对气体混合物进行脱硫的方法技术

本发明专利技术涉及通过从包含氢、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氢的气体混合物(4)分离出含硫组分而产生用于燃气轮机的燃气(14)的方法和设备，该气体混合物在此在物理洗气(G)中用甲醇洗涤剂(5)在30至80巴(绝对)的压力下进行洗涤，以获得第一不含硫的气体混合物(6)以及负载有含硫组分和二氧化碳的甲醇洗涤剂(7)，然后使其再生，其中将通过压力下降(a)形成的、富含二氧化碳、含有含硫组分的气相在另一个洗气装置(A)中用甲醇洗涤剂进行洗涤，从而再洗涤含硫组分并产生第二不含硫的气体混合物(10)。其特征在于，将负载的甲醇洗涤剂(7)的压力降低到2.5至9巴(绝对)的值，压缩(V)至少一部分第二不含硫的气体混合物(10)，并与第一不含硫的气体混合物(6)合并为用于燃气轮机的燃气(14)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过从包含氢、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氢的进料气体分离出含硫组分以产生用于燃气轮机的燃气的方法，所述进料气体在此在物理洗气中用甲醇洗涤剂在30与80巴(绝对)之间的压力下进行洗涤，以获得第一不含硫的气体混合物以及负载有含硫组分和二氧化碳的甲醇洗涤剂，然后使其再生，其中将通过压力下降形成的、富含二氧化碳、含有含硫组分的气相在另一个洗气装置中用甲醇洗涤剂进行处理，从而再洗涤含硫组分并产生第二不含硫的气体混合物。此外，本专利技术还涉及用于实施根据本专利技术的方法的设备。
技术介绍
在物理洗气中使用的甲醇洗涤剂是技术纯的甲醇，或者是绝大部分由甲醇组成的物质混合物，其特别是为了改善洗涤特性还包含其他物质。在本公开的范畴内，“不含硫或脱硫”涉及其含硫组分的含量低于预定的边界值的物质或物质混合物。并不需要以合理的成本总归无法达到的完全不含硫。为此采用物理洗气，以从气体混合物分离出特定的组分。其利用了吸收气态物质并保持其以物理方式结合在溶液中的液体性质。气体被液体吸收的程度由溶解系数来表示，溶解系数越大，则气体在液体中溶解得越好。溶解系数一般随着温度的下降及根据Henry吸收定律随着压力的升高而上升。若应当通过物理洗气从气体混合物溶解出气体组分i，则为此需要最少量Wmin的用作洗涤剂的液体，其能够用下式非常好地计算出：Wmin＝V/(p·λi)该式中V是指气体混合物的总量，p是指气体混合物中的压力，λ是指洗出的气体组分对于所用的洗涤剂的溶解系数。在气体混合物的组分的溶解系数相差足够大的前提下，通过相应地调整洗涤剂的量可以在一个洗涤步骤中与其他气体组分基本上独立地分离出即选择性地去除掉具有最大溶解系数的气体组分。在此情况下洗涤剂负载有分离出的组分。在洗气之后紧接着通过除去所溶解的气体组分而使负载的洗涤剂再生。通常将再生的洗涤剂重新用于洗气，而对除去的气体组分进行废物处置或者送至经济用途。特别是为了净化合成气，即在气化设备中例如通过用水蒸汽进行重整或者通过部分氧化由包含煤或/和烃的进料以大规模产生并且通常除了包含所期望的物质氢、一氧化碳及可能存在的二氧化碳以外还包含一些非期望的成分例如含硫组分硫化氢和氧硫化碳的气体混合物，采用物理洗气。这些方法是适合的，这是因为合成气目前通常在高压下产生，并且物理洗气的效率随运行压力以一阶近似线性地增大。对于合成气的净化特别重要的是甲醇洗涤。其利用了以下事实，硫化氢、氧硫化碳和二氧化碳对于所用的甲醇洗涤剂的溶解系数与氢和一氧化碳的溶解系数相差巨大。因为随着温度下降，该差异增大，并因此通过共吸收使氢和一氧化碳的损失降低，所以通常在远低于0℃的温度下将甲醇洗涤剂导入洗涤塔中，并与待净化的合成气强烈接触。