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DE68908736T2 - Verfahren zum Entfernen von H2S aus einem Gasstrom. - Google Patents

Verfahren zum Entfernen von H2S aus einem Gasstrom.

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DE68908736T2
DE68908736T2 DE89200367T DE68908736T DE68908736T2 DE 68908736 T2 DE68908736 T2 DE 68908736T2 DE 89200367 T DE89200367 T DE 89200367T DE 68908736 T DE68908736 T DE 68908736T DE 68908736 T2 DE68908736 T2 DE 68908736T2
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regenerator
absorption
absorbent
gas
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von H&sub2;S aus einem Gasstrom.
  • In der EP-A-0073074 wird ein Verfahren zum Abtrennen von H&sub2;S aus einem Gasstrom offenbart, welches die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
  • a) das Kontaktieren des Gasstroms in einer ersten Absorptionszone mit einem regenerierbaren wässrigen Absorptionsmittel unter Erhalt eines ersten gereinigten Gases und eines H&sub2;S enthaltenden beladenen Absorptionsmittels;
  • b) das Einspeisen des beladenen Absorptionsmittels aus der ersten Absorptionszone in einen Regenerator, in welchem das Absorptionsmittel unter Bildung eines H&sub2;S-haltigen Regeneratorabgases regeneriert wird;
  • c) das Einspeisen mindestens eines Teils des Regeneratorabgases in eine Schwefelwiedergewinnungsanlage, in welcher elementarer Schwefel erzeugt und in welcher außerdem ein SO&sub2; und H&sub2;S enthaltendes Fabrikationsabgas gebildet wird;
  • d) das Umwandeln des SO&sub2; im Fabrikationsabgas in einer Anlage in H&sub2;S unter Erhalt eines reduzierten Fabrikationsabgases; und
  • e) das Kontaktieren des reduzierten Fabrikationsabgases in einer zweiten Absorptionszone mit regenerierbarem wässrigem Absorptionsmittel unter Erhalt eines zweiten gereinigten Gases und eines H&sub2;S-haltigen halb beladenen Absorptionsmittels.
  • Das bekannte Verfahren umfaßt ferner das Zuführen des halb beladenen Absorptionsmittels aus der zweiten Absorptionszone zum Regenerator, in welchem das Absorptionsmittel für die Wiederverwendung als wässriges Absorptionsmittel in den Verfahrensstufen a) und e) regeneriert wird.
  • Bei dem bekannten Verfahren wird das beladene Absorptionsmittel vollständig regeneriert und vom Regenerator zur ersten Absorptionszone und zur zweiten Absorptionszone weitergeleitet.
  • Die Regenerierung im Regenerator erfolgt durch Auskochen des Absorptionsmittels unter Erhalt von Abstreifdampf, welcher in dem Regenerator das H&sub2;S aus dem Absorptionsmittel abstreift und dabei ein H&sub2;S-haltiges Regeneratorabgas bildet.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Menge an Wärmeenergie zu vermindern, welche für die Regenerierung des beladenen Absorptionsmittels erforderlich ist.
  • Zu diesem Zweck ist das Verfahren zum Abtrennen von H&sub2;S aus einem Gasstrom gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren außerdem die folgenden Maßnahmen umfaßtt:
  • Das Leiten des halb beladenen Absorptionsmittels von der zweiten Absorptionszone zum Regenerator, in welchem das Absorptionsmittel regeneriert wird, das Abziehen von teilregeneriertem Absorptionsmittel aus dem Regenerator und das Zuführen desselben zur ersten Absorptionszone sowie das Abziehen des vollständig regenerierten Absorptionsmittels aus dem Regenerator und das Zuführen desselben zur zweiten Absorptionszone.
  • Die Erfindung wird nun beispielsweise im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in welchen
  • Fig.1 schematisch ein Fließdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung wiedergibt und
  • Fig.2 schematisch ein Fließdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wiedergibt.
