無(wú)需冷卻能地除去由吸收性氣體污染的壓縮工業(yè)氣體中可吸收性氣體的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種方法，該方法用于在無(wú)需提供冷卻能的條件下從受壓的、由可吸收性氣體污染的工業(yè)氣體中除去可吸收性氣體，其中，待凈化的工業(yè)氣體通過(guò)吸收性溶劑凈化存在于其中的、能夠通過(guò)溶劑吸收的氣體，并且將加載的溶劑傳遞至閃蒸階段，在該階段中已被吸收的氣體再次解吸并壓縮解吸氣體，從而解吸氣體通過(guò)壓縮而加熱，對(duì)此借助冷卻水冷卻空氣將解吸氣體冷卻至常溫，隨后減壓，從而使解吸氣體冷卻并將冷卻的解吸氣體重新回收至工業(yè)氣體中，從而通過(guò)混合也使工業(yè)氣體冷卻并且不再需要為了調(diào)整至吸收所必須的低溫水平而例如通過(guò)冷卻機(jī)提供冷卻能。本發(fā)明還涉及一種能夠?qū)嵤┰摲椒ǖ脑O(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)氣體的制備過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生酸性氣體污染工業(yè)氣體。被大量硫化物和二氧化碳污染的天然氣是一個(gè)典型的例子。這些酸性氣體阻礙了工業(yè)氣體后續(xù)的應(yīng)用。所使用的氣體具有低的燃燒值并且在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生不良的腐蝕性氣體。這些混合物經(jīng)常是有毒的并且阻礙了進(jìn)一步的加工。但是，像是重?zé)N這樣的非酸性的氣體也會(huì)阻礙進(jìn)一步的加工。出于這個(gè)原因，待使用的工業(yè)氣體通常需要進(jìn)行凈化。凈化大多通過(guò)氣體與吸收性溶劑的接觸來(lái)進(jìn)行。
[0003]混入的不希望的酸性氣體通常通過(guò)吸收性溶劑進(jìn)行吸收。在此使用到物理作用或化學(xué)作用的溶劑。典型的物理性溶劑為甲醇、烷基化聚乙二醇醚或嗎啉衍生物。典型的化學(xué)性溶劑為烷烴醇胺或堿式鹽溶液。物理作用的溶劑通常要在低溫下使用，因?yàn)樵诘蜏叵绿岣吡嗽撊軇╊愋蛯?duì)于待吸收組分的預(yù)期吸收性能。為了制備相應(yīng)冷卻的溶劑，冷卻機(jī)是必要的，該冷卻機(jī)需要與待冷卻氣體量成比例的能量。由于為了吸收酸性氣體大量工業(yè)氣體要用大量的冷卻溶劑處理，因此巨大的成本因素與其相關(guān)。
[0004]WO 2004105919 Al說(shuō)明了一種用于吸收工業(yè)氣體中伴生氣的典型過(guò)程。這篇文章說(shuō)明了一種用于從受壓的、由硫化物污染的天然氣中除去酸性氣體的方法，其中，待去硫的天然氣首先引入酸性氣體吸收階段，在此，硫化物以及一定情況下其他的組分由物理作用的溶液吸收，被吸收物被加熱并且將被吸收物輸送至高壓閃蒸階段(“Hochdruck-Flash-Stufe”),在此將由少酸性氣體的吸收劑和解吸的酸性氣體組成的混合物相互分開(kāi)，而且冷卻解析的酸性氣體并使從酸性氣體流中蒸發(fā)出的吸收劑冷凝，“高壓閃蒸階段”中獲得的少酸性氣體吸收劑在另一個(gè)階段中借助汽提氣除去剩余酸性氣體，而且將所產(chǎn)生的加載的汽提氣冷卻并輸送至酸性氣體吸收階段，而且將所獲得的吸收劑冷卻并在循環(huán)系統(tǒng)中回收至酸性氣體吸收階段。再生的吸收溶液在熱交換器中熱交換并在冷卻器中冷卻之后回收至吸收過(guò)程，該冷卻器借助冷卻介質(zhì)或制冷劑將吸收劑冷卻至適于吸收的溫度。
