DE102015008176A1

DE102015008176A1 - Waschflüssigkeit für Gaswäscheverfahren mit wenigstens einem Waschmittel, Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Waschmittels für eine derartige Waschflüssigkeit und Gaswäscheverfahren

Info

Publication number: DE102015008176A1
Application number: DE102015008176.4A
Authority: DE
Inventors: Oliver Koch; Tobias Sachsenhauser; Stephanie Neuendorf; Harald Klein
Original assignee: Linde GmbH; Technische Universitaet Muenchen
Current assignee: Linde GmbH; Technische Universitaet Muenchen
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2016-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Waschflüssigkeit zur Verwendung in einem Gaswäscheverfahren, bei dem ein Gasgemisch unter Absorptionsbedingungen, die ein vorbestimmtes Druckniveau und ein vorbestimmtes Temperaturniveau umfassen, in direkten Kontakt mit der Waschflüssigkeit gebracht wird, wobei sich wenigstens eine in dem Gasgemisch enthaltene unerwünschte Komponente leichter in der Waschflüssigkeit löst als wenigstens eine in dem Gasgemisch erwünschte Komponente, so dass das Gasgemisch durch das Inkontaktbringen mit der Waschflüssigkeit zumindest teilweise an der wenigstens einen unerwünschten Komponente abgereichert wird. Die Waschflüssigkeit enthält wenigstens ein Waschmittel, das aus einer Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die in der beigefügten Tabelle angegeben sind. Ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Waschmittels für eine Waschflüssigkeit zum Einsatz in einem Gaswäscheverfahren und ein entsprechendes Gaswäscheverfahren sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Waschflüssigkeit zur Verwendung in einem Gaswäscheverfahren mit wenigstens einem Waschmittel, ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Waschmittels für eine derartige Waschflüssigkeit und ein entsprechendes Gaswäscheverfahren.
Stand der Technik
Jedes kryogene Verfahren zur Trennung von Gasgemischen erfordert die vorherige Entfernung von Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid und Carbonylsulfid als typische saure Gasverunreinigungen (Sauergase), damit die Forderung nach sauberen Produkten erfüllt und das Verstopfen von Ausrüstungsteilen verhindert wird.
Hierbei können sogenannte physikalische Gaswäscheverfahren zum Einsatz kommen. Ein physikalisches Gaswäscheverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das zu reinigende Gasgemisch mit einer Waschflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, mit der bzw. deren Komponenten die aus dem Gasgemisch zu entfernenden Komponenten nicht oder kaum reagieren. Die zu entfernenden Komponenten lösen sich daher lediglich physikalisch in der Waschflüssigkeit bzw. werden in dieser absorbiert und können vergleichsweise einfach wieder aus der Waschflüssigkeit entfernt werden, indem diese beispielsweise entspannt und/oder erwärmt wird.
Verfahren zur Sauergasentfernung mittels physikalischer Gaswäscheverfahren sind bekannt und in der Fachliteratur beschrieben, beispielsweise bei Kohl, A. L. und Nielsen, R., "Gas Purification", 5. Auflage, Gulf Publishing Company, Houston, 1997, insbesondere Kapitel 14, "Physical Solvents for Acid Gas Removal".
Beispiele für entsprechende physikalische Gaswäscheverfahren sind das mit Propylencarbonat als Lösungsmittel arbeitende sogenannte Fluor Solvent-Verfahren, das mit Polyethylenglykoldimethylether (DMPEG) als Lösungsmittel arbeitende sogenannte Selexol-Verfahren, das mit Polyethylenglykolmethylisopropylether (MPE) als Lösungsmittel arbeitende sogenannte Sepasolv-Verfahren, das mit N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) als Lösungsmittel arbeitende sogenannte Purisol-Verfahren, die mit Methanol als Lösungsmittel arbeitenden sogenannten Rectisol- und Ifpexol-Verfahren, das mit Tributylphosphat als Lösungsmittel arbeitende sogenannte Estasolvan-Verfahren und das Methylcyanoacetatverfahren. Es sind auch teilweise physikalische und teilweise chemische Gaswäscheverfahren bekannt, wie beispielsweise das Sulfinol-, das Selefining- oder das Amisol-Verfahren.
