CS252452B2 - Process for cleaning industrial gas - Google Patents

Process for cleaning industrial gas Download PDF

Info

Publication number
CS252452B2
CS252452B2 CS803349A CS334980A CS252452B2 CS 252452 B2 CS252452 B2 CS 252452B2 CS 803349 A CS803349 A CS 803349A CS 334980 A CS334980 A CS 334980A CS 252452 B2 CS252452 B2 CS 252452B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
solution
hydroxide
gas
carbon dioxide
alkali metal
Prior art date
Application number
CS803349A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS334980A2 (en
Inventor
Arthur E M Inkowsky
George E Keller
Robert A Jones
Original Assignee
Union Carbide Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/141,141 external-priority patent/US4313916A/en
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of CS334980A2 publication Critical patent/CS334980A2/en
Publication of CS252452B2 publication Critical patent/CS252452B2/en

Links

Landscapes

  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

Způsob čištění průmyslového plynu jako vodíku, oxidu uhelnatého, vzduchu, kyslíku. Helia, argonu, monoolefinů s 2 až 5 atomy uhlíku v molekule, diolefinů s 4 až 5 atomy uhlíku v molekule, parafinů nebo acetylenů, odstraňováním stopových množství jedné nebo několika nečistot ze souboru zahrnujícího vodu, sirovodík, oxid uhličitý, karbonylsulfid, oxid siřičitý, chlorovodík, kyanovodík, kyselinu dusičnou amerkaptany, při kterém se čištěný plyn uvádí při teplotě 15 až 100 °C do styku s kapalným, bezvodým roztokem obsahujícím 0,5 až 15 % hmotnostních alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy, vztaženo na jeho hydroxid nebo sůl slabé kyseliny, v kapalném alifatickém vícemocném alkoholu s poměrem atomů uhlíku k atomům kyslíku 1 až 5 a s alespoň dvěma atomy kyslíku oddělenými nejvýše dvěma následujícími atomy uhlíku.A method for purifying industrial gas such as hydrogen, carbon monoxide, air, oxygen, helium, argon, monoolefins with 2 to 5 carbon atoms in the molecule, diolefins with 4 to 5 carbon atoms in the molecule, paraffins or acetylenes, by removing trace amounts of one or more impurities from the group comprising water, hydrogen sulfide, carbon dioxide, carbonyl sulfide, sulfur dioxide, hydrogen chloride, hydrogen cyanide, nitric acid and mercaptans, in which the purified gas is brought into contact at a temperature of 15 to 100 °C with a liquid, anhydrous solution containing 0.5 to 15% by weight of an alkali metal or alkaline earth metal, based on its hydroxide or weak acid salt, in a liquid aliphatic polyhydric alcohol with a carbon to oxygen ratio of 1 to 5 and with at least two oxygen atoms separated by at most two subsequent carbon atoms.

Description

(54) Způsob čištění průmyslového plynu(54) Industrial gas purification method

Způsob čištění průmyslového plynu jako vodíku, oxidu uhelnatého, vzduchu, kyslíku. Helia, argonu, monoolefinů s 2 až 5 atomy uhlíku v molekule, diolefinů s 4 až 5 atomy uhlíku v molekule, parafinů nebo acetylenů, odstraňováním stopových množství jedné nebo několika nečistot ze souboru zahrnujícího vodu, sirovodík, oxid uhličitý, karbonylsulfid, oxid siřičitý, chlorovodík, kyanovodík, kyselinu dusičnou amerkaptany, při kterém se čištěný plyn uvádí při teplotě až 100 °C do styku s kapalným, bezvodým roztokem obsahujícím 0,5 až 15 % hmotnostních alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy, vztaženo na jeho hydroxid nebo sůl slabé kyseliny, v kapalném alifatickém vícemocném alkoholu s poměrem atomů uhlíku k atomům kyslíku 1 až 5 a s alespoň dvěma atomy kyslíku oddělenými nejvýše dvěma následujícími atomy uhlíku.A method for purifying industrial gas such as hydrogen, carbon monoxide, air, oxygen, helium, argon, monoolefins with 2 to 5 carbon atoms in the molecule, diolefins with 4 to 5 carbon atoms in the molecule, paraffins or acetylenes, by removing trace amounts of one or more impurities from the group comprising water, hydrogen sulfide, carbon dioxide, carbonyl sulfide, sulfur dioxide, hydrogen chloride, hydrogen cyanide, nitric acid and mercaptans, in which the purified gas is brought into contact at a temperature of up to 100 °C with a liquid, anhydrous solution containing 0.5 to 15% by weight of an alkali metal or alkaline earth metal, based on its hydroxide or weak acid salt, in a liquid aliphatic polyhydric alcohol with a carbon to oxygen ratio of 1 to 5 and with at least two oxygen atoms separated by at most two subsequent carbon atoms.

Vynález se týká způsobu čištění průmyslových plynů a zvláště odstraňování nepatrných množství nečistot z čištěných plynů.The invention relates to a method for purifying industrial gases and in particular to removing minute amounts of impurities from the gases being purified.

Reakce zásaditých alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin jako takových nebo ve formě hydroxidů nebo solí slabých kyselin je v oblasti chemie známa. Chemismus těchto reakcí je základem významných provozních postupů. Například v oboru čištění průmyslových plynů, jako je vodík, oxid uhelnatý, vzduch, kyslík, dusík, argon, helium, nižší olefiny, nižší diolefiny a podobné plyny se používá vrstev nebo suspenzí pevných částic hydroxidu sodíku nebo draslíku k odstraňování velkého množství kyselých plynů. Tyto procesy jsou však poměrně neúčinné, jestliže se mají odstraňovat stopová množství něčistot, jako je sirovodík, oxid uhličitý, karbonylsulfid, oxid siřičitý a merkaptany a podobné nečistoty z plynů. Hydroxidy alkalických kovů se považovaly za vhodné absorpční hmoty pro oddělování acetylenu od ethylenu, jak je zřejmé z amerického patentového spisu číslo 2 742 517.The reaction of basic alkali metals or alkaline earth metals as such or in the form of hydroxides or salts of weak acids is known in the art of chemistry. The chemistry of these reactions is the basis of important industrial processes. For example, in the field of purification of industrial gases such as hydrogen, carbon monoxide, air, oxygen, nitrogen, argon, helium, lower olefins, lower diolefins and similar gases, layers or suspensions of solid particles of sodium or potassium hydroxide are used to remove large quantities of acid gases. However, these processes are relatively ineffective when it comes to removing trace amounts of impurities such as hydrogen sulfide, carbon dioxide, carbonyl sulfide, sulfur dioxide and mercaptans and similar impurities from the gases. Alkali metal hydroxides have been considered suitable absorbents for the separation of acetylene from ethylene, as is evident from U.S. Patent No. 2,742,517.

V americkém patentovém spise číslo 2 185 332 (z. 2.1.1940) se popisuje způsob dehydratace a čištěni mrazicích systémů, založený na tom, že se do mrazioícho systému dodává alkoholát alkalického kovu, zvláště methylolát sodný. Alkoholát se do systému dodává k odstraněni vody podvojným rozkladem, při kterém se získá hydroxid alkalického kovu, například hydroxid sodný. Hydroxid sodný pak v systému zůstává. Následek je zřejmý. Sodný louh je korozním prostředím a jeho přítomnost v chladicím plynu nemůže být při dlouhodobém provozu příznivá. Kromě toho uvedený patentový spis popisuje odstraňování kyselin jako takových.U.S. Patent No. 2,185,332 (issued January 2, 1940) describes a method for dehydrating and cleaning refrigeration systems, based on the introduction of an alkali metal alcoholate, particularly sodium methylate, into the refrigeration system. The alcoholate is introduced into the system to remove water by double decomposition, which produces an alkali metal hydroxide, such as sodium hydroxide. The sodium hydroxide then remains in the system. The consequence is obvious. Caustic soda is a corrosive medium and its presence in the refrigerant gas cannot be favorable for long-term operation. In addition, the patent describes the removal of acids as such.

Například chlorovodík, pravděpodobně ve formě chlorovodíkové kyseliny, se převádí na chlorid sodný, rozhodně však není výhodné ponechávat chlorid sodný v chladicím plynu. Tak se podle uvedeného patentového spisu používá známé chemické rakce k řešení problému jednoho, vytvářejí se však problémy jiné.For example, hydrogen chloride, probably in the form of hydrochloric acid, is converted to sodium chloride, but it is certainly not advantageous to leave the sodium chloride in the cooling gas. Thus, according to the patent, a known chemical reaction is used to solve one problem, but another problem is created.

Americký patentový spis číslo 2 177 068 z 24.10.1939 popisuje úpravu přírodního plynu k odstranění vody a kyselých plynů. Používá se vícemocných alkoholů spolu s aminy, například alkanolaminu, pro odstraňování vody a kyselých plynů. Tento postup je založen na starém poznatku používání aminů k odstraňování kyselých plynů a polyolů k odstraňování vody.U.S. Patent No. 2,177,068, issued October 24, 1939, describes a method for treating natural gas to remove water and acid gases. It uses polyhydric alcohols together with amines, such as alkanolamine, to remove water and acid gases. This process is based on the old knowledge of using amines to remove acid gases and polyols to remove water.

Podle shora uvedených patentových spisů jsou čištěnými plyny nasycené uhlovodíky, jejichž inertnost je dobře známa. Odstraňované nečistoty nemají nepříznivý vliv na funkci těchto plynů, nepříznivě však ovlivňují životní prostředí.According to the above-mentioned patents, the gases to be purified are saturated hydrocarbons, the inertness of which is well known. The impurities to be removed do not adversely affect the function of these gases, but they do adversely affect the environment.

Používání aminů k odstraňování kyselých plynů podle shora uvedeného patentového spisu má ten nedostatek, že aminové systémy jsou korozivní.The use of amines for the removal of acid gases according to the above-mentioned patent specification has the disadvantage that the amine systems are corrosive.

Vývoj čištění průmyslových plynů souvisí se zlepšením způsobů stanovení nečistot v plynech. Zlepšené analytické způsoby pro hodnocení průmyslových plynů vyvolaly potřebu dokonalejších procesů pro odstraňování nově stanovitelných nečistot.The development of industrial gas purification is related to the improvement of methods for determining impurities in gases. Improved analytical methods for evaluating industrial gases have created the need for more advanced processes for removing newly detectable impurities.

Používaný výraz nereaktivní a inertní plyny znamená průmyslové plyny, které je možno zpracovávat způsobem podle vynálezu, jelikož nereagují s vybranými roztoky sloučenin alkalických kovů a kovů alkalických zemin a vícemocného alkoholu dále definovanými.The term non-reactive and inert gases used means industrial gases that can be processed by the method according to the invention because they do not react with selected solutions of alkali metal and alkaline earth metal compounds and polyhydric alcohol defined below.

Je obecně známo, že olefiny v důsledku svého způsobu výroby, skladování a/nebo manipulace mohou obsahovat stopová množství řádu ppm vodní páry, sirovodíku, oxidu uhličitého, karbonylsulfidu, oxidu siřičitého a merkaptanu. Pro mnohé syntézy se vyžaduje olefin mající pod 0,5 ppm každé z těchto nečistot.It is generally recognized that olefins, due to their production, storage and/or handling, may contain trace amounts of water vapor, hydrogen sulfide, carbon dioxide, carbonyl sulfide, sulfur dioxide and mercaptans in the order of ppm. Many syntheses require an olefin having below 0.5 ppm of each of these impurities.

Například pro výrobu ethylenu vhodné kvality pro výrobu určitých polyethylenů se malá koncentrace oxidu uhličitého, asi 10 až 25 ppm, v olefinu má snížit na méně než 1 ppm. V současné době se k tomuto účelu používá pelet hydroxidu sodného. Hlavními problémy tohoto způsobu je však, že pouze asi 3 % hydroxidu sodného, obsaženého ve vrstvě se převádí na uhličitan sodný podle rovnice:For example, to produce ethylene of suitable quality for the production of certain polyethylenes, the small concentration of carbon dioxide, about 10 to 25 ppm, in the olefin has to be reduced to less than 1 ppm. At present, sodium hydroxide pellets are used for this purpose. The main problems with this method, however, are that only about 3% of the sodium hydroxide contained in the bed is converted to sodium carbonate according to the equation:

NaOH + CO2?=i Na2CO3 + H20 a že po převedení povrchu pelet hydroxidu sodného na uhličitan sodný dochází působením uvolněné vody s aglomeraci částic za vytváření kanálků za ztuhnutí vrstvy.NaOH + CO 2? = Na 2 CO 3 + H 2 0 and that after the surface of the sodium hydroxide pellets is converted to sodium carbonate, the released water causes agglomeration of particles, forming channels, and the layer solidifies.

Skutečnost, že celá vrstva ztuhne, je obzvláště obtížným problémem, jelikož se v současné době tato vrstva musí odstraňovat ručně. Jakožto alternativní řešení byl navržen roztok hydroxidu sodného. Nevýhodou však je, že se vodní pára z roztoku zavádí do ethylenu a je proto nutno používat zeolitové vrstvy k absorpci vody: instalace této vrstvy je však drahá a její ragenerace nákladná.The fact that the entire layer solidifies is a particularly difficult problem, as at present this layer has to be removed manually. A sodium hydroxide solution has been proposed as an alternative solution. However, the disadvantage is that water vapour from the solution is introduced into the ethylene and therefore zeolite layers must be used to absorb the water: however, this layer is expensive to install and its regeneration is costly.

Pří způsobu podle vynálezu se používá kapaliny v podstatě prosté vody, která tedy nezvyšuje obsah vody v upravovaném plynu. Upravovači kapalina má vysokou schopnost přijímat alkalické kovy nebo kovy alkalických zemin, velmi nízký tlak par, s alkalickými kovy nebo s kovy alkalických zemin vytváří chemicky stálý systém a má dostatečně nízkou viskozitu umožňující dobré smáčení upravovaného plynu.The process according to the invention uses a liquid that is essentially free of water, which therefore does not increase the water content of the gas being treated. The treatment liquid has a high capacity to accept alkali metals or alkaline earth metals, a very low vapor pressure, forms a chemically stable system with the alkali metals or alkaline earth metals, and has a sufficiently low viscosity to allow good wetting of the gas being treated.

