DE102008013738A1 - Deacidifying gaseous liquid stream containing acid gases as impurities, comprises contacting liquid stream with detergent containing (aqueous) solution of alkanolamine and ionic liquid/hyperbranched polymers, and purifying liquid stream - Google Patents
Deacidifying gaseous liquid stream containing acid gases as impurities, comprises contacting liquid stream with detergent containing (aqueous) solution of alkanolamine and ionic liquid/hyperbranched polymers, and purifying liquid stream Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsäuern eines Gasstroms, der Sauergase als Verunreinigungen enthält, sowie ein Waschmittel zur Verwendung in einem derartigen Verfahren.The The present invention relates to a process for deacidification a gas stream containing acid gases as impurities, and a detergent for use in such a process.
In
der Industrie treten eine Vielzahl von sauren Gasgemischen wie z.
B. CO, CO2, H2S, SO2, CS2, HCN, COS oder Mercaptane auf, aus denen
mit Hilfe eines geeigneten Waschmittels (auch Absorbens genannt)
selektiv Komponenten des Gas- oder Dampfgemisches (das Absorptiv
oder die Absorptive) entfernt werden. Bei diesen Fluidströmen
kann es sich beispielsweise um Gasströme (wie Erdgas, Synthesegas,
Raffineriegas, Biogas) oder um flüssige oder verflüssigte
Kohlenwasserstoffströme oder NGL (Natural Gas Liquids))
oder um Abgasströme aus fossilen Kraftwerken handeln. CO2
muss beispielsweise aus Erdgas entfernt werden, da eine hohe Konzentrationen
von CO2 den Brennwert des Gases reduziert. Ausserdem kann CO2 mit
Wasser zu Korrosion an Leitungen führen. Die im Absorbens
bevorzugt gelösten Gas- oder Dampfkomponente(n) werden
Absorpt genannt. Das zu Grunde liegende Verfahren, die Absorption,
wird zur Trennung oder Reinigung von Gasgemischen herangezogen.
Der Stand der Technik ist von den Autoren Sattler sowie Gmehling und
Brehm zusammengefasst [
In
Um die Waschmittelverluste in Grenzen zu halten, ist am Kopf von DS ein Teilkondensator WK installiert. Der Abgasstrom AG besteht aus den absorbierten Komponenten in BL und etwaigen Verlusten an Waschmittel. Das regenerierte Waschmittel RL wird zum Apparat AS zurückgeführt.Around Limiting detergent losses is at the head of DS a partial condenser WK installed. The exhaust gas flow AG consists of the absorbed components in BL and any losses of detergent. The regenerated detergent RL is returned to the apparatus AS.
Die
Wirtschaftlichkeit eines Absorptionsprozesses hängt wesentlich
von den Eigenschaften des eingesetzten Waschmittels ab. So sollen
Selektivität, Kapazität, Flammpunkt, thermische
sowie chemische Stabilität des Absorbens möglichst
hoch und Dampfdruck, Viskosität und Korrosivität
möglichst gering sein [
Daher
ist eine kleine Henry-Konstante anzustreben. Zur Ermittlung der
Henry-Konstante müssen experimentelle Phasengleichgewichtsdaten
für das jeweilige Gas-/Absorbenssystem herangezogen werden.
Die Henry-Konstante H1,2 des gelösten
Stoffes 1 im Absorbens 2 ergibt sich aus der Steigung der Fugazität
für einen gegen Null gehenden Molanteil der Komponente
1, d. h. vereinfacht am Sättigungsdampfdruck des Absorbens
2 [
Es werden sowohl physikalische wie auch chemische Waschmittel eingesetzt.It Both physical and chemical detergents are used.