Zu Details der soeben genannten und weiterer Verfahren sei auf die oben zitierte Fachliteratur und ergänzend beispielsweise auf "Gas processes 2006", Gulf Publishing Company, Houston, 2006, Ranke, G., "Die Vorteile der Rectisolwäsche bei der selektiven H2S-Entfernung aus Gasgemischen", Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, Nr. 33, 1973, Seiten 6 bis 12, Zeller, G., "Gasification of Coal and Rectisol-Wash", Linde Reports on Science and Technology, Nr. 30, 1979, Newman, S. A. (Hrsg.), "Acid and Sour Gas Treating Processes", Gulf Publishing Company, Houston, 1985 und Weiss, H., "Rectisol wash for purification of partial oxidation gases", Gas Separation & Purification, Bd. 2, Nr. 4, 1988, Seiten 171 bis 176, verwiesen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die genannten Verfahren beschränkt, sondern eignet sich für alle Gaswäscheverfahren, bei denen ein zu reinigendes Gasgemisch in direkten Kontakt mit einer Waschflüssigkeit gebracht wird, in der sich aus dem Gasgemisch zu entfernende Komponenten zumindest teilweise lösen. Die Erfindung ist auch nicht auf die Entfernung der genannten typischen Sauergase beschränkt, sondern eignet sich insbesondere auch zur Entfernung von beispielsweise schwereren Schwefelverbindungen wie Mercaptanen und Kohlenstoffdisulfid, von zyklischen Schwefelverbindungen wie Thiophenen und anderen gasförmigen Verunreinigungen. Entsprechende Verbindungen werden nachfolgend unter dem Begriff ”unerwünschte Komponente(n)” zusammengefasst. Insbesondere eignet sich die vorliegende Erfindung zum Einsatz in Verfahren, in denen die aus dem zu reinigenden Gasgemisch ausgewaschene(n) unerwünschte(n) Komponente(n) anschließend aus der Waschflüssigkeit zurückgewonnen wird bzw. werden.
Unter einer ”Waschflüssigkeit” wird nachfolgend eine Flüssigkeit verstanden, die aus einer oder mehreren Komponenten besteht, in der die unerwünschte(n) Komponente(n) absorbiert wird bzw. werden. Diese Komponente(n) wird bzw. werden nachfolgend auch als ”Waschmittel” bezeichnet. Eine Waschflüssigkeit kann eine oder mehrere solcher Waschmittel aufweisen oder sie kann ausschließlich aus einem oder mehreren entsprechender Waschmittel gebildet sein.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung behandelbaren Gasgemische können neben den unerwünschten Komponenten beispielsweise erwünschte Komponenten wie Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Argon, aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Methan, Ethan, Propan und entsprechende ungesättigte Kohlenwasserstoffe enthalten. Die erwünschte(n) Komponente(n) löst bzw. lösen sich vorteilhafterweise schlechter in dem oder den Waschmitteln als die unerwünschte(n) Komponente(n). Die Gasgemische können dabei aus beliebigen Gasherstellungs-, Gasaufbereitungs- und/oder Gasverarbeitungsverfahren stammen. Beispiele für derartige Verfahren sind die partielle Oxidation (POX), die Dampfreformierung (SMR) und die autotherme Reformierung (ATR) in beliebigen Verfahrensvarianten.
In der DE 199 44 996 A1 wird zur selektiven Gasentschwefelung die Verwendung von Waschflüssigkeiten mit N-substituierten Stickstoffheterocyclen vorgeschlagen. Durch diese soll verhindert werden, dass neben Schwefelwasserstoff und schwerer flüchtigen Schwefelkomponenten ein beträchtlicher Teil des Kohlendioxids sowie höhere Kohlenwasserstoffe mit ausgewaschen werden.