Podle vynálezu se používá sloučenin alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy a kapalného několikamocného alkoholu ve formě roztoku k odstraňování shora uvedených nečistot obsažených ve stopovém množství a zvláště k současnému odstraňování případně obsažených nečistot ve stopovém množství. Způsob podle vynálezu není tedy zaměřen na odstraňování jedné určité nečistoty, jak bylo dosud běžné.According to the invention, an alkali metal or alkaline earth metal compound and a liquid polyhydric alcohol in solution form are used to remove the above-mentioned impurities contained in trace amounts and in particular to simultaneously remove any impurities contained in trace amounts. The method according to the invention is therefore not aimed at removing one specific impurity, as has been customary up to now.

Předmětem vynálezu je tedy způsob čištění průmyslového plynu jako vodíku, oxidu uhelnatého, vzduchu, kyslíku, helia, argonu, monoolefinů s 2 až 5 atomy uhlíku v molekule, diolefinů se 4 až 5 atomy uhlíku v molekule, parafinů nebo acetylenů odstraňováním stopových množství jedné nebo několika nečistot ze souboru zahrnujícího vodu, sirovodík, oxid uhličitý, karbonylsulfid, oxid siřičitý, chlorovodík, kyanovodík, kyselinu dusičnou a merkaptany, který je vyznačený tím, že se čištěný plyn uvádí při teplotě 15 až 100 °C do styku s kapalným, bezvodým roztokem obsahujícím hmotnostně 0,5 až 15 % alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy, vztaženo na jeho hydroxid nebo sůl slabé kysleiny, v kapalném alifatickém několikamocném alkoholu s poměrem atomů uhlíku k atomům kyslíku 1 až 5 a s alespoň dvěma atomy kyslíku oddělenými ne více než dvěma následujícími atomy uhlíku.The subject of the invention is therefore a method for purifying industrial gas such as hydrogen, carbon monoxide, air, oxygen, helium, argon, monoolefins with 2 to 5 carbon atoms in the molecule, diolefins with 4 to 5 carbon atoms in the molecule, paraffins or acetylenes by removing trace amounts of one or more impurities from the group comprising water, hydrogen sulfide, carbon dioxide, carbonyl sulfide, sulfur dioxide, hydrogen chloride, hydrogen cyanide, nitric acid and mercaptans, which is characterized in that the purified gas is brought into contact at a temperature of 15 to 100 °C with a liquid, anhydrous solution containing by weight 0.5 to 15% of an alkali metal or alkaline earth metal, based on its hydroxide or salt of a weak acid, in a liquid aliphatic polyhydric alcohol with a ratio of carbon atoms to oxygen atoms of 1 to 5 and with at least two oxygen atoms separated by no more than two the following carbon atoms.

Při způsobu podle vynálezu se kontinuálně zavádí průmyslový plyn, shora definovaný, do popsaného roztoku sloučeniny alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy a vícemocného alkoholu, udržovaného na teplotě asi 15 až 100 °C a plyn se z roztoku odvádí do prostředí, jehož parciální tlak brání vzrůstu obsahu vlhkosti v upravovaném plynu. Při výhodném způsobu provedení způsobu podle vynálezu je koncentrace vody,v plynu odváděném z roztoku a v prostředí, do kterého se plyn zavádí menší než je koncentrace vody v plynu zaváděném do roztoku.In the process according to the invention, the industrial gas, as defined above, is continuously introduced into the described solution of the alkali metal or alkaline earth metal compound and polyhydric alcohol, maintained at a temperature of about 15 to 100 ° C and the gas is removed from the solution into an environment whose partial pressure prevents an increase in the moisture content in the gas being treated. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the water concentration in the gas removed from the solution and in the environment into which the gas is introduced is less than the water concentration in the gas introduced into the solution.

Výrazem alkalický kov a kov alkalické zeminy” se zde· vždy míní prvky skupiny IA a IIA periodické tabulky prvků; zvláště se míní lithium, sodík, draslík, rubidium, cesium, hořčík, vápník, stronciuma baryum. Výhodnými alkalickými kovy jsou sodík a draslík, přičemž obzvláště výhodným je pro způsob podle vynálezu draslík.The term "alkali metal and alkaline earth metal" here always refers to elements of groups IA and IIA of the periodic table of elements; in particular, it refers to lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium and barium. Preferred alkali metals are sodium and potassium, with potassium being particularly preferred for the process according to the invention.

Pro zjednodušení je způsob podle vnyálezu popisován na příkladu odstraňování stopových množství nečistot z plynného ethylenu.For simplicity, the method according to the invention is described using the example of removing trace amounts of impurities from ethylene gas.

Alkalická reakce roztoku několikamocného alkoholu se vytváří hydroxidy nebo solemi slabých anorganických kyselin a alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin.The alkaline reaction of a polyhydric alcohol solution is formed by hydroxides or salts of weak inorganic acids and alkali metals or alkaline earth metals.

Vícemocné alkoholy zahrnují glycerin alkylenglykoly, jako jsou například alkylenglykoly s až 12 atomy uhlíku, například ethylenglykol, diethylenglykol, triethylenglykol, tetraethylenglykol, propylenglykol, dipropylenglykol, 1,2-butylenglykol, di-1,2-butylenglykol a alkylenoxidové adiční produkty, připravované rakcí alkylenoxidu s polyolem, jako například se shora uvedenými glykoly, glycerinem a jinými trioly, jako jsou například 1,2,6-hexantriol, monomethylether erytritolu a monomethylether pentaerytritolu. Výhodnými jsou ethylenoxidové a propylenoxidové adiční produkty polyolů, přičemž nejvýhodnější jsou samotné adiční produkty ethylenoxidu nebo zreagované s propylenoxidem.Polyhydric alcohols include glycerin, alkylene glycols, such as alkylene glycols with up to 12 carbon atoms, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-butylene glycol, di-1,2-butylene glycol, and alkylene oxide adducts prepared by reacting an alkylene oxide with a polyol, such as the above-mentioned glycols, glycerin, and other triols, such as 1,2,6-hexanetriol, erythritol monomethyl ether, and pentaerythritol monomethyl ether. Ethylene oxide and propylene oxide adducts of polyols are preferred, with ethylene oxide adducts alone or reacted with propylene oxide being most preferred.

Způsob podle vynálezu je vhodný pro čištěni plynu, který obsahuje jakožto hlavní složku inertní plyn, který tedy nereaguje s kapalným roztokem sloučeniny alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy a několikamocného alkoholu vybraným pro tento .účel, přičemž čištěný plyn obsahuje ve stopových množstvích další složku, kteá chemicky reaguje s tímto kapalným roztokem sloučeniny alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy a několikamocného alkoholu. Jakožto příklady nereaktivní složky čištěného plynu se uvádějí: vodík, oxid uhlenatý, vzduch, kyslík, dusík, helium, argon, nižší monoolefiny, nižší diolefiny a jejich deriváty, parafiny, jako je methan, ethan a podobné parafiny a acetyleny. Olefiny se zde vždy míní olefiny volené ze souboru zahrnujícího monoolefiny s 2 až 5 atomy uhlíku, diolefiny s 4 nebo 5 atomy uhlíku a jejich deriváty. Takovými typickými olefiny jsou ethylen, propylen, butyleny, pentyleny, 1,4-pentadien, 1,3-butadíen a jejich deriváty.The method according to the invention is suitable for purifying a gas which contains as its main component an inert gas which therefore does not react with a liquid solution of an alkali metal or alkaline earth metal compound and a polyhydric alcohol selected for this purpose, the purified gas containing in trace amounts another component which chemically reacts with this liquid solution of an alkali metal or alkaline earth metal compound and a polyhydric alcohol. Examples of non-reactive components of the purified gas are: hydrogen, carbon monoxide, air, oxygen, nitrogen, helium, argon, lower monoolefins, lower diolefins and their derivatives, paraffins such as methane, ethane and similar paraffins and acetylenes. Olefins here always mean olefins selected from the group comprising monoolefins with 2 to 5 carbon atoms, diolefins with 4 or 5 carbon atoms and their derivatives. Such typical olefins are ethylene, propylene, butylenes, pentylenes, 1,4-pentadiene, 1,3-butadiene and their derivatives.

Reakčními složkami čištěných plynů jsou především složky, které vě vodném roztoku vytvářejí kyseliny. Tyto látky reagují se sloučeninou alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy v rozpouštědle za vytváření anorganických nebo organických solí odstranitelných z, plynů.The reactive components of the gases to be purified are primarily those which form acids in aqueous solution. These substances react with the alkali metal or alkaline earth metal compound in the solvent to form inorganic or organic salts which can be removed from the gases.

Jakožto příklady kyselých nebo raktivních složek čištěných plynů se uvádějí sirovodík, oxid uhličitý, karbonylsulfid, oxid siřičitý, merkaptany, chlorovodík, kyanovodík, oxid dusičný a podobné nečistoty.Examples of acidic or reactive components of the gases being purified include hydrogen sulfide, carbon dioxide, carbonyl sulfide, sulfur dioxide, mercaptans, hydrogen chloride, hydrogen cyanide, nitric oxide, and similar impurities.

Při provádění způsobu podle vnyálezu:se zjistilo, že se může současně odstraňovat z čištěného plynu vodní pára i když je obsažena ve větším mbožství, než jaké by se mohlo označit za stopové. Vodní pára se odstraňuje působením roztoku sloučenin alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy a vícemocného alkoholu pravděpodobně podle zcela odlišného mechanismu než stopová množství reaktivních složek čištěného plynu. Mechanismus odstraňování vodní páry je pravděpodobně založen na schopnosti několikamocných alkoholů přijímat vlhkost, přičemž se může také přídavně uplatňovat schopnost roztoku založená na podvojném rozkladu:When carrying out the method according to the invention, it was found that water vapor can be simultaneously removed from the purified gas, even if it is contained in a larger amount than what could be described as trace amounts. The water vapor is removed by the action of a solution of alkali metal or alkaline earth metal compounds and a polyhydric alcohol, probably according to a completely different mechanism than the trace amounts of reactive components of the purified gas. The mechanism of water vapor removal is probably based on the ability of polyhydric alcohols to absorb moisture, while the ability of the solution based on double decomposition can also be additionally applied:

RONa + H20 ' ROH + NaOH aRONa + H20 ' ROH + NaOH and

Na2CO3 + H20 s·- * 2 NaOH + C02 Na 2 CO 3 + H 2 0 s ·- * 2 NaOH + C0 2

Přídavně se zjistilo, že se může odstraňovat voda roztokem sloučeniny alkalického kovu a kovu alkalické zeminy a vícemocného alkoholu z průmyslových plynů, přičemž voda může být obsažena až do nasycení příslušného plynu (po rosný bod). Hydroskopická schopnost vícemocného alkoholu, která navozuje absorpci vody mechanismem vázání vodíku, přitom nesnižuje ikapacitu roztoku sloučeniny alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy a vícemocného alkoholu pro reakci roztoku s jinými shora uvedenými nečistotami, obsaženými ve stopovém množství.Additionally, it has been found that water can be removed from industrial gases by a solution of an alkali metal compound and an alkaline earth metal and a polyhydric alcohol, wherein the water can be contained up to the saturation of the respective gas (up to the dew point). The hydroscopic ability of the polyhydric alcohol, which induces the absorption of water by the hydrogen bonding mechanism, does not reduce the capacity of the solution of the alkali metal compound or alkaline earth metal and a polyhydric alcohol to react with other impurities mentioned above, contained in trace amounts.

Proto se jakékoliv množství vodní páry obsažené v nereaktivním čištěném plynu, zavedené do nereaktivního plynu před jeho výrobou nebo v průběhu výroby nebo zpracování, odstraňuje několikamocným alkoholem a sloučeninou alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy absorpčního roztoku. Podobně se složkami alkalického roztoku také odstraňuje veškerá reakční voda vytvá* řená in šitu.Therefore, any amount of water vapor contained in the non-reactive purified gas, introduced into the non-reactive gas before or during its production or processing, is removed by the polyhydric alcohol and the alkali metal or alkaline earth metal compound of the absorption solution. Similarly, any water of reaction formed in situ is also removed by the components of the alkaline solution.

Proto se zde absorpční roztok označuje jako v podstatě nevodný roztok, který podle vynálezu při čištění plynů odstraňuje stopová množství reaktivních nečistot z nereaktivního čištěného plynu. Připomíná se, že parciální tlak vody, udržovaný nad absorpčním roztokem, je nižší než nereaktivního čištěného plynu, takže se vodní páry do nereaktivního plynu nestrhují.Therefore, the absorption solution is referred to herein as a substantially non-aqueous solution which, according to the invention, removes trace amounts of reactive impurities from the non-reactive purified gas in the purification of gases. It is recalled that the partial pressure of water maintained above the absorption solution is lower than that of the non-reactive purified gas, so that water vapor is not entrained into the non-reactive gas.

Zpravidla se nevodné absorpční roztoky podle vynálezu připravují přidáním sloučeniny alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy do roztoku zvoleného kapalného vicemocného alkoholu, například glycerinu a shora uvedených glykolů. Toto přidání do vicemocného alkoholu ve formě roztoku se může provádět přímým přidáním alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy ve formě jejich hydroxidů, uhličitanů nebo hydrogenuhličitanů nebo jiných solí podobných anorganických slabých kyselin. Kov nebo hydroxid nebo sůl mohou reagovat za vzniku vícemocného alkoholátu alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy. Je možné, že se uhličitanová forma nejdříve hydrolyzuje vodou na hydroxid před vznikem alkoholátu.Typically, the non-aqueous absorption solutions of the invention are prepared by adding an alkali metal or alkaline earth metal compound to a solution of a selected liquid polyhydric alcohol, such as glycerin and the glycols mentioned above. This addition to the polyhydric alcohol in solution form can be carried out by directly adding the alkali metal or alkaline earth metal in the form of their hydroxides, carbonates or bicarbonates or other salts of similar inorganic weak acids. The metal or hydroxide or salt can react to form a polyhydric alcoholate of the alkali metal or alkaline earth metal. It is possible that the carbonate form is first hydrolyzed with water to form the hydroxide before the alcoholate is formed.

