DE2127768C3

DE2127768C3 - Verfahren zur Entschwefelung von Gasen

Info

Publication number: DE2127768C3
Application number: DE2127768A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Dr. 6380 Bad Homburg Bratzler; Alexander Dr. 6000 Frankfurt Doerges; Georg Dipl.-Chem. 6369 Schoeneck Kempf; Paul Dipl.-Ing. 6380 Bad Homburg Rudolph; Johann Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Schlauer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1971-06-04
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1979-03-29
Also published as: FR2139799B1; CS195667B2; JPS5539596B2; GB1390212A; DE2127768A1; DE2127768B2; GB1390211A; JPS4813260A; FR2139799A1; CA974362A; US3963825A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschwefeln von Kohlendioxid enthaltenden Gasen, die durch Umsetzen von flüssigen oder festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mi' freien Sai.erstoff jnthaltenden Gasen und Wasserdampf unter erröhtem Druck hergestellt sind, durch Auswaschen der Schwe' ,!verbindungen in einer Boden- oder Füllkörperkolonne mit einer wäßrigen Kaliumkarbonatlösung, welche nach der Beladung durch Entspannen, Erhitzen und Abstreifen mit Wasserdampf regeneriert wird.

Brenngase, die durch Vergasen fester ofer flüssiger Brennstoffe mit Sauerstoff, Luft oder Gemischen derselben und/oder mit Wasserdampf erzeugt werden, müssen für eine nachfolgende Gasreinigung, insbesondere für die Abscheidung von Schwefelverbindungen und gegebenenfalls auch von Kohlendioxyd von der hohen, über 500⁰C liegenden Temperatur der Vergasungsreaktion auf eine für die Gasreinigung geeignete Temperatur, die unterhalb 150° C liegt, vorzugsweise bei Umgebungstemperatur und darunter, z.B. bis -70⁰C, abgekühlt werden. Bei dieser Abkühlung können Gasinhaltsstoffe ausgeschieden werden, die bezüglich der nachfolgenden Schritte der Gasverwertung einen Verlust bedeuten. Das sind beispielsweise Wasserdampf, der für eine Konvertierung des Kohlenmonoxyds zu Kohlendioxyd und Wasserstoff verwendet werden könnte, oder bei höheren Temperaturen noch dampfförmige Kohlenwasserstoffe, die dem Heizwert des gereinigten Gases zugute kämen. Das gilt insbesondere auch für die Verwertung des erzeugten Gases als Brenngas zum Betrieb von Gasturbinen. Für diesen Verwendungszweck soll das Gas brennbar und schwe= |felfrei und schon möglichst heiß sein. In seiner 'Bewertung steht jedoch das Gasvolumen vor dem Heizwert, weshalb die Vergasung des verfügbaren Brennstoffs vorzugsweise mit Luft ausgeführt wird. In &5 einem solchen Gas können auch Wasserdampf und Kohlendioxyd nützliche, weil volumenvergrößernde Inhaltsstoffe sein.

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60 Bekannte Verfahren air Entschwefelung verwenden Schwefelverbindungen absorbierende Massen, die beispielsweise aus Eisenoxyd oder Zinkoxyd bestehen und den Schwefel als Sulfid binden. Ihre Verwendung ist teuer und erfordert auch ein weitgehend vorgereinigtes, insbesondere ein von Wasserdampf freies Gas. Diese Verfahren werden deshalb überwiegend zur Feinreinigung schon vorbehandelter Gase oder als Sicherheitsmaßnahme verwendet.

Zur Reinigung von Gasen sind die Gaswaschverfahren am gebräuchlichsten, in denen die aus dem Gas zu entfernenden Stoffe in physikalisch oder chemisch wirkenden Absorptionslösungen aufgenommen werden. In den physikalisch wirkenden Absorptionslösungen werden die Gaskomponenten nach Maßgabe ihrer spezifischen Löslichkeit (Bunsen-Koeffizient, α-Wert) und ihres Partialdruckes gelöst. Demgemäß nimmt das Absorptionsvermögen der physikalisch wirkenden Waschlösung mit steigendem Druck und sinkender Temperatur zu. Gaswaschprozesse mit physikalisch wirkenden Absorptionsmitteln werden deshalb unter erhöhtem Druck oberhalb von etwa i0 Atmosphären und mit hochsiedenden organischen Lösungsmitteln wie Äthylenglykol, Diglykoläther, Propylenkarbonat, N-Methylpyrrolidon bei Umgebungstemperatur oder mit niedrigsiedenden organischen Lösungsmitteln, insbesondere Methanol, bei Temperaturen unter - 10 bis etwa -7O⁰C ausgeführt.

