和含硫成分 之前通過(guò)水煤氣變換使其轉(zhuǎn)化，將第二部分不經(jīng)過(guò)處理就送入第二洗滌裝置分離出含硫成 分。由于轉(zhuǎn)化時(shí)會(huì)出現(xiàn)壓力損失，因此通常使得第一洗滌裝置在比第二洗滌裝置更低的壓 力下運(yùn)行。在兩個(gè)洗滌裝置中各自產(chǎn)生加載了含硫成分和二氧化碳的洗滌劑流，至少在第 一洗滌裝置中還會(huì)產(chǎn)生僅僅加載了二氧化碳的洗滌劑流。將加載的洗滌劑流轉(zhuǎn)移到氣體洗 滌系統(tǒng)的再生單元之中，溶解的物質(zhì)在那里被分離出來(lái)，從而在產(chǎn)物氣流或尾氣流中離開(kāi) 氣體洗滌系統(tǒng)。
[0004] 盡管與所使用的物理作用洗滌劑(優(yōu)選是甲醇）相關(guān)的氫氣和一氧化碳具有比二 氧化碳和合成氣中所含的含硫成分小得多的溶解系數(shù)，在洗滌合成氣的時(shí)候不可避免地也 會(huì)使得氫氣和一氧化碳溶解在少量的洗滌劑之中。為了防止氫氣收率或者氫氣和一氧化碳 的收率因?yàn)檫@種稱作共吸收的過(guò)程而減小，并且為了避免共吸收物質(zhì)經(jīng)由氣體洗滌系統(tǒng)的 再生單元進(jìn)入產(chǎn)物氣流或尾氣流之中，可按照現(xiàn)有技術(shù)使得洗滌裝置中的洗滌劑流冷卻下 來(lái)，并且在第一再生步驟中使其進(jìn)入獨(dú)立的膨脹室減壓到一定的壓力，該壓力通常小于氣 體洗滌工作壓力的三分之一。共吸收物質(zhì)此時(shí)在很大程度上轉(zhuǎn)移至氣相，二氧化碳和含硫 成分大部分保持溶解在洗滌劑中，并且在隨后的再生步驟中才將其分離出來(lái)。將完全再生 后的洗滌劑送回到兩個(gè)洗滌裝置并且重新用于洗滌合成氣。
[0005] 來(lái)自膨脹室的氣相除了含有氫氣和一氧化碳之外，也含有二氧化碳和含硫成分， 將氣相壓縮并且在第一洗滌裝置前面送回到第一種合成氣之中。盡管以這種方式能使得來(lái) 自氣體洗滌系統(tǒng)再生單元的產(chǎn)物氣流和尾氣流實(shí)現(xiàn)很高的產(chǎn)物收率以及很高的純度，然而 對(duì)循環(huán)送回的氣相進(jìn)行壓縮所需的費(fèi)用同時(shí)也不利于該工藝的經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此本發(fā)明的目的在于闡述一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的方法和設(shè)備。
[0007] 按照本發(fā)明所述，所提出的目的在方法方面是通過(guò)使在第二洗滌裝置中加載了含 硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑減壓進(jìn)入第一洗滌裝置中從而將溶解的一氧化碳轉(zhuǎn) 移至氣相而實(shí)現(xiàn)的。
[0008] 相對(duì)于第二洗滌裝置中的壓力減小的第一洗滌裝置中的壓力可起到汽提作用，第 一原料氣的較低的一氧化碳分壓還會(huì)使其增強(qiáng)，并且實(shí)現(xiàn)有效地分離一氧化碳，從而使得 兩種加載的洗滌劑中的一氧化碳含量大體上相等。
[0009] 通過(guò)本發(fā)明所述的方法，在第二洗滌裝置中共吸收的一氧化碳大部分直接進(jìn)入在 第一洗滌裝置中產(chǎn)生的經(jīng)脫硫的混合氣體中，并且不必像現(xiàn)有技術(shù)那樣耗費(fèi)能量進(jìn)行壓縮 并送回到第一洗滌裝置中。此外，從洗滌劑中分離出的一氧化碳不會(huì)污染在氣體洗滌系統(tǒng) 的再生單元中產(chǎn)生的產(chǎn)物氣或尾氣。
[0010] 為了進(jìn)一步減少在第二洗滌裝置中加載的洗滌劑中的共吸收物質(zhì)的含量，可以從 第一洗滌裝置中將其排出并且使其減壓。優(yōu)選對(duì)此時(shí)所形成的基本上由一氧化碳和氫氣組 成的氣相進(jìn)行壓縮，并且與第一原料氣一起送回到第一洗滌裝置中。