Ein
Beispiel für die physikalische Absorption wird in
Die Wirkungsweise chemischer Waschmittel beruht auf chemischen Reaktionen des Waschmittels, bei denen nach erfolgter Absorption die gelösten Sauergase in Form chemischer Verbindungen vorliegen. Beispielsweise werden bei den im industriellen Maßstab am häufigsten als chemische Lösungsmittel eingesetzten wässrigen Lösungen aus anorganischen Basen beim Lösen von Sauergasen praktisch nicht flüchtige Ionen gebildet. Heute werden zum Entfernen von Sauergasverunreinigungen aus gasförmigen Fluidströmen Alkanolamine wie Monoethanolamin (MEA, 2-Aminoethanol), Diethanolamin (DEA), Triethanolamin (TEA), Diethylethanolamin (DEEA), Diisopropylamin (DIPA), Aminoethoxyethanol (AEE), Methyldiethanolamin (MDEA), 2-(Aminoethyl) Ethanolamin (AEEA) und 2-Amino-2-Methyl-1-Propanol (AMP) verwendet.The mode of action of chemical detergents is based on chemical reactions of the detergent in which, after absorption, the dissolved acid gases are present in the form of chemical compounds. For example, the most commonly used as chemical solvents in the industrial scale aqueous solutions of inorganic rule bases when dissolving sour gases practically non-volatile ions formed. Today, alkanolamines such as monoethanolamine (MEA, 2-aminoethanol), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), diethylethanolamine (DEEA), diisopropylamine (DIPA), aminoethoxyethanol (AEE), methyldiethanolamine (MDEA), are used to remove acid gas contaminants from gaseous fluid streams. 2- (aminoethyl) ethanolamine (AEEA) and 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP).
Primäre und sekundäre Alkanolamine sind insbesondere für Gaswäschen geeignet, bei denen das gereinigte Gas einen sehr niedrigen CO2-Gehalt aufweisen soll. Es werden lösliche Carbamate, also unterscheidbare chemische Spezies, gebildet. Das ist der Grund für den niedrigen erreichbaren Partialdruck.primary and secondary alkanolamines are especially for Gas washes suitable, in which the purified gas a very low CO2 content. It will be soluble Carbamate, so distinguishable chemical species, formed. This is the reason for the low achievable partial pressure.
Zum Regenerieren der Aminlösung wird im industriellen Einsatz häufig ein mehrstufiger Regenerationsprozess, das sind mehrere Apparate DS, eingesetzt, wobei man das beladene Lösungsmittel BL zunächst in Flash-Kolonnen entspannt, so dass ein Teil des absorbierten CO2 aus der Lösung verdampft. Restliches Kohlendioxid und gegebenenfalls weitere absorbierte Sauergase werden anschliessend durch Strippen mit Dampf in einem zweiten Apparat DS entfernt. Sollen Anteile der Aminlösung in dem desorbierten Sauergas nicht enthalten sein, ist ein dritter Apparat DS nötig. Lösungsmittel, die primäre und sekundäre Alkanolamine enthalten, erfordern zum Zersetzen des Carbamats eine Mindesttemperatur und eine grössere Wärmemenge als tertiäre Amine und insbesondere eine mehrfaches Wärmemenge verglichen mit physikalischen Waschmitteln.To the Regeneration of the amine solution is used in industrial applications often a multi-stage regeneration process, that is several apparatus DS, using the loaded solvent BL initially relaxed in flash columns, leaving a part the absorbed CO2 evaporates from the solution. remaining Carbon dioxide and possibly other absorbed acid gases then by stripping with steam in a second apparatus DS removed. Should portions of the amine solution in the desorbed Sour gas is not included, a third DS is needed. Solvents, the primary and secondary Alkanolamines require one to decompose the carbamate Minimum temperature and a larger amount of heat as tertiary amines and in particular a multiple amount of heat compared to physical detergents.