In den chemisch wirkenden Absorptionslösungen werden einzelne Gaskomponenten, insbesondere solche mit saurer Funktion, namentlich Schwefelverbindungen und Kohlendioxyd, chemisch gebunden. Von den chemischen Absorptionslösungen wird im allgemeinen eine leichte Regenerierbarkeit, d.h. eine Umkehrung der Absorptionsreaktion unter einfachen Bedingungen verlangt.

Gaswaschverfahren mit chemisch wirkenden Absorptionsmitteln sind weniger druckabhängig. Sie kö.inen unter Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur ausgeführt werden, wobei die Y*rgeneration der beladenen Absorptionslösung durch Aufkochen und Abstreifen mit Dampf oder auch mittels Luft erfolgen kann.

Geeignete Absorptionslösungen sind wäßrige Lösungen von starken organischen Basen oder von Alkalisalzen schwacher anorganischer oder organischer Säuren. Die wäßrigen Lösungen schwacher Säuren können auch bei höheren Absorptionstemperaturen angewendet werden, dann jedoch unter erhöhtem Druck. Die Regeneration erfolgt dann durch Entspannen auf einen niedrigeren Druck, vorzugsweise auf Umgebungsdruck, unter Aufkochen und Abstreifen mit Dampf.

Aus der deutschen Patentschrift 10 84 425 ist ein Verfahren zum Auswaschen von sauren Komponenten, insbesondere von Kohlendioxyd aus Brenn- und Synthesegasen bekannt, bei dem die Absorption in einer heißen konzentrierten Lösung von Kaliumkarbonat bei einer in der Nähe des atmosphärischen Siedepunktes der Lösung liegende Temperatur erfolgt und die Regeneration der beladenen Lösung durch Entspannen und Aufkochen unter Abstreifen mit dem aus der siedenden Lösung erzeugten oder zusätzlich eingeleiteten Dampf vorgenommen wird.

Dieses bekannte Verfahren eignet sich vorzugsweise zur Auswaschung der großen Mengen Kohlendioxyd, die durch Konvertierung des Kohlenmonoxyds mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd und Wasserstoff bei der Herstellung von Synthesegasen öder Wasserstoff

entstehen.

Mit diesen als »Heißpottaschewäsche« bekannten Verfahren können zusammen mit dem Kohlendioxyd auch Schwefelverbindungen, insbesondere aus dem zu reinigenden Gas, ausgewaschen werden. Bisher gilt es jedoch als nicht möglich, unter den Bedingungen dieser Heißpottaschewäsche eine selektive Absorption der Schwefelverbindungen vor Kohlendioxyd zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, beim eingangs genannten Verfahren Schwefelverbindungen selektiv zu entfernen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Gase in der Kolonne mit einer konzentrierten wäßrigen Kaliumcarbonatlösung bei einer in der Nähe des atmosphärischen Siedepunktes der Lösung liegenden Temperatur unter Einhaltung eines Mengenverhältnisses von 0,20 bis 2,0 m³ Lösung je Nm³ Schwefelwasserstoff in den zu reinigenden Gasen zur selektiven Entfernung des Schwefelwasserstoffs gewaschen werden. Diese Bedingung gilt auch für Lösungen von Kaliumkarbonat mit Zusätzen von Alkalisalzen der Phosphorsäure oder der Borsäure. Die Verwendung solcher Gemische von Absorptionslösungen ist zur Verbesserung der Austauschgeschwindigkeit oder zur Korrosionsverhütung bekannt (deutsche Patentschrift 10 74 201).