Roztoky sloučeniny alkálie a vicemocného alkoholu se připravují jednoduchým míšením alkalické složky se složkou vicemocného alkoholu až do vytvoření roztoku obou složek. Toto míšení se může provádět při teplotě místnosti nebo při zvýšené teplotě například při teplotě varu použitého vicemocného alkoholu. Zpravidla se obě složky mísí při teplotě asi 30 až 250 °C, s výhodou při teplotě asi 40 až 220 °C.Solutions of the alkali compound and the polyhydric alcohol are prepared by simply mixing the alkali component with the polyhydric alcohol component until a solution of both components is formed. This mixing can be carried out at room temperature or at an elevated temperature, for example at the boiling point of the polyhydric alcohol used. As a rule, the two components are mixed at a temperature of about 30 to 250 ° C, preferably at a temperature of about 40 to 220 ° C.

Alkalická složka se může do vicemocného alkoholu zavádět ve formě hydroxidu a ve formě soli slabých anorganických kyselin, například kyseliny uhličité. S výhodou se alkalický kov nebo kov alkalické zeminy zavádí ve formě hydroxidu, uhličitanu a/nebo hydrogenuhličitanu.The alkaline component can be introduced into the polyhydric alcohol in the form of hydroxide and in the form of a salt of weak inorganic acids, for example carbonic acid. Preferably, the alkali metal or alkaline earth metal is introduced in the form of hydroxide, carbonate and/or bicarbonate.

Jak bude dále uvedeno, dosahuje se největší účinnosti při odstraňování nečistot, jestliže se alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy použije ve formě hydroxidu, nejstálejšího systému se však dosahuje při použití uhličitanu. Jakožto příklady vhodných sloučenin alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy se uvádějí hydroxid lithný, uhličitan nebo hydrogenuhličitan lithný, hydroxid, uhličitan nebo hydrogenuhličitan sodný, hydroxid, uhličitan nebo hydrogenuhličitan draselný, hydroxid, uhličitan nebo hydrogenuhličitan rubidný, hydroxid, uhličitan nebo hydrogenuhličitan česný, hydroxid, uhličitan nebo hydrogenuhličitan hořečnatý, vápenatý, strontnatý nebo barnatý.As will be discussed below, the greatest efficiency in removing impurities is achieved when the alkali metal or alkaline earth metal is used in the form of a hydroxide, but the most stable system is achieved when a carbonate is used. Examples of suitable alkali metal or alkaline earth metal compounds include lithium hydroxide, lithium carbonate or bicarbonate, sodium hydroxide, carbonate or bicarbonate, potassium hydroxide, carbonate or bicarbonate, rubidium hydroxide, carbonate or bicarbonate, cesium hydroxide, carbonate or bicarbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide or bicarbonate, and magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide or barium hydroxide, carbonate or bicarbonate.

Podle vynálezu se používá 0,5 až 15 % hmotnostních alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy k vytvoření absorpčního roztoku s dostatečnou koncentrací alkoholátu po reakci s malým podílem vicemocného alkoholu, například glycerinu nebo vybraného glykolu.According to the invention, 0.5 to 15% by weight of an alkali metal or alkaline earth metal is used to form an absorption solution with a sufficient concentration of alcoholate after reaction with a small proportion of a polyhydric alcohol, for example glycerin or a selected glycol.

Pro zjištění technologických hodnot a pro studium pracovních charakteristik systému podle vynálezu se konstruuje vysokotlaká poloprovozní i jednotka. K tomuto účelu se používá skleněné kolony o vnitřním průměru 28 mm s 20 patry. Skleněná kolona se začleňuje do tlakové jednotky pro vysokotlaké operaoe. Zaváděný plyn - ethylen se předehřívá na žádanou teplotu kolony ve výměníku tepla typu plášt a trubka. Jiného výměníku tepla se používá mezi oběhovým čerpadlem a kolonou k řízení teploty kapaliny zaváděné ve víku kolony.To determine the technological values and to study the operating characteristics of the system according to the invention, a high-pressure pilot plant is constructed. For this purpose, a glass column with an internal diameter of 28 mm and 20 trays is used. The glass column is incorporated into a pressure unit for high-pressure operations. The introduced gas - ethylene is preheated to the desired column temperature in a shell and tube heat exchanger. Another heat exchanger is used between the circulation pump and the column to control the temperature of the liquid introduced in the column cover.

Za teploty 50 až 75 °C za proplachování dusíkem se míchají pelety hydroxidu sodného v glykolu: k dokonalému rozpuštění pelet stačí 3 hodiny. Roztok se pak převede do zásobníkové části skleněné kolony pro stripování vody. Roztok se nechá cirkulovat za teploty 50 °C a za přetlaku 345 kPa za protiproudného vedení dusíku. Stripování se provádí až do poklesu koncentrace vody v promývacím dusíku pod 10 ppm.At a temperature of 50 to 75 °C, sodium hydroxide pellets are stirred in glycol while purging with nitrogen: 3 hours are sufficient to completely dissolve the pellets. The solution is then transferred to the reservoir part of a glass column for water stripping. The solution is allowed to circulate at a temperature of 50 °C and at an overpressure of 345 kPa with a countercurrent flow of nitrogen. Stripping is carried out until the water concentration in the washing nitrogen drops below 10 ppm.

Používaná skleněná kolona má tří jednoduché kohouty k analýze zaváděného plynu do kolony a odváděného z kolony. Ve vzorcích plynu se kotinuálně zjištuje obsah dxidu uhličitého a vodní páry. Periodicky se také odebírají kapalné vzorky pro stanovení viskozity.The glass column used has three simple taps for analyzing the gas introduced into the column and discharged from the column. The gas samples are continuously determined for carbon dioxide and water vapor. Liquid samples are also taken periodically for viscosity determination.

Kolona se zkouši za různých technologických podmínek:The column is tested under various technological conditions:

Rozpouštědla ethylenglykolSolvents ethylene glycol

Reakční složky+ zaváděný plyn triethylenglykol (TEG)Reactants + triethylene glycol (TEG) feed gas

2% nebo 5% hydroxid sodný 2% pyrogallol2% or 5% sodium hydroxide 2% pyrogallol

2% chlorid manganatý dusík nebo ethylen2% manganese chloride nitrogen or ethylene

Přetlak.v koloně, kPa Teplota v koloně, °C Overpressure in the column, kPa Temperature in the column, °C 690 až 2 38 až 60 690 to 2 38 to 60 518,5 518.5 Hmotnostní poměr kapaliny k plynu Weight ratio of liquid to gas 0,023 až 0.023 to 0,167 0.167 Rychlost plynu, m/s Koncentrace oxidu uhličitého v za- Gas velocity, m/s Carbon dioxide concentration in the 0,045 až 0.045 to 0,09 0.09 váděném plynu, ppm Koncentrace vody.v zaváděném ply- input gas, ppm Water concentration in the input gas- 1 až 110 1 to 110 nu , ppm Koncentrace kyslíku v zaváděném nu , ppm Oxygen concentration in the inlet 1 až 1 000 1 to 1,000 plynu, ppm Koncentrace sirovodíku v zaváděném gas, ppm Hydrogen sulfide concentration in the introduced 0 az 50 0 to 50 plynu, ppm gas, ppm 0 až 20 0 to 20

hmotnostní % reakční složky se zřetelem na hmotnost veškerého roztoku% by weight of the reactant with respect to the weight of the entire solution

Pro dobrý kontakt plynu a kapaliny a pro stál^ provoz nemá rychlost plynu přestoupit rychlost zahlcení kolony. Rychlost zalhcení kolony se vypočte pro 5* roztoky hydroxidu sodného a triethylenglykolu podle tabulky I:For good gas-liquid contact and for stable operation, the gas velocity should not exceed the column fouling velocity. The column fouling velocity is calculated for 5% sodium hydroxide and triethylene glycol solutions according to Table I:

Tabulka ITable I

Rychlost zahlcení kolony za použití 5% roztoku hydoxidu sodného a triethylenglykolu, ethylenu jako plynu a pri průměru kolony 28 mm Column packing rate using 5% sodium hydroxide solution and triethylene glycol, ethylene as gas and a column diameter of 28 mm Hmotnostní poměr Weight ratio Přetlak v koloně Overpressure in the column Teplota Temperature Rychlost, kterou kapalina kle- The rate at which a liquid cools toku kapaliny fluid flow v koloně in a column sá kolonou proti stoupajícímu with a column against the rising k plynu to gas plynu + gas + kPa kPa °c °c m/s m/s 0,1 0.1 2 070 2,070 20 20 0,324 0.324 0,2 0.2 2 070 2,070 20 20 0,291 0.291 0,1 0.1 2 760 2,760 20 20 0,339 0.339 0,2 0.2 2 760 2,760 20 20 0,315 0.315 0,1 0.1 103,5 103.5 75 75 1,500 1,500 0,2 0.2 103,5 103.5 75 75 1,350 1,350 0,1 0.1 793,5 793.5 40 40 0,540 0.540 + Vztaženo na celou plochu příčného průřezu + Based on the entire cross-sectional area kolony columns Pro For kolonu pracující za přetlaku 1 725 pressure column 1,725 kPa vypočtena kPa calculated rychlost zahlcení asi 0,3 m/s. overflow speed about 0.3 m/s.

Uvedená hodnota představuje nejčastějSí průmyslové operace s vodnými roztoky, a proto není zahrnuta viskozita absorpční kapaliny. Na viskozitu absorpční kapaliny při použití sodného louhu a glykolu však nutno brát zřetel.The value given represents the most common industrial operations with aqueous solutions and therefore does not include the viscosity of the absorption liquid. However, the viscosity of the absorption liquid when using caustic soda and glycol must be taken into account.

Výsledky zkoušek odstraňování oxidu uhličitého jsou uvedeny v tabulce II.The results of the carbon dioxide removal tests are shown in Table II.

oO

XDXD

P αP α

swith

XD aXD and

xn e Ό Ci xd CM >xn e Ό Ci xd CM >

+ + + + k© m or><NCNOOOO + m ^fOrNOmfNCNi—(CNf)KO<OOi—+ + + + k© m or><NCNOOOO + m ^fOrNOmfNCNi—(CNf)KO<OOi—

OťNrHrHOOOOOOOrHfOiHOOťNrHrHOOOOOOOOrHfOiHO

X oX o

Φ ϋΦ ϋ

«3«3

PP

P (3P (3

ΦΦ

U αAt α

o woh my

G G XD řd Ό rH Xd CM >G G XD řd Ό rH Xd CM >

o o in in Tť CO Tť co in in cm cn •m* rH oo o in in Tť CO Tť co in in cm cn •m* rH o

IT)IT)

Φ >ϋ oΦ >ϋ o

CMCM

PP

ΦΦ

P cdP cd

CMCM

O O O O O CN CN <N CN CN o o rH i—fO O O O O CN CN <N CN CN o o rH i—f

0 0 'řd 'řd 'řd 'řd 'řd 'řd >< >< >1 >1 'íd 'id 'řd 'řd '>Ί '>Ί P P X X 44 44 44 44 44 44 44 44 X X X X 44 44 44 44 'řd 'řd 'řd 'řd 'řd 'řd 'íd 'id 'řd 'řd 'řd 'řd 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 > > « « W W ω ω w w W W W W d d d d d d N N N N N N N N N N N N X X řd rd íd id íd id íd id řd rd řd rd >1 >1 >1 >1 řd rd M M M M M M M M M M M M >1 >1 0 0 > > > > ř> ř> > > > > > > > > > > > > (3 (3 G G G G G G G G G G

Odstraňování oxidu uhličitého za použití roztoku glykolu a hydroxidu sodného βCarbon dioxide removal using glycol and sodium hydroxide solution β

>1 d>1 day

p c + ><1) -d +p c + ><1) -d +

S H o d CM CMS H o d CM CM

CMOCMO

ΦΦ

ChCh

X dXd

r—I dr—I d

P CM Φ X >P CMP CM Φ X >P CM

Ό •H ·Ό •H ·

X PX P

O 'řd Q MCE Ό Ό «5 >i 0O 'řd Q MCE Ό Ό «5 >i 0

W W * >ΦW W * >Φ

PP

XflXfl

CM •cp CO 00 cn ^poococofo^^mk©CM •cp CO 00 cn ^poococofo^^mk©

M3 cn cn kO kO k£> k© o o o σ> ro in cn m co m o o o in in m in in in in k© k© 00 CO σ\σϊσ>σ»σισ>σϊσ>σ\οοα)ΐηιηΗιΗ kOkOkOkOkOkCkOkOkOCOfOkDkOiniO unincNCNincNcNCNinininininin mM3 cn cn kO kO k£> k© o o o σ> ro in cn m co m o o o in in m in in in in k© k© 00 CO σ\σϊσ>σ»σισ>σϊσ>σ\οοα)ΐηιηΗιΗ kOkOkOkOkOkCkOkOkOCOfOkDkOiniO unincNCNinininininininininininininin

o about o about o about o about o about o about o about o about o about o about o about O About O About O About o about w w « « w w w w w w w w w w w w w w w w w w W W W W w w ω ω E-t E-t E-t E-t E-t E-t EH EH E-t E-t E-t E-t E-t E-t EH EH Ed Ed E-t E-t E-t E-t

•3 G •3 G M M >P >P P P 3 3 Λ Λ 0 0 Ό Ό O About CM CM XD XD G G XD XD τ—l τ—l G G xd xd 0 0 3 3 rH rH G G 0 0 •H •H 43 43 44 44 <H <H P P 0 0 0 0 G G xd xd > > 44 44 0 0 44 44 řd rd 44 44 P P 3 3 rH rH 0 0 G G rH rH Cn Cn řd rd G G řd rd 0 0 G G rH rH Ό Ό rH rH 44 44 Φ Φ Φ Φ Φ Φ CM CM >1 >1 rH rH >N >N •r*i •r*i rH rH řd rd P P Cn Cn 43 43 43 43 43 43 d d G G P P ϋ ϋ 0 0 Φ Φ Φ Φ řd rd M M <H <H rH rH •H •H 44 44 G G 43 43 řd rd Φ Φ > > P P 43 43 P P Xd Xd d d řd rd P P P P Ό Ό 0 0 P P 0 0 G G xd xd XD XD P P xd xd xd xd G G P P 0 0 G G G G Φ Φ Φ Φ s with <D <D Φ Φ g g P P ,2 ,2 g g S With d d X X d d d d G G φ φ G G G G N N sa with > > N N N N O About + + + + CM CM o about H H + + CC CC w w Ed Ed