Die
europäischen Patentanmeldung
Nachteilig
an allen geschilderten Waschmitteln ist die Tatsache, dass sie mehr
oder weniger flüchtig sind, das heisst, dass das Waschmittel
mit dem gereinigten Fluidstrom GG teilweise aus dem Absorber AS
ausgetragen wird. Gleiches passiert im Desorber DS. Auch hier muss
aus naturwissenschaftlichen Gründen nach dem Stand vor
Offenbarung dieser Erfindung das desorbierte Gas AG das Waschmittel
enthalten. Dieses Waschmittel wird das primäre Waschmittel
genannt. Die Nachteile sind: Verlust an primären Waschmittel
und Kontaminierung beider Gasströme. Das Problem der Kontaminierung ist
besonders gravierend, wenn einer der Gasströme, hier der
Gasstrom aus dem Absorber, in die Umwelt geleitet wird. Dies ist
regelmäßig bei der Entfernung von CO2 aus Rauchgasen
fossiler Kraftwerke der Fall. Als Gegenmaßnahme wird ein
weiterer Absorber nach dem eigentlichen Absorber bzw. Desorber installiert,
der die Anteile des primären Waschmittels weitgehend mit
einem weiteren Waschmittel, dem sekundären Waschmittel,
reduziert. In
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das diesen zusätzlichen Aufwand vermeidet, da es die Verwendung eines sekundären Waschmittels überflüssig macht. Zudem verhindert das neuartige Waschmittel Emissionen im Ab- und Desorber. Die Lösung des Problems besteht in einem neuartigen Waschmittel, welches neben den bekannten Alkanolaminen einen Zusatzstoff enthält, der die Flüchtigkeit des primären Waschmittels erheblich reduziert. Der Zusatzstoff selbst weist einen extrem niedrigen Dampfdruck auf. In einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Waschmittels wird als Zusatzstoff eine Ionische Flüssigkeit oder ein Gemisch unterschiedlicher Ionischer Flüssigkeiten eingesetzt.The The invention relates to a method which has this additional Effort is avoided as it is the use of a secondary Makes detergent superfluous. Also prevented the novel detergent emissions in the desorber and. The solution the problem consists in a novel detergent, which in addition the known alkanolamines contains an additive, the volatility of the primary detergent considerably reduced. The additive itself has an extremely low Vapor pressure on. In an embodiment of the invention Detergent is an additive ionic liquid or a mixture of different ionic liquids used.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird eine erfindungsgemäße Waschflüssigkeit vorgeschlagen, die als nicht-flüchtigen Zusatzstoff ein hyperverzweigtes Polymer enthält. Nicht jede hochsiedende Flüssigkeit ist geeignet, denn es soll die notwendige Waschmittelmenge nicht oder nur unwesentlich erhöht werden. Dies kann an gleichen oder ähnlichen Henry-Konstanten abgelesen werden. Aufgrund des hohen Wärmebedarfs soll das erfindungsgemäße Waschmittel eine niedrigere Absorptionswärme haben als ohne Zusatz. Überraschend wurde gefunden, dass diese sich scheinbar widersprechenden Anforderungen durch hyperverzweigte Polymere oder Ionische Flüssigkeiten erfüllt werden können.In Another embodiment of the invention is an inventive Washing liquid proposed as non-volatile Additive contains a hyperbranched polymer. Not Any high-boiling liquid is suitable, because it should the necessary amount of detergent is not or only slightly increased become. This may be due to the same or similar Henry constants be read. Due to the high heat demand should the inventive detergent a lower Have absorption heat as without additive. Surprised It was found that these seemingly contradictory requirements by hyperbranched polymers or ionic liquids can be met.
Unter
Ionischen Flüssigkeiten werden flüssige Salze
verstanden, die Schmelzpunkte von unter 100°C aufweisen
[
Unter
hyperverzweigten Polymeren werden die in der Anmeldung
Das
erfindungsgemässe Verfahren kann mit typischen zur Gaswäsche
und anschliessender Regeneration der Waschmittel verwendeten Anlagenkonfigurationen
wie in
Das
erfindungsgemäße Waschmittel, ohne rechnerische
Berücksichtigung des Wassers, enthält zwischen
0,1 und 90 Massenprozent der Ionischen Flüssigkeit, bevorzugt
zwischen 10 und 85 Massenprozent der Ionischen Flüssigkeit,
am geeignetsten jedoch zwischen 50 und 80 Massenprozent der Ionischen
Flüssigkeit bezogen auf die Gesamtlösung. Die
beanspruchte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Waschmittels und Verfahrens weiterbildend wird vorgeschlagen, dass
die eingesetzte Ionische Flüssigkeit eine Verbindung der
Formel [A]n+[Y]n– ist,