  • Es wird nunmehr auf Figur 1 Bezug genommen. Der das H&sub2;S enthaltende Gasstrom wird der ersten Absorptionszone 1 über Leitung 4 zugeführt. In der ersten Absorptionszone 1 wird der Gasstrom mit einem regenerierfähigen wässrigen Absorptionsmittel kontaktiert, welches über Leitung 5 zugespeist wird, wodurch ein gereinigtes Gas erhalten wird, das aus der ersten Absorptionszone 1 über Leitung 7 abgezogen wird, und außerdem wird ein H&sub2;S enthaltendes beladenes Absorptionsmittel über Leitung 9 aus der ersten Absorptionszone 1 abgezogen.
  • Geeigneterweise ist das verwendete Absorptionsmittel eine wässrige Zusammensetzung, welche eine schwache Base, beispielsweise ein Alkanolamin, welches 1 bis 4 und vorzugsweise 2 bis 3 Kohlenstoffatome je Alkanolgruppe enthält, beispielsweise Diethylmonoethanolamin, Methyldiethanolamin oder Diisopropanolamin, und welche gegebenenfalls ein physikalisches Lösungsmittel enthält, beispielsweise Sulfolan. Das Absorptionsmittel umfaßt zwischen 25 und 55 Gew% an einer Base, zwischen 5 und 75 Gew% an Wasser und zwischen 0 bis 55 Gew% an einem physikalischen Lösungsmittel.
  • Die Kontaktierungsbehandlung in der ersten Absorptionszone 1 wird geeigneterweise bei einem absoluten Druck zwischen 0,1 und 25 MPa und bei einer Temperatur zwischen 30 und 90ºC durchgeführt.
  • Das aus der ersten Absorptionszone 1 abgezogene beladene Absorptionsmittel wird dem Regenerator 11 zugeleitet, in welchem das Absorptionsmittel unter Bildung eines H&sub2;S-haltigen Regeneratorabgases regeneriert wird, welches vom Regenerator 11 über Leitung 15 abgezogen wird.
  • Der Regenerator 11 umfaßt zwei Abschnitte, einen oberen Regenerierungsabschnitt 17 und einen unteren Regenerierungsabschnitt 19. Das Absorptionsmittel, welches nur in dem oberen Regenerierungsabschnitt 17 regeneriert wird, wird nachstehend als teilweise regeneriertes Absorptionsmittel bezeichnet. Ein Teil des teilweise regenerierten Absorptionsmittels wird der ersten Absorptionszone 1 über Leitung 5 zugespeist. Die Ebene, auf welcher das teilweise regenerierte Absorptionsmittel aus dem Regenerator 11 abgezogen wird, ist derart gewählt, daß die H&sub2;S-Konzentration in dem Absorptionsmittel im Gleichgewicht steht mit einer Gasmischung, die einen Gehalt an H&sub2;S aufweist, der zwischen dem Einfachen und einem Drittel des H&sub2;S-Gehalts des gereinigten Gases entspricht, welches die erste Absorptionszone 1 bei einem Druck und einer Temperatur verläßt, wie sie am Kopf der ersten Absorptionszone 1 vorherrschen.
  • Der verbleibende Teil des nur teilregenerierten Absorptionsmittels wird in dem unteren Regenerierabschnitt 19 weiter regeneriert, wodurch man ein vollständig regeneriertes Absorptionsmittel erhält. Dieses vollständig regenerierte Absorptionsmittel wird über Leitung 21 aus dem Regenerator 11 abgezogen. Ein Teil des vollständig regenerierten Absorptionsmittels wird dem Aufkocher 25 zugeführt und der in diesem Aufkocher 25 erzeugte Dampf wird über Leitung 27 in den unteren Teil des Regenerators 11 als Abstreifmittel eingespeist. Der restliche Teil des vollständig regenerierten Absorptionsmittels wird über Leitung 30 der zweiten Absorptionszone 32 zugeführt. Die Konzentration an H&sub2;S in diesem vollständig regenerierten Absorptionsmittel steht im Gleichgewicht mit einer Gasmischung, die einen H&sub2;S-Gehalt aufweist, der zwischen dem Einfachen und einem Drittel des H&sub2;S- Gehalts eines zweiten gereinigten Gases entspricht, welches die zweite Absorptionszone 32 bei einem Druck und einer Temperatur verläßt, die am Kopf der zweiten Absorptionszone 32 vorherrschen.
  • Die Regenierung des Absorptionsmittels wird bei einer Temperatur zwischen 100 und 190ºC und bei einem absoluten Druck zwischen 0,1 und 0,3 MPa durchgeführt.
