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WO2018202406A1 - Method and device for the desulphurization of a gas stream containing hydrogen sulphide - Google Patents

Method and device for the desulphurization of a gas stream containing hydrogen sulphide Download PDF

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Publication number
WO2018202406A1
WO2018202406A1 PCT/EP2018/059616 EP2018059616W WO2018202406A1 WO 2018202406 A1 WO2018202406 A1 WO 2018202406A1 EP 2018059616 W EP2018059616 W EP 2018059616W WO 2018202406 A1 WO2018202406 A1 WO 2018202406A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas turbine
catalyst
washing medium
regeneration
regeneration stage
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/059616
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ralph Joh
Jenny Larfeldt
Gerhard Zimmermann
Rüdiger Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2018202406A1 publication Critical patent/WO2018202406A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/103—Sulfur containing contaminants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10L2290/12—Regeneration of a solvent, catalyst, adsorbent or any other component used to treat or prepare a fuel
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    • C10L2290/541—Absorption of impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/56—Specific details of the apparatus for preparation or upgrading of a fuel
    • C10L2290/562—Modular or modular elements containing apparatus

Definitions

  • the invention relates to a process for the desulfurization of a gas stream containing hydrogen sulfide, in particular a gas stream usable for combustion in a gas turbine. Furthermore, the invention relates to a device for the defluxation of a gas stream containing hydrogen sulfide.
  • Natural gas is a fossil fuel with comparatively low carbon dioxide (C0 2 ) emissions and comparatively low emissions of other waste products from incineration. Its contribution as one of the most important energy resources of the world continues to increase. In view of the shortage of raw materials, the permanently rising energy demand and rising prices of high-quality fossil fuels, the exploitation of non-specified fuels is becoming increasingly important. For example, there is a growing interest in emitting acid gases directly as well.
  • H2S hydrogen sulphide
  • This liquid redox process is based on the concept of reactive absorption, ie a combination of absorption and oxidation.
  • a washing medium To separate the hydrogen sulphide from the respective gas, it is brought into contact with a washing medium and the hydrogen sulphide contained in the gas is bound chemically or physically to an active substance of the washing medium.
  • the fuel gas purified by hydrogen sulfide can then be combusted directly in a gas turbine.
  • Washing medium is then carried out by a catalyst (also known as catalytically active components or redox agent), which converts Schweielwasserstoff contained in the washing medium into elemental sulfur and thus removes the hydrogen sulfide from the washing medium.
  • a catalyst also known as catalytically active components or redox agent
  • the catalyst itself is reduced in the oxidation of hydrogen sulfide (H 2 S conversion).
  • H 2 S conversion oxidation of hydrogen sulfide
  • the washing medium containing the reduced catalyst to be regenerated in a separation of hydrogen sulfide downstream process step in an appropriate regeneration stage for example, a bubble column as a contact apparatus
  • an oxygen-containing gas usually ambient air
  • the limiting step is the absorption rate of oxygen in the wax medium, which is due to the low solubility of oxygen in the wash medium.
  • Washing medium is increased. With a reduction of
  • Umpumpmenge can be used correspondingly smaller and structurally cheaper apparatus, which reduces the investment and operating costs.
  • the regeneration of the washing medium in the context of the separation of hydrogen sulfide from acidic gases usually with oxygen-containing air at pressures not far above atmospheric pressure.
  • a so-called flash stage in which the washing medium is released before the regeneration and dissolved methane can escape.
  • the resulting gas stream is again compressed and fed to the (sweet) gas purified by hydrogen sulphide.
  • the flash container used for the expansion of the washing medium must be designed comparatively large volume for satisfactory degassing in order to ensure a sufficiently long residence time of the washing medium.
  • This also increases the necessary footprint of the system and makes, for example, an off-shore application of liquid redox method, which offers itself in principle due to the comparatively simple and compact design, again unattractive.
  • Foaming tendency of the washing medium must also be designed very large volume.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a possibility which provides an efficient and cost-effective preparation of hydrogen sulfide-containing gas streams allowed.
  • a gas stream containing hydrogen sulphide for the removal of a gas stream containing hydrogen sulphide, it is contacted with a washing medium containing a catalyst for absorbing the hydrogen sulphide and forming elemental sulfur, the catalyst being reduced in the formation of the elemental sulfur, and with the reduced catalyst containing wash medium is fed to a regeneration stage, in which the reduced catalyst is regenerated.
  • the regeneration of the catalyst within the regeneration stage is carried out according to the invention by means of separated from an air stream of a gas turbine, pure oxygen.
  • pure oxygen is purposely obtained from the air flow of a turbine, which is then used in the regeneration stage for the regeneration of the catalyst and thus for the regeneration of the washing medium.
  • pure oxygen instead of compressed air has clear advantages over conventional liquid redox processes. Due to the high partial pressure when using pure oxygen, the mass transport into the washing medium and thus the speed of regeneration are increased. As a result, smaller Christsverweil Stamm initiatives and lower Umpumpmengen the wash medium can be realized. The latter, in turn, leads to structurally smaller device components, such as contact devices, separators and pumps, whereby investment and operating costs can be saved. Reduction of the equipment is also an important precondition.
  • Catalyst and the precipitated elemental sulfur is then contacted starting from the absorber of the regeneration stage and there with pure oxygen.
  • Pure oxygen in the context of the present invention is understood in particular to mean oxygen having a purity in a range between 90% and 99%.
  • Air separation module used.
  • an air flow of the gas turbine is fed to such a Luftzerlegungsmodul, in which pure oxygen is separated from the air flow.
  • the air flow in particular a partial flow of the compressed combustion air of the gas turbine, is preferably taken from a suitable compressor stage (compressor stage) of the gas turbine at a high pressure level adapted to the process control.
  • the air separation module used is a high-temperature air separation module with a membrane which, in the environment of a gas turbine, provides a comparatively cost-effective possibility for the production of oxygen.
  • the gas turbine hot compressed air is removed and passed into the high-temperature Heilzerlegungsmodul.
  • the membrane removes oxygen from the air ström separated, it results - in addition to the oxygen flow - an oxygen-depleted exhaust air flow.
  • the recovered oxygen is then preferably fed to the regeneration stage and used there for the regeneration of the washing medium and the catalyst contained therein.
  • the gas turbine produces the hot air stream necessary for the air separation. Additional investments for compression and / or air heating are not necessary.
  • the amount of pure oxygen fed to the regeneration stage is preferably metered such that the stoichiometric ratio of the amount of oxygen fed to the amount of hydrogen sulfide to be separated off is> 1.
  • the dosage of pure oxygen is done with a small excess, so as to achieve the necessary equilibrium.
  • the gas flow needed for the regeneration ie the pure oxygen supplied to the regeneration stage, can be reduced by up to 98% compared to a "classic" air flow.
  • the required lines and compressors could be designed much smaller and more cost-effectively.
  • Liquid separators which are used after the regeneration to separate the regenerated washing medium and the remaining exhaust air, can be structurally made significantly smaller or may even be dispensed with.
  • the separated within the air separation module from the air flow pure oxygen is suitably fed to the regeneration stage.
  • the pure oxygen is cooled before entering the regeneration stage.
  • the released during the cooling of the oxygen heat can be fed in particular at a suitable point in the process and use there.
  • the air stream depleted of oxygen or depleted of oxygen when the pure oxygen is separated off is fed to the gas turbine.
  • the airflow has a high pressure level as it leaves the air separation module, allowing it to be fed to the gas turbine without loss of volume work.
  • the supply takes place directly into the combustion chamber of the gas turbine.
  • the supply to the cooling system of the turbine blades of the gas turbine is fed to the gas turbine.
  • the separation of elemental sulfur from this is necessary. Accordingly, at least a partial stream of the washing medium containing the sulfur and the reduced catalyst is expediently removed before it is fed to the regeneration stage.
  • the partial flow is preferably withdrawn from the absorber leaving the flow of the washing medium and the sulfur contained in the partial flow separated from this.
  • the separation is expedient to remove so much sulfur that a steady state value of about 5% by weight is established in the sweat fraction in the washing medium.
  • the separation is preferably carried out by means of customary separation units, for example by means of a cyclone or by means of appropriately designed filtration units.
  • the sulfur itself is expediently sent for further utilization.
  • the cleaned of sulfur partial stream of the washing medium is preferably fed to a plant part in which the operating pressure is possible low, so as to reduce the necessary pump power and thus to keep the operating costs low.
  • the regenerated wash medium is then conveniently fed to an absorber in which it is used to re-absorb hydrogen sulfide from a gas stream and to oxidize the absorbed hydrogen sulfide to elemental sulfur.
  • an amino acid salt solution is preferably used as the washing medium.
  • An aqueous amino acid salt solution is useful here.
  • the use of mixtures of different amino acid salts as a washing medium is also possible.
  • Metal salts are particularly suitable as catalyst.
  • all such metal salts are conceivable here, the metal ions of which may be present in a plurality of oxidation states.
  • the salts of the metals iron, manganese or copper are used.
  • These metal salts are inexpensive to acquire and have the desired catalytic properties.
  • metal chelate complexes are advantageous which have a sufficiently high solubility in the aqueous formulation.
  • the wash medium is suitably a complexing agent such as EDTA (ethylenediaminetetra acetate), HEDTA (hydroxyethyl-ethylenediaminetetraacetate), DTPA (Diethylentriaminpentaacetat) and / or NTA (nitrile triacetate) was added.
  • EDTA ethylenediaminetetra acetate
  • HEDTA hydroxyethyl-ethylenediaminetetraacetate
  • DTPA Diethylentriaminpentaacetat
  • NTA nitrile triacetate
  • the device according to the invention for the desulfurization of a gas stream containing hydrogen sulfide, in particular a fuel gas stream which can be used for combustion in a gas turbine comprises an absorber for absorbing hydrogen sulfide from the gas stream to form elemental
  • the regeneration stage is designed to regenerate the catalyst by means of pure oxygen separated from an air stream of a gas turbine.
  • Hydrogen sulfide removed by absorption in the washing medium from a gas stream is an amino acid salt solution.
  • the absorbed hydrogen sulfide reacts within the absorber by means of a catalyst contained in the washing medium to elemental sulfur and is thereby reduced itself.
  • the catalyst used is preferably a metal salt which is used in the
  • Washing medium is included. Particularly preferred is the use of metal-chelate complexes as a catalyst.
  • the washing medium is supplied to the regeneration stage downstream of the absorber in the direction of flow of the washing medium.
  • the absorber expediently comprises a discharge line, which is fluidically coupled to a supply line of the regeneration stage.
  • the regeneration stage itself is expediently coupled fluidically with a gas turbine.
  • the regeneration stage is connected in an expedient embodiment, a supply line connected to a discharge line of the gas turbine is fluidically coupled.
  • the discharge line of the gas turbine is particularly preferred one
  • Compressor stage of the gas turbine connected. About the fluidic coupling of the discharge line of the gas turbine and the supply line of the regeneration stage of the regeneration stage is fed pure oxygen.
  • an air separation module is interposed fluidically.
  • the air separation module is thus downstream in terms of flow in the direction of flow of an air stream taken from the gas turbine.
  • the air separation module is supplied with compressed air from the gas turbine.
  • a discharge line of the gas turbine and, in particular, a discharge line connected to a compressor stage of the gas turbine are expediently coupled to a supply line of the air separation module.
  • the air separation module of the regeneration stage is upstream in terms of flow in the flow direction of the air flow taken from the gas turbine.
  • a discharge line of the air separation module is expediently coupled fluidically to a supply line of the regeneration stage.
  • the air separation module in particular a high-temperature air separation module with a membrane designed to separate oxygen
  • oxygen is separated off from an air partial stream taken from the gas turbine.
  • This oxygen is fed to the regeneration stage and used there for the regeneration of the washing medium and the catalyst.
  • the stoichiometric ratio of the amount of pure oxygen fed to the regeneration stage to the amount of hydrogen sulfide to be separated off is preferably at a value 1. 1. This results in a reduction in the rate of regeneration. required gas flow up to 98% possible.
  • the equipment used and lines can be made significantly smaller compared to previous devices.
  • the regeneration stage is preferably fluidically coupled to the gas turbine.
  • the exhaust air stream leaving the regeneration stage after regeneration of the washing medium and depleted of oxygen can thus be supplied to the gas turbine.
  • the supply preferably takes place at a high pressure level. This ensures that the volume work from the compression is not lost.
  • the regeneration stage is fluidically coupled to the combustion chamber of the gas turbine.
  • the supply of the oxygen-depleted exhaust air flow then takes place to the combustion chamber of the gas turbine.
  • Through a supply to the combustion chamber in particular secondary components formed in the process are burned, thus avoiding additional emissions.
  • the exhaust air flow can be fed in the context of the invention in a relaxation stage of the gas turbine.
  • the regeneration stage is expediently coupled fluidically with the expansion stage of the gas turbine.
  • the exhaust air can be used in the invention in particular for cooling the turbine blades of the gas turbine.
  • the air separation module is capable of removing the flow of air which is depleted of oxygen during the separation of the pure oxygen from oxygen.
  • a discharge line of the air separation module is expediently coupled to a supply line of the gas turbine.
  • the air separation module is fluidically coupled to the combustion chamber of the gas turbine.
  • the air separation module is coupled to the cooling system of the turbine blades of the gas turbine.
  • a removal line for removing a partial flow of the washing medium is preferably included.
  • the extraction line can in principle be connected to different positions of the device.
  • the separation of sulfur takes place before the entry of the washing medium in the regeneration stage.
  • Suction line is suitably connected to the discharge line of the absorber. In this way, a part of the precipitated in the oxidation of the hydrogen sulfide elemental sulfur can be separated from the washing medium.
  • the preferred concentration of solid sulfur remaining in the wash medium after separation is about 5%.
  • the separation of the sulfur from the washing medium is preferably carried out in a flow-connected in the flow direction of the withdrawn partial flow of the extraction line separation unit.
  • a separation unit common devices such as cyclones or filtration devices are suitable.
  • FIG. 1 shows a device 1 for the desulfurization of a gas stream 3 and in particular for the desulfurization of a fuel gas stream for a gas turbine.
  • the gas stream 3 is fed via a feed line 5 to an absorber 7 and contacted within the absorber 7 with a washing medium 9.
  • a washing medium 9 As the washing medium 9, an aqueous amino acid salt solution containing a catalyst 11 is used.
  • Hydrogen sulfide 13 contained in the gas stream 3 is absorbed in the washing medium 9 and oxidized to elemental sulfur 15 by means of the catalyst 11, in this case complexed Fe (III) ions.
  • the catalyst 11 is reduced in the oxidation of the hydrogen sulfide 13 to Fe (II) ions.
  • the sulfur 15 forms as a solid phase (particles), the Fe (II) ions formed by the reduction remain in solution and are masked by EDTA as the complexing agent added to the washing medium 9.
  • the purified from hydrogen sulfide 13 (sweet) gas 17 is removed from the absorber 7 via a discharge line 19 and fed to a gas turbine 21.
  • the discharge line 19 is fluidically coupled to a supply line 23 of the gas turbine 21.
  • the washing medium 25 which contains the now reduced catalyst 27 and the elemental sulfur 15
  • a the absorber 7 fluidly downstream regeneration stage 29 is supplied to the head 31.
  • a discharge line 33 of the absorber 7 is fluidically coupled to a supply line 35 of the regeneration stage 29.
  • a partial flow 37 of the washing medium 25 is removed via a withdrawal line 39 connected to the discharge line 33 of the absorber.
  • the withdrawn from the washing medium 25 partial flow 37 is a filter as unit formed separation unit 41, in which the sulfur 15 is separated from the washing medium 25.
  • Sulfur 15 itself is sent for further use.
  • the cleaned of sulfur 15 washing medium 25 is in the
  • a return line 43 of the separation unit 41 is also fluidically coupled to the discharge line 33 of the absorber 7.
  • the scrubbing medium 25 freed of sulfur 15 is combined with the main flow 45 of the scrubbing medium 25.
  • the washing medium 25 is then fed to the regeneration stage 29 and contacted here with pure oxygen 47.
  • the pure oxygen 47 is provided by means of an air separation module 53.
  • a hot, compressed, oxygen-containing air stream 57 is taken from a compressor stage 55, that is to say a compressor stage of the gas turbine 21, and passed into the air separation module 53 downstream of the gas turbine 21 in the flow direction of the air stream 57.
  • the gas turbine 21 is coupled via a connected discharge line 59 to a supply line 61 of the air separation module 53.
  • the oxygen 47 is separated from the airflow 57 taken from the gas turbine 21 by means of a membrane 63.
  • the depleted of oxygen 47 air flow 65 is again fed to the gas turbine 21, wherein the supply to a compressor stage 55 in the flow direction of the combustion air downstream turbine stage 67, in this case the combustion chamber 69 is carried out.
  • the oxygen 47 separated within the air separation module 53 is fed to the regeneration stage 29 downstream of the air separation module 53.
  • the regeneration stage 29 is connected to the bottom 71 of a supply line 73, which is fluidically coupled to a discharge line 75 of the air separation module 53.
  • the air separation module 53 is therefore switched fluidly between the gas turbine 21 and the regeneration stage 29.
  • a heat exchanger 77 is arranged, which cools the oxygen 47 before entering the regeneration stage 29.
  • the resulting heat can be fed into the process at a suitable point. Further, the cooled oxygen 47 is compressed.
  • the reduced catalyst 27 contained in the washing medium 25 is oxidized by means of the oxygen 47 (oxidation of the previously reduced Fe (II) ions to Fe (III) ions) and thus the unconsumed catalyst 11 is recovered with simultaneous regeneration of the washing medium 9 ,
  • the regenerated in the regeneration stage 29 washing medium 9 is then used to re-separation of hydrogen sulfide 13 from a gas stream 3.
  • the regenerated washing medium 9 is withdrawn via a discharge line 79 connected to the bottom 71 of the regeneration stage 29 and supplied via a fluidic coupling of the discharge line 79 with a supply line 81 of the absorber 7.
  • the exhaust air stream 83 can then be used further. There are various options that can be selected depending on the process management and the composition of the exhaust air stream 83. It is particularly advantageous if the
  • Exhaust air stream 83 of the gas turbine 21 and in particular the combustion chamber 69 of the gas turbine 21 is supplied.
  • a discharge of the exhaust air 83 in a relaxation stage of the gas turbine 21 is possible. If a return of the exhaust air flow in the process is not desired or due to a high methane content in the exhaust air 83 and an associated increased risk of explosion not lent be borrowed, the exhaust air can be removed via the discharge line 85 also from the process.

