NO169105B - Fremgangsmaate for fjerning av sure gasser fra gassblandinger - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte for fjerning av sure gasser som CO2 og ItøS fra gas sb land inge r. Mere spesielt reduserer foreliggende oppfinnelse vesentlig det forbruk av varme som er nødvendig for regenerering av den rike alkaliske vaskeoppløsning som benyttes for å fjerne sure gasser fra gassblandinger.

Den industrielle viktighet av gassvaskingsprosesser som involverer massefjerning av sure gasser, spesielt CO2 og H2S, fra forskjellige rågassblandinger, er stadig økende. Ef ter hvert som behovet for syntetiske brennstoffer og syntesegas-ser avledet fra brennstoffkilder som naturgass, olje og kull, øker, er det et stadig økende behov for effektive prosesser for fjerning av sure gasser fra rågassblandinger som dannes. Ved fremstilling av syntetisk metan fra nafta, brenselsolje eller kull, blir for eksempel utgangsmaterialet underkastet reformering eller partiell oksydasjon, noe som gir en rågass som inneholder for eksempel fra 20 og helt opp til 50% CO2 sammen med mindre mengder H2S der svovelholdig utgangsmateriale benyttes. Ved raffinering av naturgass for fremstilling av hydrogen for ammoniakksyntese eller hydroge-ner ingsreaks Joner produseres det på samme måte en rågass som vanligvis inneholder fra 16 til 20 % CO2, der alt må fjernes før ammoniakksyntesetrinnet.

Et typisk system for å fjerne sure gasser fra gassblandingene som for eksempel beskrevet i US-PS 3 823 222 og 4 160 810 består i en absorber hvori mategassen inneholdende de sure gasskomponenter vaskes motstrøms ved forhøyet trykk med en alkalisk vaskeoppløsning. Den resulterende anrikede oppløs-ning inneholdende utvaskede sure gasser regenereres så ved flashing av en mindre del av de absorberte sure gasser når den anrikede oppløsning når damphodet i dampstrippekolonne der den så kokes og dampen strippes for å gi en utmagret oppløsning som kan tilbakeføres til absorberen.

I en alternativ prosess som beskrevet for eksempel i TJS-PS 4 537 753 og 4 551 158 er dampstrippekolonnen i den ovenfor nevnte prosess eliminert og den anrikede vaskeoppløsning regenereres ved flashing i et eller flere flashtrinn.

I US-PS 3 622 267 blir anriket vaskeoppløsning flashet og så ført gjennom en dampstrippekolonne. Overtopp-dampstrømmen fra dampstrippekolonnen inneholdende fjernede sure gasser og damp innføres i flashanordninger og benyttes som et ytterligere strippemedium.

Imidlertid foreligger det fremdeles et behov for å utvikle en ennu mere effektiv og økonomisk prosess for fjerning av sure gasser ved hjelp av en vaskeoppløsning og efterfølgende regenerering av vaskeoppløsningen som er anriket på sure gasser.

Søkeren har nu funnet en forbedret fremgangsmåte for fjerning av sure gasser fra en gassblanding, hvilken prosess er mere effektiv og økonomisk enn den i de kjente teknikker. Mere spesielt blir ifølge oppfinnelsen mengden eksternvarme som behøves for regenereringen av vaskeoppløsningen og de derav følgende omkostninger, sammenlignet med kjent_teknikk, sterkt redusert. Generelt og i den mest vidtfavnende form kombi-nerer foreliggende oppfinnelse på en unik måte begge de to ovenfor nevnte kjente regenereringsteknikker, nemlig dampstrippesystemet og flashsystemet, på en slik måte at lavnivå-spilllvarmekildene fra dampstrippesystemet på en mere effektiv måte kan benyttes for den regerering som skjer i flashsystemet, og i en foretrukket utførelsesform, trekker man også nytte av til nu ikke utnyttede varmekilder fra absorbsjonssonen for å oppvarme surgassfylt (anriket) vaskeoppløsning som tilføres til strippesystemet for derved å redusere den varmebelastning som trenges i dette system.

Mere spesielt omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for fjerning av sure gasser fra en mategass ved hjelp av en vandig alkalisk vaskeoppløsning som kontinuerlig resirkuleres mellom en absorbsjonssone der de sure gasser absorberes av vaskeoppløsningen for derved å danne en anriket vaske-oppløsning og en regenerasjonssone hvori de sure gasser desorberes fra den anrikede vaskeoppløsning for å gi en utarmet oppløsning, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at den omfatter å regenerere den anrikede oppløsning i en regenereringssone som omfatter 1) en dampstrippesone og 2) en flashsone inneholdende minst et flashtrinn og et surgass-strippetrinn der: a) en første andel av den anrikede vaskeoppløsning føres gjennom dampstrippedelen for regenerering til en utmagret oppløsning som resirkuleres til absorbsjonssonen, og en dampstrøm inneholdende fjernede sure gasser og damp således til flashtrinnet;