[0011] 由于第一洗滌裝置中的汽提作用，也可以將來(lái)自在第二洗滌裝置中加載的洗滌劑 的含硫成分釋放到第一洗滌裝置的氣室中。為了防止這些含硫成分污染經(jīng)脫硫的氣流，優(yōu) 選在能保證通過(guò)第一洗滌劑可靠地再次洗滌所釋放的含硫成分的部位上將在第二洗滌裝 置中加載的洗滌劑送入第一洗滌裝置之中。
[0012] 習(xí)慣上使用設(shè)計(jì)成具有傳質(zhì)塔板和/或傳質(zhì)填料的吸收塔形式的洗滌裝置來(lái)執(zhí)行 此類方法。多年以來(lái)早已為專業(yè)人士熟悉的此類吸收塔通常具有多個(gè)通過(guò)升氣管塔盤 (Kaminb6den)相互分離的區(qū)段，在其中可以將具有不同溶解系數(shù)的物質(zhì)大體上選擇性 從待處理的原料氣中分離出來(lái)。將待處理的原料氣的供料裝置布置在最下面的傳質(zhì)塔盤或 最下面的傳質(zhì)填料下方，可以在最上面的傳質(zhì)塔盤上方或者在吸收塔的最上面的傳質(zhì)填料 上方供應(yīng)物理作用的洗滌劑。用于經(jīng)處理的原料氣的排出裝置位于吸收塔的塔頂上，并且 在其下端是可以將加載的洗滌劑從吸收塔的塔底空間排出的另一個(gè)排出裝置。例如此類吸 收塔的下部區(qū)域可以具有自身的用來(lái)分離含硫成分的區(qū)段，在其上方布置用來(lái)從待處理的 原料氣中分離出二氧化碳的區(qū)段。將待處理的原料氣送入吸收塔的下部區(qū)域，并且使其在 其向上的路徑中與物理作用的洗滌劑強(qiáng)烈接觸，洗滌劑是在各個(gè)區(qū)段的上端加入的。
[0013] 按照本發(fā)明所述方法的一個(gè)針對(duì)性的實(shí)施方案，使用上述類型的吸收塔至少作為 第一洗滌裝置，該吸收塔優(yōu)選具有自身的用來(lái)分離含硫成分的區(qū)段，在最下面的傳質(zhì)塔盤 或最下面的傳質(zhì)填料之一的直接上方，或者在最下面的傳質(zhì)填料區(qū)域中，送入在第二洗滌 裝置中加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的第二洗滌劑以分離出含硫成分。由此在第二 加載的洗滌劑和第一原料氣之間實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈接觸，從而有利于汽提出一氧化碳。同時(shí)也有充 分機(jī)會(huì)從在該區(qū)段中向上引導(dǎo)的氣相中再次洗滌在減壓時(shí)所釋放的含硫成分。
[0014]優(yōu)選從合成氣中獲取兩種原料氣，為此將合成氣分成兩部分，其中一部分在通過(guò) 水煤氣變換處理之后作為第一原料氣存在，第二部分構(gòu)成第二原料氣。
[0015]在執(zhí)行本發(fā)明所述方法時(shí)，可以使用多種物質(zhì)作為物理作用的洗滌劑，但優(yōu)選使 用甲醇作為洗滌劑。
[0016] 此外本發(fā)明還涉及氣體洗滌的設(shè)備，具有第一洗滌裝置和與其平行地工作的第二 洗滌裝置，這兩個(gè)洗滌裝置各自具有將含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或 硫化氫的原料氣以及物理作用的洗滌劑送入洗滌裝置中的裝置，以及從洗滌裝置中排出經(jīng) 脫硫的原料氣和加載了含硫成分與共吸收的一氧化碳的洗滌劑的裝置。
[0017] 按照本發(fā)明所述，所提出的目的在設(shè)備方面是通過(guò)將第二洗滌裝置以流動(dòng)技術(shù)方 式與第一洗滌裝置相連從而使得加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑可以從第 二洗滌裝置減壓進(jìn)入第一洗滌裝置中而實(shí)現(xiàn)的。
[0018] 優(yōu)選至少將第一洗滌裝置設(shè)計(jì)成具有彼此上下布置的傳質(zhì)塔盤和/或傳質(zhì)填料的 吸收塔。