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Abstract

The invention relates to a method for the desulphurization of a gas stream (3) containing hydrogen sulphide (13), in particular a fuel gas stream that can be used for combustion in a gas turbine (21), wherein the gas stream (3) is brought into contact with a washing medium (9) containing a catalyst (11) for the absorption of the hydrogen sulphide (13) while elementary sulphur (15) is formed, the catalyst (11) being reduced during the formation of the elementary sulphur (15), wherein the washing medium (25) containing the reduced catalyst (27) is supplied to a regeneration stage (29), in which the reduced catalyst (27) is regenerated, and wherein the regeneration of the catalyst (27) is carried out within the regeneration stage (29) by means of pure oxygen (47) that has been separated from an air stream (57) of a gas turbine (21). The invention further relates to a device (1) for the desulphurization of a gas stream (3) containing hydrogen sulphide (13).

Description

Beschreibung description

Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasstroms Method and device for desulphurizing a gas stream containing hydrogen sulphide

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung eines Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasstroms, insbesondere eines zur Verbrennung in einer Gasturbine nutzbaren Gasstroms. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Entschwe- feiung eines Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasstroms. The invention relates to a process for the desulfurization of a gas stream containing hydrogen sulfide, in particular a gas stream usable for combustion in a gas turbine. Furthermore, the invention relates to a device for the defluxation of a gas stream containing hydrogen sulfide.

Erdgas ist ein fossiler Brennstoff mit einem vergleichsweise niedrigen Ausstoß von Kohlendioxid (C02) und vergleichsweise geringen Emissionen sonstiger Abfallprodukte bei der Verbren- nung . Sein Beitrag als eine der wichtigsten Energieressourcen der Welt steigt weiter an. Vor dem Hintergrund der Rohstoff- Verknappung, des dauerhaft steigenden Energiebedarfs und steigender Preise von hochwertigen fossilen Brennstoffen gewinnt die Verwertung von nicht spezifikationsgerechten Brenn- Stoffen zunehmend an Bedeutung. So besteht ein grösser werdendes Interesse beispielsweise daran, auch saure Gase direkt zu verströmen. Natural gas is a fossil fuel with comparatively low carbon dioxide (C0 2 ) emissions and comparatively low emissions of other waste products from incineration. Its contribution as one of the most important energy resources of the world continues to increase. In view of the shortage of raw materials, the permanently rising energy demand and rising prices of high-quality fossil fuels, the exploitation of non-specified fuels is becoming increasingly important. For example, there is a growing interest in emitting acid gases directly as well.