wobei n = 1 oder 2 und
das
Anion [Y]n– ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend
aus Tetrafluoroborat ([BF4]–), Hexafluorophosphat ([PF6]–), Dicyanamid
([N(CN)2]–),
Tricyanomethid ([C(CN)3]–,
Tetracyanoborat ([B(CN)4]–,
Halogenide (Cl–, Br–,
F–, I–),
Hexafluoroantimonat ([SbF6]–),
Sulfat ([SO4]2–),
Tosylat ([C7H7SO3]–), Triperfluoroethyl-trifluorophosphat
([PF3(C2F5)3]–),
Thiocyanat ([SCN]–), Carbonat ([CO3]2–), Fluorosulfonat, [R'-COO]_, [R'-SO3]–, [R'PO4R''] oder [(R'-SO2)2N]–, und R' und R'' gleich oder
ungleich, jeweils ein linearer oder verzweigter 1 bis 12 Kohlenstoffatome
enthaltender aliphatischer oder alicyclischer Alkyl- oder ein C5-C18-Aryl-, C5-C18-Aryl-C1-C6-alkyl- oder
C1-C6-Alkyl-C5-C18-Aryl-Rest ist,
der durch Halogenatome, insbesondere Fluoratome, substituiert sein
kann,
das Kation [A]+ ist ausgewählt aus
- – quarternären Ammonium-Kationen der allgemeinen Formel [NR1R2R3R]+,
- – Phosphonium-Kationen der allgemeinen Formel [PR1R2R3R]+,
- – Imidazolium-Kationen der allgemeinen Formel wobei der Imidazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6-Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- oder C5-C12-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen,
- – Pyridinium-Kationen der allgemeinen Formel wobei der Pyridin-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6-Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- oder C5-C12-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen,
- – Pyrazolium-Kationen der allgemeinen Formel wobei der Pyrazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6-Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- oder C5-C12-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen,
- – und Triazolium-Kationen der allgemeinen Formel wobei der Triazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C6-Aminoalkyl-, C5-C12-Aryl- oder C5-C12-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen, und die Reste R1, R2, R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- – Wasserstoff;
- – linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder alicyclischen Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen;
- – Heteroaryl-, Heteroaryl-C1-C6-Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Heteroaryl-Rest und wenigstens einem Heteroatom ausgewählt aus N, O und S, der mit wenigstens einer Gruppe ausgewählt aus C1-C6-Alkylgruppen und/oder Halogenatomen substituiert sein können;
- – Aryl-, Aryl-C1-C6-Alkylgruppen mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen im Arylrest, die gegebenenfalls mit wenigstens einer C1-C6-Alkylgruppen und/oder einem Halogenatomen substituiert sein können; und der Rest R ausgewählt ist aus
- – linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder alicyclischen Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen;
- – Heteroaryl-C1-C6-Alkylgruppen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen im Arylrest und wenigstens einem Heteroatom ausgewählt aus N, O und S, die mit wenigstens einer C1-C6-Alkylgruppen und/oder Halogenatomen substituiert sein können;
- – Aryl-C1-C6-Alkylgruppen mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen im Arylrest, die gegebenenfalls mit wenigstens einer C1-C6-Alkylgruppe und/oder einem Halogenatomen substituiert sein können.
where n = 1 or 2 and
the anion [Y] n- is selected from the group
from tetrafluoroborate ([BF 4 ] - ), hexafluorophosphate ([PF 6 ] - ), dicyanamide ([N (CN) 2 ] - ), tricyanomethide ([C (CN) 3 ] - , tetracyano borate ([B (CN) 4 ] -, halides (Cl -, Br -, F -, I -), hexafluoroantimonate ([SbF 6] -), sulfate ([SO 4] 2-), tosylate ([C 7 H 7 SO 3] -), Triperfluoroethyl trifluorophosphate ([PF 3 (C 2 F 5 ) 3 ] - ), thiocyanate ([SCN] -), carbonate ([CO 3 ] 2- ), fluorosulfonate, [R'-COO] _, [R ' SO 3 ] - , [R'PO 4 R "'] or [(R'-SO 2 ) 2 N] -, and R' and R" are identical or different, each containing a linear or branched aliphatic 1 to 12 carbon atoms or alicyclic alkyl or C 5 -C 18 aryl, C 5 -C 18 aryl, C 1 -C 6 alkyl or C 1 -C 6 alkyl, C 5 -C 18 aryl which may be substituted by halogen atoms, in particular fluorine atoms,
the cation [A] + is selected from
- Quaternary ammonium cations of the general formula [NR 1 R 2 R 3 R] + ,
- Phosphonium cations of the general formula [PR 1 R 2 R 3 R] + ,
- - Imidazolium cations of the general formula wherein the imidazole nucleus may be substituted with at least one group selected from C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 - Aryl or C 5 -C 12 -aryl-C 1 -C 6 -alkyl groups,
