DE1667376A1 - Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus seinen Gemischen mit anderen Gasen - Google Patents
Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus seinen Gemischen mit anderen GasenInfo
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Description
bestimmt zur
Of fenlegu ng
Of fenlegu ng
P 16 67 376.0 -41 18. März 1970
Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus seinen
Gemischen mit anderen Oasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff
aus seinen Gemischen mit anderen Oasen und Insbesondere aus wasserdampfhaltigem Naturgas sowie zur Gewinnung
von Schwefel aus solchen Gemischen.
Gemische von Schwefelwasserstoff mit anderen Oasen» wie Kohlendioxyd
und Methan» fallen in verschiedenen Zweigen der chemischen
Industrie an. Beispielswelse finden sich Gemische von Schwefelwasserstoff» Kohlendioxyd» Wasserdampf und Methan
α als Naturgase. Von diesen Oasen muß häufig der Sehwefelwasser-
<o stoff entfernt werden» um das Oasgemisch zu reinigen und bzw«
oder den Schwefelwasserstoff asu gewinnen. Beispielsweise nüssen gasförmige Kohlenwasserstoffe häufig gereinigt werden»
cn damit ein trockenes, gewisse Katalysatoren nicht vergiftendes Gas» das In Pipelines gefördert werden kann» erhalten wird»
und in manchen Fällen stellt der in solchen Gasgemischen ent-
halten« Schwefelwasserstoff eine wertvolle Quelle für elementaren
Schwefel dar. Außerdem wird die Gewinnung von reinem Kohlendloxyd aus solchen Gasgemischen erleichtert« wenn zuvor
der Schwefelwasserstoff abgetrennt ist. Auch ermöglicht die selektive Abtrennung des Schwefelwasserstoffe von einem solchen
Oasgemisch die Verwendung einer Anlage geringerer Kapazität für die Aufarbeitung und Auftrennung des Rest gases, und insbesondere
werden durch die selektive Abtrennung von Schwefel« wasserstoff von wasserdampfhaltigem Naturgas zusammen mit
möglichst wenig Kohlendioxyd erhebliche Vorteile erzielt. Die bisher hierfür bekannten Verfahren sind jedoch entweder Überhaupt undurchführbar oder unwirtschaftlich.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von
Schwefelwasserstoff aus seinen Gemlsohen mit anderen Gasen und
vorzugsweise Gewinnung des Schwefels davon, das dadurch gekennzeichnet
1st, daß man a) das Ausgangsgasgemisoh mit 1,6
bis 28,8 kg je Standardkubikmeter zu absorbierendem Schwefel»
wasserstoff an einem flüssigen Lösungsmittel, das ein Dialkyl«
äther βine8 Polyalkylenglykols ist, In Kontakt bringt, um den
Schwefelwasserstoff durch Absorption in dem Lösungsmittel abzutrennen, b) das den Schwefelwasserstoff enthaltende Lösungsmittel
einer Abstreifzone, die unter einem beträchtlich niedrigeren Druck als er in der Absorptionsstufe a) herrsoht, und
unter solohen Bedingungen, da3 die Temperatur des Lösungsmittels
am Boden der Zone wenigstens 400C beträgt, gehalten wird,
zuführt und es dort mit einen säuerstoffhaltigen Gas, gewöhnlich
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Luft, in Kontakt bringt, um den Schwefelwasserstoff davon abzutrennen,
und vorzugsweise danach c) das Schwefelwasserstoff und Luft enthaltende Gasgemisch von der Abstreifzone einer
Aufheizvorrichtung und dann einem Katalysatorbett, in dem
Schwefel aus dem Schwefelwasserstoff gebildet wird, zuführt und d) das Gemisch von Luft, Schwefel und Wasserdampf von
der Stufe c) einem Kondenser, in dem Schwefel als flüssiger Schwefel auskondensiert wird, zuführt.
Als Lösungemittel für die Stufe a) des Verfahrens der Erfindung
kann jeder DialkylSther eines Polyalkylenglykols, der unter
normalen Bedingungen flüssig ist und unter den Verfahrensbedingungen flüssig bleibt, verwendet werden. Besonders geeignet
ist ein Dimethyläther eines Polyäthylenglykols, Beispiele für geeignete Verbindungen sind die Dimethyläther von Diäthylenglykol,
Triäthylenglykol, Tetra&thylenglykol, Pentaäthylenglykol,
Hexaäthylenglykol und Heptaäthylenglykol. Jeder dieser sechs PolyäthylenglykolKther kann für sich verwendet
werden, wobei der Dimethyläther von Tetraäthylenglykol be=
vorzugt ist. Jedoch können mit gleich gutem Erfolg auch Gemische dieser sechs PolyäthylenglykolKther verwendet werden.
Die relativ große Schwefelwasserstoffabsorptionskapazität von Pclyalkylenglykoläthern ergibt sich aus der folgenden
Tabelle, in der die Löslichkeiten von Schwefelwasserstoff in einem Gemisch der DimethylKther von Polyäthylenglykolen und in
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vier Üblicherweise für die Reinigung von Gasen verwendeten
Lösungsmitteln zusammengestellt ist.
