DE102014107184A1 - Process and apparatus for separating carbon dioxide from gas mixtures - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch, wobei das Gasgemisch mit einem Absorptionsmittel für das Kohlendioxid in Kontakt gebracht wird. Dabei ist vorgesehen, dass das Absorptionsmittel – 65 bis 85 Masse-% Diglykolamin, – 0 bis 5 Masse-% eines Sauerstoffinhibitors und – als Rest Wasser enthält. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, die für die Ausführung des Verfahrens geeignet ist.The invention relates to a process for the separation of carbon dioxide from a gas mixture, wherein the gas mixture is brought into contact with an absorbent for the carbon dioxide. It is envisaged that the absorbent - 65 to 85% by weight of diglycolamine, - 0 to 5% by mass of an oxygen inhibitor and - the balance water. The invention further relates to a device which is suitable for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Gasgemischen. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. The invention relates to a process for the separation of carbon dioxide from gas mixtures. It further relates to an apparatus for carrying out the method.

Die Abtrennung von Komponenten aus Gasgemischen erfordert einen hohen apparativen und energetischen Aufwand. Sie ist allerdings in einer Vielzahl von technischen Anwendungen notwendig, um das gereinigte Gasgemisch bestimmungsgemäß einsetzen zu können. Zur Abtrennung der Komponenten können physikalische und chemische Waschverfahren eingesetzt werden. Auch Kombinationen derartiger Verfahren, sogenannte Hybridverfahren, sind bekannt. Bei diesen Waschverfahren wird der Gasstrom in Kontakt mit einer als Waschmittel dienenden Flüssigkeit gebracht, in der die Komponenten gelöst werden, während die übrigen, gering löslichen Bestandteile des Gasgemisches das Waschmittel passieren. Dabei werden ein Gasstrom, der die Komponenten in erheblich verringerter Konzentration enthält, und ein Waschmittel, das mit den gelösten Komponenten beladen ist, erhalten. Die Regeneration des Waschmittels erfordert wiederum die Abtrennung der dort gelösten Komponenten aus dem Waschmittel. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Waschmittel im Kreislauf zu führen. In einem ersten Schritt, der als Absorption bezeichnet wird, wird das Waschmittel in Kontakt mit dem Gasstrom gebracht. In einem zweiten Schritt, der Desorption, werden die aus dem Gasstrom ausgenommenen Komponenten aus dem damit beladenen Waschmittel abgetrennt. Die beiden Schritte werden üblicherweise in getrennten Anlagen durchgeführt, die Absorption im Absorber, die Desorption im Desorber. The separation of components from gas mixtures requires a high expenditure on equipment and energy. However, it is necessary in a large number of technical applications in order to be able to use the purified gas mixture as intended. For the separation of the components, physical and chemical washing methods can be used. Also, combinations of such methods, so-called hybrid methods, are known. In these washing processes, the gas stream is brought into contact with a liquid serving as a detergent, in which the components are dissolved, while the remaining, sparingly soluble constituents of the gas mixture pass through the detergent. In this case, a gas stream containing the components in a significantly reduced concentration, and a detergent, which is loaded with the dissolved components, obtained. The regeneration of the detergent in turn requires the separation of the components dissolved there from the detergent. It has proven to be useful to carry the detergent in the circulation. In a first step, called absorption, the detergent is brought into contact with the gas stream. In a second step, desorption, the components removed from the gas stream are separated from the detergent loaded therewith. The two steps are usually carried out in separate systems, absorption in the absorber, desorption in the desorber.

Bei den abzutrennenden Komponenten kann es sich um Verunreinigungen handeln, die aus dem Gasgemisch entfernt werden müssen, bevor das gereinigte Gasgemisch seiner Bestimmung zugeführt werden kann. Es kann sich bei den Komponenten aber auch um Stoffe handeln, die aus dem Gasgemisch gewonnen werden sollen, um selbst für einen bestimmten Zweck eingesetzt zu werden. The components to be separated may be impurities that must be removed from the gas mixture before the purified gas mixture can be supplied to its destination. However, the components may also be substances which are to be obtained from the gas mixture in order to be used for a specific purpose.

Das Waschmittel muss in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Gasgemisches und von der Art der Komponenten, die aus dem Gasgemisch abgetrennt werden sollen, gewählt werden. Das in DE 10 2004 042 418 A1 beschriebene Verfahren zur Reinigung von Gasen sieht den Einsatz einer Waschflüssigkeit vor, die Polyalkylenglykolamine enthält. Zusätzlich zu den Polyalkylenglykolaminen kann die dort vorgeschlagene Waschflüssigkeit Lösungsmittel, beispielsweise Diglykolamin, enthalten. Die Waschflüssigkeit soll zur Abtrennung einer Vielzahl von Verunreinigungen aus beliebigen Gasgemischen geeignet sein, insbesondere auch zur Abtrennung von Kohlendioxid gemeinsam mit anderen Verunreinigungen. The detergent must be chosen according to the composition of the gas mixture and the nature of the components to be separated from the gas mixture. This in DE 10 2004 042 418 A1 described method for purifying gases provides for the use of a washing liquid containing polyalkylene glycol amines. In addition to the polyalkylene glycol amines, the washing liquid proposed there may contain solvents, for example diglycolamine. The washing liquid should be suitable for separating a plurality of impurities from any gas mixtures, in particular also for the separation of carbon dioxide together with other impurities.

Neben der Auswahl des Waschmittels ist es erforderlich, geeignete Druck- und Temperatur-Bedingungen zu schaffen, um eine optimale Reinigung des Gasgemisches sicherzustellen. DE 10 2004 042 418 A1 sieht Drücke zwischen 1 und 110 bar und Temperaturen von 0 bis 100 °C vor. In den Beispielen werden Temperaturen von 30 °C und Drücke von 50 bar verwendet, um Kohlendioxid aus Synthesegas abzutrennen. In addition to the choice of detergent, it is necessary to create suitable pressure and temperature conditions to ensure optimum cleaning of the gas mixture. DE 10 2004 042 418 A1 provides pressures between 1 and 110 bar and temperatures from 0 to 100 ° C. In the examples, temperatures of 30 ° C and pressures of 50 bar are used to separate carbon dioxide from synthesis gas.

Ziel des in DE 10 2004 042 418 A1 beschriebenen Verfahrens ist die Reinigung des Gasgemisches, nicht aber die Gewinnung von Kohlendioxid. Zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Bio-, Klär- oder Deponiegas werden nach dem Stand der Technik insbesondere Monoethanolamin (MEA), Diethanolamin (DEA), Methyldiethanolamin (MDEA) und Wasser als Waschmittel, das auch als Absorptionsmittel bezeichnet wird, eingesetzt. Formulierungen unter Verwendung dieser Absorptionsmittel werden beispielsweise unter dem Handelszeichen „OASE Green“ von der BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland, vertrieben. Goal of in DE 10 2004 042 418 A1 described method is the purification of the gas mixture, but not the production of carbon dioxide. For the separation of carbon dioxide from biogas, sewage or landfill gas, in particular monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA) and water as detergent, which is also referred to as absorbent, are used according to the prior art. Formulations using these absorbents are sold, for example, under the trademark "OASE Green" by BASF SE, Ludwigshafen, Germany.

Die bekannten Absorptionsmittel können zwar in einigen Fällen nicht nur bei erhöhtem Druck, sondern auch bei atmosphärischem Druck eingesetzt werden. Although the known absorbents can be used in some cases not only at elevated pressure but also at atmospheric pressure.