Sowohl die in den oben genannten Verfahren eingesetzten Waschflüssigkeiten als auch die in der DE 199 44 996 A1 vorgeschlagenen Waschflüssigkeiten bieten Optimierungspotential. Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, bekannte Gaswäscheverfahren zu verbessern. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzueigen, das es ermöglicht, Waschmittel zu identifizieren, zu denen bisher wenig oder keine relevanten experimentellen Daten verfügbar sind oder bisher nicht recherchiert wurden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Waschflüssigkeit zur Verwendung in einem Gaswäscheverfahren mit wenigstens einem Waschmittel, ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Waschmittels für eine derartige Waschflüssigkeit und ein entsprechendes Gaswäscheverfahren mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist unter anderem das Ergebnis eines Einsatzes eines verbesserten Verfahrens zur Prognose von Eigenschaften von Waschmitteln für die Entfernung einer oder mehrerer unerwünschter Komponenten aus Gasgemischen, insbesondere im Rahmen eines Gaswäscheverfahrens wie eingangs erläutert. Als Waschflüssigkeiten können dabei, wie erwähnt, Mischungen und Reinstoffe zum Einsatz kommen, die das bzw. die Waschmittel enthalten oder auch ausschließlich hieraus gebildet sein können.
Die vorliegende Erfindung kann insbesondere zur Entfernung von Kohlendioxid aus einem entsprechenden Gasgemisch zum Einsatz kommen, da die hier diskutierten Waschmittel besonders gute Löslichkeiten für Kohlendioxid aufweisen. Insbesondere eignet sich die vorliegende Erfindung zum Einsatz in Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid aus Synthesegas, wobei die Entfernung des Kohlendioxids selektiv oder zusammen mit anderen, insbesondere sauren, unerwünschten Komponenten erfolgt.
Beispielsweise können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere der in der untenstehenden Tabelle 1 angeführten Waschmittel als Zusätze in einem hier als Träger bezeichneten Lösungsmittel gelöst werden, wodurch eine Waschflüssigkeit gebildet wird. Als Träger im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommen grundsätzlich alle bekannten Lösungsmittel in Frage, insbesondere jedoch die in den eingangs erwähnten Verfahren eingesetzten Verbindungen. Wie erwähnt, handelt es sich hierbei um Propylencarbonat, Polyethylenglykoldimethylether, Polyethylenglykolmethylisopropylether, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methanol, höhere Alkohole, Tributylphosphat und Methylcyanoacetat.
Ein ”Träger” zeichnet sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei dadurch aus, dass er einen Anteil von wenigstens 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, 99,5% oder 99,9% auf molarer, Gewichts- und/oder Volumenbasis an der Waschflüssigkeit hat. Von besonderem Interesse im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist Methanol oder ein höherer Alkohol als Träger, beispielsweise besteht ein Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung in einer Verbesserung des bereits eingangs erwähnten Rectisol-Verfahrens. Weil beispielsweise Methanol selbst ebenfalls entsprechende Absorptionseigenschaften für die unerwünschte(n) Komponente(n) aufweist, stellt es nicht nur einen Träger sondern auch ein Waschmittel dar.
Einige oder alle der in der Tabelle aufgeführten Waschmittel können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ohne einen entsprechenden Träger eingesetzt werden, wenn sie unter den bei dem Gaswäscheverfahren eingesetzten Bedingungen in flüssigem Zustand vorliegen. Eine Waschflüssigkeit kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung also aus einem oder mehreren dieser Verbindungen gebildet sein. Eine oder mehrere der Verbindungen können als Träger, wenigstens eine weitere der Verbindungen kann als Waschmittel eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung beruht wesentlich auf einer Prognose bzw. einem Screening neuartiger oder für diesen Zweck weitgehend unerforschter Verbindungen, die sich potentiell als Waschmittel eignen, und die Verifizierung von deren Eigenschaften. Die vorliegende Erfindung baut dabei auf einem speziellen Verfahren für die Prognose von Eigenschaften bzw. Stoffdaten von Waschmitteln auf, beispielsweise deren Löslichkeiten und Reinstoffeigenschaften. Die zentrale Größe, von der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeht, ist der unten erläuterte Aktivitätskoeffizient. Das Verfahren umfasst aus Gruppenbeitragsmethoden bekannte Konzepte, die jedoch zumindest teilweise auf quantenchemischer Grundlage implementiert sind.