257452257452

Na základě výsledků, uvedených v tabulce, je možno konstatovat: Jakmile směs ethylenglykolu a hydroxidu sodného tak směs triethylenglykolu a hydroxidu sodného jsou velmi účinné při odstraňování stop oxidu uhličitého: triethylenglykol je však výhodnější pro svoji nižší tenzi par. Koncentraci oxidu uhličitého v ethylenu je možno snížit na hodnotu nižší než 0,5 ppm v koloně s 10 patry za předpokladu udrženi dobrého kontaktu plynu a kapaliny. I nízký poměr kapaliny k plynu, například 0,05 je dostatečný k účinnému odstraněni v treiethylenglykolu mají dobrou tekutost při teplotě 40 až 50 °C za velmi dobré účinnosti pater. Viskozita tohoto roztoku při teplotě 40 °C je 110 mPa. Po třech týdnech kontinuálního provozu s jednou dávkou 5% roztoku hydroxidu sodného v triethylenglykolu se nepozoruje žádné zvýšení viskozity i když roztok obsahuje uhličitan sodný jako vedlejší_produkt. V nádobě není patrné žádné usazování pevného uhličitanu sodného, avšak určité množství pevných látek zůstává na fitrech po filtraci kapaliny. Rychlost usazování uhličitanu sodného je velmi malá. Odstraňování oxidu uhličitého je stejně účinné jak před odstraněním vody tak po odstranění vody stripováním roztoku.Based on the results shown in the table, it can be stated: Both the mixture of ethylene glycol and sodium hydroxide and the mixture of triethylene glycol and sodium hydroxide are very effective in removing traces of carbon dioxide: triethylene glycol is, however, preferable due to its lower vapor pressure. The concentration of carbon dioxide in ethylene can be reduced to less than 0.5 ppm in a 10-tray column provided that good gas-liquid contact is maintained. Even a low liquid to gas ratio, for example 0.05, is sufficient for effective removal in triethylene glycol, which has good fluidity at 40 to 50°C with very good plate efficiency. The viscosity of this solution at 40°C is 110 mPa. After three weeks of continuous operation with a single dose of 5% sodium hydroxide solution in triethylene glycol, no increase in viscosity is observed, even though the solution contains sodium carbonate as a by-product. No solid sodium carbonate deposition is evident in the vessel, but some solids remain on the filters after the liquid has been filtered. The rate of sodium carbonate deposition is very slow. The removal of carbon dioxide is equally effective both before and after the water has been removed by stripping the solution.

Jedna dávka 5% roztoku (procenta jsou stále míněna hmotnostně, pokud není jinak uvedeno) hydroxidu sodného v triethylenglykolu vydrží po dobu tří týdnů až do vzrůstu koncentrace oxidu uhličitého v plynu odváděném z kolony v důsledku poklesu obsahu hydroxidu sodného. Pro zjištění, zdali je pokles účinnosti odstraňování oxidu uhličitého způsoben nedostatkem volné vody v systému nebo poklesem obsahu hydroxidu sodného, se přidá 0,75 litru triethylenglykolu obsahujícího 0,1 % vody do zásobníku kapaliny a kolona se znovu uvede do provozu. Nepozoruje se žádné zlepšení v odstraňování oxidu uhličitého, což dokládá, že ztráta účinnosti kolony je způsobena poklesem obsahu hydroxidu sodného.A single batch of 5% solution (percentages are still by weight unless otherwise stated) of sodium hydroxide in triethylene glycol will last for three weeks until the concentration of carbon dioxide in the column exhaust gas increases due to the decrease in sodium hydroxide content. To determine whether the decrease in carbon dioxide removal efficiency is due to a lack of free water in the system or to a decrease in sodium hydroxide content, 0.75 liters of triethylene glycol containing 0.1% water is added to the liquid reservoir and the column is restarted. No improvement in carbon dioxide removal is observed, indicating that the loss in column efficiency is due to the decrease in sodium hydroxide content.

V průběhu kontinuální operace se odebraly tři vzorky kapaliny pro měření viskozity. Nepozorují se žádné změny viskozity, z čehož vyplývá, že dimerizační a oligomerizační reakce jsou bezvýznamné.Three samples of the liquid were taken for viscosity measurement during the continuous operation. No changes in viscosity were observed, indicating that dimerization and oligomerization reactions were insignificant.

Roztok se filtruje k odstranění uhličitanu sodného v pevné formě, i když v zásobníku nedochází k žádnému znatelnějšímu usazování. Pozorované usazování je ve shodě s výpočtem usazování za použití Stokesovy rovnice. Tyto výpočty například udávají pro částice uhličitanu sodného o průměru jeden mikrometr v 5% roztoku hydroxidu sodného v triethylenglykolu rychlost usazování 0,0017 m/den při teplotě 40 °C. Z měření řádkovecím elektronovým mikroskopem vyplývá, že částice uhličitanu sodného mají velikost 1 až 10 mikrometrů, přičemž většina částic má rozměry ve spodní části tohoto rozmezí. Proto může být filtrace pro odstraňování pevných podílů nutná.The solution is filtered to remove the solid sodium carbonate, although no significant settling occurs in the tank. The observed settling is consistent with the calculation of settling using the Stokes equation. For example, these calculations give a settling rate of 0.0017 m/day for sodium carbonate particles of one micrometer diameter in a 5% sodium hydroxide solution in triethylene glycol at 40°C. Scanning electron microscopy measurements show that the sodium carbonate particles are 1 to 10 micrometers in size, with most particles being in the lower end of this range. Therefore, filtration may be necessary to remove solids.

Vedle použití sodíku a lithia jakožto alkalických kovů pro reakci in šitu s vybraným glykolem ke vzniku nevodného absorpčního roztoku se prováděly zkoušky stanovení účinnosti různých hydroxidů alkalických zemin pro příparavu glykolátů, V tabulce III se uvádí přídavek ekvivalentního procentového množství hydroxidu strontnatého, bamatého a vápenatého do diethylenglykolu a pokles oxidu uhličitého a procento teoretického odstraněni oxidu uhličitého při devíticyklové regeneraci za použití těchto hydroxidů kovů alkalických zemin (tabulka IV).In addition to using sodium and lithium as alkali metals for in situ reaction with a selected glycol to form a non-aqueous absorption solution, tests were conducted to determine the effectiveness of various alkaline earth hydroxides for the preparation of glycolates. Table III shows the addition of equivalent percentages of strontium, barium, and calcium hydroxides to diethylene glycol and the carbon dioxide reduction and theoretical percentage removal of carbon dioxide during a nine-cycle regeneration using these alkaline earth metal hydroxides (Table IV).

Na obr. 3 jsou grafy účinnosti nevodného reversilibního odstraňování oxidu uhličitého pro systémy na bázi barya, vápníku, draslíku a sodíku za devíticyklové regenerace. Systém na bázi sodíku představuje vysoce účinný způsob v průběhu všech devíti cyklů.Figure 3 shows the efficiency graphs of non-aqueous reversible carbon dioxide removal for barium, calcium, potassium and sodium based systems over nine regeneration cycles. The sodium based system represents a highly efficient process over all nine cycles.

Tabulka IIITable III

Počáteční obsah oxidu uhličitého v různých glykolátech (% jsou míněna vždy hmotnostně)Initial carbon dioxide content in various glycolates (% are always by weight)

Rozpouštědlo Solvent Rozpouštědlo g Solvent g Vázání CO 9 CO 9 binding 5% roztok SrlOHJj v diethylenglykolu 5% solution of SrlOHJj in diethylene glycol 125 125 1,95 1.95 5% roztok Ba(OH)2 v diethylenglykolu 5% solution of Ba(OH) 2 in diethylene glycol 125 125 2,80 2.80 5% roztok Ca(OH)2 v diethylenglykolu 5% solution of Ca(OH)2 in diethylene glycol 125 125 4,50 4.50

Podmínky: teplota místnosti, tlak oxidu uhličitého odpovídá tlaku okolíConditions: room temperature, carbon dioxide pressure equal to ambient pressure

Tabulka IVTable IV

Regenerace glykolátů kovů alkalických zemin (% hmotnostní)Regeneration of alkaline earth metal glycolates (% by weight)

Rozpouštědlo Regenerační cyklusSolvent Regeneration cycle

Pokles C0% teoretického odstranění CO5% roztok Sr(OH)2 v diethylenglykoluDecrease in C0% theoretical removal of CO5% solution of Sr(OH) 2 in diethylene glycol

5% roztok Ba(OH)2 v diethylenglykolu5% solution of Ba(OH)2 in diethylene glycol

5% roztok Ca(OH)2 v diethylenglykolu5% solution of Ca(OH)2 in diethylene glycol

g g % % 0,8 0.8 44 44 0,3 0.3 17 17 0,5 0.5 28 28 0,9 0.9 50 50 0,4 0.4 22 22 0,4 0.4 22 22 0,4 0.4 22 22 0,3 0.3 17 17 0,35 0.35 19 19 0,5 0.5 39 39 0/5 0/5 39 39 0,35 0.35 27 27 0,45 0.45 35 35 0,4 0.4 31 31 0,5 0.5 39 39 0,5 0.5 39 39 0,45 0.45 35 35 0,5 0.5 39 39 1,5 1.5 51 51 1,1 1.1 37 37 1,2 1.2 40 40 1,05 1.05 35 35 1,0 1.0 34 34 1,2 1.2 40 40 1,0 1.0 34 34 0,9 0.9 30 30 0,95 0.95 32 32 za tlaku 0, at 0 pressure, ,1 MPa a za .1 MPa and for

Podmínky: oxid uhličitý při přípravě zkušebního roztoku zaveden za tlaku 0,1 MPa a za teploty místnosti, regenerace při teplotě 200 °C, hmotnost rozpouštědla 125 g.Conditions: carbon dioxide during the preparation of the test solution was introduced at a pressure of 0.1 MPa and at room temperature, regeneration at a temperature of 200 °C, solvent weight 125 g.

Způsob podle vynálezu objasňují připojené výkresy, které jsou dále podrobně popsány:The method according to the invention is illustrated by the attached drawings, which are described in detail below:

obr. 1 zjednodušené průtokové schéma zařízeni pro provádění čištění plynu podle vynálezu, obr. 2 průtokové schéma podobného zařízení jako podle obr. 1 majícího přídavné prostředky pro regeneraci nevodného absorpčního roztoku a pro recyklování regenerovaného roztoku do kontaktoru kapaliny a plynu pro další použití;Fig. 1 is a simplified flow diagram of a device for carrying out gas purification according to the invention, Fig. 2 is a flow diagram of a similar device to Fig. 1 having additional means for regenerating the non-aqueous absorption solution and for recycling the regenerated solution to the liquid-gas contactor for further use;

obr. 3 křivka účinnosti odstraňování oxidu uhličitého pro počet cyklů tepelné regenerace, přičemž na ose x jsou vyneseny cykly tepelné regenerace a na ose y účinnost odstraňování oxidu uhličitého a křivka 1 platí pro systém 7 % hmotnostních uhličitanu draselného/triethylenglykol, křivka 2 pro systém 5 % hmotnostních hydroxidu sodného/diethylenglykol, křivka 3 pro systém 5 % hmotnostních hydroxidu vápenatého/diethylenglykol a křivka 4 pro systém 5 % hmotnostních hydroxidu barnatého/diethylenglykol;Fig. 3 curve of carbon dioxide removal efficiency for the number of thermal regeneration cycles, with the thermal regeneration cycles plotted on the x-axis and the carbon dioxide removal efficiency on the y-axis, and curve 1 applies to the 7% by weight potassium carbonate/triethylene glycol system, curve 2 to the 5% by weight sodium hydroxide/diethylene glycol system, curve 3 to the 5% by weight calcium hydroxide/diethylene glycol system and curve 4 to the 5% by weight barium hydroxide/diethylene glycol system;

obr. 4 zjednodušené průtokové schéma poloprovozního zařízení s kontinuálním čištěním plynu a s· regéneračí''absorbentu, kdy se nevytvoří žádná sraženina kovového uhličitanu, obr. 5 zjednodušené průtokové schéma poloprovozního zařízení s kontinuálním čištěním plynu a s cyklickou regenerací absorbentu, kdy se vytvoří nerozpustná sraženina kovového uhličitanu.Fig. 4 simplified flow diagram of a pilot plant with continuous gas purification and regeneration of the absorbent, where no metal carbonate precipitate is formed, Fig. 5 simplified flow diagram of a pilot plant with continuous gas purification and cyclical regeneration of the absorbent, where an insoluble metal carbonate precipitate is formed.

Podle obr. 1, 2, 4 a 5 se potrubím 2 zavádí vždy čištěni plyn obsahující nečistoty do kontaktoru 2 plynu a kapaliny, ze kterého se potrubím 2 odvádí vyčištěný plyn do zařízeni 4_ k odstranění stop nevodného roztoku, ze kterého se vyčištěný plyn odvádí potrubím 2· Podle obr. 2 a 4 se v zařízení 2 z plynu odstraněný nevodný roztok potrubím 9 zavádí do potrubí 6,_. kterým se podle obr. 1 a 2 zavádí nevodný upravovači roztok do kontaktoru 2. Použitý roztok se za účelem regenerace může z kontaktoru 2 podle obr. 1 a 2 odvádět potrubím 7_ přes čerpadlo 2 do stripovací kolony 10, do kterého se popřípadě podle obr. 2 potrubím 11 zavádí dusík, přičemž se podle obr. 1 ze stripovací kolony 10 potrubím 12 odvádějí obsorbované pevné nečistoty, potrubím 13 odpadni roztok, podle obr. 2 potrubím 14 plynné nečistoty a potrubím 15 se podle obr. 1 a 2 vyčištěný roztok pomocí čerpadla 2 vrací do potrubí 6, kterým se podle obr. 1 a 2 zavádí nevodný upravovači roztok do kontaktoru 2. Podle obr. 2 se tento vyčištěný roztok zavádí do potrubí 2 chladič 16.According to Figs. 1, 2, 4 and 5, the purified gas containing impurities is introduced into the gas-liquid contactor 2 via a line 2, from which the purified gas is discharged via a line 2 to a device 4 for removing traces of the non-aqueous solution, from which the purified gas is discharged via a line 2. According to Figs. 2 and 4, the non-aqueous solution removed from the gas in the device 2 via a line 9 is introduced into a line 6,_. by which, according to Fig. 1 and 2, a non-aqueous treatment solution is introduced into the contactor 2. For the purpose of regeneration, the used solution can be discharged from the contactor 2 according to Fig. 1 and 2 through a pipe 7_ via a pump 2 into a stripping column 10, into which nitrogen is optionally introduced according to Fig. 2 through a pipe 11, whereby, according to Fig. 1, absorbed solid impurities are removed from the stripping column 10 through a pipe 12, the waste solution through a pipe 13, according to Fig. 2, gaseous impurities through a pipe 14, and according to Fig. 1 and 2, the purified solution is returned via a pump 2 to a pipe 6, through which, according to Fig. 1 and 2, a non-aqueous treatment solution is introduced into the contactor 2. According to Fig. 2, this purified solution is introduced into a cooler 16 through a pipe 2.