b) en andre del av den anrikede vaskeoppløsning føres til et flashtrinn der oppløsningen flashes for å fjerne

sure gasser og damp for derved å danne en partielt regenerert oppløsning;

c) den partielt regenererte oppløsning føres gjennom surgass-strippetrinnet der den partielt regenererte

oppløsning kommer i motstrøms kontakt med og strippes av dampstrømmen fra dampstrippesonen for å fjerne sure gasser og damp fra den partielt regenererte oppløsning;

og

d) den utmagrede vaskeoppløsning som forlater dampstrippedelen benyttes for å oppvarme den partielt regenererte

oppløsning i flashtrinnet for derved å danne damp som stripper ytterligere sure gasser fra den partielt regenererte oppløsning.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen består absorbsjonssonen av to trinn som omfatter et første trinn gjennom hvilket mategassen føres og der mesteparten av de sure gasser fjernes, generelt minst ca. 50 - 75 % av de sure gasser, og et andre trinn gjennom hvilket mategassen derefter føres og hvori ytterligere sure gasser fjernes. I denne foretrukne utførelsesform blir vaskeoppløsningen som benyttes i det første trinn fortrinnsvis regenerert ved flash og motstrøms-stripping med fjernet avfallsblanding sur gass/damp ved bruk av varmen fra den utmagrede oppløsning som forlater dampstrippedelen for å understøtte sur gassfjerning mens vaskeoppløsningen som benyttes i det andre trinn regenereres ved trykkreduksjon fulgt av koking og dampstripping.

Ved å benytte overtopp-dampstrømmen fra dampstrippedelen av regenereringssonen som inneholder de fjernede sure gasser og damp som et strippemedium i flashdelen i regenereringssonen og ved å benytte lavnivåvarmen fra den utmagrede oppløsning som forlater dampstrippedelen i flashdelen for å danne ytterligere damp som understøtter stripping av de sure gasser fra den anrikede oppløsning i flashdelen, oppnås en lang rekke fordeler: 1. Metoden eliminerer behovet for ytre varme for gjenoppvar-ming av den flashede regenererte vaskeoppløsning. Som velkjent for fagmannen er varmetilsetning nødvendig for å gjenoppvarme oppløsningen til den opprinnelige absorbsjons-temperatur for å oppveie den varme som tapes til fordampings-varme under flashing og som forårsaker et temperaturfall i oppløsningen. Hvis oppløsningen ikke gjenoppvarmes kan ytterligere flashing av sure gasser ikke opprettholdes på kontinuerlig basis. 2. Metoden resulterer i lavere sure gasskonsentrasjoner i den regenererte oppløsning sammenlignet med oppløsninger som ganske enkelt flashes, noe som fører til et lavere likevekts-tilbaketrykk av CO2 fra oppløsningen i det første trinn i absorbsjonssonen, noe som tillater at en større andel CO2 kan fjernes 1 dette trinn. COg som fjernes i det første trinn i absorbsjonssonen krever ingen ytre varme for desorbsjon. 3. Metoden resulterer i høyere absorbsjon av sure gasser pr. enhet absorbsjonsoppløsning som resirkuleres, noe som reduserer resirkuleringskravene. 4. Den lavere konsentrasjon av sur gass i oppløsningen tillater også hvis ønskelig tilsetting av anriket oppløsning fra det andre trinn i absorbsjonssonen til det første trinn for å fjerne ytterligere sure gasser i dette trinn, noe som ytterligere reduserer oppløsningssirkulasjonen.

I en annen utførelsesform av oppfinnelsen har foreliggende søker oppdaget at en ytterligere reduksjon av ytre varmetil-førsel til prosessen kan oppnås ved å flashe den anrikede vaskede oppløsning i to eller flere trinn med direkte kontakt mellom fjernet avgas sb land ing av sure gasser og damp ved et mellomliggende flashtrykk. For trykkreduksjon i to trinn blir således den direkte kontaktoppvarming og stripping med blandingen fortrinnsvis gjennomført efter det første flashtrinn .

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er det for eksempel mulig å redusere eksternvarmekravene for å fjerne COg fra ammoniakksyntesegass til et område fra 8 334 til 11 112 kcal/kmol C02. Dette må sammenlignes med 25 002 til 30 558 kg/kmol COg for systemer uten intern varmegjenvinning.

