[发明专利]用于清洁粗合成气的吸收塔和方法

说明书

本发明涉及一种吸收塔，并且涉及其用于尤其在关于合成气速度的吸收塔的低负载状态下通过用吸收剂吸收从粗合成气中分离不想要的尤其是酸性的气体成分例如二氧化碳和硫化氢的用途。根据本发明，该清洁合成气中的限定浓度的二氧化碳通过将通过闪蒸再生而再生的吸收剂的至少一部分与借助于热再生而再生的吸收剂混合、之后将其再循环到该吸收塔中来建立。

技术领域

本发明涉及一种吸收塔，并且涉及其用于尤其在关于合成气速度的吸收塔的低负载状态下通过用吸收剂吸收从粗合成气中分离不想要的尤其是酸性的气体成分例如二氧化碳和硫化氢的用途。本发明进一步涉及一种用于使用本发明的吸收塔例如由粗合成气生产适合于甲醇合成的含二氧化碳的清洁合成气的方法。

背景技术

用于借助于物理或化学吸收或气体洗涤从工业粗气体中分离不想要的伴生物质的方法是从现有技术熟知的。例如，这种方法可以从通过气化或重整含碳原料而产生的粗合成气中可靠地去除不想要的酸性成分(例如二氧化碳(CO₂)和硫化氢(H₂S))，并且还从希望的合成气成分氢气(H₂)和一氧化碳(CO)中将另外的成分(如羰基硫化物(COS)和氰化氢(HCN))去除至痕量范围。一种已知且经常采用的方法是在Ullmann’s Encyclopedia ofIndustrial Chemistry[乌尔曼工业化学百科全书]，第六版，第15卷，第399页及以下中大体上进行描述的低温甲醇洗工艺。在该低温甲醇洗工艺中，上述不想要的破坏性组分被作为吸收剂或洗涤剂的冷甲醇(即，显著低于环境温度冷却的甲醇)吸收，在吸收塔中在粗气体与洗涤剂或吸收剂之间存在密集的传质。这显著增加了在降低的甲醇温度和增加的压力下不想要的气体成分的溶解度，而氢气和一氧化碳的溶解度几乎保持恒定。此外，甲醇具有甚至在低至-75℃的温度下仍具有低粘度的优势并且因此具有良好的传质和传热特性。

在低温甲醇洗工艺中，被用作吸收剂的负载有破坏性组分的甲醇通过再生装置进行循环。在这些再生装置中，通过物理途径使负载的甲醇无吸收的气体。这涉及在第一再生步骤中通过膨胀(被称为闪蒸再生)和/或用气体(例如氮气)从负载的甲醇吸收剂中汽提来去除CO₂。在另外或替代的再生步骤中，通过加热(被称为热再生)驱除出含硫气体(COS和H₂S)。目标常常是产生非常大量的无CO₂的COS/H₂S气体，因为其进一步加工在经济利益的角度上受到与CO₂混合的损害。

在低温甲醇洗工艺中，在标准低温甲醇洗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，将伴生的COS/H₂S气体和CO₂一起在一个吸收步骤中从粗合成气中去除。相比之下，在所谓的选择性低温甲醇洗工艺中，将含硫的伴生COS/H₂S气体和CO₂各自在单独的连续的吸收步骤中从粗合成气分离出来。通过合适地调节工艺参数、尤其是吸收剂与有待吸收的气体的定量比率使得这种选择性吸收成为可能。选择性吸收的优点是COS/H₂S气体和CO₂气体甚至在吸收中在很大程度上保持分开，并且仅相对小的部分必须在甲醇的再生中分离出来。此外，以这种方式，使得在下游工艺(例如克劳斯(Claus)工艺)的辅助下存在的硫回收成为可能。

在通常通过多个再生步骤之后，将已不含这些破坏性组分(即，常规地低温甲醇洗工艺中的甲醇)的吸收剂的多个子流再循环到吸收塔中。通过热再生而再生的吸收剂具有最高的纯度，并且因此用于已再纯化的合成气的精细洗涤或精细吸收；因此，该精细洗涤或精细吸收构成在该清洁的合成气作为清洁合成气典型地在吸收塔上端离开该吸收塔之前的最后洗涤阶段。通过闪蒸再生而再生的吸收剂具有稍低的纯度，并且尤其仍部分负载有二氧化碳。这种吸收剂在所谓的主要CO₂洗涤中使用，该主要CO₂洗涤从通过吸收塔的合成气的视角来说被安排在精细洗涤的上游，即，典型地在精细洗涤阶段下方。