Hierzu ist es notwendig, die in einem Erdgas enthaltenen sau- ren Bestandteile abzutrennen. Dabei spielt die Entfernung von Schwefelwasserstoff (H2S) eine besondere Rolle, da H2S aufgrund seiner Toxizität und seinem korrosiven Verhalten als Begleitstoff in Erdgas als fossilem Energieträger zu schwerwiegenden Problemen führt. Um H2S-haltige Gase, wie saure Erdgase, Biogase oder Syntheserohgase zu entschwefeln, werden neben den klassischen physikalischen und chemischen Absorpti- ons-Desorptions-Verfahren (wie beispielsweise Rectisol- und Amin Wäschen) mit einer anschließender Konversion des abgetrennten Schwefelwasserstoffes (beispielsweise mittels des Claus-Prozesses) insbesondere für kleinere Kapazitäten sogenannte Liquid-Redox Verfahren eingesetzt (beispielsweise Shell Sulferox Prozess, Merichem Lo-Cat Prozess) . Diesen Liquid-Redox-Verfahren liegt das Konzept der Reaktiv- Absorption, also einer Kombination von Absorption und Oxida- tion, zugrunde. Zur Abtrennung des Schwefelwasserstoffes aus dem jeweiligen Gas wird dieses mit einem Waschmedium in Kon- takt gebracht und der im Gas enthaltene Schwefelwasserstoff chemisch oder physikalisch an einer aktiven Substanz des Waschmediums gebunden. Das von Schwefelwasserstoff gereinigte Brenngas kann dann direkt in einer Gasturbine verbrannt bzw. verströmt werden. For this purpose, it is necessary to separate the sour components contained in a natural gas. The removal of hydrogen sulphide (H2S) plays a special role, since H2S leads to serious problems due to its toxicity and its corrosive behavior as an accompanying substance in natural gas as a fossil energy carrier. In order to desulfurate gases containing H2S, such as acidic natural gases, biogas or synthesis gas, in addition to the classical physical and chemical absorption-desorption processes (such as rectisol and amine washes) with a subsequent conversion of the separated hydrogen sulfide (for example by means of the Claus process) in particular for smaller capacities so-called liquid redox method used (for example, Shell Sulferox process, Merichem Lo-Cat process). This liquid redox process is based on the concept of reactive absorption, ie a combination of absorption and oxidation. To separate the hydrogen sulphide from the respective gas, it is brought into contact with a washing medium and the hydrogen sulphide contained in the gas is bound chemically or physically to an active substance of the washing medium. The fuel gas purified by hydrogen sulfide can then be combusted directly in a gas turbine.

Die Konversion des den Schwefelwasserstoff enthaltenden The conversion of the hydrogen sulfide containing

Waschmediums erfolgt anschließend durch einen Katalysator (auch als katalytisch aktive Komponenten oder Redoxmittel bezeichnet) , welches im Waschmedium enthaltenen Schweielwasser- Stoff in elementaren Schwefel umwandelt und den Schwefelwasserstoff so aus dem Waschmedium entfernt. Der Katalysator selbst wird bei der Oxidation des Schwefelwasserstoffes reduziert (H2S-Konvertierung) . Um die Aktivität des Katalysators aufrechtzuerhalten und das Waschmedium in einem Kreislauf wiederverwenden zu können, ist es notwendig, den Katalysator oxidativ wieder zurückzubilden . In der Regel geschieht dies durch Luftsauerstoff, der in einem Absorptionsschritt dem System zugeführt wird. Hierzu wird das zu regenerierende, den reduzierten Katalysator enthaltende Waschmedium in einem der Abtrennung von Schwefelwasserstoff nachgeschalteten Prozessschritt in einer entsprechenden Regenerationsstufe (beispielsweise eine Blasensäule als Kontaktapparat) intensiv mit einem sauerstoffhaltigen Gas (in der Regel Umgebungsluft) in Kontakt gebracht. Durch den Kontakt mit dem sauerstoffhaltigen Gas werden der Katalysator - und damit auch das Waschmedium - oxidativ regeneriert. Washing medium is then carried out by a catalyst (also known as catalytically active components or redox agent), which converts Schweielwasserstoff contained in the washing medium into elemental sulfur and thus removes the hydrogen sulfide from the washing medium. The catalyst itself is reduced in the oxidation of hydrogen sulfide (H 2 S conversion). In order to maintain the activity of the catalyst and to be able to reuse the washing medium in a cycle, it is necessary to reoxidize the catalyst by oxidation. In general, this is done by atmospheric oxygen, which is supplied to the system in an absorption step. For this purpose, the washing medium containing the reduced catalyst to be regenerated in a separation of hydrogen sulfide downstream process step in an appropriate regeneration stage (for example, a bubble column as a contact apparatus) in contact with an oxygen-containing gas (usually ambient air) in contact. Through contact with the oxygen-containing gas, the catalyst - and thus also the washing medium - are oxidatively regenerated.

Im Rahmen eines solchen Liquid-Redox-Verfahrens ist insbeson- dere die H2S-Konvertierungsrate durch die Regeneration desIn the context of such a liquid redox process, in particular the H 2 S conversion rate is due to the regeneration of the

Waschmediums bzw. des in diesem enthaltenen Katalysator limitiert. Dabei ist der limitierende Schritt die Absorptionsrate von Sauerstoff im Wachmedium, die in der geringen Löslichkeit von Sauerstoff in dem Waschmedium begründet ist. Washing medium or the catalyst contained in this limited. The limiting step is the absorption rate of oxygen in the wax medium, which is due to the low solubility of oxygen in the wash medium.

Durch eine Erhöhung der Absorptionsrate von Sauerstoff, bei- spielsweise durch die Schaffung einer größeren Phasengrenzschicht oder durch die Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks würden der Luftbedarf und die damit verbunden Kompressionsarbeit, die für die Überwindung des Druckverlustes des Begasungsapparates erforderlich ist, verringert werden. Increasing the rate of absorption of oxygen, for example, by providing a larger phase boundary layer or by increasing the oxygen partial pressure, would reduce the air requirement and associated compression work required to overcome the pressure loss of the gassing apparatus.

Gleichzeitig würde sich auch der für die H2S-Konversion notwendige Umpump des Waschmediums verringern, da durch eine erhöhte Sauerstoffaufnähme auch die Regenerationsrate des At the same time also necessary for the H 2 S conversion Umpump the washing medium would decrease, as by an increased oxygen absorption and the regeneration rate of the

Waschmediums erhöht wird. Bei einer Verringerung der Washing medium is increased. With a reduction of

Umpumpmenge können entsprechend kleinere und baulich kostengünstigere Apparate verwendet werden, was die Investitionsund Betriebskosten verringert . Umpumpmenge can be used correspondingly smaller and structurally cheaper apparatus, which reduces the investment and operating costs.

Insbesondere eine Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes , die mit einer Erhöhung des Gesamtdruckniveaus bei der Regeneration eingehergeht, ist jedoch bislang nicht wirtschaftlich umsetzbar. Der Grund hierfür liegt in den hohen Betriebskosten, die durch eine Kompression der Oxidationsluft entstehen. Bei konventionellen Liquid-Redox-Verfahren geht die notwendige Volumenarbeit bei der Entspannung der Oxidationsluft nach derIn particular, an increase in the oxygen partial pressure, which goes along with an increase in the total pressure level in the regeneration, but is not yet economically feasible. The reason for this lies in the high operating costs that result from a compression of the oxidation air. In conventional liquid redox process, the necessary volume work in the relaxation of the oxidation air after the

Regeneration des Waschmediums verloren. Entsprechend erfolgt die Regeneration des Waschmediums im Rahmen der Abtrennung von Schwefelwasserstoff aus sauren Gasen in der Regel mit sauerstoffhaltiger Luft bei Drücken nicht weit über Atmosphä- rendruck. Regeneration of the washing medium lost. Accordingly, the regeneration of the washing medium in the context of the separation of hydrogen sulfide from acidic gases usually with oxygen-containing air at pressures not far above atmospheric pressure.

Im Umfeld einer Gasturbine ist es jedoch grundsätzlich möglich, der Gasturbine komprimierte Luft zu entnehmen und diese nach der Regeneration der Turbine an geeigneter Stelle auf einem entsprechend hohen Druckniveau wieder zuzuführen. Ein Nachteil des Begasens mit Luft (sowohl bei atmosphärischem Druck als auch unter hohem Druck) ist allerdings, dass sich bei der Absorption von Schwefelwasserstoff in einem Waschme- dium (bei Drücken von bis zu 40 bar) ebenfalls merkliche Mengen an Methan (CH4) physikalisch im Waschmedium lösen. Das absorbierte Methan kann bei der Regeneration des Waschmediums in die Oxidationsluft , also die nach der Regeneration an Sau- erstoff verarmte Abluft gelangen, die die Regenerationsstufe wieder verlässt. Ein Vermischen von Methan und Oxidationsab- luft ist aus Gründen des Explosionsschutzes nur in engen Grenzen möglich, insbesondere dann, wenn die Abluft zurück in eine Gasturbine geleitet werden soll. In the environment of a gas turbine, however, it is fundamentally possible to take compressed air from the gas turbine and to supply it again after the regeneration of the turbine at a suitable point at a correspondingly high pressure level. However, a disadvantage of gassing with air (both at atmospheric pressure and at high pressure) is that the absorption of hydrogen sulfide in a scrubbing medium causes Dissolve significant amounts of methane (CH 4 ) physically in the washing medium (at pressures of up to 40 bar). During the regeneration of the washing medium, the absorbed methane can pass into the oxidation air, ie the exhaust air depleted of oxygen after the regeneration, which leaves the regeneration stage again. Mixing of methane and Oxidationsab- air is for reasons of explosion protection only within narrow limits possible, especially if the exhaust air is to be routed back into a gas turbine.

Daher ist im Liquid-Redox Prozess nach der Absorption üblicherweise eine Entspannungsstufe, eine sogenannte Flash Stufe vorgesehen, in welcher das Waschmedium vor der Regeneration entspannt wird und gelöstes Methan entweichen kann. Der ent- stehende Gasstrom wird wieder komprimiert und dem von Schwefelwasserstoff gereinigten (Süß-) Gas zugeführt. Daraus resultieren jedoch erhöhte Apparate- und Betriebskostenkosten. Therefore, in the liquid redox process after absorption usually a relaxation stage, a so-called flash stage is provided, in which the washing medium is released before the regeneration and dissolved methane can escape. The resulting gas stream is again compressed and fed to the (sweet) gas purified by hydrogen sulphide. However, this results in increased equipment and operating costs.