Allerdings erfordern die bekannten Verfahren, die auf der Verwendung dieser Absorptionsmittel basieren, einen erheblichen Energieeinsatz, und zwar sowohl in Form von Wärmeenergie als auch in Form von elektrischem Strom. However, the known processes based on the use of these absorbents require a considerable use of energy, both in the form of thermal energy and in the form of electric current.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid, aus einem Gasgemisch angegeben werden, das einen geringen Energieeinsatz erfordert. Ferner soll eine zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung angegeben werden. The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a process for the separation of carbon dioxide from a gas mixture must be specified, which requires a low energy input. Furthermore, a device suitable for carrying out this method should be specified.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche. This object is solved by the features of claims 1 and 9. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of the dependent claims.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch vorgesehen, bei dem das Gasgemisch mit einem Absorptionsmittel für das Kohlendioxid in Kontakt gebracht wird. Das Absorptionsmittel enthält

  • – 65 bis 85 Masse-% Diglykolamin,
  • – 0 bis 5 Masse-% eines Sauerstoffinhibitors und
  • – als Rest Wasser.
According to the invention, a method for separating carbon dioxide from a gas mixture is provided in which the gas mixture is brought into contact with an absorbent for the carbon dioxide. The absorbent contains
  • From 65 to 85% by weight of diglycolamine,
  • 0 to 5 mass% of an oxygen inhibitor and
  • - as rest water.

Unter Verwendung des erfindungsgemäß vorgesehenen Absorptionsmittels ist es möglich, Kohlendioxid bei Umgebungstemperatur und atmosphärischem Druck aus einem Gasgemisch abzutrennen. Aus diesem Grunde ermöglicht das Verfahren die Gewinnung von Kohlendioxid aus Gasgemischen mit gegenüber dem Stand der Technik erheblich geringerem Energieaufwand. Using the absorbent provided according to the invention, it is possible to separate carbon dioxide at ambient temperature and atmospheric pressure from a gas mixture. For this reason, the method allows the recovery of carbon dioxide from gas mixtures with respect to the prior art significantly lower energy consumption.

Das in dem Gasgemisch enthaltene Kohlendioxid wird von dem Absorptionsmittel absorbiert. Andere Bestandteile des Gasgemisches werden von dem Absorptionsmittel nicht oder nur in sehr geringem Maße absorbiert. Die Erfinder sind, ohne sich an eine Theorie binden zu wollen, der Ansicht, dass dabei das Kohlendioxid durch chemische Reaktion und physikalisches Lösen in dem Absorptionsmittel gebunden wird. The carbon dioxide contained in the gas mixture is absorbed by the absorbent. Other components of the gas mixture are not absorbed by the absorbent or only to a very limited extent. The inventors, without wishing to be bound by theory, are of the opinion that the carbon dioxide is bound by chemical reaction and physical dissolution in the absorbent.

Kohlendioxid (CO2) wird in der Fachsprache auch mit Kohlenstoffdioxid bezeichnet. Beide Begriffe werden im Folgenden synonym verwendet. Carbon dioxide (CO 2 ) is also known in the trade as carbon dioxide. Both terms are used synonymously below.

Das Gasgemisch kann jedes beliebige Gasgemisch sein. Vorzugsweise ist das Gasgemisch aus der Gruppe ausgewählt, die aus Klärgas, Deponiegas, Biogas, Synthesegas, Rauchgas oder Erdgas besteht. Vorzugsweise ist das Gasgemisch ein Biogas. The gas mixture may be any gas mixture. Preferably, the gas mixture is selected from the group consisting of sewage gas, landfill gas, biogas, synthesis gas, flue gas or natural gas. Preferably, the gas mixture is a biogas.

Unter dem Begriff „Biogas“ wird insbesondere ein Gasgemisch verstanden, das Kohlendioxid und Methan enthält. Es kann ferner Stickstoff, Wasserstoff und Schwefelwasserstoff enthalten. Ein typisches Biogas enthält ca. 35 Vol.-% Kohlendioxid und ca. 60 Vol.-% Methan (Römpp, Lexikon der Chemie, CD-ROM 1995). Biogase können bei der bakteriellen Zersetzung organischer Stoffe entstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere die Trennung eines Gasgemisches, das Kohlendioxid und Methan enthält, in eine erste Fraktion, die Kohlendioxid enthält, und eine zweite Fraktion, die Methan enthält. Die Zusammensetzung der zweiten Fraktion kann dabei der von Erdgas, insbesondere von H-Gas, entsprechen. Unter H-Gas wird hier ein Erdgas verstanden, das wenigstens 96 Vol.-% Methan enthält. Ein solches H-Gas entspricht der in Deutschland üblichen Definition von H-Gas. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit insbesondere die Aufbereitung von Biogas auf Erdgasniveau bei atmosphärischem Druck, wodurch auf nachhaltige Weise Erdgas (CH4) und Kohlendioxid erhalten werden, und das zusätzlich bei verringertem Energieverbrauch während der Gasaufbereitung. The term "biogas" is understood in particular to mean a gas mixture which contains carbon dioxide and methane. It may also contain nitrogen, hydrogen and hydrogen sulfide. A typical biogas contains about 35% by volume of carbon dioxide and about 60% by volume of methane (Römpp, Lexikon der Chemie, CD-ROM 1995). Biogases can be produced by the bacterial decomposition of organic matter. In particular, the process of the invention makes it possible to separate a gas mixture containing carbon dioxide and methane into a first fraction containing carbon dioxide and a second fraction containing methane. The composition of the second fraction may correspond to that of natural gas, in particular H gas. Under H-gas is understood here as a natural gas containing at least 96 vol .-% methane. Such H gas corresponds to the definition of H gas in Germany. The method according to the invention thus makes it possible, in particular, to treat biogas at natural gas level at atmospheric pressure, thereby obtaining natural gas (CH 4 ) and carbon dioxide in a sustainable manner, and in addition with reduced energy consumption during gas treatment.

Das Gasgemisch enthält bevorzugt 20 bis 90 Vol.-% Kohlendioxid, stärker bevorzugt 30 bis 80 Vol.-% Kohlendioxid, noch stärker bevorzugt 30 bis 50 Vol.-% Kohlendioxid und besonders bevorzugt 40 Vol.-% Kohlendioxid. Das Gasgemisch kann neben Kohlendioxid Methan enthalten. In einer Ausführungsform der Erfindung enthält das Gasgemisch Kohlendioxid in einem Anteil von 30 bis 50 Vol.-% und Methan (CH4) in einem Anteil von 70 bis 30 Vol.-%. Der Anteil beider Komponenten an dem Gasgemisch kann zwischen 80 und 100 Vol.-% liegen. Die Angaben beziehen sich auf das Volumen des Gasgemisches vor dem Beginn des Verfahrens. The gas mixture preferably contains 20 to 90% by volume of carbon dioxide, more preferably 30 to 80% by volume of carbon dioxide, even more preferably 30 to 50% by volume of carbon dioxide and particularly preferably 40% by volume of carbon dioxide. The gas mixture may contain methane in addition to carbon dioxide. In one embodiment of the invention, the gas mixture contains carbon dioxide in a proportion of 30 to 50% by volume and methane (CH 4 ) in a proportion of 70 to 30% by volume. The proportion of both components in the gas mixture can be between 80 and 100% by volume. The data relate to the volume of the gas mixture before the start of the process.

Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnene Kohlendioxid hat vorzugsweise eine Reinheit von zumindest 99 Vol.-%. Die Angabe bezieht sich auf das Volumen des gewonnenen Kohlendioxids zum Verfahrensende. The carbon dioxide obtained by means of the process according to the invention preferably has a purity of at least 99% by volume. The figure refers to the volume of carbon dioxide recovered at the end of the process.

