DE1669337A1

DE1669337A1 - Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen

Info

Publication number: DE1669337A1
Application number: DE19671669337
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Wackernagel
Original assignee: Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1967-12-09
Filing date: 1967-12-09
Publication date: 1969-10-23
Also published as: DE1669337B2

Description

Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen, die vornehmlich unter hohem Druck stehen, wie z. B. Erdgas und die außer Kohlenwasserstoffen und Schwefelwasserstoff weitere Bestandteile wie Kohlendioxyd, Stickstoff, Merkaptane usw. enthalten k8nnen.
Zur DurchfUhrung eines derartigen Verfahrens haben sich die Druckwaschverfahren, die auch als physikalische Uaschverfahren bezeichnet werden, gegenüber den chemischen Waschverfahren, zu denen beispielsweise die Kalium-Karbonat-Wäsche zählt, als vorteilhafter erwiesen.
Die Wirtschaftlichkeit der physikalischen Waschverfahren wird entscheidend von den Eigenschaften des verwendeten Uaschmittels bestimmt. Es wurden deshalb bereits eine gante Reihe physikalisch wirkender organischer Lösungsmittcl zur Durchführung eines Verfahrens zur Entfernung von vor allem Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen vorgeschlagen. Es hat sich aber herausgestellt, daß die chemische BestAndigkeit dieser Stoffe zu wünschen übrig läßt und daß die bei betrieblichen Belastungen entstehenden Zersetzungsprodukte zu St8rungen in der Anlage Anlaß geben k8nnen.
Dem erfindungsgemäßtn Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, fOr die Entfernung von Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen ein Lösungsmittel zu finden, das chemisch stabil ist und eine möglichst geringe KorrosivitAt gegenüber den Apparaturen der Waschanlage aufweist und dabei gleichzeitig auch die an ein Ldsungsmittel zu stellenden Anforderungen besonders gut erfQllt.
Es wurde gefunden, daß sich hierzu besonders die Ester der Phosphonsäure und die Derivate dieser Ester eignen. Diese Verbindungen sind sehr stabil und haben neben einem geringen Dampfdruck und geringer ViskositSt, die von einem geeigneten Ldsungsmittel zu fordern sind, in Uberraschender Weise gegenUber den bekannten organischen Lösungsmitteln, wie z. B. dem in der DDR-Patentschrift 54673 angegebenen Tri-n-butylphosphat, auch eine wesentliche grdßere Löslichkeit fUr Schwefelwasserstoff und z. B. Kohlendioxyd.
Das erfindungsgemüßc Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen durch eine Druckwasche mit anschließender Regenerierung des beladenen Maschmittels ist somit dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel Ester der Phosphonsüure oder die Derivate dieser Ester verwendet werden.
Als eispiel ist in Fig. 1 die Löslichkeit von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd in n-ButylphosphonsSure-di-n-butylaker und in dem bereits bekannten Tri-n-butylphosphat dargestellt. Die Ldslichkeiten in beiden Hasrhmittcin wurden unter gleichen Bedingungen in der gleichen Apparatur ermittelt. Auf der Ordinate ist der Partialdruck des Gasbestandteils aufgetragen und auf der Abszisse die pro Lösungsmittelnenge absorbierte Gasmenge. Neben der besonders guten Absorptionsführigkeit des PhosphonsSureesters ist aus der Abbildung auch eine günstige Selektivität der Absorption gegenUber Kohlendioxyd zu erkennen.
Es hat sich auch gezeigt, daß die Ldslichkeit in dem erfindungsgemäßen Waschittel für Methan sehr gering ist, wAhrend fUr die schwereren Kohlenwasserstoffe wie z. B. Propan, Butan und auch Benzin die Löslichkeit wesentlich größer ist.
Diese Eiganschaft des erfindungsgemaßcn E7aschmittels nacht seine Anwendung besonders vorteilhaft, wenn aus dem zu reinigenden Gas, s. B. Erdgas, auch schwerere Kohlenwasserstoffe abzutrennen sind.
Das in nur sehr geringen Mengen absorbierte Methan kann als wertvoller Gasbestandteil nach einer Zwischenentspannung des Losungsmittels dem zu reinigenden Gas. wieder zugeführt werden.
