物理的洗气方法和装置.pdf

一种洗气方法和装置，用于从一个相对于物理地起作用的洗涤介质逆流地被引导的气体混合物(1)中在第一洗涤步骤(S1)中选择地洗出第一类物质并且在随后的第二洗涤步骤(S2)中选择地洗出第二类物质，洗涤介质(3)的一部分(2)在第一洗涤步骤(S1)中被使用，而从另一部分(11)中通过分离出第二类物质(F)产生被部分再生的洗涤介质流(16)，该洗涤介质流接着在再生所述在第一洗涤步骤(S1)中加载的洗涤介质(7)时用来回洗第一类物质。从在第二洗涤步骤中加载了第二类物质、无第一类物质的洗涤介质的一个另外的部分中通过分离出第二类物质产生一个另外的洗涤介质流(17)并接着将该洗涤介质流作为洗涤介质(6)回输到所述第二洗涤步骤(S2)。

1.  一种洗气方法，在该方法中，从一个相对于物理地起作用的洗涤介质逆流地被引导的气体混合物(原料气)(1)中在一个第一洗涤步骤(S1)中选择地洗出第一类物质并且在一个随后的第二洗涤步骤(S2)中选择地洗出第二类物质，其中，在第二洗涤步骤中加载了第二类物质、无第一类物质的洗涤介质(3)的一部分(2)在所述第一洗涤步骤(S1)中被使用，而从另一部分(11)中通过分离出第二类物质(F)产生一个被部分再生的洗涤介质流(半贫1)(16)，该洗涤介质流接着在再生所述在第一洗涤步骤(S1)中被加载的洗涤介质(7)时被使用来回洗第一类物质，其特征在于，从所述在第二洗涤步骤中加载了第二类物质、无第一类物质的洗涤介质的一个另外的部分中通过分离出第二类物质产生一个另外的、被部分再生的洗涤介质流(半贫2)(17)并且接着将该另外的、被部分再生的洗涤介质流作为洗涤介质(6)回输到所述第二洗涤步骤(S2)中。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述两个被部分再生的洗涤介质流半贫1(16)和半贫2(17)并行地在不同的方法步骤中或者共同地在一个方法步骤中产生。

3.  如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述被部分再生的洗涤介质流半贫2(17)通过减压(闪蒸)或者通过汽提产生，其中，优选使用氮作为汽提气体。

4.  如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述两个被部分再生的洗涤介质流半贫1(16)和半贫2(17)被以相同的或者不同的压力产生。

5.  如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：该洗气是甲醇洗，在该甲醇洗中借助于液态甲醇(2，5，6)从一个包括氢和一氧化碳的原料气(1)中选择地分离出硫组分(第一类物质)和二氧化碳(第二类物质)。

6.  一种洗气装置，其包括：一个具有至少两个前后相继地设置的洗涤段(S1，S2)的洗涤装置(W)，物理地起作用的洗涤介质能够相对于一个气体混合物(原料气)(1)逆流地被引导通过该洗涤装置，在所述第一洗涤段(S1)中可借助于所述在第二洗涤段(S2)中被预加载的洗涤介质(3)的一部分(2)将第一类物质从该气体混合物中选择地洗出并且在所述第二洗涤段(S2)中将第二类物质从该气体混合物中选择地洗出；一个用于通过从所述在第二洗涤段中加载了第二类物质、无第一类物质的洗涤介质的一部分中分离出第二类物质来产生一个被部分再生的洗涤介质流(半贫1)(16)的装置(F)以及一个用于使所述在第一洗涤段中加载了第一类物质的洗涤介质(7)再生的装置(D1，R)，在其中可使用用于回洗第一类物质的半贫1(16)，其特征在于，该洗气装置包括一个装置(F)，在该装置中从所述在第二洗涤段中加载了第二类物质、无第一类物质的洗涤介质的一个另外的部分中通过分离出第二类物质可产生一个另外的、被部分再生的洗涤介质流(半贫2)(17)，该洗涤介质流随后可被作为洗涤介质(6)回输到第一洗涤段(S1)中。