Oppfinnelsen skal beskrives under henvisning til tegningene. Fig. 1 er et skjematisk flytdiagram for oppfinnelsen som bruker en ettrinns trykkreduksjon fulgt av direkte kontakt oppvarming og stripping med en avgassblanding av sure gasser og damp i forbindelse med oppvarming som benytter en utmagret oppløsning som forlater dampstrippeseksjonen som kilde for lavnivåvarme; og Fig. 2 er et skjematisk flytdiagram av en annen utførelses-form av oppfinnelsen som benytter totrinns trykkreduksjon med direkte kontaktoppvarming og stripping med en avgas sb land ing av sure gasser og damp mellom de to flashtrinnene under anvendelse av varme fra den utmagrede oppløsning som forlater dampstrippeedelen i forbindelse med det andre flashtrinn.

Oppfinnelsen kan anvendes på systemer som benytter enhver regenererbar vandig alkalisk skrubbeoppløsning inkludert vandige oppløsninger av alkalimetallkarbonater, spesielt kaliumkarbonat, vandige oppløsninger av etanolaminer, eller alkalimetallfosfater. Spesielt foretrukket er relativt konsentrerte kaliumkarbonat-oppløsninger med et kaliumkarbonat innhold på 15 til 4556 og helst 20 til 35# på vektbasis. Kaliumkarbonat-oppløsninger blir fortrinnsvis aktivert ved tilsetning av additiver som aminer, spesielt etanolaminer og sterisk hindrede aminer, alkalimetallborater som kaliumborat eller natriumborat, arsenforbindelser som oksyder, fosfater enten individuelt eller i kombinasjon, og aminosyrer som glycin eller andre additiver som tenderer til å øke absorbsjonen og desorbsjonen av sur gass i kalium-karbonatoppløsningen.

En hensiktsmessig måte for definering av COg-innholdet i alkaliske karbonatoppløsninger er ved å benytte uttrykket "brøkdel omdanning av karbonat", angitt som Fc. Fc er den brøkdel av alkalikarbonatet som omdannes til bikarbonat. Således vil en utmagret oppløsning ha en lavere Fc-verdi (ca. 0,20 - 0,40) enn en anriket oppløsning (ca. 0,70 - 0,95). Generelt er en anriket oppløsning begrenset til en maksimal Fc-verdi på ca. 0,95 fordi en Fc-verdi på 1,0 indikerer total omdanning til bikarbonat, noe som fysikalsk ikke kan gjennom-føres .

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse der en andel av den anrikede vaskeoppløsning flashbehandles fulgt av direkte kontaktoppvarming og stripping med en avgassblanding av sur gass og damp og der varme fra den utmagrede oppløsning som forlater dampstrippedelen benyttes for å danne damp enten i flashtrinnet eller i direkte kontakttrinnet som tar sikte på sur gassfjerning, er det funnet at Fc-verdien reduseres til ca. 0,60 til ca. 0,65 fra en opprinnelig verdi på 0,90. I tilknytning til dette blir det i den kjente teknikk der den anrikede vaskeoppløsning kun flashbehandles, forventet at man ved å starte med en Fc-verdi på 0,90 vil oppnå en sluttopp-løsning efter flashing med en Fc-verdi på ca. 0,70 til 0,75. Evnen til foreliggende oppfinnelse til å redusere Fc-verdien i en ennu større grad enn det som har vært vanlig i den kjente teknikk resulterer i en reduksjon av vaskeoppløsnings-sirkuleringsmengden på ca. 40 til 50% for den samme grad av C02-fjerning. Således tillater i tillegg den lavere Fc-verdi som oppstår fra direkte kontakt trinnet for avgassblandingen sur gass/damp og anvendelse av lavnivåvarme fra den utmagrede oppløsning som forlater dampstrippeseksjonen hvis ønskelig tilsetning av anriket oppløsning fra det andre trinn i absorbsjonssonen til det første trinn i den utførelsesform der to trinn benyttes. Dette øker den respektive mengde av vaskeoppløsning som er nødvendig for det første absorbsjons-trinn.

I den foretrukne utførelsesform av foreliggende oppfinnelse der to trinn benyttes for absorbsjon vil mengden COg som fjernes i det første trinn generelt ligge fra ca. 50 til 75% av det som fjernes totalt. Mengden fjerning vil avhenge av COg-konsentrasjonen og trykket i mategassen. Det foretrukne område for COg-partialtrykket for gassen som forlater det første trinn i absorbsjonssonen er 1,76 - 4,22 kg/cm<2> men oppfinnelsen kan med fordel benyttes ved COg-partialtrykk fra 1,05 til 7,03 kg/cm<2> på dette punkt. Mens det er ønskelig å fjerne en stor mengde sur gass i det første trinn i absorbsjonssonen er det en optimal grense for hver gassblanding. Det må være en tilstrekkelig mengde COg som fjernes i det andre trinn 1 absorbsjonssonen slik at nok vaskeoppløsning som forlater dette andre trinn og regenereres ved dampstrippedelen ved regenereringssonen har en blanding av damp og C02 med egnet sammensetning og mengde for direkte-kontakttrinnet ifølge oppfinnelsen og for utnyttelse av lavnivåvarmen der. Mere spesielt må ved direkte kontakt oppvarming og stripping av den rike oppløsning fra det første trinn,, i absorbs jonssonen og efter trykkreduksjonen, dampen som forlater regeneratoren ha et tilstrekkelig høyt damp-partialtrykk og tilstrekkelig lavt COg-partialtrykk og være av tilstrekkelig mengde til å oppvarme og strippe flashet oppløsning ved direkte motstrømskontakt.

