用于粗合成气体的纯化的装置 |
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| 申请号 | CN201521026990.2 | 申请日 | 2015-12-10 | 公开(公告)号 | CN205461668U | 公开(公告)日 | 2016-08-17 |
| 申请人 | 乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司; | 发明人 | 曼弗雷德·迈尔; | ||||
| 摘要 | 用于粗 合成气 体的纯化的装置包括预和主洗涤器，粗合成气体管道经由冷却器连接到预洗涤器，预洗涤器包括第一和第二阶段，主洗涤器连接到第二阶段，第二阶段的填充床连接到预洗涤器塔底，预洗涤器塔底连接到热再生装置和第一阶段，第一阶段连接到预洗涤器再生装置，预洗涤器再生装置连接到热再生装置，主洗涤器包括第一、第二和第三吸收阶段，热再生装置连接到第三吸收阶段，主洗涤器塔底连接到第二、第一吸收阶段、CO2分离再生装置，CO2分离再生装置连接到第二吸收阶段、第二再生装置，第一吸收阶段连接到第二再生装置，第二再生装置连接到热再生装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于粗合成气体的纯化的装置，其特征在于用于粗合成气体的纯化的所述装置包括作为主要部件的两阶段预洗涤器(1)和三阶段主洗涤器(2)，其中清洗和吸收阶段每个均由填充床构成，并且其中粗合成气体管道(3)经由冷却器(4)被连接到所述两阶段预洗涤器(1)，并且其中所述两阶段预洗涤器(1)包括用于吸收芳烃的第一阶段(5)和用于分离硫醇的第二阶段(6)，并且其中所述三阶段主洗涤器(2)经由主洗涤器部分吸收剂流管道(7)被连接到所述两阶段预洗涤器(1)的所述第二阶段(6)，并且其中所述两阶段预洗涤器(1)的所述第二阶段(6)的填充床被连接到预洗涤器塔底(8)，并且其中所述预洗涤器塔底(8)经由吸收剂部分流管道(9)被连接到热再生装置(10)，且所述预洗涤器塔底(8)经由用于进一步加载的部分流管道(11)被连接到所述两阶段预洗涤器(1)的所述第一阶段(5)，所述两阶段预洗涤器(1)的所述第一阶段(5)经由预洗涤器再生管道(12)被连接到预洗涤器再生装置(13)，并且其中所述预洗涤器再生装置(13)经由预洗涤器再生吸收剂管道(17)被连接到所述热再生装置(10)，并且其中所述两阶段预洗涤器(1)经由预清洗粗合成气体管道(19)被连接到所述三阶段主洗涤器(2)，并且其中所述三阶段主洗涤器(2)依次包括用于分离H2S和COS的第一吸收阶段(20)、用于分离CO2的第二吸收阶段(21)和用于精洗的第三吸收阶段(22)，并且其中所述热再生装置(10)经由已处理吸收剂管道(23)被连接到所述第三吸收阶段(22)，并且其中主洗涤器塔底(24)被连接到所述第二吸收阶段(21)，并且其中所述主洗涤器塔底(24)经由返回管道(25)被连接到所述第一吸收阶段(20)，并且其中所述主洗涤器塔底(24)经由余留吸收剂管道(26)被连接到CO2分离再生装置(27)，并且其中所述CO2分离再生装置(27)经由第一再生吸收剂管道(29)被连接到所述第二吸收阶段(21)，并且其中所述CO2分离再生装置(27)经由第二再生吸收剂管道(30)被连接到第二再生装置(31)，并且其中所述第一吸收阶段(20)经由第一吸收阶段再生管道(32)被连接到所述第二再生装置(31)，并且其中所述第二再生装置(31)经由第二再生吸收剂管道(34)被连接到所述热再生装置(10)。 |