Jednotlivé vztahové značky na obr. 4 a 5 mají stejný význam jako na obr. 1 a 2. Podle obr. 4 se přes čerpadlo 2 zavádí potrubím 17 přes ventil 16 použitý roztok z kontaktoru 2 do stripovací kolony 12, do které se potrubím 18 zavádí podle potřeby horká pára nebo potrubím 19 chladicí voda, přičemž obě prostředí, jak pára tak případně voda se odvádějí potrubím 21.The individual reference numerals in Fig. 4 and 5 have the same meaning as in Fig. 1 and 2. According to Fig. 4, the used solution from the contactor 2 is introduced via the pump 2 through the pipe 17 through the valve 16 into the stripping column 12, into which hot steam is introduced via the pipe 18 or cooling water via the pipe 19, as required, while both media, both steam and water, are discharged via the pipe 21.

Ze stripovací kolony 10 se odvádí oxid uhličitý a vodní pára potrubím 22, přičemž potrubím 23 se doplňuje organická kapalina, například triethylenglykol a potrubím 24 alkálie, například uhličitan draselný. Vyčištěný a doplněný nevodný upravovači roztok se pak přes čerpadla 25 vede potrubím 26 do zásobníku 27 regenerovaného nevodného upravovacího roztoku a z něho se potrubím 28 přes ventil 29 vrací po smíšení s nevodným roztokem ze zařízeni 2 K odstranění stop nevodného roztoku z vyčištěného plynu od kontaktoru 2_,Carbon dioxide and water vapor are removed from the stripping column 10 through line 22, while organic liquid, for example triethylene glycol, is added through line 23 and alkali, for example potassium carbonate, is added through line 24. The purified and supplemented non-aqueous treatment solution is then fed through pumps 25 through line 26 to a reservoir 27 of regenerated non-aqueous treatment solution and from there it is returned through line 28 through valve 29 after mixing with the non-aqueous solution from the device 2 to remove traces of non-aqueous solution from the purified gas from the contactor 2_,

Podle obr. 5 se potrubím T_ odvádí použitý roztok z kontaktoru 2 a vede se přes filtr 30, ze kterého se potrubím 31 odvádí sraženina kovového uhličitanu a potrubím 32 se přes ventil 43 odvádí pevných podílů zbavený použitý roztok do stripovací kolony 10 vybavené míchadlem 34, kterou se potrubím 18 provádí pára, potrubím 35 se do ní zavádí dusík a potrubím 36 se doplňuje hydroxid sodný a triethylenglykol. Plynné produkty se ze stripovací kolony 10 odvádějí potrubím 37, zatímco potrubím 38 se přes čerpadlo 39 potrubím 40 opatřeným ventilem 21 zavádí vyčištěný nevodný upravovači roztok přes čerpadlo 33 potrubím 42 do kontaktoru 2 plynu a kapaliny.According to Fig. 5, the spent solution is discharged from the contactor 2 through the line T_ and is passed through a filter 30, from which the metal carbonate precipitate is discharged through the line 31 and the spent solution freed from solids is discharged through the line 32 through the valve 43 into the stripping column 10 equipped with a stirrer 34, through which steam is passed through the line 18, nitrogen is introduced through the line 35 and sodium hydroxide and triethylene glycol are added through the line 36. The gaseous products are discharged from the stripping column 10 through the line 37, while the purified non-aqueous conditioning solution is introduced through the line 38 through the pump 39 through the line 40 equipped with the valve 21 through the pump 33 through the line 42 into the gas-liquid contactor 2.

Jak je zřejmé, může být kontaktorem 2 nádoba vyplněná hydroxidem sodným ve formě extrakčního roztoku, do kterého se čištěný plyn zavádí. Při způsobu podle vynálezu obsahuje příkladně zaváděný ethylen jako nečistoty oxid uhličitý, vodu oxid siřičitý, sirovodík, karbonylsulfid a merkaptany: mísí se s nevodným roztokem v kontaktoru 2 plynu a kapaliny obsahujícím alespoň jednu reakční zónu. Nečistoty se z plynu odstraňují reakcí se složkami absorpčního roztoku nebo ' rozpuštěním v roztoku. Po případě se vyčištěný plyn, opouštějící kontaktor 2. plynu a kapaliny, může dále čistit, například vedením selektivní absorpční vrstvou v zařízení 2 N °<1stranění stop nevodného roztoku.As is apparent, the contactor 2 may be a vessel filled with sodium hydroxide in the form of an extraction solution into which the gas to be purified is introduced. In the process according to the invention, the ethylene introduced, for example, contains as impurities carbon dioxide, water, sulfur dioxide, hydrogen sulfide, carbonyl sulfide and mercaptans: it is mixed with a non-aqueous solution in a gas-liquid contactor 2 containing at least one reaction zone. The impurities are removed from the gas by reaction with the components of the absorption solution or by dissolution in the solution. Optionally, the purified gas leaving the gas-liquid contactor 2 may be further purified, for example by passage through a selective absorption layer in the device 2 N ° <1removal of traces of the non-aqueous solution.

V závislosti na koncentraci nečistot v zaváděném plynu a na množství vyčištěného plynu roztok může .regenerovat přetržitě nebo kotinuálně odstraňováním pevných reakčních produktů, čištěním použitého roztoku a/nebo oddělováním použitého roztoku a absorbovaných nečistot od aktivního roztoku.Depending on the concentration of impurities in the feed gas and the amount of gas to be purified, the solution may be regenerated intermittently or continuously by removing solid reaction products, purifying the spent solution, and/or separating the spent solution and absorbed impurities from the active solution.

Pro vyrovnání ztrát roztoku :jeho strháváním nebo odpařováním do vyčištěného plynu se upravovači nevodný roztok do procesu doplňuje.To compensate for losses of solution: its entrainment or evaporation into the purified gas, a conditioning non-aqueous solution is added to the process.

Nahoře v koloně může být umístěno zařízení ke strhávání kapek kapaliny. Ethylen ve formě plynu opouští toto zařízení a prochází filtrem k odstranění submikrometrových částic glykolů. Zadržená kapalina se může vracet do stripovací kolony nebo při malé průtokové rychlosti se může shromaždovat a periodicky odvádět. Ve směru za filtrem může být zachycovač s aktivním uhlím k odstraňování posledních stop triethylenglykolu z ethylenu. Při teplotě 50 °C a za přetlaku 3 105 kPa bude koncentrace triethylenglykolu v ethylenu menší než 0,1 ppm.A liquid droplet trap may be located at the top of the column. The ethylene gas leaves this device and passes through a filter to remove submicron glycol particles. The retained liquid may be returned to the stripping column or, at low flow rates, may be collected and periodically discharged. Downstream of the filter, an activated carbon trap may be provided to remove the last traces of triethylene glycol from the ethylene. At a temperature of 50 °C and a pressure of 3105 kPa, the concentration of triethylene glycol in the ethylene will be less than 0.1 ppm.

Je-li odstranění triethylenglykolu žádoucí pod tuto hranici, použije se adsorpce na aktivním uhlí. Aktivní uhlí podle očekávání přijme více než 20 % triethylenglykolu. Při této adsorpční schopnosti stačí 362 kg aktivního uhlí k dokonalému odstranění veškerých stop triethylenglykolu z ethylenu z kolony zpracovávající 18 120 kg.hethylenu za rok (8 000 hodin) provozu. Proto se použité aktivní uhlí může jednoduše z procesu odvádět a není zapotřebí ho z ekonomických důvodů regenerovat.If removal of triethylene glycol is desired below this limit, adsorption on activated carbon is used. Activated carbon is expected to accept more than 20% of the triethylene glycol. With this adsorption capacity, 362 kg of activated carbon is sufficient to completely remove all traces of triethylene glycol from ethylene from a column processing 18,120 kg of ethylene per year (8,000 hours) of operation. Therefore, the used activated carbon can simply be removed from the process and does not need to be regenerated for economic reasons.

K odstranění pevného uhličitanu sodného z roztoku se může použít dvou filtrů. Roztok hydroxidu sodného v glykolu, opouštějící filtry, se dělí na dva proudy. Tlak přibližně 20 % roztoku se upraví na 130 kPa a zavádí se do stripovací kolony a zbylých 80 % se vrací nahoru do absorberu za použití oběhového čerpadla. Pro kolonu, zpracovávající 18 120 kg.h ethylenu se má použít za minutu alespoň 37,8 1 kapaliny (poměr kapaliny k plynu je 0,125).Two filters can be used to remove solid sodium carbonate from the solution. The sodium hydroxide solution in glycol leaving the filters is divided into two streams. Approximately 20% of the solution is pressure-reduced to 130 kPa and fed to the stripping column, and the remaining 80% is returned upward to the absorber using a circulation pump. For a column processing 18,120 kg.h of ethylene, at least 37.8 l of liquid should be used per minute (liquid to gas ratio 0.125).

Stripovací kolona pracuje za přetlaku 68,7 až 137,4 kPa, při teplotě 100 °C, přičemž kolona má dva hlavní úkoly: snižovat obsah vlhkosti v čerstvých roztocích hydroxidu sodného v glykolu na méně než 10 ppm v plynné fázi: toho se dosahuje promývánim dusíkem při teplotě 100 °C přetržitě, když se do systému přidává hydroxid sodný. Druhým úkolem je odstraňovat vlhkost adsorbovanou cirkulujícím roztokem kontinuálním promývánim dusíkem při teplotě 100 °C. Přitom odstraňuje roztok hydroxidu sodného v glykolu oxidu uhličitý chemickou reakcí a vodu fyzikální adsorpcí.The stripping column operates at a pressure of 68.7 to 137.4 kPa, at a temperature of 100 °C, and the column has two main tasks: to reduce the moisture content in fresh sodium hydroxide in glycol solutions to less than 10 ppm in the gas phase: this is achieved by purging with nitrogen at 100 °C intermittently as sodium hydroxide is added to the system. The second task is to remove moisture adsorbed by the circulating solution by continuously purging with nitrogen at 100 °C. In doing so, the sodium hydroxide in glycol solution removes carbon dioxide by chemical reaction and water by physical adsorption.

Při malém obsahu vlhkosti v zaváděném ehtylenu (přibližně 5 ppm), se musí desorbovat jen malý podíl cirkulujícího roztoku. Destilační jednotka má být dimenzována na 456,6 litrů 10% roztoku hydroxidu sodného v triethylenglykolu.With a low moisture content in the ethylene feed (approximately 5 ppm), only a small portion of the circulating solution needs to be desorbed. The distillation unit should be sized for 456.6 liters of 10% sodium hydroxide solution in triethylene glycol.

Stripovací kolona je vybavena míchadlem turbinového typu k rozpouštění pevného hydroxidu sodného v glykolovém roztoku? Jakmile se hydroxid sodný ze systému odstraní reakcí s oxidem uhličitým, musí se hydroxid sodný do systému přidat. Pro přidání hydroxidu sodného se v koloně vyrovná tlak s tlakem okolí, kolona se propláchne dusíkem, otevře se a přidají se vločky hydroxidu sodného, aby roztok obsahoval napříkad 15 % hydorxidu sodného. Když je obsah vlh- - kosti v promývacím dusíku pod 10 ppm, smísí se koncentrovaný produkt postupně s cirkulujícím roztokem. V průběhu přidávání pevného hydroxidu sodného a odstraňování vlhkosti se veškerá kapalina z filtrů vrací do kolony a žádné vedlejší proudy se neodvádějí do striperu.Is the stripping column equipped with a turbine-type stirrer to dissolve solid sodium hydroxide in the glycol solution? Once the sodium hydroxide has been removed from the system by reaction with carbon dioxide, sodium hydroxide must be added to the system. To add sodium hydroxide, the column is equalized to ambient pressure, the column is flushed with nitrogen, opened, and sodium hydroxide flakes are added to provide a solution containing, for example, 15% sodium hydroxide. When the moisture content of the purge nitrogen is below 10 ppm, the concentrated product is gradually mixed with the circulating solution. During the addition of solid sodium hydroxide and the removal of moisture, all liquid from the filters is returned to the column and no side streams are discharged to the stripper.

Zdrojem tepla pro stripovací kolonu může být nízkotlaká pára vedená pláštěm. Musí být schopná zahřát roztok na 150 °C, i když pro odstranění vlhkosti stačí 100 °C.The heat source for the stripping column can be low-pressure steam conducted through a jacket. It must be capable of heating the solution to 150 °C, although 100 °C is sufficient for moisture removal.

V následující tabulce V jsou uvedeny typické příklady praktického provádění způsobu podle vynálezu za použití různých zaváděných plynů, absorpčních systémů na bázi sodíku a :draslíku, za použití různých průtokových rychlostí a pracovních tlaků, xThe following Table V shows typical examples of the practical implementation of the process according to the invention using various feed gases, sodium and potassium based absorption systems, using various flow rates and operating pressures, x

Z uvedených příkladů je zřejmé, že při způsobu podle vynálezu se roztoku glykolu a glykolátu, jakožto hlavního podílu absorbentu, využívá k čištění,plynu, dusíku nebo ethylenu, snižováním obsahu nečistot, jako jsou oxid uhličitý, karbonylsulfid, a sirovodík z poměrně vysoké koncentrace na koncentraci několika ppm.From the examples given, it is clear that in the method according to the invention, a glycol and glycolate solution, as the main part of the absorbent, is used to purify gas, nitrogen or ethylene, by reducing the content of impurities such as carbon dioxide, carbonyl sulfide, and hydrogen sulfide from a relatively high concentration to a concentration of a few ppm.