Flashing av den anrikede oppløsning i to trinn eller mer, noe som inkluderer oppvarming og stripping ved direkte kontakt med blandingen sur gass/damp fra strippetrinnet som over toppdamp efter det første trinn av trykkreduksjonen gir generelt bedre resultater enn et ettrinns flashtrinn som følges av et direkte kontakt trinn. Dette skyldes at Fc-verdien og oppløsningstemperaturen ved det mellomliggende flashtrykk er høyere enn efter det siste trykkreduksjons-trinn. Likevektsdamptrykket for COg er derfor høyere og mere COg-stripping kan oppnås ved kontakt med blandingen sur gass/damp. Ved videre å forvarme oppløsningen med direkte-kontakttrinnet før det neste flashtrinn, inntrer mere flashing av COg. Mere enn to flashtrinn kan benyttes der direkte-kontakttrinnet anvendes med det mest egnede mellomliggende trykk. Herefter vil vaskeoppløsningen som er regenerert ved hjelp av flashing og direkte kontaktoppvarming og stripping med en avga ssb land ing av sur gass og damp i forbindelse med anvendelse av lavnivåvarme fra den utmagrede oppløsning fra dampstrippedelen kalles "trykksvingoppløs-ning".

Lavnivåvarmen som er til stede i den utmagrede oppløsning fra dampstrippedelen av regenereringssonen kan benyttes i et flashtrinn for å danne ytterligere damp for stripping av sure gasser i flashtrinnet og/eller kan benyttes i sur gasstrippe-trinnet (her også kalt "direkte kontaktor") der den direkte kontakt mellom anriket oppløsning skjer med en avgassblanding av sur gass og damp som kommer fra dampstrippedelen hvori surgasstrippetrinnsdamp også kan dannes for å understøtte stripping av sure gasser fra den anrikede oppløsning. Videre kan lavnivåvarmen fra den utmagrede oppløsning av dampstrippedelen også benyttes for å oppvarme den relativt koldere utmagrede oppløsning som kommer fra flashdelen av regenereringssonen før tilbakeføring til absorberen.

Oppfinnelsen beskrives og illustreres best i de følgende eksempler. Mategassen for disse eksempler er ammoniakksyntesegass med en kapasitet på 1.000 metriske tonn NH3/dag. Strømningshastigheten er ca. 6 804 kmol/time tørrgass og gassen befinner seg ved 28,87 kg/cm<2> abs. og 93,3"C når den innføres til absorbsjonssonen. Gassen inneholder 1 225 kmol COg/time, 18 mol-%, og er vannmettet.

Absorbsjonssonen som benyttes i eksemplene består av to trinn og består av en absorbsjonskolonne med en bunn- (første trinn) del og en topp- (andre trinn) del. Toppabsorberen kan ha en enkeltstrøms eller regenerert vaskeoppløsning som råstoff eller, som benyttet i eksemplene, kan_ det benyttes en splittstrøm. I begge eksempler forlater mategassen bunnabsorberen ved en COg konsentrasjon på ca. 8,0 mol-% slik at ca. 784 kmol/COg/time er fjernet i denne bunnabsorber. Gjenværende COg fjernes i toppabsorberen til en restkonsen-trasjon på 0,10 mol-%, noe som utgjør en fjerning på ca. 472 kmol COg/time i toppabsorberen.

Eksempel 1

Under henvisning til Fig. 1 kommer gassmategassen inn i bunnabsorberen 2 via rørledning 1 ved en temperatur på 93,3°C og 28,82 kg/cm<2> abs. Motstrøms føres det inn en kombinert varm strøm av alkalisk karbonatoppløsning, bestående av ca.

72 vekt-# trykksvingoppløsning fra rørledning 24, mens resten i det vesentlige er partielt avkjølt anriket oppløsning fra toppabsorberdelen 9 og som kommer inn over topp av bunnabsorberdelen 2. Oppløsningen fra toppabsorberdelen 3 trer ut via rørledning 26, strømmer gjennom varmeveksleren 27 til rørledning 29 og kombineres med trykksvingoppløsning i rørledning 25. Alle kolonner inneholder konvensjonelle pakker eller bunner.