Bei der praktischen Anwendung des Verfahrens arbeitet man meist folgendermaßen:

Nachdem das aus dem Gaserzeuger mit einer Temperatur über 550°C anfallende Rohgas in bekannter und üblicher Weise in Abhitzekesseln, Waschkühlern, Rußwäschern u.dgl. auf etwa 150 bis 200⁰C abgekühlt ist, wird es durch weitere indirekte Kühlung auf eine Temperatur gebracht, die einige Grade unter der Betriebstemperatur des Absorptionsturmes der Entschwefelung liegt. Nachdem aus dem derart vorgekühlten Gas das gebildete Kondensat abgetrennt ist, wird es in direktem Wärmeaustausch, z. B. in einer Gegenstromkolonne, mit einer kleinen Menge einer heißen Salzlösung, die zusätzlich erhitzt wird, auf die Betriebstemperatur des Absorptionsturmes erhitzt und bei dieser Temperatur mit Wasserdampf gesättigt. In diesem Zustand kann das Gas den Absorptionsturm durchströmen, ohne wesentliche Mengen Wasser aus der Absorptionslösung mitzuführen oder wesentliche Mengen Wasserdampf in die Absorptionslösung hinein zu kondensieren.

Am Kopf des Absorptionsturmes strömt dann das weitgehend entschwefelte Gas heiß und mit Wasserdampf gesättigt ab und kann direkt in eine nachfolgende, an sich bekannte Heißpottaschewäsche zur Absorption von Kohlendioxyd und/oder in eine Kohlenmonoxydkonvertierung geleitet werden.

Nach eiv.er besonderen Ausführungsform der Erfindung kann dieses Gas unter Ausnutzung der vor der Entschwefelung entzogenen Wärme weiter erwärmt und mit Wasserdampf angereichert werden, so daß es einen hervorragenden Brennstoff für den Betrieb einer Gasturbine darstellt.

Das in einem Waschkühler oder in einem Rußwäscher in üblicher Weise direkt auf eine Temperatur zwischen 200 und 150⁰C gekühlte Gas wird erfindungsgemäß auf die Betriebstemperatur der Bntschwefelurigsanlage in mehreren Stufen indirekt gekühlt. Dabei ist die erste heißeste Kühlstufe ein mit Wässer betriebener indirekter Druckkühler, Das in diesem Kühler erhitzte Wasser ist heißer als das aus dem Absiorptionsturtn abströmende entschwefelte Gas, Es wird mit diesem in einem Rieselturm in Berührung gebracht. Dabei wird das Gas erwärmt und zugleich mit Wasserdampf weiter angereichert, während das Wasser unter tetlweiser Verdampfung abgekühlt wird. Nachdem die verdampfte Wassermenge durch Frischwasser ergänzt worden ist, kehrt das Wasser in den indirekten Druckkühler zurück. Die weitere indirekte Kühlung des Rohgases kann im Aufkocher der Desorptionskolonne erfolgen. In einem Schluökühler, der z. B. mit Frischwasser betrieben wird, wird das Gas einige Grade unter die Betriebstemperatur des Absorptionsturmes abgekühlt Das in all diesen indirekten Kühlstufen anfallende Kondensat wird gesammelt abgeleitet. Hinter dem Schlußkühler wird zweckmäßig noch ein Kondensatabscheider eingefügt, damit das Gas möglichst kondensatfrei in dem dem

π Absorptionsturm unmittelbar vorgeschalteten Direktwärmeaustauscher eintritt. Die durch diesen Wärmeaustauscher und einen Erhitzer im Kreislauf umgewälzte Salzlösung, die das Gas auf die Temperatur der Absorptionskolonne bringt und mit Wasserdampf sättige ist zweckmäßig eine konzentrierte Lösung von Alkali, Alkalikarbonat oder AIkalibi^u :rbonat. Sie kann dann aus dem Gas etwa darin "nthaltene saure Bestandteile, z. B. Phenole, Fettsäuren u. dgl., die bei der Regeneration der beladenen Absorptionslösung nicht ausgetrieben werden, aufnehmen und so der nachfolgenden Heißpottaschewäsche fernhalten. Die in diesem Wärmeaustauscher eintretenden Wasserverluste können mittels einer Druckpumpe ergänzt werden. Um die Anreicherung der nicht flüchtigen Säuren in der

