分离合成气的方法和设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及实施气体洗涤(G)的方法以及气体洗涤系统(G)，其中使用相同物理作用的洗涤剂(3，15)分别在第一洗涤装置(A1)中洗涤第一原料气(1)，并且在与第一洗涤装置平行地工作的第二洗涤装置(A2)中洗涤第二原料气(16)，从而从含有氢气、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氢的原料气(1，16)中分离出含硫成分并且获得经脱硫的气流(7，18)，其中产生加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂流(6，20)，第一原料气(1)的一氧化碳分压低于第二原料气(16)，与在第二洗涤装置(A2)中洗涤第二原料气(16)的压力相比，在第一洗涤装置(A1)中在较低的压力下洗涤第一原料气(1)。
【专利说明】
分禹合成气)的方法和设备
技术领域
[0001] 本发明涉及实施气体洗涤的方法，其中使用相同物理作用的洗涤剂分别在第一洗 涤装置中洗涤第一原料气，并且在与第一洗涤装置平行地工作的第二洗涤装置中洗涤第二 原料气，从而从含有氢气、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氢的原料气中分离 出含硫成分并且获得脱硫的气流，其中产生加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂 流，第一原料气的一氧化碳分压低于第二原料气的一氧化碳分压，与在第二洗涤装置中洗 涤第二原料气的压力相比，在第一洗涤装置中在较低的压力下洗涤第一原料气。本发明还 涉及执行本发明所述方法的装置。
【背景技术】
[0002] "使用相同物理作用的洗涤剂洗涤"两种原料气的表述并非表示所使用的洗涤剂 必须化学和物理性质一致，而是表示所使用的洗涤剂由相同的基本物质构成，但是所述基 本物质或多或少可能加载了从一种或者两种原料气中分离出的物质。
[0003] 例如专利申请DE 196 51 282、DE 10 2012 016 643和DE 10 2013 001 677均公 开了此类方法和装置，其公开内容及其引用均被完整纳入本说明之中。例如可将其用来从 合成气制备含有粗氢气、富含二氧化碳、氢气和一氧化碳的用于燃气轮机的燃气。为此可将 合成气分成第一部分和第二部分，将第一部分送入第一洗涤装置洗去二氧化碳和含硫成分 之前通过水煤气变换使其转化，将第二部分不经过处理就送入第二洗涤装置分离出含硫成 分。由于转化时会出现压力损失，因此通常使得第一洗涤装置在比第二洗涤装置更低的压 力下运行。在两个洗涤装置中各自产生加载了含硫成分和二氧化碳的洗涤剂流，至少在第 一洗涤装置中还会产生仅仅加载了二氧化碳的洗涤剂流。将加载的洗涤剂流转移到气体洗 涤系统的再生单元之中，溶解的物质在那里被分离出来，从而在产物气流或尾气流中离开 气体洗涤系统。
[0004] 尽管与所使用的物理作用洗涤剂(优选是甲醇）相关的氢气和一氧化碳具有比二 氧化碳和合成气中所含的含硫成分小得多的溶解系数，在洗涤合成气的时候不可避免地也 会使得氢气和一氧化碳溶解在少量的洗涤剂之中。为了防止氢气收率或者氢气和一氧化碳 的收率因为这种称作共吸收的过程而减小，并且为了避免共吸收物质经由气体洗涤系统的 再生单元进入产物气流或尾气流之中，可按照现有技术使得洗涤装置中的洗涤剂流冷却下 来，并且在第一再生步骤中使其进入独立的膨胀室减压到一定的压力，该压力通常小于气 体洗涤工作压力的三分之一。共吸收物质此时在很大程度上转移至气相，二氧化碳和含硫 成分大部分保持溶解在洗涤剂中，并且在随后的再生步骤中才将其分离出来。将完全再生 后的洗涤剂送回到两个洗涤装置并且重新用于洗涤合成气。
[0005] 来自膨胀室的气相除了含有氢气和一氧化碳之外，也含有二氧化碳和含硫成分， 将气相压缩并且在第一洗涤装置前面送回到第一种合成气之中。尽管以这种方式能使得来 自气体洗涤系统再生单元的产物气流和尾气流实现很高的产物收率以及很高的纯度，然而 对循环送回的气相进行压缩所需的费用同时也不利于该工艺的经济性。
【发明内容】
[0006] 因此本发明的目的在于阐述一种能够克服现有技术缺点的方法和设备。
[0007] 按照本发明所述，所提出的目的在方法方面是通过使在第二洗涤装置中加载了含 硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂减压进入第一洗涤装置中从而将溶解的一氧化碳转 移至气相而实现的。