Dimethylpolyäthy* lenglykoläther
| Wasser | etwa | 24 |
| Sulpholane | etwa | 24 |
| Sulphinol solvent | etwa | 24 |
| wässriges 20£-lges Monoäthanolamin |
etwa | 24 |
65,8
:, cc» H~8 bei
bedingufiKem *© ecm Lösungsmittel
■ ι _ _ in ii Γ"].,... ι "] Ii Ii ι - ι ι μ --ι ι · - - -"
■Pfgg. M/^ ... 1>?5. fcfl/omg .3.5, fcg^
1,5 3,0 4,5
11,2 21,7 357,4
37,4 55,3 70,2
70,3
72,5
| 27 | 24,7 | 52, | 9 | 90, | 8 |
| 3,5 | 59,3 | 158, | 8 | 362, | 8 |
| 12 | 169,4 | 362, | 0 | 1471, | 0 |
Die Temperatur» bei der das Gasgemisch mit dem Lösungsmittel
in Kontakt gebracht wird, ist nicht von wesentlicher Bedeutung. Da sich umso mehr Schwefelwasserstoff in dem Glykoläther
löst, Je niedriger die Temperatur ist, wird die Temperatur
zweckmäßig so niedrig gehalten, wie es die Durchführbarkeit des gesamten Verfahrens zuläßt. Beispielsweise kann eine
Temperatur von «18 bis +52^C angewandt werden.
Der Druok, unter dem das Oasgemisch mit dem Folyalkylengly«
koldlalkyluther in Kontakt gebracht wird, kann Jeden gewünschten
Wert haben. In der Praxis wird jedoch ein ausreichend
Uberatmosphärisoher Druck, um eine bet !"acht liehe Menge des
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in dam Gaagemiaoh anwesenden Sohwefelwaaaeratoffa in dan
Olykoläther zu lösen, angewandt. Die Löalichkeit dee Schwefelwasserstoffe
in dam GlykolHther nimmt natürlich mit zunehmendem
Druck zu. Beispielsweise kann ein Druck von 1 bis 70 kg/ora2
angewandt werden.
Dia Absorptionszone beateht im allgemeinen aus einer mit einem
Füllmaterial gefüllten Absorptionskolonne oder einer Kolonne mit Absorptionsboden, vorzugsweise einer Absorptionskolonne
mit wenigstens 15 und insbesondere wenigstens 20 Buden» in deren
Boden daa Gasgemisch eingeleitet wird und durch die ea im
< Ge genet rom mit dem an ihrem oberen Ende eingeführten Lösungsmittel
strömt. Auch die Abatreifzone ist eine Kolonne mit
einem Füllmaterial oder mit Böden« in deren oberes Ende daa
daa absorbierte Oaa enthaltende Lösungsmittel eingeführt wird und in dem daa absorbierte Oaa durch die kombinierte Einwirkung
einer Druoksenkung, von Wärme und duroh die Kolonne geführter
Luft von dem Lösungemittel abgetrennt wird. Vorsugaweiae wird der Druck auf daa daa abaorbierte Oaa enthaltende Löaungamlttel
vor aelnem Eintritt In die Abatreifzone in einem flaeh-Tank
plötzlich auf einen Wert zwiaohen dem In der Abaorptionakolonne
und dem in der Abetreifkolonne gesenkt, um etwa anweaende
geringe Mengen anderer abeorbierter Oaaaala Sohwefelwaaeeretoff
von dem LBaungamittel abzutrennen, ao das in der Abatreifzone
ein verhMltnlamJieig reiner Sohwefelwaeaeretoff abgetrennt
wird.
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Der von den Lösungemittel abgetrennte Schwefelwasserstoff
wird zusammen mit der zum Abstreifen verwendeten Luft, vorzugsweise
nach Vermischen mit weiterer Luft, aufgeheizt und einem einen Katalysator enthaltenden Reaktor zugeführt. Der
Reaktor kann beispielsweise bei 150 bis 425<€ betrieben werden
und enthält als Katalysator vorzugsweise Bauxit, vorzugsweise Bauxit von niedrigem Bisengehalt. Xn dem Reaktor wird
Schwefelwasserstoff unter Bildung von elementarem Schwefel, Schwefeldioxyd und Wasser oxydiert. Das Schwefeldioxyd reagiert
mit Schwefelwasserstoff unter Bildung von weiterem elementarem Schwefel und Wasser. Diese Produkte werden einem Kondenser
zugeführt, in dem der Schwefel auskondensiert und von wo Wasserdampf an die Atmosphäre abgelassen wird.
Oewohnlich wird das von dem Schwefelwasserstoff befreite
Lösungsmittel von der Stufe b) zu der Absorptlonsstufe a)
zurückgeführt, in welchem Fall natürlich der Schwefelwasserstoffgehalt
des Lösungsmittels auf einen möglichst niedrigen Wert gebracht werden muß. Vorzugsweise werden
die Bedingungen in der Abst reif zone so eingestellt, dad die Temperatur des Lösungsmittels am Boden der Zone 45 bis 60*C
beträgt. Die Hauptwirkung des Abstreifgases ist auch dann
natürlich die Entfernung des Schwefelwasserstoffs durch Abstreifen. Bei dieser
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ORIGINAL INSPECTSD
Temperatur werden aber letzte Spuren von Schwefelwasserstoff oxydiert. Die gewünsohte Temperatur am Boden der Abstvelfsone
wird vorzugsweise durch Vorwärmen de· Lösungsmittels eingestellt. Die Temperatur, auf die das Lösungsmittel erwinst wird,
hängt von GröBe und Aufbau des Abstreifer· und den Strömungsgesohwlndigkelten
von Abstreifgas und Lösungsmittel ab. Die Temperatur des in die Abstreifkolonne eintretenden vorgewimaten
Lösungsmittels betrügt vorzugsweise 44 bis 9Sft* natürlich kann
auoh das Abstreifgas vorgeheizt werden, um die Einstellung der Gxydatlonstemperatur zu begünstigen.