[0005]由于改善用于吸收酸性氣體的方法的經(jīng)濟(jì)性是追求的目標(biāo)，因此在減少用于溶劑冷卻的花費(fèi)上作出了許多努力。因?yàn)樘貏e在平均溫度較高的國(guó)家中，冷卻設(shè)備占據(jù)整個(gè)運(yùn)行成本的很大一部分，所以這一部分成本的降低對(duì)于整個(gè)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性起到了很大程度的作用。
[0006]另外，物理作用的吸收過(guò)程還導(dǎo)致不可避免的連帶吸收不應(yīng)從氣體中除去的氣體組成部分，比如天然氣中的碳?xì)浠锘蚝铣蓺庵械臍錃?H2)和一氧化碳(CO)。這一點(diǎn)是不希望發(fā)生的，因?yàn)檫@些組成部分通常是有用組分，他們的流失損害了整個(gè)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。為了回收這些有用組分，在物理作用的吸收過(guò)程中例如可以使用閃蒸階段用來(lái)回收。借助壓縮機(jī)，回收的有用組分隨后再次回流至吸收過(guò)程中。因此，這一過(guò)程方式是幾乎所有的物理吸收過(guò)程中的一個(gè)組成部分。因此，對(duì)于溶劑冷卻的運(yùn)行成本的降低應(yīng)這樣實(shí)現(xiàn)，即，有用組分的回收是可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，存在這樣的目的，即提供一個(gè)過(guò)程，其中，在盡可能不使用耗能的冷凍設(shè)備的條件下，還可以為通過(guò)吸收性溶劑的酸性氣體吸收過(guò)程進(jìn)行工業(yè)氣體的冷卻，從而提供冷卻的工業(yè)氣體，該工業(yè)氣體在足夠低的溫度下進(jìn)行待吸收氣體的有效吸收。
[0008]本發(fā)明通過(guò)一種方法實(shí)現(xiàn)了該目的，在下游的閃蒸階段之后，從具有物理作用溶劑的氣體洗滌器中回收的氣流通過(guò)該方法壓縮至一個(gè)壓力，該壓力明顯高于工業(yè)氣體的壓力，其中，通過(guò)壓縮過(guò)程加熱并壓縮的氣體借助冷卻水或冷卻空氣再次冷卻至環(huán)境溫度并隨后減壓至工業(yè)氣體的壓力，從而該氣體通過(guò)焦耳-湯姆孫效應(yīng)(Joule-Thomson Effekt)極大程度地冷卻，并且冷卻的氣體混入工業(yè)氣體中，從而兩種氣體的混合物調(diào)整到適于吸收的溫度。由此省去了否則為必需的冷卻機(jī)。另外還省去了將冷卻劑的低溫水平傳送到回收氣體所必須的熱交換器，這進(jìn)一步降低了在使用按照本發(fā)明的方法時(shí)的投入成本。按照本發(fā)明的方法的使用同樣使設(shè)備具有相應(yīng)小的空間需求。
[0009]在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，壓縮的回收氣體可以冷卻至這樣的程度，以至于在足夠高的回收-壓縮終端壓力下該回收氣體能夠液化，而且液化的回收氣體混入或注入以液態(tài)形式的工業(yè)氣體中，這明顯提高了冷卻效率。如果酸性氣體回注到礦床中是特別有利的。為了確保安全地存儲(chǔ)酸性氣體，所產(chǎn)生的酸性氣體通?；刈⒌降叵碌V床中。但是，在這種情況下，由于解吸階段產(chǎn)生的酸性氣體處于相對(duì)較低的壓力，因此酸性氣體的進(jìn)一步壓縮是必要的。