[0008] 相对于第二洗涤装置中的压力减小的第一洗涤装置中的压力可起到汽提作用，第 一原料气的较低的一氧化碳分压还会使其增强，并且实现有效地分离一氧化碳，从而使得 两种加载的洗涤剂中的一氧化碳含量大体上相等。
[0009] 通过本发明所述的方法，在第二洗涤装置中共吸收的一氧化碳大部分直接进入在 第一洗涤装置中产生的经脱硫的混合气体中，并且不必像现有技术那样耗费能量进行压缩 并送回到第一洗涤装置中。此外，从洗涤剂中分离出的一氧化碳不会污染在气体洗涤系统 的再生单元中产生的产物气或尾气。
[0010] 为了进一步减少在第二洗涤装置中加载的洗涤剂中的共吸收物质的含量，可以从 第一洗涤装置中将其排出并且使其减压。优选对此时所形成的基本上由一氧化碳和氢气组 成的气相进行压缩，并且与第一原料气一起送回到第一洗涤装置中。
[0011] 由于第一洗涤装置中的汽提作用，也可以将来自在第二洗涤装置中加载的洗涤剂 的含硫成分释放到第一洗涤装置的气室中。为了防止这些含硫成分污染经脱硫的气流，优 选在能保证通过第一洗涤剂可靠地再次洗涤所释放的含硫成分的部位上将在第二洗涤装 置中加载的洗涤剂送入第一洗涤装置之中。
[0012] 习惯上使用设计成具有传质塔板和/或传质填料的吸收塔形式的洗涤装置来执行 此类方法。多年以来早已为专业人士熟悉的此类吸收塔通常具有多个通过升气管塔盘 (Kaminb6den)相互分离的区段，在其中可以将具有不同溶解系数的物质大体上选择性 从待处理的原料气中分离出来。将待处理的原料气的供料装置布置在最下面的传质塔盘或 最下面的传质填料下方，可以在最上面的传质塔盘上方或者在吸收塔的最上面的传质填料 上方供应物理作用的洗涤剂。用于经处理的原料气的排出装置位于吸收塔的塔顶上，并且 在其下端是可以将加载的洗涤剂从吸收塔的塔底空间排出的另一个排出装置。例如此类吸 收塔的下部区域可以具有自身的用来分离含硫成分的区段，在其上方布置用来从待处理的 原料气中分离出二氧化碳的区段。将待处理的原料气送入吸收塔的下部区域，并且使其在 其向上的路径中与物理作用的洗涤剂强烈接触，洗涤剂是在各个区段的上端加入的。
[0013] 按照本发明所述方法的一个针对性的实施方案，使用上述类型的吸收塔至少作为 第一洗涤装置，该吸收塔优选具有自身的用来分离含硫成分的区段，在最下面的传质塔盘 或最下面的传质填料之一的直接上方，或者在最下面的传质填料区域中，送入在第二洗涤 装置中加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的第二洗涤剂以分离出含硫成分。由此在第二 加载的洗涤剂和第一原料气之间实现强烈接触，从而有利于汽提出一氧化碳。同时也有充 分机会从在该区段中向上引导的气相中再次洗涤在减压时所释放的含硫成分。
[0014]优选从合成气中获取两种原料气，为此将合成气分成两部分，其中一部分在通过 水煤气变换处理之后作为第一原料气存在，第二部分构成第二原料气。
[0015]在执行本发明所述方法时，可以使用多种物质作为物理作用的洗涤剂，但优选使 用甲醇作为洗涤剂。
[0016] 此外本发明还涉及气体洗涤的设备，具有第一洗涤装置和与其平行地工作的第二 洗涤装置，这两个洗涤装置各自具有将含有氢气、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或 硫化氢的原料气以及物理作用的洗涤剂送入洗涤装置中的装置，以及从洗涤装置中排出经 脱硫的原料气和加载了含硫成分与共吸收的一氧化碳的洗涤剂的装置。
[0017] 按照本发明所述，所提出的目的在设备方面是通过将第二洗涤装置以流动技术方 式与第一洗涤装置相连从而使得加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂可以从第 二洗涤装置减压进入第一洗涤装置中而实现的。
[0018] 优选至少将第一洗涤装置设计成具有彼此上下布置的传质塔盘和/或传质填料的 吸收塔。
[0019] 设计成吸收塔的第一洗涤装置特别优选具有供料装置，可以通过该供料装置在最 下面的传质塔盘或最下面的传质填料之一的直接上方，或者在最下面的传质填料区域中， 将加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂从第二洗涤装置送入到第一洗涤装置中。