[0019] 設(shè)計(jì)成吸收塔的第一洗滌裝置特別優(yōu)選具有供料裝置，可以通過(guò)該供料裝置在最 下面的傳質(zhì)塔盤或最下面的傳質(zhì)填料之一的直接上方，或者在最下面的傳質(zhì)填料區(qū)域中， 將加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑從第二洗滌裝置送入到第一洗滌裝置中。
[0020] 為了能夠?qū)⒃诘诙礈煅b置中加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑減 壓進(jìn)入第一洗滌裝置中，可能需要設(shè)置可用來(lái)提高加載的洗滌劑的壓力的栗。然而優(yōu)選相 對(duì)于第二洗滌裝置定位第一洗滌裝置，使得可以僅僅通過(guò)兩個(gè)洗滌裝置之間在工作過(guò)程中 出現(xiàn)的總壓力差而轉(zhuǎn)移在第二洗滌裝置中加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑。 所述總壓力由洗滌裝置中的工作壓力和洗滌劑的靜壓組成。
[0021] 在本發(fā)明所述設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案中，第一洗滌裝置以流動(dòng)技術(shù)方式與分離器 相連，使得在第二洗滌裝置中加載的洗滌劑可以從第一洗滌裝置減壓進(jìn)入分離器中，從而 獲得氣相。以流動(dòng)技術(shù)方式連接優(yōu)選還包括壓縮機(jī)，通過(guò)該壓縮機(jī)可以將所獲得的氣相從 分離器中排出并且送回到第一洗滌裝置中。
[0022] 下面依據(jù)在圖1中所圖示的實(shí)施例更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1所示為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，具有兩個(gè)并行工作的吸收塔，在其中使 用甲醇洗滌已變換和未變換的合成氣。
【具體實(shí)施方式】
[0024]通過(guò)管路1將已變換的合成氣供應(yīng)給氣體洗滌系統(tǒng)G，所述合成氣主要由氫氣和二 氧化碳組成，但除此之外也含有一氧化碳和含硫成分。在熱交換器E1中使得合成氣1與待加 熱的工藝物流相對(duì)地冷卻，然后將其通過(guò)管路2送入設(shè)計(jì)成吸收塔的第一洗滌裝置A1的下 部區(qū)域中。通常在15與75巴之間的壓力下運(yùn)行的吸收塔A1具有通過(guò)升氣管塔盤K相互分開(kāi) 的下洗滌段S1和上洗滌段S2。冷的合成氣2在吸收塔A1中向上引導(dǎo)，并且使其與甲醇洗滌劑 強(qiáng)烈接觸，通過(guò)管路3和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)a將未加載的甲醇洗滌劑送入洗滌段S2之中，從而分離在 合成氣2中所含的二氧化碳。通過(guò)管路4和5以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)b將已經(jīng)加載了二氧化碳的甲醇洗 滌劑從洗滌段S2繼續(xù)轉(zhuǎn)移到洗滌段S1之中，在此主要從合成氣中吸收含硫成分。通過(guò)升氣 管塔盤K將經(jīng)脫硫的合成氣繼續(xù)引導(dǎo)至洗滌段S2之中，同時(shí)將加載了二氧化碳和含硫成分 的甲醇洗滌劑從吸收塔A1的塔底空間排出并且通過(guò)管路6繼續(xù)引導(dǎo)。可以從吸收塔A1的塔 頂排出基本上由氫氣組成的氣體7,在與合成原料氣1相對(duì)地加熱之后將其例如作為粗氫氣 8排出。通過(guò)節(jié)流機(jī)構(gòu)c和d使得加載的甲醇流4和6通常減壓到初始?jí)毫Φ娜种贿M(jìn)入兩 個(gè)分離器D1和D2中。在此形成的氣相主要由在氣體洗滌時(shí)共吸收的氫氣和一氧化碳以及由 二氧化碳組成，通過(guò)管路9和10以及壓縮機(jī)V將其送回到經(jīng)變換的合成原料氣1之中。