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Dokumentenidentifikation DE69804787T2 19.09.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0986514
Titel VERFAHREN ZUM ABTRENNEN SAURER GASE AUS EINEM SYNTHESEGAS
Anmelder Texaco Development Corp., White Plains, N.Y., US
Erfinder WALLACE, S., Paul, Katy, US;
ANDERSON, Kay, M., Missouri City, US;
FAIR, D., DeLome, Friendswood, US
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69804787
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 05.06.1998
EP-Aktenzeichen 989263736
WO-Anmeldetag 05.06.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/11743
WO-Veröffentlichungsnummer 0009855392
WO-Veröffentlichungsdatum 10.12.1998
EP-Offenlegungsdatum 22.03.2000
EP date of grant 10.04.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.09.2002
IPC-Hauptklasse C01B 3/52
IPC-Nebenklasse B01D 53/52   

Beschreibung[de]
KREUZVERWEIS ZU PATENTEN

Diese Anmeldung beansprucht Priorität von der vorläufigen Patentanmeldung laufende Nummer 60 048 784 eingereicht am 6. Juni 1997 mit dem Titel "ACID GAS SOLVENT FILTRATION SYSTEM".

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf die Entfernung saurer Gase von Synthesegas (Syngas) und insbesondere die Trennung und Zurückführung der resultierenden partikulären Feststoffe in den Vergasungsreaktor.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Herstellung von Synthesegas aus festen und flüssigen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, speziell Kohle, Koks und flüssigen Kohlenwasserstoffeinsatzstoffen wird seit längerer Zeit verwendet und hat kürzlich aufgrund des steigenden Energiebedarfs signifikante Verbesserungen erfahren. Synthesegas kann durch Erhitzen von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit reaktiven Gasen, wie etwa Luft oder Sauerstoff, oft in der Gegenwart von Dampf in einem Vergasungsreaktor, um das Brennstoffgas zu erhalten, welches aus dem Vergasungsreaktor entfernt wird, hergestellt werden. Das Synthesegas wird dann verschiedenen Reinigungsvorgängen unterzogen, um es frei von verschiedenen Verunreinigungen zu machen, welche während des Vergasungsvorgangs aus dem Einsatzstoff gebildet oder freigesetzt werden. Diese Materialien können leicht die Folgeaggregate verunreinigen, wenn sie während des Vergasungsvorgangs nicht richtig behandelt werden.

Zum Beispiel schließen Materialen, die oft im Synthesegas gefunden werden Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Cyanide, und Feststoffteilchen in der Form von Kohlenstoff und Spurenmetallen ein. Das Maß der Verunreinigungen in dem Einsatzstoff wird sowohl durch die Art des Einsatzstoffs und das jeweils verwendete Vergasungsverfahren als auch die Betriebsbedingungen bestimmt. Auf jeden Fall ist die Entfernung dieser Verunreinigungen kritisch, um aus der Vergasung ein brauchbares Verfahren zu machen.

Wenn das hergestellte Gas aus dem Vergaser gelassen wird, wird es gewöhnlich einem Kühl- und Reinigungsvorgang unterzogen, an dem ein Waschvorgang beteiligt ist, wobei das Gas in einen Gaswäscher geleitet und mit einem Wasserzerstäuber in Kontakt gebracht wird, welcher das Gas kühlt und Feststoffteilchen und ionische Bestandteile aus dem Synthesegas entfernt. Das anfänglich gekühlte Gas kann dann, vor der Verwendung des hergestellten Gases, zum Entschwefeln behandelt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung ist ein Verfahren zur Trennung saurer Gase von Synthesegas und Behandlung der resultierenden Feststoffe. Eine Synthesegas und saures Gas umfassende Mischung wird mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht, die mit dem sauren Gas reagiert, um einen Schlamm von Feststoffteilchen dispergiert in einer Flüssigkeit und Synthesegas zu bilden. Der Schlamm, der Flüssigkeit und Feststoffteilchen umfasst, wird in einem konventionellen Abscheider oder durch andere Einrichtungen vom Synthesegas getrennt. Der Schlamm wird dann filtriert, um die Feststoffteilchen von der Flüssigkeit mittels eines regenerierbaren Filters zu trennen. Die Feststoffteilchen werden vom regenerierbaren Filter durch Rückwaschen mit einer Rückwaschflüssigkeit entfernt, um einen pumpfähigen Schlamm zu bilden, der eine Mischung aus Feststoffteilchen und Rückwaschflüssigkeit umfasst.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie hier verwendet, beinhaltet eine "Flüssigkeit, die mit saurem Gas reagiert" Flüssigkeiten, die bevorzugt saure Gase lösen, als auch Flüssigkeiten, die darin entweder gelöst, dispergiert oder suspendiert einen oder mehrere Bestandteile beinhalten, die mit sauren Gasen reagieren. Die Flüssigkeit selbst kann reaktionsträge sein.

