本發(fā)明涉及用于運(yùn)行洗氣裝置的方法，其中通過用以物理方式起作用的洗滌劑進(jìn)行洗滌從氣體混合物分離出第一和第二種物質(zhì)，其中第二種物質(zhì)比第一種物質(zhì)更容易溶解在該洗滌劑中，獲得負(fù)載有第一種物質(zhì)并且基本上不含第二種物質(zhì)的第一洗滌劑以及負(fù)載有第一和第二種物質(zhì)的第二洗滌劑，在其再生期間為了分離出第一種物質(zhì)使第二負(fù)載的洗滌劑減壓至第一壓力進(jìn)入第一塔中，隨后減壓至更低的第二壓力進(jìn)入第二塔中，其中在第一塔中使用第一負(fù)載的洗滌劑的第一部分及在第二塔中使用第一負(fù)載的洗滌劑的第二部分以再洗滌第二種物質(zhì)，其在減壓時(shí)轉(zhuǎn)入氣相中，其中第一負(fù)載的洗滌劑的第二部分在其在第二塔中使用之前減壓進(jìn)入分離器中，以獲得第一種物質(zhì)貧化的液相，其借助于重力繼續(xù)引導(dǎo)至第二塔中。此外，本發(fā)明還涉及用于實(shí)施所述方法的設(shè)備。

背景技術(shù)：

此類洗氣裝置屬于現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員多年來早已知曉。其利用了吸收氣態(tài)物質(zhì)和保持其以物理方式結(jié)合在溶液中的液體特性。氣體被液體吸收的程度由溶解系數(shù)來表示，溶解系數(shù)越大，則氣體在液體中溶解得越好。溶解系數(shù)一般隨著溫度的下降及根據(jù)Henry吸收定律隨著壓力的升高而上升。

若應(yīng)當(dāng)通過物理洗氣從氣體混合物溶解出氣體組分i，則為此需要最少量W_min的用作洗滌劑的液體，其能夠用下式非常好地計(jì)算出：

W_min＝V/(p·λ_i)

該式中V是指氣體混合物的總量，p是指氣體混合物中的壓力，λ是指洗出的氣體組分對于所用的洗滌劑的溶解系數(shù)。在氣體混合物的組分的溶解系數(shù)相差足夠大的前提下，通過相應(yīng)地調(diào)整洗滌劑的量可以在一個(gè)洗滌步驟中與其他氣體組分基本上獨(dú)立地分離出即選擇性地去除掉具有最大溶解系數(shù)的氣體組分。在此情況下洗滌劑負(fù)載有分離出的組分。以較大的洗滌劑量，可以按照相同的原理在后續(xù)洗滌步驟中選擇性地洗出其他具有相似溶解系數(shù)的氣體組分或氣體組分的組。

在洗氣之后緊接著通過除去所溶解的氣體組分而使負(fù)載的洗滌劑再生。通常將再生的洗滌劑重新用于洗氣，而對除去的氣體組分進(jìn)行廢物處置或者送至經(jīng)濟(jì)用途。

一種已知的物理洗氣是甲醇洗滌，其中使用溫度遠(yuǎn)低于0℃的液態(tài)甲醇作為洗滌劑。其特別是用于從合成粗煤氣分離出二氧化碳和含硫組分，因此獲得主要由氫和一氧化碳組成的氣體混合物。在“氣體分離與凈化(Gas separation&Purification)”，1988年12月，第2卷，第171-176頁中描述了一種甲醇洗滌，其中從包含氫、一氧化碳和二氧化碳以及含硫組分氧硫化碳和硫化氫的合成粗煤氣在兩個(gè)彼此連續(xù)的洗滌步驟中選擇性地洗出二氧化碳和含硫組分。為此將合成粗煤氣導(dǎo)入在20與80巴之間的工作壓力下運(yùn)行的洗滌塔中，于其中彼此上下地布置第一和第二洗滌區(qū)段。為了在第二洗滌區(qū)段中分離出二氧化碳，使用未負(fù)載的甲醇，而在第一洗滌區(qū)段中用已經(jīng)在第二洗滌區(qū)段中預(yù)負(fù)載有二氧化碳的甲醇的一部分洗出含硫組分，從而獲得不含硫的、負(fù)載有二氧化碳的甲醇以及負(fù)載有二氧化碳和含硫組分的甲醇。因?yàn)楹蚪M分對于甲醇的溶解系數(shù)比二氧化碳的溶解系數(shù)大出幾倍，所以其分離僅需要少量的在第二洗滌區(qū)段中負(fù)載二氧化碳的洗滌劑。