242452 +J242452 +J

O +J tn •H >OO +J tn •H >O

0) a0) and

clcl

CLCL

OO

O ϋAbout ϋ

X4 (0 μX4 (0 μ

oO

4J4J

0 0 >%rH >%rH rH rH Η I I 43 43 CL 43 CL 43 υ υ cn cn >1 >1 3 e 3 e 2 2 34 2 34 2

a and 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 o about 0 0 0 0 0 0 O About 0 0 34 34 44 44 44 44 £ £ 44 44 34 34 34 34 >N >N XM XM >N >N Ž W >N >N >N >N >N >N XQ XQ xd xd xd xd a and a and a and a and a and xd xd Xd Xd xd xd CL CL >1 >1 CL CL >1 >1 CL CL ί>1 ί>1 a and 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 CL CL >1 >1 CL CL &H &H CL CL φ φ cj cj φ φ th Φ Φ a and 43 43 10 10 to that to that to that 10 10 Φ Φ a and Φ Φ a and Φ Φ >M >M r—| r—| rH rH 1—1 1—1 » » μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ ι—1 ι—1 rH rH & & > > CL CL > > CL CL > > Φ + Φ + Φ + Φ + Φ Φ Φ Φ + + Φ Φ + + <u + <u + CL CL > > CL CL fc> fc> CL CL Ό + Ό + Ό + Ό + Ό Ό Ό Ό + + Ό Ό + + Ό + Ό + tn tn xu xu tn tn XI) XI) tn tn Xl, Xl, r-1 + r-1 + Η -Ι- Η -Ι- rH rH rH rH + + rH rH + + rH -Ι- rH -Ι- tn tn XI) XI) <n <n xp xp tn tn > > > > > > O M About M Ο J O J H O H O μ μ O About μ μ O About μ μ Ο μ The > > t> t> Φ Φ o about Φ Φ O About Φ Φ 0 0 Φ Φ < < U At Φ Φ φ φ φ φ φ φ Φ Φ 0 0 Φ Φ 0 0 Φ Φ u at rH rH υ υ i—1 i—1 u at rH rH a -P and -P a μ a and μ and a and 44 44 a and 4J 4J a -Μ and -Μ u at rH rH ϋ ϋ rH rH υ υ *rl *rl v in •r| •r| 0 0 •rl •rl tu here a a and and a a a and and and a and a and a and a and a and a a and and •rl •rl Φ Φ •rl •rl Φ Φ •r| •r| jq jq u at 43 43 ϋ ϋ 43 43 u at O CL About CL O CL o About CL CL CL o about CL CL o about Λ Λ O CL About CL 43 43 O About 43 43 O About 43 43 o about 3 3 0 0 fl fl 0 0 r—1 r—1 rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH 3 3 0 0 3 3 0 0 3 3 μ μ μ μ μ μ 0 o 0 o 0 O 0 0 About 0 o about O About o about 0 0 o about O o About μ μ μ μ μ μ 44 44 N N 44 44 N N 44 44 N N 34 CM 34 CM rH 44 rH 44 rH rH 34 34 CM CM 34 34 CM CM 34 rH 34 rH •μ •μ N N P P N N 44 44

tn ooh oh

>N (0>N (0

CMCM

OO

O >N aO >N and

CMCM

O tn oAbout

>N <0 (*)>N <0 (*)

O rH rH ι-Η fOAbout rH rH ι-Η fO

V v v tn tnIn in in tn tn

CM rH rHCM rH rH

V « vIn « in

Γ* >1 aΓ* >1 and

XU >XU >

o rHabout RH

ΦΦ

OO

O oAbout

vo tn o in γμ vo rtn rtn rtn tn r- rtn tn invo tn o in γμ vo rtn rtn rtn tn r- rtn tn in

CM CM CMCM CM CM

CM VO r> tn vo >CM VO r> tn vo >

o oabout about

XT vo vo tn cn C' o o x* vo vo in n t·· o oXT vo vo tn cn C' o o x* vo vo in n t·· o o

>1 rH >1 rH ** ** xr xr xr xr CL CL CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 CM CM CM CM CM CM '3ί '3ί 3 3 •«V •«In \ \ •s. •p. ***. ***. tj ie U At O About 3 3 >1 >1 CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM -*» -*» ***. ***. s. p. rH rH O About O About O About O About O About O About O About O About CM CM tn tn tn tn Ό Ό CL CL u at u at u at O About υ υ O About υ υ U At O About o about CM CM xd xd \ \ O About o about 2 2 > > g g xí« xí« xr xr o about o about o about o about o about cn cn rn rn cn cn a and 2j 2j o about o about o about o about o about o about o about o about o about o about o about N N CL CL rH rH rH rH rH rH tn tn tn tn tn tn m m m m rH rH rH rH rH rH

rH rH 0 0 34 34 >x >x rH rH t—1 t—1 a and 0 0 rH rH rH rH φ φ 34 34 0 0 0 0 rH rH >1 >1 34 34 34 34 >1 >1 rH rH >1 >1 ►i ►i 43 43 θ' θ' rH rH rH rH 44 44 a and 0 0 a and 0> 0> Cn Cn Φ Φ φ φ > > rH rH •r| •r| a and a and •r| •r| rH rH •H •H *3 *3 μ - μ - φ φ φ φ μ μ >1 >1 X X XI) XI) φ φ rH rH rH rH 44 44 43 43 0 0 H4 H4 υ υ >t >t >X >X ‘'-, ‘'-, 44 44 a and μ μ XO XO řn rn 43 43 43 43 + + Φ Φ 3 3 H H •P •P P P +’ +’ •H •H 34 34 >1 >1 0 0 Φ Φ Φ Φ 2 2 μ μ 43 43 CL CL O About 44 44 rH rH N N 2 2 2 2 2 2 a and ’, ’, 0 0 O About O About O About 2 2 2 2 3 3 a and μ μ a and a and a and O About 6 -p 6 -p 2 2 2 2 2 2 <*> <*> a and 4) 4) XI, 0 XI, 0 S>i S>i 2 2 p i p i a and <* <* OP OP OP OP xr xr a and tn λ tn λ »3 »3 o about OP OP o about o about o about o about EH EH tn <#> tn <#> a and rH rH rH rH CM CM tn tn tn tn

rH rH i-tI i-tI rH rH 0 0 0 0 0 0 34 34 34 34 34 34 >1 >1 >% >% >, >, rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH 0 0 0 0 0 0 tn tn tp tp θ' θ' 34 34 34 34 34 34 a and a and a and >1 >1 >1 >1 >1 >1 φ φ Φ Φ φ φ rH rH rH rH iH iH rH rH H H rH rH Ot Reply >1 >1 >1 >1 >1 >1 • a • and a and a and 43 43 43 43 43 43 φ φ φ φ φ φ 44 44 44 44 44 44 rH rH rH rH rH rH Φ Φ Φ Φ Φ Φ >1 >1 >1 >1 >1 >1 •rl •rl •H •H •rl •rl 43 43 43 43 43 43 μ μ μ μ μ μ 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 Φ Φ Φ Φ Φ Φ \ \ 'V. 'V. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 O About O About o about O About O About O About a and a and a and 2 2 w w 2 2 2 2 2 2 0P 0P OP OP OP OP OP OP OP OP OP OP o about o about o about tn tn CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM

plyn zaváděný za tlaku okolí; +++průtok kolonou 100 g.h ++přidán jako 2,9% kovový sodíkgas introduced at ambient pressure; +++ column flow rate 100 gh ++ added as 2.9% sodium metal

Na poloprovozním zařízení podle obr. 5 je objasňován další příklad provádění způsobu čištění podle vynálezu.Another example of carrying out the cleaning method according to the invention is illustrated on the pilot plant according to Fig. 5.

Předběžně vyčištěný ethylen z provozní jednotky pro výrobu ethylenu se vede po dobu 56 dnů nevodným absorpčním roztokem obsahujícím 6 i hydroxidu sodného a 94 ! triethylenglykolu. Teplota v pračce se udržuje 30 °C a přetlak zaváděného ethylenu je 3,036 kPa. Obsah oxidu uhličitého v zaváděném plynu je 1 až 6 ppm a v odváděném plynu 0,05 až 0,15 ppm. Zavádí se 13,6 kg ethylenu za hodinu a rychlost plynu v pračce je 0,18 m/min. Poslední den v provozu se v pračce snižuje obsah oxidu uhličitého v zaváděném plynu z 5,35 ppm na 0,10 ppm.Pre-purified ethylene from an ethylene production plant is passed through a non-aqueous absorption solution containing 6% sodium hydroxide and 94% triethylene glycol for 56 days. The temperature in the scrubber is maintained at 30°C and the overpressure of the ethylene feed is 3.036 kPa. The carbon dioxide content in the feed gas is 1 to 6 ppm and in the exhaust gas 0.05 to 0.15 ppm. 13.6 kg of ethylene is fed per hour and the gas velocity in the scrubber is 0.18 m/min. On the last day of operation, the carbon dioxide content in the feed gas is reduced in the scrubber from 5.35 ppm to 0.10 ppm.

Při prvních zkouškách provádění způsobu podle vynálezu byl zkoumán systém na bázi sodíku, přičemž se absorpční roztok připravoval přidáváním hydroxidu nebo uhličitanu sodného nebo kovového sodíku do nadbytku roztoku glykolu nebo glycerinu pro vytvoření žádoucí sodné soli glykolu nebo glycerinu v nezreagovaném glykolu nebo glycerinu jakožto rozpouštědle.In the first trials of the process of the invention, a sodium-based system was investigated, whereby the absorption solution was prepared by adding sodium hydroxide or carbonate or sodium metal to an excess of glycol or glycerin solution to form the desired sodium salt of glycol or glycerin in the unreacted glycol or glycerin solvent.

Tento systém na bázi sodíku nemusí být při provozu bez problémů. Při použiti absorpčních roztoků na bázi hydroxidu sodného a kapalného vícemooného alkoholu může být nutná filtrace použitého roztoku k odstranění velmi jemných částic uhličitanu sodného o velikosti 1 až 40 mikrometrů, které se vytvářejí v přítomnosti vlhkosti. Systém na bázi sodíku může pracovat přetržitě a nikoliv kotinuálně.This sodium-based system may not be trouble-free in operation. When using sodium hydroxide and liquid polyhydric alcohol based absorption solutions, filtration of the spent solution may be necessary to remove very fine sodium carbonate particles, 1 to 40 microns in size, which are formed in the presence of moisture. The sodium-based system may operate intermittently rather than continuously.

Tento nedostatek nemá absorpční systém na bázi draslíku. Nevodným absorpčním roztokem je glykolát nebo glycerát draselným vytvořený bud reakcí elementárního draslíku nebo hydroxidu draselného nebo uhličitanu draselného s polyolem, napříkad s glykolem a/nebo s glycerinem. Jestliže se použije výhodného uhličitanu draselného jakožto zdroje draslíku, je nutné jeho převedení na hydroxid při teplotě asi 200 °C pro optimalizaci vytvoření alkoholátu.This deficiency is not present in the potassium-based absorption system. The non-aqueous absorption solution is a potassium glycolate or glycerate formed by reacting either elemental potassium or potassium hydroxide or potassium carbonate with a polyol, such as glycol and/or glycerin. If the preferred potassium carbonate is used as the potassium source, it is necessary to convert it to the hydroxide at a temperature of about 200°C to optimize the formation of the alcoholate.

Pro kontinuální systém je charakteristická tepelná regenerace roztoku obsahujícího glykolát nebo glycerát draselný, kterého se používá k odstraňování oxidu uhličitého z nejrůznějších plynů. Zjistilo se, že uhličitan draselný, rozpustný v glykolových roztocích, je dobře rozpustný až do koncentrace 10 % při teplotě okolí nebo při mírně zvýšené teplotě 20 až 25 °C. Zjistilo se také, že zahříváním těchto roztoků obsahujících uhličitan draselný na teplotu asi 160 až 200 °C se uhličitan draselný rozkládá za uvolňování oxidu uhličitého se současným vytvářením glýkolátové draselné soli. Reakce probíhá pravděpodobně takto:A continuous system is characterized by the thermal regeneration of a solution containing potassium glycolate or glycerate, which is used to remove carbon dioxide from various gases. Potassium carbonate, soluble in glycol solutions, has been found to be readily soluble up to a concentration of 10% at ambient temperature or at a slightly elevated temperature of 20 to 25 °C. It has also been found that by heating these potassium carbonate-containing solutions to a temperature of about 160 to 200 °C, the potassium carbonate decomposes to release carbon dioxide with the simultaneous formation of the potassium glycolate salt. The reaction probably proceeds as follows:

N2 N 2

K,CO, + ROH -=-> 2 ROK + H,0 + CO, (A) J '(180 až 200 °C) kde ROH znamená jakýkoliv glykol.K,CO, + ROH -=-> 2 ROK + H,0 + CO, (A) J '(180 to 200 °C) where ROH means any glycol.

Draselná glykolátová sůl obecného vzorce ROK je tedy stejného druhu jako při výrobě z hydroxidu draselného podle rovnice:The potassium glycolate salt of the general formula ROK is therefore of the same type as when produced from potassium hydroxide according to the equation:

N,N,

ROH + KOH -=-\ ROK + H,0 (B) (125 °C)' 2 ROH + KOH -=-\ ROK + H,0 (B) (125 °C)' 2

Jestliže se glykolát draselný vzorce ROK připravuje v přítomnosti vody, pro použití hydroxidu draselného jakožto zdroje alkalického kovu (viz rovnice Β), vytěsňuje se voda ze systému v regenerátoru použitím plynného dusíku.If potassium glycolate of formula ROK is prepared in the presence of water, to use potassium hydroxide as the alkali metal source (see equation B), the water is displaced from the system in the regenerator using nitrogen gas.