若应当将通过洗气从合成气产生的、包含氢和一氧化碳的气体混合物例如作为燃料输送至燃气轮机，则力求实现尽可能完全地去除掉含硫组分，这是因为一方面这导致对燃气轮机的损害，另一方面要遵循燃气轮机废气中的有效的排放标准。同时值得期待的是，使二氧化碳尽可能完全地留在气体混合物中，这是因为需要其在燃气轮机中作为温度缓和剂和工作介质。现有技术是对合成气实施一级甲醇洗涤，其中使用为了分离出含硫组分所需的最少量的未负载的甲醇洗涤剂。在此产生基本上不含硫但是具有显著降低的二氧化碳含量的气体混合物，这是因为除了含硫组分以外，二氧化碳也被甲醇洗涤剂以相当大的程度吸收。为了进行再生，首先将负载有含硫组分和二氧化碳的甲醇洗涤剂减压至第一压力，以使共吸收的氢和共吸收的一氧化碳解吸，并且为了提高产率，经由压缩机送回合成气中。然后，对甲醇洗涤剂实施热再生，其中产生基本上不含硫的甲醇洗涤剂以及含有含硫组分和二氧化碳的气相。因为通常将该气相输送至用于获得硫的装置，其中二氧化碳仅是非期望的负担，所以有利的是其具有尽可能高的硫含量。为此，可以在热再生上游设置冷再生，其中将减压至第一压力并且在此情况下冷却的甲醇洗涤剂在所谓的富集塔中进一步减压至仅稍微超过大气压的第二压力，从而将尽可能大部分所含的二氧化碳释放到气相中。同样用再生的甲醇洗涤剂由在富集塔中向上引导的气相再洗涤所释放的含硫组分，从而获得二氧化碳含量贫化的甲醇馏份以继续引导至热再生中，及获得富含二氧化碳的气相，其作为尾气进行废物处置。由于富集塔中的压力低，对于用于再洗涤含硫组分的再生的甲醇洗涤剂的需求高。因为此外低温使得二氧化碳的释放变困难，所以需要通过汽提促进冷再生，为此通常将氮气作为汽提气体导入富集塔中。根据现有技术，从合成气洗出的二氧化碳与尾气一起丢失，从而通过洗气获得的不含硫的气体混合物由于其二氧化碳含量，可能仅受限地适合于在燃气轮机中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是给出此类方法以及用于实施该方法的设备，由此克服现有技术的缺点。该目的是通过如下方式实现的，将负载的甲醇洗涤剂的压力降低至2.5与9巴(绝对)之间的值，压缩至少一部分第二不含硫的气体混合物，并与第一不含硫的气体混合物合并为用于燃气轮机的燃气。通过根据本专利技术将负载的甲醇洗涤剂的压力降低至明显高于现有技术的方法的值，提高了硫再洗涤的效率，从而可以使用较少量的用于洗涤的甲醇洗涤剂实现所力求实现的在负载的甲醇洗涤剂中的硫富集度。此外，第二不含硫的气体混合物处于较高的压力下，从而可以将其以低的压缩成本用于形成用于燃气轮机的燃气。压力下降的幅度并不是最终取决于是否需要汽提以达到所力求实现的硫富集度以及以怎样的压力供应可用于汽提的气体。在需要汽提的情况下，实施压力下降直至稍微低于汽提气体压力。通常以足够的量仅在低的压力水平下即以3与9巴(绝对)之间的压力供应汽提气体，例如氮气，因而必须相应地降低负载的洗涤剂的压力。如果与此不同可以使用处于中压水平即9与30巴(绝对)之间的压力的汽提气体，则需要明显更小幅度的压力下降。因为所用的汽提气体与所汽提的二氧化碳一起进入第二不含硫的气体混合物中，所以更有意义的是使用对于燃气轮机无害的汽提气体，在该燃气轮机中使用所产生的燃气。优选使用氮气作为汽提气体，其在燃气轮机中发挥温度缓和剂的作用，并用于对涡轮机的运行进行优化。在本专利技术方法的一个优选的实施方案中，在恰好一个步骤中降低在洗涤进料气体时负载的甲醇洗涤剂的压力，从而使在洗涤时共吸收的氢和共吸收的一氧化碳也转移至富含二氧化碳、含有含硫组分的气相中。因为在再洗涤含硫组分时仅有小部分的氢和一氧化碳被优选为此使用的甲醇洗涤剂溶解，所以共吸收的物质基本上完全进入第二不含硫的气体混合物中，并由此进入用于燃气轮机的燃气中。因此可以取消掉以高耗能的方式将这些物质送回进料气体中，仍然实现高的氢和一氧化碳的产率。