ίο Salzlösung auf einen oberen Grenzwert zu beschränken, kann aus dem Wärmeaustauscher zeitweilig oder kontinuierlich eine kleine Menge Salzlösung entnommen und abgestoßen werden. Falls die Lösung aus dem Rohgas Fettsäuren oder Phenole aufgenommen hat,

j-, was bei der Vergasung fester Brennstoffe oft der Fall ist, dann kann diese vergleichweise kleine Menge Salzlösung mit der Kohle in den Druckvergaser eingeführt und auf diese Weise vernichtet werden.

Das derart vorbehandelte Gas tritt nunmehr in den eigentlichen Absorptionsturm ein. Da es mit Wasserdampf gesättigt ist und die Temperatur der Absorptior -lösung hat, werden hier unter den gegebenen Verfahrensbedingungen, insbesondere des Verhältnisses der Austauschvolumina, speziell die Schwefelverbin-

v> dungeii ausgewaschen, ohne daß wesentliche Wassermengen aus der Lösung verdampfen oder in diese hineinkondensieren.

Das Verhältnis der Austauschvolumina/m· Absorptionslösung und Nm³ Schwefelverbindungen stellt insoweit einen kritischen Wert dar, als dadurch einerseits die weitgehende Auswaschung der Schwefelverbindungen aus dem Gas sichergestellt, andererseits die CO₂-Auswaschung beschränkt v/erden soll. Die CO₂-A '.^Waschung darf aber auch nicht zu gering sein, damit die Regeneration der Lösung derart betrieben werden kann, daG ein für den noch zulässigen H₂S-Gehalt im gewaschenen Gas ausreichend niedriger Rest-PhS-Gehalt der regenerierten Lösung erreicht wird. Dieses Verhältnis soll also so klein wie möglich,

to aber ausreichend groß sein. Daraus ergibt sich der gefundene \rbeitsbereich von 0,20 bis 2,0 m¹ Lösung pro Nm³ Schwefelverbindungen. Der niedrige Wert von 0,20 ward angewandt, wenn der Gehalt an Schwefelverbindungen im Gas hoch ist und etwa 1,5 Volumprozent H₂S beträgt. Bei einem niedrigen H₂S-Gehalt von z. B. etwa 0,12 Volumprozent dagegen so!l das Volumenverhältnis 2,0 betragen.

Das entschwefelte heiße Gas kann danach durch

Berieseln mit dem heißen Wasser aus dem indirekten Druckkühler weiter erwärmt und mit Wasserdampf angereichert werden.

In der Fig. 1 ist das Fließschema einer Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise dargestellt Die Anlage besteht im wesentlichen aus dem indirekten Druckkühler 1, dem Absorptionsturm 3, dem Regerierationslufm 2, dem Sättiger 4 und dem Direkt-Wärmeaustauscherä.

Das heiße Rohgas tritt durch die Leitung 19 in den indirekten Druckkühler 1 ein und gibt darin einen Teil seiner Wärme an Wasser ab. Bei dieser indirekten Kühlung anfallendes Kondensat wird durch die Leitung 21 abgeleitet. Die nächste indirekte Kühlstufe für das Rohgas ist der Aufkocher 6 am Regenerationsturm 2. Hier wird ein weiterer Teil der im Gas enthaltenden Wärme zum Aufkochen der beladenen Absorptionslösung im Regenerationsturm ausgenutzt.