Das Absorptionsmittel ist eine wässerige Diglykolamin-Lösung. Das Absorptionsmittel enthält erfindungsgemäß 65 bis 85 Masse-% Diglykolamin. Bevorzugt enthält das Absorptionsmittel 65 bis 75 Masse-% Diglykolamin, besonders bevorzugt 70 Masse-% Diglykolamin. Die Angaben beziehen sich auf die Masse des Absorptionsmittels vor der Aufnahme von Kohlendioxid. Das molare Verhältnis von Diglykolamin in dem Absorptionsmittel einerseits zu Kohlendioxid in dem Gasgemisch andererseits liegt bei Verfahrensbeginn vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 16, besonders bevorzugt von 2 bis 8. Das Absorptionsmittel wird vorzugsweise bei Umgebungstemperatur und atmosphärischem Druck eingesetzt. Das Absorptionsmittel wird als Waschflüssigkeit für das Gasgemisch eingesetzt. The absorbent is an aqueous diglycolamine solution. The absorbent according to the invention contains 65 to 85% by weight of diglycolamine. Preferably, the absorbent contains from 65 to 75% by weight of diglycolamine, more preferably 70% by weight of diglycolamine. The data refer to the mass of the absorbent before the absorption of carbon dioxide. The molar ratio of diglycolamine in the absorbent on the one hand to carbon dioxide in the gas mixture on the other hand is preferably in the range from 2 to 16, more preferably from 2 to 8 at the beginning of the process. The absorbent is preferably used at ambient temperature and pressure. The absorbent is used as a washing liquid for the gas mixture.

Das Absorptionsmittel kann 0 bis 5 Masse-% eines Sauerstoffinhibitors enthalten. Der Sauerstoffinhibitor soll ein wasserlöslicher Sauerstoffinhibitor sein. Vorzugsweise ist der Sauerstoffinhibitor ein Metallsalz der Etidronsäure, wobei das Metall bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zink (Zn), Kupfer (Cu), Eisen (Fe) und Kombinationen davon besteht. Die Fa. Huntsman International LLC, USA vertreibt einen derartigen Sauerstoffinhibitor unter dem Handelsnamen „Jefftreat AO 832“. The absorbent may contain 0 to 5% by mass of an oxygen inhibitor. The oxygen inhibitor should be a water-soluble oxygen inhibitor. Preferably, the oxygen inhibitor is a metal salt of etidronic acid, which metal is preferably selected from the group consisting of zinc (Zn), copper (Cu), iron (Fe), and combinations thereof. Huntsman International LLC, USA markets such an oxygen inhibitor under the trade name "Jefftreat AO 832".

Vorzugsweise wird das Gasgemisch bei einer Temperatur von 10 bis 40 °C, bevorzugt bei Umgebungstemperatur, mit dem Absorptionsmittel in Kontakt gebracht. Vorzugsweise wird das Gasgemisch bei einem Druck von 1 bis 2 bar, bevorzugt bei atmosphärischem Druck, mit dem Absorptionsmittel in Kontakt gebracht. Vorzugsweise besitzt das Gasgemisch vor dem In-Kontakt-bringen mit dem Absorptionsmittel Umgebungstemperatur und atmosphärischen Druck. Preferably, the gas mixture is brought into contact with the absorbent at a temperature of 10 to 40 ° C, preferably at ambient temperature. Preferably, the gas mixture is brought into contact with the absorbent at a pressure of 1 to 2 bar, preferably at atmospheric pressure. Preferably, the gas mixture has ambient temperature and atmospheric pressure prior to contacting the absorbent.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das Gasgemisch mit Wasser gesättigt wird, bevor es in Kontakt mit dem Absorptionsmittel gelangt. Vorzugsweise wird das Sättigen mit Wasser ebenfalls bei einer Temperatur von 10 bis 40 °C, bevorzugt bei Umgebungstemperatur, durchgeführt. Vorzugsweise wird das Sättigen mit Wasser bei einem Druck von 1 bis 2 bar, bevorzugt bei atmosphärischem Druck, durchgeführt. Besonders bevorzugt wird das Sättigen des Gasgemisches mit Wasser bei dem gleichen Druck und bei der gleichen Temperatur durchgeführt, bei denen das Gasgemisch mit dem Absorptionsmittel in Kontakt gebracht wird. Die Druckangaben beziehen sich auf den Absolutdruck. It has proven to be expedient if the gas mixture is saturated with water before it comes into contact with the absorbent. Preferably, the saturation with water is also carried out at a temperature of 10 to 40 ° C, preferably at ambient temperature. Preferably the saturation with water is carried out at a pressure of 1 to 2 bar, preferably at atmospheric pressure. More preferably, the saturation of the gas mixture with water is carried out at the same pressure and at the same temperature at which the gas mixture is brought into contact with the absorbent. The pressure data refer to the absolute pressure.

Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, dass das Gasgemisch, bevor es in Kontakt mit dem Absorptionsmittel gelangt, von Schwefelwasserstoff (H2S), Karbonylsulfid (COS), Methanthiol (CH3-SH) und Ammoniak (NH3) befreit wird, sofern es nicht bereits frei von diesen Verbindungen ist oder die Verbindungen nur in akzeptablen Spurenanteilen enthält. Beispielsweise ist ein Spurenanteil einer solcher Verbindung von 5 ppm oder weniger akzeptabel. Es kann dazu vorgesehen sein, dass das Gasgemisch vor dem In-Kontakt-bringen mit dem Absorptionsmittel einer Behandlung zur Entfernung zumindest einer der genannten Verbindungen aus dem Gasgemisch unterzogen wird. Das Gasgemisch kann, bevor es in Kontakt mit dem Absorptionsmittel gelangt, 0 bis 2 Vol.-% Sauerstoff (O2) enthalten. It has also proven to be expedient that the gas mixture, before it comes into contact with the absorbent, is freed from hydrogen sulfide (H 2 S), carbonyl sulfide (COS), methanethiol (CH 3 -SH) and ammonia (NH 3 ), if it is not already free of these compounds or contains the compounds only in acceptable trace amounts. For example, a trace amount of such compound of 5 ppm or less is acceptable. It may be provided that the gas mixture before being brought into contact with the absorbent of a treatment for removing at least one of said compounds from the gas mixture is subjected. The gas mixture before it comes into contact with the absorbent, 0 to 2 vol .-% oxygen (O 2 ) included.

Vorzugsweise wird das Gasgemisch mit dem Absorptionsmittel in Kontakt gebracht, indem das Gasgemisch als Gasstrom durch das Absorptionsmittel geführt wird. Besonders bevorzugt wird das Gasgemisch im Gegenstrom zu dem Absorptionsmittel geführt. Das Gasgemisch kann in einem Absorber in Kontakt mit dem Absorptionsmittel gebracht werden. Bei dem Absorber kann es sich um eine Absorptionskolonne handeln. Zweckmäßigerweise werden das Gasgemisch und das Absorptionsmittel in dem Absorber so geführt, dass der Gasstrom im Gegenstrom zu dem Absorptionsmittel in dem Absorber aufsteigt. Dabei wird das in dem Gasstrom enthaltene Kohlendioxid von dem Absorptionsmittel absorbiert. Das mit Kohlendioxid beladene Absorptionsmittel tritt zweckmäßigerweise am Boden des Absorbers aus diesem aus. Das mit Kohlendioxid beladene Absorptionsmittel wird im Folgenden auch als beladenes Absorptionsmittel bezeichnet. Der verbliebene Teil des Gasstromes tritt als Restgasstrom zweckmäßigerweise am Kopf des Absorbers aus diesem aus. Handelte es sich bei dem Gasgemisch um Biogas, so enthält dieser Restgasstrom im Wesentlichen Methan. Der Restgasstrom kann bereits Erdgasqualität aufweisen. Enthält der verbliebene Teil des Gasstroms Methan, so kann der Restgasstrom nach Belieben zur Erzeugung von elektrischem Strom, zur Erzeugung von Wärme, zur Nutzung als Kraftstoff oder zur Nutzung als Rohstoff davon eingesetzt werden. Preferably, the gas mixture is brought into contact with the absorbent by the gas mixture is passed as a gas stream through the absorbent. Particularly preferably, the gas mixture is passed in countercurrent to the absorbent. The gas mixture can be brought into contact with the absorbent in an absorber. The absorber may be an absorption column. Conveniently, the gas mixture and the absorbent are guided in the absorber so that the gas stream rises in countercurrent to the absorbent in the absorber. In this case, the carbon dioxide contained in the gas stream is absorbed by the absorbent. The loaded with carbon dioxide absorbent expediently at the bottom of the absorber from this. The carbon dioxide-laden absorbent is also referred to below as a loaded absorbent. The remaining part of the gas stream passes as a residual gas stream expediently at the head of the absorber from this. If the gas mixture was biogas, this residual gas stream contains essentially methane. The residual gas stream may already have natural gas quality. If the remaining part of the gas stream contains methane, then the residual gas stream can be used at will to generate electricity, to generate heat, to use it as a fuel or to use it as a raw material thereof.