Bei Gruppenbeitragsmethoden werden die Komponenten einer chemischen Verbindung oder eines Stoffsystems in definierte Molekülfragmente oder Gruppen fragmentiert und dann die Wechselwirkungen zwischen diesen Gruppen betrachtet. Gruppenbeitragsmethoden gehen von der Basisannahme aus, dass sich eine Gruppe nahezu gleich verhält, egal in welchem Molekül sie auftritt.
Im Gegensatz zu klassischen Methoden, wie sie z. B. in Computerprogrammen zur Prozesssimulation herkömmlicherweise eingesetzt werden, müssen bei den klassischen Gruppenbeitragsmethoden nicht mehr für alle Komponenten des betrachteten Stoffsystems experimentelle Stoffdaten verfügbar sein. Es ist ausreichend, wenn für Komponenten, welche die Gruppen beinhalten, aus denen die betrachteten Komponenten zusammengesetzt werden, solche Daten bekannt sind. Dies reduziert insgesamt die Anzahl der benötigten experimentellen Stoffdaten im Gegensatz zu den klassischen Methoden. Zur Bestimmung der Parameter für herkömmliche Gruppenbeitragsmethoden müssen jedoch bezüglich der einzelnen Gruppen experimentelle Stoffdaten bekannt sein. Bei der Fragmentierung von Molekülen in Gruppen gehen herkömmlicherweise ferner Informationen über Nachbargruppen verloren. Mit herkömmlichen Gruppenbeitragsmethoden können daher Nachbargruppeneffekte, die z. B. durch die unmittelbare Nachbarschaft von stark polaren Gruppen zu anderen Gruppen auftreten, nicht ohne Weiteres erfasst werden. Dieser Nachteil wird durch die vorliegende Erfindung behoben.
Ist der Einsatz von klassischen Methoden oder Gruppenbeitragsmethoden nicht möglich oder zweckmäßig, kann auf die molekulare Simulation zurückgegriffen werden. Hierfür wird das sogenannte Molecular Modelling eingesetzt, also die computergestützte Modellierung von Molekülen. Molecular Modelling kann molekülmechanische Methoden und quantenchemische Methoden umfassen. Die quantenchemischen Methoden können unterteilt werden in semiempirische Methoden, ab-initio-Methoden und Methoden, die auf der Dichtefunktionaltheorie beruhen.
Bei quantenchemischen Methoden werden die Elektronen der Atome eines Moleküls separat berücksichtigt. Hierfür muss die Schrödinger-Gleichung gelöst werden. Diese ist jedoch für Systeme mit mehr als einem Elektron, also für alle für die Prozesstechnik relevanten Komponenten, analytisch nicht lösbar. Für eine daher vorgenommene numerische Lösung werden mit unterschiedlichen Modellvorstellungen Näherungen eingeführt, wie grundsätzlich bekannt.
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte COSMO-RS (Conductor-like Screening Model for Realistic Solvation) kombiniert zur Stoffdatenberechnung quantenchemische Berechnungen mit statistischer Thermodynamik von wechselwirkenden Flächensegmenten.
Bei der zunächst erfolgenden quantenchemischen Berechnung im Rahmen von COSMO-RS werden die Geometrie und Energie eines Moleküls im idealen Leiter sowie die Abschirmladungsdichte auf der Moleküloberfläche bestimmt. Besitzt ein Molekül mehrere relevante Konformere, so können diese in die Stoffdatenberechnung mit einbezogen werden, wenn für jedes Konformer eine gesonderte Berechnung erfolgt.
