DE102010025819A1 - Process and apparatus for regenerating amine-containing detergent solutions derived from gas washes - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und Einrichtung zur Regeneration beladener aminhaltiger Waschmittellösungen aus Gaswaschprozessen von Gasen wie Biogase, Abgase aus chemischen Prozessen oder Erd- und Erdölbegleitgase, in der CO2 und/oder H2S chemisch gebunden vorliegen, die vor einer weiteren Verwendung oder sicheren Ableitung in die Atmosphäre abgetrennt werden müssen, indem sie einer chemischen und physikalischen Gaswäsche unterzogen werden, die vorzugsweise mittels einer aminhaltigen Waschmittellösung erfolgt, aus der CO2 und/oder Schwefelverbindungen durch ein im Kreislauf geführtes Flushgas gemäß nachfolgender Verfahrensschritte freigesetzt werden, indem die beladene Waschmittellösung (Rich-) unter Nutzung einer Wärmequelle, auf eine Temperatur unterhalb des druckabhängigen Siedepunktes der Waschmittellösung, von wenigstens 20°C, vorzugsweise 60–96°C erwärmt und mit einem Flushgas in Kontakt gebracht wird, wobei das in der Waschmittellösung chemisch und physikalisch fixierten CO2 und/oder chemisch gebundener Schwefelverbindungen in das Offgas bei einer Verweilzeit von 3 bis 180 Min., vorzugsweise von 30–80 Min. ausgestrippt wird. Aus dem anfallenden Off-Gas-Gemisch wird im Anschluss in einer zweistufigen Abtrennung die Flushgaskomponente in einem Gasverflüssiger und einem selektiven Element, vorzugsweise einer Membran oder Membrankaskade abgetrennt und nachfolgend über eine Verdampferzone geführt. Von hier wird das gasförmige Flushgas in die Strippzone und der im flüssigen Aggregatzustand verbliebene Flushgasanteil einschließlich der übrigen nicht verdampften Flüssigkeitsanteile in die mit der zu desorbierenden Waschmittellösung beschickten Heizzone übergeleitet, wo es entspannt und verdampft und damit der Prozesskreislauf des Flushgases wieder geschlossen ist. Als Wärmeenergie für das Desorbtionsverfahren wird die von technischen Niedertemperaturquellen verfügbare Wärmeenergie, insbesondere BHKW-Kühlwasserabwärme und/oder BHKW-Abgaswarme und/oder Solarwärme, Erdwärme, industrielle Abwärme und/oder Prozesswärme, die durch Wärmepumpen auf das Niveau der Desorptionstemperatur gebracht wird, genutzt.The invention relates to a method and device for the regeneration of loaded amine-containing detergent solutions from gas scrubbing processes for gases such as biogases, exhaust gases from chemical processes or associated petroleum and petroleum gases, in which CO2 and / or H2S are chemically bound, which are used before further use or safe discharge the atmosphere must be separated by being subjected to a chemical and physical gas scrubbing, which is preferably carried out using an amine-containing detergent solution, from which CO2 and / or sulfur compounds are released by means of a circulated flush gas in accordance with the following process steps, in that the loaded detergent solution (rich ) using a heat source, heated to a temperature below the pressure-dependent boiling point of the detergent solution, of at least 20 ° C, preferably 60-96 ° C and brought into contact with a flushing gas, the chemical in the detergent solution d physically fixed CO2 and / or chemically bound sulfur compounds is stripped into the offgas with a residence time of 3 to 180 minutes, preferably 30-80 minutes. The flush gas component is then separated from the resulting off-gas mixture in a two-stage separation in a gas liquefier and a selective element, preferably a membrane or membrane cascade, and is subsequently passed through an evaporator zone. From here, the gaseous flush gas is transferred to the stripping zone and the flush gas portion remaining in the liquid state, including the remaining non-evaporated liquid portions, into the heating zone charged with the detergent solution to be desorbed, where it is expanded and evaporated and the process cycle of the flush gas is closed again. The heat energy available from technical low-temperature sources, in particular CHP cooling water waste heat and / or CHP exhaust gas heat and / or solar heat, geothermal energy, industrial waste heat and / or process heat, which is brought to the level of the desorption temperature by heat pumps, is used as heat energy for the desorption process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration beladener aminhaltiger Waschmittellösungen aus Gaswaschprozessen, in der CO2 und/oder H2S chemisch gebunden vorliegen sowie eine Einrichtung zur Umsetzung des Verfahrens.The invention relates to a process for the regeneration of laden amine-containing detergent solutions from gas scrubbing processes, in which CO 2 and / or H 2 S are chemically bound, and to a device for implementing the process.

Verschiedene Gase wie Biogase, Abgase aus chemischen Prozessen oder Erd- und Erdölbegleitgase enthalten CO2 und/oder H2S, die vor einer weiteren Verwendung oder sicheren Ableitung in die Atmosphäre abgetrennt werden müssen. Hierzu kommen unter anderem chemische und physikalische Gaswaschverfahren in Frage, wobei eine chemische Wasche vorzugsweise mittels einer aminhaltigen Waschmittellösung erfolgt, in der CO2 und Schwefelverbindungen chemisch gebunden werden.Various gases such as biogas, waste gases from chemical processes or natural gas and associated gases contain CO 2 and / or H 2 S, which must be separated from further use or safe discharge into the atmosphere. Among others, chemical and physical gas scrubbing methods are suitable, whereby a chemical scrub preferably takes place by means of an amine-containing detergent solution in which CO 2 and sulfur compounds are chemically bound.

Aus DE 203 00 663 U1 ist eine Biogasaufbereitungsanlage bekannt, die durch physikalische Lösung unter Druck u. a. CO2 im Waschmittel bindet. Die Regeneration erfolgt unter Durchführung eines ersten Entspannungsschritts, einer Erwärmung des Waschmittels mit nachfolgender zweiter Entspannung und einer abschließenden Strippung mit Umgebungsluft.Out DE 203 00 663 U1 is a biogas upgrading plant known that binds by physical solution under pressure, inter alia, CO 2 in the detergent. The regeneration takes place by carrying out a first expansion step, a heating of the detergent with subsequent second expansion and a final stripping with ambient air.

Die Strippung mit Luft ist ein für Anlagen zur physikalischen Adsorption von CO2 und/oder H2S bekanntes Verfahren, es eignet es sich für oxidationsstabile Waschmittel. Aminhaltige Waschmittellösungen zeichnen sich jedoch durch eine geringe Oxidationsstabilität aus.Stripping with air is known for systems for physical adsorption of CO 2 and / or H 2 S known method, it is suitable for oxidation-stable detergent. Amine-containing detergent solutions, however, are characterized by a low oxidation stability.

Die klassische Desorption aminhaltiger Waschmittellösungen durch Strippung mit Wasserdampf ist in „Gas Processing”, 5. Ed., von Kohl und Nielsen im Detail beschrieben. Nachteil ist der hohe Energieaufwand zur Erzeugung des Dampfstroms, ferner können bereits moderate Temperaturen von 115–130°C zur Standzeitverkürzung der Waschmittellösungen beitragen.The classical desorption of amine-containing detergent solutions by stripping with water vapor is in "Gas Processing", 5th Ed., By Kohl and Nielsen described in detail. Disadvantage is the high energy consumption for generating the steam flow, also already moderate temperatures of 115-130 ° C contribute to shortening the service life of the detergent solutions.

Aus US Pat. 3,471,370 ist eine Konfiguration zur Entfernung von Wasser aus Glykol – Aminlösungen für Gastrocknungzwecke sowie zur Entschwefelung des Gases bekannt, die eine Strippung mit Naphta zur Entfernung geringer Wassermengen aus der Lösung etwa von 6 auf 2,5 Vol.% beschreibt. Dazu wird ein Napthastrom zur Strippung der Glykol-Aminlösung über Verdampfung und anschließende Kondensation im Kreis geführt. Die Abtrennung des auskondensierten Wasseranteils erfolgt durch Phasentrennung in der Flüssigphase Naphta-Wasser. Das zu entfernende Wasser wird flüssig aus dem System abgezogen. Nichtkondensierende Anteile des Strippgases werden gasförmig aus dem System ausgetragen. Der durch Kondensation zurückgewonnene Naphtaanteil wird erneut verdampft. Ein Teil des abgetrennten Wassers wird zur Einstellung eines Rücklaufs auf den Kopf der Strippkolonne aufgegeben.Out US Pat. No. 3,471,370 For example, a configuration for removing water from glycol amine solutions for gas drying purposes and desulfurizing the gas is known, which describes stripping with naphtha to remove small amounts of water from the solution, from about 6 to 2.5 vol%. For this purpose, a Napthastrom is led to the stripping of the glycol-amine solution by evaporation and subsequent condensation in a circle. The separation of the condensed water content is carried out by phase separation in the liquid phase naphtha-water. The water to be removed is withdrawn liquid from the system. Noncondensing portions of the stripping gas are discharged from the system in gaseous form. The recovered by condensation Naphtaanteil is evaporated again. A portion of the separated water is added to adjust a reflux to the top of the stripping column.

Ferner ist aus der Aufbereitung von H2 und CO2 haltigen Synthesegasen, Fischer-Tropsch Reaktionsprodukten u. ä. die Strippung physikalischer, physio-chemikalischer und chemischer Wasch- und Lösemittel mit anderen Gasen als Luft bekannt.Furthermore, from the treatment of H 2 and CO 2- containing synthesis gases, Fischer-Tropsch reaction products u. ä. the stripping of physical, physio-chemical and chemical detergents and solvents with gases other than air known.

EP 1 543 874 A2 beschreibt eine kombinierte Absorption und Hochdruckstrippung, bei der Druck der Strippung oberhalb des Absorptionsdrucks liegt. Das Strippgas kann erwärmt werden. Ein angegebener Applikationsfall ist z. B. die Entladung eines Rich-Waschmittels, wobei der ausgetriebene Flushgasstrom zur Verpressung in Öllagerstätten (enhanced oil recovery) bestimmt ist oder Verwendung in weiteren Synthesereaktionen finden soll. Als Strippgase sind Erdgas, Stickstoff, Kohlenwasserstoffe mit C2 und längerkettig angegeben. EP 1 543 874 A2 describes a combined absorption and high pressure stripping in which the pressure of the stripping is above the absorption pressure. The stripping gas can be heated. A specified application case is z. B. the discharge of a Rich detergent, wherein the expelled Flushgasstrom for pressing in oil reservoirs (enhanced oil recovery) is intended or should find use in other synthesis reactions. The stripping gases are natural gas, nitrogen, hydrocarbons with C2 and longer chains.

Das Strippen mit Wasserdampf und mit Produktgas, insbesondere für Gasreinigung und speziell zur Entfernung von einer oder allen sauren Gaskomponenten wie Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid aus Gasströmen wie Erdgas und technischen Gasen durch Chemiesorption in einem Zweikreisverfahren beinhaltet die DE 698 09 393 T2 ( US 6,139,605 ).Stripping with water vapor and with product gas, especially for gas purification and especially for the removal of one or all acidic gas components such as hydrogen sulfide and carbon dioxide from gas streams such as natural gas and industrial gases by chemisorption in a two-pass process includes DE 698 09 393 T2 ( US 6,139,605 ).

Das vorgeschlagene Verfahren zur Erzielung eines besonders hohen Desorptionsgrades des beladenen Waschmittels für CO2 mit einem Abreicherungsziel von deutlich unter 100 ppm im Produktgas erfolgt unter Teilung der Desorption, wobei der beladene Rich-Waschmittelstrom zuerst klassisch im Gegenstromkontakt mit Wasserdampf regeneriert wird. Ein Teil des Semi-Lean-Waschmittels wird erneut zur Grobabsorption zurückgeführt, während ein Teilstrom des Semi-Lean-Waschmittels zur Erhöhung des Desorptionsgrades zusätzlich mit dem Produktgas gestrippt wird. Das zusätzlich gestrippte Lean-Waschmittel wird in einer der Grobabsorption nachgeschalteten Feinreinigung verwendet. Der nach Strippung vorliegende Offgasstrom, bestehend aus desorbiertem CO2 und dem zur Strippung verwendeten Produktgas, wird vollständig auf den Rohgasfeed der Absorption zurückgeführt. Aus wirtschaftlichen Gründen muss der Strippgasstrom auf 0,01–5% des Produktgasstroms begrenzt bleiben.The proposed method for achieving a particularly high degree of desorption of the loaded detergent for CO 2 with a depletion target of well below 100 ppm in the product gas is carried out by sharing the desorption, wherein the loaded Rich detergent stream is first regenerated in a classical countercurrent contact with water vapor. Part of the semi-lean detergent is returned to coarse absorption, while a partial stream of the semi-lean detergent is additionally stripped with the product gas to increase the desorption level. The additional stripped lean detergent is used in a coarse absorption downstream fine cleaning. The existing after stripping offgas, consisting of desorbed CO 2 and the product gas used for stripping, is completely attributed to the Rohgasfeed the absorption. For economic reasons, the stripping gas flow must remain limited to 0.01-5% of the product gas flow.