將來(lái)自 分離器D1和D2的兩個(gè)液相11和12導(dǎo)入到另一個(gè)再生單元R之中，從而分離出含硫成分和二 氧化碳，并且獲得再生的未加載的甲醇洗滌劑13,使其在熱交換器E2中與部分再生的甲醇 洗滌劑14相對(duì)地冷卻，在再生單元R中對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)處理之前在熱交換器E3中使其與加載 的甲醇洗滌劑4相對(duì)地加熱。將冷卻后的甲醇洗滌劑的第一部分3供應(yīng)給吸收塔A1，第二部 分15流入到同樣設(shè)計(jì)成吸收塔的第二洗滌裝置A2之中。
[0025]吸收塔A2通常在20與80巴之間高于吸收塔A1的工作壓力的壓力下工作，通過(guò)管路 16在其下部區(qū)域中送入預(yù)先在熱交換器E4中與待加熱的工藝物流相對(duì)地冷卻的未變換的 合成氣17。與吸收塔A1不同，吸收塔A2只具有一個(gè)洗滌段S3。冷的合成氣17在吸收塔A2中向 上引導(dǎo)，并且使其與甲醇洗滌劑15強(qiáng)烈接觸，甲醇洗滌劑是通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)e在上洗滌段S3處 送入的。測(cè)定洗滌劑的量，使得基本上完全地分離出在合成氣17中所含的含硫成分，但是不 必多此一舉減小二氧化碳含量。因此可以從吸收塔A2的塔頂排出基本上脫硫的、僅由氫氣、 一氧化碳和二氧化碳組成的氣體18,將其與合成原料氣16相對(duì)地加熱之后例如作為燃?xì)廨?機(jī)的燃?xì)?9排出。在洗滌未變換的合成氣17時(shí)加載的甲醇洗滌劑20從吸收塔A2的塔底經(jīng)由 節(jié)流機(jī)構(gòu)f減壓到達(dá)吸收塔A1的洗滌段S1的最下面的傳質(zhì)塔盤B之一，將在洗滌未變換的合 成氣17的過(guò)程中共吸收的氫氣和共吸收的一氧化碳釋放到氣相中，從而提高粗氫氣8的產(chǎn) 率。在此特別是通過(guò)已變換的合成氣2的小的一氧化碳分壓，有助于釋放一氧化碳。通過(guò)甲 醇洗滌劑5同樣再次洗滌從加載的甲醇洗滌劑20轉(zhuǎn)移到氣相中的含硫成分。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 實(shí)施氣體洗滌(G)的方法，其中使用相同物理作用的洗滌劑(3,15)分別在第一洗滌 裝置(A1)中洗滌第一原料氣（1)，并且在與第一洗滌裝置平行地工作的第二洗滌裝置(A2) 中洗滌第二原料氣（16 )，從而從含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氫 的原料氣（1，16)中分離出含硫成分并且獲得經(jīng)脫硫的氣流(7，18)，其中產(chǎn)生加載了含硫成 分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑流(6,20)，第一原料氣（1)的一氧化碳分壓低于第二原料 氣（16)的一氧化碳分壓，與在第二洗滌裝置(A2)中洗滌第二原料氣（16)的壓力相比，在第 一洗滌裝置(A1)中在較低的壓力下洗滌第一原料氣（1)，其特征在于，在第二洗滌裝置(A2) 中加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑(20)減壓(f)進(jìn)入第一洗滌裝置(A1)中， 從而將溶解的一氧化碳轉(zhuǎn)移至氣相。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第二洗滌裝置(A2)中加載的洗滌劑(6) 從第一洗滌裝置(A1)中排出并且減壓，從而將共吸收的物質(zhì)轉(zhuǎn)移至氣相（10)，隨后將其壓 縮(V)并且送回到第一洗滌裝置(A1)中。