Der Absorber kann Füllkörper enthalten. Bei den Füllkörpern kann es sich um Füllkörper aus Metall, Füllkörper aus Kunststoff oder Gemische dieser Füllkörper handeln. Vorzugsweise weisen die Füllkörper eine spezifische Oberfläche von 50 bis 400 m2/m3 auf. Die Füllkörper liegen zweckmäßigerweise als regellose Füllkörperschüttung in dem Absorber vor. Der Absorber ist vorzugsweise aus Metall oder Glas. The absorber may contain packing. The fillers may be metal fillers, plastic fillers or mixtures of these fillers. The fillers preferably have a specific surface area of 50 to 400 m 2 / m 3 . The fillers are expediently present as a random packed bed in the absorber. The absorber is preferably made of metal or glass.

Zur Abtrennung des Kohlendioxids aus dem beladenen Absorptionsmittel kann das beladene Absorptionsmittel einer erhöhten Temperatur, einem verringerten oder erhöhten Druck oder Kombination davon ausgesetzt werden. Eine erhöhte Temperatur ist dabei eine Temperatur, die oberhalb der Temperatur liegt, bei der das Gasgemisch in Kontakt mit dem Absorptionsmittel gebracht wurde. Ein verringerter Druck ist dabei ein Druck, der unterhalb des Druckes liegt, bei dem das Gasgemisch in Kontakt mit dem Absorptionsmittel gebracht wurde. Ein erhöhter Druck ist dabei ein Druck, der oberhalb des Druckes liegt, bei dem das Gasgemisch in Kontakt mit dem Absorptionsmittel gebracht wurde. Zur Abtrennung des Kohlendioxids aus dem beladenen Absorptionsmittel kann das beladene Absorptionsmittel mit einem Förderdruck von 0,5 bis 1,5 bar in einen Desorber geführt werden. Die Druckangaben beziehen sich auf den Absolutdruck. Zum Einstellen des Förderdruckes können eine oder mehrere Pumpen vorgesehen sein. For separating the carbon dioxide from the loaded absorbent, the loaded absorbent may be exposed to an elevated temperature, reduced or increased pressure or combination thereof. An elevated temperature is a temperature which is above the temperature at which the gas mixture was brought into contact with the absorbent. A reduced pressure is a pressure which is below the pressure at which the gas mixture was brought into contact with the absorbent. An increased pressure is a pressure which is above the pressure at which the gas mixture was brought into contact with the absorbent. To remove the carbon dioxide from the loaded absorbent, the loaded absorbent can be passed with a delivery pressure of 0.5 to 1.5 bar in a desorber. The pressure data refer to the absolute pressure. To set the delivery pressure, one or more pumps may be provided.

Vorzugsweise wird das beladene Absorptionsmittel einer erhöhten Temperatur ausgesetzt, während der Druck dem Druck entspricht, bei dem das Gasgemisch in Kontakt mit dem Absorptionsmittel gebracht wurde. In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Abtrennung des Kohlendioxids in zwei Stufen vorgesehen. In einer ersten Stufe wird das beladene Absorptionsmittel auf eine Temperatur von 90 bis 120 °C in einer ersten Heizeinrichtung erwärmt. Anschließend wird das erwärmte beladene Absorptionsmittel unter Passieren eines Desorbers in eine zweite Heizeinrichtung überführt. Dort wird das beladene Absorptionsmittels auf eine Temperatur von 100 bis 130 °C erwärmt. Bei der ersten Heizeinrichtung kann es sich um einen Vorheizer handeln. Bei der zweiten Heizeinrichtung kann es sich um einen Sumpfheizer handeln. Damit sind zum Abtrennen des Kohlendioxids aus dem beladenen Absorptionsmittel folgende Schritte vorgesehen:

  • (a) Erwärmen des beladenen Absorptionsmittels auf eine Temperatur von 90 bis 120 °C in einer ersten Heizeinrichtung;
  • (b) Überführen des beladenen Absorptionsmittels aus der ersten Heizeinrichtung in einen Desorber;
  • (c) Abtrennen eines ersten Teils des Kohlendioxids aus dem beladenen Absorptionsmittel;
  • (d) Überführen des in Schritt (c) erhaltenen beladenen Absorptionsmittels aus dem Desorber in eine zweite Heizeinrichtung;
  • (e) Erwärmen des beladenen Absorptionsmittels auf eine Temperatur von 100 bis 130 °C in der zweiten Heizeinrichtung;
  • (f) Überführen des beladenen Absorptionsmittels aus der zweiten Heizeinrichtung in den Desorber; und
  • (g) Abtrennen eines zweiten Teils des Kohlendioxids aus dem beladenen Absorptionsmittel.
Preferably, the loaded absorbent is exposed to an elevated temperature while the pressure corresponds to the pressure at which the gas mixture was brought into contact with the absorbent. In one embodiment of the invention, a separation of the carbon dioxide is provided in two stages. In a first stage, the loaded absorbent is heated to a temperature of 90 to 120 ° C in a first heater. Subsequently, the heated loaded absorbent is transferred by passing a desorber in a second heater. There, the loaded absorbent is heated to a temperature of 100 to 130 ° C. The first heater may be a preheater. The second heater may be a sump heater. Thus, the following steps are provided for separating the carbon dioxide from the loaded absorbent:
  • (a) heating the loaded absorbent to a temperature of 90 to 120 ° C in a first heater;
  • (b) transferring the loaded absorbent from the first heater into a desorber;
  • (c) separating a first portion of the carbon dioxide from the loaded absorbent;
  • (d) transferring the loaded absorbent obtained in step (c) from the desorber into a second heater;
  • (e) heating the loaded absorbent to a temperature of 100 to 130 ° C in the second heater;
  • (f) transferring the loaded absorbent from the second heater into the desorber; and
  • (g) separating a second portion of the carbon dioxide from the loaded absorbent.

In Schritt (c) wird ein beladenes Absorptionsmittel erhalten, das weniger Kohlendioxid als das beladene Absorptionsmittel in Schritt (a) enthält. In Schritt (g) wird ein beladenes Absorptionsmittel erhalten, das weniger Kohlendioxid als das in Schritt (c) erhaltene beladene Absorptionsmittel enthält. Dabei sollte das in Schritt (g) erhaltene Absorptionsmittel soweit technisch möglich frei von Kohlendioxid sein. In step (c), a loaded absorbent containing less carbon dioxide than the loaded absorbent in step (a) is obtained. In step (g), a loaded absorbent containing less carbon dioxide than the loaded absorbent obtained in step (c) is obtained. The absorbent obtained in step (g) should be as far as technically possible free of carbon dioxide.

Der zur Abtrennung des Kohlendioxids aus dem beladenen Absorptionsmittel vorgesehene Desorber ist vorzugsweise aus Metall oder Glas. Dabei handelt es sich zweckmäßigerweise um eine Desorptionskolonne. Der Desorber kann einen oder mehrere Einbauten in Form strukturierter Packungen oder Füllkörper enthalten. Die strukturierten Packungen haben vorzugsweise eine spezifische Oberfläche von 200 bis 800 m2/m3. Die Einbauten können aus Metall bestehen. The intended for the separation of carbon dioxide from the loaded absorbent desorber is preferably made of metal or glass. This is expediently a desorption column. The desorber may contain one or more internals in the form of structured packings or packing. The structured packings preferably have a specific surface area of 200 to 800 m 2 / m 3 . The fixtures can be made of metal.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das von dem Absorptionsmittel abgetrennte Kohlendioxid als Rohgasstrom am Kopf des Desorbers aus diesem austritt, während das gereinigte Absorptionsmittel am Boden des Desorbers aus diesem austritt. Der am Kopf des Desorbers austretende Rohgasstrom kann anschließend zu einer Reinigungseinrichtung geführt werden, in der im Rohgasstrom enthaltene Reste des Absorptionsmittels, insbesondere Dämpfe von Diglykolamin, Wasser oder beiden, von dem Kohlendioxid getrennt werden. Bei der Reinigungseinrichtung kann es sich um eine Kombination aus Kondensator und Adsorber handeln. Im Kondensator wird die Temperatur des Rohgasstroms gesenkt, so dass darin enthaltenen Reste des Absorptionsmittels auskondensieren. Das Kondensat kann in den Desorber zurückgeführt werden. Im Adsorber werden die – noch verbliebenen Reste des Absorptionsmittels vollständig entfernt. Mittels der Reinigungseinrichtung wird der Rohgasstrom in einen gereinigten Gasstrom überführt, der zumindest 99 Vol.-% Kohlendioxid enthält. Das am Boden des Desorbers austretende Absorptionsmittel ist von Kohlendioxid ganz oder zumindest teilweise gereinigt und kann zurück zum Absorber geführt werden. Preferably, it is provided that the carbon dioxide separated off from the absorbent as raw gas stream at the head of the desorber exits from this, while the purified absorbent at the bottom of the desorber escapes from this. The raw gas stream emerging at the top of the desorber can then be passed to a purification device in which residues of the absorbent contained in the raw gas stream, in particular vapors of diglycolamine, water or both, are separated from the carbon dioxide. The cleaning device may be a combination of a condenser and an adsorber. In the condenser, the temperature of the crude gas stream is lowered, so that it condenses contained residues of the absorbent. The condensate can be returned to the desorber. In the adsorber, the remaining residues of the absorbent are completely removed. By means of the cleaning device, the crude gas stream is transferred into a purified gas stream which contains at least 99% by volume of carbon dioxide. The absorbent emerging at the bottom of the desorber is completely or at least partially purified of carbon dioxide and can be recycled back to the absorber.

Die Erwärmung des beladenen Absorptionsmittels in der ersten Heizeinrichtung und der zweiten Heizeinrichtung kann unter Einsatz von elektrischem Strom oder Wärme erfolgen. Als Wärmequelle können Wasserdampf, eine Flüssigkeit wie beispielsweise Heizöl oder Kombinationen davon eingesetzt werden. The heating of the loaded absorbent in the first heater and the second heater may be accomplished using electric power or heat. As a heat source, water vapor, a liquid such as fuel oil or combinations thereof may be used.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann als kontinuierliches Verfahren ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, das Absorptionsmittel im Kreislauf zu führen. The process according to the invention can be carried out as a continuous process. The process according to the invention makes it possible to recirculate the absorbent.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch unter Verwendung eines Absorptionsmittels für das Kohlendioxid vorgesehen. Dabei enthält das Absorptionsmittel

  • – 65 bis 85 Masse-% Diglykolamin,
  • – 0 bis 5 Masse-% eines Sauerstoffinhibitors und
  • – als Rest Wasser.
According to the invention, there is further provided an apparatus for separating carbon dioxide from a gas mixture using an absorbent for the carbon dioxide. This contains the absorbent
  • From 65 to 85% by weight of diglycolamine,
  • 0 to 5 mass% of an oxygen inhibitor and
  • - as rest water.

Die Vorrichtung weist einen Absorber zum In-Kontakt-bringen des Gasgemisches mit dem Absorptionsmittel und einen Desorber zum Trennen von Kohlendioxid von dem Absorptionsmittel auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt. Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf diese Einzelheiten verwiesen. The apparatus comprises an absorber for contacting the gas mixture with the absorbent and a desorber for separating carbon dioxide from the absorbent. The device according to the invention is intended in particular for carrying out the method according to the invention. Details of the device according to the invention have been described above in connection with the method according to the invention. To avoid repetition, reference is made to these details.

Nach Maßgabe der Erfindung ist über dies die Verwendung eines Absorptionsmittels, das

  • – 65 bis 85 Masse-% Diglykolamin,
  • – 0 bis 5 Masse-% eines Sauerstoffinhibitors und
  • – als Rest Wasser
enthält, zur Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch vorgesehen. According to the invention, this is the use of an absorbent, the
  • From 65 to 85% by weight of diglycolamine,
  • 0 to 5 mass% of an oxygen inhibitor and
  • - as rest water
contains, provided for the separation of carbon dioxide from a gas mixture.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das die Erfindung nicht einschränken soll, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen The invention will be explained below with reference to an embodiment which is not intended to limit the invention, with reference to the drawings. Show

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 1 a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention; and

2 eine Detaildarstellung der in 1 gezeigten Ausführungsform. 2 a detailed representation of in 1 shown embodiment.

Das Ausführungsbeispiel veranschaulicht die Gewinnung von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch. Bei dem Gasgemisch handelt es sich um ein Gemisch aus Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2). Das Gasgemisch wird über eine Leitung 1 zu einem Befeuchter 2 geführt. Das Gasgemisch hat einen Volumenstrom von 2,5 Nm3/h. Im Befeuchter 2 wird das Gasgemisch bei atmosphärischem Druck und Umgebungstemperatur mit Wasser gesättigt. Über Leitung 3 wird das wassergesättigte Gasgemisch zu einer Absorptionskolonne 4 geführt. Die Absorptionskolonne 4 weist eine Nennweite von DN 100, was einem Innendurchmesser von 105,3 mm entspricht, auf. Die Absorptionskolonne weist einen 3 m hohen Bereich auf, der Füllkörper aus Metall enthält. Dieser Bereich wird im Folgenden als Füllkörper-Bereich 5 bezeichnet. Die Füllkörper haben einen Durchmesser von 15 mm. Sie sind unter dem Handelsnamen „Novalox-M“ (Hersteller: Vereinigte Füllkörper-Fabriken GmbH & Co. KG, Ransbach-Baumbach, Deutschland) kommerziell erhältlich. The embodiment illustrates the recovery of carbon dioxide from a gas mixture. The gas mixture is a mixture of carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ). The gas mixture is via a line 1 to a humidifier 2 guided. The gas mixture has a volume flow of 2.5 Nm 3 / h. In the humidifier 2 the gas mixture is saturated with water at atmospheric pressure and ambient temperature. Via wire 3 the water-saturated gas mixture becomes an absorption column 4 guided. The absorption column 4 has a nominal diameter of DN 100, which corresponds to an inner diameter of 105.3 mm. The Absorption column has a 3 m high area containing filler metal. This area is hereafter referred to as a packed area 5 designated. The packing has a diameter of 15 mm. They are commercially available under the trade name "Novalox-M" (manufacturer: United Füllkörper-Fabriken GmbH & Co. KG, Ransbach-Baumbach, Germany).

Das wassergesättigte Gasgemisch tritt über Leitung 3 seitlich in die Absorptionskolonne 4 in einem Bereich ein, der über dem Boden der Absorptionskolonne 4 und unter dem Füllkörper-Bereich 5 liegt. Über Leitung 6 wird Waschflüssigkeit in die Absorptionskolonne 4 geführt. Dabei tritt die Waschflüssigkeit über Leitung 6 mittels eines Ringverteilers in die Absorptionskolonne 4 in einem Bereich ein, der unter dem Kopf der Absorptionskolonne 4 und über dem Füllkörper-Bereich 5 liegt. Die Waschflüssigkeit strömt von oben nach unten durch den Füllkörper-Bereich 5 und kommt dabei mit dem Gasgemisch in Kontakt, das den Füllkörper-Bereich 5 von unten nach oben durchströmt. Dabei wird Kohlendioxid, das in dem Gasgemisch enthalten ist, in der Waschflüssigkeit absorbiert. Der Restgasstrom, der aus verbliebenen Bestandteilen des Gasgemisches besteht – im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus 0 bis 4 Vol.-% CO2 und als Rest Stickstoff – tritt am Kopf der Absorptionskolonne 4 aus dieser aus. Er kann vom Kopf der Absorptionskolonne 4 über Leitung 7 weitergeführt werden. The water-saturated gas mixture occurs via line 3 laterally in the absorption column 4 in a range above the bottom of the absorption column 4 and under the packed area 5 lies. Via wire 6 Washing liquid is in the absorption column 4 guided. The washing liquid enters via line 6 by means of a ring distributor in the absorption column 4 in an area under the top of the absorption column 4 and above the packing area 5 lies. The washing liquid flows from top to bottom through the packing area 5 and comes into contact with the gas mixture, which is the packing area 5 flows through from bottom to top. In this case, carbon dioxide contained in the gas mixture is absorbed in the washing liquid. The residual gas stream, which consists of remaining components of the gas mixture - in the present embodiment, from 0 to 4 vol .-% CO 2 and the balance nitrogen - occurs at the top of the absorption column 4 out of this. He can from the head of the absorption column 4 via wire 7 be continued.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Waschflüssigkeit eine wässerige Lösung, die 70 Masse-% Diglykolamin enthält. Die Waschflüssigkeit ist das erfindungsgemäß vorgesehene Absorptionsmittel. Die Waschflüssigkeit, in der Kohlendioxid aus dem Gasgemisch absorbiert ist, wird im Folgenden als beladene Waschflüssigkeit bezeichnet. Die beladene Waschflüssigkeit entspricht dem beladenen Absorptionsmittel. Die Waschmittel-Umlaufrate beträgt 100 kg/h. In the present embodiment, the washing liquid is an aqueous solution containing 70% by weight of diglycolamine. The washing liquid is the absorbent provided according to the invention. The scrubbing liquid in which carbon dioxide is absorbed from the gas mixture is referred to below as laden scrubbing liquid. The loaded washing liquid corresponds to the loaded absorbent. The detergent circulating rate is 100 kg / h.

Am Boden der Absorptionskolonne 4 ist eine Leitung 8 vorgesehen, über die die beladene Waschflüssigkeit unter Einsatz einer ersten Förderpumpe 28 zu einem Wärmeübertrager 9 geführt wird. In Leitung 8 tritt die beladene Waschflüssigkeit mit einer Temperatur von 35 °C ein. Im Wärmeübertrager 9 erhöht sich die Temperatur der beladenen Waschflüssigkeit auf 70 °C. Im Wärmeübertrager 9 wird die beladene Waschflüssigkeit im Gegenstrom zu einem Strom gereinigter Waschflüssigkeit geführt. At the bottom of the absorption column 4 is a lead 8th provided over the loaded washing liquid using a first feed pump 28 to a heat exchanger 9 to be led. In management 8th enters the loaded washing liquid at a temperature of 35 ° C. In the heat exchanger 9 the temperature of the loaded scrubbing liquid rises to 70 ° C. In the heat exchanger 9 The loaded washing liquid is passed in countercurrent to a stream of purified washing liquid.

Die beladene Waschflüssigkeit verlässt den Wärmeübertrager 9 mit einer Temperatur von 70 °C über Leitung 10, die sie zu einem Vorheizer 11 führt. Dort wird die Temperatur der beladenen Waschflüssigkeit auf 95 °C erhöht. Die nun 95 °C heiße beladene Waschflüssigkeit wird über Leitung 12 zu einer Desorptionskolonne 13 geführt. In der Desorptionskolonne herrscht atmosphärischer Druck. The loaded washing liquid leaves the heat exchanger 9 with a temperature of 70 ° C over line 10 They turn them into a preheater 11 leads. There, the temperature of the loaded scrubbing liquid is raised to 95 ° C. The now 95 ° C hot laden washing liquid is via line 12 to a desorption column 13 guided. In the desorption column atmospheric pressure prevails.

Die Desorptionskolonne 13 weist eine Nennweite von DN 100, was einem Innendurchmesser von 105,3 mm entspricht, auf. Die Desorptionskolonne 13 weist zwei 1,5 m hohe Bereiche auf, die strukturierte Packungen aus Metall enthalten. Die beiden Bereiche werden im Folgenden als Packungsbereiche 14 bezeichnet. Die beiden Packungsbereiche 14 sind voneinander unter Ausbildung eines ersten Eintrittsbereiches 15 beabstandet, in den die 95 °C heiße beladene Waschflüssigkeit über die Seitenwand der Desorptionskolonne 13 mittels eines Ringverteilers eintritt. Die strukturierten Packungen sind unter dem Handelsnamen „Mellapak 250Y“ (Hersteller: Sulzer Chemtech Ltd., Winterthur, Schweiz) kommerziell erhältlich. The desorption column 13 has a nominal diameter of DN 100, which corresponds to an inner diameter of 105.3 mm. The desorption column 13 has two 1.5 m high areas containing structured metal packings. The two areas are referred to below as packing areas 14 designated. The two packing areas 14 are from each other to form a first entrance area 15 spaced, in the 95 ° C hot laden wash liquid on the side wall of the desorption column 13 by means of a ring distributor occurs. The structured packings are commercially available under the trade name "Mellapak 250Y" (manufacturer: Sulzer Chemtech Ltd., Winterthur, Switzerland).

Die in den ersten Eintrittsbereich 15 der Desorptionskolonne 13 eintretende beladene Waschflüssigkeit fließt in der Desorptionskolonne 13 zunächst unter Kontakt mit der strukturierten Packung des unteren Packungsbereiches 14 nach unten. Dabei kühlt sie sich leicht ab. Dabei wird ein erster Teil des Kohlendioxids, das in der beladenen Waschflüssigkeit enthalten ist, freigesetzt. Dieser erste Teil steigt zum Kopf der Desorptionskolonne 13 auf. Die kühlere beladene Waschflüssigkeit, die noch einen zweiten Teil Kohlendioxid enthält, tritt seitlich aus der Desorptionskolonne 13 in einem Bereich, dem ersten Austrittsbereich 16, aus, der an das untere Ende des unteren Packungsbereiches 14 angrenzt – damit liegt er unter dem ersten Eintrittsbereich 15 – und vom Boden der Desorptionskolonne 13 beabstandet ist. Über Leitung 17 wird die beladene Waschflüssigkeit aus Desorptionskolonne 13 zu einem Sumpfheizer 18 geführt (Pfeil A in 2) und dort auf eine Temperatur von 105 °C erwärmt. Im Sumpfheizer 18 wird ein zweiter Teil des Kohlendioxids, das in der beladenen Waschflüssigkeit enthalten ist, freigesetzt. Das freigesetzte Kohlendioxid strömt über Leitung 17 zurück in den Desorber (Pfeil C) und steigt dort zum Kopf der Desorptionskolonne 13 auf (Pfeil D). Vom Sumpfheizer 18 wird die nun weitgehend Kohlendioxid-freie und damit regenierierte Waschflüssigkeit über Leitung 19 zu einem zweiten Eintrittsbereich 20 in der Seitenwand der Desorptionskolonne 13 geführt (Pfeil B), über den die Waschflüssigkeit erneut in die Desorptionskolonne 13 eintritt. Der zweite Eintrittsbereich 20 liegt unterhalb des ersten Austrittsbereiches 16. The in the first entrance area 15 the desorption column 13 entering loaded washing liquid flows in the desorption column 13 initially under contact with the structured packing of the lower packing area 14 downward. It cools down slightly. In this case, a first part of the carbon dioxide contained in the loaded washing liquid is released. This first part rises to the top of the desorption column 13 on. The cooler loaded scrubbing liquid, which still contains a second part of carbon dioxide, exits laterally from the desorption column 13 in one area, the first exit area 16 , out to the lower end of the lower packing area 14 adjacent - so it is below the first entrance area 15 - And from the bottom of the desorption 13 is spaced. Via wire 17 is the loaded washing liquid from desorption 13 to a swamp heater 18 guided (arrow A in 2 ) and heated there to a temperature of 105 ° C. In the swamp heater 18 a second part of the carbon dioxide contained in the loaded washing liquid is released. The released carbon dioxide flows via line 17 back into the desorber (arrow C) and there rises to the top of the desorption column 13 on (arrow D). From the marsh heater 18 is the now largely carbon dioxide-free and thus regenerated washing liquid via line 19 to a second entrance area 20 in the side wall of the desorption column 13 passed (arrow B), via which the washing liquid again in the desorption column 13 entry. The second entrance area 20 lies below the first exit area 16 ,

2 veranschaulicht die Verhältnisse am ersten Austrittsbereich 16 weiter. Wird die Vorrichtung in Betrieb genommen, so füllt sich die Desorptionskolonne 13 mit der Waschflüssigkeit, die in 2 mit Bezugszeichen 33 bezeichnet ist, bis sie, vom Boden der Desorptionskolonne 13 ausgehend, die Höhe des ersten Austrittsbereiches 16 erreicht. Die dann in die Desorptionskolonne 13 eintretende Waschflüssigkeit 33 fließt über Leitung 17 in den Sumpfheizer 18 (Pfeil A) und wird dort auf 105 °C erwärmt, wodurch ein zweiter Teil an Kohlendioxid freigesetzt wird, der in der Desorptionskolonne 13 über Leitung 17 strömt (Pfeil C). Der Füllstand der Waschflüssigkeit 33 in der Desorptionskolonne 13 kann mittels einer automatischen oder manuellen Reglungseinrichtung geregelt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Waschflüssigkeit 33 den ersten Austrittsbereich 16 nicht verschließt. 2 illustrates the conditions at the first exit area 16 further. When the device is put into operation, the desorption column is filled 13 with the washing liquid in 2 with reference number 33 is designated until it, from the bottom of the desorption column 13 starting, the height of the first exit area 16 reached. The then in the desorption column 13 entering washing liquid 33 flows via wire 17 in the swamp heater 18 (Arrow A) and is there heated to 105 ° C, whereby a second part of carbon dioxide is released, which in the desorption column 13 via wire 17 flows (arrow C). The level of the washing liquid 33 in the desorption column 13 can be controlled by means of an automatic or manual control device. This will ensure that washing liquid 33 the first exit area 16 does not close.

Der obere Packungsbereich 14 in der Desorptionskolonne soll insbesondere eine Kondensation des in der Waschflüssigkeit enthaltenen Wassers oder Diglykolamin oder beides bewirken. The upper packing area 14 in the desorption column should in particular cause a condensation of the water contained in the washing liquid or diglycolamine or both.

Der erste und zweite Teil des freigesetzten Kohlendioxids werden über Leitung 21 als Rohgasstrom zu einem Kondensator 22 geführt, in der im Rohgasstrom enthaltene Waschflüssigkeit abgetrennt und über Leitung 30 in die Desorptionskolonne zurückgeführt wird. Aus dem Kondensator 22 gelangt der Rohgasstrom dann über Leitung 31 zu einem Adsorber 32, in dem im Rohgasstrom noch verbliebene Waschflüssigkeit mittels eines Adsorptionsmittels abgetrennt wird. Aus dem Adsorber 32 trirtt nun über Leitung 23 ein gereinigter Gasstrom aus, der zumindest 99 Vol.-% Kohlendioxid enthält. Es kann eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die stromabwärts vom Kopf der Desorptionskolonne 13 angeordnet ist, um das Rohgasgemisch aus der Desorptionskolonne 13 abzuziehen. Das ist jedoch nicht erforderlich. The first and second part of the released carbon dioxide will be sent via wire 21 as a raw gas stream to a condenser 22 guided, separated in the scrubbing liquid contained in the crude gas stream and via line 30 is returned to the desorption column. From the condenser 22 the crude gas stream then passes via line 31 to an adsorber 32 in which still remaining scrubbing liquid is separated by means of an adsorbent in the crude gas stream. From the adsorber 32 is now on line 23 a purified gas stream, at least 99 Vol .-% carbon dioxide. There may be provided a vacuum pump (not shown) downstream of the head of the desorption column 13 is arranged to the raw gas mixture from the desorption column 13 deducted. This is not necessary.

Am Boden der Desorptionskolonne 13, der einen zweiten Austrittsbereich 24 für die Waschflüssigkeit aufweist, tritt die gereinigte und damit regenerierte Waschflüssigkeit aus. Die regenerierte Waschflüssigkeit wird über Leitung 25 unter Einsatz einer zweiten Förderpumpe 29 zu dem Wärmeübertrager 9 geführt, wo Wärme von der regenerierten Waschflüssigkeit auf die beladene Waschflüssigkeit übertragen wird. Die dabei abgekühlte regenerierte Waschflüssigkeit wird über Leitung 26 von dem Wärmeübertrager 9 zu einem Kühler 27 geführt, in dem die regenerierte Waschflüssigkeit weiter auf eine Temperatur von 12 °C abgekühlt wird. Vom Kühler 27 gelangt die 12 °C kalte regenerierte Waschflüssigkeit dann über Leitung 6 in die Absorptionskolonne 4. At the bottom of the desorption column 13 , which has a second exit area 24 has for the washing liquid, the purified and thus regenerated washing liquid exits. The regenerated washing liquid is via line 25 using a second feed pump 29 to the heat exchanger 9 where heat is transferred from the regenerated scrubbing liquid to the laden scrubbing liquid. The thereby cooled regenerated washing liquid is via line 26 from the heat exchanger 9 to a cooler 27 in which the regenerated washing liquid is further cooled to a temperature of 12 ° C. From the radiator 27 The 12 ° C cold regenerated washing liquid then passes through line 6 in the absorption column 4 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Leitung management
2 2
Befeuchter humidifier
3 3
Leitung management
4 4
Absorptionskolonne absorption column
5 5
Füllkörper-Bereich Packing area
6 6
Leitung management
7 7
Leitung management
8 8th
Leitung management
9 9
Wärmeübertrager Heat exchanger
10 10
Leitung management
11 11
Vorheizer preheater
12 12
Leitung management
13 13
Desorptionskolonne desorption column
14 14
Packungsbereich package region
15 15
erster Eintrittsbereich first entrance area
16 16
erster Austrittsbereich first exit area
17 17
Leitung management
18 18
Sumpfheizer sump heater
19 19
Leitung management
20 20
zweiter Eintrittsbereich second entrance area
21 21
Leitung management
22 22
Kondensator capacitor
23 23
Leitung management
24 24
zweiter Austrittsbereich second exit area
25 25
Leitung management
26 26
Leitung management
27 27
Kühler cooler
28 28
erste Förderpumpe first delivery pump
29 29
zweite Förderpumpe second feed pump
30 30
Leitung management
31 31
Leitung management
32 32
Adsorber adsorber
33 33
Waschflüssigkeit washing liquid