Weiter muss der zur Entspannung des Waschmediums eingesetzte Flash-Behälter für eine zufriedenstellende Entgasung vergleichsweise großvolumig ausgelegt werden, um eine ausreichend lange Verweilzeit des Waschmediums sicherstellen zu können. Dies erhöht auch den notwendigen Footprint der Anlage und macht beispielsweise eine Off-Shore Anwendung von Liquid- Redox-Verfahren, die sich aufgrund des vergleichsweisen einfachen und kompakten Aufbaus prinzipiell anbietet, wieder unattraktiver . Furthermore, the flash container used for the expansion of the washing medium must be designed comparatively large volume for satisfactory degassing in order to ensure a sufficiently long residence time of the washing medium. This also increases the necessary footprint of the system and makes, for example, an off-shore application of liquid redox method, which offers itself in principle due to the comparatively simple and compact design, again unattractive.

Des Weiteren ist es bei der Begasung mit Luft sicherzustel- len, dass sich das Waschmedium und die (nach der Regeneration an Sauerstoff verarmte) Luft nach dem in Kontakt bringen auch wieder komplett trennen. Dafür werden gängigerweise Gas- Flüssigkeits-Abscheider eingesetzt, die je nach Furthermore, it must be ensured when fumigating with air that the washing medium and the air (depleted of oxygen after regeneration) completely separate again after being brought into contact. For gas-liquid separator are commonly used, depending on the

Schäumungsneigung des Waschmediums ebenfalls sehr großvolumig ausgelegt werden müssen. Foaming tendency of the washing medium must also be designed very large volume.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, die eine effiziente und kostengünstige Aufbe- reitung von Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasströmen erlaubt . The invention is therefore based on the object of specifying a possibility which provides an efficient and cost-effective preparation of hydrogen sulfide-containing gas streams allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. This object is achieved by the features of claims 1 and 10. Advantageous embodiments of the invention are set forth in the dependent claims and the description below.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Entschwe- feiung eines Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasstroms dieser zur Absorption des Schwefelwasserstoffes und unter Bildung von elementarem Schwefel mit einem einen Katalysator enthaltenden Waschmedium kontaktiert wird, wobei der Katalysator bei der Bildung des elementaren Schwefels reduziert wird, und wobei das mit den reduzierten Katalysator enthaltende Waschmedium einer Regenerationsstufe zugeführt wird, in welcher der reduzierte Katalysator regeneriert wird. Die Regeneration des Katalysators innerhalb der Regenerationsstufe erfolgt erfindungsgemäß mittels aus einem Luftstrom einer Gasturbine abgetrenntem, reinem Sauerstoff. In the context of the process according to the invention, for the removal of a gas stream containing hydrogen sulphide, it is contacted with a washing medium containing a catalyst for absorbing the hydrogen sulphide and forming elemental sulfur, the catalyst being reduced in the formation of the elemental sulfur, and with the reduced catalyst containing wash medium is fed to a regeneration stage, in which the reduced catalyst is regenerated. The regeneration of the catalyst within the regeneration stage is carried out according to the invention by means of separated from an air stream of a gas turbine, pure oxygen.

Mit anderen Worten wird reiner Sauerstoff gezielt aus dem Luftstrom einer Turbine gewonnen, der dann in der Regenerationsstufe zur Regeneration des Katalysators und damit zur Re- generation des Waschmediums genutzt wird. Die Verwendung von reinem Sauerstoff anstelle von komprimierter Luft birgt hierbei deutliche Vorteile gegenüber konventionellen Liquid- Redox- Prozessen. Durch den hohen Partialdruck bei der Nutzung von reinem Sauerstoff wird der Stofftransport in das Waschmedium und damit die Regenerationsgeschwindigkeit erhöht. Dadurch können kleinere Reaktionsverweilzeiten und geringere Umpumpmengen des Waschmediums realisiert werden. Letzteres wiederum führt zu baulich kleineren Vorrichtungskomponenten wie beispielsweise Kontaktapparaten, Abscheidern und Pumpen, wodurch Investiti- ons- und Betriebskosten eingespart werden können. Die Verkleinerung des Equipments ist ebenfalls eine wichtige Voraus- Setzung, um die Aufreinigung von sauren Gasen und insbesondere die Aufreinigung von Erdgasen mit der Liquid-Redox- Technologie auch bei Off-Shore-Anlagen zu ermöglichen. Die Absorption des Schwefelwasserstoffes aus dem Gasstrom und die Bildung von elementarem Schwefel erfolgt innerhalb eines hierfür eingerichteten Kontaktapparates, insbesondere innerhalb eines Absorbers. Der Gasstrom wird hierzu innerhalb des Absorbers mit einem einen Katalysator enthaltenden Waschmedi - um kontaktiert. Das Waschmedium (enthaltend den reduziertenIn other words, pure oxygen is purposely obtained from the air flow of a turbine, which is then used in the regeneration stage for the regeneration of the catalyst and thus for the regeneration of the washing medium. The use of pure oxygen instead of compressed air has clear advantages over conventional liquid redox processes. Due to the high partial pressure when using pure oxygen, the mass transport into the washing medium and thus the speed of regeneration are increased. As a result, smaller Reaktionsverweilzeiten and lower Umpumpmengen the wash medium can be realized. The latter, in turn, leads to structurally smaller device components, such as contact devices, separators and pumps, whereby investment and operating costs can be saved. Reduction of the equipment is also an important precondition. Settlement in order to enable the purification of acidic gases and in particular the purification of natural gases with the liquid redox technology even in off-shore plants. The absorption of the hydrogen sulfide from the gas stream and the formation of elemental sulfur takes place within a contact apparatus designed for this purpose, in particular within an absorber. For this purpose, the gas stream is contacted within the absorber with a washing medium containing a catalyst. The washing medium (containing the reduced

Katalysator sowie den ausgefällten elementaren Schwefel) wird dann ausgehend vom Absorber der Regenerationsstufe und dort mit reinem Sauerstoff kontaktiert. Unter reinem Sauerstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere Sauerstoff mit einer Reinheit in einem Bereich zwischen 90% und 99 % verstanden. ( Catalyst and the precipitated elemental sulfur) is then contacted starting from the absorber of the regeneration stage and there with pure oxygen. Pure oxygen in the context of the present invention is understood in particular to mean oxygen having a purity in a range between 90% and 99%. (

Um die zur Regeneration notwendige Menge an reinem Sauerstoff zur Verfügung stellen zu können wird erfindungsgemäß einIn order to be able to provide the amount of pure oxygen necessary for the regeneration, according to the invention, a

LuftZerlegungsmodul eingesetzt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Luftstrom der Gasturbine einem solchen LuftZerlegungsmodul zugeführt, in welchem reiner Sauerstoff von dem Luftstrom abgetrennt wird. Der Luftstrom, insbesondere ein Teilstrom der verdichteten Verbrennerluft der Gasturbine, wird vorzugsweise aus einer geeigneten Kompressorstufe (Verdichterstufe) der Gasturbine auf einem der Prozessführung angepassten hohen Druckniveau entnommen . Air separation module used. In a particularly advantageous embodiment of the invention, an air flow of the gas turbine is fed to such a Luftzerlegungsmodul, in which pure oxygen is separated from the air flow. The air flow, in particular a partial flow of the compressed combustion air of the gas turbine, is preferably taken from a suitable compressor stage (compressor stage) of the gas turbine at a high pressure level adapted to the process control.

Insbesondere wird als LuftZerlegungsmodul ein Hochtemperatur- LuftZerlegungsmodul mit einer Membran eingesetzt, welches im Umfeld einer Gasturbine eine vergleichsweise kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung von Sauerstoff zur Verfügung dar- stellt. Hierbei wird der Gasturbine heiße komprimierte Luft entnommen und in das Hochtemperatur- LuftZerlegungsmodul geleitet. Mittels der Membran wird der Sauerstoff von dem Luft- ström abgetrennt, es resultiert - zusätzlich zu dem Sauerstoffstrom - ein an Sauerstoff verarmter Abluftstrom. In particular, the air separation module used is a high-temperature air separation module with a membrane which, in the environment of a gas turbine, provides a comparatively cost-effective possibility for the production of oxygen. Here, the gas turbine hot compressed air is removed and passed into the high-temperature Luftzerlegungsmodul. The membrane removes oxygen from the air ström separated, it results - in addition to the oxygen flow - an oxygen-depleted exhaust air flow.

Der gewonnene Sauerstoff wird anschließend vorzugsweise der Regenerationsstufe zugeführt und dort zur Regeneration des Waschmediums und des in diesem enthaltenen Katalysators genutzt. Mit anderen Worten produziert die Gasturbine im Regelbetrieb den für die Luftzerlegung notwendigen heißen Luftstrom. Zusätzliche Investitionen für eine Kompression und/ oder für die Lufterhitzung sind nicht notwendig. The recovered oxygen is then preferably fed to the regeneration stage and used there for the regeneration of the washing medium and the catalyst contained therein. In other words, during normal operation, the gas turbine produces the hot air stream necessary for the air separation. Additional investments for compression and / or air heating are not necessary.

Insgesamt ermöglicht die Nutzung eines Hochtemperatur- Luftzerlegungsmoduls den wirtschaftlichen Betrieb des Liquid- Redox-Verfahrens mit reinem Sauerstoff, was in dieser Form bisher kommerziell nicht realisierbar war. Overall, the use of a high-temperature air separation module allows the economic operation of the liquid redox process with pure oxygen, which was previously not commercially feasible in this form.

Bei der Verwendung von reinem Sauerstoff zur Regeneration wird die Menge des der Regenerationsstufe zugeführten reinen Sauerstoffes vorzugsweise derart dosiert, dass das stöchio- metrische Verhältnis der zugeführten Menge an Sauerstoff zur Menge des abzutrennenden Schwefelwasserstoffes > 1 ist. Insbesondere erfolgt die Dosierung des reinen Sauerstoffes mit einem geringen Überschuss, um so die notwendige Gleichgewichtseinstellung zu erreichen. When using pure oxygen for regeneration, the amount of pure oxygen fed to the regeneration stage is preferably metered such that the stoichiometric ratio of the amount of oxygen fed to the amount of hydrogen sulfide to be separated off is> 1. In particular, the dosage of pure oxygen is done with a small excess, so as to achieve the necessary equilibrium.

Der zur Regeneration benötigte Gasstrom, also der der Regenerationsstufe zugeführte reine Sauerstoff kann gegenüber einem „klassischen" Luftstrom um bis zu 98% reduziert werden. Die benötigten Leitungen und Kompressoren könnten deutlich klei- ner und kostengünstiger ausgelegt werden. Auch die Gas-The gas flow needed for the regeneration, ie the pure oxygen supplied to the regeneration stage, can be reduced by up to 98% compared to a "classic" air flow.The required lines and compressors could be designed much smaller and more cost-effectively.

Flüssigkeits-Abscheider, die nach der Regeneration zur Trennung des regenerierten Waschmediums und der verbleibenden Abluft eingesetzt werden, können baulich deutlich kleiner gestaltet werden oder sind gegebenenfalls sogar verzichtbar. Liquid separators, which are used after the regeneration to separate the regenerated washing medium and the remaining exhaust air, can be structurally made significantly smaller or may even be dispensed with.