- - Pyridinium cations of the general formula wherein the pyridine nucleus may be substituted with at least one group selected from C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 - Aryl or C 5 -C 12 -aryl-C 1 -C 6 -alkyl groups,
- - Pyrazolium cations of the general formula wherein the pyrazole nucleus may be substituted with at least one group selected from C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 - Aryl or C 5 -C 12 -aryl-C 1 -C 6 -alkyl groups,
- - And triazolium cations of the general formula wherein the triazole nucleus may be substituted with at least one group selected from C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, C 1 -C 6 aminoalkyl, C 5 -C 12 - Aryl or C 5 -C 12 aryl-C 1 -C 6 alkyl groups, and the radicals R 1 , R 2 , R 3 are independently selected from the group consisting of
- - hydrogen;
- - linear or branched, saturated or unsaturated, aliphatic or alicyclic alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms;
- - heteroaryl, heteroaryl-C 1 -C 6 alkyl groups having 3 to 8 carbon atoms in the heteroaryl radical and at least one heteroatom selected from N, O and S, which is at least one group out may be selected from C 1 -C 6 alkyl groups and / or halogen atoms;
- - aryl, aryl-C 1 -C 6 -alkyl groups having 5 to 12 carbon atoms in the aryl radical, which may optionally be substituted by at least one C 1 -C 6 -alkyl group and / or one halogen atom; and the remainder R is selected
- - linear or branched, saturated or unsaturated, aliphatic or alicyclic alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms;
- - heteroaryl-C 1 -C 6 -alkyl groups having 4 to 8 carbon atoms in the aryl radical and at least one heteroatom selected from N, O and S, which may be substituted by at least one C 1 -C 6 -alkyl groups and / or halogen atoms;
- - Aryl-C 1 -C 6 alkyl groups having 5 to 12 carbon atoms in the aryl radical, which may be optionally substituted with at least one C 1 -C 6 alkyl group and / or a halogen atom.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens löst sich die verwendete Ionische Flüssigkeit mit mehr als 10 Massenprozent im verwendeten Alkanolamin und bildet dabei eine Waschflüssigkeit, deren Viskosität unter 100 mPas bei 25°C liegt.In a preferred embodiment of the invention Method dissolves the ionic liquid used with more than 10% by mass in the alkanolamine used and forms while a washing liquid whose viscosity less than 100 mPas at 25 ° C.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Alkanolamin Monoethanolamin (MEA) und als Ionische Flüssigkeit ein Methylsulfonatsalz eingesetzt.In a particularly preferred embodiment of the invention Process is called alkanolamine monoethanolamine (MEA) and as ionic Liquid used a methylsulfonate salt.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Alkanolamin Monoethanolamin (MEA) und als Ionische Flüssigkeit ein Trifluoromethylsulfonat eingesetzt.In a further particularly preferred embodiment of the inventive method is called alkanolamine Monoethanolamine (MEA) and as an ionic liquid Trifluoromethylsulfonat used.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Alkanolamin Monoethanolamin (MEA) und als Ionische Flüssigkeit ein Dialkylphosphatsalz eingesetzt.In a further particularly preferred embodiment of the inventive method is called alkanolamine Monoethanolamine (MEA) and as an ionic liquid Dialkyl phosphate salt used.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Alkanolamin Monoethanolamin (MEA) und als Ionische Flüssigkeit ein Phosphoniumsalz eingesetzt.In a further particularly preferred embodiment of the inventive method is called alkanolamine Monoethanolamine (MEA) and as an ionic liquid Phosphonium salt used.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Alkanolamin Monoethanolamin (MEA) und als Ionische Flüssigkeit ein 1,3-Dialkylimidazoliumsalz eingesetzt.In a further particularly preferred embodiment of the inventive method is called alkanolamine Monoethanolamine (MEA) and as an ionic liquid 1,3-Dialkylimidazoliumsalz used.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Alkanolamin Monoethanolamin (MEA) und als Ionische Flüssigkeit ein 1,2,3-Trialkylimidazoliumsalz eingesetzt.In a further particularly preferred embodiment of the inventive method is called alkanolamine Monoethanolamine (MEA) and as an ionic liquid 1,2,3-Trialkylimidazoliumsalz used.