Při vytěsňování oxidu uhličitého v nepřítomnosti vody probíhá reakce pravděpodobně podle následující rovnice C:When displacing carbon dioxide in the absence of water, the reaction probably proceeds according to the following equation C:

IIII

ROK + CO, -RO - C - OK (25 až 100 °C)ROK + CO, -RO - C - OK (25 to 100 °C)

Produkováná látka obecného vzorceProduced substance of the general formula

242452242452

OO

IIII

RO - C- OK je rovněž rozpustná v nadbytku glykolu jakožto rozpouštědle a také se rozkládá při teplotě 180 až 200 °C na oxid uhličitý a na sůl obecného vzorce ROK pro opětovné použití. Jestliže se do pračky zavede stopové množství vody spolu se zaváděným plynem, vytvoří se pravděpodobně organický uhličitan draselný, avšak na rozdíl od uhličitanu sodného, který je obsažen v pevné formě, zůstává uhličitan draselný v roztoku a může se opět tepelně regenerovat. Výhodou tohoto provádění způsobu podle vynálezu je skutečnost, že se za daných podmínek nevytvoří žádná sraženina a veškery vytvořený uhličitan se může tepelně rozložit, přičemž vznikne opět roztok pro odstraňování oxidu uhličitého po ochlazení.RO - C- OK is also soluble in excess glycol as a solvent and also decomposes at a temperature of 180 to 200 ° C to carbon dioxide and a salt of the general formula ROK for reuse. If a trace amount of water is introduced into the scrubber together with the introduced gas, organic potassium carbonate is likely to be formed, but unlike sodium carbonate, which is contained in solid form, potassium carbonate remains in solution and can be regenerated again thermally. The advantage of this implementation of the method according to the invention is that under the given conditions no precipitate is formed and any carbonate formed can be decomposed thermally, whereby a solution for removing carbon dioxide is again formed after cooling.

Při tomto provedení představuje tedy způsob podle vnyálezu teplem regenerovatelný systém pro odstraňování oxidu uhličitého, který nepotřebuje žádné filtrační zařízení.In this embodiment, the method according to the invention therefore represents a heat-regenerable carbon dioxide removal system that does not require any filtration device.

Proces na bázi hydroxidu nebo uhličitanu draselného a glykolu pro odstraňování oxidu uhličitého je založen na použití stálého nevodného rozpouštědla, jako je triethylenglykol, s nízkou tenzí par a s vysokou rozpouštěeí schopností.The potassium hydroxide or carbonate and glycol process for carbon dioxide removal is based on the use of a stable non-aqueous solvent, such as triethylene glycol, with low vapor pressure and high dissolving power.

Chemismus roztoků hydroxidu a uhličitanu draselného a glykolu není v současné době ještě zcela jasný. Nepředpokládá se, že by uhličitan draselný byl jednoduše fyzikálně rozpuštěn v glykolech. Nejpravděpodobněji dochází k určitým reakcím mezi alkáliemi a například triethylengiykolem; pravděpodobně dochází k parciální alkoholaci.The chemistry of potassium hydroxide and carbonate solutions and glycol is not yet fully understood. It is not assumed that potassium carbonate is simply physically dissolved in glycols. Most likely, some reaction occurs between the alkali and, for example, triethylene glycol; partial alcoholation probably occurs.

Obchodně dostupný triethylenglykol (TEG) obsahuje asi 0,1 % hmotnostních vody. Kromě toho se voda tvoří reakcí hydroxidu draselného a triethylenglykolu. Proto při přípravě glykolátu nebo glycerátu obsahuje směs po přípravě trochu vody. Tato voda se zpravidla odstraňuje stripováním před použitím roztoku k odstraňování nečistot shora uvedených. V průběhu stripování se rovnováha kontinuálně posouvá směrem příznivým pro vytváření alkoholátu, jak se voda ze systému odstraňuje. Jestliže se ze systému odstraní hlavní část vody, obsahuje roztok glykolát draselný, nezreagovaný glykol a malá množství volného, nezreagovaného hydroxidu draselného a/nebo uhličitanu draselného (pokud se jich použije jakožto výchozích látek).Commercially available triethylene glycol (TEG) contains about 0.1% by weight of water. In addition, water is formed by the reaction of potassium hydroxide and triethylene glycol. Therefore, when preparing a glycolate or glycerate, the mixture after preparation contains some water. This water is usually removed by stripping before using the solution to remove the impurities mentioned above. During stripping, the equilibrium continuously shifts in favor of the formation of the alcoholate as water is removed from the system. When the majority of the water is removed from the system, the solution contains potassium glycolate, unreacted glycol, and small amounts of free, unreacted potassium hydroxide and/or potassium carbonate (if used as starting materials).

Roztoky hydroxidu draselného a glykolu jsou mimořádně hydroskopické a obsahují vždy něco kondensované vody a vázané s nadbytkem glykolu, přičemž voda zůstává v systému i po vysušení. Tato voda se ze systému odstraňuje zahříváním a propláchnutím inertním plynem nebo obdobným způsobem, jelikož se nesmí v systému hromadit. Takovéto odstraňování vody není však podstatou vynálezu. Roztoky hydroxidu draselného a glykolu mohou tedy také sloužit k odstraňování vody.Potassium hydroxide and glycol solutions are extremely hygroscopic and always contain some condensed water and bound with excess glycol, which water remains in the system even after drying. This water is removed from the system by heating and flushing with inert gas or the like, as it must not accumulate in the system. However, such water removal is not the essence of the invention. Potassium hydroxide and glycol solutions can therefore also serve to remove water.

Ve shora uvedené tabulce V jsou typické příklady praktického provedení způsobu podle vynálezu za použití různých uaváděných plynů, různých systémů hydroxidu sodného a hydroxidu draselného a rozpouštědla, různých průtokových rychlostí a pracovních teplot.In Table V above, typical examples of the practical implementation of the process according to the invention using different feed gases, different sodium hydroxide and potassium hydroxide systems and solvent, different flow rates and operating temperatures are given.

Z těchto příkladů je zřejmé, že se při způsobu podle vynálezu používá velkého množství absorbentu - systému roztoku glykolu a glykolátu k čištění plynů, jako dusíku nebo ethylenu snižování obsahu nečistot, jako je oxid uhličitý, karbonylsulfid a sirovodík z poměrně \ vysoké koncentrace na koncentraci odpovídající několika ppm.From these examples it is clear that the process of the invention uses a large amount of absorbent - a glycol and glycolate solution system to purify gases such as nitrogen or ethylene and reduce the content of impurities such as carbon dioxide, carbonyl sulfide and hydrogen sulfide from a relatively high concentration to a concentration corresponding to a few ppm.

Použití systému na bázi draslíku zlepšuje schopnost systému současně odstraňovat vodu při odstraňování oxidu uhličitého bez vytváření pevných látek. V případě plynného ethylenu, který také obsahuje stopy vody, eliminuje tento systém potřebu absorbentů k odstranění vody nebo alespoň podstatně snižuje jejich objem. Způsob podle vynálezu je ideálně použitelný pro odstraňování atmosferického oxidu uhličitého ze vzduchu používaného pro výrobu dusíku a kyslíku kryogenní separací vzduchu. Jak shora uvedeno, regeneruje se upotřebený nevodný absorpční roztok v cyklickém procese, jak je znázorněno na obr. 2.The use of a potassium-based system improves the system's ability to simultaneously remove water while removing carbon dioxide without forming solids. In the case of ethylene gas, which also contains traces of water, this system eliminates the need for absorbents to remove water, or at least significantly reduces their volume. The method of the invention is ideally suited for removing atmospheric carbon dioxide from air used for the production of nitrogen and oxygen by cryogenic air separation. As noted above, the spent non-aqueous absorbent solution is regenerated in a cyclic process as shown in Fig. 2.

Pro regeneraci roztoku se používá profukování dusíkem spolu se zahřátím na teplotu 180 až 200 °C k rozkladu vytvořeného uhličitanu v roztoku za vzniku oxidu uhličitého, přičemž se oxid uhličitý odstraňuje spolu s vodní párou a jinými plynnými nečistotami, které se při způsobu uvolňují a odvádějí ze systému.To regenerate the solution, nitrogen purging is used along with heating to a temperature of 180 to 200 °C to decompose the carbonate formed in the solution to form carbon dioxide, with the carbon dioxide being removed along with water vapor and other gaseous impurities that are released and removed from the system during the process.

Jak shora uvedeno, je na obr. 4 zjednodušené průtokové schéma poloprovozního zařízení pro kontinuální čištění ethylenu za použití systému na bázi draslíku nebo jakéhokoliv jiného systému, ve kterém se v absorpčním roztoku netvoří pevná sraženina uhličitanu. Jak je ukázáno, ventily VI a V2 se otvírají pouze pro přerušení denní kontinuální operace. Cyklus umožňuje přetržitou nebo kontinuální regenerační operaci. V případě kontinuální operace je zapotřebí zařadit do potrubí mezi upravovači a regenerační a zásobníkovou nádobou chladič. Připomíná se také, že se roztok v regenerační nádobě chladí před zavedením do zásobníkové nádoby. Provedení podle obr. 4 je určeno pro čištění ethylenu za použití hmotnostně 6% roztoku uhličitanu draselného v roztoku triethylenglykolu. Použití promývání dusíkem pro odstranění oxidu uhličitého je případným opatřením v případě systému na bázi dusíku.As mentioned above, Fig. 4 is a simplified flow diagram of a pilot plant for continuous ethylene purification using a potassium-based system or any other system in which a solid carbonate precipitate does not form in the absorption solution. As shown, valves VI and V2 are opened only to interrupt the daily continuous operation. The cycle allows for intermittent or continuous regeneration operation. In the case of continuous operation, a cooler must be included in the line between the conditioning and regeneration and storage vessels. It is also recalled that the solution in the regeneration vessel is cooled before being introduced into the storage vessel. The embodiment according to Fig. 4 is intended for ethylene purification using a 6% by weight solution of potassium carbonate in a solution of triethylene glycol. The use of nitrogen flushing to remove carbon dioxide is an optional measure in the case of a nitrogen-based system.

Použití nevodného absorpčního systému na bázi sodíku po prodlouženou dobu může vést k vytváření jemné sraženiny částic uhličitanu sodného o průměru 1 až 40 mikrometrů, přičemž odstraňování takové sraženiny i za použití filtračního stupně je obtížné. Zjistilose, že se takové jemné částice mohou aglomerovat na větší částice o průměru 200 až 400 mikrometrů různými způsoby. Takové větší částice se pak mohou odstranit z roztoku použitím jednoduché přímé filtrace, jak je uvedeno na provedeni podle obr. 5.The use of a non-aqueous sodium-based absorption system for a prolonged period of time can result in the formation of a fine precipitate of sodium carbonate particles with a diameter of 1 to 40 microns, and removal of such precipitate is difficult even using a filtration step. It has been found that such fine particles can agglomerate into larger particles with a diameter of 200 to 400 microns by various means. Such larger particles can then be removed from the solution using simple direct filtration, as shown in the embodiment of Fig. 5.

Takové aglomerace se^může dosáhnout jedním z četných způsobů, jako je například: přidáním až 15 % hmotnostních vody před tepelným zpracováním při teplótě asi 150 °C; a přidáním až 2 % hmotnostních běžné iontové přísady, jako je například chlorid sodný pro chloridové ionty, se současným přidáním asi 5 % hmotnostních vody nebo bez přidání této vody. Takové přísady do cyklu ovlivňují aglomeraci a jsou znázorněny na zjednodušeném průtokovém schéma podle obr. 5, používá se jich však spolus užitím vyhřlvače v potrubí bezprostředně před filtračním lisem.Such agglomeration can be achieved in one of a number of ways, such as: adding up to 15% by weight of water prior to heat treatment at a temperature of about 150°C; and adding up to 2% by weight of a common ionic additive, such as sodium chloride for chloride ions, with or without the simultaneous addition of about 5% by weight of water. Such additives to the cycle affect agglomeration and are illustrated in the simplified flow diagram of FIG. 5, but are used in conjunction with the use of a burner in the line immediately upstream of the filter press.

V pračce S hydroxidem sodným může docházet za určitých pracovních podmínek ke hromadění uhličitanu sodného. Avšak pračka s nevodným roztokem hydroxidu sodného je stále atraktivnější než s peletami hydroxidu sodného jakožto absorpčním systémem. Použití pračky s nevodným roztokem uhličitanu draselného vede k tepelně regenerovateInému systému. Systém na bázi uhličitanu draselného má dvě přednosti ve srovnání se systémem na bázi hydroxidu sodného: při cyklickém odstraňování oxidu uhličitého se nevytváří žádná sraženina a systém je teplené regenerovatlený. Uhličitan draselný má však jen poloviční chemickou účinnost ve srovnání s hydroxidem sodným při odstraňováni oxidu uhličitého. Systémy na bázi hydroxidu sodného mohou odstranit přibližně 42 % teoreticky obsaženého oxidu uhličitého, zatímco systémy na bázi uhličitanu draselného oddělí asi 20 % oxidu uhličitého.In a sodium hydroxide scrubber, under certain operating conditions, sodium carbonate can accumulate. However, a scrubber with a non-aqueous sodium hydroxide solution is still more attractive than a sodium hydroxide pellet scrubber as an absorption system. Using a scrubber with a non-aqueous potassium carbonate solution results in a thermally regenerable system. A potassium carbonate system has two advantages over a sodium hydroxide system: no precipitate is formed during the cyclic removal of carbon dioxide and the system is thermally regenerable. However, potassium carbonate is only half as chemically effective as sodium hydroxide in removing carbon dioxide. Sodium hydroxide systems can remove approximately 42% of the theoretically contained carbon dioxide, while potassium carbonate systems remove approximately 20% of the carbon dioxide.

