專利名稱：用于再生物理氣體洗滌中的負(fù)載洗滌劑的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于再生來(lái)自于物理氣體洗滌的負(fù)載洗滌劑的方法，在該物理氣體洗滌中，一種或多種氣體組分在很大程度上選擇性地至少在至少兩個(gè)連續(xù)洗滌步驟中的第一洗滌步驟中從待凈化的氣體混合物(原料氣體)中被去除。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
物理氣體洗滌(或洗氣)利用了液體吸收氣態(tài)物質(zhì)并將它們保留在溶液中而不需要在該過(guò)程中化學(xué)結(jié)合氣體的能力。氣體被液體吸收的優(yōu)劣程度由溶度系數(shù)表示氣體在液體中溶解得越多，其溶度系數(shù)越大。溶度系數(shù)依賴于溫度，并且通常隨著溫度的降低而增大。
如果通過(guò)物理洗滌將氣體組分i從氣體混合物中溶出，這需要最小量Wmin的液體來(lái)用作洗滌劑，其可用下列公式很容易地計(jì)算Wmin＝V/(p·λi)在該公式中，V表示氣體混合物的總量，p表示氣體混合物中的主導(dǎo)壓力，λi表示與所用洗滌劑相關(guān)的將被洗出的氣體組分的溶度系數(shù)。如果氣體混合物的組分的溶度系數(shù)彼此之間充分不同，便可以通過(guò)相應(yīng)地調(diào)整洗滌劑的量在單一洗滌步驟中很大程度地獨(dú)立于其余氣體組分分離具有最大溶度系數(shù)的氣體組分，即以選擇方式去除它。通過(guò)更多量的洗滌劑，可以利用同樣的原理在隨后的洗滌步驟中進(jìn)一步選擇性地洗出具有類似溶度系數(shù)的氣體組分或氣體組分組。
在氣體洗滌之后，將洗出的氣體組分從負(fù)載洗滌劑中去除，由此洗滌劑被再生。再生的洗滌劑經(jīng)常在氣體洗滌中再次使用，而洗出的氣體組分或者被處理，或者用作經(jīng)濟(jì)開發(fā)。
為了對(duì)原料合成氣體進(jìn)行凈化，優(yōu)選采用物理洗滌方式，該原料合成氣體在氣化裝置中由煤或/和烴原料以工業(yè)規(guī)模產(chǎn)生，例如，通過(guò)水蒸汽重整或部分氧化，而且這些氣體通常包含一些多余組分，如水、二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和硫化羰(COS)。這些方法是有利的，因?yàn)槟壳霸虾铣蓺怏w通常在高壓下產(chǎn)生，而且物理氣體洗滌效率按一次逼近法隨著工作壓力線性提高。甲醇洗滌特別適合對(duì)原料合成氣體進(jìn)行凈化。其利用了以下事實(shí)，即H2S、COS、CO2在液態(tài)低溫甲醇中的溶度系數(shù)與氫氣(H2)和一氧化碳(CO)的溶度系數(shù)具有數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。在洗滌過(guò)程之后，甲醇被再生并返回該過(guò)程中。一些物質(zhì)、例如也存在于原料合成氣體中的氰化氫(氫氰酸，HCN)使得甲醇洗滌劑的再生實(shí)質(zhì)上更加困難，因?yàn)樗鼈兊母呷芏认禂?shù)使得它們非常強(qiáng)烈地與甲醇結(jié)合。然而，殘留并因此濃縮在甲醇中的氰化氫需要被避免，因?yàn)樵撚泻怏w是腐蝕性的，并且僅僅由于該原因，其不容許存在于由合成氣體(CO、H2、氧氣)產(chǎn)生的產(chǎn)品中。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，HCN例如在進(jìn)行甲醇洗滌之前在一個(gè)獨(dú)立的洗滌塔中用水洗出。氫氰酸以大大稀釋的形式存在于其中的負(fù)載洗滌水隨后必須以復(fù)雜的方式進(jìn)行處理或再生一例如利用空氣進(jìn)行汽提(或解吸)。