In einer Variante des erfindungsmäßigen Verfahrens enthält das Waschmittel eine Ionische Flüssigkeit, die selbst eine Alkanolaminfunktion enthält.In a variant of the inventive method the detergent contains an ionic liquid, which itself contains an alkanolamine function.
In einer weiteren beanspruchten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Waschmittel aus einem Alkanolamin oder einem Gemisch mehrerer Alkanolamine und einem hyperverzweigten Polymer, wobei das Waschmittel Wasser enthalten kann.In a further claimed embodiment of the invention Procedure, the detergent consists of an alkanolamine or a Mixture of several alkanolamines and one hyperbranched polymer, wherein the detergent may contain water.
Das erfindungsgemäße Waschmittel enthält zwischen 0,1 und 90 Massenprozent des hyperverzweigten Polymers, bevorzugt zwischen 10 und 85 Massenprozent des hyperverzweigten Polymers, am geeignetsten jedoch zwischen 50 und 80 Massenprozent des hyperverzweigten Polymers.The Detergent according to the invention contains between 0.1 and 90% by mass of the hyperbranched polymer, preferred between 10 and 85% by mass of the hyperbranched polymer, most suitably, however, between 50 and 80% by mass of the hyperbranched Polymer.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform des erfindungsmäßigen Verfahrens besitzt das eingesetzte hyperverzweigte Polymer eine Mischbarkeit mit dem verwendeten Alkanolamin von über 10 Massenprozent Polymer an Alkanolamin. Das hyperverzweigte Polymer ist unter den Prozessbedingungen der Gaswäsche und der Regeneration des Waschmittels stabil und besitzt selbst in erheblichem Maße die Fähigkeit, die abzutrennende Sauergaskomponente zu lösen. Die Waschflüssigkeit bestehend aus hyperverzweigtem Polymer und Alkanolamin weist eine Viskosität von unter 100 mPas bei 25°C auf.In a preferred variant of this embodiment of the invention Method, the hyperbranched polymer used has miscibility with the alkanolamine used of more than 10 percent by mass Polymer on alkanolamine. The hyperbranched polymer is among the Process conditions of gas scrubbing and regeneration of the Detergent stable and owns itself to a considerable extent the ability to segregate the sour gas component to solve. The washing liquid consisting of hyperbranched Polymer and alkanolamine has a viscosity of below 100 mPas at 25 ° C.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.in the The invention will now be described by way of examples and comparative examples explained in more detail.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
In diesem Beispiel wird die hohe Flüchtigkeit des Alkanolamins anhand von Messungen belegt. Reines MEA zeigt bei 79°C einen Dampfdruck von 21 mbar. Das bedeutet, dass in einem Abgasstrom GG, der einen Druck von beispielhaft 1000 mbar bei 79°C hat und der der Zustandsgleichung des idealen Gases folgt, der Strom GG bei reinem MEA als Waschmittel RL aus 2,1 Mol-% MEA und 97,9% Reingas bestehen würde. Dies ist ein hoher Verlust, wenn man mit Rauchgaswäschen mit 1000 kg/s Abgasstrom GG vergleicht. In einem Gasstrom, der an die Umwelt abgegeben wird, ist dieser Anteil an Alkanolamin zu hoch.In This example illustrates the high volatility of the alkanolamine based on measurements. Pure MEA shows at 79 ° C a vapor pressure of 21 mbar. That means that in an exhaust stream GG, which has a pressure of exemplarily 1000 mbar at 79 ° C and that follows the equation of state of the ideal gas, the current GG with pure MEA as detergent RL from 2.1 mol% MEA and 97.9% Clean gas would exist. This is a big loss, though one compares with flue gas scrubbing with 1000 kg / s exhaust gas flow GG. In a gas stream that is released to the environment, this is Proportion of alkanolamine too high.