  • Das aus dem Regenerator 11 über Leitung 15 abgezogene H&sub2;S- haltige Regeneratorabgas wird einer Schwefelwiedergewinnungsanlage zugeführt, welche schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 35 versehen ist.
  • In der Schwefelwiedergewinnungsanlage 35 wird elementarer Schwefel gemäß der Claus-Reaktion erzeugt, in welcher ein Teil des H&sub2;S zu SO&sub2; oxidiert wird, welches dann mit dem verbleibenden H&sub2;S unter Bildung von elementarem Schwefel reagiert. Zu diesem Zweck umfaßt die Schwefelwiedergewinnungsanlage 35 einen (nicht dargestellten) Brenner und mindestens einen (nicht dargestellten) katalytischen Reaktor mit einem (nicht dargestellten) Schwefelkondensator. Der elementare Schwefel wird aus der Schwefelwiedergewinnungsanlage über Leitung 36 abgezogen.
  • Das Fabrikationsabgas, das SO&sub2; und H&sub2;S enthält, wird über Leitung 37 einer Umwandleranlage 39 zugeführt, in welcher SO&sub2; in H&sub2;S umgewandelt wird, um so ein reduziertes Fabrikationsabgas zu erhalten.
  • In der Umwandlereinheit 39 wird das Abgas der Schwefelwiedergewinnungsanlage 35 in Anwesenheit eines reduzierenden Gases, H&sub2; und/oder CO, reduziert, indem man es mit einem geeigneten Katalysator bei einer Temperatur zwischen 180 und 450ºC kontaktiert. Hierfür geeignete Katalysatoren sind sulfidierte Katalysatoren eines Metalles der Gruppe VI und/oder VIII des Periodischen Systems der Elemente, die sich auf einem anorganischen oxidischen Träger niedergeschlagen befinden.
  • Das reduzierte Fabrikationsabgas wird über Leitung 41 der zweiten Absorptionszone 32 zugespeist. In der zweiten Absorptionszone 32 wird das reduzierte Fabrikationsabgas mit regenerierfähigem wäßrigem Absorptionsmittel kontaktiert, welches über Leitung 30 zugeführt wird, wodurch man ein zweites gereinigtes Gas erhält, welches aus der zweiten Absorptionszone 32 über Leitung 45 abgezogen wird, und außerdem wird ein H&sub2;S- haltiges halbbeladenes Absorptionsmittel erhalten. Dieses halbbeladene Absorptionsmittel wird über Leitung 47 direkt in den Regenerator 11 eingespeist.
  • Die Kontaktierungsbehandlung in der zweiten Absorptionszone 32 wird geeigneterweise bei einem absoluten Druck zwischen 0,1 und 0,2 MPa und bei einer Temperatur zwischen 15 und 65 ºC durchgeführt.
  • Es wird nunmehr auf Fig.2 Bezug genommen, welche ein anderes Fließschema wiedergibt. Teile in dem in Fig.2 dargestellten Fließschema, welche identisch sind mit Teilen in dem Fließschema, wie in Fig.1 dargestellt, tragen auch die gleichen Bezugszeichen.
  • Die erste Absorptionszone 1 umfaßt einen oberen Teil 2 und einen unteren Teil 3. Der das H&sub2;S enthaltende Gasstrom wird der ersten Absorptionszone 1 über Leitung 4 zugespeist. In dem unteren Teil 3 der ersten Absorptionszone 1 wird der Gasstrom mit einem regenerierbaren wäßrigen Absorptionsmittel kontaktiert, welches über Leitung 49 zugeführt wird, und in dem oberen Teil 2 mit einem regenerierbaren wäßrigen Absorptionsmittel, welches über Leitung 5 zugespeist wird. Man erhält so ein gereinigtes Gas, welches über Leitung 7 aus der ersten Absorptionszone 1 abgezogen wird. Das Absorptionsmittel, welches sich aus dem oberen Teil 2 der ersten Absorptionszone nach unten bewegt, vereinigt sich mit dem über Leitung 49 zugespeisten Absorptionsmittel zur Behandlung des Gases in dem unteren Teil 3 und aus dem unteren Ende der ersten Absorptionszone 1 wird dann über Leitung 9 ein H&sub2;S-haltiges beladenes Absorptionsmittel abgezogen. Das dabei verwendete Absorptionsmittel und die Bedingungen während der Kontaktierungsbehandlung sind die gleichen, wie sie auch unter Bezugnahme auf Fig.1 beschrieben worden sind.