另一種方法利用這樣的事實(shí)，即與CO2、H2S、COS相比，HCN具有在液態(tài)甲醇中的明顯更大溶解度。這使得可以在一預(yù)洗步驟中使用相對(duì)較小量的甲醇從合成氣體中洗出HCN(Lurgi出版物“The RectisolProcess for Gas Purification”)。此處，在一甲醇洗滌塔中，在第一洗滌步驟中完成HCN的預(yù)洗，并且使用與HCN的溶度相適應(yīng)的甲醇量，在第二洗滌步驟中洗出含硫氣體。為了再生，將載有HCN的甲醇洗滌劑供給至汽提塔的上部區(qū)域，而僅僅載有含硫氣體的甲醇洗滌劑被引入汽提塔的下部區(qū)域。隨后，經(jīng)汽提的含硫氣體和HCN一起導(dǎo)入一克勞斯裝置(Claus plant)，在這里，從含硫氣體中獲得硫并且HCN不會(huì)帶來(lái)干擾。
為了防止HCN在甲醇洗滌劑中很大程度地濃縮，用于從原料合成氣體中分離含硫氣體和HCN的所有甲醇洗滌劑必須在由HCN的溶度系數(shù)確定的條件下進(jìn)行汽提，因此，需要大量的專用設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用。如果汽提在要求不高的條件下進(jìn)行，則必須接受HCN在甲醇洗滌劑中的濃縮及其負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種范型方法，利用該方法，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于含有氰化氫的原料合成氣體的凈化問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)提供一種方法實(shí)現(xiàn)，在該方法中，與負(fù)載洗滌劑的剩余量無(wú)關(guān)，從第一洗滌步驟中提取出來(lái)的負(fù)載洗滌劑經(jīng)受一再生步驟，以分離已經(jīng)在第一洗滌步驟中從原料氣體中選擇性地去除的氣體組分。
根據(jù)本發(fā)明的方法尤其適于再生來(lái)自于甲醇洗滌的負(fù)載洗滌劑，在該甲醇洗滌中，氰化氫(HCN)在第一洗滌步驟中從原料合成氣體中分離出來(lái)，并且含硫氣體(H2S、COS)和/或二氧化碳(CO2)在至少一個(gè)隨后的洗滌步驟中通過(guò)液態(tài)低溫甲醇從所述原料合成氣體中分離出來(lái)。氰化氫在液態(tài)低溫甲醇中的溶度系數(shù)為含硫氣體或CO2的溶度系數(shù)的大約100倍。由于該原因，可以使用相應(yīng)的較小量的甲醇從原料合成氣體中洗出氰化氫。載有HCN的相對(duì)小部分的甲醇洗滌劑被供給至一專用再生單元，在這里，其在HCN的大量分離所需的工作條件下進(jìn)行再生，而甲醇洗滌劑的未載有HCN、而是載有含硫氣體和/或CO2并因此可以通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的方式再生的主要部分經(jīng)受一過(guò)程、尤其是用于再生載有含硫氣體和/或CO2的甲醇洗滌劑的過(guò)程，這在現(xiàn)有技術(shù)中是充分公知的。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一實(shí)施例，載有HCN的甲醇洗滌劑從甲醇洗滌中提取出來(lái)，并優(yōu)選地被加熱和輸送到汽提塔中，在該汽提塔中，通過(guò)汽提產(chǎn)生含有HCN的氣流。汽提所需的汽提氣體通過(guò)沸騰汽提塔的塔釜產(chǎn)品來(lái)適當(dāng)?shù)孬@取，并通過(guò)向其提供熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)一例如通過(guò)蒸汽加熱再沸器。本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實(shí)施例在于，含有HCN的氣流通過(guò)熱交換被冷卻，以進(jìn)行富集并因此被部分冷凝。明顯地，含有HCN的氣流僅僅被冷卻下來(lái)，直到汽提氣體的主要組分在部分冷凝中被冷凝。