Insbesondere entsteht bei der Regeneration des Waschmediums mit reinem Sauerstoff kein umweltschädlicher Abgasstrom (beispielsweise durch in der Oxidationsluft enthaltenes Methan) . Ein lediglich geringer Abluftstrom, bedingt durch Reste von Inertgasen im Sauerstoffström und gasförmigen Degradationsprodukten kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise einer katalytischen Verbrennung zugeführt werden. Alternativ kann der die Regenerationsstufe verlassende Abluftstrom der Gasturbine zugeführt werden, um zusätzliche Emissionen zu vermeiden. Da die Regeneration des Waschmediums besonders bevorzugt bei Absorberdruck durchgeführt wird, findet ein Ausgasen von Methan nicht statt. Auf eine entsprechende Entspannungs- stufe bzw. einen Flash-Behälter kann somit verzichtet werden. In particular, in the regeneration of the washing medium with pure oxygen no environmentally harmful exhaust gas flow (for example by methane contained in the oxidation air). A merely low exhaust air flow, due to residues of inert gases in the oxygen stream and gaseous degradation products can be supplied in the context of the invention, for example, a catalytic combustion. Alternatively, the exhaust air stream leaving the regeneration stage can be fed to the gas turbine in order to avoid additional emissions. Since the regeneration of the washing medium is particularly preferably carried out at absorber pressure, there is no outgassing of methane. An appropriate relaxation stage or a flash container can thus be dispensed with.

Der innerhalb des Luftzerlegungsmoduls aus dem Luftstrom abgetrennte reine Sauerstoff wird zweckmäßigerweise der Regenerationsstufe zugeführt. Vorzugsweise wird der reine Sauer- Stoff vor dem Eintritt in die Regenerationsstufe gekühlt. Die bei der Kühlung des Sauerstoffes freiwerdende Wärme lässt sich insbesondere an geeigneter Stelle in den Prozess einspeisen und dort nutzen. Zusätzlich ist es zweckmäßig, wenn der gekühlte Sauerstoff anschließend auf den in der Regenera- tionsstufe vorherrschenden Druck komprimiert wird. The separated within the air separation module from the air flow pure oxygen is suitably fed to the regeneration stage. Preferably, the pure oxygen is cooled before entering the regeneration stage. The released during the cooling of the oxygen heat can be fed in particular at a suitable point in the process and use there. In addition, it is expedient if the cooled oxygen is then compressed to the pressure prevailing in the regeneration stage.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der bei der Abtrennung des reinen Sauerstoffes an Sauerstoff verarmte bzw. von Sauerstoff abgereicherte Luftstrom der Gas- turbine zugeführt. Der Luftstrom hat bei Austritt aus dem LuftZerlegungsmodul ein hohes Druckniveau, was eine Zufuhr zur Gasturbine ohne Verlust von Volumenarbeit erlaubt. Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr direkt in die Brennkammer der Gasturbine. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt erfolgt die Zufuhr zu dem Kühlsystem der Turbinenschaufeln der Gasturbine . In a further preferred embodiment of the invention, the air stream depleted of oxygen or depleted of oxygen when the pure oxygen is separated off is fed to the gas turbine. The airflow has a high pressure level as it leaves the air separation module, allowing it to be fed to the gas turbine without loss of volume work. Preferably, the supply takes place directly into the combustion chamber of the gas turbine. Alternatively or additionally preferably, the supply to the cooling system of the turbine blades of the gas turbine.

Vor dem Eintritt des zu regenerierenden Waschmediums in die Regenerationsstufe ist die Abtrennung von elementarem Schwefel aus diesem notwendig. Entsprechend wird zweckmäßigerweise zumindest ein Teilstrom des den Schwefel und den reduzierten Katalysator enthaltende Waschmediums vor der Zufuhr zur Regenerationsstufe abgetrennt. Der Teilstrom wird vorzugsweise aus dem den Absorber verlassenden Strom des Waschmediums abgezogen und der in dem Teilstrom enthaltene Schwefel aus diesem abgetrennt . Bei der Abtrennung wird zweckmäßigerweise so viel Schwefel entfernt, dass sich beim Schweielanteil im Waschmedium ein stationärer Wert von etwa 5 Gew.-% einstellt. Die Abtrennung erfolgt bevorzugt mittels gängiger Abtrenneinheiten, wie beispielsweise mittels eines Zyklons oder mittels entsprechend ausgebildeter Filtrationseinheiten. Der Schwefel selbst wird zweckmäßigerweise einer weiteren Verwertung zugeführt. Before the entry of the regenerated washing medium in the regeneration stage, the separation of elemental sulfur from this is necessary. Accordingly, at least a partial stream of the washing medium containing the sulfur and the reduced catalyst is expediently removed before it is fed to the regeneration stage. The partial flow is preferably withdrawn from the absorber leaving the flow of the washing medium and the sulfur contained in the partial flow separated from this. During separation, it is expedient to remove so much sulfur that a steady state value of about 5% by weight is established in the sweat fraction in the washing medium. The separation is preferably carried out by means of customary separation units, for example by means of a cyclone or by means of appropriately designed filtration units. The sulfur itself is expediently sent for further utilization.

Der von Schwefel gereinigte Teilstrom des Waschmediums wird vorzugsweise einem Anlagenteil zugeführt, in welchem der der Betriebsdruck möglich niedrig ist, um so die notwendige Pumpleistung zu senken und damit die Betriebskosten gering zu halten. Das regenerierte Waschmedium wird dann zweckmäßigerweise einem Absorber zugeführt, in welchem es zur erneuten Absorption von Schwefelwasserstoff aus einem Gasstrom und zur Oxidation des absorbierten Schwefelwasserstoffes zu elementarem Schwefel genutzt wird. The cleaned of sulfur partial stream of the washing medium is preferably fed to a plant part in which the operating pressure is possible low, so as to reduce the necessary pump power and thus to keep the operating costs low. The regenerated wash medium is then conveniently fed to an absorber in which it is used to re-absorb hydrogen sulfide from a gas stream and to oxidize the absorbed hydrogen sulfide to elemental sulfur.

Als Waschmedium wird vorzugsweise eine Aminosäuresalzlösung eingesetzt. Eine wässrige Aminosäuresalzlösung ist hierbei zweckmäßig. Auch ist der Einsatz von Mischungen verschiedener Aminosäuresalze als Waschmedium möglich. As the washing medium, an amino acid salt solution is preferably used. An aqueous amino acid salt solution is useful here. The use of mixtures of different amino acid salts as a washing medium is also possible.

Als Katalysator eignen sich insbesondere Metallsalze. Prinzipiell sind hierbei all solche Metallsalze denkbar, deren Me- tallionen in mehreren Oxidationsstufen vorliegen können. Vorzugsweise werden die Salze der Metalle Eisen, Mangan oder Kupfer eingesetzt. Diese Metallsalze sind kostengünstig zu erwerben und weisen die gewünschten katalytischen Eigenschaften auf. Insbesondere sind Metall-Chelat-Komplexe von Vor- teil, die eine ausreichend hohe Löslichkeit in der wässrigen Formulierung aufweisen. Hierzu ist dem Waschmedium zweckmäßigerweise ein Komplexbildner wie EDTA (Ethylendiamintetra- acetat) , HEDTA (Hydroxyethyl-Ethylendiamintetraacetat) , DTPA (Diethylentriaminpentaacetat) und/oder NTA (Nitriltriacetat) zugesetzt . Metal salts are particularly suitable as catalyst. In principle, all such metal salts are conceivable here, the metal ions of which may be present in a plurality of oxidation states. Preferably, the salts of the metals iron, manganese or copper are used. These metal salts are inexpensive to acquire and have the desired catalytic properties. In particular, metal chelate complexes are advantageous which have a sufficiently high solubility in the aqueous formulation. For this purpose, the wash medium is suitably a complexing agent such as EDTA (ethylenediaminetetra acetate), HEDTA (hydroxyethyl-ethylenediaminetetraacetate), DTPA (Diethylentriaminpentaacetat) and / or NTA (nitrile triacetate) was added.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entschwefelung eines Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasstroms, insbesondere eines zur Verbrennung in einer Gasturbine nutzbaren Brenngas- Stroms umfasst einen Absorber zur Absorption von Schwefelwasserstoff aus dem Gasstrom unter Bildung von elementarem The device according to the invention for the desulfurization of a gas stream containing hydrogen sulfide, in particular a fuel gas stream which can be used for combustion in a gas turbine, comprises an absorber for absorbing hydrogen sulfide from the gas stream to form elemental

Schwefel mittels eines einen Katalysator enthaltenden Wasch- mediums, sowie eine mit dem Absorber strömungstechnisch gekoppelte Regenerationsstufe zur Regeneration des bei der Schwefelbildung reduzierten Katalysators. Die Regenerationsstufe ist erfindungsgemäß zur Regeneration des Katalysators mittels aus einem Luftstrom einer Gasturbine abgetrenntem, reinem Sauerstoff ausgebildet. Sulfur by means of a washing medium containing a catalyst, as well as a fluidically coupled with the absorber regeneration stage for the regeneration of the catalyst reduced in sulfur formation. According to the invention, the regeneration stage is designed to regenerate the catalyst by means of pure oxygen separated from an air stream of a gas turbine.

Innerhalb des Absorbers wird der im Gasstrom enthaltene Within the absorber is contained in the gas stream

Schwefelwasserstoff durch Absorption in dem Waschmedium aus einem Gasstrom entfernt. Als Waschmedium ist hierbei vorzugs- weise eine Aminosäuresalzlösung eingesetzt. Der absorbierte Schwefelwasserstoff reagiert innerhalb des Absorbers mittels eines im Waschmedium enthaltenen Katalysators zu elementarem Schwefel und wird hierbei selbst reduziert. Als Katalysator ist bevorzugt ein Metallsalz eingesetzt, welches in dem Hydrogen sulfide removed by absorption in the washing medium from a gas stream. The preferred washing medium used here is an amino acid salt solution. The absorbed hydrogen sulfide reacts within the absorber by means of a catalyst contained in the washing medium to elemental sulfur and is thereby reduced itself. The catalyst used is preferably a metal salt which is used in the

Waschmedium enthalten ist. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Metall-Chelat-Komplexen als Katalysator. Washing medium is included. Particularly preferred is the use of metal-chelate complexes as a catalyst.

Zur Regeneration des Katalysators wird das Waschmedium der dem Absorber in Strömungsrichtung des Waschmediums strömungs- technisch nachgeschalteten Regenerationsstufe zugeführt. To regenerate the catalyst, the washing medium is supplied to the regeneration stage downstream of the absorber in the direction of flow of the washing medium.