Wie erwähnt, ist es erwünscht, wenn de· Ausgangsgasgsmlsoh
auSer Schwefelwasserstoff auoh Kohlendloxyd enthält, nur den Schwefelwasserstoff ohne oder mit so wenig wie möglich
Kohlendloxyd abzutrennen. Dies kann gemXS einer bevorzugten Durohführungsform des Verfahrens der Erfindung dadurch erzielt
werden, daJ man 1,6 bis 28,8 kg von dem flüssigen Lösungsmittel
je Standardkubikmeter zu absorbierendem Schwefelwasserstoff
verwendet und den Druck auf das den Schwefelwasserstoff absorbiert enthaltende Lösungsmittel In einem flash-Tank .vor der
Stufe b) auf einen Wert zwischen dem Druck in Stufe a) und dem Druck in Stufe b) senkt, um absorbiertes Kohlendloxyd ohne
Schwefelwasserstoff zu entfernen.
Die Selektivität des Verfahrene der Erfindung ist überraschend,
da sowohl Schwefelwasserstoff als auoh Kohlendloxyd
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BAD ORIGINAL
saure Oase sind und gewöhnlioh In Verfahren, bei denen alt
Lösungsmitteln gearbeitet wird, In gleloher Weise behandelt
werden, fiel Verwendung von weniger als 1,6 kg Lösungsmittel Je Standardkubikmeter zu absorbierende« Schwefelwasserstoff
wird der Schwefelwasserstoff nur unzureichend von de« Gasgemisch
abgetrennt, während bei Verwendung von «ehr ale 26,8 kg
Lösungsmittel je Standardkubikmeter Schwefelwasserstoff eine unerwünscht groSe Menge an anderen Oasen, Insbesondere Kohlen*
dioxyd, neben, dem Schwefelwasserstoff absorbiert wird. Es wurde
gefunden, daS beispielsweise bei Verwendung eines Ausgange«
gases mit einem Kohlendioxydpartialdruck von 1,82 kg/on und
einem Sohwefelwaaeeretoffpartialdruok von 1,82 kg/cm etwa
9$ des in der Beschickung anwesenden Kohlendloxyds absorbiert
wurden, wenn ein Verhältnis Lösuhgsmittel/Oas von 24 kg Lösungsmittel
je Standardkubikmeter absorbiertes saures Oas angewandt wurde. Wenn das Verhältnis auf 92,8 kg Lösungsmittel je
Standardkubikmeter absorbiertes saures Oas erhöht wurde, eo wurden 94£ des in dem Besohiokungsgas anwesenden Kohlendloxyde
absorbiert. Die besten Ergebnisse werden erslelt,
wenn das Mol verhältnis von RgS su CO2 0,1 bis 10 beträgt.
Die selektive Absorption von Schwefelwasserstoff kann Über
einen weiten Bereloh des Sohwefelwasserstoffpartlaldruokes
von beispielsweise 0,35 bis 35 kg/cm2 erslelt werden·
109824/146?
Bine besonders bevorzugte DurohfUhrungsforn des Verfahrens
der Erfindung besteht darin» daß nan
(a) ein Oasgemisoh» das Schwefelwasserstoff und Kohlendloxyd
enthält, in einer ersten Zone mit 1,6 bis 28,8 kg flüssige«
Lösungsmittel Je Standardkubikmeter zu absorbierenden Schwefelwasserstoff
in Xontakt bringt, wobei das flüssige Lösungsmittel ein normalerweise flüssiger DialkylHther eines Polyalkylenglykols
ist« so daß praktisch der gesamte Schwefelwasserstoff zusammen mit einer geringen Menge an anderen Oasen absorbiert
wird,
(b) das den absorbierten Schwefelwasserstoff enthaltende Lösungsmittel einer zweiten Zone» die bei einem beträchtlich
niedrigeren Druck als die erste gehalten wird« zuführt» um diese anderen Oase in Freiheit zu setzen»
(o) die in der zweiten Zone in Freiheit gesetzten Oase von
dieser Zone abzieht»
(d) das den Schwefelwasserstoff enthaltende Lösungsmittel von
der zweiten Zone absieht»
(e) ein sauerstoffhaltiges Gas in einerAbetreifzone» die unter
solchen Bedingungen gehalten wird» daß das Lösungsmittel» wenn es in den Boden dieser Zone eintritt» eine Temperatur von
wenigstens 4(K hat, in Xontakt mit dem Lösungsmittel führt, um
praktisch den gesamten Schwefelwasserstoff davon abzutrennen,
(f) das von dem Schwefelwasserstoff und den anderen Oasen
befreite Lösungsmittel zu der Abeorptionezone zurückführt und
tO9824/U62
BAD OF;!-«iNAL
.- ίο -
dort mit weiteren Mengen en den Auegangsgasgenlsoh in Kontakt
bringt. Vorzugsweise wird des in der «weiten Zone in Freiheit gesetzte 0·· für eine weitere Behandlung in die erste Zone
zurUokgefUhrt.
Dieses Verfahren kann in der Weise durchgeführt werden» dal
selektiv Schwefelwasserstoff von dem Ausgangsgasgenisoh abgetrennt wird, so daß ein Gasgemisch mit weniger als 0,001
Vol.-* H2S zurückbleibt.