在載有HCN的甲醇洗滌劑含有水的情況下，本發(fā)明的方法的一種變型在于，載有HCN和水的甲醇洗滌劑被引入簡(jiǎn)單汽提塔中，以汽提HCN，其中甲醇/水混合物從所述汽提塔的塔釜(或貯槽)中提取出來(lái)并被供給至甲醇/水分離塔。本發(fā)明的方法的另一種變型在于，載有HCN和水的甲醇洗滌劑被引入汽提塔，以汽提HCN，所述汽提塔為分隔壁塔并且以這樣的方式工作，以將被汽提的HCN、水和在很大程度上再生的甲醇洗滌劑分別提取出來(lái)。在該方法的變型中，不需要分離的甲醇/水分離塔。
為了進(jìn)一步發(fā)展本發(fā)明的方法，建議對(duì)從汽提塔中提取出來(lái)的富含HCN的氣流以環(huán)保的方式處理。優(yōu)選地，為達(dá)到該目的，將從汽提塔中提取出來(lái)的富含HCN的氣流供給至一克勞斯裝置(Claus plant)并在所述克勞斯裝置中燃燒。
本發(fā)明還涉及一種用于再生來(lái)自于物理氣體洗滌的負(fù)載洗滌劑的設(shè)備，在該物理氣體洗滌中，一種或多種氣體組分在很大程度上選擇性地至少在至少兩個(gè)連續(xù)洗滌步驟中的第一洗滌步驟中從待凈化的氣體混合物(原料氣體)中被去除。
關(guān)于該設(shè)備，本發(fā)明的目的可以通過(guò)為該設(shè)備配備一再生單元而實(shí)現(xiàn)，在該再生單元中，已經(jīng)在第一洗滌步驟中被選擇性從原料氣體中去除的氣體組分可以從負(fù)載洗滌劑中分離出來(lái)，并且可僅僅向該再生單元供給從第一洗滌步驟提取出來(lái)的負(fù)載洗滌劑。
在本發(fā)明的設(shè)備的一有利實(shí)施例中，在該再生單元中，氰化氫(HCN)可以從載有HCN的甲醇洗滌劑中分離出來(lái)，并且該負(fù)載甲醇洗滌劑在甲醇洗滌的第一洗滌步驟之后被提取出來(lái)，其中，一原料合成氣體在至少另一個(gè)洗滌步驟中被凈化掉含硫氣體(H2S、COS)和/或二氧化碳(CO2)。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一種變型，再生單元包括具有再沸器和塔頂(或頂置)冷凝器的簡(jiǎn)單汽提塔，載有HCN的甲醇洗滌劑可引入其中并從其中提取出富含HCN的氣體部分(或餾分)和主要由甲醇構(gòu)成的在很大程度上不含HCN的塔釜產(chǎn)品。如果載有氰化氫(HCN)的甲醇洗滌劑含有水，則汽提塔的塔釜產(chǎn)品由水/甲醇混合物構(gòu)成，在這種情況下，本發(fā)明的設(shè)備有利地包括一甲醇/水分離塔，甲醇/水混合物可被供給至該甲醇/水分離塔，一將該混合物分離成水部分和甲醇部分。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一種變型，再生單元包括一分隔壁塔，該分隔壁塔被設(shè)計(jì)為一汽提塔，并具有再沸器和塔頂冷凝器，載有HCN和水的甲醇洗滌劑被被引入其中，并可以從其中分別提取出富含HCN的氣體部分、在很大程度上不含HCN的甲醇部分以及水。


圖1示意性地示出了本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例；圖2示意性地示出了本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下面將參照?qǐng)D1和2示出的兩個(gè)示范性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。每個(gè)示范性實(shí)施例涉及一種甲醇洗滌，其中，含有水殘留物的原料合成氣體在第一洗滌步驟中被凈化掉水和氰化氫(HCN)并在第二洗滌步驟中被凈化掉二氧化碳(CO2)和含硫氣體(H2S、COS)。從第二洗滌步驟中提取出來(lái)的負(fù)載(或加載)甲醇洗滌劑的一部分被用作第一洗滌步驟中的洗滌劑。在該兩幅圖中，相同的裝置部件用相同的標(biāo)記表不。