[0020] 为了能够将在第二洗涤装置中加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂减 压进入第一洗涤装置中，可能需要设置可用来提高加载的洗涤剂的压力的栗。然而优选相 对于第二洗涤装置定位第一洗涤装置，使得可以仅仅通过两个洗涤装置之间在工作过程中 出现的总压力差而转移在第二洗涤装置中加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂。 所述总压力由洗涤装置中的工作压力和洗涤剂的静压组成。
[0021] 在本发明所述设备的另一个实施方案中，第一洗涤装置以流动技术方式与分离器 相连，使得在第二洗涤装置中加载的洗涤剂可以从第一洗涤装置减压进入分离器中，从而 获得气相。以流动技术方式连接优选还包括压缩机，通过该压缩机可以将所获得的气相从 分离器中排出并且送回到第一洗涤装置中。
[0022] 下面依据在图1中所图示的实施例更详细地阐述本发明。
【附图说明】
[0023]图1所示为本发明的一个优选的实施方案，具有两个并行工作的吸收塔，在其中使 用甲醇洗涤已变换和未变换的合成气。
【具体实施方式】
[0024]通过管路1将已变换的合成气供应给气体洗涤系统G，所述合成气主要由氢气和二 氧化碳组成，但除此之外也含有一氧化碳和含硫成分。在热交换器E1中使得合成气1与待加 热的工艺物流相对地冷却，然后将其通过管路2送入设计成吸收塔的第一洗涤装置A1的下 部区域中。通常在15与75巴之间的压力下运行的吸收塔A1具有通过升气管塔盘K相互分开 的下洗涤段S1和上洗涤段S2。冷的合成气2在吸收塔A1中向上引导，并且使其与甲醇洗涤剂 强烈接触，通过管路3和调节机构a将未加载的甲醇洗涤剂送入洗涤段S2之中，从而分离在 合成气2中所含的二氧化碳。通过管路4和5以及调节机构b将已经加载了二氧化碳的甲醇洗 涤剂从洗涤段S2继续转移到洗涤段S1之中，在此主要从合成气中吸收含硫成分。通过升气 管塔盘K将经脱硫的合成气继续引导至洗涤段S2之中，同时将加载了二氧化碳和含硫成分 的甲醇洗涤剂从吸收塔A1的塔底空间排出并且通过管路6继续引导。可以从吸收塔A1的塔 顶排出基本上由氢气组成的气体7,在与合成原料气1相对地加热之后将其例如作为粗氢气 8排出。通过节流机构c和d使得加载的甲醇流4和6通常减压到初始压力的三分之一进入两 个分离器D1和D2中。在此形成的气相主要由在气体洗涤时共吸收的氢气和一氧化碳以及由 二氧化碳组成，通过管路9和10以及压缩机V将其送回到经变换的合成原料气1之中。将来自 分离器D1和D2的两个液相11和12导入到另一个再生单元R之中，从而分离出含硫成分和二 氧化碳，并且获得再生的未加载的甲醇洗涤剂13,使其在热交换器E2中与部分再生的甲醇 洗涤剂14相对地冷却，在再生单元R中对其进行继续处理之前在热交换器E3中使其与加载 的甲醇洗涤剂4相对地加热。将冷却后的甲醇洗涤剂的第一部分3供应给吸收塔A1，第二部 分15流入到同样设计成吸收塔的第二洗涤装置A2之中。
[0025]吸收塔A2通常在20与80巴之间高于吸收塔A1的工作压力的压力下工作，通过管路 16在其下部区域中送入预先在热交换器E4中与待加热的工艺物流相对地冷却的未变换的 合成气17。与吸收塔A1不同，吸收塔A2只具有一个洗涤段S3。冷的合成气17在吸收塔A2中向 上引导，并且使其与甲醇洗涤剂15强烈接触，甲醇洗涤剂是通过调节机构e在上洗涤段S3处 送入的。测定洗涤剂的量，使得基本上完全地分离出在合成气17中所含的含硫成分，但是不 必多此一举减小二氧化碳含量。因此可以从吸收塔A2的塔顶排出基本上脱硫的、仅由氢气、 一氧化碳和二氧化碳组成的气体18,将其与合成原料气16相对地加热之后例如作为燃气轮 机的燃气19排出。在洗涤未变换的合成气17时加载的甲醇洗涤剂20从吸收塔A2的塔底经由 节流机构f减压到达吸收塔A1的洗涤段S1的最下面的传质塔盘B之一，将在洗涤未变换的合 成气17的过程中共吸收的氢气和共吸收的一氧化碳释放到气相中，从而提高粗氢气8的产 率。在此特别是通过已变换的合成气2的小的一氧化碳分压，有助于释放一氧化碳。通过甲 醇洗涤剂5同样再次洗涤从加载的甲醇洗涤剂20转移到气相中的含硫成分。
【主权项】