Das Verfahren verbessert den Desorptionsgrad des in der Feinreinigung verwendeten Waschmittels und verschiebt die CO2-Desorptionsleistung intern auf die klassische Wasserdampfdesorption des Semi-Lean-Zweigs. Das Verfahren kann somit einen höheren Desorptiongrad des Waschmittels erzielen, behält jedoch die bereits skizzierten Nachteile der klassischen Wasserdampfdesorption.The process improves the desorption level of the detergent used in the fine cleaning and shifts the CO 2 desorption performance internally to the classical water vapor desorption of the semi-lean branch. The method can thus achieve a higher degree of desorption of the detergent, but retains the already outlined disadvantages of classical steam desorption.

Aus PCT WO 03/031028 ist ein Apparat bekannt, der der Strippung einer aminhaltigen Waschlösung mit Luft dient. Dazu wird die Waschlösung im Bereich von 90–130°C erwärmt und in einer Schüttungskolonne mit leicht komprimierter Umgebungsluft gestrippt. Der Apparat umfasst folgende Funktionsgruppen: eine Schüttungskolonne, ein beheiztes Flüssigkeitsreservoir mit Umlaufpumpe und einen mechanischen Koaleszenzabscheider zur Rückhaltung von Schäumen und mitgerissenen Tröpfchen. Einsatzzweck ist die Entfernung von CO2 in Konzentrationen von unter 1 Vol.%, zur Konditionierung der Brennluft von Brennstoffzellen. From PCT WO 03/031028 An apparatus is known which serves to strip an amine-containing washing solution with air. For this purpose, the washing solution is heated in the range of 90-130 ° C and stripped in a packed column with slightly compressed ambient air. The apparatus comprises the following functional groups: a bed column, a heated liquid reservoir with circulation pump and a mechanical coalescence separator for the retention of foams and entrained droplets. Purpose is the removal of CO 2 in concentrations of less than 1 vol.%, For conditioning the combustion air of fuel cells.

Die vorgeschlagene Anordnung besitzt jedoch den erwähnten erheblichen Nachteil, dass die Strippung mit Luft erfolgt und die Waschflüssigkeit einer oxidativen Belastung unterliegt, die zur Verkürzung ihrer Standzeit und Lebensdauer führt.However, the proposed arrangement has the mentioned significant disadvantage that the stripping is done with air and the washing liquid is subject to an oxidative stress, which leads to a shortening of their life and durability.

Die Dissertation J. S. Wallace „Development of a Carbon Dioxide Continous Scrubber (CDOCS) System for Alkaline Fuel Cells”, Univ. Canterbury, Neuseeland (2005) weist darauf hin, dass mit einer vergleichbaren Apparatur für eine repräsentative wässrige MEA-Glykollösung eine weitgehende oxidative Zerstörung des Waschmittels innerhalb von 4 Wochen Betriebszeit zu verzeichnen ist. Für größere Anlagen außerhalb des Labormaßstabs und für hohe Massenströme CO2 und/oder H2S ist eine derart kurzer Waschmittelstandzeit wirtschaftlich unbefriedigend, da mit hohen Kosten für Austausch und Entsorgung des oxidierten Waschmittels verbunden.The dissertation JS Wallace "Development of a Carbon Dioxide Continuous Scrubber (CDOCS) System for Alkaline Fuel Cells", Univ. Canterbury, New Zealand (2005) points out that with a comparable apparatus for a representative aqueous MEA glycol solution, extensive oxidative destruction of the detergent occurs within 4 weeks of operation. For larger systems outside the laboratory scale and for high mass flows of CO 2 and / or H 2 S such a short detergent life is economically unsatisfactory, as associated with high costs for replacement and disposal of the oxidized detergent.

Ein zweiter Nachteil ist darin zu sehen, das ein hoher Strippgasbedarf anfällt. Sobald eine Strippung mit einem anderen Gas als Luft erfolgt, ist der Aufwand zur Bereitstellung dieses Strippgases zu berücksichtigen. Der Artikel von Owen J. Curnow, Susan P. Krumdiek, Elizabeth M. Jenkins, „Regeneration of Carbon Dioxide Saturated Monoethanolamine – Glycol Aqueous Solutions at Atmospheric Pressure in a Packed Rubble Reactor”, Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 1085–1089 , beschreibt die Strippung von CO2 aus einer wässrigen MEA-Glykollösung mit Stickstoff. Der angegebene Stickstoffüberschuss liegt um den Faktor 5–20 über dem Volumen des desorbierten CO2. Das desorbierte CO2 wird zusammen mit dem Strippgas an die Umgebung abgegeben. Möglich ist auch eine Verwendung von Helium und Argon. Nachteilig für Anwendungen außerhalb kleiner Laborapplikationen ist der daraus notwendige hoher Aufwand zur Bereitstellung des Strippgases.A second disadvantage is the fact that a high Strippgasbedarf accrues. As soon as a stripping is carried out with a gas other than air, the expense of providing this stripping gas must be considered. The article of Owen J. Curnow, Susan P. Krumdiek, Elizabeth M. Jenkins, "Regeneration of Carbon Dioxide Saturated Monoethanolamines - Glycol Aqueous Solutions at Atmospheric Pressure in a Packed Rubble Reactor", Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 1085-1089 , describes the stripping of CO 2 from an aqueous MEA glycol solution with nitrogen. The stated excess of nitrogen is 5-20 times greater than the volume of desorbed CO 2 . The desorbed CO 2 is released together with the stripping gas to the environment. It is also possible to use helium and argon. A disadvantage for applications outside of small laboratory applications is the high expenditure required for providing the stripping gas.

Mit EP 1 967 249 A1 wird ein Verfahren auf Basis einer Zweiphasendestillation zur Nutzung von Niedertemperaturwärme für die Regeneration von CO2-Lösungsmitteln bei der CO2 Abtrennung aus Abgasen mittels CO2-Wäsche vorgeschlagen. Es beschreibt eine primär für Kraftwerke bestimmte Möglichkeit zur Strippung wässriger Aminlösungen, die eine Kombination aus Absorption und einer kombinierten Desorption betrifft.With EP 1 967 249 A1 a method based on a two-phase distillation for the use of low-temperature heat for the regeneration of CO 2 solvents in the CO 2 separation from exhaust gases by CO 2 scrubbing is proposed. It describes a primary power plant stripping option for aqueous amine solutions involving a combination of absorption and combined desorption.

Letztere realisiert in einer Desorberkolonne die Kombination einer strippunterstützten Waschmitteldesorption mit einer klassischen Wasserdampfdesorption. Ein umlaufender Strippgasstrom wird durch Kondensation und in einigen Ausführungsvarianten auch durch einen nachgeschalteten Abscheider für das Strippgas aus dem abgetrennten CO2 Strom sichergestellt.The latter realizes in a desorber column the combination of a stripping-assisted detergent desorption with a classical steam desorption. A circulating Strippgasstrom is ensured by condensation and in some embodiments, also by a downstream separator for the stripping gas from the separated CO 2 stream.

Dies reduziert die Möglichkeiten zum Schutz des Waschmittels vor thermischen Belastungen, da das Waschmittel im Lean-Reboiler dann doch mit voller Desorptions-temperatur von 110–130°C beaufschlagt wird.This reduces the possibility of protecting the detergent from thermal stress since the detergent in the lean reboiler is then subjected to a full desorption temperature of 110-130 ° C.

Da die Applikation vorrangig mit Blick auf die CO2 Deponierung konzipiert wurde, ist der Aspekt einer praktisch vollständigen. Rückhaltung des Strippgases nicht entwickelt. Insbesondere ist die Rückhaltung des Strippgases aus dem CO2 Strom nicht näher bestimmt und im Detail beschrieben.Since the application was designed primarily with a view to CO 2 landfill, the aspect of a practically complete. Retention of the stripping gas not developed. In particular, the retention of the stripping gas from the CO 2 stream is not specified and described in detail.

Da im Nicht-Kraftwerksbereich eine CO2-Abgabe an die Umgebung als häufiger Nutzungsfall zu betrachten ist, und sich eine Abgabe von organischen Strippgasen an die Umgebung aus ökologischen Gründen praktisch verbietet, ist eine Weiterentwicklung des Standes der Technik dringend geboten, um Umweltbelastungen auszuschließen und zugleich die energetischen Vorzüge nutzen zu können.As in the non-power sector, a CO 2 discharge to the environment is to be regarded as a frequent use case, and a discharge of organic stripping to the environment for environmental reasons practically prohibits a further development of the prior art is urgently required to exclude environmental pollution and at the same time to be able to use the energetic advantages.

Darüber hinaus enthält die Schrift keinen Ansatz zur Optimierung des Strippgaseinsatzes. Speziell für kleinere genutzte Wärmequellen von z. B. einigen MW thermischer Leistung ist feineres thermisches Management zur Maximierung der CO2 Abscheidung bei minimalem Wärmeeintrag sinnvoll.In addition, the document contains no approach to optimize the Strippgaseinsatzes. Especially for smaller used heat sources of z. B. some MW thermal performance is finer thermal management to maximize the CO 2 deposition with minimal heat input makes sense.

O. g. Schrift kombiniert zudem Absorption und Desorption sehr eng und sieht insbesondere vor, die Semilean- und Lean-Bereitstellung anlagentechnisch in einer Einheit zu realisieren. Insbesondere stellt die skizzierte Aufgabe des Rich-Mediums über einen Wärmeübertrager eine Einschränkung dar, da eine zu geringer Wärmestrom des Rich-Mediums bei der Kolonnenaufgabe zur unerwünschten Kondensationserscheinungen des Strippgases im oberen Kolonnensegment führen kann.O. g. Writing also combines absorption and desorption very closely and, in particular, provides for the realization of the Semilean and Lean provision in one unit. In particular, the outlined task of the rich medium on a heat exchanger is a limitation because too low heat flow of the rich medium in the column task can lead to undesirable condensation phenomena of the stripping gas in the upper column segment.

Für die Behandlung kohlenwasserstoffhaltiger Gasgemische und für die Abscheidung von CO2 sind weitere Verfahren bekannt, die im folgenden vertieft werden. Ein übliches Aufbereitungsverfahren von Kohlenwasserstoffen beruht auf der Separation höherer Kohlenwasserstoffe durch Tiefkühlkondensation und vorgeschalteter adsorptiver Trocknung mittels Glykol. Die Tiefkühlkondensation ist ein verfahren- und energieaufwändiger Prozess, der nach der Entspannung eine Verdichtung der Gasströme bedingt. Teilweise ist zusätzlich eine Vorkühlung der Gasströme erforderlich. Durch Anwendung eines geeigneten Membranverfahren zur Feinabreicherung von Kohlenwasserstoffen können der Energiebedarf und damit die Kosten gesenkt werden, da die Gase nicht der o. g. Vorkonditionierung unterzogen werden müssen. Das Membranverfahren stellt damit ein umweltschonenderes Verfahren dar.For the treatment of hydrocarbon-containing gas mixtures and for the deposition of CO 2 , other methods are known, which are deepened in the following. A common treatment process of hydrocarbons is based on the separation of higher hydrocarbons by deep-freeze condensation and upstream adsorptive drying by means of glycol. The deep-freeze condensation process is a process and energy consuming, which causes a compression of the gas streams after the relaxation. In some cases, an additional pre-cooling of the gas streams is required. By applying a suitable membrane process for the fine depletion of hydrocarbons, the energy requirement and thus the costs can be reduced since the gases do not have to undergo the above-mentioned preconditioning. The membrane process thus represents a more environmentally friendly process.

Bezüglich vorliegenden Trennproblems ist der Einsatz von Polymermembranen zur Anreicherung von Kohlendioxid aus Gasströmen bekannt. Diese Trennmethodik ist jedoch im vorliegendem Fall aufgrund der zu bewältigende Stoffströme technisch ungünstig, da bevorzugt geringe Stoffmengen mittels Membranen handhabbar sind und die erzielbaren Trennscharfen für eine gefahrlose direkte Ableitung des Offgases in die Umgebung nicht ausreichenWith regard to the present separation problem, the use of polymer membranes for the enrichment of carbon dioxide from gas streams is known. However, this separation method is technically unfavorable in the present case due to the mass flows to be handled, since preferably small amounts of material can be handled by membranes and the achievable Trennscharfen for a safe direct discharge of the off-gas into the environment are not sufficient

Im Allgemeinen ist zur Separation bzw. Anreicherung von Kohlenwasserstoffen aus Kohlendioxid vor allem Methan Gegenstand des allgemeinen Interesses. Zum Beispiel wird in DE 10 2007 058 548 B4 der Einsatz einer Membran beschrieben, die Rohbiogas in einen methanangereichertem und einen methanabgereichertem Produktstrom überführt.In general, for the separation or enrichment of hydrocarbons from carbon dioxide, especially methane is of general interest. For example, in DE 10 2007 058 548 B4 describes the use of a membrane that converts raw biogas into a methane-enriched and a methane-depleted product stream.

Neben der notwendigen und schwer handhabbaren hohen Gasströme durch Membranen ist vor allem die schlechte Trennleistung bei schwer kondensierbaren Komponenten nachteilig. Im Gegensatz dazu erwiesen sich Verbindungen, die in einer Membran kondensieren können und nach einem Adsorptions-Diffusion-Mechanismus abgetrennt werden als technologisch einfacher handhabbar. Des Weiteren ist eine Feinabreicherung begünstigt in Hinblick auf zu bewältigende niedrige Gasströme.In addition to the necessary and difficult to handle high gas flows through membranes, especially the poor separation performance is disadvantageous for difficult to condense components. In contrast, compounds that can condense in a membrane and separated by an adsorption-diffusion mechanism have proven to be more technologically easier to handle. Furthermore, a fine depletion is favored in terms of manageable low gas flows.

Eine Vielzahl diesbezüglicher Arbeiten erfolgte auf dem Gebiet der Kohlenwasserstoffkonditionierung, wobei bevorzugt eine leicht kondensierbare Komponente, wie ein höherer Kohlenwasserstoff (HKW) von einer schwer kondensierbaren abgetrennt wurde. Zur Feinabreicherung von Flushgasen von CO2 muss daher ein deutlicher Unterschied im Kondensationsverhalten vorliegen.Much work has been done in the field of hydrocarbon conditioning, with preferably a readily condensable component, such as a higher hydrocarbon (HKW), being separated from a hardly condensable one. For the fine depletion of flushing gases of CO 2 , therefore, a clear difference in the condensation behavior must be present.

Im Artikel „Erdölgaskonditionierung mit Hilfe von permeablen Membranen” von G. HINNERS in ERDÖL ERDGAS KOHLE 120. Jg. 2004, Heft 2 wird die Erprobung von polymerbasierten Membranen zur Abtrennung von HKW aus Erdgasen unter erhöhten Druckbedingungen beschrieben. Diese zeigen den Nachteil, durch die im Gasstrom enthaltene Feuchte und HKW zu quellen, wodurch die Selektivität sinkt. Voraussetzung zur Nutzung derartiger Membranen wäre deshalb eine vollständige Vortrocknung der Gasströme.In the article "Gas conditioning by means of permeable membranes" by G. HINNERS in ERDÖL ERDGAS KOHLE 120th ed. 2004, Issue 2 the trial of polymer-based membranes for the separation of HKW from natural gases under elevated pressure conditions is described. These show the disadvantage of swelling due to the moisture and HKW contained in the gas stream, whereby the selectivity decreases. The prerequisite for the use of such membranes would therefore be complete predrying of the gas streams.

Im Gegensatz dazu besitzen Membranen aus anorganisch-nichtmetallischen Werkstoffen diese Quellfähigkeit nicht und sind dadurch vielseitiger einsetzbar. Hinzu kommt ihre hohe chemische Resistenz, Druck- und Druckwechselbeständigkeit sowie thermische Stabilität.In contrast, membranes made of inorganic-non-metallic materials do not have this swelling capacity and are therefore more versatile. In addition, their high chemical resistance, pressure and pressure swing resistance and thermal stability.

Voraussetzung für eine selektive Trennung ist eine einheitliche Porenweite des anorganischen Membranmaterials in der Molekülgröße der zu trennenden Komponenten. Geeignet sind daher Membranen aus Zeolith, da diese ein inhärentes, definiertes Porensystem aufweisen. Speziell für die Trennung unpolarer Komponenten eignet sich der hydrophobe Silikalith oder aluminiumarmer ZSM-5 aus der Gruppe der MFI-Zeolithe.A prerequisite for a selective separation is a uniform pore size of the inorganic membrane material in the molecular size of the components to be separated. Therefore, zeolite membranes are suitable because they have an inherent, defined pore system. The hydrophobic silicalite or low-aluminum ZSM-5 from the group of MFI zeolites is particularly suitable for the separation of nonpolar components.

So beschreibt WO 94/01209 die Synthese dichter ZSM-5 Schichten und deren Einsatz bei der Selektivadsorption u. a. von Kohlenwasserstoffen bis zu einem angewandten Feeddruck von 100 kPa.So describes WO 94/01209 the synthesis of dense ZSM-5 layers and their use in the selective adsorption of hydrocarbons up to an applied feed pressure of 100 kPa.

In DE 695 33 513 T2 wird von der prinzipiellen Trennmöglichkeit verschiedener sogenannter Einsatzmaterialien berichtet, die auch aus Kohlenwasserstoffen, wie sie in Erdgasen zu finden sind, bestehen können. Dabei wird jedoch vom Trennprinzip der molekularen Diffusion (pFeed = pPermeat) ausgegangen.In DE 695 33 513 T2 is reported by the principle separation of various so-called feedstocks, which may also consist of hydrocarbons, such as those found in natural gas. However, the separation principle of molecular diffusion (p feed = p permeate ) is assumed.

DE 10 2004 001 974 A1 wird die Möglichkeit der Olefinseparation unter erhöhten Druckbedingungen beschrieben. Es wird die Trennung engsiedender Gemische nach Molekülradien beschrieben. Hier wird von feedseitigen Drücken von 1 bis 100 bar und einem permeatseitigen Druck von 0,01 bis 10 bar berichtet. In der in DE 10 2004 001 974 A1 beschriebenen Erfindung strömen bevorzugt die Moleküle mit kleineren Durchmessern durch die Membran, z. B. 1-Buten wird im Permeat angereichert während 2-Butene zurückgehalten werden. DE 10 2004 001 974 A1 the possibility of olefin separation under elevated pressure conditions is described. It describes the separation of close-boiling mixtures by molecular radii. Here, feed side pressures of 1 to 100 bar and a permeate side pressure of 0.01 to 10 bar are reported. In the in DE 10 2004 001 974 A1 described invention preferably flow the molecules with smaller diameters through the membrane, for. B. 1-butene is enriched in the permeate while 2-butenes are retained.

In DE 693 26 254 T2 wird beschrieben, dass es möglich ist, Butane von Methan mittels trägergestützter MFI-Membranen zu trennen, wobei durch Adsorption der höhere Kohlenwasserstoff im Permeat angereichert wird. Verwendet wurden dabei poröse Metallträger sowie als selektive Schicht ZSM-5-Zeolithe, welche im Gegensatz zum Silikalith aluminiumhaltig und damit hydrophiler sind. Die Permeationsversuche erfolgten unter Einsatz eines Sweepgases auf der Permeatseite.In DE 693 26 254 T2 It is described that it is possible to separate butanes from methane by means of supported MFI membranes, whereby adsorption increases the higher hydrocarbon in the permeate. Porous metal carriers were used as well as ZSM-5 zeolites as selective layer, which in contrast to silicalite are more aluminous and therefore more hydrophilic. The permeation tests were carried out using a sweep gas on the permeate side.

Weitere Trennungen von Kohlenwasserstoffen und vergleichbaren Komponenten an anorganischen porösen Membranen wurden beschrieben. Beispielsweise wurde durch Santamaria et al. [M. Arruebo et al., Separation and Purification Technology 25 (2001) 275–286] an MFI-Membranen die Trennung von Erdgaskomponenten bei 1–4 bar und Druckdifferenzen bis zu 3 bar beschrieben. Hier und wie bei allen bisherigen beschriebenen Trennungen von Erdgas- und Erdölbegleitgaskomponenten nach der Adsorptionsmethode erfolgt die Trennung bevorzugt durch die sogenannte Oberflächendiffusion, die sich bislang nach Erhöhung des Feeddruckes und der Differenzdrücke zwischen Feed und Permeat verschlechterte.Further separations of hydrocarbons and comparable components on inorganic porous membranes have been described. For example, was through Santamaria et al. [M. Arruebo et al., Separation and Purification Technology 25 (2001) 275-286] on MFI membranes the separation of natural gas components at 1-4 bar and pressure differences up to 3 bar described. Here and as in all previously described separations of natural gas and Erdölbegleitgas components according to the adsorption method, the separation is preferably carried out by the so-called surface diffusion, which has so far deteriorated after increasing the feed pressure and the differential pressures between feed and permeate.

Zeolithmembranen auf porösen Trägern können auf verschiedene Weisen präpariert werden. Üblich sind die in-situ Kristallisation direkt auf dem Träger, oder aber die seedgestützte Synthese für ein orientierteres, gleichmäßigeres Wachstum.Zeolite membranes on porous supports can be prepared in various ways. Common is in situ crystallization directly on the support, or seed-based synthesis for more oriented, uniform growth.

Dazu werden in der Regel separat Seedkristalle hergestellt und abgeschieden, siehe Schriften DE 10 2004 0001 974 A1 bzw. DE 100 27 685 B4 . Oder aber eine Seedschicht wird direkt auf dem Träger während eines gesonderten Syntheseschritts erzeugt, wie in Patentschrift DE 103 04 322 A1 beschrieben. Anschließend erfolgt die Bildung einer durchgängigen Syntheseschicht aus einer verdünnten Lösung heraus, die vor allem das Kristallwachstum unterstützen soll. Beide Methoden sind allerdings sehr verfahrensintensiv.Seed crystals are usually prepared and separated separately, see Fonts DE 10 2004 0001 974 A1 respectively. DE 100 27 685 B4 , Or a seed layer is produced directly on the support during a separate synthesis step, as in patent DE 103 04 322 A1 described. Subsequently, the formation of a continuous synthesis layer out of a dilute solution, which is mainly to support crystal growth. Both methods are very process-intensive.

In der Offenlegungsschrift DE 101 07 539 A1 wird die Erzeugung einer Kompositmembran auf einem keramischen, porösen Trägermaterial beschrieben, auf dem eine mesoporösen Zeolitschicht abgeschieden wird, wobei nachfolgend die geschlossenen Zeolithschicht auf bzw. innerhalb deren Oberfläche durch hydrothermale Synthese erzeugt wird. Es werden keine näheren Angaben zu dieser mesoporösen Zwischenschicht und Durchführung der hydrothermalen Synthese gemacht.In the published patent application DE 101 07 539 A1 describes the production of a composite membrane on a ceramic, porous support material, on which a mesoporous zeolite layer is deposited, wherein subsequently the closed zeolite layer is formed on or within the surface thereof by hydrothermal synthesis. No details are given on this mesoporous intermediate layer and the hydrothermal synthesis.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es aus wirtschaftlichen Gründen angebracht, die beladene aminhaltige Waschmittellösung zu regenerieren, um sie entladen in neuerlicher Verwendung im Kreislauf zu fahren. Ferner kann es verfahrensbedingt erforderlich sein, chemisch gebundene H2S und/oder CO2 Anteile weitgehend bis vollständig aus der aminhaltigen Waschmittellösung zu entfernen.Based on the above-mentioned prior art, it is appropriate for economic reasons to regenerate the loaded amine-containing detergent solution in order to recycle it in recycle use. Furthermore, it may be necessary by the process to remove chemically bound H 2 S and / or CO 2 fractions largely or completely from the amine-containing detergent solution.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zumindest teilweisen Regeneration einer bei der Reinigung von Gasen anfallenden aminhaltigen Waschmittellösung, in der CO2 und/oder Schwefelverbindungen chemisch gebunden sind, zu schaffen, das bei geringem Flushgasverbrauch eine Desorption beladener Waschmittellösung bei einer Temperatur bevorzugt unterhalb des Siedepunktes der Waschmittellösung, nämlich druckabhängig unter +100°C erlaubt, so die oxidative Belastung der Waschmittellösung vermindert, deren Standzeit erhöht und damit die Alterung wesentlich verzögert. Insgesamt soll so eine wirtschaftliche Betriebsweise ermöglicht und zugleich soll ein minimaler Gehalt des Flushgases im CO2-Off-Gas sichergestellt werden.The invention is therefore an object of the invention to provide a process for the at least partial regeneration of an obtained in the purification of gases amine-containing detergent solution in which CO 2 and / or sulfur compounds are chemically bonded, which at low flush gas consumption desorption laden detergent solution at a temperature preferably below the boiling point of the detergent solution, namely pressure-dependent allowed below + 100 ° C, so reduces the oxidative stress of the detergent solution, increases their life and thus significantly retards aging. Overall, such an economical operation is to allow and at the same time a minimum content of the flushing gas in the CO 2 -Off gas is to be ensured.

Das Verfahren soll insbesondere geeignet sein, diejenigen technisch nutzbaren Wärmepotentiale, die unterhalb des Siedepunktes der Waschmittellösung liegen, zu nutzen.The method should be particularly suitable to use those technically usable heat potentials that are below the boiling point of the detergent solution.

Zur Durchführung des Verfahrens ist entsprechend den genannten Parametern eine geeignete Einrichtung mit einer effizienten Technik zur Rückhaltung unerwünschter, mit dem Off-Gas mitgeführter Anteile, zu schaffen.For carrying out the method, a suitable device with an efficient technique for the retention of unwanted, with the off-gas entrained shares to create according to the parameters mentioned.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angeführt.According to the invention the object is achieved by the features specified in claim 1. The advantageous embodiment of the method are set forth in claims 2 to 10.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage ist Gegenstand des Anspruchs 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 12 und 14 angegeben.A suitable for carrying out the process plant is the subject of claim 11. Further advantageous embodiments are given in claims 12 and 14.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass:

  • /1/ die beladene Rich-Waschmittellösung unter Nutzung einer Wärmequelle, beispielsweise der Abwärme von Blockheizkraftwerken (BHKW), die typischerweise mit Temperaturen von bis zu +98°C verfügbar ist oder auch das von Wärmepumpen und/oder Solaranlagen bereitgestellte Wärmepotentiale für die Regeneration von aminhaltiger Waschmittellösungen genutzt wird, in dem in einer Heizzone die betreffende wässrige Waschmittellösung auf eine Temperatur unterhalb ihres druckabhängigen Siedepunktes, wenigstens auf 20°C bis vorzugsweise auf 96°C erwärmt wird (Verfahrensschritt A);
  • /2/ ein weiterer, der Waschmittellösung zugeführter chemisch inerter bzw. den Betriebsablauf durch chemische Nebenreaktionen nicht störender Stoff, sich bei der angelegten Temperatur oberhalb seines Siedepunktes und somit im gasförmigen Aggregatzustand befindet bzw. in diesen übergeht und als Flushgas fungiert und die Strippung des chemisch fixierten CO2 und chemisch gebundener Schwefelverbindungen aus der Waschmittellösung in das Offgas bewirkt;
  • /3/ die erwärmte Waschmittellösung in einer Strippzone mit dem gasförmigen Flushgas intensiv für eine mittlere Verweilzeit von 3 Minuten bis 180 Minuten, vorzugsweise von 30–80 Min. in Kontakt gebracht wird, wobei die aminhaltige Waschmittellösung vom Flushgas gestrippt und gelöstes CO2 bzw. gelöste Schwefelverbindungen ausgetrieben werden (Verfahrensschritt B); dies kann mittels Blasen-, Füllkörper-, Packungskolonnen, Membrankontaktoren oder Gegenstrom-Sprühkolonnen oder eine Kolonne, die statische Mischelemente enthält, in dem ein Teil der beladenen Waschmittellösung im Gegenstrom zum Flushgas geführt wird, erfolgen;
  • /4/ mitgerissene Flüssigkeitspartikel, Schäume u. ä. werden in einer anschließenden Koaleszenz- und Schaumabscheidezone abgefangen und wieder in den Flüssigkeitskreislauf der vorgelagerten Heiz- und/oder Strippzone zurückgeführt und damit einen unerwünschten Flüssigkeitstransport in den abfürenden Gasweg des Offgas-Flushgasgemischs unterbinden;
  • /5/ die Flushgaskomponente aus dem Gemisch mit dem desorbierten CO2 und/oder Schwefelverbindungs-Anteil über eine mindestens zweistufig geführte Abtrennung zurückgewonnen wird, wobei in einer ersten Stufe, einem Gasverflüssiger, durch Abkühlung oder durch eine Kombination von Abkühlung und Druckerhöhung eine Kondensation des Flushgases erfolgt, so dass ein Flushgasanteil aus dem Offgasstrom nach Kondensation als abtrennbare Flüssigkeit vorliegt und am Ausgang Flüssigkeit des Gasverflüssigers zusammen mit weiteren mitauskondensierenden Gaskomponenten wie z. B. Wasser abgezogen wird (Verfahrensschritt C);
  • /6/ der verbliebene, nicht kondensierte Flushgasanteil innerhalb des CO2 und/oder H2S haltigen Offgasgemischs in einem zweiten Verfahrensschritt (Verfahrensschritt D) in eine Flushgasabtrennung abgeleitet und so:
  • a) durch eine einzelne Membran oder eine Membrankaskade, oder
  • b) durch physikalische Adsorption oder bevorzugte Porenkondensation an geeigneten Zeolithen oder Aktivkohlen, mit und ohne deren Regeneration, oder
  • c) durch eine Wasche, oder
  • d) durch eine beliebige Kombination von Membran, Adsorptions- und Waschverfahren weiter abgetrennt wird; wobei der in der Flushgasabtrennung, d. h. der der Kondensation folgenden Separationsstufe, zurückgewonnene Flushgasanteil durch Kondensation verflüssigt oder aber gasförmig belassen wird.
According to the invention, it is provided that:
  • / 1 / the loaded rich detergent solution using a heat source, such as the waste heat of cogeneration units (CHP), which is typically available with temperatures up to + 98 ° C or also provided by heat pumps and / or solar thermal energy potentials for the regeneration of amine-containing detergent solutions is used in which in a heating zone, the aqueous detergent solution in question is heated to a temperature below its pressure-dependent boiling point, at least to 20 ° C to preferably at 96 ° C (process step A);
  • / 2 / another, the detergent solution supplied chemically inert or the operation by chemical side reactions non-interfering substance is located at the applied temperature above its boiling point and thus in the gaseous state and passes into this and acts as a flushing gas and the stripping of the chemical fixed CO 2 and chemically bound sulfur compounds from the detergent solution into the offgas causes;
  • / / The heated detergent solution in a stripping zone is contacted intensively with the gaseous flushing gas for a mean residence time of from 3 minutes to 180 minutes, preferably from 30-80 minutes, the amine-containing detergent solution being stripped of the flushing gas and dissolved CO 2 or dissolved sulfur compounds be driven off (step B); this can be done by means of bubble, packing, packing columns, membrane contactors or countercurrent spray columns or a column containing static mixing elements in which a portion of the loaded detergent solution is passed in countercurrent to the flushing gas;
  • / 4 / entrained liquid particles, foams and the like Ä. Are intercepted in a subsequent coalescing and Schaumabscheidezone and returned to the liquid circulation of the upstream heating and / or stripping and thus prevent unwanted liquid transport in the abfürenden gas path of the offgas Flushgasgemischs;
  • / 5 / the flush gas component is recovered from the mixture with the desorbed CO 2 and / or sulfur compound content via a separation carried out at least two stages, wherein in a first stage, a gas liquefier, by cooling or by a combination of cooling and pressure increase a condensation of the Flushing takes place, so that a Flushgasanteil from the offgas stream after condensation is present as a separable liquid and at the output liquid of the gas liquefier together with other mitauskondensierenden gas components such. B. water is withdrawn (step C);
  • / 6 / the remaining, non-condensed Flushgasanteil within the CO 2 and / or H 2 S-containing offgas mixture in a second process step (step D) derived in a Flushgasabtrennung and so:
  • a) by a single membrane or a membrane cascade, or
  • b) by physical adsorption or preferred pore condensation on suitable zeolites or activated carbons, with and without their regeneration, or
  • c) by a wash, or
  • d) is further separated by any combination of membrane, adsorption and washing processes; wherein the recirculated in the Flushgasabtrennung, ie the condensation of the subsequent separation stage, liquefied flue gas fraction is liquefied or left in gaseous form.

Das Trennmembranmaterial zur Separation des CO2-Flushgasgemischs in a) zeichnet sich durch seine meso- und makroskopische Dichtheit aus. Membranmaterial können daher sein: keramische, dichte mikroporöse Schichten (Zeolithmembranen) oder dichte Polymermembranen Zeolithmembranen arbeiten nach dem Prinzip der Adsorptionsdiffusion bzw. bevorzugte Porenkondensation. Polymermembranen arbeiten bevorzugt nach dem Prinzip der Lösungs-Diffusion.The separation membrane material for separating the CO 2 -flush gas mixture in a) is characterized by its meso and macroscopic tightness. Membrane material can therefore be: ceramic, dense microporous layers (zeolite membranes) or dense polymer membranes zeolite membranes operate on the principle of adsorption diffusion or preferred pore condensation. Polymer membranes preferably work on the principle of solution diffusion.

Zur Flushgasabtrennung können auch adsorptive Verfahren zur selektiven Bindung von Gasbestandteilen vorgesehen werden, etwa die Bindung an einer Zeolithschüttung. Bei Vollbeladung wird diese regeneriert und wieder verfügbares Flushgas in den Kreislauf zurückgeführt bzw. aus dem System ausgeschleust.For Flushgasabtrennung and adsorptive methods for the selective binding of gas components can be provided, such as binding to a Zeolithschüttung. When fully charged, this is regenerated and again available flushing gas is returned to the circulation or discharged from the system.

Nutzbar sind auch Waschverfahren zur Bindung des gasförmigen Flüsssiggasanteils z. B. unter Nutzung einer selektiven Löslichkeit des Flushgases in einem Lösemittel, um den Austrag von Flushgas aus dem System zu minimieren.

  • /7/ das flüssig oder gasförmig vorliegende Flushgas erneut in der Strippzone verwendet und im Kreislauf geführt wird (Verfahrensschritt E), indem das kondensierte flüssige Flushgas in einer beheizten Verdampfungszone verdampft und über einen ersten Eintragungsweg gasförmig in die Strippzone eingetragen und mit der beladenen Waschmittellösung in einen intensiven Kontakt gebracht wird und das nach Passieren der Verdampfungszone flüssig verbleibene Flushgasanteile flüssig in die mit der zu desorbierenden Waschmittellösung gefüllte Heiz- und/oder Kontaktzone verbracht werden bzw. dass über einen zweiten Eintragungsweg das Flushgas im flüssigem Aggregatzustand direkt in die mit der zu desorbierenden Waschmittellösung gefüllten Heizzone und/oder Strippzone verbracht wird, und hier in der Waschmittellösung verdampft, wobei nicht verdampfende Kondensatanteile, insbesondere Wasser, von der aminhaltig Waschmittellösung aufgenommen werden.
  • /8/ die Abtrennung des Flushgases vom Offgastrom auch dessen Wasseranteil umfassen kann, der z. B. zur Trocknung des Offgases oder zur Regulierung des Wassergehalts der aminhaltigen Waschmittellösung auch gesondert abgezogen werden kann;
  • /9/ als Flushgas Verwendung findet:
  • – chemisch inerte organische Stoffe geeignet zur bevorzugten Abtrennung an keramischen Membranen (Trennprinzip Adsorptionsdiffusion bzw. bevorzugte Porenkondensation) bzw. Polymermembranen (Trennprinzip Lösungs-Diffusion) oder
  • – chemisch inerte organische Stoffe geeignet zur physikalischen Adsorbtion z. B. an Zeolithen oder
  • – chemisch inerte organische Stoffe geeignet zur Ad- und Absorbtion in Waschlösungen, wie z. B. polaren Lösemitteln oder
  • – chemisch inerte organische Stoffe mit einem Siedepunkt oberhalb des Frostpunkts der wässriger Aminlösung bis unterhalb des Siedepunktes der wässrigen Aminlösung oder
  • – organische Stoffe, bevorzugt Kohlenwasserstoffe oder Alkohole jedoch mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen je Molekül oder mehr.
Also useful are washing process for binding the gaseous Flüssigsgasgasz z. Using a selective solubility of the flushing gas in a solvent to minimize the discharge of flushing gas from the system.
  • / 7 / the liquid or gaseous flue gas used again in the stripping zone and recirculated (step E) by the condensed liquid flushed gas evaporated in a heated evaporation zone and introduced via a first entry path gaseous in the stripping zone and with the loaded detergent solution in an intense contact is made and the liquid remaining after passing the evaporation zone Flushgasanteile liquid spent in the filled with the desorbed detergent solution heating and / or contact zone or that a second entry way the flushing gas in the liquid state directly into the desorbing with the Detergent solution filled heating zone and / or stripping zone is spent, and evaporated here in the detergent solution, wherein non-evaporating condensate, in particular water, are absorbed by the amine-containing detergent solution.
  • / 8 / the separation of the flush gas from Offgastrom may also include its water content, the z. B. for drying the off-gas or for regulating the water content of the amine-containing detergent solution can also be deducted separately;
  • / 9 / is used as a flush gas:
  • - Chemically inert organic substances suitable for the preferred separation of ceramic membranes (separation principle adsorption or preferred pore condensation) or polymer membranes (separation principle solution-diffusion) or
  • - chemically inert organic substances suitable for physical adsorption z. B. to zeolites or
  • - Chemically inert organic substances suitable for adsorption and absorption in washing solutions, such. As polar solvents or
  • - Chemically inert organic substances having a boiling point above the freezing point of the aqueous amine solution to below the boiling point of the aqueous amine solution or
  • - Organic substances, preferably hydrocarbons or alcohols but having 2 to 7 carbon atoms per molecule or more.

Der erzielbare Desorptionsgrad liegt – abhängig von der effektiven Strippzeit und Strippintensität, der Art der wässrigen Aminwaschlösung und dessen Temperatur für Temperaturen um 100°C bei über 50% der chemischen CO2 Absorptionskapazität einer beladenen aminhaltigen Waschmittellösung. The achievable degree of desorption is - depending on the effective stripping time and stripping intensity, the type of aqueous amine washing solution and its temperature for temperatures around 100 ° C at over 50% of the CO 2 chemical absorption capacity of a loaded amine-containing detergent solution.

Bei einer temperatur- und beladungsabhängigen Desorptionszeit von 30 bis 80 Minuten erfährt die Waschmittellösung eine CO2 Entladung von 50...60% ihrer eintrittseitigen Ausgangsbeladung. Die erzielte Entladung lasst sich direkt anhand von Parametern für den Beladungsgrad der Waschflüssigkeit wie pH-Wert, Dichte, Leitfähigkeit bestimmen und als Kriterium für das Erreichen der erforderlichen mittleren Verweilzeit der Waschmittellösung in der Strippung heranziehen. Darüber hinaus ist auch die direkte spektrometrische Bestimmung des Waschmittel-Beladungsgrades möglich. Eine weitere Methode besteht in der direkten Bestimmung der ausgetragenen CO2 Menge im Offgasstrom unter Nutzung der CO2 Konzentration und des Offgas-Volumenstroms.At a temperature and load-dependent desorption time of 30 to 80 minutes, the detergent solution undergoes a CO 2 discharge of 50 to 60% of its inlet-side initial charge. The discharge achieved can be determined directly on the basis of parameters for the degree of loading of the washing liquid such as pH, density, conductivity and as a criterion for achieving the required average residence time of the detergent solution in the stripping. In addition, the direct spectrometric determination of the detergent loading level is possible. Another method is the direct determination of the amount of CO 2 discharged in the offgas stream using the CO 2 concentration and the offgas volume flow.

In einigen Fällen, etwa zur Einhaltung höchster emissionsseitiger Anforderungen, z. B. hinsichtlich der zulässigen freigesetzten Menge an organischem Kohlenstoff, kann die Nachschaltung einer Nachverbrennungsanlage erfolgen, die zugleich auch sonstige mittransportierte Kohlenwasserstoffanteile oxidieren kann.In some cases, for example to comply with the highest emission requirements, such. As regards the permitted amount of released organic carbon, the downstream of an afterburner can be done, which can also oxidize other mittransportierte hydrocarbon shares at the same time.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst die nachfolgenden im Wirkungsverbund stehenden Funktionselemente, dass da sind:

  • a) eine Desorptionskolonne mit einer Heizzone, einer Strippzone und eine Koaleszenz- und Schaumabtrennzone in Kaskadenanordnung,
  • b) ein CO2-Sensor zur Messung der CO2-Konzentration des aus der Koaleszenz- und Schaumabtrennzone abgeführten Flushmedium-Offgas-Gemischs und zur Einstellung des Flushgasvolumenstromes,
  • c) eine Kühlzone für das Flushmedium-Offgas-Gemisch unter Einbezug des Waschmittelstroms oder eines separaten Kühlmittelstrom, beispielsweise durch einen Kaltwassersatz bereitgestellt,
  • d) eine nachfolgende primäre Abscheidezone, bestehend aus einem Gasverflüssiger,
  • e) eine zweite nachgeordnete Flushgasabtrenneinrichtung als sekundäre Abscheidezone zur Abscheidung der im Gasverflüssiger nicht kondensierten Teile des Gasstroms, bestehend einerseits aus CO2, H2S, Methan, Aminwaschmittel, Wasserdampf und dem im Dampfdruck gasförmig verbliebenen Anteilen des Flushmediums,
  • f) ein Verdichter zwischen der primären und sekundären Abscheidezone;
  • g) ein selektives Element für das Flushgas
  • h) einer Fördereinrichtung für das Flushgas aus den Abscheidezonen,
  • i) eine Verdampfungszone, vorzugsweise als Verdampfer für das flüssig anfallende Flushgas, einschließlich Fremdwärmeversorgung (BHKW-Abwärme, Wärme von Wärmepumpen und/oder Solaranlagen),
  • j) eine Flushgasleitung von der Verdampfungszone zur Strippzone,
  • k) eine Verbindungsleitung von der Verdampferzone zur Heizzone,
  • l) einer Kreislaufleitung mit Förderpumpe zwischen Heizzone (Sumpf) und Strippzone für eine mehrfachen Umlauf der aminhaltigen Waschmittellösung,
  • m) eine Wärmezuführung für die Heizzone, wobei die Betriebstemperatur unter der druckabhängigen Siedetemperatur der Waschmittellösung eingestellt ist,
  • n) ein Injektor zum Anschluss der Kondensatleitung an der Heizzone.
The device for carrying out the method comprises the following functional elements that are present in the interaction group, such that there are:
  • a) a desorption column with a heating zone, a stripping zone and a coalescing and foam separation zone in cascade arrangement,
  • b) a CO 2 sensor for measuring the CO 2 concentration of the flushmedium offgas mixture discharged from the coalescing and foam separation zone and for adjusting the volume of the flushing gas,
  • c) a cooling zone for the flushmedium offgas mixture with the inclusion of the detergent stream or a separate coolant stream, for example provided by a chiller,
  • d) a subsequent primary separation zone consisting of a gas liquefier,
  • e) a second downstream Flushgasabtrenneinrichtung as a secondary separation zone for the separation of non-condensed in the gas liquefier parts of the gas stream, consisting on the one hand of CO 2 , H 2 S, methane, amine detergent, water vapor and the gaseous in vapor pressure fractions of the flushmium,
  • f) a compressor between the primary and secondary separation zones;
  • g) a selective element for the flush gas
  • h) a conveying device for the flushing gas from the separation zones,
  • i) an evaporation zone, preferably as an evaporator for the liquid arising flushing gas, including external heat supply (cogeneration waste heat, heat from heat pumps and / or solar systems),
  • j) a flush gas line from the evaporation zone to the stripping zone,
  • k) a connecting line from the evaporator zone to the heating zone,
  • l) a circulation line with feed pump between heating zone (sump) and stripping zone for a multiple circulation of the amine-containing detergent solution,
  • m) a heat supply for the heating zone, wherein the operating temperature is set below the pressure-dependent boiling temperature of the detergent solution,
  • n) an injector for connecting the condensate line to the heating zone.

Die Flüssigkeits-Gas-Trennung in der Koaleszenz- und Schaumabscheidezone erfolgt vorzugsweise durch mechanisch wirkende Abscheideelemente wie Lochbleche, Siebe, Koaleszenzabscheider, Filterelemente, Schaumdome u. ä.. Möglich ist auch die Nutzung von Sprühelementen zur Einsprühen von Waschmittellösung oder Wasser oder energieeintragender Einrichtungen, wie Ultraschallaktoren, Verdampfungsstrecken, Infrarot-Strahlungswärmequellen oder elektromagnetische Erwärmung im RF- bzw. Mikrowellenbereich, die wirksam auf Schäume bzw. auf Schaumoberflächen einwirken und so eine Flüssigkeits-Gastrennung erlauben. Auch der Zusatz oberflächenaktiver chemischer Schaumhemmer ist möglich, um einen unerwünschten Flüssigkeitstransport in den abführenden Gasweg des Offgas-Flushgasgemischs zu unterbinden.The liquid-gas separation in the coalescing and Schaumabscheidezone is preferably carried out by mechanically acting separation elements such as perforated plates, sieves, Koaleszenzabscheider, filter elements, foam domes u. It is also possible to use spray elements for spraying detergent solution or water or energy-carrying devices, such as ultrasonic actuators, evaporation sections, infrared radiant heat sources or electromagnetic heating in the RF or microwave range, which effectively act on foams or on foam surfaces and so on Allow liquid-gas separation. The addition of surface-active chemical foam inhibitor is possible to prevent unwanted liquid transport in the laxative gas path of the offgas Flushgasgemischs.

Die unter g) angeführte Flushgasabtrennung innerhalb der Flushgasabtrenneinrichtung ist eine Membranenabtrenneinheit, die innerhalb der Flushgasabtrenneinrichtung als Einzelmembran oder Membrankaskade ausgeführt ist. Die Membran zeichnet sich durch meso- und makroskopische Dichtheit aus und besteht vorzugsweise aus keramischen, dichten mikroporösen Schichten (Zeolithmembranen) oder dichten Polymermembranen, die nach dem Prinzip der Adsorptionsdiffusion bzw. bevorzugte Porenkondensation arbeiten.The Flushgasabtrennung within the Flushgasabtrenneinrichtung mentioned under g) is a membrane separation unit, which is executed within the Flushgasabtrenneinrichtung as a single membrane or membrane cascade. The membrane is characterized by meso and macroscopic tightness and preferably consists of ceramic, dense microporous layers (zeolite membranes) or dense polymer membranes, which operate on the principle of adsorption diffusion or preferred pore condensation.

Der verbliebene, nicht kondensierte Flushgasanteil innerhalb des CO2 und/oder H2S haltigen Offgasgemischs wird so sicher abgeleitet, wobei die Flushgasabtrenneinrichtung neben der Anordnung von Einzelmembran oder Membrankaskade nachfolgende Anordnungen bzw. deren Kombinationen möglich sind, so:

  • a) durch physikalische Adsorption oder bevorzugte Porenkondensation an geeigneten Zeolithen oder Aktivkohlen, mit und ohne deren Regeneration, oder
  • b) durch eine Wäsche, oder
  • c) durch eine beliebige Kombination von Membran, Adsorptions- und Waschverfahren.
The remaining, non-condensed Flushgasanteil within the CO 2 and / or H 2 S-containing offgas mixture is safely derived, the Flushgasabtrenneinrichtung next to the arrangement of single membrane or membrane cascade subsequent arrangements or their combinations are possible, so:
  • a) by physical adsorption or preferred pore condensation on suitable zeolites or activated carbons, with and without their regeneration, or
  • b) through a wash, or
  • c) by any combination of membrane, adsorption and washing processes.

Ein grundsätzlicher positiver Effekt des Verfahrens besteht darin, dass durch die niedrigen Prozesstemperaturen die Gefahr einer vorzeitigen Oxidation und Alterung der Waschmittellösung wesentlich verringert werden kann und das in besonderer Weise eine effektive Nutzung von Wärmequellen mit relativ niedrigen Wärmepotential ermöglicht und damit eine Energieoptimierung erreicht wird. Durch die niedrigeren Prozesstemperaturen können auch die anlagentechnischen Anforderungen abgesenkt und damit ihre Haltbarkeit und Verfügbarkeit erhöht werden. Auch fallen die Aufwendungen für den Betrieb und die Instandhaltung der Anlage geringer aus, was insgesamt einen wirtschaftlicheren Vorteil ergibt.A fundamental positive effect of the method is that the risk of premature oxidation and aging of the detergent solution can be significantly reduced by the low process temperatures and in a special way enables effective use of heat sources with relatively low heat potential and thus energy optimization is achieved. The lower process temperatures can also reduce the technical requirements of the plant and thus increase its durability and availability. Also, the expenses for the operation and maintenance of the plant are lower, resulting in an overall more economical advantage.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel auf der Basis eines Funktionsschemas einer Anlage zur Regeneration von beladener Waschlösung, in der CO2 und/oder H2S gebunden sind, nochmals verdeutlicht.In the following, the invention will be clarified again on an exemplary embodiment on the basis of a functional scheme of a plant for the regeneration of laden scrubbing solution, in which CO 2 and / or H 2 S are bound.

Die Anlage ist z. B. Bestandteil einer Biogasaufbereitungsanlage, die CO2 und/oder H2S mittels einer Aminwäsche entfernt. Um die Waschmittellösung benutzungsfähig zu halten, ist es erforderlich, die CO2- bzw. H2S Beladung der Waschmittellösung zu reduzieren, um eine genügend hohe Beladungsdifferenz im erneuten Umlauf der Waschmittellösung nutzen zu können.The plant is z. B. part of a biogas upgrading plant, the CO 2 and / or H 2 S removed by amine scrubbing. In order to keep the detergent solution usable, it is necessary to reduce the CO 2 or H 2 S loading of the detergent solution in order to be able to use a sufficiently high loading difference in the recirculation of the detergent solution.

Die beladene Rich-Waschmittellösung mit einer Aminkonzentration von 50%, einer Temperatur von 60°C und einer Beladung von 0,35 rot CO2 je mol Amin, wird über die Leitung Rich-Waschmittel 1 auf die Strippzone 3 geführt. Die Strippzone 3 kann mit oberflächenvergrößernden Elementen wie strukturierten Packungen, Füllkörpern, Kontaktoren, Sprühdüsen ausgestattet sein. Die Rich-Waschmittellösung strömt über diese Elemente in den als Heizzone 4 ausgeführten Abschnitt. Das Volumen der Heizzone 4 und der Strippzone 3 einschließlich einer Verbindungsleitung 6 zwischen Heizzone 4 und der Strippzone 3 ist so dimensioniert, das eine mittlere Verweilzeit der Waschmittellösung von 3 bis 180 Minuten, vorzugsweise von 30 bis 80 Minuten erreicht wird. Über den Zulauf 5 wird das Wärmeträgermedium der Heizzone 4 aus einer technischen Niedertemperaturquelle von bis zu +96°C zugeführt, so dass die Waschmittellösung in der Heizzone 4 bei einer Temperatur von > 80°C gehalten wird.The loaded rich detergent solution with an amine concentration of 50%, a temperature of 60 ° C and a loading of 0.35 red CO 2 per mole of amine, is passed through the line rich detergent 1 on the stripping zone 3 guided. The stripping zone 3 can be equipped with surface-enlarging elements such as structured packings, random packings, contactors, spray nozzles. The rich detergent solution flows through these elements into the heating zone 4 executed section. The volume of the heating zone 4 and the stripping zone 3 including a connection line 6 between heating zone 4 and the stripping zone 3 is dimensioned so that an average residence time of the detergent solution of 3 to 180 minutes, preferably from 30 to 80 minutes is achieved. About the inlet 5 becomes the heat transfer medium of the heating zone 4 supplied from a technical low temperature source of up to + 96 ° C, so that the detergent solution in the heating zone 4 is kept at a temperature of> 80 ° C.

Das Flushgas wird durch die Strippzone 3 und ggf. von der Heizzone 4 in die Strippzone 3 im Gegenstrom zur Waschmittellösung geführt und bewirkt so den Strippeffekt und so die Desorption der Waschmittellösung. Ein Teil des in der Waschmittellösung gelösten CO2 und/oder H2S wird bei Strippung durch den Flushgasstrom in vorteilhafter und überraschenden Weise bereits bei Temperaturen unterhalb des Siedepunkts der aminhaltigen Waschmittellösung, typischerweise ab 60°C desorbiert. Der Flushgastrom zirkuliert über oberflächenvergrößernden Einbauten in der Strippzone 3. Damit wird das Flushgas im Gegenstrom mit dem Waschmittellösung intensiv verwirbelt. Innerhalb einer mittleren Verweilzeit von von 30–80 Min. wird so der Strippeffekt maximal verstärkt und eine effektive Abreicherung des fixierten CO2 und/oder der Schwefelverbindungen in der aminhaltigen Waschmittellösung bewirkt. Die abgereicherte Waschmittellösung wird über die Leitung Lean-Waschmittel 2 zur erneuten Verwendung aus der Einrichtung abgezogen.The flush gas passes through the stripping zone 3 and possibly from the heating zone 4 in the stripping zone 3 in countercurrent to the detergent solution and thus causes the stripping effect and thus the desorption of the detergent solution. Some of the dissolved in the detergent solution CO 2 and / or H 2 S is stripped by the Flushgasstrom in an advantageous and surprising manner already at temperatures below the boiling point of the amine-containing detergent solution, typically from 60 ° C desorbed. The flush gas stream circulates over surface enlarging internals in the stripping zone 3 , Thus, the flushing gas is intensively swirled in countercurrent with the detergent solution. Within a mean residence time of 30-80 min. Thus, the stripping effect is maximally enhanced and causes effective depletion of the fixed CO 2 and / or sulfur compounds in the amine-containing detergent solution. The depleted detergent solution is passed through the Lean detergent line 2 withdrawn from the facility for reuse.

Am oberen Ausgang der Strippzone 3 steht ein Gasgemisch aus dem Flushgas, CO2 und/oder H2S und Wasserdampf an. Dieses Flushgasgemisch wird zur Flüssigkeits-Gas-Trennung durch die Koaleszenz- und Schaumabscheidezone 8 geführt, wo mit den unter genannten Mitteln Flüssigkeitströpfchen zurückgehalten werden und eine Schaumbildung unterbunden wird. Die zurückgehaltene Flüssigkeit wird in die Stripp- und Heizzone 3, 4 abgeleitet.At the upper exit of the stripping zone 3 is a gas mixture of the flushing gas, CO 2 and / or H 2 S and water vapor. This flush gas mixture is used for liquid-gas separation through the coalescing and foam separation zone 8th led, where liquid droplets are retained with the means mentioned and foaming is prevented. The retained liquid enters the stripping and heating zone 3 . 4 derived.

Ein CO2 Sensor 9 misst die CO2-Konzentration des aus der Koaleszenz- und Schaumabscheidezone 8 abgeführten, gasförmigen Flushgas-Offgas-Gemischs. Da die Desorption der Waschmittellösung über Heizzone 4 und Strippzone 3 kinetiklimiert ist, ist es zweckmäßig, den eingesetzten Volumenstrom Flushgas auf einen Punkt zu begrenzen, bei dem ein maximaler CO2-Austrag mit einem minimalen Flushgasvolumenstrom zusammenfällt, da die Verdampfungsenthalpie des Flushgas-Phasenübergangs zusätzlich zur chemischen Desorptionsenthalphie der Waschmittellösung aufzubringen ist. Zu diesem Zweck wird das Signal des CO2 Sensor 9 genutzt, einen Optimalwert im Verhältnis von CO2 Desorbtionsrate zu erzeugtem Flushgasvolumenstrom zu regeln. Dies erfolgt wirkverbunden über die Wärmezufuhr in die Verdampfungszone 17 oder durch Regulierung des Umlaufes des flüssigen Flushgases, wenn es direkt in der Waschmittellösung verdampft wird.A CO 2 sensor 9 measures the CO 2 concentration of the coalescence and foam separation zone 8th discharged, gaseous Flushgas-offgas mixture. As the desorption of the detergent solution over heating zone 4 and stripping zone 3 kinetiklimiert, it is expedient to limit the volume flow used flushing gas to a point at which a maximum CO 2 discharge coincides with a minimum Flushgasvolumenstrom, since the enthalpy of vaporization of the flushing gas phase transition is applied in addition to the chemical desorption of the detergent solution. For this purpose, the signal of the CO 2 sensor 9 used to regulate an optimum value in the ratio of CO 2 desorption to generated Flushgasvolumenstrom. This is done via the heat input into the evaporation zone 17 or by regulating the circulation of the liquid flushing gas when it is evaporated directly in the detergent solution.

Das Volumenverhältnis von ausgetriebenem CO2 und/oder H2S zum umlaufenden Flushgastrom liegt bei 1:1 bis 1:20.The volume ratio of expelled CO 2 and / or H 2 S to the circulating Flushgastrom is 1: 1 to 1:20.

Zur Aufrechterhaltung eines intensiven Gegenstromkontakts der Waschmittellösung mit dem Flushgasstrom, der Gewährleistung einer gleichbleibenden Prozesstemperatur und zur Erzielung einer optimalen Desorption wird die Waschmittellösung von einer Förderpumpe 7 aus der Heizzone 4 über Verbindungsleitung 6 auf den Kopf der Strippzone 3 umgewälzt.To maintain an intensive countercurrent contact of the detergent solution with the Flush gas flow, ensuring a consistent process temperature and for optimum desorption is the detergent solution from a feed pump 7 from the heating zone 4 via connection line 6 on the head of the stripping zone 3 circulated.

Vom Auslass der Koaleszenz- und Schaumabscheidezone 8 wird der CO2 und/oder H2S angereicherte Gasstrom über Verbindungsleitung 10 in einen Gasverflüssiger 11 geführt, in dem eine thermische Kondensation des Flushgases erfolgt; zumindest ein Teil des Flushgases geht dadurch in den flüssigen Aggregatzustand über. Die Kühlung erfolgt über ein Kühlmedium, das unterhalb des Siedepunktes des Flushmediums temperiert ist. Dies kann der Waschmittelstrom selbst sein oder auch ein separater Kühlmittelstrom z. B. der eines Kaltwassersatzes. Eine dem Fachmann bekannte Alternative ist die Verflüssigung durch eine Druckanhebung bzw. eine Kombination von Abkühlung und Druckveränderung.From the outlet of the coalescence and foam separation zone 8th is the CO 2 and / or H 2 S enriched gas stream via connecting line 10 in a gas liquefier 11 performed, in which a thermal condensation of the flushing gas takes place; at least a part of the flush gas is thereby transferred into the liquid state of matter. The cooling takes place via a cooling medium, which is tempered below the boiling point of the flushm medium. This may be the detergent stream itself or a separate coolant flow z. B. that of a chiller. An alternative known to a person skilled in the art is liquefaction by a pressure increase or a combination of cooling and pressure change.

Das Kondensat, das auch mitkondensierende Nicht-Flushgasanteile enthält, wird aus dem Gasverflüssiger 11 flüssig abgezogen und über Verbindungsleitung 13 der Verdampfungszone 17 zugeführt. Hier erfolgt unter Zufuhr von Verdampfungswärme der Phasenübergang vom flüssigen zum gasförmigen Flushgas. Über den ersten Eintragungsweg wird anschließend das zurückgewonnene Flushgas über die Flushgasleitung 18 direkt in die Strippzone 3 in den Prozess zurückgeführt.The condensate, which also contains condensing non-flush gas components, is removed from the gas liquefier 11 withdrawn liquid and via connecting line 13 the evaporation zone 17 fed. Here, with the supply of heat of vaporization, the phase transition from the liquid to the gaseous flushing gas takes place. Via the first entry path, the recovered flush gas is then passed through the flush gas line 18 directly into the stripping zone 3 traced back to the process.

Über den zweiten Eintragungsweg werden die nicht verdampften flüssigen Anteile des Flushmediums, einschließlich der mitkondensierten Wasseranteile aus der Verdampfungszone 17 über die Verbindungsleitung 19 und den Injektor 20 in die Heizzone 4 abgeleitet. In der Waschmittellösung verdampft dann der restliche Flushgasanteil. Damit ist der Hauptkreislauf des Flushgasstroms geschlossen.Via the second entry route, the unevaporated liquid fractions of the flushmium, including the condensed water from the evaporation zone 17 over the connecting line 19 and the injector 20 in the heating zone 4 derived. In the detergent solution then evaporates the remaining Flushgasanteil. Thus, the main circuit of the Flushgasstroms is closed.

Unabhängig davon kann das flüssig vorliegende Flushmedium mit den mitkondensierten Wasseranteilen ohne vorgeschaltete Verdampfungsphase unmittelbar über die Verbindungsleitung 19 und Injektor 20 in die Heizzone 4 eingeleitet werden. Hier wird das Flushgas in der oberhalb des Flushgassiedepunktes erwärmten Waschmittellösung verdampft.Regardless, the liquid present Flushmedium with the co-condensed water without upstream vaporization phase directly through the connecting line 19 and injector 20 in the heating zone 4 be initiated. Here, the flushing gas is evaporated in the detergent solution heated above the flushing gas boiling point.

Der im Gasverflüssiger 11 nicht kondensierte Teil des Gasstroms besteht aus CO2, Schwefelverbindungen, Methanspuren, Aminspuren, Wasserdampf und dem im Dampfdruck gasförmig verbliebenen Anteilen des Flushmediums.The one in the gas liquefier 11 uncondensed part of the gas stream consists of CO 2 , sulfur compounds, traces of methane, traces of amine, water vapor and the gaseous in vapor pressure remaining proportions of the flushmium.

Da ein Verlust von Flushgas mit dem desorbierten CO2 und/oder Schwefelverbindungs-Gasstrom aus wirtschaftlichen und emissionsseitigen Gründen möglichst zu vermeiden ist, schließt sich dem Gasverflüssiger 11 über eine Verbindungsleitung 12 eine zweite Verfahrensstufe in Form einer Flushgasabtrennung 15 an.Since a loss of flush gas with the desorbed CO 2 and / or sulfur compound gas stream should be avoided for economic and emission-side reasons as far as possible, closes the gas liquefier 11 over a connecting line 12 a second process stage in the form of a Flushgasabtrennung 15 at.

Innerhalb der Flushgasabtrennung 15 erfolgt die Abtrennung gasförmiger Bestandteile des Flushgases aus dem Offgasstrom, mittels eines selektiven Elements 14, vorzugsweise durch eine keramische Trennmembran mit meso- und makroskopische Dichtheit, die eine direkte Rückgewinnung des Flushgases ermöglicht, so dass das CO2- und/oder H2S-Offgas nur noch sehr geringe Anteile des Flushgases enthält und so zur weiteren Verwertung abgeleitet werden kann.Within the Flushgasabtrennung 15 the separation of gaseous components of the flushing gas from the offgas stream, by means of a selective element 14 , Preferably by a ceramic separation membrane with meso and macroscopic tightness, which allows a direct recovery of the flushing gas, so that the CO 2 and / or H 2 S off-gas contains only very small proportions of the flushing gas and are derived for further use can.

Bei Erfordernis können die an der Membran wirkenden Triebkräfte durch Verdichter oder Vakuumpumpen verstärkt werden (hier nicht mit dargestellt).If required, the forces acting on the membrane driving forces can be enhanced by compressors or vacuum pumps (not shown here).

Der aus dem Offgas-Flushgasgemisch abgetrennte und zurückgehaltene gasförmige Anteil des Flushgases wird über Verbindungsleitung 16, in die Verdampfungszone 17 und wie im Abschnitt [0066], [0067] oder auch [0068] ausgeführt, in den Prozesskreislauf zurückgeführt. Damit steht der Desorption der Waschmittellösung (Rich-) ein rationell regeneriertes Flushgas zur erneuten effizienten Benutzung zur Verfügung.The separated from the offgas flushing gas mixture and retained gaseous portion of the flushing gas is via connecting line 16 , in the evaporation zone 17 and, as stated in section [0066], [0067] or also [0068], returned to the process cycle. Thus, the desorption of the detergent solution (Rich) is a rationally regenerated flushing gas for re-efficient use available.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Leitung Rich-WaschmittelDirection Rich detergent
22
Leitung Lean-WaschmittelHead Lean detergent
33
Strippzonestripping
44
Heizzoneheating zone
55
Zulauf (Heizzone)Inlet (heating zone)
66
Verbindungsleitungconnecting line
77
Förderpumpefeed pump
88th
Koaleszenz- und SchaumabscheidezoneCoalescence and foam separation zone
99
CO2 SensorCO 2 sensor
1010
Verbindungsleitungconnecting line
1111
GasverflüssigerGas liquefier
1212
Verbindungsleitungconnecting line
1313
Verbindungsleitungconnecting line
1414
selektives Elementselective element
1515
FlushgasabtrennungFlush gas separation
1616
Verbindungsleitungconnecting line
1717
VerdampfungszoneEvaporation zone
1818
Flushgasleitung (Gasphase)Flush gas line (gas phase)
1919
Verbindungsleitung (wässrige Phase)Connecting line (aqueous phase)
2020
Injektorinjector

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 20300663 U1 [0003] DE 20300663 U1 [0003]
  • US 3471370 [0006] US 3471370 [0006]
  • EP 1543874 A2 [0008] EP 1543874 A2 [0008]
  • DE 69809393 T2 [0009] DE 69809393 T2 [0009]
  • US 6139605 [0009] US 6139605 [0009]
  • WO 03/031028 [0012] WO 03/031028 [0012]
  • EP 1967249 A1 [0016] EP 1967249 A1 [0016]
  • DE 102007058548 B4 [0025] DE 102007058548 B4 [0025]
  • WO 94/01209 [0031] WO 94/01209 [0031]
  • DE 69533513 T2 [0032] DE 69533513 T2 [0032]
  • DE 102004001974 A1 [0033, 0033] DE 102004001974 A1 [0033, 0033]
  • DE 69326254 T2 [0034] DE 69326254 T2 [0034]
  • DE 1020040001974 A1 [0037] DE 1020040001974 A1 [0037]
  • DE 10027685 B4 [0037] DE 10027685 B4 [0037]
  • DE 10304322 A1 [0037] DE 10304322 A1 [0037]
  • DE 10107539 A1 [0038] DE 10107539 A1 [0038]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • „Gas Processing”, 5. Ed., von Kohl und Nielsen [0005] "Gas Processing", 5th Ed., By Kohl and Nielsen [0005]
  • J. S. Wallace „Development of a Carbon Dioxide Continous Scrubber (CDOCS) System for Alkaline Fuel Cells”, Univ. Canterbury, Neuseeland (2005) [0014] JS Wallace "Development of a Carbon Dioxide Continuous Scrubber (CDOCS) System for Alkaline Fuel Cells", Univ. Canterbury, New Zealand (2005) [0014]
  • Owen J. Curnow, Susan P. Krumdiek, Elizabeth M. Jenkins, „Regeneration of Carbon Dioxide Saturated Monoethanolamine – Glycol Aqueous Solutions at Atmospheric Pressure in a Packed Rubble Reactor”, Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 1085–1089 [0015] Owen J. Curnow, Susan P. Krumdiek, Elizabeth M. Jenkins, "Regeneration of Carbon Dioxide Saturated Monoethanolamines - Glycol Aqueous Solutions at Atmospheric Pressure in a Packed Rubble Reactor", Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 1085-1089 [0015]
  • „Erdölgaskonditionierung mit Hilfe von permeablen Membranen” von G. HINNERS in ERDÖL ERDGAS KOHLE 120. Jg. 2004, Heft 2 [0028] "Gas conditioning by means of permeable membranes" by G. HINNERS in ERDÖL ERDGAS KOHLE 120. Jg. 2004, No. 2 [0028]
  • Santamaria et al. [M. Arruebo et al., Separation and Purification Technology 25 (2001) 275–286] [0035] Santamaria et al. [M. Arruebo et al., Separation and Purification Technology 25 (2001) 275-286] [0035]

Claims (15)

Verfahren zur Regeneration beladener aminhaltiger Waschmittellösungen aus Gaswaschprozessen von Gasen wie Biogase, Abgase aus chemischen Prozessen oder Erd- und Erdölbegleitgase, in der CO2 und/oder H2S chemisch gebunden vorliegen, die vor einer weiteren Verwendung oder sicheren Ableitung in die Atmosphäre abgetrennt werden müssen, indem sie einer chemischen und physikalischen Gaswäsche unterzogen werden, die vorzugsweise mittels einer aminhaltigen Waschmittellösung erfolgt, aus der CO2 und/oder Schwefelverbindungen durch ein im Kreislauf geführtes Flushgas gemäß nachfolgender Verfahrensschritte freigesetzt werden, indem: a) die beladene Waschmittellösung (Rich-) unter Nutzung einer Wärmequelle, auf eine Temperatur unterhalb des druckabhängigen Siedepunktes der Waschmittellösung, wenigstens 20°C, vorzugsweise 60–96°C erwärmt und während des Prozesses der Desorption gehalten wird; b) ein weiterer, der Waschmittellösung zugeführter chemisch inerter Stoff sich bei der angelegten Temperatur oberhalb seines Siedepunktes und somit im gasförmigen Aggregatzustand befindet bzw. in diesen übergeht und als Flushgas der beladenen Waschmittellösung (Rich-) fungiert und die Strippung des in der Waschmittellösung chemisch und physikalisch fixierten CO2 und/oder chemisch gebundener Schwefelverbindungen in das Offgas bewirkt; c) die erwärmte Waschmittellösung (Rich-) in einer Strippzone (3) mit dem gasförmigen Flushgas für eine mittlere Verweilzeit von 3 Minuten bis 180 Minuten, vorzugsweise von 30–80 Min. im Gegenstrom mit dem Flushgas in Kontakt gebracht und die aminhaltige Waschmittellösung gestrippt und gelöstes CO2 und/oder gelöste Schwefelverbindungen ausgetrieben wird; d) mitgerissene flüssige Waschmittellösungsteile in Form von Partikeln und Schäumen in einer anschließenden Koaleszenz- und Schaumabtrennzone (8) vom Gasstrom abgetrennt und in die Stripp- und/oder Heizzone (3 u. 4) zurückgeführt werden; e) die Flushgaskomponente aus dem Gemisch mit dem desorbierten CO2 und/oder Schwefelverbindungsanteil über eine mindestens zweistufige Abtrennung geführt und zurückgewonnen wird, indem in einer ersten primären Stufe die Abtrennung in einem Gasverflüssiger (11) erfolgt, wobei durch Abkühlung und/oder Druckerhöhung eine Kondensation des Flushgases und überschüssiger Wasser- und übriger Flüssigkeitsanteile erfolgt, und dass danach dieses Flüssigkeitsgemisch separiert wird, wobei das Kühlmedium unterhalb des Siedepunktes des Flushmediums temperiert ist; f) der innerhalb des CO2 und/oder H2S haltigen Offgasgemischs verbliebene, nicht kondensierte Flushgasanteil aus Gasverflüssiger (11) in einer zweiten sekundären Stufe einer Flushgasabtrenneinheit (15) mit selektiven Element(en) (14) zugeführt und hier a) durch eine einzelne Membran oder eine Membrankaskade weiter abgetrennt, oder b) durch ein physikalisches Adsorptionsverfahren weiter abgetrennt, oder c) durch ein Waschverfahren weiter abgetrennt, oder d) durch eine Kombination von Membran, Adsorptions- und/oder Waschverfahren weiter abgetrennt wird, und dass aus dem Offgasgemisch zurückgewonnene Flushgasanteile durch Kondensation verflüssigt oder aber gasförmig belassen werden und dass das freigesetzte CO2 und/oder H2S haltige Offgas separat abgeleitet wird; g) das zurückgewonnene Flushgas in einer beheizten Verdampfungszone (17) verdampft und gasförmig in die Strippzone (3) transportiert und hier mit der im Kreislauf geführten aminbeladenen Waschmittellösung und in Kontakt gebracht wird; h) der im flüssigen Aggregatzustand verbliebene Flushgasanteil einschließlich der übrigen nicht verdampften Flüssigkeitsanteile direkt in die mit der zu desorbierenden Waschmittellösung beschickten Heizzone (4) übergeleitet und in der Waschmittellösung verdampft wird.A process for the regeneration of laden amine-containing detergent solutions from gas scrubbing processes of gases such as biogas, waste gases from chemical processes or associated gas and associated gases, in which CO 2 and / or H 2 S are chemically bound, which are separated before further use or safe discharge into the atmosphere must be subjected to a chemical and physical gas scrubbing, preferably by means of an amine-containing detergent solution, from which CO 2 and / or sulfur compounds are released by a recirculating flush gas according to the following process steps: a) the loaded detergent solution (Rich ) is heated using a heat source to a temperature below the pressure-dependent boiling point of the detergent solution, at least 20 ° C, preferably 60-96 ° C and held during the process of desorption; b) another, the detergent solution supplied chemically inert material is at the applied temperature above its boiling point and thus in the gaseous state or passes into this and acts as a flushing gas of the loaded detergent solution (Rich-) and the stripping of the detergent in the detergent solution and physically fixed CO 2 and / or chemically bonded sulfur compounds in the offgas causes; c) the heated detergent solution (Rich) in a stripping zone ( 3 ) is contacted with the gaseous flush gas for a mean residence time of 3 minutes to 180 minutes, preferably 30-80 minutes in countercurrent with the flushing gas and the amine-containing detergent solution is stripped and dissolved CO 2 and / or dissolved sulfur compounds is expelled; d) entrained liquid detergent solution particles in the form of particles and foams in a subsequent coalescence and foam separation zone ( 8th ) separated from the gas stream and into the stripping and / or heating zone ( 3 u. 4 ) to be led back; e) the flue gas component from the mixture with the desorbed CO 2 and / or sulfur compound fraction is passed over an at least two-stage separation and recovered by separating in a first primary stage the separation in a gas liquefier ( 11 ), wherein cooling and / or pressure increase a condensation of the flushing gas and excess water and other liquid fractions takes place, and that thereafter this liquid mixture is separated, wherein the cooling medium is heated below the boiling point of the flusher medium; f) the non-condensed flue gas fraction from gas liquefier remaining within the CO 2 and / or H 2 S-containing offgas mixture ( 11 ) in a second secondary stage of a Flushgasabtrenneinheit ( 15 ) with selective element (s) ( 14 ) and here a) further separated by a single membrane or a membrane cascade, or b) further separated by a physical adsorption process, or c) further separated by a washing process, or d) by a combination of membrane, adsorption and / or washing process is further separated, and that recovered from the offgas mixture Flushgasanteile are liquefied by condensation or left in gaseous form and that the released CO 2 and / or H 2 S-containing offgas is discharged separately; g) the recovered flush gas in a heated evaporation zone ( 17 ) evaporated and gaseous in the stripping zone ( 3 ) and brought here in contact with the recirculated amine-loaded detergent solution and in contact; h) the liquid gas remaining in the liquid state, including the remaining unevaporated liquid components, directly into the heating zone charged with the detergent solution to be desorbed ( 4 ) and evaporated in the detergent solution. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie für das Desorbtionsverfahren von technischen Niedertemperaturquellen, insbesondere BHKW-Kühlwasserabwärme und/oder BHKW-Abgaswärme und/oder Solarwärme, Erdwarme, industrielle Abwärme und/oder Prozesswarme, die durch Wärmepumpen auf das Niveau der Desorptionstemperatur gebracht wird, genutzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the heat energy for the Desorbtionsverfahren of technical low temperature sources, in particular CHP cooling water waste heat and / or cogeneration heat and / or solar heat, geothermal heat, industrial waste heat and / or process heat by heat pumps to the level of desorption brought is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschmittellösung innerhalb der Strippzone (3) über Blasenkolonnen, Füllkörperkolonnen, Packungskolonnen, Membranenkontaktoren, statische Mischer oder Gegenstrom-Sprühkolonnen geführt wird.A method according to claim 1, characterized in that the detergent solution within the stripping zone ( 3 ) via bubble columns, packed columns, packed columns, membrane contactors, static mixers or countercurrent spray columns. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom Flushgas durch die CO2 Konzentration im Flushgas-Offgasgemisch geregelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the volume flow of flushing gas is controlled by the CO 2 concentration in the flush gas offgas mixture. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungsgrad des Waschmittels zur Bestimmung des tatsächlichen Desorptionsgrades der Waschmittellösung anhand des pH-Werts, der Leitfähigkeit, der Dichte, der Schallgeschwindigkeit, der spektroskopischen Eigenschaften der Waschmittellösung oder in deren Kombination gemessen und als Abbruchskriterium der Desorption genutzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the degree of loading of the detergent for determining the actual desorption of the detergent solution based on the pH, the conductivity, the density, the speed of sound, the spectroscopic properties of the detergent solution or in their combination measured and as a demolition criterion of desorption is being used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aminbeladenen Waschmittellösung schaumhemmende Substanzen mit einer Antischaum Dosierung zugesetzt werden.A method according to claim 1, characterized in that the amine-loaded Detergent solution Foam-inhibiting substances with an anti-foam dosage can be added. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Flushgas – chemisch inerte organische Stoffe geeignet zur bevorzugten Abtrennung an keramischen Membranen auf Zeolithbasis (Trennprinzip Adsorptionsdiffusion bzw. bevorzugte Porenkondensation) bzw. Polymermembranen oder – chemisch inerte organische Stoffe mit einem Siedepunkt von 0°C bis unterhalb des Siedpunktes der Waschlösung oder – organische Stoffe mit einer Kettenlänge von C2...C7 oder mehr genutzt werden.A method according to claim 1, characterized in that as a flush gas - chemically inert organic substances suitable for the preferred separation of ceramic membranes based on zeolite (separation principle adsorption diffusion or preferred pore condensation) or polymer membranes or - chemically inert organic substances with a boiling point of 0 ° C to below the boiling point of the washing solution or - organic substances with a chain length of C2 ... C7 or more are used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das insgesamt zurückgewonnene Flushgas im flüssigen Aggregatzustand direkt in die Heiz- und/oder Strippzone (4, 3) eingeleitet und oder in der erwärmten Waschmittellösung verdampft wird.A method according to claim 1, characterized in that the total recovered flushing gas in the liquid state of aggregation directly into the heating and / or stripping zone ( 4 . 3 ) and or evaporated in the heated detergent solution. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur auf einen Wert zwischen dem Siedepunkt des Flushmediums jedoch unterhalb des Siedepunktes der wässrigen aminbeladenen Waschmittellösung eingestellt ist.A method according to claim 1, characterized in that the operating temperature is set to a value between the boiling point of the Flushmediums but below the boiling point of the aqueous amine-laden detergent solution. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Offgas verbliebene gasförmige Anteil des Flushgases zusammen mit den aus der wässrigen aminbeladenen Waschmittellösung mit ausgestippten gasförmigen Kohlenwasserstoffen in einer Nachbehandlungseinheit oxidiert wird.A method according to claim 1, characterized in that the gaseous portion of the flushing gas remaining in the offgas is oxidized together with the gaseous hydrocarbons from the aqueous amine-laden detergent solution in a post-treatment unit. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die nachfolgende Funktionselemente im Wirkungsverbund umfasst, dass da sind a) eine Desorptionskolonne mit einer Heizzone (4), eine Strippzone (3) und eine Koaleszenz- und Schaumabtrennzone (8) in Kaskadenanordnung, b) ein CO2-Sensor (9) zur Messung der CO2-Konzentration des aus der Koaleszenz- und Schaumabtrennzone (8) abgeführten Flushmedium-Offgas-Gemischs, c) eine primäre Abscheidezone mit einem Gasverflüssiger (11), der mit dem Waschmittelstrom oder einen separaten Kühlmittelstrom, vorzugsweise dem eines Kaltwassersatzes, als Kühlmedium beaufschlagt wird, d) eine sekundäre Abscheidezone mit einer Flushgasabtrenneinheit (15) zur Abscheidung der im Gasverflüssiger (11) nicht kondensierten Teile des Flushgases aus dem Gasstrom bestehend aus CO2, H2S, gasförmigen Aminwaschmittel, Methan, Wasserdampf und dem im Dampfdruck gasförmig verbliebenen Anteilen des Flushmediums, e) ein Verdichter zur Druckerhöhung zwischen der primären und sekundären Abscheidezone gemäß c) und d), f) eine Membranenabtrenneinheit als selektives Element (14) innerhalb der Flushgasabtrenneinheit (15), g) einer Förderpumpe für das Flushgas aus den Abscheidezonen gemäß c) und d) h) einen Verdampfer (17) für das kondensierte und im flüssigen Aggregatzustand anfallende Flushgas, i) einer Kreislaufleitung (6) mit Förderpumpe (7) zwischen Heizzone (4) und Strippzone (3) für den Umlauf der Waschmittellösung, j) eine Zuführung (5) für die Wärmeenergie in die Heizzone (4), k) eine Flushgasleitung (18) von der Verdampferzone (17) zur Strippzone (3), l) eine Verbindungsleitung (19) von der Verdampferzone (17) zur Heizzone (4) sowie m) ein Injektor (20) zum Anschluss der Verbindungsleitung (19) an die Heizzone (4).Device for carrying out the method according to claim 1, comprising the following functional elements in the composite action, that there are a) a desorption column with a heating zone ( 4 ), a stripping zone ( 3 ) and a coalescence and foam separation zone ( 8th ) in cascade arrangement, b) a CO 2 sensor ( 9 ) for measuring the CO 2 concentration of the from the coalescing and Schaumabtrennzone ( 8th ) discharged flushmedium offgas mixture, c) a primary separation zone with a gas liquefier ( 11 ), which is supplied with the detergent stream or a separate coolant stream, preferably that of a chiller, as a cooling medium, d) a secondary deposition zone with a Flushgasabtrenneinheit ( 15 ) for the separation in the gas liquefier ( 11 ) non-condensed parts of the flushing gas from the gas stream consisting of CO 2 , H 2 S, gaseous amine detergent, methane, water vapor and the remaining gaseous in vapor pressure fractions of the fluffing medium, e) a compressor for increasing the pressure between the primary and secondary separation zone according to c) and d), f) a membrane separation unit as a selective element ( 14 ) within the Flushgasabtrenneinheit ( 15 g) a pump for the flushing gas from the separation zones according to c) and d) h) an evaporator ( 17 ) for the condensed and in the liquid state of matter accumulating flushing gas, i) a circulation line ( 6 ) with pump ( 7 ) between heating zone ( 4 ) and stripping zone ( 3 ) for the circulation of the detergent solution, j) a feed ( 5 ) for the heat energy in the heating zone ( 4 ), k) a flush gas line ( 18 ) from the evaporator zone ( 17 ) to the stripping zone ( 3 ), l) a connecting line ( 19 ) from the evaporator zone ( 17 ) to the heating zone ( 4 ) as well as m) an injector ( 20 ) for connecting the connecting line ( 19 ) to the heating zone ( 4 ). Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Koaleszenz- und Schaumabtrennzone (8) Abscheideelemente, wie Lochbleche, Siebe, Koaleszenzabscheider, Filterelemente, Schaumdome oder Sprühelementen zur Einsprühen von Waschmittellösung oder Wasser oder energieeintragende Einrichtungen, wie Ultraschallaktoren, Verdampfungsstrecken, Infrarot-Strahlungswärmequellen oder elektromagnetische Mittel zur Erwärmung im RF- bzw. Mikrowellenbereich angeordnet sind oder das mechanische Mittel zum Zusatz oberflächenaktiver chemischer Schaumhemmer vorgesehen sind.Device according to claim 11, characterized in that in the coalescence and foam separation zone ( 8th ) Separating elements, such as perforated plates, sieves, Koaleszenzabscheider, filter elements, foam domes or spray elements for spraying detergent solution or water or energy-carrying devices such as ultrasonic actuators, evaporation lines, infrared radiation heat sources or electromagnetic heating means in RF or microwave range are arranged or the mechanical means are provided for the addition of surface-active chemical foam inhibitors. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das selektive Element (14) als Membranenabtrenneinheit ausgebildete ist und sich durch meso- und makroskopische Dichtheit auszeichnet und aus keramischen, dichten mikroporösen Schichten (Zeolithmembranen) oder aus dichten Polymermembranen besteht, die nach dem Prinzip der Adsorptionsdiffusion bzw. bevorzugte Porenkondensation arbeiten.Device according to claim 11, characterized in that the selective element ( 14 ) is formed as a membrane separation unit and is characterized by meso and macroscopic tightness and consists of ceramic, dense microporous layers (zeolite membranes) or dense polymer membranes, which operate on the principle of adsorption diffusion or preferred pore condensation. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, das die Flushgasabtrenneinheit (15) als Zeolithabsorber ausgebildet ist, an dem gasförmige Flushgasanteile physikalisch adsorbiert werden.Device according to claim 11, characterized in that the flush gas separation unit ( 15 ) is formed as a zeolite absorber are physically adsorbed on the gaseous Flushgasanteile. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass als Nachbehandlungseinheit eine Nachverbrennungsanlage vorgesehen ist.Device according to claim 10, characterized in that a post-combustion unit is provided as a post-treatment unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3507259A4 (en) * 2016-08-30 2020-03-11 Mojj Engineering Systems Ltd. Bio-methanated spent wash evaporation process using multi stage degassing system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2982169B1 (en) * 2011-11-03 2014-06-06 Ifp Energies Now METHOD FOR CAPTURING CO2 BY AN AMINO SOLVENT WITH REGENERATION OF THE SOLVENT USING A GEOTHERMAL SOURCE

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3471370A (en) 1966-04-20 1969-10-07 Atlantic Richfield Co Method for regenerating glycolamine absorbing solutions
WO1994001209A1 (en) 1992-07-06 1994-01-20 Stichting Voor De Technische Wetenschappen Membrane
US5772734A (en) * 1997-01-24 1998-06-30 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane hybrid process for treating low-organic-concentration gas streams
US6139605A (en) 1997-02-11 2000-10-31 Imperial Chemical Industries Plc Gas absorption
DE10107539A1 (en) 2001-02-17 2002-09-05 Aaflowsystems Gmbh & Co Kg filter body
WO2003031028A1 (en) 2001-10-08 2003-04-17 Canterprise Limited Apparatus for continuous carbon dioxide absorption
DE20300663U1 (en) 2003-01-16 2004-08-12 Farmatic Biotech Energy Ag Assembly to remove carbon dioxide and hydrogen sulfide from methane biogas by compression and release into an absorption column
DE10304322A1 (en) 2003-02-04 2004-11-18 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Production of enclosed zeolite layers for use in e.g. catalysis or separation membranes, comprises first seed crystallization on carrier followed by further crystallization using different synthesis solution or gel
EP1543874A2 (en) 2003-12-18 2005-06-22 Air Products And Chemicals, Inc. Generation of elevated pressure gas mixtures by absorption and stripping
DE102004001974A1 (en) 2004-01-13 2005-08-04 Basf Ag A composite membrane
DE10027685B4 (en) 2000-05-26 2005-11-10 INSTITUT FüR ANGEWANDTE CHEMIE BERLIN-ADLERSHOF E.V. Process for the preparation of molecular sieve membranes on porous supports
DE69533513T2 (en) 1994-07-08 2005-11-17 Exxon Research And Engineering Co. ZEOLITE LAYERS WITH A CONTROLLED CRYSTAL WIDTH AND A GROWTH WITH PREFERRED ORIENTATION ON A GROWTH-CONDUCTIVE LAYER
US20070256559A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-08 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Integrated vacuum absorption steam cycle gas separation
EP1967249A1 (en) 2007-03-05 2008-09-10 RWE Power Aktiengesellschaft Method based on two phase distillation for utilising low temperature heat for the regeneration of CO2 solvents during CO2 capture from exhaust gases via CO2-scrubbing
DE102007058548B4 (en) 2007-12-05 2009-10-15 Landwärme GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter, Tobias Assmann, 80638 München) Process for purifying biogas

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4271132A (en) * 1966-02-01 1981-06-02 Eickmeyer Allen Garland Method and compositions for removing acid gases from gaseous mixtures
WO2007012143A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-01 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Recovery of carbon dioxide from flue gases

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3471370A (en) 1966-04-20 1969-10-07 Atlantic Richfield Co Method for regenerating glycolamine absorbing solutions
WO1994001209A1 (en) 1992-07-06 1994-01-20 Stichting Voor De Technische Wetenschappen Membrane
DE69326254T2 (en) 1992-07-06 2000-03-30 Exxon Chemical Patents Inc MEMBRANE
DE69533513T2 (en) 1994-07-08 2005-11-17 Exxon Research And Engineering Co. ZEOLITE LAYERS WITH A CONTROLLED CRYSTAL WIDTH AND A GROWTH WITH PREFERRED ORIENTATION ON A GROWTH-CONDUCTIVE LAYER
US5772734A (en) * 1997-01-24 1998-06-30 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane hybrid process for treating low-organic-concentration gas streams
US6139605A (en) 1997-02-11 2000-10-31 Imperial Chemical Industries Plc Gas absorption
DE69809393T2 (en) 1997-02-11 2003-03-20 Ici Plc GAS ABSORPTION
DE10027685B4 (en) 2000-05-26 2005-11-10 INSTITUT FüR ANGEWANDTE CHEMIE BERLIN-ADLERSHOF E.V. Process for the preparation of molecular sieve membranes on porous supports
DE10107539A1 (en) 2001-02-17 2002-09-05 Aaflowsystems Gmbh & Co Kg filter body
WO2003031028A1 (en) 2001-10-08 2003-04-17 Canterprise Limited Apparatus for continuous carbon dioxide absorption
DE20300663U1 (en) 2003-01-16 2004-08-12 Farmatic Biotech Energy Ag Assembly to remove carbon dioxide and hydrogen sulfide from methane biogas by compression and release into an absorption column
DE10304322A1 (en) 2003-02-04 2004-11-18 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Production of enclosed zeolite layers for use in e.g. catalysis or separation membranes, comprises first seed crystallization on carrier followed by further crystallization using different synthesis solution or gel
EP1543874A2 (en) 2003-12-18 2005-06-22 Air Products And Chemicals, Inc. Generation of elevated pressure gas mixtures by absorption and stripping
DE102004001974A1 (en) 2004-01-13 2005-08-04 Basf Ag A composite membrane
US20070256559A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-08 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Integrated vacuum absorption steam cycle gas separation
EP1967249A1 (en) 2007-03-05 2008-09-10 RWE Power Aktiengesellschaft Method based on two phase distillation for utilising low temperature heat for the regeneration of CO2 solvents during CO2 capture from exhaust gases via CO2-scrubbing
DE102007058548B4 (en) 2007-12-05 2009-10-15 Landwärme GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter, Tobias Assmann, 80638 München) Process for purifying biogas

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Erdölgaskonditionierung mit Hilfe von permeablen Membranen" von G. HINNERS in ERDÖL ERDGAS KOHLE 120. Jg. 2004, Heft 2
"Gas Processing", 5. Ed., von Kohl und Nielsen
J. S. Wallace "Development of a Carbon Dioxide Continous Scrubber (CDOCS) System for Alkaline Fuel Cells", Univ. Canterbury, Neuseeland (2005)
Owen J. Curnow, Susan P. Krumdiek, Elizabeth M. Jenkins, "Regeneration of Carbon Dioxide Saturated Monoethanolamine - Glycol Aqueous Solutions at Atmospheric Pressure in a Packed Rubble Reactor", Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 1085-1089
Santamaria et al. [M. Arruebo et al., Separation and Purification Technology 25 (2001) 275-286]

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3507259A4 (en) * 2016-08-30 2020-03-11 Mojj Engineering Systems Ltd. Bio-methanated spent wash evaporation process using multi stage degassing system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012001125A2 (en) 2012-01-05
EP2588216A2 (en) 2013-05-08
WO2012001125A3 (en) 2012-04-12

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