NO874821L - Fremgangsmaate for aa fjerne karbondioksyd fra en gass. - Google Patents

Abstract

Forbedret utvinning av karbondioksyd fra et oppløs-nlngsmlddel benyttet ved rensingen av en gasstrøm 1 et absorpsjonstårn oppnås ved å anvende et trykk på 0,1 til 0,2 bar 1 en avlastnlngsbeholder for å fjerne mer enn 96* karbondioksyd; regenérerlng av oppløsnlngs-mldlet for resirkulering varieres, avhengig av de samlede behovene 1 systemet.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører forbedringer i fremgangs-måter for å utvinne COg fra gasser, spesielt fra ammoniakk-syntesegass.

De nåværende prosessene for behandling av ammoniakk-syntesegass ved fysikalsk separasjon med oppløsningsmidler er i stand til å utvinne bare 55 til 90% av karbondioksydet i råstoffet. I en konvensjonell "Selexol" behandlingsenhet bringes syntesegassen i kontakt med kaldt "Selexol" opp-løsningsmiddel i COg-absorpsJonsenheten som typisk drives ved 27 bar. COg absorberes av "Selexol" som flyter ned absorpsjonsenheten. Det COg-rike oppløsningsmidlet fra bunnen av absorpsjonsenheten blir deretter trykkavlastningsdestillert til en avlastnlngsbeholder som drives ved lavere trykk (4,8 til 9,7 bar). Dette resulterer i trykkavlastning og avvisning av det meste av de samarbsorberte Hg, CH4og inerte gassene fra det rike "Selexol" oppløsningsmidlet. Den trykkavlastede gassen fjernes, komprimeres og resirkuleres til absorpsjonsenheten, eller føres til andre funksjoner. "Selexol" væsken, som i det vesentlige inneholder COg, trykkavlastes deretter til trykk nær atmosfæretrykk i en andre avlastnlngsbeholder. Det trykkavlastede COg, ca. 55 til 70% av råstoffet (C02) separeres deretter og fjernes fra lavtrykkavlastnings-beholderen (som drives ved 1 til 22 bar) og overføres til et COg-produktrør.

Dersom mengden av karbondioksyd som utvinnes er tilstrekkelig for nedstrømsbehov, regenereres oppløsningsmidlet deretter i en splittekolonne. Luft benyttes generelt som et strippe-medium i et motstrømspakket tårn. Den brukte luften, inne-holdende splittet COg utluftes deretter til atmosfæren fra toppen av kolonnen. Det regenererte oppløsningsmidlet resirkuleres deretter til absorpsjonsenheten. COg som utluftes med luften er et tap i prosessen.

Dersom mer enn 55 til 70$ COg-utvinning er ønsket føres oppløsningsmidlet fra den atmosfæriske avlastningsbeholderen til en vakuum-avlastningsbeholder før regenerering av oppløsningsmidlet i luft-splittekolonnen. Vakuum-trykk-splittekolonnen drives generelt mellom 0,8 og 0,3 bar. Anvendelsen av denne vakuumbeholderen resulterer i en økning i C02-utbyttet på opp til 90$. Driftstrykket for denne beholderen avhenger av den ønskede C02-utvinningen. Jo lavere driftstrykket for beholderen er, jo høyere er utbyttet av C02.

Et formål ved foreliggede oppfinnelse er å tillate i det vesentlige fullstendig, tilnærmet 10096, C02-utvinning. Fremgangsmåtene omtalt nedenfor kan anvendes for behandling med alle fysikalske oppløsningsmidler, og alle blandinger og kjemiske og fysikalske oppløsningsmidler. Som en illustrasjon anvendes imidlertid "Selexol" oppløsningsmiddel (et fysikalsk oppløsningsmiddel som er dimetyleteren av polyetylenglykol) i den følgende diskusjonen. Videre kan de patenterbare proses-skjemaene angitt nedenfor, ved siden av å behandle ammoniakk-syntesegass, også benyttes ved behandlingen av hydrogen-syntesegass, enhver kull- og olje-avledet syntesegass, så vel som ved naturgass-behandling.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for å fjerne karbondioksyd fra en gass i et absorpsjonstårn ved hjelp av et flytende oppløsningsmiddel, hvori den resulterende væsken regenereres ved hjelp av en splittegass for resirkulering til absorpsjonstårnet, hvor oppløsnings-midlet, før endelig regenerering ved hjelp av splittegassen, utsettes for redusert trykk på mindre enn 0,35 bar for å tilveiebringe en oppløsningsmiddelstrøm til regenereringstrinnet som har mer enn 95$ av det adsorberte karbondioksydet fjernet. 1 tegningene er figur 1 et skjematisk flytdiagram av et system for utvinning av 90 til 98% av karbondioksydet. Figur 2 er et skjematisk flytskjema for en prosess som også er ment for utvinning av 90 til 98% av karbondioksydet. Figur 3 er et flytdiagram av en fremgangsmåte for utvinning av i det vesentlige 100$ av karbondioksydet. Firgur 4 viser også en prosess for tilnærmet 100$ utvinning med brukt luft fra splitteren som resirkuleres i prosessen. Firgur 5 viser et skjematisk flytskjema for en prosess med tilnærmet 100$ utvinning ved anvendelse av behandlet syntesegass som splittegass.