Partielt skrubbet gass forlater bunnabsorbsjonsdelen 2 og strømmer gjennom trakten 2a i toppabsorberdelen 3. Den varme anrikede oppløsning forlater absorberdelen 2 via rørledning 4 og trykkreduksjonsventilen 5 for tilløp til flashkammeret 6 der COg og dampflashes. En liten strøm vann kan tre inn i flashkammeret via rørledning 6 og derved redusere medføring av oppløsning. De karakteristiske trekk ved den anrikede oppløsning før flashing og efter flashing er angitt i Tabell 1 nedenfor.

Oppløsningen som forlater flashkammeret 6 gjennom rørledning 7 deles. En mindre andel av tilstrekkelig mengde til å fjerne den ønskede mengde COg i toppabsorberen, del 3, ca. 28%, strømmer via rørledningen 8, trykkdrevet av en pumpe 9, og strømmer til oppløsning/oppløsning-varmeveksleren 28 via rørledningen 10. I en ikke vist variant_ kan pumpen 9 elimineres ved å splitte strømmen 4 i to strømmer, en strøm som går direkte til regeneratoren 31 mens den andre tilføres til kammeret 6. I denne utførelsesform er trykket i absorberen alene tilstrekkelig til å drive oppløsningsstrømmen til regeneratoren uten behovet for en pumpe.

Hovedandelen av oppløsningen strømmer gjennom rørledningen 12 til direkte kontaktoren for motstrøms oppvarming og stripping via over toppdampstrømmen som forlater regeneratoren 31 og strømmer gjennom ledningen 19. Direktekontaktoren 13 oppvarmes ved varmeveksleren 52 som mates med utmagret oppløsning fra regeneratoren 31 via ledning 50. Regeneratoren 31 drives ved et topptrykk som er høyt nok til akkurat å tillate at toppdampen strømmer gjennom direktekontaktoren 13, ledningen 14 og sjekkventilen 15 til surgasskjøleren 17. Sur gass slippes ut fra ledning 18. Oppløsningen som forlater direktekontaktoren 13 har de karakteristika som er angitt i den tredje kolonne i tabellen nedenfra. I direktekontaktoren er Fc-verdien redusert fra 0,698 til 0,67 og oppløsningen oppvarmet fra 90 til 92,2 °C ved hvilken den kan understøtte utløpjsbetingelsene for anriket oppløsning som trer ut fra bunnabsorberdelen 2.

Det skal påpekes at den mengde COg som gjenvinnes i hver del av absorberen og den mengde oppløsning som sirkuleres i hver del fortrinnsvis er slik at over toppdampen fra regeneratoren gir tilstrekkelige mengder og egnede partialtrykk for damp og COg for å kunne oppvarme og strippe COg fra efter-flashopp-løsningen i direktekontaktoren. Partialtrykket for dampen som går inn i direktekontaktoren bør være høyt nok slik at det er en positiv drivkraft fra dampen til oppløsningen selv efter at en del av dampen kondenserer for derved å gi varme, for oppvarming av oppløsningen og for endoterm dekomponering av bikarbonat. Samtidig må COg-partialtrykket i kontaktoren være lavt nok slik at det er en drivkraft for COg-stripping fra oppløsningen til dampen. Den COg som strippes i direktekontaktoren understøtter til dette opprinnelig inngangsdampen slik at COg-partialtrykket i dampen øker. For både damp og COg er det begrensende betingelser når det gjelder mengden stripping og oppvarming som kan skje i direktekontaktoren definert ved sammensetningen og mengden av COg og damp i overtoppdampene som kommer til direktekontaktoren, og Fc-verdien og temperaturen for den flashede anrikede oppløsning som bringes i kontakt med overtoppdampene. Generelt vil mengden regenerert oppløsning som mates til toppdelen av absorberen være 20 - 4056 av det totale råstoff som mates til begge absorberdeler. I dette eksempel er mengden tilmatning til toppabsorberdelen 3 ca. 3056.

Oppløsning fra direktekontaktoren 13 strømmer gjennom rørledning 20 og pumpen 21 for tilbakeføring til absorber-bunndelen 2 via ledning 22. Denne oppløsning strømmer til varmeveksleren 23 som er tilveiebragt for å øke oppløsnings-temperaturen før den via ledning 24 kombineres med den anrikede oppløsning fra toppdelen 3 som strømmer i rørled-ning 29. Varmen som benyttes for varmeveksleren 23 avledes fra lavnivåvarmen som er til stede i den utmagrede oppløsning fra Regeneratoren 31 via ledning 39. Som nevnt strømmer overtoppdampene fra direktekontaktoren 13 gjennom ledningen 14, sjekkventilen 15 og kombineres så med flashet gass fra kammeret 6 som strømmer i rørledning 11. De kombinerte dampstrømmer strømmer gjennom ledning 16 til surgasskjøleren 17 og trer ut via rørledning 18.