Im Rahmen der anschließenden statistischen thermodynamischen Betrachtung wird die gesamte dreidimensionale Information der Moleküle, welche nach der quantenchemischen Berechnung noch verfügbar ist, verworfen. Ein zentraler Parameter ist das Profil der Abschirmungsladung (σ-Profil) jeder betrachteten Komponente. Mit der Einführung weiterer Deskriptoren gelingt eine genauere Beschreibung von Flüssigphaseneigenschaften. Jedoch bleibt auch nach der Einführung dieser Deskriptoren die Abschirmladungsdichte der wichtigste Deskriptor. Zusätzlich wird eine Reihe von weiteren Parametern benötigt, die jedoch zu einem großen Teil aus theoretischen Überlegungen abgeleitet werden können.
Zu Details von COSMO-RS sei auf einschlägige Fachliteratur, beispielsweise Klamt, A.: "COSMO-RS: From quantum Chemistry to Fluid Phase Thermodynamics and Drug Design", Elsevier, Amsterdam, 2005, und Klamt, A. et al., "COSMO-RS: An Alternative to Simulation for Calculating Thermodynamic Properties of Liquid Mixtures", Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng., Bd. 1, 2010, Seiten 101 bis 122, verwiesen.
Im vorliegenden Fall wurden für die nachfolgend vorgestellten Berechnungen die Softwarepakete COSMOtherm, COSMOconf und TURBOMOLE der Firma COSMOlogic, Leverkusen, eingesetzt. Die Funktionalität dieser Softwarepakete ist in den einschlägigen, online verfügbaren Referenzhandbüchern beschrieben.
Insbesondere kamen im Rahmen der vorliegenden Erfindung die in COSMOtherm implementierten Konzepte der Gewichtung von Atomen und der COSMO-Metafiles zum Einsatz, wodurch erfindungsgemäß in COSMOtherm bzw. COSMO-RS eine Gruppenbeitragsmethode auf zumindest teilweise quantenchemischer Grundlage implementiert werden kann. Diese Konzepte werden nachfolgend kurz erläutert.
In den meisten typischen Anwendungsfällen können mittels COSMOtherm vollständige Moleküle als eine Einheit behandelt werden. In derartigen Fällen müssen sämtliche Atome mit gleicher Gewichtung bei der Berechnung des σ-Profils berücksichtigt werden. Bei großen Molekülen wie Polymerketten kann eine quantenchemische Berechnung für das gesamte Molekül jedoch unmöglich bzw. zu aufwendig werden.
In solchen Fällen ist es vorteilhaft, das Gesamtmolekül aus individuell berechneten Fragmenten zusammenzusetzen. Diese müssen an den jeweiligen Schnittstellen jedoch ausreichend chemisch abgesättigt sein, damit die Eigenschaften des individuell betrachteten Fragments hier nicht beeinflusst werden, und die Eigenschaften dieses Fragments jenen im Gesamtmolekül entsprechen. Wird nun ein Gesamtmolekül aus entsprechend modifizierten Fragmenten zusammengesetzt, würden ohne zusätzliche Maßnahmen auch die zur Absättigung verwendeten Atome bei der Berechnung des Gesamtmoleküls einbezogen. Da dies unerwünscht ist und zu fehlerhaften Ergebnissen führen könnte, kann in COSMOtherm eine Gewichtung dieser zusätzlichen Atome mit dem Wert null erfolgen, während die Gewichtung der eigentlichen Fragmentatome bei eins bleibt oder entsprechend der Anzahl in dem Gesamtmolekül vorhandener, gleicher Fragmente erhöht wird.
Die Gewichtung wird herkömmlicherweise zur beschleunigten Berechnung bei Molekülen mit symmetrisch äquivalenten und strukturell identischen Fragmenten eingesetzt. Beispielsweise kann eine entsprechende Berechnung der Stoffeigenschaften von Tributtersäureglycerinester umfassen, das durch die Veresterung der 1-ständigen Hydroxylgruppe des Glycerins am 2-ständigen Kohlenstoffatom gebundene Fragment -CH₂-O-(C=O)-CH₂-CH₂-CH₃ für Zwecke der Berechnung durch ein Wasserstoffatom zu ersetzen. Dieses Wasserstoffatom wird mit dem Faktor null gewichtet, das genannte Fragment bzw. dessen Atome werden hingegen jeweils mit dem Faktor zwei gewichtet. In ähnlicher Weise kann auch beispielsweise eine Alkankette durch entsprechend höhere Gewichtung von CH₂-Gruppen in der Kette virtuell verlängert werden. Beispielsweise kann eine Berechnung von 1-Nonanol auf Grundlage einer Berechnung von 1-Octanol unter doppelter Gewichtung einer zentralen CH₂-Gruppe durchgeführt werden.
