[發明專利]對合成氣選擇性脫硫的方法和設備

在審

• 申請號: 201610651951.4
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN106701211A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: A-M·菲舍爾;S·策雷爾
• 申請（專利權）人: 林德股份公司
• 主分類號: C10K1/00
• 分類號: C10K1/00;C10K1/16
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 李振東,過曉東

技術領域

本發明涉及運行洗氣裝置的方法，其中將不含硫的、負載有二氧化碳的第一洗滌劑輸送至第一洗滌裝置，以從包含氫、一氧化碳、二氧化碳以及含硫組分的第一進料氣體基本上選擇性地洗出含硫組分，其中在平行地運行的第二洗滌裝置中從第二進料氣體分離出二氧化碳和含硫組分時不含硫的第一洗滌劑負載二氧化碳，于其中也產生負載有二氧化碳以及含硫組分的洗滌劑。

背景技術

在本發明的范疇內，將其中含硫組分以大于3ppmv的濃度存在的洗滌劑看作是負載有含硫組分，而在含硫組分的濃度不超過3ppmv時則稱作是不含硫的。在此將化合物硫化氫和氧硫化碳稱作含硫組分。

為此使用洗氣裝置，以從氣體混合物分離出特定的組分。其利用了液體以不同的程度吸收氣態物質并且保持其以化學或物理方式結合在溶液中的性質。氣體被液體吸收的程度由溶解系數來表示，溶解系數越大，則氣體在液體中溶解得越好。溶解系數一般隨著溫度的下降及根據Henry吸收定律隨著壓力的升高而上升。因此，在洗氣中使用液體作為洗滌劑，其對于非期望的物質具有盡可能大的溶解系數，而對于所期望的物質則具有盡可能小的溶解系數。

將在洗氣的洗滌裝置中與待處理的進料氣體直接接觸的、負載有氣體組分的洗滌劑送入洗氣的再生部件中，以重新分離出氣體組分。對分離出的氣體組分進行廢物處置，或者輸送至經濟用途，而再生的洗滌劑通常重新在洗氣的洗滌裝置中使用。

為了大規模獲得氫和一氧化碳，根據現有技術通過氣化將包含碳的進料轉化成為合成粗煤氣。此類合成粗煤氣除了包含所期望的成分氫和一氧化碳外，還包含一系列非期望的成分，例如二氧化碳(CO₂)、硫化氫(H₂S)和氧硫化碳(COS)。為了從所期望的成分分離出非期望的成分，優選對合成粗煤氣實施物理洗氣。為此提出了此類方法，這是因為合成粗煤氣目前主要是在高壓下產生，而且物理洗氣的效率隨其運行壓力以一階近似線性地增加。對于合成粗煤氣的凈化特別有意義的是甲醇洗滌，其中使用溫度遠低于0℃的液態甲醇作為以物理方式起作用的洗滌劑。

若應當將在洗氣中從合成粗煤氣產生的、包含氫和一氧化碳的氣體混合物作為燃料輸送至燃氣輪機，則力求實現盡可能完全地去除掉含硫組分，這是因為一方面這些含硫組分會損壞燃氣輪機，另一方面要遵守現行的渦輪機廢氣排放標準。同時值得期待的是，將二氧化碳基本上完全地留在氣體混合物中，這是因為需要其在燃氣輪機中作為溫度緩和劑和工作介質。現有技術是，在洗滌步驟中凈化合成粗煤氣，其中使用為了分離出含硫組分所需的最少量的未負載的洗滌劑。在此產生基本上不含硫但是具有顯著降低的二氧化碳含量的氣體混合物，這是因為洗滌劑除了吸收含硫組分，還以相當大的程度吸收二氧化碳。因此，該不含硫的氣體混合物可能僅受限地適合于在燃氣輪機中的應用。

在以申請號DE 10 2012 016 643公開的專利申請中，將其公開的全部內容引入本說明書中作為參考，給出了一種此類方法，其能夠使第一合成粗煤氣脫硫，在此情況下不分離出二氧化碳。為此在第一洗滌裝置中使用不含硫的洗滌劑，其在平行地運行的第二洗滌裝置中預先負載二氧化碳，例如是甲醇洗滌的部分，如在“氣體分離與凈化(Gas Separation&Purification)”，1988年12月，第2卷，第171-176頁中所述。在此類洗氣裝置中，可以從包含氫、一氧化碳和二氧化碳以及H₂S和COS的合成粗煤氣在兩個彼此連續的洗滌步驟中選擇性地洗出二氧化碳和含硫組分。為此，將合成粗煤氣導入構造為吸收塔的洗滌裝置中，于其中彼此上下地布置第一和第二洗滌區段。為了分離出二氧化碳，在上面的第二洗滌區段中使用未負載的甲醇，而在第一洗滌區段中用已經在二氧化碳分離過程中預先負載有二氧化碳的一部分甲醇洗出含硫組分。因為含硫組分對于甲醇的溶解系數比二氧化碳的溶解系數大幾倍，所以其分離僅需要在第二洗滌區段中負載二氧化碳的洗滌劑量的一小部分。剩余的不含硫的、負載有二氧化碳的洗滌劑通常完全導入甲醇洗滌的再生部件中，在此在一個或多個塔中在再洗出含硫組分時加以使用。通過在DE 10 2012 016 643中所建議的方法，減少了在甲醇洗滌的再生部件中使用的不含硫的洗滌劑的量，由此需要增加在此運行的塔的塔板數，從而以足夠的程度再洗滌含硫組分。這關系到增加的運行成本和投資成本。

發明內容

因此本發明的目的是給出此類方法，通過該方法克服所述的現有技術的缺點。