Fremgangsmåtene ifølge foreliggende oppfinnelse øker karbon-dioksydutvinningen i stor grad sammenlignet med tidligere kjente prosesser og, avhengig av den spesielle prosessen, kan det oppnås betydelige kapital innsparinger og lavere kraft-forbruk .

I fremgangsmåten ifølge figur 1 trer gass som skal behandles inn i tårnet T-l ved bunnen og forlater tårnet ved toppen som vist ved pilene. Regenerert flytende oppløsningsmiddel pumpes inn i toppen og løper ut vedhøyt trykk gjennom turbin 10 (for kraftutvinning) tiolavlastningsbeholder D-l, som drives ved et lavere trykk, som i den konvensjonelle operasjonen omtalt ovenfor. Den trykkavlastede gassen gjenkomprimeres ved hjelp av kompressor 11 og resirkuleres til bunnen av absorpsjonsenheten T-l gjennom en valgfri kjøler 12, som vist. Trykk-avlastningsbeholdere D-2 og D-3 drives, som beskrevet ovenfor, for mer enn 55 til 70% utvinning. Til forskjell fraa den konvensjonelle fremgangsmåten er en ekstra trykkavlast-ningsbeholder, D-4, som drives ved 0,1 til 0,2 bar, innført nedstrøms for beholder D-3 og dens tilknyttede kompressor 13. Kompressor 14 hever trykket av gassen som er blandet med karbondioksydet fra de andre beholderne for den anvendelsen som er ønsket.

Adsorbsjonsmidlet som forlater beholderen D-4 passerer gjennom pumpen 15 til toppen av splitetårnet T-2. Luft tvinges inn i tårnet ved hjelp av vifte 18 gjennom kjøler 17, og pumpe 16 avleverer det regenererte oppløsningsmidlet til toppen av tårn T-l, gjennom valgfri kjøler 19.

Anvendelsen av beholder D-4 som drives ved ukonvensjonelt lavt trykk, tillater vesentlig høyere utvinning av COg fra oppløsningsmidlet, smmenlignet med anordninger ifølge teknikkens stand.

I figur 2 er det vist et modifisert skjema hvor en trykk-avlastningsbeholder D-5 og samstrømsinjeksjon av luft i oppløsningsmiddelstrømmen, anvendes istedenfor den konvensjonelle splittekolonnen i figur 1.

Turbinen 10, varmeveksleren 19 og kompressorne 11, 13 og 14 og pumpe 15 fungere alle som de tilsvarende elementene i figur 1. En dehydratiseringsenhet, ikke vist, kan også være til stede som i figur 1.

Fremgangmsåten ifølge figur 2 muliggjør 97 til 98% utvinning av karbondioksyd, og tilveiebringer betydelig kapitalinn-sparinger ved eliminering av splittekolonnen. Selv om den krever et større volum luft enn påkrevet ved det konvensjonelle pakkede splittetårnet elimineres den høye kostnaden forbundet med det store tårnet.

I figur 3 er prosessen i det vesentlige den samme som i figur 1, bortsett fra driften av splittekolonnen. I dette tilfellet opereres splittekolonnen ved trykk under atmosfæretrykk på 0,1 til 0,3 bar. Ved å gjennomføre splittingenved lavt trykk er luftmengden som kreves for å regenerere oppløsningsmidlet meget liten. Som et resultat kan den brukte luften blandes med karbondioksydproduktet uten å tilsette en betydelig fortynning ved oksygen og nitrogen.

Ved fremgangsmåten ifølge figur 3 utvinnes tilnærmet 100$ av karbondioksydet og lavere driftskostnader (kraftbehov) oppnås, og karbondioksydet kan anvendes for å fremstille urea ved reaksjonen med ammoniakk.