Durch die Leitung 24 gelangt das Gas in einen weiteren mit Frischwasser betriebenen indirekten Kühler 7, in dem es auf einige Grade unter die Betriebstemperatur des Absorptionsturmes abgekühlt wird. In einem unmittelbar anschließenden Kondensatabscheider 12 wird sodann das Kondensat aus dem Gas möglichst weitgehend abgetrennt Aus dem Kondensatabscheider strömt das nunmehr kondensatfreie gesättigte Gas in der Leitung 26 zu dem Direktwärmeaustauscher 5, in dem mittels der Pumpe 14 in der Leitung 27 eine heiße Salzlösung durch den Wärmeaustauscher 5 und einen Erhitzer 8 im Kreislauf geführt und auf einer Temperatur gehalten wird, bei der sich das Gas auf die Betriebstemperatur des Absorptionsturmes 3 erwärmt und mit Wasserdampf sättigt. Mit diesem Zustand strömt das Gas in der Leitung 30 zum Absorptionsturm, in dem es mit der heißen Absorptionslösung gewaschen wird. Das gewaschene Gas strömt aus dem Absorptionsturm 3 entschwefelt, aber mit sonst unverändertem Zustand in der Leitung 31 zu dem als Rieselturm ausgebildeten Sättiger 4, in dem es mit dem heißeren Wasser aus dem indirekten Druckkühler I₁ das in der Leitung 22 herangeführt wird, in Berührung gebracht wird. Das dabei unter teilweiser Verdampfung abgekühlte Wasser kehrt in der Leitung 20 mittels der Pumpe 16 zu dem indirekten Druckkühler 1 zurück. Das gereinigte Gas wird aus dem Sättiger 4 durch die Leitung 32 bezüglich der Betriebstemperatur des Absorptionsturmes heißer und mit entsprechender Wasserdampfsättigung zur weiteren Verwendung z. B. in der Brennkammer einer Gasturbine oder zu einer Kohlenmonoxydkonvertierung geleitet.

Aus dem Sumpf des Absorptionsturmes 3 wird die mit Schwefelverbindungen beladene Absorptionslösung durch die Leitung 33 mit Entspannungsventil 34 auf den Kopf des Regenerationsturmes 2 geleitet. In der Leitung 33 kann ein Erhitzer 10 angeordnet werden, um den beim Entspannen eintretenden Temperaturverlust auszugleichen. Die entspannte Lösung fließt im Regenerationsturm 2 über Böden oder Füllkörper abwärts zum Kolonnensumpf, in dem mittels des Aufkochers 6 die Regenerationstemperatur aufrechterhalten wird.

Die regenerierte Lösung wird aus dem Sumpf des Turmes 2 mittels der Pumpe 13 in der Leitung 35 auf den Kopf des Absorptionsturmes 3 zurückgeführt

Das Regenerationsabgas wird am Kopf des Regenerationsturmes 2 durch ein Druckregelventil 36 in der Leitung 37 abgeleitet und durch einen Kühler S und den nachfolgenden Kondensatabscheider 11 geführt Das gesammelte Kondensat ist aus der Absorptionslösung verdampftes Wasser, das zur Konstanthaltung der Absorptionskonzentration in der Leitung 39 mittels der Pumpe 17 auf deni Kopf des Regenerationsturmes zurückgeführt wird. An dieser Stelle können Wässefvefiuste aus der Absorptionslösung durch Frischwasserzugabe ergänzt werden. Aus der Leitung 38 fällt ein an Schwefelverbindungen reiches, zur Verwertung im Claus-Prozeß geeignetes Abgas ah.

Zur eingehenderen Erläuterung der Erfindung mögen die nachfolgenden Beispiele dienen.

Beispiel 1

180 00ONnWh Kohle-Druckvergasungsgas fallen nach einem Waschkühler bei 161°C und 21 ata wasserdampfgesättigt an. Das trockene Gas enthält 13,0 Volumprozent CO₂,1,0% H₂S. 0,2% C_nH_n, (ungesättigte Kohlenwasserstoffe). 15,8% CO, 25,0% H₂,5% CH₄ und 40,0% N₂. Dieses Gas soll in der Anlage nach A b b. I cntschwefelt werden. Die Anlage besteht aus dem Kühler 1, dem Regenerator 2, dem Absorber 3, dem Sättiger 4 und dem Vorwascher 5 sowie aus den Aufkochern, Erhitzern und Kühlern 6 bis 10, den Abscheidern 11 und 12 sowie den Pumpen 13 bis 17.