Die Erfindung soll in folgenden anhand der Zeichnungen näher
erläutert werden» Die Figuren 1, 2 und 3 veranschaulichen verschiedene Methoden der Durchführung des Verfahrens der Erfindung.
OenäB Figur 1 tritt ein Schwefelwasserstoff enthaltendes Oas
durch Leitung 4 in den Boden einer Absorptionskolonne 3 ein und durchströmt diese nit einer Geschwindigkeit von 3 bis 60
und vorzugsweise 39 bis 45 ■'/■in χ ■ QuerschnittsfIkone.
Durch Leitung 1 wird den oberen Ende der Kolonne gekühlter Olykoläther als lösungsmittel nlt einer Geschwindigkeit von
205 bis 1435» vorzugsweise 410 bis 615 l/min χ m2 zugeführt.
Das Lösungsmittel ist rUokgefUhrtes Material und enthält
normalerweise geringe Mengen an HgS. Die Temperatur des eintretenden
Lttsungsnittels liegt bei etwa -18 bis *4θΛ, vorzugsweise 7 bis 19*C. Die Temperatur des austretenden LtS-
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Bungsmittels liegt in dem Bereich von -15 bis 52°C>
vorzugsweise IO bis 21%. Die Kolonne kann bei einem Druck in dem Be-
reich von 1,05 bis 70 kg/cm absolut betrieben werden. Das
an Schwefelwasserstoff angereicherte Lösungsmittel tritt durch
Leitung 6 mit einen Gehalt von bis su 0,08<
(800 ppm) Schwefelwasserstoff aus der Absorptionskolonne aus« Das durch Leitung
vom oberen Snde der Kolonne "Witimmi TO· «it ifrwttttl*9h
sohwefelfrei.
Das von der Absorptionskolonne durch Leitung 6 austretende
Lösungsmittel wird in den flaen-Tank 7« der bsi «ins« Druck von
1,05 bis 14 kg/om betrieben wird, geführt. Die Temperatur
des Lösungsmittels liegt liier in den Bereioh von «15 bis
+520C, vorzugsweise «wischen 10 und SiH!. Das durch Leitung
vom flash-Tank 7 austretende das enthielt Verfahrensgas und
inerte Oase« die su der Abaorptionsitol i« ssurUckgeführt wer*
den. Praktisch der gesamte Schwefelwasserstoff bleibt in dem durch Leitung 9 abströmenden Lösungsmittel, das den Abstreifer
10 zugeführt wird. Der Abstreifer 10 kann bei AtmosphMrendruck
oder niedrigerem Druck betrieben werden. Die Temperaturen des Lösungsmittels in dem Abstreifer können zwischen -1 und
+?8«C liegen und liegen vorzugsweise zwischen 4,5 und 211C.
Durch Leitung 11 wird als Abstreifmittel Luft mit einer Geschwindigkeit von bis zu 30 Br5AiIn χ m2 In den Abstreifer
geleitet. Durch das Abstreifen wird die Schwefelwaeseretoffkonzentratlon
in dem Lösungsmittel auf 0,0001 bis
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. 18„ 166737®
O,Oljigesenkt. Dae Schwefelwasserstoff und Luft enthaltende,
durch Leitung 12 abströmende Gasgemisch wird einer Schwefelgewinnungsanlage
zugeführt. Das verbrauchte Lösungsmittel wird durch Leitung 1? dem Kühler 14 xurückgeleitet.
Durch Leitung 15 strömt weitere Luft zu und wird mit dem Oasstrom
vezmisoht* um dessen Sohwefelwasserstoffkonzentratlon auf
etwa 5$ zu senken. Das Gemisch wird in der Heizvorrichtung 16
auf etwa 150 bis 4251C vorgewärmt. Das erhitzte Gemisch wird
dann durch Leitung 17 in einen Reaktor 18, der Bauxit als Katalysator enthält, geleitet, und in diesem Reaktor wird der
Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel und Wasser umgewandelt. Der Reaktor 18 wird ebenfalls bei einer Temperatur
in dem Bereich von 150 bis 4251C gehalten. Jedoch ist die
Temperatur in dem Reaktor etwas höher als die des eintretenden
GasxiB/ well die Gesamtumsetzung exotherm ist. Durch
Leitung 19 wird ein Gemisch von Luft, Schwefel- und Wasserdampf
von dem Reaktor 18 abgezogen und in einen bei 113 bis
2050C, vorzugsweise 115 his 1501C, gehaltenen Kondenser 20
geführt. Vom Boden den Kondensers tritt geschmolzener Schwefel
durch Leitung 21 mit einer Temperatur von etwa 1204C aus.
Luft ur.d Wasserdampf werden durch Leitung 22 an die Atmosphäre abgelassen. Der Schwefel kann in geschmolzenem
Zustand gehalten werden, oder man kann Ihn sich verfestigen
lassen.
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QemäB Figur 2 tritt durch Leitung 1 ein Gas, beispielsweise
ein wasserdampfhaitigee Naturgas» das Schwefelwasserstoff
und Kohlendioxyd in einem Molverhältnis zwlsohen 0,1 und 10
enthält, in den Bodeji einer Absorptionskolonne 2 ein und
strömt durch diesen mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 21,6,
vorzugsweise 9 bis 15 or/min χ m . Gekühlter Dimethylpolyäthylenglykoläther
wird durch Leitung 4 ins obere Ende 3 der Absorptionskolonne 2 mit einer Geschwindigkeit von 25
bis 300, vorzugsweise 80 bis 205 l/mln χ m2 eingeleitet.