在本专利技术方法的另一个优选的实施方案中，对在洗涤进料气体时负载的甲醇洗涤剂进行加热，然后降低其压力，以形成富含二氧化碳、含有含硫组分的气相。由此实现增强地释放二氧化碳，从而可以相对于不进行加热的工艺流程减少汽提氮气的量，或者甚至完全省略掉汽提。针对性地与再生的甲醇洗涤剂方向相反地加热负载的甲醇洗涤剂，其例如在热再生之后被送回，重新用于洗气。为了从通过压力下降由负载的甲醇洗涤剂获得的、富含二氧化碳、含有含硫组分的气相再洗涤含硫组分，优选使用完全再生的、不含硫的甲醇洗涤剂，如同其也用于对进料气体进行洗涤。但是也可设想本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过从包含氢、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氢的气体混合物(4)分离出含硫组分而产生用于燃气轮机的燃气(14)的方法，该气体混合物在此在物理洗气(G)中用甲醇洗涤剂(5)在30至80巴(绝对)的压力下进行洗涤，以获得第一不含硫的气体混合物(6)以及负载有含硫组分和二氧化碳的甲醇洗涤剂(7)，然后使其再生，其中将通过压力下降(a)形成的、富含二氧化碳、含有含硫组分的气相在另一个洗气装置(A)中用甲醇洗涤剂进行洗涤，从而再洗涤含硫组分并产生第二不含硫的气体混合物(10)，其特征在于，将负载的甲醇洗涤剂(7)的压力降低到2.5至9巴(绝对)的值，压缩(V)至少一部分第二不含硫的气体混合物(10)，并与第一不含硫的气体混合物(6)合并为用于燃气轮机的燃气(14)。

【技术特征摘要】
2015.08.18 DE 102015010756.91.通过从包含氢、一氧化碳、二氧化碳以及氧硫化碳和/或硫化氢的气体混合物(4)分离出含硫组分而产生用于燃气轮机的燃气(14)的方法，该气体混合物在此在物理洗气(G)中用甲醇洗涤剂(5)在30至80巴(绝对)的压力下进行洗涤，以获得第一不含硫的气体混合物(6)以及负载有含硫组分和二氧化碳的甲醇洗涤剂(7)，然后使其再生，其中将通过压力下降(a)形成的、富含二氧化碳、含有含硫组分的气相在另一个洗气装置(A)中用甲醇洗涤剂进行洗涤，从而再洗涤含硫组分并产生第二不含硫的气体混合物(10)，其特征在于，将负载的甲醇洗涤剂(7)的压力降低到2.5至9巴(绝对)的值，压缩(V)至少一部分第二不含硫的气体混合物(10)，并与第一不含硫的气体混合物(6)合并为用于燃气轮机的燃气(14)。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在洗涤进料气体(3)之后紧接着在恰好一个步骤(a)中降低负载的甲醇洗涤剂(7)的压力。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，对在洗涤进料气体(3)时负载的甲醇洗涤剂(7)进行加热(E2)，然后降低(a)其压力，以形成富含二氧化碳、含有含硫组分的气相。4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，为了从通过压力下降(a)由负载的甲醇洗涤剂(7)获得的、富含二氧化碳、含有含硫组分的气相再洗涤含硫组分，使用完全再生的、不含硫的甲醇洗涤剂。5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，为了从通过压力下降(a)由负载的甲醇洗涤剂(7)获得的、富含二氧化碳、含有含硫组分的气相再洗涤含硫组分，使用贫硫的、...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·策雷尔，JP·博恩，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE