DE102004046343A1 - Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Wasser oder Kohlendioxid und Methanol - Google Patents

Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Wasser oder Kohlendioxid und Methanol Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Wasser aus einem Kohlendioxid und Wasser enthaltenden Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reichen Gasgemisch beschrieben. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reiche Gasgemisch in einer ersten, ein Silikagel enthaltenden Adsorptionsschicht von Wasser und in einer zweiten, ein Molekularsieb enthaltenden Adsorptionsschicht von Kohlendioxid gereinigt und die Regenerierung der beiden Adsorptionsschichten erfolgt mittels eines Kohlenmonoxid-reichen Gas(gemisch)es, wobei dessen Temperatur 70 bis 150 DEG C beträgt. DOLLAR A Ferner wird ein analoges Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Methanol beschrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Wasser aus einem Kohlendioxid und Wasser enthaltenden Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reichen Gasgemisch.
  • Derartige Gasgemische werden auch als Synthesegasgemische bezeichnet und im Regelfall in Tieftemperaturzerlegungen weiterverarbeitet bzw. -behandelt.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Methanol aus einem Kohlendioxid und Methanol enthaltenden Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reichen Gasgemisch.
  • Gattungsgemäße Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Wasser bzw. Kohlendioxid und Methanol werden bisher mittels Molekularsieben realisiert. Die Regenerierung des beladenen Molekularsiebes erfolgt anschließend mittels eines unter Druck stehenden Kohlenmonoxid-reichen Gasgemisches, wobei dieses eine Temperatur von ca. 150 bis 250°C aufweist. Der Kohlenmonoxid-Partialdruck des Gasgemisches beträgt hierbei ca. 0.5 bis 20 bar.
  • Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Art der Regenerierung die gewünschten Kohlendioxid-Reinheiten in dem aus der adsorptiven Abtrennung abgezogenen Gasgemisch nach einer gewissen Betriebszeit nicht mehr erreicht werden. Die Lebensdauer des verwendeten Molekularsiebes wird drastisch verkürzt, da es bei den vorgenannten Bedingungen zu einer Bildung von Ameisensäure, die die verwendeten Molekularsiebe schädigt, kommt. Dies führt dazu, dass häufiger als eigentlich erforderlich, ein Austausch der verwendeten Molekularsiebe erforderlich wird.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, gattungsgemäße Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Wasser bzw. Kohlendioxid und Methanol anzugeben, die die vorgenannten Nachteile vermeiden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Wasser vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reiche Gasgemisch in einer ersten, ein Silikagel enthaltenden Adsorptionsschicht von Wasser und in einer zweiten, ein Molekularsieb enthaltenden Adsorptionsschicht von Kohlendioxid gereinigt wird und die Regenerierung der beiden Adsorptionsschichten mittels eines Kohlenmonoxid-reichen Gas(gemisch)es erfolgt, wobei dessen Temperatur 70 bis 150°C, vorzugsweise 90 bis 110°C beträgt.
    •
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Methanol zeichnet sich dadurch aus, dass das Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reiche Gasgemisch in einer ersten, ein Silikagel enthaltenden Adsorptionsschicht von Methanol und in einer zweiten, ein Molekularsieb enthaltenden Adsorptionsschicht von Kohlendioxid gereinigt wird und die Regenerierung der beiden Adsorptionsschichten mittels eines Kohlenmonoxid-reichen Gas(gemisch)es erfolgt, wobei dessen Temperatur 70 bis 150°C, vorzugsweise 90 bis 110°C beträgt.
  • Es hat sich gezeigt, dass mittels der erfindungsgemäßen Verfahrensweisen die gewünschten Kohlendioxid-Reinheiten erreicht werden können. Darüber hinaus wird die Bildung der unerwünschten Ameisensäure erheblich reduziert, so dass keine oder eine nur geringe Schädigung des verwendeten Molekularsiebes erfolgt; dies hat zur Folge, dass sich die Lebensdauer des verwendeten Molekularsiebes deutlich verlängert. Des Weiteren ermöglichen die erfindungsgemäßen Verfahren eine Energieeinsparung, da der für die Regenerierung verwendete Gasstrom nunmehr lediglich auf 70 bis 150 bzw. 90 bis 110°C erhitzt werden muss, während er bei den bekannten Verfahrensweisen auf wenigstens 150°C erhitzt wurde.
  • Das Mengenverhältnis zwischen Silikagel und Molekularsieb wird sich in der Praxis an der Betriebstemperatur, dem Wassergehalt sowie dem zu entfernenden Kohlendioxid-Gehalt orientieren.
  • Das in der zweiten Adsorptionsstufe verwendete Molekularsieb ist vorzugsweise ein 4 A-, 5 A- oder 13 X-Typ, wobei sich der letztgenannte Typ als am geeignetsten erwiesen hat.
  • Das in der ersten Adsorptionsschicht verwendete Silikagel ist – gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren – ein engporiges Silikagel.
  • Des Weiteren kann es von Vorteil sein, wenn dem in der ersten Adsorptionsschicht verwendeten Silikagel als Spritzwasserschutz ein spritzwasserfestes Silikagel oder eine spritzwasserfeste aktivierte Tonerde vorgeschaltet ist.
  • Die beiden Adsorptionsschichten bzw. die dafür verwendeten Adsorptionsmaterialien werden vorzugsweise innerhalb eines Adsorbers bzw. Adsorptionsbehälters angeordnet. Es ist auch denkbar, beide Adsorptionsschichten in zwei oder mehreren Adsorbern bzw. Adsorptionsbehältern zu realisieren.

Claims (8)

  1. Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Wasser aus einem Kohlendioxid und Wasser enthaltenden Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reichen Gasgemisch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reiche Gasgemisch in einer ersten, ein Silikagel enthaltenden Adsorptionsschicht von Wasser und in einer zweiten, ein Molekularsieb enthaltenden Adsorptionsschicht von Kohlendioxid gereinigt wird und die Regenerierung der beiden Adsorptionsschichten mittels eines Kohlenmonoxid-reichen Gas(gemisch)es erfolgt, wobei dessen Temperatur 70 bis 150°C beträgt.
  2. Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von Kohlendioxid und Methanol aus einem Kohlendioxid und Methanol enthaltenden Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reichen Gasgemisch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenmonoxid- und Wasserstoff-reiche Gasgemisch in einer ersten, ein Silikagel enthaltenden Adsorptionsschicht von Methanol und in einer zweiten, ein Molekularsieb enthaltenden Adsorptionsschicht von Kohlendioxid gereinigt wird und die Regenerierung der beiden Adsorptionsschichten mittels eines Kohlenmonoxid-reichen Gas(gemisch)es erfolgt, wobei dessen Temperatur 70 bis 150°C beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerierung der Adsorptionsschichten mittels eines Kohlenmonoxid-reichen Gas(gemisch)es erfolgt, wobei dessen Temperatur 90 bis 110°C beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Adsorptionsschichten innerhalb eines Adsorbers bzw. Adsorptionsbehälters realisiert werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Adsorptionsschichten getrennt in mehreren Adsorbern bzw. Adsorptionsbehältern realisiert werden
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das in der zweiten Adsorptionsschicht verwendete Molekularsieb ein 4 A-, 5 A- oder 13 X-Typ ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Adsorptionsschicht verwendete Silikagel ein engporiges Silikagel ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem in der ersten Adsorptionsschicht verwendeten Silikagel als Spritzwasserschutz ein spritzwasserfestes Silikagel oder eine spritzwasserfeste aktivierte Tonerde vorgeschaltet ist.
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