Das durch die Leitung 19 ankommende Rohgas wird im indirekten Kühler 1 mit 760 t/h Kreislaufwasser (Leitung 20) von 161 auf 137°C bei 20.6 ata gekühlt. Dabei erwärmt sich das Wasser von 115 auf 151°C. Die restliche Wärmemenge wird mit 38,7 t/h anfallendem Kondensat (Leitung 21) bei 140° C abgeführt.

Das erwärmte Kreislaufwasser wird über die Leitung 22 zum Sättiger 4 aufgegeben. Das Gas tritt durch die Leitung 23 in den Aufkocher 6 am Regenerator 2 ein und gibt hier Warme an die zu regenerierende Entschwefelungslösung ab.

Das Gas tritt mit 110°C bei 20,2 ata wasserdampfgesättigt aus dem Aufkocher 6 aus, so daß 12,5 Mio kcal/h für die Regeneration verfügbar sind. Dabei fallen 12,5 t/h Kondensat an, das auch Teerbestandteile enthält Deshalb wird das Gas zusammen mit dem Kondensat durch die Leitung 24 zunächst einem indirekten Gaskühler 7 und dann einem Abscheider 12 zugeführt, wobei das Gas auf 103° C gekühlt und von Kondensat und Teerbestandteilen befreit wird. Kondensat und Teerbestandteile verlassen den Abscheider 12 durch die Leitung 25. Das Gas gelangt nun durch die Leitung 26 in die Gegenstromkolonne 5, wo es durch mittels der Pumpe 14 und Leitung 27 im Kreislauf geführte zweckmäßig alkalische Salzlösung, z. B. Sodalösung von Chloriden, Fettsäuren, Rhodanwasserstoffsäure und anderen schädlichen Verunreinigungen befreit wird. Diese Vorwäsche hat ein Füllkörpervolumen von 40 m³ und wird bei 105°C betrieben, d. h. bei einer geringfügig höheren Temperatur als der Kondensationstemperatur der noch im Gas enthaltenen Teerbestandteile. Diese Temperatur wird mit Hilfe des dampfbeheizten Erhitzers 8 eingestellt. Die geringe hierbei verdampfende Wassermenge und das verbrauchte Alkali werden als etwa 2%ige Na₂CO3-Lösung durch die Pumpe 18 und die Leitung 28 zugeführt Bei Bedarf kann durch die Leitung 29 teilweise verbrauchte Vorwaschlösung abgezogen und einer weiteren Verwendung im Rahmen der Gaserzeugung zugeleitet werden.

Das derart vorbehandelte Gas tritt durch die Leitung 30 mit 105° C in den Absorber 3 ein. Dort wird bei etwa gleicher Temperatur durch heiße, regenerierte K₂Oy-Waschlösung das Gas entschwefelt, so daß es mit 300 ppm H₂S durch die Leitung 31 dem Sättiger 4

zuströmen kann. Hier wird das Gas im Gegenstrom durch das aus der Leitung 22 zulaufende heiße Kreislaufwasser von 151 wieder auf 149°C aufgewärmt, wobei das Gas entsprechend mit Wasserdampf gesättigt und das Kreislaufwasser wieder auf 115⁰G abgekühlt wird. Mit dieser Temperatur geht das Kreislaufwasser durch die Leitung 20 wieder zum Kühler 1 zurück während das entschwefelte, aber noch heiße wasserdarripfhaitige Gas durch die Leitung 32 dem GastUfbinenprozeß zugeführt wird.

Die vom Absorber 3 ablaufende Waschlösung wird durch die Leitung 33 und das Ventil 34 in den bei 1,1 ata (am Kopf) und einer Sumpftemperatur von 106°C betriebenen Regenerator 2 entspannt. Der Regenerator ist mit 190 m³ Füllkörpern gefüllt. Durch den im Aufkocher 6 aus der Lösung gebildeten und aufsteigenden Dampf wird die Lösung so weit regeneriert, daß sie das Gas im Absorber 3 bis auf einen H₂S-Restgehalt von 300 ppm entschwefeln kann. Dazu ist eine Reslbeladung an H₂S von 0,8 NmVm³ Lösung zulässig, wenn der Bikarbonatgehalt noch 1,25 kg-Mol/m³ beträgt. Diese regenerierte Lauge enthält ferner 1,02 kg-Mol K₂CO₃Zm³ und 0,25 kg-Mol Borax

