[发明专利]用于从粗合成气中去除破坏性组分的方法和设备

说明书

本发明涉及用于通过用对于二氧化碳和硫组分有选择性的物理作用的液体洗涤介质进行气体洗涤来纯化含有作为目标组分的氢气和一氧化碳以及作为破坏性组分的二氧化碳和硫组分的粗合成气的方法和设备。该方法/该设备包括吸收装置、热再生装置(优选地多级闪蒸再生装置)和供应有汽提气体的第一部分的再吸收塔。根据本发明，向闪蒸再生装置供应汽提气体的第二部分。

技术领域

本发明涉及用于通过用对于二氧化碳和硫组分有选择性的物理作用的液体洗涤介质进行气体洗涤来纯化含有作为目标组分的氢气和一氧化碳以及作为破坏性组分的二氧化碳和硫组分的粗合成气的方法和设备。

背景技术

用于通过物理或化学吸收或气体洗涤从工业粗气体中分离不希望的伴生物的方法是从现有技术熟知的。因此，此类方法可以用于从通过气化或重整含碳投入料而产生的粗合成气中安全地去除不想要的酸性成分(例如二氧化碳(CO₂)和硫化氢(H₂S))，并且还从想要的合成气成分(即，目标组分氢气(H₂)和一氧化碳(CO))中去除另外的成分(如羰基硫化物(COS)和氰化氢(HCN))至痕量。已知且经常采用的方法是一般在Ullmann'sEncyclopedia of Industrial Chemistry[乌尔曼工业化学百科全书]，第6版，第15卷，第399页及以下中描述的低温甲醇洗工艺。在低温甲醇洗工艺中，上述不想要的破坏性组分的吸收通过作为吸收剂或洗涤介质的冷甲醇(即冷却至显著低于环境温度的甲醇)实现，其中在粗气体与吸收介质/洗涤介质之间的强烈传质在吸收塔(也称为洗涤塔)中发生。随着甲醇温度降低和压力增加，不想要的气体成分的溶解度急剧增加，而对于氢气和一氧化碳保持几乎恒定。此外，甲醇具有即使在低至-75℃的温度下仍保持低粘度以及因此良好的传质和传热性能的优点。

负载有破坏性组分并用作洗涤介质的甲醇在低温甲醇洗工艺中循环通过再生装置。在再生装置中，通过物理手段使负载的甲醇没有吸收的气体。因此在第一再生步骤中，通过减压(所谓的闪蒸再生)和/或用气体例如氮气汽提从负载的甲醇洗涤介质中去除CO₂。在另外或替代的再生步骤中，通过加热(所谓的热再生)驱除含硫气体(COS和H₂S)。常常寻求产生几乎无CO₂的COS/H₂S气体，因为其经济的进一步加工受到与CO₂混合的损害。

在低温甲醇洗工艺中，在标准工艺与选择性低温甲醇洗工艺之间进行区分。在标准低温甲醇洗工艺中，伴生气体COS/H₂S和CO₂在一个吸收步骤中一起从粗合成气中被去除。相比之下，在所谓的选择性低温甲醇洗工艺中，含硫的伴生气体COS/H₂S和CO₂在单独的连续的吸收步骤中从粗合成气中被分别去除。这种选择性吸收通过适当地调节工艺参数、特别是洗涤介质与要吸收的气体的量比来实现。选择性吸收的优点是COS/H₂S和CO₂气体已在吸收中保持在很大程度上分开并且仅较小部分需要在甲醇的再生期间分离。这还允许使用下游工艺(比如克劳斯(Claus)工艺)回收存在的硫。

负载有酸性气体成分的洗涤介质的闪蒸再生可以按多级方式进行，其中机械功和冷量可以在减压中回收。因此，在从气流中分离酸性成分如CO₂、H₂S和COS的方法中，美国专利US 5067 972提出了用物理洗涤介质处理所述流。将负载有酸性气体成分的洗涤介质供应至压力递减的闪蒸容器级联中，并且如此释放的闪蒸气体在每种情况下在多级减压涡轮的两级之间供应。这回收了机械功和工艺冷量。