无需冷却能地除去由吸收性气体污染的压缩工业气体中可吸收性气体的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种方法，该方法用于在无需提供冷却能的条件下从受压的、由可吸收性气体污染的工业气体中除去可吸收性气体，其中，待净化的工业气体通过吸收性溶剂净化存在于其中的、能够通过溶剂吸收的气体，并且将加载的溶剂传递至闪蒸阶段，在该阶段中已被吸收的气体再次解吸并压缩解吸气体，从而解吸气体通过压缩而加热，对此借助冷却水冷却空气将解吸气体冷却至常温，随后减压，从而使解吸气体冷却并将冷却的解吸气体重新回收至工业气体中，从而通过混合也使工业气体冷却并且不再需要为了调整至吸收所必须的低温水平而例如通过冷却机提供冷却能。本发明还涉及一种能够实施该方法的设备。
【背景技术】
[0002]在工业气体的制备过程中经常发生酸性气体污染工业气体。被大量硫化物和二氧化碳污染的天然气是一个典型的例子。这些酸性气体阻碍了工业气体后续的应用。所使用的气体具有低的燃烧值并且在燃烧过程中产生不良的腐蚀性气体。这些混合物经常是有毒的并且阻碍了进一步的加工。但是，像是重烃这样的非酸性的气体也会阻碍进一步的加工。出于这个原因，待使用的工业气体通常需要进行净化。净化大多通过气体与吸收性溶剂的接触来进行。
[0003]混入的不希望的酸性气体通常通过吸收性溶剂进行吸收。在此使用到物理作用或化学作用的溶剂。典型的物理性溶剂为甲醇、烷基化聚乙二醇醚或吗啉衍生物。典型的化学性溶剂为烷烃醇胺或碱式盐溶液。物理作用的溶剂通常要在低温下使用，因为在低温下提高了该溶剂类型对于待吸收组分的预期吸收性能。为了制备相应冷却的溶剂，冷却机是必要的，该冷却机需要与待冷却气体量成比例的能量。由于为了吸收酸性气体大量工业气体要用大量的冷却溶剂处理，因此巨大的成本因素与其相关。
[0004]WO 2004105919 Al说明了一种用于吸收工业气体中伴生气的典型过程。这篇文章说明了一种用于从受压的、由硫化物污染的天然气中除去酸性气体的方法，其中，待去硫的天然气首先引入酸性气体吸收阶段，在此，硫化物以及一定情况下其他的组分由物理作用的溶液吸收，被吸收物被加热并且将被吸收物输送至高压闪蒸阶段(“Hochdruck-Flash-Stufe”),在此将由少酸性气体的吸收剂和解吸的酸性气体组成的混合物相互分开，而且冷却解析的酸性气体并使从酸性气体流中蒸发出的吸收剂冷凝，“高压闪蒸阶段”中获得的少酸性气体吸收剂在另一个阶段中借助汽提气除去剩余酸性气体，而且将所产生的加载的汽提气冷却并输送至酸性气体吸收阶段，而且将所获得的吸收剂冷却并在循环系统中回收至酸性气体吸收阶段。再生的吸收溶液在热交换器中热交换并在冷却器中冷却之后回收至吸收过程，该冷却器借助冷却介质或制冷剂将吸收剂冷却至适于吸收的温度。
[0005]由于改善用于吸收酸性气体的方法的经济性是追求的目标，因此在减少用于溶剂冷却的花费上作出了许多努力。因为特别在平均温度较高的国家中，冷却设备占据整个运行成本的很大一部分，所以这一部分成本的降低对于整个过程的经济性起到了很大程度的作用。
[0006]另外，物理作用的吸收过程还导致不可避免的连带吸收不应从气体中除去的气体组成部分，比如天然气中的碳氢化物或合成气中的氢气(H2)和一氧化碳(CO)。这一点是不希望发生的，因为这些组成部分通常是有用组分，他们的流失损害了整个过程的经济性。为了回收这些有用组分，在物理作用的吸收过程中例如可以使用闪蒸阶段用来回收。借助压缩机，回收的有用组分随后再次回流至吸收过程中。因此，这一过程方式是几乎所有的物理吸收过程中的一个组成部分。因此，对于溶剂冷却的运行成本的降低应这样实现，即，有用组分的回收是可能的。
【发明内容】
[0007]因此，存在这样的目的，即提供一个过程，其中，在尽可能不使用耗能的冷冻设备的条件下，还可以为通过吸收性溶剂的酸性气体吸收过程进行工业气体的冷却，从而提供冷却的工业气体，该工业气体在足够低的温度下进行待吸收气体的有效吸收。
