用于从合成气中去除二氧化碳和水的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于从合成气中去除二氧化碳(CO2)和水(H2O)的气体洗涤方法和设备，其中该合成气至少包含氢气(H2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。本发明专利技术的特征在于用于去除水的专用回路，该专用回路包括用于通过在该气体洗涤方法中使用的物理吸收介质来去除水的洗涤装备。将供应到该洗涤装备的吸收介质从用于分离水和吸收介质的热分离装备中移出。该回路配置使得经由待纯化的合成气夹带的水不能进入主吸收介质回路，该主吸收介质回路尤其由吸收装备和再生装备形成。因此降低尤其关于该热分离装备的能量成本和装备复杂性。的能量成本和装备复杂性。的能量成本和装备复杂性。

【技术实现步骤摘要】
用于从合成气中去除二氧化碳和水的方法和设备


[0001]本专利技术涉及一种用于从合成气中去除二氧化碳(CO2)和水(H2O)的方法，其中该合成气至少包含氢气(H2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。本专利技术进一步涉及一种用于从合成气中去除二氧化碳(CO2)和水(H2O)的设备，其中该合成气至少包含氢气(H2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。

技术介绍

[0002]随后公布的欧洲专利申请EP 20 020 521和EP 20 020 522描述了一种用于生产氢气或合成气(氢气和一氧化碳的混合物)的方法，该方法是通过提供粗合成气并通过在物理吸收介质(例如甲醇)中在高压下吸收而分离粗合成气中存在的二氧化碳。将负载二氧化碳的吸收介质在再生装备中处理以随后尽可能定量地从吸收介质中解吸二氧化碳，并且随后将其送至随后的加压储存或进一步使用。该方法是特别的，尤其是不需要负载的吸收介质的热再生
‑
二氧化碳因此可以仅通过减压(闪蒸)从负载的吸收介质中解吸。
[0003]在上述气体洗涤过程中，用于生产氢气或合成气的待处理的粗合成气不仅包含作为待去除的气体组分的二氧化碳，而且包含水，该水被尽可能定量地从粗合成气中去除以获得纯氢气或纯合成气。
[0004]待处理的粗合成气中存在的水也可以在进入吸收塔后积聚在用于二氧化碳去除的主吸收介质回路中，因为在进入吸收塔前它没有被完全去除。当配置相应的气体洗涤设备时，通常假定吸收介质中的水浓度低，例如小于1质量％。吸收介质中任何超过配置过程中所考虑的浓度的水的积聚都会导致吸收介质的吸收效率和选择性的损害，因此最终降低了在气体洗涤设备中纯化的目标产物(氢气或合成气)的质量。这尤其导致产物中的二氧化碳含量升高和相应的二氧化碳分离率下降。
[0005]只有通过蒸馏/精馏才能将水与甲醇或其他极性物理吸收介质分离。在甲醇的情况下，全部吸收介质必须作为低沸点组分蒸发，并在塔顶离开精馏塔，而纯水馏分保留在塔底。在EP 20 020 521和EP 20 020 522中，将吸收介质的子流从主吸收介质回路中移出并且供应到精馏塔。主吸收介质回路中的水浓度相对较低。浓度例如为1质量％。因此，供应到精馏塔的子流的质量流量必须相对较高，以确保经由精馏塔从吸收介质回路中完全去除全部过量的水。这导致了高能量需求，并且因此导致了经由塔顶将全部甲醇蒸发和再循环回到主吸收介质回路中的操作成本(OPEX)，并相应地导致了对于适当尺寸的精馏塔的高安装成本(CAPEX)。