通常在使負(fù)載的甲醇流再生期間，將負(fù)載有二氧化碳的、不含硫的甲醇減壓至第一壓力進(jìn)入稱作生產(chǎn)塔的裝置中，以使所包含的二氧化碳轉(zhuǎn)入氣相中，并獲得二氧化碳產(chǎn)品。為此將負(fù)載有二氧化碳的、不含硫的甲醇的一部分導(dǎo)入構(gòu)造為分離器的生產(chǎn)塔最上部區(qū)域，而將剩余的甲醇導(dǎo)入設(shè)置在分離器下方、通過塔板與其分離的再洗滌區(qū)段中。在再洗滌區(qū)段的下部區(qū)域，使負(fù)載有二氧化碳和含硫組分的甲醇減壓，其中產(chǎn)生包含二氧化碳和含硫組分的氣相，從其通過不含硫的、二氧化碳含量減小的甲醇再洗滌含硫組分。

將在分離器和再洗滌區(qū)段中從甲醇流分離出的二氧化碳從生產(chǎn)塔的頂部作為二氧化碳產(chǎn)品排出，根據(jù)貸方憑證出售給顧客，而將在再洗滌區(qū)段的下端收集的甲醇從生產(chǎn)塔排出，減壓至第二壓力進(jìn)入稱作富集塔的裝置中，以通過分離出留下的二氧化碳繼續(xù)富集含硫組分。

為了促進(jìn)二氧化碳分離，將汽提氣體送至富集塔的下端，其在其向上的路徑上由在逆流中引導(dǎo)的甲醇主要驅(qū)出二氧化碳，但也驅(qū)出含硫組分。為了再洗滌含硫組分，從生產(chǎn)塔的分離器排出不含硫的、包含二氧化碳的甲醇，并供應(yīng)至富集塔的頂部。將在減壓至第二壓力時(shí)從不含硫的甲醇分離出的二氧化碳在此情況下與通常是氮?dú)獾钠釟怏w混合成為尾氣，隨后丟棄。

通常僅借助于在分離器與富集塔頂部之間的壓力差，將不含硫的甲醇由生產(chǎn)塔送入富集塔。在壓力差過低的情況下，如其例如可以在為了使在再洗滌區(qū)段中及因此必然也在分離器中的二氧化碳產(chǎn)品量最大化而選擇低的第一壓力時(shí)發(fā)生，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)將生產(chǎn)塔安裝在裙座(Standzarge)上，并相對于富集塔升高以獲得靜壓。此外已知，經(jīng)由設(shè)置在這兩個(gè)塔之間的泵輸送不含硫的、減壓至第一壓力的甲醇。第三種可能性在于，指定用于在富集塔中再洗滌含硫組分的一部分不含硫的、負(fù)載有二氧化碳的甲醇并不減壓至第一壓力，而是繞過生產(chǎn)塔直接送至富集塔的頂部。

每種由現(xiàn)有技術(shù)已知的方法都具有特定的缺點(diǎn)。因此將生產(chǎn)塔安裝在裙座上顯著增加了用于甲醇洗滌的投資成本，又如泵的安裝，其出于運(yùn)行安全的原因必須雙重設(shè)置，此外也增加設(shè)備的運(yùn)行成本。如果應(yīng)當(dāng)以高產(chǎn)率獲得二氧化碳產(chǎn)品，則第三種方法是特別不利的，這是因?yàn)樵诟患杏糜谠傧礈旌蚪M分的不含硫的甲醇中所包含的幾乎所有二氧化碳隨著尾氣被丟棄。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的是提供前述類型的方法及設(shè)備，由此克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。

所提出的目的在方法方面根據(jù)本發(fā)明是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的，作為分離器使用可與第一和第二塔獨(dú)立地運(yùn)行的裝置，于其中使第一負(fù)載的洗滌劑的第二部分減壓至高于或低于第一壓力的第三壓力。

與現(xiàn)有技術(shù)不同，通過該方法一方面在第一塔中再洗滌第二種物質(zhì)的過程及從第一負(fù)載的洗滌劑的第二部分分離出第一種物質(zhì)的過程是在不同的壓力下進(jìn)行的。由此例如可以降低第一塔的工作壓力，以提高第一種物質(zhì)的產(chǎn)率，不必同時(shí)縮小為了將在分離器中形成的液相送入第二塔中所需的壓力差。但是另一方面也可以使第三壓力下降至第二壓力的值或者更低，由此從第一負(fù)載的洗滌劑的第二部分更加有效地分離出第一種物質(zhì)，不必改變第一塔中的工作壓力。但是其前提是，將液相從分離器送入第二塔中所需的壓力差足夠小，或者可以使分離器相對于第二塔的相應(yīng)的布置方式足夠小。