Hierzu umfasst der Absorber zweckmäßigerweise eine Abführleitung, die strömungstechnisch mit einer Zuführleitung der Regenerationsstufe gekoppelt ist. Die Regenerationsstufe selbst ist zweckmäßigerweise strömungstechnisch mit einer Gasturbine gekoppelt. Hierzu ist der Regenerationsstufe in zweckmäßiger Ausgestaltung eine Zuführleitung angeschlossen, die mit einer Abführleitung der Gas- turbine strömungstechnisch gekoppelt ist. Die Abführleitung der Gasturbine ist hierbei besonders bevorzugt einer For this purpose, the absorber expediently comprises a discharge line, which is fluidically coupled to a supply line of the regeneration stage. The regeneration stage itself is expediently coupled fluidically with a gas turbine. For this purpose, the regeneration stage is connected in an expedient embodiment, a supply line connected to a discharge line of the gas turbine is fluidically coupled. The discharge line of the gas turbine is particularly preferred one

Kompressorstufe der Gasturbine angeschlossen. Über die strömungstechnische Kopplung der Abführleitung der Gasturbine und der Zuführleitung der Regenerationsstufe wird der Regenerationsstufe reiner Sauerstoff zugeführt. Compressor stage of the gas turbine connected. About the fluidic coupling of the discharge line of the gas turbine and the supply line of the regeneration stage of the regeneration stage is fed pure oxygen.

Zur Bereitstellung von reinem Sauerstoff ist der Gasturbine und der Regenerationsstufe in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ein Luftzerlegungsmodul strömungstechnisch zwischengeschaltet. Das Luftzerlegungsmodul ist also in Strömungsrichtung eines der Gasturbine entnommenen Luftstroms strömungstechnisch nachgeschaltet. Mit anderen Worten wird das Luftzerlegungsmodul mit komprimierter Luft aus der Gas- turbine versorgt. To provide pure oxygen, the gas turbine and the regeneration stage in a particularly preferred embodiment, an air separation module is interposed fluidically. The air separation module is thus downstream in terms of flow in the direction of flow of an air stream taken from the gas turbine. In other words, the air separation module is supplied with compressed air from the gas turbine.

Zur Luftzufuhr von der Gasturbine zum Luftzerlegungsmodul ist zweckmäßigerweise eine Abführleitung der Gasturbine, und insbesondere eine einer Kompressorstufe der Gasturbine ange- schlossene Abführleitung mit einer Zuführleitung des Luftzerlegungsmoduls gekoppelt. Weiter ist das Luftzerlegungsmodul der Regenerationsstufe in Strömungsrichtung des der Gasturbine entnommenen Luftstroms strömungstechnisch vorgeschaltet. Hierzu zweckmäßigerweise eine Abführleitung des Luftzerle- gungsmoduls strömungstechnisch mit einer Zuführleitung der Regenerationsstufe gekoppelt. For the air supply from the gas turbine to the air separation module, a discharge line of the gas turbine and, in particular, a discharge line connected to a compressor stage of the gas turbine are expediently coupled to a supply line of the air separation module. Furthermore, the air separation module of the regeneration stage is upstream in terms of flow in the flow direction of the air flow taken from the gas turbine. For this purpose, a discharge line of the air separation module is expediently coupled fluidically to a supply line of the regeneration stage.

Mittels des Luftzerlegungsmoduls, insbesondere ein Hochtemperatur- Luftzerlegungsmodul mit einer zur Abtrennung von Sau- erstoff ausgebildeten Membran, wird aus einem der Gasturbine entnommenen Luft-Teilstrom Sauerstoff abgetrennt. Dieser Sauerstoff wird der Regenerationsstufe zugeführt und dort zur Regeneration des Waschmediums und des Katalysators genutzt. Das stöchiometrische Verhältnis der der Regenerationsstufe zugeführten Menge an reinem Sauerstoff zur Menge des abzutrennenden Schwefelwasserstoffes liegt bevorzugt bei einem Wert ^ 1. Hierdurch ist eine Verringerung des zur Regenerati- on benötigten Gasstroms um bis zu 98% möglich. Die eingesetzten Apparaturen und Leitungen können im Vergleich zu bisherigen Vorrichtungen deutlich kleiner gestaltet werden. Die Regenerationsstufe ist vorzugsweise strömungstechnisch mit der Gasturbine gekoppelt. Der die Regenerationsstufe nach Regeneration des Waschmediums verlassende, von Sauerstoff ab- gereicherte Abluftstrom kann so der Gasturbine zugeführt werden. Die Zufuhr erfolgt vorzugsweise auf einem hohen Druckni- veau. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Volumenarbeit aus der Kompression nicht verloren geht. By means of the air separation module, in particular a high-temperature air separation module with a membrane designed to separate oxygen, oxygen is separated off from an air partial stream taken from the gas turbine. This oxygen is fed to the regeneration stage and used there for the regeneration of the washing medium and the catalyst. The stoichiometric ratio of the amount of pure oxygen fed to the regeneration stage to the amount of hydrogen sulfide to be separated off is preferably at a value 1. 1. This results in a reduction in the rate of regeneration. required gas flow up to 98% possible. The equipment used and lines can be made significantly smaller compared to previous devices. The regeneration stage is preferably fluidically coupled to the gas turbine. The exhaust air stream leaving the regeneration stage after regeneration of the washing medium and depleted of oxygen can thus be supplied to the gas turbine. The supply preferably takes place at a high pressure level. This ensures that the volume work from the compression is not lost.

Besonders bevorzugt ist die Regenerationsstufe strömungstechnisch mit der Brennkammer der Gasturbine gekoppelt. Die Zu- fuhr des von Sauerstoff abgereicherten Abluftstroms erfolgt dann also zur Brennkammer der Gasturbine. Durch eine Zufuhr zur Brennkammer werden insbesondere im Prozess gebildete Nebenkomponenten verbrannt und so zusätzliche Emissionen vermieden . Particularly preferably, the regeneration stage is fluidically coupled to the combustion chamber of the gas turbine. The supply of the oxygen-depleted exhaust air flow then takes place to the combustion chamber of the gas turbine. Through a supply to the combustion chamber, in particular secondary components formed in the process are burned, thus avoiding additional emissions.

Alternativ kann der Abluftstrom im Rahmen der Erfindung in eine Entspannungsstufe der Gasturbine eingespeist werden. Hierzu ist die Regenerationsstufe zweckmäßigerweise strömungstechnisch mit der Entspannungsstufe der Gasturbine ge- koppelt. Durch eine solche strömungstechnische Kopplung kann die Abluft im Rahmen der Erfindung insbesondere zur Kühlung der Turbinenschaufeln der Gasturbine genutzt werden. Alternatively, the exhaust air flow can be fed in the context of the invention in a relaxation stage of the gas turbine. For this purpose, the regeneration stage is expediently coupled fluidically with the expansion stage of the gas turbine. Through such a fluidic coupling, the exhaust air can be used in the invention in particular for cooling the turbine blades of the gas turbine.

Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung ebenfalls mög- lieh, die Abluft aus dem Prozess zu entlassen. Auf diese Möglichkeit wird insbesondere dann zurückgegriffen, wenn eine Zufuhr des Abluftstroms zur Gasturbine beispielsweise aufgrund eines zu hohen Methananteils und einer damit verbundenen erhöhten Explosionsgefahr nicht sicher möglich ist. In principle, it is also possible in the context of the invention to discharge the exhaust air from the process. This possibility is used in particular when a supply of the exhaust air flow to the gas turbine, for example, due to an excessive methane content and an associated increased risk of explosion is not sure possible.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist das Luftzerlegungsmodul zur Abfuhr des bei der Abtrennung des reinen Sauerstoffes an Sauerstoff verarmten Luftstroms strömungstech- nisch mit der Gasturbine gekoppelt. Hierzu ist zweckmäßigerweise eine Abführleitung des Luftzerlegungsmoduls mit einer Zuführleitung der Gasturbine gekoppelt. Insbesondere ist das LuftZerlegungsmodul strömungstechnisch mit der Brennkammer der Gasturbine gekoppelt. In einer alternativ oder zusätzlich vorteilhaften Ausgestaltung ist das LuftZerlegungsmodul mit dem Kühlsystem der Turbinenschaufeln der Gasturbine gekoppelt . Zur Abtrennung von Schwefel aus dem Waschmedium ist vorzugsweise eine Entnahmeleitung zur Entnahme eines Teilstroms des Waschmediums umfasst. Die Entnahmeleitung kann grundsätzlich an unterschiedlichen Positionen der Vorrichtung angeschlossen sein. Bevorzugt erfolgt die Abtrennung von Schwefel vor dem Eintritt des Waschmediums in die Regenerationsstufe. DieIn a further preferred refinement, the air separation module is capable of removing the flow of air which is depleted of oxygen during the separation of the pure oxygen from oxygen. nically coupled with the gas turbine. For this purpose, a discharge line of the air separation module is expediently coupled to a supply line of the gas turbine. In particular, the air separation module is fluidically coupled to the combustion chamber of the gas turbine. In an alternative or additionally advantageous embodiment, the air separation module is coupled to the cooling system of the turbine blades of the gas turbine. For the separation of sulfur from the washing medium, a removal line for removing a partial flow of the washing medium is preferably included. The extraction line can in principle be connected to different positions of the device. Preferably, the separation of sulfur takes place before the entry of the washing medium in the regeneration stage. The

Entnahmeleitung ist entsprechend zweckmäßigerweise der Abführleitung des Absorbers angeschlossen. Auf diese Weise kann ein Teil des bei der Oxidation des Schwefelwasserstoffes ausgefällten elementaren Schwefels aus dem Waschmedium abge- trennt werden. Die bevorzugte Konzentration des im Waschmedium verbleibenden festen Schwefels nach der Abtrennung liegt bei etwa 5 %. Suction line is suitably connected to the discharge line of the absorber. In this way, a part of the precipitated in the oxidation of the hydrogen sulfide elemental sulfur can be separated from the washing medium. The preferred concentration of solid sulfur remaining in the wash medium after separation is about 5%.