Das Konzept der COSMO-Metafiles erweitert das Konzept der Gewichtung von Atomen. Mit COSMO-Metafiles können, wie es erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft erkannt wurde, Moleküle aus einzelnen Molekülfragmenten zusammengesetzt werden. Die dabei verwendeten Molekülfragmente können von verschiedenen Molekülen stammen. Beispielsweise kann aus einem CH₂OH-Fragment von Ethanol und einem C₂H₅-Fragment von Propan das Molekül 1-Propanol nachgebildet werden. Hierzu werden die für die Nachbildung benötigten Atome mit einem Gewichtungsfaktor von eins gewichtet, die nicht benötigten Atome mit einem Gewichtungsfaktor von null. Mittels eines entsprechenden Verfahrens lässt sich also eine Gruppenbeitragsmethode realisieren, bei der jedoch die einzelnen Gruppen selbst zwar definiert werden, ihre Eigenschaften jedoch nicht experimentell bzw. auf Grundlage von experimentell ermittelten Daten bestimmt sondern durch quantenchemische Methoden berechnet werden. Die hier implementierte Gruppenbeitragsmethode kann daher grundsätzlich ab initio durchgeführt werden, d. h. ein Rückgriff auf gemessene Stoffeigenschaften ist nicht erforderlich.
Die Molekülfragmente, welche zur Konstruktion der unterschiedlichen Moleküle verwendet werden, können prinzipiell frei gewählt werden. Jedoch sind die mit COSMO-Metafiles erzielten Ergebnisse stark von einer geeigneten Wahl der Molekülfragmente abhängig. So sollen keine funktionellen Gruppen getrennt werden, außerdem sollen keine einzelnen Atome als Molekülfragmente verwendet werden. Dies berücksichtigt die vorliegende Erfindung ebenfalls.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Waschmittel für die entsprechenden Berechnungen aus Fragmenten zusammengesetzt werden, die ihrerseits quantenchemisch beschrieben wurden. Auf diese Weise wird das Screening einer Vielzahl von Waschmitteln mit geringem Rechenaufwand ermöglicht. Wie unten beschrieben, ermöglicht es die vorliegende Erfindung auch, Fragmente innerhalb sinnvoller Grenzen in beliebiger Weise kombinatorisch zu Bibliotheken von Molekülen zusammenzusetzen. Auf diese Weise können Kandidatenmoleküle für Waschmittel gebildet werden, die im Stand der Technik bisher nicht berücksichtigt wurden bzw. deren chemische Struktur völlig neu ist.
Physikalische Gaswäscheverfahren umfassen, wie eingangs erläutert, ein Gasgemisch in direkten Kontakt mit einer Waschflüssigkeit zu bringen. Dies erfolgt unter bestimmten Bedingungen, insbesondere auf einem vorbestimmten Druckniveau und einem vorbestimmten Temperaturniveau, so dass eine besonders gute Absorption bzw. Lösung wenigstens einer in dem Gasgemisch enthaltenen unerwünschten Komponente in der Waschflüssigkeit, beispielsweise in einer Waschsäule, sichergestellt wird. Diese Bedingungen werden nachfolgend auch als ”Absorptionsbedingungen” bezeichnet. Die mehr oder weniger stark mit der wenigstens einen unerwünschten Komponente beladene Waschflüssigkeit wird anschließend zur Desorption bzw. Freisetzung der wenigstens einen zuvor in dem Gasgemisch und nun in der Waschflüssigkeit enthaltenen unerwünschten Komponente anderen Bedingungen, die nachfolgend auch als ”Desorptionsbedingungen” bezeichnet werden, unterworfen, typischerweise erwärmt und entspannt und einem Gasstrom eines Strippgases entgegengeschickt, beispielsweise ebenfalls in einer Säule.