  • Das beladene Absorptionsmittel aus der ersten Absorptionszone 1 wird dem Regenerator 11 zugeführt, in welchem das Absorptionsmittel unter Bildung eines H&sub2;S-haltigen Regeneratorabgases regeneriert wird, welches über Leitung 15 aus dem Regenerator 11 abgezogen wird. Vollständig regeneriertes Absorptionsmittel wird aus dem Regenerator 11 über Leitung 21 abgezogen. Ein Teil des vollständig regenerierten Absorptionsmittels wird dem Aufkocher 25 zugeführt und der in diesem Aufkocher 25 erzeugte Dampf wird über Leitung 27 in den unteren Teil des Regenerators 11 als Abstreifmittel eingespeist. Der restliche Anteil des vollständig regenerierten Absorptionsmittels wird über Leitung 30 der zweiten Absorptionszone 32 zugeführt. Die Bedingungen während der Regenerierung sind die gleichen, wie sie in bezug auf Fig.1 beschrieben worden sind.
  • Das aus dem Regenerator 11 über Leitung 15 abgezogene H&sub2;S- haltige Regeneratorabgas wird der Schwefelwiedergewinnungsanlage 35 zugeführt. Elementarer Schwefel wird aus der Schwefelwiedergewinnungsanlage über Leitung 36 abgezogen. In der Schwefelwiedergewinnungsanlage 35 wird weiterhin ein Fabrikationsabgas gebildet, welches SO&sub2; und H&sub2;S enthält, und dieses Fabrikationsabgas wird über Leitung 37 der Umwandlereinheit 39 zugeführt, in welcher SO&sub2; in H&sub2;S umgewandelt wird, um so ein reduziertes Fabrikationsabgas zu erhalten.
  • Das reduzierte Fabrikationsabgas wird über Leitung 41 der zweiten Absorptionszone 32 zugeführt. In der zweiten Absorptionszone 32 wird das reduzierte Fabrikationsabgas mit regenerierbarem wäßrigein Absorptionsmittel kontaktiert, welches über Leitung 30 zugeführt wird und man erhält so ein zweites gereinigtes Gas, welches über Leitung 45 aus der zweiten Absorptionszone 32 abgezogen wird, sowie ein noch H&sub2;S-haltiges halbbeladenes Absorptionsmittel. Die Bedingungen während der Kontaktierungsbehandlung in der zweiten Absorptionszone sind die gleichen, wie sie schon mit Bezugnahme auf Fig.1 beschrieben worden sind. Das Weiterleiten des halbbeladenen Lösungsmittels von der zweiten Absorptionszone 32 zu dem Regenerator 11 umfaßt das Zuführen des halbbeladenen Lösungsmittels über Leitung 49 zum oberen Ende des unteren Teils 3 der ersten Absorptionszone 1. In der ersten Absorptionszone 1 vereinigt sich das halbbeladene Absorptionsmittel mit demjenigen Absorptionsmittel, welches aus dem oberen Teil der ersten Absorptionszone 1 nach unten wandert. Die Mischung dieser Absorptionsmittel wird aus der ersten Absorptionszone 1 abgezogen und dem Regenerator 11 über Leitung 9 zugeführt.
  • Die Ebene, auf welcher das halbbeladene Absorptionsmittel in die erste Absorptionszone 1 eingespeist wird, wird derart gewählt, daß die Konzentration an H&sub2;S in dem Absorptionsmittel im Gleichgewicht mit einer Gasmischung steht, welche einen H&sub2;S- Gehalt aufweist, der dem 1- bis 1/3-fachen des H&sub2;S-Gehalts des Gases entspricht, welches den oberen Teil 3 der ersten Absorptionszone 1 bei einem Druck und einer Temperatur verläßt, wie sie am Kopf dieses Teils der ersten Absorptionszone 1 vorherrschen.