Na₂B₄O₇ ■ 10H₂OZm³. Durch die Pumpe 13 und die Leitung 35 werden 500 m³/h mit 107°C auf den Absorber 3 (mit 110 m³ Füllkörpern) aufgegeben. Hier nimmt die Lösung aus dem Gas im Gegenstrom 1750 Nm³ H₂S/h und 9,450 Nm³ Co₂/h auf, verläßt den Turm mit 115"C durch die Leitung 33 und kehrt wieder zum Regenerator 2 zurück. Vor der Entspannung enthalt die Lösung jetzt 43 Nm³ H₂SAn³ als 0,19 kg-Mol KHS/m³. 2,95 kg-Mol KHCO₃Zm³, 0,08 kg-Mol K₂CO₃Zm³ und 0,25 kg-Mol BoraxZm³. Bei der Entspannung im Ventil 34 werden unter Abkühlung bereits ein Teil des gebundenen H₂S sowie CO2 freigesetzt. Zur Unterstützung des H₂S-Abtriebs kann es zweckmäßig sein, den Erhitzer 10 in der Leitung 33 zum Aufwärmen der entspannten Lösung zu benutzen. Am Kopf des Regenerators 2 entweichen H₂S, CO₂ und Wasserdampf durch das Ventil 36 und die Leitung 37. Im Kühler 9 wird das Abtreibgas gekühlt und im Abscheider 11 vom Kondensat getrennt Das H₂S-haltige Gas wird durch die Leitung 38 einer Verwendung zugeführt, z. B. einer Claus-Anlage zur Schwefelgewinnung. Das Kondensat aus dem Abscheider 11 wird durch die Leitung 39 und die Pumpe 17 auf den Regenerator zurückgefördert

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, den Regenerator 2 unter leichtem Überdruck, z. B. 2 ata, zu

ίο

\ϊ

betreiben, um die Temperatur der regenerierten Lauge und damit auch die Temperatur im Waschturm 3 zu erhöhen_f z.B. auf 115°C. Dies kann durch geeignete Einstellung des Ventils 36 erfolgen.

Beispiel 2

18 000Nm³Zh eines durch Vergasung von Rück^ standsöl mit Sauerstoff und Wasserdampf erhaltenen Gases werden in einer Anlage gemäß Fig. 1 in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise vorbehandelt und treten mit einerTemperaturvon 105°C unter einem Druck von 20 ata wasserdampfgesättigt durch die Leitung 30 in den Absorber 3 ein (A b b. 1). Das Gas hat im Normzustand, trocken, folgende Zusammensetzung:

Volumprozent

CO 46,6

H₂ 46,6

CO, 5.0

H₂S~ 0,15

COS 0,001

CH₄ + N₂+ Ar 1,88

Es soll bis auf einen Schwefelgehalt von maximal 100 Volum-ppm entschwefelt werden. Dazu wird es im Absorber 3 mit 1,85 m³ Waschlösung pro Nm³ H₂S, also mit 50 m³ LösungZh gewaschen. Die Lösung tritt durch die Leitung 35 mit 107° C in den Absorber ein. Sie ist regeneriert und enthält 1,00 kg-Mol K₂CO₃Zm³, 1,25 kg-Mol KHCO₃Zm³, 0,25 kg-Mol BoraxZm³ sowie 0,3 Nm³ H₂SZm³ als KHS. Unter diesen Bedingungen wird ein gewaschenes Gas mit 80 ppm H₂S und 2 ppm COS erhalten, während die Lösung 25,6 Nm³ H₂SZh und 700 Nm³ CO₂ aufnimmt, welche im Regenerator 2 wieder ausgetrieben werden.

Die Selektivität des Verfahrens zeigt sich am deutlichsten in den Ergebnissen der nachfolgend beschriebenen Versuchsreihe.