Wie hier verwendet, umfasst "saure Gase" Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid oder eine Mischung davon. Andere saure Spurengase können vorhanden sein. Die Flüssigkeit kann mit einem oder beiden dieser Gase reagieren. Typische Flüssigkeiten können Amine, wie etwa Monoethanolamin, einschließen. Die Flüssigkeiten können Lösungsmittel wie etwa monohydrierte Alkohole, wie etwa Methanol, oder polyhydrierte Alkohole, wie etwa Ethylenglycol und Ähnliches sein.

Wie hier verwendet, umfasst "Synthesegas" oder "Syngas" Gas, das Kohlenmonoxid, Wasserstoff und gelegentlich reaktionsträge Gase wie etwa Stickstoff umfasst.

Wie hier verwendet, ist ein "regenerierbarer Filter" ein Filter, der, wenn er beladen wird und teilweise mit Feststoffen zugesetzt ist, regeneriert werden kann. Die Regenerierung wird gewöhnlich durch außer Betrieb nehmen des Filters und dann Umkehren der Fließrichtung und Rückwaschen der Teilchen von der Filteroberfläche bewerkstelligt. Das rückgewaschene Material ist ein Schlamm, der vorteilhafter Weise vom Betriebstrom isoliert wird. Wenn dann ausreichend Material rückgewaschen wurde, wird die Fließrichtung wieder umgekehrt und der Filter wieder in Betrieb genommen.

Die Erfindung ist ein Verfahren zur Trennung von sauren Gasen von Synthesegas und Behandlung der resultierenden Feststoffe. Synthesegas kann durch Erhitzen von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit reaktiven Gasen, wie etwa Luft oder Sauerstoff, oft in der Gegenwart von Dampf in einem Vergasungsreaktor, um das Brennstoffgas zu erhalten, welches aus dem Vergasungsreaktor entfernt wird, hergestellt werden. Das so hergestellte Synthesegas enthält oft Verunreinigungen wie etwa saure Gase. Eine Mischung, die Synthesegas und saures Gas enthält, wird mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht, die mit dem sauren Gas regiert, um Feststoffteilchen, dispergiert in einer Flüssigkeit, und Synthesegas zu bilden. Das Inkontaktbringen geschieht gewöhnlich in einem Gegenstrom-Glockenboden oder Füllturm, aber jede Art von Inkontaktbringen, einschließlich Düsenwäscher, Umkehr-Düsenwäscher und Venturi-Wäscher kann verwendet werden. Die Art des Kontaktgeräts ist nicht wichtig.

Ähnlich ist die Art der Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas reagiert, nicht wichtig. Es sind im Stand der Technik viele Flüssigkeiten, Teilchen und Suspensionen zur Entfernung von sauren Gasen bekannt. Siehe zum Beispiel US-Patent 4-039-619, US-Patent 4-052-176, US- Patent 4-496-371, US-Patent 4-769-045, US-Patent 5-289- 676 und US-Patent 5-447-702 deren Offenbarung hierin als Verweis eingefügt werden. Die Flüssigkeit kann ein Amin wie etwa Diethanolamin, Methanol, N-Methylpyrrolidon oder einen Dimethylether von Polyethylenglycol enthalten. Die Flüssigkeit kann partikuläres Eisen, Ätzsalz, Carbonate, Eisenoxide, Nickel, Nickeloxide oder eine Kombination davon enthalten.