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| 说明书全文 | 用于粗合成气体的纯化的装置技术领域[0001] 本实用新型涉及通过液体吸收剂从粗合成气体流选择性和逐步分离伴生气体的工艺，液体吸收剂被逆流引导通过所有处理步骤且被循环经过再生装置，在其中的一个吸收步骤中，主要成分H2S、COS被分离，且在下一步骤中，在气体的流动方向上，气体主要成分CO2被分离以及在最后步骤中实行伴生气体残余物的分离(精洗)。 背景技术[0002] 从粗合成气体流分离不期望伴生物质的方法是已知的，如低温甲醇洗工艺(Rectisol process)。低温甲醇洗工艺的原理被描述于ULLMANN工业化学百科全书(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)第六版，第15卷，第399页。这些装置用于利用伴生气体吸收剂提纯通过固定床压力气化工艺用煤或焦炭产生的、主要含有CO和H2的粗合成气。固定床压力气化工艺的原理被描述于ULLMANN工业化学百科全书(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)第六版，第15卷，第367页。在用于执行低温甲醇洗工艺的装置中使用甲醇作为吸收剂，利用甲醇的随温度降低而对伴生物质吸收能力增强，同时对CO和H2实质上保持不变的性能。不期望的伴生物质主要为伴生气体羰基硫(COS)、硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)。 [0003] 在这些装置中，被作为吸收剂使用的甲醇经由再生装置循环。在再生装置中，以物理方法从被吸收的气体释放被加载的甲醇。在第一再生步骤中，通过减压和/或用例如氮气的汽提从加载的甲醇移除CO2。在第二再生步骤中，通过加热排出含硫气体、COS和H2S。其目的在于产生基本上没有CO2的COS/H2S，因为由于混合了CO2损害了其进一步有经济利益的处理。 [0004] 在低温甲醇洗工艺中，标准和选择性低温甲醇洗工艺之间存在区别。 [0005] 在所谓的标准低温甲醇洗工艺中，在一个吸收步骤中从粗合成气体联合分离伴生气体COS/H2S和CO2。在所谓的选择性低温甲醇洗工艺中，在分开的吸收剂步骤中一个接一个地从粗合成气体分离含硫的伴生气体COS/H2S和CO2。通过适当调节工艺参数，选择性吸收成为可能，参数更具体地为吸收剂和待吸收气体的量比。选择性吸收的优点在于：COS/H2S气体和CO2气体大部分已在吸收期间被保持分离，且仅较小部分必须在甲醇的再生期间被分离。 [0006] 然而除了上面提及的组分COS、H2S和CO2，粗合成气体进一步包含伴生气体。文件DE10 2006 056 117 A1描述了相关的工艺，其中在用于分离硫组分和CO2的吸收步骤之前执行进一步的吸收步骤，以选择性地从合成气体分离金属羰基化合物。 [0007] 粗合成气通常还含有高级烃和更具体地为甲硫的硫醇以及如芳烃的其它物质，更具体地为苯、NH3、HCN、噻吩、其它有机硫化合物和轻烃，其含量可能在传统的选择性低温甲醇洗工艺中导致问题。这种情况特别发生在例如通过固定床压力气化工艺来通过煤的气化来获得粗合成气体时。问题在于这些物质或者被富集在吸收剂中且因此使其在短时间使用后失效，或者尤其在硫醇的情况下，在通过减压或汽提再生吸收剂期间，它们被与CO2一起排放且可能在环境中产生异味。实用新型内容 [0008] 本实用新型的目的在于提供一种可避免上述现有技术缺点的装置。通过一种用于粗合成气体的纯化的装置来达到该目的。 [0009] 标准吸收工艺 [0010] 一种用液体吸收剂从粗合成气体流逐步分离伴生气体的工艺，所述液体吸收剂被逆流引导通过所有处理步骤且经由再生装置被循环，其中在其中一个吸收步骤中，主要分离H2S、COS和CO2，且在下一步骤中，在气体的流动方向上实行伴生气体残余物的分离(精洗)，其特征在于：在分离H2S、COS和CO2之前，执行主要用于分离芳烃的吸收步骤，且随后执行主要用于分离甲硫醇的吸收步骤。 [0011] 选择性吸收工艺 [0012] 一种用液体吸收剂从粗合成气体流选择性和逐步分离伴生气体的工艺，所述液体吸收剂被逆流引导通过所有处理步骤且经由再生装置被循环，其中在其中一个选择性吸收步骤中，主要分离H2S和COS，且在下一步骤中，在气体的流动方向上主要分离CO2，并且在最后步骤中实行伴生气体残余物的分离(精洗)，其特征在于：在分离H2S和COS之前，执行主要用于分离芳烃的吸收步骤，且随后执行主要用于分离甲硫醇的吸收步骤。 [0013] 在第一吸收步骤中，在气体流动方向上，从粗合成气体主要分离如苯的芳烃以及高级烃、NH3、HCN、噻吩、硫醇和其它高溶解度的组分。用水清洗被加载的吸收剂(在大多数情况下是甲醇)，其中形成在处理工艺中排放的含水石脑油相用于进一步处理。清洗后，通过精馏残留水和通过减压且随后通过加热来从溶解气体中释放吸收剂。由于被分离的气体还含有硫醇，还可有利地将被分离的气体提供至硫回收装置。 [0014] 本实用新型提供一种用于粗合成气体的纯化的装置，其特征在于用于粗合成气体的纯化的所述装置包括作为主要部件的两阶段预洗涤器和三阶段主洗涤器，其中清洗和吸收阶段每个均由填充床构成，并且其中粗合成气体管道经由冷却器被连接到所述两阶段预洗涤器，并且其中所述两阶段预洗涤器包括用于吸收芳烃的第一阶段和用于分离硫醇的第二阶段，并且其中所述三阶段主洗涤器经由主洗涤器部分吸 收剂流管道被连接到所述两阶段预洗涤器的所述第二阶段，并且其中所述两阶段预洗涤器的所述第二阶段的填充床被连接到预洗涤器塔底，并且其中所述预洗涤器塔底经由吸收剂部分流管道被连接到热再生装置中，且所述预洗涤器塔底经由用于进一步加载的部分流管道被连接到所述两阶段预洗涤器的所述第一阶段，所述两阶段预洗涤器的所述第一阶段经由预洗涤器再生管道被连接到预洗涤器再生装置，并且其中所述预洗涤器再生装置经由预洗涤器再生吸收剂管道被连接到所述热再生装置，并且其中所述两阶段预洗涤器经由预清洗粗合成气体管道被连接到所述三阶段主洗涤器，并且其中所述三阶段主洗涤器依次包括用于分离H2S和COS的第一吸收阶段、用于分离CO2的第二吸收阶段和用于精洗的第三吸收阶段，并且其中所述热再生装置经由已处理吸收剂管道被连接到所述第三吸收阶段，并且其中主洗涤器塔底被连接到所述第二吸收阶段，并且其中所述主洗涤器塔底经由返回管道被连接到所述第一吸收阶段，并且其中所述主洗涤器塔底经由余留吸收剂管道被连接到CO2分离再生装置，并且其中所述CO2分离再生装置经由第一再生吸收剂管道被连接到所述第二吸收阶段，并且其中所述CO2分离再生装置经由第二再生吸收剂管道被连接到第二再生装置，并且其中所述第一吸收阶段经由第一吸收阶段再生管道被连接到所述第二再生装置，并且其中所述第二再生装置经由第二再生吸收剂管道被连接到所述热再生装置。 [0015] 本实用新型的优选方面 [0016] 本实用新型的一个优选方面经由填充床且/或经由规整填料实行所述粗合成气体与所述吸收剂之间的接触。其中，取得气体与吸收剂之间的良好接触。关于填充床或填料的尺寸或充填物外观以及工艺参数可容易地适用于每个吸收阶段的预期吸收任务。 [0017] 本实用新型的另一优选方面的特征在于使用甲醇作为吸收剂。对大多合成气体伴生气体来说，甲醇具有高和强烈的温度依赖性吸收能力。由于强烈的温度依赖性，可通过加热将其再次容易地从气体释放。 [0018] 本实用新型的另一优选方面的特征在于以在20和40巴之间的压力下执行吸收。由此采用合成气体产生工艺的压力水平，以不必执行特别的压力增加或压力降低。另外，通过简单地降低压力，一部分被吸收气体，更具体地为CO2可被容易地再次从吸收剂分离。 [0019] 本实用新型的另一优选方面的特征在于通过降低所述吸收剂中的压力且/或用氮气汽提来实行在所述再生装置中分离CO2。通过用氮气汽提，可从吸收剂移除CO2的残余物，以在随后的从吸收剂分离含硫组分期间，使CO2残余物不与这些组分相混合且在硫回收装置中不破坏其处理工艺。 [0020] 本实用新型的另一优选方面的特征在于：通过用于热再生的装置，实行在用于分离硫醇的步骤中以及在用于分离H2S与COS的步骤中从被加载的所述吸收剂分离硫醇、H2S与COS。通过加热吸收剂可容易和有效地分离这些含硫组分。在很多情况下，在经济上适宜稍后向硫回收装置提供分离的硫醇、H2S与COS。 [0021] 本实用新型的另一优选方面的特征在于：在芳烃分离步骤中加载的所述吸收剂被用水清洗以用于再生，然后通过用水精馏且然后通过减压和随后的加热被从气体释放。通过用水清洗，呈石脑油相形式的烃和其它伴生组分被从吸收剂分离，否则它们会被富集和过早地使吸收剂失效。 [0022] 本实用新型的另一优选方面的特征在于：在用于分离芳烃的吸收步骤中使用的所述吸收剂的量小于用于分离甲硫醇的吸收步骤中使用的所述吸收剂的量。通过这种方法，仅分离了一小部分甲硫醇与芳烃以及高级烃，而在单独的步骤中分离主要量的甲硫醇。结果，主要量的加载有甲硫醇的吸收剂不需要经受水洗。 [0023] 本实用新型的另一优选方面的特征在于通过煤的固定床压力气化来获得所述粗合成气体流。更具体地，通过固定床压力气化工艺汽化煤的过程中，所述杂质、即如甲硫醇这样的硫醇以及芳烃以较显著的浓度呈现，以使根据本实用新型的应用提供特别的优点。 [0024] 本实用新型还包括用于执行根据本实用新型的工艺的装置，其特征在于：用于在气体流动方向上执行开始两个吸收步骤的装置包括两阶段预洗涤器或两个空间分开的预清洗阶段。在气体流动方向上，预洗涤器的第一阶段或第一预清洗阶段被设计为用于主要分离芳烃，且第二阶段被设计为用于主要分离硫醇，更具体地甲硫醇。 [0025] 示例性的实施例 [0026] 根据如下对示例性的实施例和附图的详细描述可得到本实用新型的进一步特征、优点和可能的应用。无论它们包含在权利要求中或它们的背景文献中，描述和/或图示的所有特征形成本实用新型的主题或任意组合。 附图说明[0027] 在唯一的附图中 [0028] 图1示出了本实用新型的选择性变体的示例性实施例即本实用新型的用液体吸收剂从粗合成气体流选择性和逐步分离伴生气体的装置。 [0029] 附图标记列表 [0030] 1 预洗涤器 [0031] 2 主洗涤器 [0032] 3 用于粗合成气体的管道 [0033] 4 冷却器 [0034] 5 预洗涤器的第一阶段 [0035] 6 预洗涤器的第二阶段 [0036] 7 在主洗涤器中加载的吸收剂的部分流 [0037] 8 塔底 [0038] 9 部分流吸收剂 [0039] 10 热再生装置 [0040] 11 部分流吸收剂 [0041] 12 部分流吸收剂 [0042] 13 再生装置 [0043] 14 水 [0044] 15 石脑油产物 [0045] 16 废水 [0046] 17 用于吸收剂的管道 [0047] 18 含硫气体 [0048] 19 预清洗后的粗合成气体 [0049] 20 主洗涤器的第一吸收阶段 [0050] 21 主洗涤器的第二吸收阶段 [0051] 22 主洗涤器的第三吸收阶段(精洗) [0052] 23 吸收剂 [0053] 24 塔底 [0054] 25 部分流吸收剂 [0055] 26 部分流吸收剂 [0056] 27 再生装置 [0057] 28 CO2流 [0058] 29 吸收剂 [0059] 30 吸收剂 [0060] 31 再生装置 [0061] 32 吸收剂 [0062] 33 CO2流、还可能包含N2 [0063] 34 吸收剂 [0064] 35 含硫气体 [0065] 36 纯化的合成气体 具体实施方式[0066] 参照图1，现将更详细地描述本实用新型。