Fremgangsmåten ifølge figur 4 er den samme som den i figur 1, bortsett fra at i dette tilfellet blir luften og karbondioksydet fra aborpsjonsenhetenb T-2 ikke utluftet, men komprimeres og blandes med tilstrekkelig luft til å tilveiebringe de støkiometriske kravene ved det sekundære refor-mer ingsanlegget, når ammoniakk-anleggsprosessen er hydro-karbon-dampreformering. Følgelig returneres det resirkulerte karbondioksydet fra T-2 endelig til abosrpsjonsenheten T-l blandet med syntesegass-råstoff. Siden den brukte luften resirkuleres forekommer det ingen karbondioksydtap, i det vesentlige alt karbondioksydet utvinnes. Dette skjemaet ifigur 4 er noe likt det som er beskrevet i UK-patent nr. 2,051,757. Men ved å kombinere resirkuleringen med et meget lavt trykk i D-3 eller D-4, sammenlignet med trykket på 0,7 bar I det britiske patentet, oppnås lavere driftskostnader I det mindre gassvolum må komprimeres, og kraftbehovene for kompresjon reduseres følgelig.

Fremgangmsåten i figur 5 ligner også på den i figur 1, men den behandlede syntesegassen anvendes som splittegass for splitteren T-2, istedenfor luft. Gassen og karbondioksydet fra T-2 returneres til absorpsjonsenhet T-l. Splittingen gjennomføres ved trykk under atmosfæretrykk, og kompressor 21 pumper gassen til høyt trykk for innføring i T-l. Følgelig tapes ikke noe karbondioksyd, produktet fra beholdere D-2 og D-3 og D-4 utgjør det samlede COg som er fjernet og utvunnet fra systemet.

Dette reaksjonsskjemaet er noe likt det ifølge tysk patent nr. DE 3401 773, men gir forbredret effektivitet på grunn av anvendelsen av meget lavt trykk i kolonne T-2, hvilket git mye miondre behov for splittegass. Dette resulterer i en meget lavere belastning på kompressor 21. Denne fremgangsmåten er meget energieffektiv.

Forskjellige modifikasjoner, innbefattende anvendelse av andre oppløsningsmidler, kan anvendes i prosessen beskrevet ovenfor. Operasjon av COg-fjernelsen kan foregå som i figurene 1, 2 eller 3, bortsett fra at den brukte luften som inneholder COg fra det endelige oppløsningsmiddel-regenereringstrinnet kan behandles i en absorpsjonskolonne inne-holdende et oppløsningsmiddel av amintypen for fullstendig fjernelse av COg. Oppløsningsmidlet regenereres deretter ved hjelp av varme i splitteenhet. Det splittede COg blandes derettet med produkt COg fra nedstrømsavlastningsbeholdere, og gir i det vesentlige 100% COg-utvinning.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for fjernelse av karbondioksyd fra en gass i et absorpsjonstårn ved hjelp av et flytende oppløsningsmiddel, hvori den resulterende væsken regenereres ved hjelp av en splittegass for resirkulering til absorpsjonstårnet, karakterisert ved at oppløsningsmidlet, før den endelige regenereringen ved hjelp av splittegassen, underkastes redusert trykk på 0,1 til 0,2 bar for å tilveiebringe en oppløsningsmiddelstrøm til regenereringstrinnet som har mer enn 95$ av det adsorberte karbondioksydet fjernet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at regenereringstrinnet utføres ved samstrømsblanding av en gass med oppløsningsmidlet og separering av gassen og karbondioksydet fra oppløsningsmidlet i en avlastnlngsbeholder .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at mengden splittegass minimaliseres, slik at den kan blandes med karbondioksydproduktet og produkt-spesifikasjonene for maksimum karbondioksyd fremdeles oppfylles.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det fjernede karbondioksydet skal benyttes som råstoff til en reaktor for fremstilling av urea fra ammoniakk og karbondioksyd.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at den behandlede syntesegassen fremstilles og oppløsningsmidlet regenereres i et motstrøms flyttårn hvori splittegassen er luft, topp-fraksjonsgassen fra tårnet komprimeres og tilføres til det sekundære reformeringsanlegget av en syntesegassprosess.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at oppløsningsmidlet regenereres i et motstrøms flyttårn, hvori splittegassen er en slippstrøm av den behandlede gassen og toppfraksjonen fra tårnet resirkuleres til bunnen av absorpsjonstårnet.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at den brukte luften fra regenereringstårnet bringes i kontakt med et kjemisk flytende adsorbsjonsmiddel, adsorbsjonsmidlet regenereres i en splitteenhet og det fremstilte karbondioksydet samles.