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102004042418 A1 [0004, 0005, 0006] DE 102004042418 A1 [0004, 0005, 0006]

Claims (15)

Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch, wobei das Gasgemisch mit einem Absorptionsmittel für das Kohlendioxid in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel – 65 bis 85 Masse-% Diglykolamin, – 0 bis 5 Masse-% eines Sauerstoffinhibitors und – als Rest Wasser enthält. A method for separating carbon dioxide from a gas mixture, wherein the gas mixture is brought into contact with an absorbent for the carbon dioxide, characterized in that the absorbent - 65 to 85 mass% diglycolamine, - 0 to 5 mass% of an oxygen inhibitor and - as Remaining water contains. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch bei einer Temperatur von 10 bis 40 °C mit dem Absorptionsmittel in Kontakt gebracht wird. A method according to claim 1, characterized in that the gas mixture is brought at a temperature of 10 to 40 ° C in contact with the absorbent. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch bei einem Druck von 1 bis 2 bar mit dem Absorptionsmittel in Kontakt gebracht wird. A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the gas mixture is brought into contact with the absorbent at a pressure of 1 to 2 bar. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Diglykolamin in dem Absorptionsmittel zu Kohlendioxid in dem Gasgemisch in einem Bereich von 2 bis 16 liegt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the molar ratio of diglycolamine in the absorbent to carbon dioxide in the gas mixture in a range of 2 to 16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch im Gegenstrom zu dem Absorptionsmittel in einem Absorber geführt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas mixture is passed in countercurrent to the absorbent in an absorber. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch vor dem In-Kontakt-bringen mit dem Absorptionsmittel wassergesättigt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas mixture is water saturated before being brought into contact with the absorbent. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch vor dem In-Kontakt-bringen mit dem Absorptionsmittel einer Behandlung zur Entfernung zumindest einer der folgenden Verbindungen Schwefelwasserstoff (H2S), Karbonylsulfid (COS), Methanthiol (CH3-SH) und Ammoniak (NH3) aus dem Gasgemisch unterzogen worden ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas mixture before contacting with the absorbent of a treatment for removing at least one of the following compounds hydrogen sulfide (H 2 S), carbonyl sulfide (COS), methanethiol (CH 3 -SH ) and ammonia (NH 3 ) has been subjected to the gas mixture. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung von Kohlendioxid von dem Absorptionsmittel die Schritte (a) Erwärmen des Absorptionsmittels auf eine Temperatur von 90 bis 120 °C in einer ersten Heizeinrichtung; (b) Überführen des Absorptionsmittels aus der ersten Heizeinrichtung in einen Desorber; (c) Abtrennen eines ersten Teils des Kohlendioxids aus dem mit Kohlendioxid beladenen Absorptionsmittel; (d) Überführen des in Schritt (c) erhaltenen beladenen Absorptionsmittels aus dem Desorber in eine zweite Heizeinrichtung; (e) Erwärmen des beladenen Absorptionsmittels auf eine Temperatur von 100 bis 130 °C in der zweiten Heizeinrichtung; (f) Überführen des beladenen Absorptionsmittels aus der zweiten Heizeinrichtung in den Desorber; und (g) Abtrennen eines zweiten Teils des Kohlendioxids aus dem beladenen Absorptionsmittel; umfasst. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the separation of carbon dioxide from the absorbent comprises the steps of (a) heating the absorbent to a temperature of 90 to 120 ° C in a first heater; (b) transferring the absorbent from the first heater to a desorber; (c) separating a first portion of the carbon dioxide from the carbon dioxide-loaded absorbent; (d) transferring the loaded absorbent obtained in step (c) from the desorber into a second heater; (e) heating the loaded absorbent to a temperature of 100 to 130 ° C in the second heater; (f) transferring the loaded absorbent from the second heater into the desorber; and (g) separating a second portion of the carbon dioxide from the loaded absorbent; includes. Vorrichtung zur Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch unter Verwendung eines Absorptionsmittels für das Kohlendioxid, das – 65 bis 85 Masse-% Diglykolamin, – 0 bis 5 Masse-% eines Sauerstoffinhibitors und – als Rest Wasser enthält, wobei die Vorrichtung einen Absorber (4) zum In-Kontakt-bringen des Gasgemisches mit dem Absorptionsmittel und einen Desorber (13) zum Trennen von Kohlendioxid von dem Absorptionsmittel aufweist. Apparatus for separating carbon dioxide from a gas mixture using a carbon dioxide absorbent containing - 65 to 85% by weight of diglycolamine, - 0 to 5% by mass of an oxygen inhibitor and - the remainder water, the apparatus comprising an absorber ( 4 ) for contacting the gas mixture with the absorbent and a desorber ( 13 ) for separating carbon dioxide from the absorbent. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Befeuchter (2) zum Befeuchten des Gasgemisches vor dessen Eintritt in den Absorber (4) aufweist. Apparatus according to claim 9, characterized in that it further comprises a humidifier ( 2 ) for wetting the gas mixture before it enters the absorber ( 4 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine erste Heizeinrichtung (11) zur Erwärmung des mit Kohlendioxid beladenen Absorptionsmittels auf eine Temperatur von 90 bis 120 °C und eine zweite Heizeinrichtung (18) zur Erwärmung des mit Kohlendioxid beladenen Absorptionsmittels auf eine Temperatur von 100 bis 130 °C aufweist. Apparatus according to claim 9 or claim 10, characterized in that it further comprises a first heating device ( 11 ) for heating the carbon dioxide-loaded absorbent to a temperature of 90 to 120 ° C and a second heating device ( 18 ) for heating the carbon dioxide-loaded absorbent to a temperature of 100 to 130 ° C. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Führungsmittel (12) zum Führen des beladenen Absorptionsmittels von der ersten Heizeinrichtung (11) zu dem Desorber (13) und Führungsmittel (17, 19) zum Führen des beladenen Absorptionsmittels von dem Desorber (13) zu der zweiten Heizeinrichtung (18) und von der zweiten Heizeinrichtung (18) zu dem Desorber (13) aufweist. Device according to claim 11, characterized in that the device comprises guiding means ( 12 ) for guiding the loaded absorbent from the first heating device ( 11 ) to the desorber ( 13 ) and guiding means ( 17 . 19 ) for guiding the loaded absorbent from the desorber ( 13 ) to the second heating device ( 18 ) and the second heating device ( 18 ) to the desorber ( 13 ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (4) Füllkörper mit einer spezifischen Oberfläche von 50 bis 400 m2/m3 enthält. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the absorber ( 4 ) Contains packing having a specific surface area of 50 to 400 m 2 / m 3 . Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper Füllkörper aus Metall, Füllkörper aus Kunststoff oder Gemische dieser Füllkörper sind. Apparatus according to claim 13, characterized in that the filling bodies are filling bodies of metal, filling bodies of plastic or mixtures of these filling bodies. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Desorber (13) zumindest einen Einbau aus Metall in Form strukturierter Packungen oder Füllkörper enthält. Device according to one of claims 9 to 14, characterized in that the Desorber ( 13 ) contains at least one installation of metal in the form of structured packings or packing.
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