[0010]特別是要求一種方法，該方法用于在無(wú)需提供冷卻能的條件下從受壓的、由可吸收性氣體污染的工業(yè)氣體中除去可吸收性氣體，其中，
[0011]-通過(guò)酸性氣體污染的待凈化的工業(yè)氣體首先引入吸收階段，在吸收階段中，待吸收的氣體在壓力下借助吸收性的溶劑吸收，而且
[0012]-被吸收物輸送至高壓閃蒸器中，在高壓閃蒸器中被吸收物分離為脫去被吸收氣體的溶劑和解吸氣體，
[0013]而且該方法的特征在于，
[0014]-解吸氣體通過(guò)壓縮機(jī)壓縮至一個(gè)壓力，在該壓力下解吸氣體中含有的一部分酸性氣體液化，而且借助冷卻水或冷卻空氣經(jīng)間接的熱交換器冷卻經(jīng)壓縮且解吸的氣體，并且
[0015]-冷卻的壓縮氣體經(jīng)減壓裝置減壓，從而冷卻的壓縮氣體進(jìn)一步冷卻，而且該氣體與所使用的待凈化的工業(yè)氣體混合，并且
[0016]-脫去被吸收氣體的溶劑輸送至進(jìn)一步的凈化過(guò)程的吸收階段中用于回收。
[0017]從高壓閃蒸器中獲得的剩余加載的溶劑包含剩余的酸性氣體而且通常輸送至進(jìn)一步的凈化過(guò)程。進(jìn)一步的凈化過(guò)程例如可以是解吸塔或另一個(gè)閃蒸器。在進(jìn)一步的凈化過(guò)程中還可以獲得在工業(yè)氣體的凈化中引入的剩余酸性氣體并可以從該過(guò)程中提取出。
[0018]通過(guò)冷卻階段中獲得的冷卻的冷凝物使原料氣冷卻屬于現(xiàn)有技術(shù)。DE 2853989BI描述了一種用于處理含水冷凝物的方法，該含水冷凝物來(lái)自通過(guò)含氧氣、水蒸氣和/或二氧化碳的氣化劑使固體燃料氣化的原料氣的冷卻過(guò)程，其中，該原料氣在至少一個(gè)冷卻階段中冷卻，在此獲得冷凝物，該冷凝物減壓，排出減壓蒸汽，減壓的冷凝物輸送至分離裝置中，而且在分離裝置中提取出主要由水組成的冷凝相并再次用作原料氣的冷卻介質(zhì)。但是，本發(fā)明并沒(méi)有描述額外的蒸汽壓縮，該蒸汽壓縮以適宜的方式實(shí)現(xiàn)了將原料氣冷卻至適于用吸收性溶劑從氣體混合物中吸收氣體的溫度。與通過(guò)吸收性溶劑在低溫下的吸收過(guò)程相比較，通過(guò)水冷卻燃料氣化所得到的較熱的原料氣的技術(shù)條件是性質(zhì)不同的。
[0019]從高壓閃蒸器中獲得的解吸氣體的壓縮同樣也能在現(xiàn)有技術(shù)中找到。US 3266219A說(shuō)明了一種方法，該方法用于從含有氣態(tài)的C1-C3烷的氣體混合物中除去酸性氣體，通過(guò)該方法，包括含二氧化碳酸性氣體和含硫化氫酸性氣體的上述氣體混合物與吸收酸性氣體的溶劑相接觸，而且該吸收性溶劑基本上由二甲氧基乙酸甲酯組成，其中，吸收條件這樣設(shè)置，即，酸性氣體由吸收性溶劑完全吸收而且氣體混合物中的未吸收氣體與溶劑完全分離。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，在高壓閃蒸器中將酸性氣體中的二氧化碳部分和其中所包含的非酸性氣體從溶劑中提取出，壓縮，并回收至初始?xì)怏w混合物中。二氧化碳部分和存在于其中的非酸性氣體為了冷卻工業(yè)氣體而壓縮，從而使吸收過(guò)程更高效，這點(diǎn)并未被公開(kāi)。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在冷卻和減壓的過(guò)程中，解吸氣體減壓至吸收壓力或稍高于吸收壓力。由此，在吸收過(guò)程中解吸氣體的再壓縮不再是必須的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，解吸