Beispiel 1example 1
Zur Demonstration der Partialdruckabsenkung des erfindungsgemäßen Waschmittels enthaltend als nicht-flüchtigen Zusatzstoff eine Ionische Flüssigkeit wurde eine Mischung aus 32 Ma-% MEA und 68 Ma-% der Ionischen Flüssigkeit [EMIM][CH3SO3] hergestellt. Da die Ionische Flüssigkeit im Experiment keinen messbaren Dampfdruck hatte, ist der gemessene Druck erneut bei 79°C der Partialdruck von MEA. Es wurden 6,4 mbar, also weniger als 1/3 relativ zum Vergleichsbeispiel 1 gemessen. Damit ist der Waschmittelverlust in einer Absorption/Desorption um etwa 1/3 niedriger.To demonstrate the partial pressure reduction of the detergent according to the invention containing as non-volatile additive an ionic liquid, a mixture of 32% by mass of MEA and 68% by mass of the ionic liquid [EMIM] [CH 3 SO 3 ]. Since the ionic liquid had no measurable vapor pressure in the experiment, the measured pressure at 79 ° C is again the partial pressure of MEA. There were measured 6.4 mbar, that is less than 1/3 relative to Comparative Example 1. Thus, the loss of detergent in absorption / desorption is about 1/3 lower.
Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2
Die
Löslichkeit einer Sauergaskomponente, hier CO2,
wird in einem typischen wässrigen Alkanolamin, hier eine
Lösung aus 29 Ma-% MEA und 71 MA-% Wasser, bestimmt. Das
Ergebnis wird in Form von Henrykonstanten in der physikalischen
Einheit MPa mitgeteilt.
Die
Löslichkeit erklärt sich auch aus der chemischen
Reaktion des Monoethanolamins mit CO2 im wässrigen
Medium gemäß
Beispiel 2Example 2
Zum
Nachweis der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
wurde die Löslichkeit einer Sauergaskomponente, hier CO2, in einem erfindungsgemäßen
Waschmittel bestehend aus 30 Massen-% MEA und 70 Massen-% der Ionischen
Flüssigkeit [EMIM][CH3SO3] bestimmt.
Es ist klar zu erkennen, dass die Vorteile des Vergleichsbeispiels 2 erhalten bleiben, dabei ist aber nach der Lehre des Beispiels 1 der Partialdruck des Alkanolamins im Reingas um etwa 1/3 reduziert.It it is clear that the advantages of the comparative example 2 are preserved, but it is according to the teaching of the example 1, the partial pressure of alkanolamine in the clean gas reduced by about 1/3.
In
dem untersuchten nicht-wässrigen System ist das Reaktionsgleichgewicht
verglichen mit Vergleichsbeispiel 2 verschieden:
In dieser Reaktion werden 2 Moleküle Alkanolamin pro absorbiertem Molekül CO2 benötigt. Dennoch ist die Henry-Konstante und damit die Kapazität zu Vergleichsbeispiel 2 überraschenderweise identisch. Die Existenz der Carbamat-Verbindung wurde durch NMR-Spektroskopie nachgewiesen.In this reaction, 2 molecules of alkanolamine per absorbed molecule of CO 2 are needed. Nevertheless, the Henry constant and thus the capacity for Comparative Example 2 is surprisingly identical. The existence of the carbamate compound was confirmed by NMR spectroscopy.
Beispiel 3Example 3
Zur
Verdeutlichung, dass das erfindungsgemäße Waschmittel
auch andere, nach oben genannten Merkmalen ausgesuchte Ionische
Flüssigkeiten enthalten kann, wurde das Beispiel 2 mit
der Ionischen Flüssigkeit [EMIM][CF3SO3] wiederholt. Dazu wurde die Löslichkeit
einer Sauergaskomponente, hier CO2, in einem
erfindungsgemäßen Waschmittel bestehend aus 30
Ma-% MEA und 70 Ma-% der Ionischen Flüssigkeit [EMIM][CF3SO3] bestimmt.
Dieses Beispiel zeigt, dass nach oben genannter Regel die Ionische Flüssigkeit so auszusuchen ist, dass sie als Reinsubstanz eine möglichst hohe Sauergas-Löslichkeit hat.This Example shows that the above-mentioned rule is the ionic liquid is to be chosen so that they as pure substance as high as possible Has acid gas solubility.
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