Den mindre andel av oppløsning fra kammeret 6 strømmer efter oppvarming i varmeveksleren 28 igjennom ledning 30 til regeneratoren 31 for koking og stripping. Damp oppnås i omkokeren 32 hvori oppløsningen kokes ved bruk av varme fra en ytre kilde, fortrinnsvis den varme syntesemategass. Varme tilmåtes også via dampejektoren 36 som driver trykket av damp som dannes ved flashing av utmagret oppløsning ved et trykk under det i regeneratoren i flashtanken 34. Damp mates til ejektorene via ledning 35. Denne damp i bevegelse kan dannes i en kondensatomkoker ved bruk av varme i syntesegassen som beskrevet i US-PS 3 823 222 og 4 160 810. Damp fra en ytre ekstern kilde kan også benyttes.

Den utmagrede oppløsning forlater flashbeholderen 34 via ledning 37 og pumpes så via pumpen 38 gjennom ledning 39 til varmeveksleren 23 der noe av medført varme benyttes for å oppvarme den koldere trykksvingoppløsning før denne resirkuleres til absorberen. Pumpen 38 pumper også en andel av den utmagrede oppløsning til varmeveksleren 32 inneholdt i direktekontaktoren 13 som så passeres via ledning 54 for kombinering med gjenværende utmagret oppløsning i ledning 40. Den kombinerte utmagrede oppløsning strømmer så gjennom rørledning 40 til toppdelen 3 av absorberen. En del av oppløsningen føres gjennom ledningen 41 til kjøleren 42 før den trer inn i toppen av kolonnen via ledning 43. Mesteparten av utmagret oppløsning, ca. 7556, blir uavkjølt matet til et mellomliggende punkt i absorberdelen 3 via ledning 44. Renset gass forlater absorbertoppdelen 3 via rørledning 45 og inneholder 0,10 mol-56 COg eller mindre.

Den ajirikede oppløsning trekkes av via toppabsorberdelen 3 via ledningen 26 og nivåkontrollventilen 27 for strømning til varmeveksleren 28. Den forlater denne via rørledning 29 for kombinering med trykksvingoppløsningen der de kombinerte strømmer trer inn i bunnabsorberdelen 2 via ledning 25.

Netto ekstern varme (summen av varme til omkokeren 32 og damp til ejektorene 36) for å drive prosessen som beskrevet i dette eksempel utgjør ca. 11 279 kmol COg. For en regene-reringsprosess som benytter en flashteknikk uten direkte kontakttrinnet ifølge oppfinnelsen med nøyaktig samme internvarmegjenvinning for regeneratoren (flashbeholderen 34 og ejektorene 36 under samme betingelse), utgjør netto eksternvarme ca. 17 224 kmol COg.

Eksempel 2

Figur 2 viser to-trinns trykkreduksjonen av den anrikede oppløsning fra bunndelen av absorberen. Flere trykkreduk-sjonstrinn kan også benyttes.

Mategass trer inn i rørledning 1 for tilførsel til bunnabsorberdelen 2 og vaskes av kombinert oppløsning fra ledning 30. Denne oppløsning består av en mindre andel på 20 til 3556 partielt avkjølt anriket oppløsning fra toppabsorberdelen 3, i dette eksempel 3056, mens resten av oppløsningen kommer fra trykksvingsonen. Partielt renset gass strømmer oppover gjennom trakten 2a til toppdelen av absorberen for sluttrensing. Anriket oppløsning fra bunnabsorberen trer ut via rørledning 4 via trykkreduksjonsventilen 5 til flashkammeret 6 der trykket reduseres til 1,6 kg/cm<2> abs. Vann kan tilsettes via rørledning 6a. Flashet gass trer ut på toppen av kammeret 6 via ledningen 11 og trykkregulatoren 12. Oppløsningen forlater kammeret 6 via ledningen 7 og en andel tilstrekkelig for toppabsorberen 3 trekkes av via ledningen 11. Denne settes under trykk ved pumpen 9 og strømmer gjennom ledningen 10 til oppløsning/oppløsning-varmeveksleren 33. Egenskapene for oppløsningen på dette punkt er angitt i den fjerde kolonne i Tabell 1.

Hovedandelen av oppløsningen som forlater kammeret 6 via ledningen 7 strømmer via ledningen 8a til direkte kontaktoren 13. Denne oppløsning oppvarmes og strippes ved hjelp av en damp/COg-blanding der mesteparten, 69% i dette eksempel, er overtopp fra regeneratoren 35. Resten er overtopp fra sluttflash- og strippingen i beholderen 22 som komprimeres og trer inn med regenerator-overtopp via ledning 19a. Overtoppdampen forlater beholderen 13 via ledningen 14, strømmer gjennom sjekkventilen 15 og kombineres med flashet damp fra kammeret 6. Efter sammenføring strømmer surgassdampen gjennom ledning 16 til kjøleren 17 for utslipp eller gjenvinning via ledning 18.

Oppløsning fra direktekontaktoren 13, oppvarmet og strippet fra inngangsbetingelsene, går ut via ledning 20. I det herværende eksempel blir oppløsningen oppvarmet fra 95 til 96,6°C og Fc-verdien redusert fra 0,757 til 0,73 i kontaktoren 3. Oppløsningen strømmer gjennom trykkreduksjonsventilen 21 til beholderen 22 som arbeider ved sluttflash-trykket på 1,05 kg/cm<2> abs. Varme tilsettes ved bunnen via varmeveksleren 42. Varme tilføres ved avkjøling av utmagret oppløsning som benyttes i toppabsorberdelen. Oppvarmingen av oppløsningen forårsaker dannelse av damp som i sin tur understøtter fjerning av ytterligere sure gasser fra vaskeoppløsningen ved den stripping som skjer ved denne dannede damp. Damp og COg forlater toppen av beholderen 22 via ledningen 23 og settes under trykk av overtoppdampen fra regeneratoren, i dette tilfelle ca. 1,6 kg/cm<2> abs. via kompressoren 24. Denne komprimerte damp strømmer gjennom ledningen 25 for kombinering med regenerator overtoppdamper som strømmer i ledning 19 for tilførsel ved bunnen av direktekontaktoren 13.

Trykksvingoppløsningen har ved sluttbetingelsene (se siste kolonne i Tabell 1 nedenfor) en Fc-verdi lik 0,648 og en tempexatur på 92,8<*>C og forlater beholderen 22 via ledningen 26 og fortsetter gjennom ledningen 27 til pumpen 28 for tilbakeføring til toppen av bunnabsorberdelen 2 via ledning-ene 29 og 30. Suppleringsvann kan tilsettes via ledningen 22a.

En mindre andel av oppløsningen fra det mellomliggende flashkammer 6 strømmer gjennom ledningen 10 til varmeveksleren 33 der den oppvarmes før strømning gjennom ledningen 33a til regeneratoren 35. Oppløsningen strippes ved hjelp av damp dannet i omkokeren 36, oppvarmet eksternt ved hjelp av varm syntesegass eller ved hjelp av varme fra andre kilder. Den utmagrede oppløsning blir grundig regenerert til en Fc-verdi på 0,33 for å gi sluttrensing. Den forlater regeneratoren 35 via ledningen 37 og trykkreduseres i flashbeholderen 38 til en flash-lavtrykksstrøm. Denne strøm returneres til regeneratoren 35 ved hjelp av ejektorer 39 og ledningen 39a for å redusere eksternvarmekravene. Drivdamp for ejektorene trer inn via ledningen 40.

Den utmagrede oppløsning forlater flashtanken 38 via ledning 41 og strømmer til varmeveksleren 42 for å tilveiebringe varme for det andre flashtrinn. Den strømmer derefter gjennom ledningen 43 til pumpen 44 og ledningen 45. Den utmagrede oppløsning blir så delt i en mindre del som strømmer via ledning 46 og kjøleren 47 for inngang til toppen av absorberdelen 3 via ledningen 48 og en større del som strømmer uavkjølt via ledningen 49 til et lavere innløp i absorberdelen 3 via ledningen 50. Anriket oppløsning trekkes av fra skorstenstrakten 2a ved bunnen av absorberdelen 3 via ledningen 31 og via nivåkontrollventilen 32 til varmeveksleren 33 der den vil avkjøles noe. Til slutt strømmer den gjennom ledningen 34 for kombinering med trykksving-oppløsning før tilførsel til bunnabsorberdelen 2 via ledning 3.

Generatoren 35 arbeider ved et topptrykk noe over det mellomliggende anriket oppløsningsflashtrykk på 1,6 kg/cm<2 >abs. for å tillate at damp strømmer gjennom direktekontaktoren 13 og gasskjøleren 14. Netto eksternvarmeinnløp for dette eksempel (omkokervarme + drivdamp) for det samme 1.000 metriske tonn/dag NH3 som i Eksempel 1 er ca. 9445 kcal/kmol C02.

En sammenligning mellom trykkreduksjonsflashing basert på de ovenfor angitte eksempler er angitt nedenfor i Tabell 1:

Den anrikede oppløsning med. en Fc-verdi på 0,90 kan oppnås i trykksvingdrift på grunn av den relativt lave driftstempera-tur i bunnabsorberdelen, det vil si ca. 92,2 til 100°C. Ved konvensjonell drift av absorberen uten bruk av trykksving-oppløsning er Fc-verdien for den anrikede oppløsning generelt ikke større enn ca. 0,80 til 0,83 på grunn av den høyere temperatur ved bunnen av absorberen som nemlig ligger ca. 11 til 27°C høyere ved vanlig teknikk, altså ved ca. 110 til 127° C.„ På grunn av den høyere temperatur nærmer likevekts-temperaturen for COg for oppløsningen seg den til mategassen ved en lavere omdanning (Fc).