Die Autführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend ahan4 der in Fig. 2 schematisch dargestellten Anlage beispielhaft erläutert. Als Waschmittel wurde Dibutylester der n-Butylphosphonsäure verwendet.
Nach diesem Beispiel werden 75.000 Nm3/h Rohgas, bestehend @@s lo Vol 1 Schwefelwasserstoff, 12 Vol % Kohlende?du.% Methan durch die Leitung 1 der Absorptionskolonne 2, die hier als FüllkNrperkolonne ausgebildet ist, am Fuß zugeführt. Auf den Kopf der Kolonne 2 wird von der Strippkolonne 18 kommendes, rercneriertas Waschmittel durch Leitung 4 aufgegeben. Ea durchläuft im Gegenstrom su dem am Fuß der Kolonne 2 eingeleiteten Rohgas die Kolonne von oban nach unten und absorbiert bei einem Druck von 73 ata cen Schwefelwasserstoff sowie der Löslichkeit entsprechende Hengen Kohlendioxyd und Hothan, so d ber die vom Kopf der Kolonne 2 abgehende Leitung 3 ein Reingas mit einem Schwefelwasseratoff-Restgehalt von ca. 5 mg/Nm3 abgeführt wird ; außerdem verbleiben im Reinges cs. 11 Vol % Kohlendioxyd.
Das beladene Waschmittel, das sich durch die bei der Abeorption fis freiwerdende Wärme auf 58° C erwärmt hat, verlMt Ober Leitung S die Kolenne 2 und wird in einer einstufigen Zwischenentspannung (Kolonne 7) auf to c ata entspannt. Das hierbel freiwerdende Gas mit etwa 15,8 Vol % Schwefelwasserstoff, 23,4 Vol % Kohlendioxyd und 60.8, Vol % Methan wird nach Kompression über Leitung 6 in den Absorber zurückgeführt.
@@@@@@@ 8 wird das teilentspannte Waschmittel aus Kolonne 7 zum @@@@@ 9 geleitet, so es um 20° C abgekühlt wird und gelangt sch@@@@lich über Leitung 11 in die Hauptentspannungekolonne 11. Hier wird @@@@ Entsparmen auf Atmosphärendruck das Waschnittel teilweise Die durch Leitung 12 abgefthrten 7. 25o Nm3/h Entspannungsgas enthalten 71 Vol % Schwefelwasserstoff, 22 Vol % Kohlendioxyd und 7 Vol t Methan. Es kann in einer Claus-Anlage weiter auf Schwefel verarbeitet werden..
Durch die in der Kolonne 11 ufaubringende Desorptionswarme Mhlt sich das Waschmittel um 24° C ab. Da durch den vorgeschalteten XUhler 9 das Temperaturniveau des Waschmittels bereits abgesunken ist, 1RAt sich so eine Temperatur von 12° C am Ausgang der Kolonne erreichen. Dadurch ist es möglich, bei wirtschaftlicher Auslegung des W&rmetauschers 14, das regenerierte Waschmittel auf 21° C abtukühlen, wobei sich das teilregenerierte Waschmittel erwärmt. Es ver-1ASt Ober Leitung 15 den Wärmetauscher 14. Im Aufheizer 16 wird die fehlende Warmemenge zugefthrt und das auf 80° C erwdrmte Waschmittel über Leitung 17 auf den Kopf der Strippkolonne 18 aufgegeben.
Das Waschmittel wird im Gegenstrom mit 1.250 Nm3/h Inertgas gestrippt und somit einer reinregeneration unterzogen. Es wird am Sumpf der Strippkolonne 18 durch Leitung 21 abgezogen und durch Fördorpumpen nach Abkahlung im W&rmetauscher 14 tuber Leitung 4 in die Kolonne 2 mit einer Temperatur von 21 ° C zurückgeführt.
Das Gas aus dem Stripper wird tuber Leitung 19 mit 62,4 Vol % Schwefelwasserstoff zur Weiterverarbeitung z. B. in eine Claus-Anlage geführt.

Claims

P rb ba 1. Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen durch eine Druckwäsche mit anschliessender Regenerierung des beladenen Waschmittels, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel Ester der PhosphonsAure oder die Derivate dieser Ester verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beladene Waschmittel zwischenentspannt wird und das sich dabei bildende Zwischenentspannungsgas nach seiner Kompression in den Absorber zurückgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Regenerierung aufzuwendende Desorptionswärme teilweise oder ganz aus den Uaschmittcl entnommen wird, und daß die dadurch bewirkte AbkUhlung des Waschnittels. über einen WArmetauscher zur AbkUhlung des voll regenerierten Waschmittels verwendet wird.