待凈化的氣流經(jīng)由管線1引入洗滌塔T1的下部，在該洗滌塔T1中，其在很大程度上被凈化掉殘留水和HCN?，F(xiàn)在主要包括氫氣和一氧化碳的已凈化氣流從洗滌塔中提取出來(lái)并經(jīng)由管線2輸送。液態(tài)甲醇作為洗滌劑經(jīng)由管線3引入洗滌塔的頂部，并且在其向下運(yùn)動(dòng)途中，在適宜的固定裝置的輔助下，其與逆向流動(dòng)的氣流進(jìn)行充分接觸。在洗滌塔的上部，含硫氣體COS和H2S以及O2通過(guò)被吸收和濃縮在甲醇洗滌劑中從氣流中去除，隨后該甲醇洗滌劑作為負(fù)載洗滌劑經(jīng)由管線4從洗滌塔中提取出來(lái)并大部分經(jīng)由管線5被輸送，以進(jìn)行再生(未示出)。
裝載于洗滌塔的上部的一小部分甲醇洗滌劑經(jīng)由管線6和調(diào)節(jié)器(調(diào)節(jié)閥)a在第一洗滌步驟被供給，該第一洗滌步驟在洗滌塔的下部實(shí)施，在此，其用作用于從原料合成氣體中選擇性地大量去除HCN和殘留水的洗滌劑。載有水、HCN、CO2、H2S和COS的甲醇洗滌劑聚集在洗滌塔T1的下部，并從這里經(jīng)由管線7被提取。負(fù)載甲醇洗滌劑在熱交換器E1中逆著來(lái)自于未示出的甲醇再生單元的富含H2S的材料流8被加熱，并且經(jīng)由管線9和節(jié)流閥b引入一HCN分離設(shè)備(T2，T2a)。
在圖1示意性示出的示范性實(shí)施例中，HCN分離設(shè)備T2為一簡(jiǎn)單汽提塔。被吸收的CO2、COS和H2S中的大部分在通過(guò)節(jié)流閥b的被加熱負(fù)載甲醇洗滌劑的膨脹過(guò)程中被解吸。與含硫氣體相比，與甲醇的結(jié)合更強(qiáng)的HCN在HCN汽提塔T2中從負(fù)載甲醇洗滌劑中汽提出來(lái)(stripping)。因此，所需的汽提氣體由沸騰HCN汽提塔T2的塔釜產(chǎn)品(sump product)產(chǎn)生，該塔釜產(chǎn)品主要由水和甲醇組成。因此，所需的能量經(jīng)由蒸汽加熱再沸器E2供給至塔釜產(chǎn)品。HCN與蒸汽流一同上升至HCN汽提塔T2的頂部，在這里，水和甲醇在頂部冷卻器E3中冷凝。塔釜產(chǎn)品經(jīng)由管線10提取出來(lái)并且被供給至未示出的水/甲醇分離塔，同時(shí)HCN與含硫氣體一同經(jīng)由管線11離開HCN汽提塔T2并且與由在甲醇洗滌的第二洗滌步驟中加載的洗滌劑的再生過(guò)程中所產(chǎn)生的H2S部分12一起經(jīng)由管線13供給至一克勞斯裝置(未示出)，以進(jìn)行硫回收。
圖2示出的示范性實(shí)施例與圖1的不同之處在于，HCN分離設(shè)備為一個(gè)設(shè)計(jì)成分隔壁塔的汽提塔T2a。使用分隔壁塔使得可以省去水/甲醇分離塔，因?yàn)門2a中產(chǎn)生的塔釜產(chǎn)品只有水，其經(jīng)由管線14被提取出來(lái)并進(jìn)行處理。在很大程度上不含HCN的甲醇經(jīng)由管線15被去除并被引入未示出的甲醇再生單元，經(jīng)由管線5從洗滌塔T1中轉(zhuǎn)出并載有含硫氣體的甲醇洗滌劑也被供給至該再生單元中，以進(jìn)行再生。
在上述兩個(gè)示范性實(shí)施例中，通過(guò)不同方式再生的甲醇洗滌劑的總量經(jīng)由管線3返回并引入洗滌塔T1中。
權(quán)利要求
1.一種用于再生來(lái)自于物理氣體洗滌的負(fù)載洗滌劑的方法，在所述物理氣體洗滌中，一種或多種氣體組分在很大程度上選擇性地至少在至少兩個(gè)連續(xù)洗滌步驟中的第一洗滌步驟中從待凈化的氣體混合物(原料氣體)中被去除，其特征在于，與負(fù)載洗滌劑的剩余量無(wú)關(guān)，從所述第一洗滌步驟中提取出來(lái)的負(fù)載洗滌劑經(jīng)受一再生步驟，以分離已經(jīng)在所述第一洗滌步驟中從所述原料氣體中選擇性地去除的氣體組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