1. 实施气体洗涤(G)的方法，其中使用相同物理作用的洗涤剂(3,15)分别在第一洗涤 装置(A1)中洗涤第一原料气（1)，并且在与第一洗涤装置平行地工作的第二洗涤装置(A2) 中洗涤第二原料气（16 )，从而从含有氢气、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氢 的原料气（1，16)中分离出含硫成分并且获得经脱硫的气流(7，18)，其中产生加载了含硫成 分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂流(6,20)，第一原料气（1)的一氧化碳分压低于第二原料 气（16)的一氧化碳分压，与在第二洗涤装置(A2)中洗涤第二原料气（16)的压力相比，在第 一洗涤装置(A1)中在较低的压力下洗涤第一原料气（1)，其特征在于，在第二洗涤装置(A2) 中加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂(20)减压(f)进入第一洗涤装置(A1)中， 从而将溶解的一氧化碳转移至气相。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二洗涤装置(A2)中加载的洗涤剂(6) 从第一洗涤装置(A1)中排出并且减压，从而将共吸收的物质转移至气相（10)，随后将其压 缩(V)并且送回到第一洗涤装置(A1)中。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用具有用于分离含硫成分的区段(S1)的 吸收塔至少作为第一洗涤装置(A1)，在最下面的传质塔盘(B)或最下面的传质填料之一的 直接上方，或者在最下面的传质填料区域中，将在第二洗涤装置(A2)中加载了含硫成分和 共吸收的一氧化碳的第二洗涤剂(20)送入其中。4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从合成气中获取两种原料气（1，16)，为 此将合成气分成两部分，其中一部分在通过水煤气变换处理之后作为第一原料气（1)存在， 第二部分构成第二原料气（16)。5. 根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，使用甲醇作为物理作用的洗涤剂 (3，15)〇6. 用于气体洗涤(G)的设备，具有第一洗涤装置(A1)以及与其平行地工作的第二洗涤 装置(A2)，这两个洗涤装置各自具有将含有氢气、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或 硫化氢的原料气（1，16)和物理作用的洗涤剂(3，15)送入洗涤装置中的装置，以及用于从洗 涤装置中排出经脱硫的原料气(7，18)和加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂(6， 20)的装置，其特征在于，第二洗涤装置(A2)以流动技术方式与第一洗涤装置(A1)相连，使 得加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂(20)能够从第二洗涤装置(A2)减压(f)进 入第一洗涤装置(A1)中。7. 根据权利要求5所述的设备，其特征在于，第一洗涤装置(A1)被设计成具有传质塔盘 (B)和/或传质填料的吸收塔。8. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，在最下面的传质塔盘(B)或最下面的传质 填料之一的直接上方，或者在最下面的传质填料区域中，将在第二洗涤装置(A2)中加载了 含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂送入到第一洗涤装置(A1)中。9. 根据权利要求5至7之一所述的设备，其特征在于，相对于第二洗涤装置(A2)定位第 一洗涤装置(A1 )，使得能够仅仅通过两个洗涤装置(A1，A2)之间在工作过程中出现的总压 力差而转移在第二洗涤装置(A2)中加载了含硫成分和共吸收的一氧化碳的洗涤剂(20)。10. 根据权利要求6至9之一所述的设备，其特征在于，第一洗涤装置(A1)以流动技术方 式与分离器(D2)相连，使得在第二洗涤装置(A2)中加载的洗涤剂(6)能够从第一洗涤装置 (A1)减压(c)进入分离器(D2)中，从而获得气相（10)，该气相能够通过压缩机(V)从分离器 (D2)中排出并且送回到第一洗涤装置(A1)中。
【文档编号】C10K1/08GK106065342SQ201610412375
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月20日 公开号201610412375.8, CN 106065342 A, CN 106065342A, CN 201610412375, CN-A-106065342, CN106065342 A, CN106065342A, CN201610412375, CN201610412375.8
【发明人】J-P·博恩
【申请人】林德股份公司