  • Wenn die H&sub2;S-Konzentration des halbbeladenen Absorptionsmittels ausreichend niedrig ist, kann dieses mit dem teilregenerierten Absorptionsmittel vermischt werden, welches der ersten Absorptionszone 1 über Leitung 5 zugespeist wird.
  • Ein Teil des halbbeladenen Absorptionsmittels, welches über Leitung 49 zugeführt wird, kann auch direkt in den Regenerator 11 eingeführt werden.
  • In noch einer anderen Ausführungsform kann das halbbeladene Lösungsmittel, welches entweder direkt über Leitung 4 (vgl. Fig.1) dem Regenerator 11 zugeführt wird oder welches über Leitung 49 (vgl. Fig.1 ) der ersten Absorptionszone 1 zugespeist wird, auch in eine dritte nicht dargestellte Absorptionszone eingespeist werden, wobei es sich beispielsweise um eine bei niedrigem Druck arbeitende Absorptionszone handelt. Das aus dieser dritten Absorptionszone abgezogene beladene Absorptionsmittel kann dann dem Regenerator 11 zugeführt werden.
  • Die erste Absorptionszone 1, die zweite Absorptionszone 32 und der Regenerator 11 sind mit geeignetem Kontaktierungsmaterial versehen, beispielsweise Kontaktierböden oder mit Füllkörpern zufälliger Packungsweise oder strukturierter Packungsweise oder einer Kombination von beiden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Abtrennen von H&sub2;S aus einem Gasstrom, umfassend die Verfahrensschritte
a) des Kontaktierens des Gasstroms (4) in einer ersten Absorptionszone (1) mit einem regenerierbaren wäßrigen Absorptionsmittel (5 ,49) unter Erhalt eines ersten gereinigten Gases (7) und eines H&sub2;S enthaltenden beladenen Absorptionsmittels(9);
b) des Einspeisens des beladenen Absorptionsmittels (9) aus der ersten Absorptionszone (1) in einen Regenerator (11), in welchem das Absorptionsmittel unter Bildung eines H&sub2;S-haltigen Regenerator-Abgases (15) regeneriert wird;
c) des Einspeisens mindestens eines Teils des Regeneratorabgases (15) in eine Schwefelwiedergewinnungsanlage (35), in welcher elementarer Schwefel (36) erzeugt wird, und in welcher außerdem ein SO&sub2; und H&sub2;S enthaltendes Fabrikationsabgas (37) gebildet wird;
d) des Umwandelns des SO&sub2; im Fabrikationsabgas in einer Anlage (39) in H&sub2;S unter Erhalt eines reduzierten Fabrikationsabgases (41); und
e) des Kontaktierens des reduzierten Fabrikationsabgases (41) in einer zweiten Absorptionszone (32) mit regenerierbarem wäßrigem Absorptionsmittel (30) unter Erhalt eines zweiten gereinigten Gases (45) und eines H&sub2;S-haltigen halbbeladenen Absorptionsmittels (47; 49),
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren außerdem die folgenden Maßnahmen umfaßt:
das Leiten des halbbeladenen Absorptionsmittels (47,49) von der zweiten Absorptionszone (32) zum Regenerator (11), in welchem das Absorptionsmittel regeneriert wird, das Abziehen von teilregeneriertem Absorptionsmittel (5) aus dem Regenerator und das Zuführen zur ersten Absorptionszone (1) sowie das Abziehen des vollständig regenerierten Absorptionsmittels (30) aus dem Regenerator (11) und das Zuführen desselben zur zweiten Absorptionszone (32).
2. Verfahren, wie in Anspruch 1 beansprucht, in welchem das Leiten des halbbeladenen Absorptionsmittels (49) von der zweiten Absorptionszone (32) zum Regenerator (11) den Schritt des Zuführens des halbbeladenen Absorptionsmittels (49) von der zweiten Absorptionszone (32) zur ersten Absorptionszone (1) umfaßt.
3. Verfahren, wie in Anspruch 2 beansprucht, in welchem das halbbeladene Absorptionsmittel (49) aus der zweiten Absorptionszone (32) auf einer Ebene in die erste Absorptionszone (1) eingespeist wird, welche unterhalb derjenigen Ebene liegt, auf welcher das teilregenerierte Absorptionsmittel (5) in die erste Absorptionszone (1) eingespeist wird.
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