装置表示选择性吸收工艺的执行且包括作为主要部件的两阶段预洗涤器1和三阶段主洗涤器2。清洗和吸收阶段每个均大致由填充床构成，用吸收剂甲醇冲洗该填充床。在每个这些阶段中执行吸收步骤。经由管道3，粗合成气体经由冷却器4被引入预洗涤器1，冷却器的温度范围为-5℃到-30℃，压力范围为25到33巴。通过调节工艺参数设计气体侧的预洗涤器1的第一阶段5，工艺参数特别是供应的吸收剂团块流11，其被操作以从气体中主要吸收芳烃。气体侧的第二阶段6被设计为分离硫醇。在第二阶段6中，在主洗涤器2中加载的部分吸收剂流7被用作吸收剂。在通过第二阶段6的填充床之后，在塔底8收集甲醇。吸收剂的部分流9被传送到热再生装置10中，且部分流11被导引通过第一阶段5以进一步加载和然后通过管道12进入再生装置13。此处，首先通过水14来以提取的方式分离烃和供应石脑油产物15以进行进一步、未示出的处理。在进一步的步骤中，然后通过精馏分离水和吸收剂。分离的水16被供应给废水处理，再生的吸收剂经由管道17被供应给热再生装置10。在精馏期间在再生装置13中获得的气体18含有硫化合物且被供应给未示出的硫回收装置。 [0067] 预洗涤器1中处理的粗合成气体经由管道19被传送到主洗涤器2中。在这里，粗合成气体依次穿过吸收阶段20用于分离H2S和COS，随后穿过吸收阶段21用于分离CO2，且最后穿过吸收阶段22用于精洗。 [0068] 仅用热再生装置10中处理的吸收剂执行阶段22中的精洗，其经由管道23被引入阶段22。部分加载在阶段22中的吸收剂随后用于阶段21中的CO2吸收。在塔底24收集被部分加载在阶段21中的吸收剂。部分流从塔底24经由管道25供应以进一步在阶段20中加载。于底部24收集的吸收剂的余留部分经由管道26被装载到再生装置27中。通 过管道28，通过降压从吸收剂分离CO2并被供应以用于进一步、未示出的处理。通过管道29，装置27中再生的吸收剂的一部分被引入阶段21用于再加载，经由管道30将再生的吸收剂的其它部分传送到再生装置31中。被加载在主洗涤器2的三个吸收阶段中的吸收剂的部分流同样经由管道32被引入再生装置31中，且与流30一起被通过降压从CO2释放，其中CO2被从再生装置31作为流33排出以用于进一步处理。当在吸收剂中得到特别低CO2值时，额外地在装置31中执行例如用氮气对吸收剂的汽提。在再生装置31中，含硫组分特别是H2S和COS不被从吸收剂移除；这将仅在热再生装置10中进行，经由管道34将吸收剂传送到热再生装置10中。含硫气体特别是H2S、COS和硫醇作为流35被供应以用于优选地在非示出的硫回收装置中进一步处理。 [0069] 在主洗涤器2的头部处，纯化的合成气体被作为流36排放并被供应以用于进一步使用。 [0070] 工业实用性 [0071] 本实用新型提供有利的装置，其产生较少由于硫醇引起的环境问题，并通过从吸收剂分离芳烃和高级烃得到较长服务寿命的吸收剂。因此本实用新型适用于工业。特别地在已经通过煤的固定床压力气化产生的粗合成气体的处理中获得这些优点。 |
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