在第三壓力下降至第二壓力附近的值的情況下，為了將指定在第二塔中使用的一部分第一負(fù)載的洗滌劑送入分離器中，提供與直接減壓送至第二塔的頂部的情況相似大小的壓力差。但同時(shí)可以將在減壓時(shí)形成的、主要由第一種物質(zhì)組成的氣相作為產(chǎn)品出售，這是因?yàn)槠洳慌c其他餾份例如在第二塔中使用的汽提氣體混合。

優(yōu)選將來自分離器的主要由第一種物質(zhì)組成的氣相與在第一塔中產(chǎn)生的、同樣主要由第一種物質(zhì)組成的其他氣相合并成為產(chǎn)品流。為了獲得產(chǎn)品流，可以將來自分離器的氣相供應(yīng)至第一塔的頂部，或者在第一塔下游與其他氣相匯合。也可以將這兩個(gè)氣相相互獨(dú)立地作為產(chǎn)品出售。

根據(jù)本發(fā)明的方法適合于運(yùn)行許多不同的洗氣裝置。但是其特別有利地用于從包含氫和一氧化碳的合成粗煤氣分離出二氧化碳作為第一種物質(zhì)，及分離出硫化合物作為第二種物質(zhì)，其中使用甲醇作為以物理方式起作用的洗滌劑。

此外，本發(fā)明還涉及用于從氣體混合物分離出第一種物質(zhì)和比第一種物質(zhì)更容易溶解在以物理方式起作用的洗滌劑中的第二類物質(zhì)的設(shè)備，該設(shè)備包括可以用以物理方式起作用的洗滌劑洗滌氣體混合物的洗滌裝置，其中產(chǎn)生負(fù)載有第一種物質(zhì)并且基本上不含第二種物質(zhì)的第一洗滌劑以及負(fù)載有第一和第二種物質(zhì)的第二洗滌劑；及包括第一和第二塔，它們以流動技術(shù)方式與洗滌裝置相連接，從而可以為了分離出第一種物質(zhì)使第二負(fù)載的洗滌劑減壓進(jìn)入第一塔中，及隨后減壓進(jìn)入第二塔中，及將第一負(fù)載的洗滌劑的第一部分輸送至第一塔，將第二部分輸送至第二塔，均用于再洗滌第二種物質(zhì)，其在從第二負(fù)載的洗滌劑分離出第一種物質(zhì)時(shí)轉(zhuǎn)入氣相中；及包括與第二塔的頂部以流動技術(shù)方式相連接的分離器，于其中可以使第一負(fù)載的洗滌劑的第二部分減壓以獲得第一種物質(zhì)貧化的液相，其經(jīng)由流動技術(shù)連接借助于重力送入第二塔中。

所提出的目的在設(shè)備方面根據(jù)本發(fā)明是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的，將分離器構(gòu)造為可與第一和第二塔獨(dú)立地運(yùn)行的裝置。

“分離器可與第一和第二塔獨(dú)立地運(yùn)行”理解為，這兩個(gè)塔的運(yùn)行狀態(tài)不影響分離器的功能。分離器特別是可以在無需從第一或第二塔輸送物質(zhì)流的情況下及在不同于這兩個(gè)塔的工作壓力的壓力下按規(guī)定運(yùn)行。

在分離器與第二塔之間設(shè)置流動技術(shù)連接，從而可以在運(yùn)行條件下僅將在分離器中獲得的液相繼續(xù)引導(dǎo)至第二塔中，同時(shí)物質(zhì)無法從第二塔溢流到分離器中。優(yōu)選將該流動技術(shù)連接構(gòu)造為簡單的管路。

此外，建議根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，分離器直接與第一塔的頂部連接，或者與管道連接，經(jīng)由該管道可以從第一塔的頂部排出氣體餾份，從而可以將在分離器中以及在第一塔中產(chǎn)生的氣體餾份合并成為氣體流。

優(yōu)選將分離器直接安裝在第二塔上，或者形成其上端。但是此外也可以直接布置在第一塔上或在第一塔的上端或在分離的平臺上。

分離器優(yōu)選構(gòu)造為具有豎直軸的圓柱形壓力容器，其具有布置在側(cè)面的用于送入減壓的第一洗滌劑的入口接管(Eintrittsstutzen)、設(shè)置在其上端的用于排出在分離器中產(chǎn)生的氣相的排出接管(Abzugsstutzen)以及另一個(gè)設(shè)置在其下端的用于將第一種物質(zhì)貧化的液相繼續(xù)引導(dǎo)至第二塔中的排出接管。

下面應(yīng)當(dāng)按照在圖1中示意性地描繪的實(shí)施例更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。

附圖說明

圖1所示為洗氣裝置的裁剪圖，于其中通過用甲醇進(jìn)行洗滌分離包含氫、一氧化碳、二氧化碳以及含硫組分的合成粗煤氣，其中使用本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案使在此情況下產(chǎn)生的負(fù)載的甲醇再生。

