[发明专利]获得气体产品的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于物理洗气的方法，其中包含氢气、一氧化碳、二氧化碳以及羰基硫和/或硫化氢的原料气在相对于预先加载二氧化碳的洗涤剂的逆流中引导通过第一洗涤区，从而基本上选择性地从原料气分离出含硫组分并产生脱硫的气体混合物。此外，本发明还涉及用于实施所述方法的设备。

背景技术

此类方法早已是现有技术，许多年来由本领域技术人员所知。其利用了液体吸收气体并将其保持在溶液中并且在此不发生化学键合的特性。液体吸收气体的程度通过溶解系数表示：气体在液体中溶解的程度越高，则其溶解系数越高。所述溶解系数取决于温度，并且一般随着温度的降低而增大。

为了通过物理洗涤从气体混合物溶解出气体成分i，需要最小的洗涤剂的量W_min，其可以通过下式非常容易地计算出：

W_min＝V/(p·λ_i)

在该式中，V代表待分离的气体混合物的总量，p代表气体混合物的压力，λ_i代表待洗出的气体组分相对于所用的洗涤剂的溶解系数。在气体混合物的各组分的溶解系数之差足够大的前提下，通过相应地调节洗涤剂的量，可以在一个洗涤步骤中将具有最高溶解系数的气体组分与其他气体组分基本上无关地分离出，即选择性地去除。利用更大的洗涤剂的量，根据相同的原理，可以在后续的洗涤步骤中将其他气体组分或具有相似的溶解系数的气体组分的组选择性地洗出。

已知的物理洗气是甲醇洗涤，其中将温度远低于0℃的液体甲醇用作洗涤剂。其尤其是用于从合成粗煤气分离出二氧化碳和含硫组分，并由此获得由氢气和一氧化碳组成的气体混合物。在“Gas Separation&Purification”，1988年12月，第2卷，第171-176页中描述了甲醇洗涤，其中在两个相继的洗涤步骤中将二氧化碳和含硫组分从包含氢气、一氧化碳和二氧化碳以及含硫组分羰基硫和硫化氢的合成粗煤气选择性地洗出。为此，将合成粗煤气引入吸收塔，其中第一和第二洗涤区彼此上下排列。为了分离出二氧化碳，在第二洗涤区中使用未加载的甲醇，而在第一洗涤区中利用已经在二氧化碳分离过程中预先加载二氧化碳的甲醇的一部分将含硫组分洗出。因为含硫组分相对于甲醇的溶解系数比二氧化碳的溶解系数大许多倍，所以需要将在第二洗涤区中用二氧化碳加载的洗涤剂的量的仅一小部分用于其分离。

若应当将通过物理洗气产生的气体混合物作为燃料送至燃气轮机，则必须努力尽可能完全地除去含硫组分，这是因为其一方面损害燃气轮机，另一方面必须遵守当前的废气排放标准。同时值得期待的是，使二氧化碳基本上完全地留在气体混合物中，这是因为在燃气轮机中需要二氧化碳作为减速剂(Moderator)和工作介质。现有技术是，在一个洗涤步骤中净化合成粗煤气，其中将所需的最少的量的未加载的甲醇作为洗涤剂用于分离出含硫组分。在此产生二氧化碳含量明显减少的基本上不含硫的气体混合物，这是因为除了含硫组分以外，二氧化碳也在相当大的程度上被洗涤剂吸收。因此，不含硫的气体混合物仅仅有限地适合用于燃气轮机。

发明内容

因此本发明的目的是提供前述类型的方法和设备，由此克服了现有技术的缺点。

所述目的在方法方面是以如下方式实现的：在第二洗涤区中通过用未加载的洗涤剂进行洗涤从而从仅一部分量的脱硫的气体混合物分离出二氧化碳，并将在此获得的预先加载二氧化碳的洗涤剂作为洗涤剂完全用于第一洗涤区中。

若气体和洗涤剂在逆流中引导通过洗涤区，如同例如在吸收塔中的情况，则将其中在流入的洗涤剂与气体之间第一次建立热平衡和物理平衡的区域定义为第一洗涤区的边界。因此，在洗涤剂经过该边界时，其进入第一洗涤区中，而气体离开所述第一洗涤区。

合理地选择洗涤剂的使用量，从而使其对应于在第一洗涤区中完全分离出含硫组分所需的最小量。洗涤剂在第二洗涤区中预先加载的程度优选为，其可以用二氧化碳饱和的状态导入第一洗涤区中。因为该洗涤剂不具有或者仅具有非常小的二氧化碳吸收能力，所以在第一洗涤区中无法或者仅能将非常少量的二氧化碳从原料气洗出，由此获得二氧化碳浓度基本上与原料气对应的脱硫的气体混合物。因此可以将未被继续导入第二洗涤区中的气体混合物作为包含氢气和一氧化碳的、具有高的二氧化碳含量的、不含硫的产品排出，例如用作燃气轮机的燃料或者用作甲醇合成气。