[0008]本发明通过一种方法实现了该目的，在下游的闪蒸阶段之后，从具有物理作用溶剂的气体洗涤器中回收的气流通过该方法压缩至一个压力，该压力明显高于工业气体的压力，其中，通过压缩过程加热并压缩的气体借助冷却水或冷却空气再次冷却至环境温度并随后减压至工业气体的压力，从而该气体通过焦耳-汤姆孙效应(Joule-Thomson Effekt)极大程度地冷却，并且冷却的气体混入工业气体中，从而两种气体的混合物调整到适于吸收的温度。由此省去了否则为必需的冷却机。另外还省去了将冷却剂的低温水平传送到回收气体所必须的热交换器，这进一步降低了在使用按照本发明的方法时的投入成本。按照本发明的方法的使用同样使设备具有相应小的空间需求。
[0009]在一个有利的实施方式中，压缩的回收气体可以冷却至这样的程度，以至于在足够高的回收-压缩终端压力下该回收气体能够液化，而且液化的回收气体混入或注入以液态形式的工业气体中，这明显提高了冷却效率。如果酸性气体回注到矿床中是特别有利的。为了确保安全地存储酸性气体，所产生的酸性气体通常回注到地下矿床中。但是，在这种情况下，由于解吸阶段产生的酸性气体处于相对较低的压力，因此酸性气体的进一步压缩是必要的。
[0010]特别是要求一种方法，该方法用于在无需提供冷却能的条件下从受压的、由可吸收性气体污染的工业气体中除去可吸收性气体，其中，
[0011]-通过酸性气体污染的待净化的工业气体首先引入吸收阶段，在吸收阶段中，待吸收的气体在压力下借助吸收性的溶剂吸收，而且
[0012]-被吸收物输送至高压闪蒸器中，在高压闪蒸器中被吸收物分离为脱去被吸收气体的溶剂和解吸气体，
[0013]而且该方法的特征在于，
[0014]-解吸气体通过压缩机压缩至一个压力，在该压力下解吸气体中含有的一部分酸性气体液化，而且借助冷却水或冷却空气经间接的热交换器冷却经压缩且解吸的气体，并且
[0015]-冷却的压缩气体经减压装置减压，从而冷却的压缩气体进一步冷却，而且该气体与所使用的待净化的工业气体混合，并且
[0016]-脱去被吸收气体的溶剂输送至进一步的净化过程的吸收阶段中用于回收。
[0017]从高压闪蒸器中获得的剩余加载的溶剂包含剩余的酸性气体而且通常输送至进一步的净化过程。进一步的净化过程例如可以是解吸塔或另一个闪蒸器。在进一步的净化过程中还可以获得在工业气体的净化中引入的剩余酸性气体并可以从该过程中提取出。
[0018]通过冷却阶段中获得的冷却的冷凝物使原料气冷却属于现有技术。DE 2853989BI描述了一种用于处理含水冷凝物的方法，该含水冷凝物来自通过含氧气、水蒸气和/或二氧化碳的气化剂使固体燃料气化的原料气的冷却过程，其中，该原料气在至少一个冷却阶段中冷却，在此获得冷凝物，该冷凝物减压，排出减压蒸汽，减压的冷凝物输送至分离装置中，而且在分离装置中提取出主要由水组成的冷凝相并再次用作原料气的冷却介质。但是，本发明并没有描述额外的蒸汽压缩，该蒸汽压缩以适宜的方式实现了将原料气冷却至适于用吸收性溶剂从气体混合物中吸收气体的温度。与通过吸收性溶剂在低温下的吸收过程相比较，通过水冷却燃料气化所得到的较热的原料气的技术条件是性质不同的。
[0019]从高压闪蒸器中获得的解吸气体的压缩同样也能在现有技术中找到。US 3266219A说明了一种方法，该方法用于从含有气态的C1-C3烷的气体混合物中除去酸性气体，通过该方法，包括含二氧化碳酸性气体和含硫化氢酸性气体的上述气体混合物与吸收酸性气体的溶剂相接触，而且该吸收性溶剂基本上由二甲氧基乙酸甲酯组成，其中，吸收条件这样设置，即，酸性气体由吸收性溶剂完全吸收而且气体混合物中的未吸收气体与溶剂完全分离。在本发明的实施方式中，在高压闪蒸器中将酸性气体中的二氧化碳部分和其中所包含的非酸性气体从溶剂中提取出，压缩，并回收至初始气体混合物中。二氧化碳部分和存在于其中的非酸性气体为了冷却工业气体而压缩，从而使吸收过程更高效，这点并未被公开。
[0020]在本发明的一个有利的实施方式中，在冷却和减压的过程中，解吸气体减压至吸收压力或稍高于吸收压力。由此，在吸收过程中解吸气体的再压缩不再是必须的。在本发明的一个实施方式中，解吸