技术实现思路

[0006]本专利技术的总体目的是克服现有技术的上述缺点。
[0007]本专利技术的一个目的尤其是降低关于操作精馏塔以去除已经积聚在吸收介质中的水的能量需求。
[0008]本专利技术的一个目的尤其是降低关于安装精馏塔以去除已经积聚在吸收介质中的
水的装备复杂性。
[0009]本专利技术的另一个目的是使积聚在主吸收介质回路中的水的量最小化，即，保持主吸收介质回路中的水的浓度尽可能低。
[0010]本专利技术的另一个目的是改善目标产物、特别是氢气或合成气的纯度，就杂质、特别是二氧化碳而言，同时保持相关气体洗涤过程的能量需求和装备复杂性尽可能低。
[0011]本专利技术的另一个目的是优化过程中二氧化碳的分离率，同时保持相关气体洗涤过程的能量需求和装备复杂性尽可能低。
[0012]独立权利要求有助于至少部分地实现上述目的中的至少一个。从属权利要求提供了优选实施例，其有助于至少部分地实现上述目的中的至少一个。根据本专利技术的一个类别的成分的优选实施例在相关的情况下对于根据本专利技术的相应的另一类别的相同命名的或对应的成分同样是优选的。
[0013]术语“具有”、“包括”或“包含”等不排除另外的要素、成分等的可能存在。不定冠词“一个/种”不排除复数的可能存在。
[0014]本专利技术的目的至少部分地通过以下方法解决：从合成气中去除二氧化碳(CO2)和水(H2O)，其中该合成气至少包含氢气(H2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)，该方法包括以下步骤：
[0015](a)提供物理吸收介质，特别是甲醇；
[0016](b)将该合成气供应到洗涤装备，特别是洗涤塔，并且通过用供应到该洗涤装备的吸收介质洗涤该合成气来去除该洗涤装备中的该合成气中存在的水，以获得至少部分不含水的合成气以及吸收介质和水的混合物，其中将该至少部分不含水的合成气以及吸收介质和水的该混合物从该洗涤装备中移出；
[0017](c)将吸收介质和水的该混合物供应到热分离装备，并在该分离装备中将该混合物热分离成水和吸收介质，其中将水从该热分离装备中移出，并且其中将该吸收介质从该热分离装备中移出且随后供应到该洗涤装备以根据步骤(b)去除该合成气中存在的水；
[0018](d)将该至少部分不含水的合成气供应到吸收装备，并通过在该吸收装备中在吸收压力下物理吸收该吸收介质中的二氧化碳从该合成气中去除二氧化碳，其中该吸收介质和该合成气在该吸收装备中逆流运行以获得至少负载有二氧化碳的吸收介质和至少部分不含二氧化碳和水的合成气，其中将该至少负载有二氧化碳的吸收介质和该至少部分不含二氧化碳和水的合成气从该吸收装备中移出；
[0019](e)通过在再生装备中通过相对于该吸收压力的减压而解吸二氧化碳，从来自该吸收装备中移出的负载的吸收介质中去除二氧化碳，其中解吸的二氧化碳和至少部分再生的吸收介质从该再生装备中移出，并且其中使该至少部分再生的吸收介质再循环到该吸收装备以用作根据步骤(d)的吸收介质。
[0020]合成气任选地还含有一氧化碳(CO)。
[0021]根据步骤(d)，将至少部分不含二氧化碳和水的合成气从吸收装备中移出。在本专利技术的上下文中，这种移出的“合成气”还可以是包含氢气作为主要组分并且仅包含少量的一氧化碳(如果存在的话)的气体混合物。
[0022]根据本专利技术，建立了用于去除水的专用回路，其基本上防止了水转移到用于去除二氧化碳的主吸收介质回路中。这种专用回路的组成部分是洗涤装备(参见步骤(b))，向其
中供应待纯化的合成气和吸收介质。在该洗涤装备中，合成气至少部分不含水。在此上下文中，“不含水”特别应理解为意指水被吸收介质物理溶解。因此，吸收介质优选是吸湿性吸收剂，特别是甲醇。因此，合成气(即粗合成气)和吸收介质逆流运行。因此，根据本专利技术的方法的一个实施例的特征在于：该合成气和该吸收介质在该洗涤装备中逆流运行。
[0023]洗涤装备被配置为例如洗涤塔，并且此外可以配备有泡罩塔盘、浮阀塔盘、规整填料或类似的内部构件以改善吸收介质与粗合成气之间的传质。尤其是当使用吸湿性吸收介质，特别是甲醇时，仅需要少量的吸收介质以实现从待纯化的合成气中定量或几乎定量地去除水。