7.  如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述两个被部分再生的洗涤介质流半贫1(16)和半贫2(17)可以在同一个装置(F)中或者在不同的装置中产生。

8.  如权利要求6或7所述的装置，其特征在于：所述用于产生半贫2(17)的装置是减压容器(闪蒸容器)(F)或者是汽提塔，在该汽提塔中可优选使用氮作为汽提气体。

9.  如权利要求6-8中任一项所述的装置，其特征在于：该洗气是甲醇洗，在该甲醇洗中可借助于液态甲醇(2，5，6)从一个包括氢和一氧化碳的原料气(1)中选择地分离出硫组分(第一类物质)和二氧化碳(第二类物质)。

物理的洗气方法和装置
技术领域
本发明涉及一种洗气方法，其中，从一个相对于物理地起作用的洗涤介质逆流地被引导的气体混合物(原料气)中在一个第一洗涤步骤中选择地洗出第一类物质并且在一个随后的第二洗涤步骤中选择地洗出第二类物质，其中，在第二洗涤步骤中加载了第二类物质、无第一类物质的洗涤介质的一部分在所述第一洗涤步骤中被使用，而从另一部分中通过分离出第二类物质产生一个被部分再生的洗涤介质流(半贫1)，该洗涤介质流接着在再生所述在第一洗涤步骤中加载的洗涤介质时被使用来回洗第一类物质。
此外，本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。
背景技术
物理的洗气利用液体的这种性质：即吸收气态物质并且使其保持溶解，而不使这些气体化学地化合。液体对气体的吸收有多好通过溶解度系数来表达：气体在液体中溶解得越好，其溶解度系数越大。溶解度系数与温度有关并且通常随温度的降低而增大。
如果应该从一个气体混合物中通过物理的洗涤溶解出一个气体组分i，那么为此需要作为洗涤介质使用的液体的一个最低量W_min，该最低量能够非常好地以下列公式计算：
W_min＝V/(p·λ_i)
在该公式中，V表示气体混合物的总量，P表示气体混合物中存在的压力，λ表示待被洗出的气体组分相对于所使用的洗涤介质的溶解系数。在一个气体混合物的组分的溶解系数非常不同的前提下，通过洗涤介质量的相应适配可能的是，在一个洗涤步骤中将具有最大溶解系数的气体组分很大程度上与其余气体组分无关地分离出、即可选择地去除。用较大量的洗涤介质可以根据相同的原理在随后的洗涤步骤中将另外的气体组分或者具有类似的溶解系数的气体组分的组选择地洗出。
被洗出的气体组分在所述洗气之后被从加载的洗涤介质中去除，由此使该洗涤介质再生。被再生的洗涤介质通常又被使用在该洗气中，而被洗出的气体组分要么被废物处理要么被供给到一个经济上的利用。
为了净化合成原料气(该合成原料气以高技术比例在气化设备中有炭火/和碳氢化合物原料例如通过利用水蒸汽的重整或者通过部分氧化产生，并且该合成原料气通常包含一些不期望的组成部分例如水、二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)和硫氧化碳(COS))，优选使用物理的洗涤。该方法是合适的，因为目前合成原料气大多在高压下产生并且物理洗的有效性以第一近似随着工作压力线性增大。对于合成原料气的净化特别有意义的是甲醇洗。它利用这样的事实，即H₂S、COS和CO₂在液态深冷甲醇中的溶解系数与氢(H₂)和一氧化碳(CO)的溶解系数以多个数量级不同。硫组分具有非常类似的溶解系数(该溶解系数比CO₂在液态深冷甲醇中具有的溶解系数大的多)的事实被充分利用，以便将这两类物质选择地从合成原料气中分离出并且必要时在经济上加以利用。
根据现有技术，为了选择地分离出硫组分和二氧化碳，合成原料气遭受一个利用液态甲醇的、由两个洗涤步骤组成的洗涤。在第一洗涤步骤中(其中将硫组分从该合成原料气中分离出)，使用在第二洗涤步骤中加载了CO₂、但是去除了硫的甲醇。在第一洗涤步骤中加载了硫组分和CO₂的甲醇接着被减压并且被供给到一个汽提塔，在该汽提塔中汽提出CO₂并且硫组分被富集。为了使硫损失最小化，该汽提塔的上部区域被构造为洗涤塔，在该洗涤塔中将硫组分从被加载的汽提气体中回洗出来。被使用来进行回洗的洗涤介质从所述在第二洗涤步骤中加载了CO₂的甲醇的一部分中获得，该部分不必作为第一洗涤步骤中的洗涤介质。为此，从所述加载了CO₂并且去除了硫的甲醇中通过分离出所述CO₂的一部分产生一个被部分再生的甲醇洗涤介质。常用的做法是，通过减压(闪蒸)进行CO₂的分离。在汽提塔中出现的池底产物(其具有洗出的硫组分和一个被加载了剩余CO₂的甲醇)随后遭受另外的再生步骤，其中，用显著的耗费分离出溶解了的物质并且产生具有洗涤介质纯度的甲醇。具有洗涤介质纯度的甲醇接着被回输并且在第二洗涤步骤中作为洗涤介质使用，用于将CO₂从该合成原料气中分离出。
发明内容
本发明的目的是，给出一种开始所述类型的方法以及实施该方法的装置，通过该方法及装置能够比现有技术更经济地进行洗气。
根据本发明，该目的在方法方面这样解决：从在第二洗涤步骤中加载了第二类物质、无第一类物质的洗涤介质的一个另外的部分中通过分离出第二类物质产生一个另外的、被部分再生的洗涤介质流(半贫2)并且接着将该洗涤介质流作为洗涤介质回输到第二洗涤步骤中。
本发明方法的符合目的的构型在于，两个被部分再生的洗涤介质流半贫1和半贫2并行地在不同的方法步骤中或者共同地在一个方法步骤中产生。
为了产生被部分再生的洗涤介质，可考虑多种方法。但是，优选被部分再生的洗涤介质流半贫2通过减压(闪蒸)或者通过汽提产生，其中，优选使用氮作为汽提气体。
本发明方法的其他符合目的的构型在于，两个被部分再生的洗涤介质流半贫1和半贫2以相同的或者不同的压力产生。由此，可能的是，能够考虑到随后的洗涤步骤调节第二类物质的不同加载。
本发明不被限制在一个专门类型的洗气上。本发明方法的一个优选的变形在于，所述洗气是甲醇洗，在该甲醇洗中从一个包括氢和一氧化碳的原料气中借助于液态甲醇选择地分离出硫组分(第一类物质)和二氧化碳(第二类物质)。
此外，本发明还涉及一种洗气装置，其包括：一个具有至少两个前后相继地设置的洗涤段的洗涤装置，所述物理地起作用的洗涤介质能够相对于一个气体混合物(原料气)逆流地被引导通过该洗涤装置，在所述第一洗涤段中可借助于所述在第二洗涤段中预加载的洗涤介质的一部分将第一类物质从该气体混合物中选择地洗出并且在所述第二洗涤段中将第二类物质从该气体混合物中选择地洗出；一个用于通过从所述在第二洗涤段中加载了第二类物质、无第一类物质的洗涤介质的一部分中分离出第二类物质来产生一个被部分再生的洗涤介质流(半贫1)的装置以及一个用于使所述在第一洗涤段中加载了第一类物质的洗涤介质再生的装置，在其(dem)中可使用用于回洗第一类物质的半贫1。
根据本发明，所提出的目的在装置方面如下地解决：该洗气装置包括一个装置，在该装置中从所述在第二洗涤段中加载了第二类物质、无第一类物质的洗涤介质的另一部分中通过分离出第二类物质可产生一个另外的、被部分再生的洗涤介质流(半贫2)，该洗涤介质流随后可作为洗涤介质被回输到第一洗涤段中。
本发明装置的优选变形在于，所述两个被部分再生的洗涤介质流半贫1和半贫2可以在同一个装置中或者在不同的装置中产生。
本发明装置的拓展建议，所述用于产生半贫2的装置是减压容器(闪蒸容器)或者汽提塔，在该汽提塔中优选使用氮作为汽提气体。
本发明装置的一个特别优选的构型在于，该洗气是甲醇洗，在该甲醇洗中可借助于液态甲醇从一个包括氢和一氧化碳的原料气中选择地分离出硫组分(第一类物质)和二氧化碳(第二类物质)。
通过本发明，减少了必须遭受一个完全的再生的洗涤介质量，由此，能够以比现有技术显著少的运行成本进行物理的洗气。
附图说明
下面借助附图中示意性示出的实施例解详细说明本发明。
图1示出本发明的一个实施例。
具体实施方式
该实施例涉及甲醇洗的一部分，在该甲醇洗中，从一个绝大部分由氢和二氧化碳构成的合成原料气中通过利用深冷的液态甲醇的洗涤将一些硫组分和一氧化碳选择地分离出。
待被净化的合成原料气通过管道1被导入到洗涤塔W中，在该洗涤塔中，两个洗涤段S1和S2上下叠置地设置，这两个洗涤段通过烟囱底部K彼此隔开。合成原料气在第一洗涤段S1中向上流动，其中，该合成原料气与从上向下流动的洗涤介质强烈接触并且去除掉硫组分。所述洗涤介质(它在洗涤段S1的上端部通过管道2以一个与硫组分的溶解系数相适配的量被供入)是所述加载有二氧化碳、但是去除了硫组分的甲醇洗涤介质的一部分，所述甲醇洗涤介质通过管道3被从烟囱底部K取出。
净化掉硫组分的合成原料气在烟囱底部K上方流入到第二洗涤段S2中，在该第二洗涤段中，该合成原料气被向上引导并且在此利用逆流地引导的洗涤介质被洗涤并且去除掉二氧化碳。被净化后的合成气体通过管道4被从洗涤塔W取出并且被供给到一个利用装置(未示出)。作为洗涤介质，在第二洗涤段S2的上端部上供入未被加载的甲醇5并且在另一位于下部的部位上供入一个部分再生的甲醇，该部分再生的甲醇虽然被加载有少量的二氧化碳，但是没有硫组分。
一个加载有硫组分和二氧化碳的甲醇被通过管道7从洗涤塔W中取出、通过节流机构a被减压、被导入到分离器D1中并且在那里被分为一个气相和一个液相。主要由洗出的氢和一氧化碳构成的气相通过管道8被从分离器D1取出并且通过管道9被回输到甲醇洗的前面。所述液相通过管道10被取出、通过节流机构b进一步被减压并且被引导到汽提塔R中，该汽提塔在其下部区域中通过管道18供入氮作为汽提气体。
所述加载有二氧化碳、去除了硫组分的甲醇流3的第二部分(其无需作为第一洗涤段S1的洗涤介质)通过管道11被进一步引导、在通过节流机构c减压后被引导到分离器D2中。在减压时形成的、绝大部分由氢和一氧化碳构成的气相通过管道12被从该分离器取出并且就象气相8那样被通过管道9进一步引导。液相通过管道13被从该分离器D2中取出、通过节流机构d被进一步减压并且被引导至汽提塔R的顶部，该顶部被构造为减压容器F。在减压时，溶解在液相13中的二氧化碳的一部分被释放，该二氧化碳随后与加载的汽提气体一起作为尾气被从该甲醇洗中导出。被部分再生的甲醇通过管道15被从汽提塔R中取出并且被分为两个被部分再生的甲醇流16(半贫1)和17(半贫2)。
被部分再生的甲醇16被导入到汽提塔R的被构造为洗涤塔的上部区域中并且在此用作用于回洗硫组分的洗涤介质，该硫组分是被从加载有硫组分的甲醇流10中汽提出的。在所述被部分再生的第二甲醇流17被作为洗涤介质通过管道6导入到洗涤塔W的第二洗涤段S2中之前，通过泵P提高该第二甲醇流的压力。汽提塔R的池底产物通过管道19被取出并且被供给到另一再生装置(未示出)。