Die Abtrennung des Schwefels aus dem Waschmedium erfolgt vor- zugsweise in einer in Strömungsrichtung des entnommen Teilstroms der Entnahmeleitung strömungstechnisch angeschlossenen Abtrenneinheit. Als Abtrenneinheit sind gängige Vorrichtungen wie Zyklone oder Filtriervorrichtungen geeignet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für die Vorrichtung ergeben sich aus den auf das Verfahren gerichteten Unteransprüchen. Dabei können die für das Verfahren und dessen Weiterbildungen benannten Vorteile sinngemäß auf die Vorrichtung übertragen werden. The separation of the sulfur from the washing medium is preferably carried out in a flow-connected in the flow direction of the withdrawn partial flow of the extraction line separation unit. As a separation unit common devices such as cyclones or filtration devices are suitable. Further advantageous embodiments of the device will become apparent from the dependent claims directed to the method. In this case, the advantages named for the method and its further developments can be transferred analogously to the device.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert . FIG 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Entschwefelung eines Gasstroms 3 und insbesondere zur Entschwefelung eines Brenngasstroms für eine Gasturbine. Der Gasstrom 3 wird über eine Zuführleitung 5 einem Absorber 7 zugeführt und innerhalb des Absorbers 7 mit einem Waschmedium 9 kontaktiert. Als Waschmedium 9 ist eine wässrige Aminosäuresalzlösung eingesetzt, die einen Katalysator 11 enthält. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. 1 shows a device 1 for the desulfurization of a gas stream 3 and in particular for the desulfurization of a fuel gas stream for a gas turbine. The gas stream 3 is fed via a feed line 5 to an absorber 7 and contacted within the absorber 7 with a washing medium 9. As the washing medium 9, an aqueous amino acid salt solution containing a catalyst 11 is used.

Im Gasstrom 3 enthaltener Schwefelwasserstoff 13 wird in dem Waschmedium 9 absorbiert und mittels des Katalysators 11, vorliegend komplexierte Fe ( III )- Ionen, zu elementarem Schwefel 15 oxidiert . Der Katalysator 11 wird bei der Oxidation des Schwefelwasserstoffes 13 zu Fe (II) -Ionen reduziert. Der Schwefel 15 bildet sich als feste Phase (Partikel) , die durch die Reduktion gebildeten Fe (II) -Ionen bleiben in Lösung und werden durch EDTA als dem Waschmedium 9 zugesetzte Komplexbildner maskiert. Hydrogen sulfide 13 contained in the gas stream 3 is absorbed in the washing medium 9 and oxidized to elemental sulfur 15 by means of the catalyst 11, in this case complexed Fe (III) ions. The catalyst 11 is reduced in the oxidation of the hydrogen sulfide 13 to Fe (II) ions. The sulfur 15 forms as a solid phase (particles), the Fe (II) ions formed by the reduction remain in solution and are masked by EDTA as the complexing agent added to the washing medium 9.

Das von Schwefelwasserstoff 13 gereinigte (Süß-) Gas 17 wird dem Absorber 7 über eine Abführleitung 19 entnommen und einer Gasturbine 21 zugeführt. Die Abführleitung 19 ist hierzu strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 23 der Gasturbine 21 gekoppelt. Ausgehend vom Absorber 7 wird das Waschmedium 25, welches den nun reduzierten Katalysator 27 und den elementaren Schwefel 15 enthält, einer dem Absorber 7 strömungstechnisch nachgeschalteten Regenerationsstufe 29 an deren Kopf 31 zugeführt. Hierzu ist eine Abführleitung 33 des Absorbers 7 strömungs- technisch mit einer Zuführleitung 35 der Regenerationsstufe 29 gekoppelt. The purified from hydrogen sulfide 13 (sweet) gas 17 is removed from the absorber 7 via a discharge line 19 and fed to a gas turbine 21. For this purpose, the discharge line 19 is fluidically coupled to a supply line 23 of the gas turbine 21. Starting from the absorber 7, the washing medium 25, which contains the now reduced catalyst 27 and the elemental sulfur 15, a the absorber 7 fluidly downstream regeneration stage 29 is supplied to the head 31. For this purpose, a discharge line 33 of the absorber 7 is fluidically coupled to a supply line 35 of the regeneration stage 29.

Um die Konzentration an ausgefälltem Schwefel 15 im Waschmedium 25 auf eine Konzentration von etwa 5 % zu senken, wird vor der Zufuhr zur Regenerationsstufe 29 ein Teilstrom 37 des Waschmediums 25 über eine der Abführleitung 33 des Absorbers angeschlossenen Entnahmeleitung 39 entnommen. Der aus dem Waschmedium 25 abgezogene Teilstrom 37 wird einer als Filter- einheit ausgebildeten Abtrenneinheit 41 zugeführt, in welcher der Schwefel 15 vom Waschmedium 25 abgetrennt wird. Der In order to reduce the concentration of precipitated sulfur 15 in the washing medium 25 to a concentration of about 5%, before the supply to the regeneration stage 29, a partial flow 37 of the washing medium 25 is removed via a withdrawal line 39 connected to the discharge line 33 of the absorber. The withdrawn from the washing medium 25 partial flow 37 is a filter as unit formed separation unit 41, in which the sulfur 15 is separated from the washing medium 25. Of the

Schwefel 15 selbst wird einer weiteren Verwertung zugeführt. Das von Schwefel 15 gereinigte Waschmedium 25 wird in denSulfur 15 itself is sent for further use. The cleaned of sulfur 15 washing medium 25 is in the

Prozess zurückgeführt. Hierzu ist eine Rückführleitung 43 der Abtrenneinheit 41 strömungstechnisch ebenfalls mit der Abführleitung 33 des Absorbers 7 gekoppelt. Über diese Kopplung wird das von Schwefel 15 befreite Waschmedium 25 mit dem Hauptstrom 45 des Waschmediums 25 vereinigt. Process returned. For this purpose, a return line 43 of the separation unit 41 is also fluidically coupled to the discharge line 33 of the absorber 7. By means of this coupling, the scrubbing medium 25 freed of sulfur 15 is combined with the main flow 45 of the scrubbing medium 25.

Da die sich der Abtrennung von Schwefelwasserstoff 13 anschließende Regeneration des Waschmediums 25 bei Since the separation of hydrogen sulfide 13 subsequent regeneration of the washing medium 25 at

Absorberdruck durchgeführt wird, ist der Einsatz einer Ent- spannungsstufe zur Entspannung und Entgasung (zur Entfernung von Methan) des den Absorber 7 verlassenden Waschmediums 25 nicht notwendig. Absorber pressure is performed, the use of a relaxation stage for relaxation and degassing (to remove methane) of the absorber 7 leaving scrubbing medium 25 is not necessary.

Nach der Reinigung von Schwefel 15 wird das Waschmedium 25 dann der Regenerationsstufe 29 zugeführt und hier mit reinem Sauerstoff 47 kontaktiert. Der reine Sauerstoff 47 wird mittels eines Luftzerlegungsmoduls 53 bereitgestellt. Hierzu wird einer Kompressorstufe 55, also einer Verdichterstufe der Gasturbine 21 ein heißer, komprimierter, sauerstoffhaltiger Luftstrom 57 entnommen und in das der Gasturbine 21 in Strömungsrichtung des Luftstroms 57 nachgeschaltete Luftzerlegungsmodul 53 geleitet. Die Gasturbine 21 ist hierzu über eine dieser angeschlossene Abführleitung 59 mit einer Zuführleitung 61 des Luftzerlegungsmoduls 53 gekoppelt. After the purification of sulfur 15, the washing medium 25 is then fed to the regeneration stage 29 and contacted here with pure oxygen 47. The pure oxygen 47 is provided by means of an air separation module 53. For this purpose, a hot, compressed, oxygen-containing air stream 57 is taken from a compressor stage 55, that is to say a compressor stage of the gas turbine 21, and passed into the air separation module 53 downstream of the gas turbine 21 in the flow direction of the air stream 57. For this purpose, the gas turbine 21 is coupled via a connected discharge line 59 to a supply line 61 of the air separation module 53.

Innerhalb des Luftzerlegungsmoduls 53, einem Hochtemperatur- Luftzerlegungsmodul, wird mittels einer Membran 63 der Sauerstoff 47 aus dem der Gasturbine 21 entnommenen Luftstrom 57 abgetrennt. Der an Sauerstoff 47 verarmte Luftstrom 65 wird wieder der Gasturbine 21 zugeführt, wobei die Zufuhr zu einer der Kompressorstufe 55 in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft nachgeschalteten Turbinenstufe 67, vorliegend die Brennkammer 69 erfolgt. Der innerhalb des LuftZerlegungsmoduls 53 abgetrennte Sauerstoff 47 wird der dem LuftZerlegungsmodul 53 strömungstechnisch nachgeschalteten Regenerationsstufe 29 zugeführt. Hier- zu ist der Regenerationsstufe 29 an deren Boden 71 eine Zuführleitung 73 angeschlossen, die strömungstechnisch mit einer Abführleitung 75 des Luftzerlegungsmoduls 53 gekoppelt ist. Das LuftZerlegungsmodul 53 ist also strömungstechnisch zwischen die Gasturbine 21 und die Regenerationsstufe 29 ge- schaltet. Within the air separation module 53, a high-temperature air separation module, the oxygen 47 is separated from the airflow 57 taken from the gas turbine 21 by means of a membrane 63. The depleted of oxygen 47 air flow 65 is again fed to the gas turbine 21, wherein the supply to a compressor stage 55 in the flow direction of the combustion air downstream turbine stage 67, in this case the combustion chamber 69 is carried out. The oxygen 47 separated within the air separation module 53 is fed to the regeneration stage 29 downstream of the air separation module 53. For this purpose, the regeneration stage 29 is connected to the bottom 71 of a supply line 73, which is fluidically coupled to a discharge line 75 of the air separation module 53. The air separation module 53 is therefore switched fluidly between the gas turbine 21 and the regeneration stage 29.

In der Zuführleitung 73 der Regenerationsstufe 29 ist ein Wärmetauscher 77 angeordnet, der den Sauerstoff 47 vor dem Eintritt in die Regenerationsstufe 29 kühlt. Die hierbei ent- stehende Wärme kann an geeigneter Stelle in den Prozess eingespeist werden. Weiter wird der gekühlte Sauerstoff 47 komprimiert . In the supply line 73 of the regeneration stage 29, a heat exchanger 77 is arranged, which cools the oxygen 47 before entering the regeneration stage 29. The resulting heat can be fed into the process at a suitable point. Further, the cooled oxygen 47 is compressed.