Das Lösungsmittel ist rUqkgefUhrtes Material mit einem
spezifischen Gewicht von etwa 1 kg/1. Die Temperatur des eintretenden
Lösungsmittels beträgt etwa 0 bis 4o,5%# vorzugsweise
5 bis 15#5^· Der Druck In der Kolonne liegt in dem
Bereich von 10,5 bis 105 kg/cm2 absolut. Das mit Schwefel*
wasserstoff angereicherte Lösungsmittel, das vom Boden der Absorptionskolonne durch Leitung 6 austritt, hat eine Temperatur
von etwa 0,5 bis 441C, vorzugsweise 15,5 bis 35% und
enthält 2 bis 20 Gew.-«) EgS. Das durch Leitung 5 vom oberen
Ende der Absorptionskolonne austretende Oas enthält 0,000001 bis
0,001 Vol.-ίί HgS, und bis zu 90£ oder mehr des in die Kolonne
eingeführten C0g.
Das den Schwefelwasserstoff enthaltende Lösungsmittel wird
in den flash-Tank 7, der bei einem niedrigeren Druck als die Absorptionskolonne, gewöhnlich bei 1,05 bis 35 kg/cm2,
vorzugsweise bei etwa 4,5 kg/onr gehalten wird, eingeleitet.
duroh Leitung &
flash-Tank 7'austretende Gas enthält praktisch das gesamte
flash-Tank 7'austretende Gas enthält praktisch das gesamte
g* das ggfs. in der Absorptionskolonne absorbiert wurde, sowie
Inerte Oase. Ss wird in die Absorptionskolonne zurückgeführt.
Über 75Ji des Schwefelwasserstoffs bleiben in dem duroh
Leitung 9 abströmenden Lösungsmittel. Das Lösungemittel strömt
durch einen Wärmeaustauscher 10 und dann duroh einen weiteren Wärmeaustauscher 11* wo das Lösungsmittel duroh Niederdruckdampf
erwttmt wird. Während das erwärmte Lösungemittel in den
Abschnitt 12 eines Abstreifers 12, der eine mit einen Füllmaterial
gefüllte Kolonne (gewöhnlich wenigstens 6 η FUlItiefe)
•ein kann, die bei einen Druck von 0,14 bis 1,26 kg/cm2, vorzugsweise
1,05 bis 1,26 kg/cm2 absolut betrieben wird, eingeleitet wird, sinkt der Druck auf diese· Lösungsmittel. Das Lösungsmittel flieSt duroh den Abstreifer 13 naoh
unten und kühlt sioh ab, während die gelüsten Oase in
Freiheit gesetzt werden. 01« Temperatur des Lösungsmittels
•oll M Boden des Abstreifer« wenigstens kCK und vorzugsweise
45 bis 60V betragen. Xn den Boden de· Abstreife« wird
Luft nlt einer Geschwindigkeit von 0*6 bis 6 m3/min χ η2
eingeleitet und strönt aufwärts In Oegenstrom tu den herabf
Heftenden Lösungsmittel. Sn unteren Teil de· Abstreifer·
werden let st· Spuren von Sohwefelwaseeretoff duroh
atmosphärischen Sauerstoff oxydiert, ·ο dal das austretende Löeungsnittel weitgehend frei l«t von Sohwefelwaseeretoff
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und anderen Schwefelverbindungen. Während die Abetrelfluft
weiter nach oben strömt, ist ihre Wirkung in zunehmendem Maße eine rein physikalische» d.h. sie streift den Schwefel·
wasserstoff und andere saure Oase von den Lösungsmittel ab,
so daß das durch Leitung 14 abströmende Gas bia au 90 Vol.-*
Hg!» enthält. Dieses Gas wird in einem Tel !kondenser 15
gekühlt, um Verluste an Lösungsmittel durch Verdampfen
zu verhindern. Das Kondensat wird durch Leitung 16 In das obere Ende des mit dem Füllmaterial gefüllten Abschnittes des
Abstreifers zurückgeführt. Das gekühlte. Schwefelwasserstoff
und Luft enthaltende Gas kann durch Leitung 1? einer Anlage zur Gewinnung von Sohwefel zugeführt oder verworfen werden.
Das von Schwefelwasserstoff befreite warne Lösungemittel wird
durch Leitung 18 in den Wärmeaustauscher 10 und dann durch
einen Kühler 19, wo es durch eine Gefrieranlage auf 0 bis 4<ft,
vorzugsweise 4*5 bis 15*5^5* gekühlt wird, geführt und dann
durch Leitung 4 für einen erneuten Verfahrenszyklus in die Absorptionskolonne zurückgeführt.
Die Erfindung soll im folgenden noch durch Beispiele veranschaulicht werden.
In diesem Beispiel wurde die In Figur 1 schematisch veranschaulichte
Vorrichtung verwendet. Naturgas 4 mit einem Gehalt
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von O,O726£ HgS trat mit einer Geschwindigkeit von 2,91
Standardkubikmeternnin In den Boden einer Absorptionskolonne 3
mit 20 Böden und einem Querschnitt von 0,070 m ein. RUckgefUhrter
DimethylpolyKthylenglykolKther 1 mit einem Gehalt von
etwa 0,002$ HgS trat mit einer Geschwindigkeit von 33» 6 l/min
In das obere Bnde2 der Kolonne 3 ein. DieKolonne wurde bei
einem Druck von 32,2 kg/em gehalten, und die Temperatur des
Lösungsmittels: betrug 9*C am EinlaS und 13*C am Auslas. Das
abströmende Lösungsmittel enthielt 0,08lj<
HgS,wXhrend das abströmende Qas 5 praktisch kein HgS enthielt.