1. Versuchsreihe

Zu entschwefeln war ein Gas aus der Druckvergasung von Steinkohle mit Sauerstoff und Wasserdampf, das bei einem Druck von 20,6 bar 13 Volumprozent CO₂ und 1 Volumprozent H₂S enthielt Als Waschlösung diente eine 3,8normale K₂CO₃-Lösung mit 0,25 kg-Mol BoraxZm³, die bei 110° C angewandt wurde. Zu verschiedenen Mengenverhältnissen — angegeben in m³ Waschlösung pro Nm³ H₂S — wurden bei gleichem Gesamt-Dampfverbrauch folgende Ergebnisse gefunden:

Ergebnisse

Mengenverhältnis 0,15

H2S im Reingas (ppm) 4800

CO₂-Auswaschung (%) 23

H₂S im Regeneratorgas (Volumprozent) 15

Hierbei erwies sich demnach die Anwendung eines Mengenverhältnisses von 0,50 als am günstigsten.

2. Versuchsreihe

Hier wurde ein Gas aus der Druckvergasung von Rückstandsöl mit Sauerstoff und Wasserdampf entErgebnisse

Mengenverhältnis

H₂S im Reingas (ppm)

CO₂-Auswaschung (%)

H₂S im Regeneratorgas (Volumprozent)

030
650
49
14

0,50
350
73
9,2

1,0
2300
87
6,4

2,0
3000
74
7.4

schwefelt, das bei einem Druck von 20 bar 5 Volumprozent CO₂ und 0,8 Volumprozent H₂S enthielt Die Waschlösung war die gleiche wie in der L Versuchsreihe, sie wurde bei 105° C angewandt Der Gesamt-Dampfverbrauch für die Regenerierung war in allen Fällen gleich groß.

0,15	030	0,50	1,0	2,0
2600	400	300	1600	2000
40	75	94	90	47
21	20,5	14	14	20
				909 613/130

■■ IM.mrri-1

Auf Grund des geringen F^S'Restgehalts im Reingas sind die Mengenverhältnisse 0,30 und 0,50 nahezu gleich günstig; vorteilhafterweise gehört zum Verhältnis 0,30 tuch eine relativ niedrige COrAuswaschung und ein hoher Gehalt an H2S im Regeneratorgas, was die Weiterverarbeitung dieses Gases erleichtert.

Ergebnisse

Mengenverhältnis

H2S im Reingas (ppm)

CC^-Auswaschung (%)

H2S im Regeneratorgas (Volumprozent)

3. Versuchsreihe

Sie wurde wie die 2. Versuchsreihe durchgeführt, unterschiedlich War nur ein niedrigerer hhS-Gehalt von 0,2 Volumprozent im Druckvergasungsgas.

0,15 1700 Il 5

0,50
1000
38
5

1,0
100
76
4,8

2,0 230 94 3,5

Am vorteilhaftesten erwies sich hierbei ein Mengenverhältnis von' 1,0.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentansprüche:

1, Verfahren zum Entschwefeln von Kohlendioxid enthaltenden Gasen, die durch Umsetzen von flüssigen oder festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit freien Sauerstoff enthaltenden Gasen und Wasserdampf unter erhöhtem Druck hergestellt sind, durch Auswaschen der Schwefelverbindungen in einer Boden- oder Füllkörperkolonne mit einer wäßrigen Kaliumcarbonatlösung, welche nach der Beladung durch Entspannen, Erhitzen und Abstreifen mit Wasserdampf regeneriert wird, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Gase in der Kolonne mit einer konzentrierten wäßrigen Kaliumcarbonatlösung bei einer in der Nähe des atmosphärischen Siedepunktes der Lösung liegenden Temperatur unter' Einhaltung eines Mengenverhältnisses von 0,20 bis 2,0 m³ Lösung je Nm³ Schwefelwasserstoff in den zu reinigenden Gasen zur selektiven Entfernung des Schwefelwasserstoffs gewaschen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Waschen mit einer Kaliumcarbonatlösung erfolgt, die Zusätze von Alkalisalzen der Borsäure oder der Phosphorsäure enthält.