V tabulce VI jsou shrnuty výsledky cyklického odstraňováni oxidu uhličitého za použití roztoků obsahujících 3 % hydroxidu lithného v diethylenglykolu, triethylenglykolu a dipropy·1· lenglykolu. Teoreticky se může odstranit 5,5 g oxidu ghličitého použitím 100 g 3% roztoku hydroxidu lithného v těchto rozpouštědlech. Za použití 5,5,g jakožto číselné hodnoty celkové absorpce oxidu uhličitého se může vypočítat teoretické procento oxidu uhličitého odstraněného při každém cyklu absorpce/desorpce oxidu uhličitého.Table VI summarizes the results of cyclic carbon dioxide removal using solutions containing 3% lithium hydroxide in diethylene glycol, triethylene glycol, and dipropylene glycol. Theoretically, 5.5 g of carbon dioxide can be removed using 100 g of 3% lithium hydroxide solution in these solvents. Using 5.5 g as a numerical value for the total carbon dioxide absorption, the theoretical percentage of carbon dioxide removed during each carbon dioxide absorption/desorption cycle can be calculated.

Při pěti' cyklech absorpce/desorpce oxidu uhličitého 3% hydroxidu lithného v diethylenglykolu teoreticky odstraní průměrně 14,7 % teoretického množství oxidu uhličitého na cyklus, zatímco za použití hydroxidu lithného v dipropylenglykolu nebo v triethylenglykolu se jakožto střední množství odstraní 15,7 a 14,3 % teoretického množství oxidu uhličitého na cyklus.In five carbon dioxide absorption/desorption cycles, 3% lithium hydroxide in diethylene glycol theoretically removes an average of 14.7% of the theoretical amount of carbon dioxide per cycle, while using lithium hydroxide in dipropylene glycol or triethylene glycol removes an average of 15.7 and 14.3% of the theoretical amount of carbon dioxide per cycle, respectively.

Použití určitého glykolu a hydroxidu lithného má pro odstraňování oxidu uhličitého malý význam. Z tabulky VI je také zřejmé, že účinnost chemického odstraňování oxidu uhličitého výrazně klesá při každém následujícím cyklu absorpče/desorpce oxidu uhličitého ' bez zřetele na volbu glykolu.Pro srovnávácí účely ukazuje tabulka VII výsledky pro nevodné roztoky diethylenglykolu a hydroxidu sodného, uhličitanu draselného a hydroxidu lithného.The use of a particular glycol and lithium hydroxide has little effect on carbon dioxide removal. It is also evident from Table VI that the efficiency of chemical carbon dioxide removal decreases significantly with each subsequent carbon dioxide absorption/desorption cycle regardless of the choice of glycol. For comparative purposes, Table VII shows the results for non-aqueous solutions of diethylene glycol and sodium hydroxide, potassium carbonate, and lithium hydroxide.

Z tabulky VII vyplývá největší chemická účinnost pračky s nevodným roztokem hydroxidu sodného ve srovnání s pračkou s nevodným roztokem uhličitanu draselného a hydroxidu lithného. Tento závěr je podepřen skutečností, že po pěti cyklech odstraňování oxidu uhličitého jefe^řednl hodnota odstraněného teoretického množství oxidu uhličitého při použití hydroxidu sodného'Table VII shows that the non-aqueous sodium hydroxide scrubber has the highest chemical efficiency compared to the non-aqueous potassium carbonate and lithium hydroxide scrubber. This conclusion is supported by the fact that after five cycles of carbon dioxide removal, the theoretical amount of carbon dioxide removed using sodium hydroxide is 1.5 times greater than that of the non-aqueous potassium carbonate and lithium hydroxide scrubber.

42,0 % na cyklus, zatímco v případě uhličitanu draselného nebo hydroxidu lithného 19,9 a 17,4 * oxidu uhličitého na cyklus.42.0% per cycle, while in the case of potassium carbonate or lithium hydroxide 19.9 and 17.4 * carbon dioxide per cycle.

ιϋηί vymývání oxidu uhličitého za použití hmotnostně 3% roztoku hydroxidu lithného v glykolu jakožto rozpouštědle iloty 20 0 °C/Carbon dioxide scrubbing using a 3% by weight solution of lithium hydroxide in glycol as a solvent at 20 0 °C/

OlOh my

ΛΛ

XUXU

G >0)G >0)

G <0G<0

OO

ΛΛ

XUXU

PP

XJXJ

ΡP

Ρ •ΗP •H

X οX o

ΡP

Ό •Η 0 X Χί 0 XUΌ •Η 0 X Χί 0 XU

4->4->

Φ ·Η μ Κ> χθ -Η Μ Η Μ Χί Ν ΡΦ ·Η μ Κ> χθ -Η Μ Η Μ Χί Ν Ρ

G tr <uG tr <u

P 0 CLP 0 CL

Ό 0 •h x: X xu O GΌ 0 •h x: X xu O G

XU op G dXU op G d

XU G >α υ •rM r-ί Ll) Χί ρ 2 &XU G >α υ •rM r-ί Ll) Χί ρ 2 &

Ρ 'Ό Ο Ή Χί * xU Ο GP 'Ό Ο Η Χί * xU Ο G

XU OP G dXU OP G d

XU Μ Λ* -Ρ ϋ WXU M Λ* -Ρ ϋ W

τί what IX IX •id •id o about 4-> 4-> 0 0 » » X! X! <U <U X! X! ’Γ ’Γ 0 0 0 0 μ μ 0 0 ϋ ϋ rd rd XJ XJ 0) 0) 0 0 XJ XJ <u <u I) I) '0 '0 rd rd <u <u XU XU rd rd +j +j A4 A4 Ε-» Ε-» 4-1 4-1 Aaah IX IX

tO ο ΟtO o O

Ο Ο Ο Ο Ο to <*> rd ΙΛ η «η © οΟ Ο Ο Ο Ο to <*> rd ΙΛ η «η © ο

flj flj μ μ Xi <U <U Ή I 0 0 řh rh rd rd x x > > G G rd rd rd rd cn cn <U <U Ό Ό tP tP G G rd rd μ μ fO fO XU XU G G <U <U μ μ 4-1 4-1 0) 0) rd rd p p XU XU 0 0 XO XO rd rd >1 >1 G G G G P P řd rd XJ XJ XJ XJ Ό Ό <u <u O About XJ XJ 4-1 4-1 0 0 CL CL Φ Φ (0 (0 > > <u <u N N <u <u •H •H <u <u μ μ O About •rl •rl μ μ Ex Ex z from OJ OJ Q Q EH EH

Μ Μ σι to to οM M si to to o

Ο ΚΟ Γ' σ\ σ. to ιη to σ» xr ca m ••τ m to t-» ooΟ ΚΟ Γ' σ\ σ. to ιη to σ» xr ca m ••τ m to t-» oo

ΓΌΟΓχηοσίΓ^ο oo to σ ο oo σ σποοίΛωοιη f-tojm^mtor^coΓΌΟΓχηοσίΓ^ο oo to σ ο oo σ σποοίΛωοιη f-tojm^mtor^co

O >1 i—IO >1 i—I

CnCn

G (UG (U

I—< >1 Λ O M CL i i d 'Φ Li P P -H i W >0 IX Ό -HI—< >1 Λ O M CL i i d 'Φ Li P P -H i W >0 IX Ό -H

H d P P do 3 O q 0 3 -úío 0 'Φ -H o o Μ -H fi 4-1 O d φλ φ Li XI) >L O fi Ρ φ >φH d P P do 3 O q 0 3 -úío 0 'Φ -H o o Μ -H fi 4-1 O d φλ φ Li XI) >L O fi Ρ φ >φ

Srovnání nevodné reverzibilní vymývací účinnosti pro oxid uhličitý systémů na bázi sodíku, draslíku a lithiaComparison of non-aqueous reversible scavenging efficiency for carbon dioxide of sodium, potassium and lithium based systems

OO

ΛΛ

KUKU

P <#> O ·Η rd >□ 'φ 'φ -H λ: ch υ >φ λ •h q 3 ρ d Φ Li 3 L Pd o w ·Η Q)d X H O OP <#> O ·Η rd >□ 'φ 'φ -H λ: ch υ >φ λ •h q 3 ρ d Φ Li 3 L Pd o w ·Η Q)d X H O O

T3 •H O 54 rC O 'Φ CPT3 •H O 54 rC O 'Φ CP

P d ·η P >u d -H Li H Ρ Λ n q >□ dP d ·η P >u d -H Li H Ρ Λ n q >□ d

Li φ ω q 3 Φ H tP44 Φ >í Pí □Li φ ω q 3 Φ H tP44 Φ >í Pi □

ΙΛ O TřIΛ O Tř

Ol O 04Oh Oh 04

OJ Ol 04 Ol 04 oj <n vr mOJ Ol 04 Ol 04 oj <n vr m

O 44 ►H r-i tp q φ qO 44 ►H r-i tp q φ q

P oP o

eE

PP

W cw O d tn Z <0 OO Ch OJ r-i oi m oW cw O d tn Z <0 OO Ch OJ r-i oi m o

>1 rH>1 rH

3» q3» q

φ oφ about

>1 r—I tn>1 year—I year

Φ iΦ i

Claims (6)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Způsob čiStění průmyslového plynu, jako vodíku,oxidu uhelnatého, vzduchu, kyslíku, helia, argonu,monoolefinů s 2 až 5 atomy uhlíku v molekule, diolefiňů s 4 až 5 atomy uhlíku v molekule, parafinů nebo acetylenů, odstraňováním stopových množství jedné nebo několika nečistot ze souboru zahrnujícího vodu, sirovodík, oxid uhličitý,karbonysulfid, oxid siřičitý chlorovodík, kyanovodík,kyselinu dusičnou a merkaptany, vyznačený tím, že se čištěný plyn uvádí pří teplotě 15 až 100 °C do styku s kapalným, bezvodým roztokem obsahujícím 0,5 až 15 % hmotnostních alkalického kovu nebo kovu alkalické zeminy, vztaženo na jeho hydroxid nebo sůl slabé kyseliny, v kapalném alifatickém vícemocném alkoholu s poměrem atomů kyslíku 1 až 5 a s alespoň dvěma atomy kyslíku oddělenými i nejvýše dvěma následujícími atomy uhlíku.A process for the purification of an industrial gas such as hydrogen, carbon monoxide, air, oxygen, helium, argon, monoolefins having 2 to 5 carbon atoms per molecule, diolefins having 4 to 5 carbon atoms per molecule, paraffins or acetylenes, by removing trace amounts of one or a plurality of impurities selected from water, hydrogen sulfide, carbon dioxide, carbon sulfide, sulfur dioxide, hydrogen cyanide, nitric acid and mercaptans, characterized in that the purified gas is contacted at a temperature of 15 to 100 ° C with a liquid, anhydrous solution containing 0, 5 to 15% by weight of an alkali metal or alkaline earth metal, based on its hydroxide or weak acid salt, in a liquid aliphatic polyhydric alcohol having an oxygen atom ratio of 1 to 5 and having at least two oxygen atoms separated by at most two successive carbon atoms. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že 1 až 10 % hmotnostních.2. Process according to claim 1, characterized in that 1 to 10% by weight. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím. že ve formě hydroxidu.3. Method according to claim 1, characterized by. in the form of hydroxide. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačený tím, že hydroxid sodný.4. A process according to claim 3, wherein sodium hydroxide is used. 5. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že formě uhličitanu nebo hydroxidu.5. The process of claim 1, wherein the carbonate or hydroxide form. 6. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že triethylenglykolu.6. The process of claim 1 wherein the triethylene glycol. se použije koneěntrace alkalického kovu se použije alkalický kov, a to sodík nebo draslík se použije hydroxid alkalického kovu, a to se použije alkalický kov, a to draslík ve se jako polyfunkčního alkoholu používáalkali metal is used alkali metal, sodium or potassium is used alkali metal hydroxide, and alkali metal is used, and potassium in polyfunctional alcohol is used 5 výkresů5 drawings
CS803349A 1979-05-14 1980-05-14 Process for cleaning industrial gas CS252452B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US3873679A 1979-05-14 1979-05-14
US06/141,141 US4313916A (en) 1979-10-30 1980-04-17 Process for the purification of non-reacting gases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS334980A2 CS334980A2 (en) 1987-01-15
CS252452B2 true CS252452B2 (en) 1987-09-17

Family

ID=26715493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS803349A CS252452B2 (en) 1979-05-14 1980-05-14 Process for cleaning industrial gas

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS252452B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS334980A2 (en) 1987-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4406867A (en) Process for the purification of non-reacting gases
KR900006082B1 (en) Recovery of CO₂ Gas
US4545965A (en) Process of selective separation of hydrogen sulfide from gaseous mixtures containing also carbon dioxide
US4313916A (en) Process for the purification of non-reacting gases
JP6845241B2 (en) Methods for carbon dioxide capture and desalination
US11602716B2 (en) Treatment of acid gases using molten alkali metal borates, and associated methods of separation
JP7696626B2 (en) Methods for treating acid gases using molten alkali metal borates and related separation methods, and processes for regenerating adsorbents and related systems
JP5989916B2 (en) Improving the rate of CO2 absorption in aqueous potassium carbonate with ammonia-based catalysts
CA2792698C (en) Process for the removal of heat stable salts from acid gas absorbents
US4044101A (en) Method of treating exhaust gases containing nitrogen oxides and sulfurous acid gas
US10434456B2 (en) Process for removing and recovering H2S from a gas stream by cyclic adsorption
US6627110B1 (en) Hydrogen sulfide removal process
CS252452B2 (en) Process for cleaning industrial gas
EP0020051B1 (en) Process for the purification of non-reacting gases
CA2834664C (en) Method and apparatus for capturing sox in a flue gas processing system
US5230879A (en) Reduction of metal halates and recovery of metal halides
KR830002405B1 (en) Unreacted Gas Purification Process
US8952206B2 (en) Formate based heat stable salt mitigation in physical solvent acid gas absorption processes
CA1154939A (en) Process for the purification of nonreacting gases
KR102089372B1 (en) Acid Gas Capture composition and method for capturing acid gas using the same
CA2309422C (en) Hydrogen sulfide removal process
Yuldashev et al. INCREASING THE EFFICIENCY OF CLEANING NATURAL GASES FROM SOUR COMPONENTS
WO2017108932A1 (en) Efficient co2 recovery process and absorbent therefor
KR20230135768A (en) High efficiency acid gas separation system using multi-stage complex process and separation method using the same
JPH06306023A (en) Cleaning method of aqueous methyldiethanolamine solution