Das Lösungsmittel wurde dann in den flash-Tank 7 geleitet, wo sein Druck auf 6,65 kg/om und seine Temperatur auf etwa 8"C
gesenkt wurde. Das desorbierte Qas 8 wurde in die Absorptionskolonne zurückgeführt, und das Lösungsmittel wurde
dem Abstreifer 10 zugeführt. Der Abstreifer war eine Kolonne mit 10 Böden und einem Querschnitt von etwa 0,16 m . Er wurde
bei einem Druck von 20 mm Bg (absolut) gehalten, und die
Lösungemitteltemperatur betrug etwa ICK, Zn den Boden der
Kolonne wurde Luft mit einer Geschwindigkeit von 0,0065 urVmin
eingeleitet, um das HgS abzustreifen· Die Sohwefelwasserstof
f konzentrat lon in den Lösungsmittel wurde auf etwa 0,002)1
gesenkt. Dann wurde das Lösungsmittel 13 1« Kühler 14 auf
gekühlt und in die Absorptionskolonne zurückgeführt.
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ml7m 166/376
Schwefelwasserstoff und Luft, das 0,00056 m^/rnln H2S enthielt,
wurde mit 0,0024 nr/min Luft 15 vermischt, in der Heizvorrichtung 16 auf 26QK erhitzt und dann dem Reaktor 18, der als
Katalysator 4,8 mesh "Porocel", einen aktivierten Bauxit von
niedrigem Eisengehalt, mit einer Temperatur von 288Φ enthielt,züge»
leitet 17. Schwefel- und wasserdampf 19 wurlen vom Reaktor dem bei etwa 121V gehaltenen Kondenser 20 zugeführt. Dar
Schwefel 21 wurde auskondensiert und trat vom Boden des Kondense rs mit einer Temperatur von 1211! aus· Walserdampf und Luft
22 wurden an die Atmosphäre abgelassen. Die Ausbeute an
elementarem Schwefel betrug etwa 930 der Theorie, 1^ zogen auf
das H2S in dem Naturgas.
veranschaulicht ist, durchgeführt. Naturgas mit einem Gehalt
von 25 Vol.-% HgS und 10 Vol.-* CO2 tritt In den Boden einer
0,0154 m2 durch Leitung 1 mit einer Geschwindigkeit von
0,25 nrVmin ein. RüokgefUhrter DinethylpolylthylenglykolXther,
der praktisch kein H2S oder CO2 enthält, tritt durch Leitung
mit einer Geschwindigkeit von 1,12 kg/min in das obere Ende
der Kolonne ein. Die Kolonne wird unter einem Druok von 36 kg/ooi2
gehalten, und die Temperatur des Lösungsmittels betrügt an
enthielt 7*8 Gew.·* H2S und 1,76 Gew.-* CO2. Das vom oberen
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Ende der Absorptionskolonne abströmende Gas enthalt 0,0001 Vol.-* R2S und 8,? Vol.-£ CO2. In dem flash-Tank 7 wird
der Druck über dem Lösungsmittel auf 4,55 kg/cm2 und die Temperatur
auf 175; gesenkt. Das desorblerte Gas kann über Leitung
In die Absorptionskolonne zurückgeführt werden. Das Lösungsmittel wird über Leitung 9 in einen wärmeaustauscher 10 geführt,
worin seine Temperatur im wärmeaustausch mit heißem Lösungsmittel
aus dem Abstreifer auf h&C erhöht wird. Von dem wärmeaustauscher
10 strömt das Lösungsmittel in den dampfgeheizten wärmeaustauscher 11, wo es warme für die Abdampfung
gelöster Gase aufnimmt. Das aufgeheizte Gemisch von Gas und Flüssigkeit wird mit einer Temperatur von 89Λ In
den Absohnltt 12 des Abstreifers 13, der ein mit
Prallblechen versehener zylindrischer Behalter mit einem Durohmess$r
von 45,7 cm und einer Höhe von 76 cm ist, eingeführt.
Der mit Füllmaterial gefüllte Abschnitt des Abstreifen 15
1st eine Kolonne mit einem Querschnitt von 0,0106 in , der 6 m 0,95 cm Intalox-Füllkörper enthalt. Das Lösungsmittel
strömt durch diesen Absohnltt im Oegenetrom zu Luft,
die mit einer Geschwindigkeit von 0,014 irr/min nach oben strömt.