Der Schlamm, der Flüssigkeit und Feststoffteilchen umfasst, wird vom Synthesegas in einem Trennbereich in einem Turm, in einem konventionellen Abscheider oder durch andere Einrichtungen getrennt. Die Trennung eines Schlamms von einem Gas ist in der Technik gut bekannt.

Der Schlamm wird dann filtriert, um die Feststoffteilchen von der Flüssigkeit mittels eines regenerierbaren Filters zu trennen. Es ist oft vorteilhaft Vorkonzentrationsschritte zu haben, wie etwa das Absetzen in einem Absetzgefäß oder Zentrifugation, um die Feststoffladung des Schlamms vor dem Filtern zu erhöhen. Jedoch kann der Schlamm auch ohne Vorkonzentration gefiltert werden.

Der Schlamm wird, indem er durch Druckabfall durch einen Filter gepresst wird, filtriert. Die Filter entfernen einen Anteil, oft mehr als 70%, der Feststoffe im Schlamm. Die Filter ermöglichen es Flüssigkeiten, und gelegentlich einigen Feststoffen, durchzugelangen und in den Kontaktor zurückgeführt zu werden. Wenn diese Feststoffe auf dem Filter akkumulieren wird ein Filterkuchen gebildet. Die Druckdifferenz erhöht sich bis sie einen Punkt erreicht, an dem sich der Fluss durch den Filter verschlechtert. An einem Punkt bevor der Filter vollständig zugesetzt ist, wird der Filter außer Betrieb genommen.

Die Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas reagiert, ist teuer, so dass es vorteilhaft sein kann, diese Flüssigkeit durch eine weniger teure Rückwaschflüssigkeit zu ersetzen. Es ist bevorzugt, die mit dem sauren Gas reagierende Flüssigkeit durch den Filter in der normalen Betriebsrichtung zu ersetzen, um die Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas reagiert, nicht mit Feststoffen zu beladen. Die Flüssigkeit, welche die mit dem sauren Gas reagierende Flüssigkeit ersetzt, ist nicht kritisch. Die mit dem sauren Gas reagierende Flüssigkeit kann unter anderem durch Wasser, einen Kohlenwasserstoff, einen Alkohol, ein Gas oder einen Dampf ersetzt werden. Es ist vorteilhaft die Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas reagiert, durch die Rückwaschflüssigkeit zu ersetzen.

Die Feststoffteilchen werden von dem regenerierbaren Filter durch Rückwaschen mit einer Rückwaschflüssigkeit entfernt, um einen pumpfähigen Schlamm zu bilden, der eine Mischung von Feststoffteilchen und Rückwaschflüssigkeit umfasst. Dieser Schlamm kann als Abfall behandelt oder in den Vergasungsreaktor zurückgeführt werden, worin organische Verbindungen vergast und die Teilchen gesintert werden, wobei beide unschädlich für die Umwelt gemacht werden. Die Art der Rückwaschflüssigkeit sollte mit ihrem anschließenden Schicksal vereinbar sein. Die Rückwaschflüssigkeit kann Wasser, ein Kohlenwasserstoff, ein Alkohol oder eine andere vereinbare Flüssigkeit sein. Natürlich kann es am einfachsten und wirtschaftlichsten sein, die Flüssigkeit als Rückwaschflüssigkeit zu verwenden, die mit dem sauren Gas reagiert. Die Rückwaschflüssigkeit muss nicht unbedingt mit der Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas reagiert, mischbar sein, obwohl es dies oft vorteilhaft ist. Wasser ist oft bevorzugt, da Wasser billig und selbst ein Abfallstrom von anderen Verfahren sein kann.