述負(fù)載洗滌劑為載有氰化氫(HCN)的液態(tài)低溫甲醇洗滌劑，其在一甲醇洗滌的第一洗滌步驟之后被提取出來(lái)，在所述甲醇洗滌中，一原料合成氣體在至少另一個(gè)洗滌步驟中被凈化掉含硫氣體(H2S、COS)和/或二氧化碳(CO2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，從所述甲醇洗滌中提取出來(lái)的載有HCN的甲醇洗滌劑被供給至一汽提塔并在所述汽提塔中通過(guò)利用汽提氣體進(jìn)行汽提被再生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過(guò)沸騰所述汽提塔的塔釜產(chǎn)品所產(chǎn)生的蒸汽被用作汽提氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在載有HCN的洗滌劑的再生過(guò)程中所產(chǎn)生的含有HCN的混合物質(zhì)被供給至一克勞斯裝置并在所述克勞斯裝置中燃燒。
6.一種用于再生來(lái)自于物理氣體洗滌的負(fù)載洗滌劑的設(shè)備，在所述物理氣體洗滌中，一種或多種氣體組分在很大程度上選擇性地至少在至少兩個(gè)連續(xù)洗滌步驟中的第一洗滌步驟中從待凈化的氣體混合物(原料氣體)中被去除，其特征在于，所述設(shè)備設(shè)有再生單元，在所述再生單元中，已經(jīng)在所述第一洗滌步驟中從所述原料氣體中選擇性地去除的氣體組分可以從所述負(fù)載洗滌劑中分離出來(lái)，并且可以僅僅將從所述第一洗滌步驟提取出來(lái)的負(fù)載洗滌劑供給至所述再生單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，在所述再生單元中，氰化氫(HCN)可以從載有HCN的甲醇洗滌劑中分離出來(lái)，并且所述負(fù)載甲醇洗滌劑在一甲醇洗滌的第一洗滌步驟之后被提取出來(lái)，在所述甲醇洗滌中，一原料合成氣體在至少另一個(gè)洗滌步驟中被凈化掉含硫氣體(H2S、COS)和/或二氧化碳(CO2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述再生單元包括具有再沸器和塔頂冷凝器的汽提塔，載有HCN和水的甲醇洗滌劑可以被引入所述汽提塔中，并且可以從其中提取出富含HCN的氣體部分和在很大程度上不含HCN的甲醇/水混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述再生單元包括一分隔壁塔，所述分隔壁塔被設(shè)計(jì)成一汽提塔并且具有再沸器和塔頂冷凝器，載有HCN和水的甲醇洗滌劑可以被引入所述汽提塔中，并且可以從其中分別提取出富含HCN的氣體部分、在很大程度上不含HCN的甲醇部分以及水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于再生來(lái)自于物理氣體洗滌(T1)的負(fù)載洗滌劑(6，7)的方法，在該物理氣體洗滌中，一種或多種氣體組分在很大程度上選擇性地至少在至少兩個(gè)連續(xù)洗滌步驟中的第一洗滌步驟中從待凈化的氣體混合物(1)中被去除。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的設(shè)備。與負(fù)載洗滌劑(6)的剩余量無(wú)關(guān)，從第一洗滌步驟中提取出來(lái)的負(fù)載洗滌劑(7)經(jīng)受一再生步驟(T2a)，以分離已經(jīng)在所述第一洗滌步驟中從所述原料氣體中選擇性地去除的氣體組分(11)。
文檔編號(hào)B01D53/14GK101069803SQ200710091838
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月28日
發(fā)明者烏爾里?！て諈嗡辜{, 霍斯特·魏斯 申請(qǐng)人:林德股份公司