Desorbiertes Gas und Abstreifluft verlassen das obere Ende des Abstreifers durch Leitung 14 und strömen zu einem Teilkondenser
15* wo das Gemisch auf 25^C gekühlt und Lösungsmitteldampf
kondensiert wird. Das kondensierte Lösungsmittel wird zum oberen Ende des Abstreifers zurückgeführt. Das durch
Leitung 17 aus dem Teilkondenser 15 austretende gekühlte Oa*
besteht hauptsächlich aus Schwefelwasserstoff. Das
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. l9. 166/376
vom Boden dee Abet re if ere mit einer Temperatur von 50% austretende,
von Schwefelwasserstoff befreite Lösungsmittel strömt durch
Leitung 18 in den tflrmeaustausoher 10, wo es auf 24% gekühlt
wird. Bine weitere Abkühlung dec Lösungsmittels auf 7% erfolgt
in de« Kühler 19* der duroh eine Oefrlerenlege gekühlt wird«
Dm gekühlte Lösungsmittel wird für eine erneute Verwendung in die Absorptionskolonne zurückgeführt,
veranschaulicht ist« verwendet· Dieses Beispiel versnsohsulioht
eine DurehfUhrungsfoni des Verfahrens der Erfindung» bei der
ein Kohlenwasserstoff« der gvo·· Mengen sowohl an HgS als auoh
an CO2 enthalt, ausgewasei^n wird» eo deJ an einer Stelle des
an einer anderen Stelle 0O2 g«tfofi!M& wi»9* ,.
Figur 3 zeigt eine Absorptionskolonne 30 mit einen Querschnitt
vrλ 0,0018 ·2, die In zwei Absohnltte, nlmlioh einen Sobwefel·
wasserstoffabsorptlonsabsohiiltt 31 se unteren und «inen Kohlen·
dioxydabsorptionsabsoh<t 32 a* oberen Ende, unterteilt 1st.
Naturgas Mit einem Gehalt von 25 Vol.-* H2S und lOjf CO2 wird
mit einer Oesohwindlgkeit von 0*15 8tandardkubikmeter/min
In den unteren Teil des Sohwefelwaeeerstoffabeorptioneabeohnittee
eingeführt und in dlesesi la Oegenetrom su DlmethylpolyKthja. en-
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glykolttther, der nit einer Geschwindigkeit von
1*15 kg/nln unter einen Druck von 36 kg/on2 duroh Leitung 43
zuetromt, geführt. Das duroh Leitung 33 aus den Schwefel·»
wasserstoffabsorptionsabsohnitt austretende Gas enthält weniger als 0,0001 Vol.-S* Schwefelwasserstoff und 10,7 Vol.-ji
Kohlndloxyd. Bs wird In den Kohlendioxydabsorptionsabsohnitt
32 geführt, wo es in Oegenstron zu DlnethylpolyMthylenglykol-Kther,
der unter einen Druck von 36 kg/on2
nit einer Geschwindigkeit von 1,33 kg/nln naoh unten fliest,
geführt wird. Von oberen Snde der Kolonne strömt ein Gas
nlt einen Gehalt von 0,5 Vol.-Jt CO2 und weniger als 0,0001
VoI·-£ HgS duroh Leitung 34 ab. Das Lösungsmittel wird nlt
einer Tenperatur von 4,5% und einer Geschwindigkeit von
1,33 kg/nin durch Leitung 35 in den oberen Abschnitt des
Kohlendioacydabsorptionsabsohnittes eingeleitet und absorbiert
dort COg von den naoh oben strömenden Gas. Das an COg angereicherte
Lösungsmittel ströat nlt einer Tenperatur von
1OK duroh Leitung 36 aus den CO2-Absorptionsabschnitt aus. Bs
enthalt 2,56 Gew.-Ji CO2* Dieses Lösungsmittel strömt unter
einen Druck von 1,2 kg/on2 in den C0g-flash-Tank 37, von wo
* ι
des aus den COg-flash-Tank duroh Leitung 39 austretenden
Lösungsmittels wird duroh Leitung 39 A abgeswelgt und bei
40 nit Lösungsmittel aus Leitung 45A vereinigt. Die duroh
Leitung 39Ά strömend· Menge an Lösungsmittel wird so benessen,
da8 duroh Leitung 39 1*15 kg/«in Lösungsmittel su den
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duroh «ine Gefrieranlage gekühlten Kühler 41 ι strömt und
dort auf 4,5^C gekühlt wird. Dieses gekühlte Lösungsmittel
wird über eine Pump· 42 duroh die Leitung 4J in den oberen
Teil des Sohwefelwasserstoffabsorptionsabsohnlttes eingeführt
und absorbiert dort wieder Schwefelwasserstoff aus den durch die Kolonne nach oben strömenden Gas. Das mit H2S angereicherte
Lösungsmittel strömt mit einer Temperatur von yvt
duroh Leitung 44 aus der Kolonne ab und enthält 7,6 Gew.-*
H2S und 1,76 Gew.-* COg. Bs wird unter einem Druck von 4,35
kg/cm2 in den flash-Tank 45 geführt, wo Kohlenwasserstoffe
Kohlendloxyd und etwas Schwefelwasserstoff in Freiheit gesetzt und von wo diese Oase duroh Leitung 46 abgelassen
werden. Das an HgS angereicherte Lösungsmittel strömt von dem
flash-Tank duroh Leitung 45A und vermischt sieh bei 40 mit
Lösungsmittel aus. Leitung 59A. Von dort strömt Lösungsmittel
in den Wärmeaustauscher 47 und dann über Leitung 48 duroh einen
dampfbeheizten Wärmeaustauscher 49, wo es Wärme für die Verdampfung gelöster Oase aufnimmt. Das aufgeheizte Lösungsmittel
tritt duroh Leitung 50 unter einem Druck von 1,12 kg/o«
in das obere Snde der Abctreifertcolonne 51 ein und flieflt
im Oegenetrom zu Luft, die mit einer Geschwindigkeit von
0,0175 m^/mln duroh Leitung 52 In den Abstreifer eingeleitet
wird, nach unten. Vom oberen Ende des Abstreifers abströmendes Gas wird duroh einen wassergekühlten Kondenser 53 geführt,
und nicht-kondensierte Oase strömen mit einem Gehalt von 68 Vol.-* H2S, 4,6 Vol.-·; CO2 und 1,8 Vol.-* Naturgas
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mit einer Geschwindigkeit von 0,069 or/min und einer Temperatur
von 24,51C duroh Leitung 5* aus dem Teilkondenser aus und
werden einer Anlage zur Gewinnung von Sohwefel zugeführt.