Der regenerierbare Filter kann jede Art von rückwaschbaren Filter sein. Eine bevorzugte kommerzielle Ausführungsform ist der Sockenfilter. Dies ist ein Gewebefilter, der eine innere Halterung bedeckt, in welchen Flüssigkeiten eintreten und abgeführt werden können. Der Betriebsstrom fließt von außerhalb der Socke, durch das Gewebe der Socke und in die innere Halterung. Die Feststoffe akkumulieren an der Außenseite der Socke bis sie rückgewaschen werden.

Es ist vorteilhaft zwei oder mehr Socken zu haben, die parallel in einem System betrieben werden können. Ein Steuerungssystem kann einen Filter durch Isolation vom Kontaktor außer Betrieb nehmen. Dann kann vorteilhafter Weise die Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas reagiert, vom Filter entfernt werden. Schließlich kann Flüssigkeit durch die Mitte der Halterung und nach außen durch die Socke in einer Geschwindigkeit eingepresst werden, die für eine Entfernung der Feststoffteilchen ausreicht. Dann wird die Rückwaschflüssigkeit vorteilhafter Weise durch die Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas reagiert, ersetzt und der Filter wieder in Betrieb genommen.

Es ist vorteilhaft, dass der Schlamm pumpfähig ist. Das verringert die Handhabungskosten und ermöglicht eine einfache Zurückführung in den Vergasungsreaktor. Die Flüssigkeit und alle organischen Verbindungen werden in dem Reaktor vergast. Die Feststoffe werden gesintert, was die Feststoffe für die unschädliche Entsorgung stabilisiert.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Trennung saurer Gase von Synthesegas umfassend:

a. Inkontaktbringen einer Mischung, die Synthesegas und saures Gas umfasst, mit einer Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas reagiert, um in einer Flüssigkeit dispergierte Feststoffteilchen und Synthesegas zu bilden;

b. Trennen des Synthesegases von einem Schlamm, der Flüssigkeit und Feststoffteilchen umfasst;

c. Trennen der Feststoffteilchen von der Flüssigkeit mittels eines regenerierbaren Filters;

d. Rückwaschen der Feststoffteilchen vom regenerierbaren Filter mit einer Rückwaschflüssigkeit, um einen pumpfähigen Schlamm zu bilden, der eine Mischung von Feststoffteilchen und Rückwaschflüssigkeit umfasst;

e. Pumpen des pumpfähigen Schlamms in einen Vergasungsreaktor, worin der Schlamm zur Bildung von Synthesegas und gesinterten Feststoffen vergast wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit, die mit sauren Gas reagiert, ein Amin umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Feststoffteilchen Eisensulfid umfassen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rückwaschflüssigkeit Wasser umfasst.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas reagiert, eine Eisenverbindung umfasst.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der regenerierbare Filter ein Sockenfilter ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mehrere Sockenfilter im Schritt (c) eingesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 zum Trennen der Feststoffteilchen von der Flüssigkeit mittels wenigstens einem von wenigstens zwei regenerierbaren Filtern, das ferner den Schritt einer derartigen Steuerung des Verfahrens umfasst, dass wenigstens ein Filter die Feststoffteilchen von der Flüssigkeit, die mit saurem Gas reagiert, trennt, während wenigstens ein regenerierbarer Filter rückgewaschen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit, die mit dem sauren Gas in Schritt (a) reagiert, als eine Rückwaschflüssigkeit in Schritt (d) eingesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rückwaschflüssigkeit eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Kohlenwasserstoff, einem Alkohol, Wasser und Mischungen davon umfasst.

11. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Austausch der mit einem sauren Gas reagierenden Flüssigkeit von den regenerierbaren Filtern mit einer Verbindung, ausgewählt von einem oder mehreren eines Kohlenwasserstoffs, eines Alkohols, Wasser oder anderen Rückwaschflüssigkeit, vor dem Rückwaschen umfasst.







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