[0024]根据步骤(c)，将在洗涤装备中获得的吸收介质和水的混合物供应到热分离装备，并且在其中热分离成吸收介质和水。该热分离装备特别是蒸馏装备，特别是精馏装备。该吸收介质、特别是甲醇尤其经由热分离装备的顶部区域移出，并且水经由热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于从合成气中去除二氧化碳(CO2)和水(H2O)的方法，其中该合成气至少包含氢气(H2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)，该方法包括以下步骤：(a)提供物理吸收介质，特别是甲醇；(b)将该合成气供应到洗涤装备，特别是洗涤塔，并且通过用供应到该洗涤装备的吸收介质洗涤该合成气来去除该洗涤装备中的该合成气中存在的水，以获得至少部分不含水的合成气以及吸收介质和水的混合物，其中将该至少部分不含水的合成气以及吸收介质和水的该混合物从该洗涤装备中移出；(c)将吸收介质和水的该混合物供应到热分离装备，并在该分离装备中将该混合物热分离成水和吸收介质，其中将水从该热分离装备中移出，并且其中将该吸收介质从该热分离装备中移出且随后供应到该洗涤装备以根据步骤(b)去除该合成气中存在的水；(d)将该至少部分不含水的合成气供应到吸收装备，并通过在该吸收装备中在吸收压力下物理吸收该吸收介质中的二氧化碳从该合成气中去除二氧化碳，其中该吸收介质和该合成气在该吸收装备中逆流运行以获得至少负载有二氧化碳的吸收介质和至少部分不含二氧化碳和水的合成气，其中将该至少负载有二氧化碳的吸收介质和该至少部分不含二氧化碳和水的合成气从该吸收装备中移出；(e)通过在再生装备中通过相对于该吸收压力的减压而解吸二氧化碳，从来自该吸收装备中移出的负载的吸收介质中去除二氧化碳，其中解吸的二氧化碳和至少部分再生的吸收介质从该再生装备中移出，并且其中使该至少部分再生的吸收介质再循环到该吸收装备以用作根据步骤(d)的吸收介质。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将从该再生装备中移出的至少部分再生的吸收介质的部分量供应到该洗涤塔中以去除该合成气中存在的水。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该合成气和该吸收介质在该洗涤装备中逆流运行。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在供应到该洗涤装备之前，将该合成气冷却到低于水的露点，结果是从该合成气中冷凝出的水在分离装备中被分离并被供应到该热分离装备。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将合成气从该分离装备中移出并且将从该分离装备中移出的合成器供应到该洗涤装备，用于进一步去除该合成气中存在的水。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从该热分离装备中移出的吸收介质是气态的，并且在被供应到该洗涤装备之前将其冷却到低于该吸收介质的露点。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将从该热分离装备中移出的吸收介质的子流以气态形式用作汽提介质，用于在该再生装备中从负载的吸收介质中去除二氧化碳。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，该方法不包括用于再生该负载的吸收介质的热再生步骤。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，将从该再生装备中移出的至少部分再生的吸收介质的部分量供应到该热分离装备，其中通过在该热分离装备中用该至少部分再生的吸收介质洗涤从该吸收介质中去除水残余物，然后从根据步骤(c)的热分离装备中移出该吸收介质。
10.一种用于从合成气中去除二氧化碳(CO2)和水(H2O)的设备，其中该合成气至少包含氢气(H2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)，该设备包括彼此操作性连接的以下设备部件：(a)用于提供物理吸收介质、特别是甲醇的装置；(b)洗涤装备，特别是洗涤塔，和用于供应该合成气和用于将吸收介质供应到该...

【专利技术属性】
技术研发人员：索菲亚，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：