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det mulig å benytte to totalt forskjellige alkaliske vaskeoppløsninger. En oppløsning vil resirkuleres mellom toppdelen av absorberen og dampstrippekolonnen mens den andre resirkuleres mellom bunndelen av absorberen og flash-direktekontakt regenerer-ingssystemet.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for fjerning av sure gasser fra en mategass ved hjelp av en vandig alkalisk vaskeoppløsning som kontinuerlig resirkuleres mellom en absorbsjonssone der de sure gasser absorberes av vaskeoppløsningen for derved å danne en anriket vaskeoppløsning og en regenerasjonssone hvori de sure gasser desorberes fra den anrikede vaskeoppløsning for å gi en utarmet oppløsning, karakterisert ved at den omfatter å regenerere den anrikede oppløsning i en regenereringssone som omfatter 1) en dampstrippesone og 2) en flashsone inneholdende minst et flashtrinn og et surgass-strippetrinn der: a) en første andel av den anrikede vaskeoppløsning føres gjennom dampstrippedelen for regenerering til en utmagret oppløsning som resirkuleres til absorbsjonssonen, og en dampstrøm inneholdende fjernede sure gasser og damp således til flashtrinnet; b) en andre del av den anrikede vaskeoppløsning føres til et flashtrinn der oppløsningen flashes for å fjerne sure gasser og damp for derved å danne en partielt regenerert oppløsning; c) den partielt regenererte oppløsning føres gjennom surgass-strippetrinnet der den partielt regenererte oppløsning kommer i motstrøms kontakt med og strippes av dampstrømmen fra dampstrippesonen for å fjerne sure gasser og damp fra den partielt regenererte oppløsning; og d) den utmagrede vaskeoppløsning som forlater dampstrippedelen benyttes for å oppvarme den partielt regenererte oppløsning i flashtrinnet for derved å danne damp som stripper ytterligere sure gasser fra den partielt regenererte oppløsning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den første andel av anriket vaskeoppløsning flashbehandles før tilførsel til dampstrippedelen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den første andel av anriket vaskeoppløsning flashbehandles i flashtrinnet der den andre del av anriket vaskeoppløsning flashbehandles.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at mategassen er en varm, dampholdig gass.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert ved at den første del av den anrikede vaskeoppløsning indirekte oppvarmes i dampstrippedelen med den varme dampholdige mategass.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utmagret vaskeoppløsning som forlater dampstrippedelen flashbehandles før tilbakeføring til absorbsjonssonen for å fjerne lavtrykksdamp som så resirkuleres til dampstrippedelen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at absorbsjonssonen består av to trinn omfattende et første trinn gjennom hvilket mategassen føres og hvori mesteparten av sure gasser fjernes og et andre trinn gjennom hvilket mategassen derefter føres og der ytterligere sure gasser fjernes.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert ved at utarmet oppløsning som regenereres i dampstrippedelen resirkuleres til det andre trinn av absorbsjonssonen og utmagret oppløsning som regenereres i flashdelen resirkuleres til det første trinn i absorbsjonssonen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at partielt anriket vaskeoppløsning fra det andre trinnet i absorbsjonssonen innføres som en vaskeoppløsning i det første trinn i absorbsjonssonen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert ved at den partielt anrikede vaskeoppløsning fra det andre trinn i absorbsjonssonen når den innføres som vaskeoppløsning i det første trinn i absorbsjonssone benyttes for indirekte å oppvarme den første del av anriket vaskeoppløsning som innføres til dampstrippedelen og som på forhånd er flash-behandlet for å fjerne sure gasser.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert ved at den første del av anriket vaskeoppløsning trekkes av fra det andre trinn av absorbsjonssonen og den andre del av den anrikede vaskeoppløsning trekkes av fra det første trinn av absorbsjonssonen og der hver andel er en forskjellig alkalisk vaskeoppløsning.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at utarmet oppløsning som forlater dampstrippedelen benyttes som vaskeoppløsning i det andre trinn i absorbsjonssonen og at den utarmede oppløsning som forlater flashdelen benyttes som vaskeoppløsning i det første trinn i absorbsjonssonen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert ved at temperaturen i det første trinn i absorbsjonssonen ligger innen området 92,2 til 100,5°C.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakter 1 sert ved at den partielt regenererte oppløsning som føres gjennom surgass-strippetrinnet så føres gjennom ett eller flere ytterligere flashtrinn og der de flashbehandlede sure gasser og damp fra disse ytterligere trinn innføres som strippemedium i surgass strippetrinnet.