Innerhalb der Regenerationsstufe 29 wird der im Waschmedium 25 enthaltene reduzierte Katalysators 27 mittels des Sauerstoffes 47 oxidiert (Oxidation der zuvor reduzierten Fe (II)- Ionen zu Fe ( III )- Ionen) und somit der unverbrauchte Katalysator 11 bei gleichzeitiger Regeneration des Waschmediums 9 zurückgewonnen . Within the regeneration stage 29, the reduced catalyst 27 contained in the washing medium 25 is oxidized by means of the oxygen 47 (oxidation of the previously reduced Fe (II) ions to Fe (III) ions) and thus the unconsumed catalyst 11 is recovered with simultaneous regeneration of the washing medium 9 ,

Das in der Regenerationsstufe 29 regenerierte Waschmedium 9 wird dann zur erneuten Abtrennung von Schwefelwasserstoff 13 aus einem Gasstrom 3 genutzt. Hierzu wird das regenerierte Waschmedium 9 über eine am Boden 71 der Regenerationsstufe 29 angeschlossene Abführleitung 79 entnommen und über eine strömungstechnische Kopplung der Abführleitung 79 mit einer Zuführleitung 81 des Absorbers 7 diesem zugeführt. The regenerated in the regeneration stage 29 washing medium 9 is then used to re-separation of hydrogen sulfide 13 from a gas stream 3. For this purpose, the regenerated washing medium 9 is withdrawn via a discharge line 79 connected to the bottom 71 of the regeneration stage 29 and supplied via a fluidic coupling of the discharge line 79 with a supply line 81 of the absorber 7.

Bei der Regeneration des Katalysators 27 innerhalb der Rege- nerationsstufe 29 entsteht lediglich ein geringer Abluftstrom 83, bedingt durch Reste von Inertgasen im Sauerstoffström 47 sowie gasförmigen Degradationsprodukten. Dieser Abluftstrom 83 wird der Regenerationsstufe 29 über eine Abzugsleitung 85 entnommen . During the regeneration of the catalytic converter 27 within the regeneration stage 29, only a small exhaust air flow 83 results, due to residues of inert gases in the oxygen flow 47 and gaseous degradation products. This exhaust air stream 83 is the regeneration stage 29 removed via a discharge line 85.

Der Abluftstrom 83 kann dann weiter verwendet werden. Hierbei gibt es verschiedene Möglichkeiten, die je nach Prozessführung und nach Zusammensetzung des Abluftstroms 83 ausgewählt werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der The exhaust air stream 83 can then be used further. There are various options that can be selected depending on the process management and the composition of the exhaust air stream 83. It is particularly advantageous if the

Abluftstrom 83 der Gasturbine 21 und insbesondere der Brennkammer 69 der Gasturbine 21 zugeführt wird. Alternativ ist beispielsweise auch eine Abgabe der Abluft 83 in eine Entspannungsstufe der Gasturbine 21 möglich. Sollte eine Rückführung des Abluftstromes in den Prozess nicht gewünscht oder aufgrund eines zu hohen Methananteils in der Abluft 83 und einer damit verbundenen erhöhten Explosionsgefahr nicht mög- lieh sein, kann die Abluft über die Abzugsleitung 85 auch aus dem Prozess entfernt werden. Exhaust air stream 83 of the gas turbine 21 and in particular the combustion chamber 69 of the gas turbine 21 is supplied. Alternatively, for example, a discharge of the exhaust air 83 in a relaxation stage of the gas turbine 21 is possible. If a return of the exhaust air flow in the process is not desired or due to a high methane content in the exhaust air 83 and an associated increased risk of explosion not lent be borrowed, the exhaust air can be removed via the discharge line 85 also from the process.

Durch den hohen Partialdruck des reinen Sauerstoffes 47 wird dessen Stofftransport in das Waschmedium 25 und auf diese Weise die Regenerationsgeschwindigkeit erhöht. Dadurch können kleinere Reaktionsverweilzeiten und geringere Umpumpmengen realisiert werden. Die eingesetzten Vorrichtungskomponenten können baulich kleiner ausgestaltet und kostengünstiger hergestellt und integriert werden. Due to the high partial pressure of the pure oxygen 47, its mass transfer into the washing medium 25 and in this way the rate of regeneration is increased. As a result, smaller Reaktionsverweilzeiten and lower Umpumpmengen can be realized. The device components used can be made structurally smaller and cheaper and manufactured and integrated.

Die Erfindung wird anhand des vorstehend beschriebenen Aus- führungsbeispiels besonders deutlich, ist gleichwohl aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung aus den An- Sprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. The invention will be particularly apparent from the embodiment described above, but is not limited to this embodiment. Rather, other embodiments of the invention may be derived from the claims and the description above.

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zur Entschwefelung eines Schwefelwasserstoff (13) enthaltenden Gasstroms (3) , insbesondere eines zur Ver- brennung in einer Gasturbine (21) nutzbaren Brenngasstroms, wobei der Gasstrom (3) zur Absorption des Schwefelwasserstoffes (13) und unter Bildung von elementarem Schwefel (15) mit einem einen Katalysator (11) enthaltenden Waschmedium (9) kontaktiert wird, wobei der Katalysator (11) bei der Bildung des elementaren Schwefels (15) reduziert wird, wobei das mit den reduzierten Katalysator (27) enthaltende Waschmedium (25) einer Regenerationsstufe (29) zugeführt wird, in welcher der reduzierte Katalysator (27) regeneriert wird, und wobei die Regeneration des Katalysators (27) innerhalb der Regenerati- onsstufe (29) mittels aus einem Luftstrom (57) einer Gasturbine (21) abgetrenntem, reinem Sauerstoff (47) erfolgt. A process for desulphurising a gas stream (3) containing hydrogen sulphide (13), in particular a fuel gas stream usable for combustion in a gas turbine (21), the gas stream (3) for absorbing the hydrogen sulphide (13) and forming elemental sulfur (15) is contacted with a washing medium (9) containing a catalyst (11), the catalyst (11) being reduced in the formation of the elemental sulfur (15), the washing medium (25) containing the reduced catalyst (27) being a regeneration stage (29) is fed, in which the reduced catalyst (27) is regenerated, and wherein the regeneration of the catalyst (27) within the Regenerati- onsstufe (29) by means of an air flow (57) of a gas turbine (21) separated, pure oxygen (47) takes place. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Luftstrom (57) der Gasturbine (21) einem LuftZerlegungsmodul (53) zugeführt wird, in welchem reiner Sauerstoff (47) von dem Luftstrom (57) abgetrennt wird. 2. The method of claim 1, wherein an air flow (57) of the gas turbine (21) is supplied to a Luftzerlegungsmodul (53), in which pure oxygen (47) is separated from the air flow (57). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge des der Regenerationsstufe (29) zugeführten reinen Sauerstoffes (47) derart dosiert wird, dass das stöchiometrische Verhältnis der zugeführten Menge zur Menge an abzutrennendem Schwefelwasserstoff (13) > 1 ist. 3. The method of claim 1 or 2, wherein the amount of the regeneration stage (29) supplied pure oxygen (47) is metered such that the stoichiometric ratio of the amount supplied to the amount of hydrogen sulfide to be separated (13)> 1. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der aus dem Luftstrom (57) abgetrennte reine Sauerstoff (47) vor dem Eintritt in die Regenerationsstufe (29) gekühlt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the from the air stream (57) separated pure oxygen (47) is cooled before entering the regeneration stage (29). 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bei der Abtrennung des reinen Sauerstoffes (47) an Sauer- Stoff verarmte Luftstrom (65) der Gasturbine (21) zugeführt wird . 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the in the separation of the pure oxygen (47) depleted oxygen to air (65) of the gas turbine (21) is supplied. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teilstrom (37) des Waschmediums (25) vor der Zufuhr zur Regenerationsstufe (29) abgetrennt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least a partial flow (37) of the washing medium (25) before the supply to the regeneration stage (29) is separated. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das regenerierte Waschmedium (9) einem Absorber (7) zugeführt wird . 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the regenerated washing medium (9) is fed to an absorber (7). 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Waschmedium (9) eine Aminosäuresalzlösung eingesetzt wird . 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein as the washing medium (9) an amino acid salt solution is used. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Katalysator (11) ein Metallsalz eingesetzt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein as the catalyst (11) a metal salt is used. 10. Vorrichtung (1) zur Entschwefelung eines Schwefelwasserstoff enthaltenden Gasstroms (3) , insbesondere eines zur Verbrennung in einer Gasturbine (21) nutzbaren Brenngasstroms, umfassend einen Absorber (7) zur Absorption von Schwefelwas- serstoff (13) aus dem Gasstrom (3) unter Bildung von elementarem Schwefel (15) mittels eines einen Katalysator (11) enthaltenden Waschmediums (9), sowie eine mit dem Absorber (7) strömungstechnisch gekoppelte Regenerationsstufe (29) zur Regeneration des bei der Schwefelbildung reduzierten Katalysa- tors (27) , wobei die Regenerationsstufe (29) zur Regeneration des Katalysators (27) mittels aus einem Luftstrom (57) einer Gasturbine (21) abgetrenntem, reinem Sauerstoff (47) eingerichtet und ausgebildet ist. 10. Device (1) for the desulfurization of a hydrogen sulfide-containing gas stream (3), in particular a combustion gas in a gas turbine (21) usable fuel gas stream comprising an absorber (7) for the absorption of hydrogen sulfide (13) from the gas stream (3) with formation of elemental sulfur (15) by means of a washing medium (9) containing a catalyst (11), and a regeneration stage (29) fluidically coupled to the absorber (7) for regeneration of the catalyst (27) reduced in sulfur formation, wherein the regeneration stage (29) is set up and designed to regenerate the catalyst (27) by means of pure oxygen (47) separated from an airflow (57) of a gas turbine (21). 11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei die Regenerationsstufe (29) strömungstechnisch mit einer Gasturbine (21) gekoppelt ist. 11. Device (1) according to claim 10, wherein the regeneration stage (29) is fluidly coupled to a gas turbine (21). 12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Gas- turbine (21) und der Regenerationsstufe (29) ein Luftzerlegungsmodul (53) strömungstechnisch zwischengeschaltet ist. 12. Device (1) according to claim 10 or 11, wherein the gas turbine (21) and the regeneration stage (29) an air separation module (53) is interposed fluidically. 13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Verhältnis der der Regenerationsstufe (29) zugeführten Menge an reinem Sauerstoff (47) zur Menge des abzutrennenden Schwefelwasserstoffes (13) bei einem Wert ^ 1 liegt. 13. Device (1) according to any one of claims 10 to 12, wherein the ratio of the regeneration stage (29) supplied amount of pure oxygen (47) to the amount of the separated hydrogen sulfide (13) is at a value ^ 1. 14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das LuftZerlegungsmodul (53) zur Abfuhr des bei der Abtrennung des reinen Sauerstoffes (47) an Sauerstoff verarmten Luftstroms (65) strömungstechnisch mit der Gasturbine (21) gekop- pelt ist. 14. Device (1) according to claim 12 or 13, wherein the Luftzerlegungsmodul (53) for discharging the in the separation of the pure oxygen (47) depleted of oxygen air flow (65) is gekop- coupled to the gas turbine (21).
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CN111440646A (en) * 2020-04-21 2020-07-24 武汉国力通能源环保股份有限公司 Oil-gas field wellhead acid gas self-circulation sulfur recovery skid-mounted device and recovery method

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