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用具有用于分離含硫成分的區(qū)段(S1)的 吸收塔至少作為第一洗滌裝置(A1)，在最下面的傳質(zhì)塔盤(B)或最下面的傳質(zhì)填料之一的 直接上方，或者在最下面的傳質(zhì)填料區(qū)域中，將在第二洗滌裝置(A2)中加載了含硫成分和 共吸收的一氧化碳的第二洗滌劑(20)送入其中。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，從合成氣中獲取兩種原料氣（1，16)，為 此將合成氣分成兩部分，其中一部分在通過(guò)水煤氣變換處理之后作為第一原料氣（1)存在， 第二部分構(gòu)成第二原料氣（16)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，使用甲醇作為物理作用的洗滌劑 (3，15)〇6. 用于氣體洗滌(G)的設(shè)備，具有第一洗滌裝置(A1)以及與其平行地工作的第二洗滌 裝置(A2)，這兩個(gè)洗滌裝置各自具有將含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或 硫化氫的原料氣（1，16)和物理作用的洗滌劑(3，15)送入洗滌裝置中的裝置，以及用于從洗 滌裝置中排出經(jīng)脫硫的原料氣(7，18)和加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑(6， 20)的裝置，其特征在于，第二洗滌裝置(A2)以流動(dòng)技術(shù)方式與第一洗滌裝置(A1)相連，使 得加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑(20)能夠從第二洗滌裝置(A2)減壓(f)進(jìn) 入第一洗滌裝置(A1)中。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，第一洗滌裝置(A1)被設(shè)計(jì)成具有傳質(zhì)塔盤 (B)和/或傳質(zhì)填料的吸收塔。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，在最下面的傳質(zhì)塔盤(B)或最下面的傳質(zhì) 填料之一的直接上方，或者在最下面的傳質(zhì)填料區(qū)域中，將在第二洗滌裝置(A2)中加載了 含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑送入到第一洗滌裝置(A1)中。9. 根據(jù)權(quán)利要求5至7之一所述的設(shè)備，其特征在于，相對(duì)于第二洗滌裝置(A2)定位第 一洗滌裝置(A1 )，使得能夠僅僅通過(guò)兩個(gè)洗滌裝置(A1，A2)之間在工作過(guò)程中出現(xiàn)的總壓 力差而轉(zhuǎn)移在第二洗滌裝置(A2)中加載了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗滌劑(20)。10. 根據(jù)權(quán)利要求6至9之一所述的設(shè)備，其特征在于，第一洗滌裝置(A1)以流動(dòng)技術(shù)方 式與分離器(D2)相連，使得在第二洗滌裝置(A2)中加載的洗滌劑(6)能夠從第一洗滌裝置 (A1)減壓(c)進(jìn)入分離器(D2)中，從而獲得氣相（10)，該氣相能夠通過(guò)壓縮機(jī)(V)從分離器 (D2)中排出并且送回到第一洗滌裝置(A1)中。
【文檔編號(hào)】C10K1/08GK106065342SQ201610412375
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日 公開(kāi)號(hào)201610412375.8, CN 106065342 A, CN 106065342A, CN 201610412375, CN-A-106065342, CN106065342 A, CN106065342A, CN201610412375, CN201610412375.8
【發(fā)明人】J-P·博恩
【申請(qǐng)人】林德股份公司