Vom Boden des Abstreifers tritt Lösungsmittel, das praktisch
kein HgS oder CO2 enthüll mit einer Temperatur von 50*C duroh
Leitung 55 aus und wird duroh einen Wärmeaustauscher 47 und
einen duroh eine Gefrieranlage gekühlten Kühler 56, in
dem es auf 4,5^C gekühlt wird, geführt und dann über die Pumpe
57 über Leitung 35 in den Kohlendloxydabsorptionsabschnitt
der Absorptionskolonne zurückgeführt.
Die Bedingungen in der Kohlendioxydabsorptlohskolonne können
variieren. Die Temperatur des Lösungsmittels liegt vorzugsweise zwlsohen etwa -IT und +38^C, und die Kolonne steht vorzugsweise
unter überatmosphKrisehem Druok. Das Verhältnis von Lösungsmittel
zu Gas ist hler nicht von wesentlicher Bedeutung, wird zweckmäßig aber so gewählt, da3 ein beträchtlicher Anteil des
Kohlendloxyds absorbiert wird. Ein Teil des in dem Ausgangsgas enthaltenen CO2 wird in dem HgS-Absorptionsabsohnltt
absorbiert, Diese Menge variiert mit dem Verhältnis Lösungsmittel »COgtHgS, beträgt vorzugsweise aber weniger als
50*.
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Claims (1)
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Patentansprüche
1. Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus seinen Gemischen mit anderen Gasen, dadurch
gekennzeichnet , daS man a) das Auegangsgemisoh
mit 1,6 bis 28,8 kg je Standardkubikmeter zu absorbierendem
Schwefelwasserstoff an einem flüssigen Lösungsmittel, das ein DlalkylXther eines Polyalkylenglykols ist, in Kontakt
bringt, um den Schwefelwasserstoff durch Absorption in dem Lösungsmittel abzutrennen, b) das den Schwefelwasserstoff
enthaltende Lösungemittel einer Abstrelfzone, die unter einem
beträchtlich niedrigeren Druck, als er in des* Absorptionsstufe
a) herrscht, und unter solchen Bedingungen, daß die Temperatur dee Lösungsmittels am Boden der Zone wenigstens 4o*C beträgt,
gehalten wird, zuführt und es dort mit einem sauerstoff halt igen Qas in Xontakt bringt, um den Schwefelwasserstoff
davon abzutrennen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man aue dem Schwefelwasserstoff von Stufe b) Schwefel gewinnt, indem man o) das Schwefelwasserstoff
und Luft enthaltende Gasgemisch von der Abstreifrone einer Aufheizvorrichtung und Uann einem Katalysatorbett,
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Unterlagen ^"^^+u+^^^
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in dem Schwefel aus dem Schwefelwasserstoff gebildet wird, zuführt und d) das Gemisch von Luft, Schwefel und Wasserdampf von der Stufe c) einem Kondenser, in dem Schwefel
als flüssiger Schwefel auskondensiert wird, zuführt.
jj. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als Dialkyläther eines Polyalkylenglykols
den Dimethyläther von Diäthylenglykol, Triäthylenglykol,
TetraSthylenglykol, Pentaäthylenglykol, Hexaäthylenglykol
oder Heptaäthylenglykol oder ein Gemisch der Dimethyläther
von Diäthylenglykol, TriMthylenglykol, Tetraäthylenglykol,
Pentaäthylenglykol, HexaSthylenglykol und Heptaäthylenglykol
verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch
gekennzeichnet , daß die Stufe a) bei einem
Druck zwischen 1 und 70 kg/cm absolut durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einsm der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet» daß als Aus· gangsgasgemisch Naturgas verwendet wixxS.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet a daß das Lösungsmittel, nachdem es Schwefelwasserstoff absorbiert hat,
einer plötzlichen Drucksenkung (flashing) auf einen Druck
1098?Λ/146?
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zwischen demjenigen in Stufe a) und demjenigen in Stufe b)
unterworfen wird« um andere absorbierte Gase als Schwefelwasserstoff
davon abzutrennen, bevor es der Stufe d) zugeführt wird.
7» Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zelohnet, daß die Temperatur des Lösungsmittels am
Boden der Zone wenigstens 4CC beträgt« und das von absorbierten
Gasen befreite Lösungsmittel von der Stufe b)
zu der Absorptionsstufe a) zurückgeführt wird.
zu der Absorptionsstufe a) zurückgeführt wird.
8. Verfahren naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des Lösungsmittels am
Boden der Zone zwischen 45 und 60"C gehalten wird.
109824/1462 , 1κίοΡΡΓΤΕ0
ORIGINAL INSPECTS
Leerseite
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=27055048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19671667376 Withdrawn DE1667376A1 (de) | 1965-10-25 | 1967-08-16 | Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus seinen Gemischen mit anderen Gasen |
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