具體實(shí)施方式

將待分離的合成粗煤氣經(jīng)由管道1供應(yīng)至構(gòu)造為吸收塔的洗滌裝置A的下部區(qū)域。典型地在15與75巴之間的壓力下運(yùn)行的洗滌裝置A具有下洗滌區(qū)段S1和上洗滌區(qū)段S2，它們通過塔板K1相互分離。將合成粗煤氣在洗滌裝置A中向上引導(dǎo)，在此情況下與以未負(fù)載的狀態(tài)經(jīng)由管道2導(dǎo)入洗滌區(qū)段S2中的冷的甲醇強(qiáng)烈接觸，以洗出在合成粗煤氣1中所包含的二氧化碳。將已經(jīng)預(yù)負(fù)載有二氧化碳的洗滌劑經(jīng)由管道3和4以及節(jié)流裝置a繼續(xù)引導(dǎo)至洗滌區(qū)段S1中，其在此從合成粗煤氣1主要吸收含硫組分，然后經(jīng)由管道5以負(fù)載有二氧化碳和含硫組分的狀態(tài)從洗滌裝置A的塔底空間導(dǎo)出。可以從洗滌裝置A的頂部作為產(chǎn)品排出主要由氫和一氧化碳組成的合成氣6。

將負(fù)載的甲醇流3和5經(jīng)由節(jié)流裝置b和c減壓進(jìn)入分離器D1和D2中，在此形成的主要由在洗氣時(shí)共吸收的氫和一氧化碳組成的氣相7和8經(jīng)由管道9借助于壓縮機(jī)V送回合成粗煤氣1中。為了使溶解的二氧化碳釋放至氣相中，從分離器D2排出負(fù)載的甲醇10，經(jīng)由節(jié)流裝置d減壓進(jìn)入通常在2與5巴之間運(yùn)行的生產(chǎn)塔M的中間部分。在減壓時(shí)同樣釋放的含硫組分用來自分離器D1的不含硫的、主要負(fù)載有二氧化碳的甲醇流12的一部分11進(jìn)行再洗滌，其為此經(jīng)由節(jié)流裝置e減壓送至生產(chǎn)塔M的頂部，從而可以從生產(chǎn)塔M排出基本上不含硫的二氧化碳流13。

在生產(chǎn)塔M的塔板K2中收集主要負(fù)載有含硫組分的、包含二氧化碳的甲醇，借助于泵P1經(jīng)由管道14排出，經(jīng)由節(jié)流裝置f減壓至大約1.5至2.5巴的壓力，進(jìn)入富集塔E的上部。為了再洗滌在該減壓時(shí)所釋放的含硫組分，將不含硫的、主要負(fù)載有二氧化碳的甲醇流12的另一部分15經(jīng)由節(jié)流裝置g減壓至不是明顯大于或者甚至等于或小于富集塔E的頂部處壓力的壓力，進(jìn)入設(shè)置在富集塔E上方的分離器D3中。在減壓時(shí)形成的液相基本上不含二氧化碳，而氣相幾乎僅由二氧化碳組成。雖然壓力下降幅度小，液相由于高度差可以經(jīng)由管道16引導(dǎo)至富集塔E的頂部，由此處開始向下引導(dǎo)，與含硫的、在逆流中引導(dǎo)的氣相強(qiáng)烈接觸，從而可以從富集塔E的頂部排出基本上不含硫的尾氣17，其隨后被丟棄。與此不同，將來自分離器D3的幾乎僅由二氧化碳組成的氣相18與來自生產(chǎn)塔M的不含硫的二氧化碳流13合并成為二氧化碳產(chǎn)品19，可以根據(jù)貸方憑證出售給消費(fèi)者(未示出)。

借助于泵P2從富集塔E的塔板K3經(jīng)由管道20排出富含含硫組分但是總是還包含二氧化碳的甲醇，并且在熱交換器E3和E4(E2和E3)中與再生的甲醇2和/或負(fù)載的甲醇3方向相反地加熱之后，導(dǎo)入生產(chǎn)塔M的塔底空間中。由于加熱從負(fù)載的甲醇20逸出的二氧化碳經(jīng)由塔板K2向上上升，最后到達(dá)二氧化碳產(chǎn)品19中。此外負(fù)載有含硫組分和剩余二氧化碳的甲醇借助于泵P3經(jīng)由管道21從生產(chǎn)塔M的塔底空間排出，經(jīng)由節(jié)流裝置h減壓進(jìn)入富集塔E的下部，在此借助于汽提氣體22驅(qū)出溶解的二氧化碳的另一部分，從而在富集塔E的塔底空間中收集含硫組分富集的甲醇，經(jīng)由管道23送至熱再生過程(未示出)。