Ein vorteilhaftes Waschmittel zur Abtrennung von unerwünschten Komponenten aus einem Gasgemisch weist dabei die nachfolgend genannten Eigenschaften auf:

– Die Löslichkeit der unerwünschte(n) Komponente(n) in dem Waschmittel bei den Absorptionsbedingungen ist möglichst hoch. Dies führt zu einer einfacheren Trennaufgabe bei der Absorption, beispielsweise werden in einer Waschsäule weniger Trennstufen oder eine geringere Waschmittelmenge benötigt.
– Der Rückgang der Löslichkeit der unerwünschte(n) Komponente(n) in dem Waschmittel mit steigender Temperatur, d. h. in Richtung der Desorptionsbedingungen, ist möglichst hoch. Dies führt zu einer einfacheren Trennaufgabe bei der Desorption, beispielsweise werden in einer verwendeten Säule weniger Trennstufen oder ein geringerer Gasstrom des Desorptionsgases benötigt.
– Die Löslichkeit der erwünschte(n) Komponente(n) in dem zu reinigenden Gasgemisch bei Absorptionsbedingungen ist möglichst gering. Dies führt zu einem geringeren Verlust der erwünschte(n) Komponente(n).
– Der Rückgang der Löslichkeit der erwünschte(n) Komponente(n) bei steigender Temperatur ist ebenfalls möglichst gering. Dies führt ebenfalls zu einem geringeren Verlust, da dann die Waschflüssigkeit mit einer höheren konstanten Vorbeladung im Kreislauf zwischen Absorption und Desorption geführt werden kann und eine geringere (zusätzliche) Menge der erwünschte(n) Komponente(n) in die Waschflüssigkeit übergehen bzw. bei der Desorption aus dieser entweichen können.
– Der Sättigungsdampfdruck der Waschflüssigkeit bzw. von deren Komponenten ist möglichst gering (d. h. die Siedetemperatur ist möglichst hoch), um Waschmittelverluste zu minimieren.

Die Löslichkeit eines Gases (z. B. einer unerwünschten oder erwünschten Komponente eines aufzureinigenden Gasgemischs) i in einem Waschmittel j kann mit dem Molanteil x_i des Gases in der Flüssigkeit bewertet werden. Je besser die Löslichkeit, umso höher ist auch der Molanteil des Gases in der Flüssigkeit. Der Molanteil x_i wird oft auch als Gaslöslichkeit bezeichnet.
Wird zur Beschreibung eines Gas-Flüssig-Gleichgewichts das Henrysche Gesetz verwendet, so bietet sich auch der Henry-Koeffizient H_i,j des Gases i in der Waschflüssigkeit bzw. deren Komponente j als Bewertungsgrundlage für die Löslichkeit des Gases an. Da der Molanteil x_i bei einem festen Partialdruck p_i umgekehrt proportional zum Henry-Koeffizienten ist entspricht ein hoher Henry-Koeffizient einer geringen Löslichkeit des Gases und umgekehrt.
Mit COSMO-RS bzw. COSMOtherm kann über Aktivitätskoeffizienten γ_i,j der Henry-Koeffizient H_i,j für die Löslichkeit eines Gases i in einem Waschmittel j berechnet werden, wie grundsätzlich aus dem Referenzhandbuch für COSMOtherm bekannt. Mit COSMOtherm ist es ferner möglich, bei gegebenem Partialdruck p_i des Gases i und gegebener Temperatur T die Gaslöslichkeit x_i zu berechnen. Auch eine Berechnung des Gas-Flüssig-Gleichgewichts ist möglich.
Obgleich die Gaslöslichkeit x_i und der Henry-Koeffizient H_i,j naheliegende Größen zur Bewertung der Eignung eines Waschmittels bzw. einer hiermit gebildeten Waschflüssigkeit sind und direkt aus den Gleichgewichtsbeziehungen für das Gas-Flüssig-Gleichgewicht abgeleitet werden können, beinhalten sie nicht alle Informationen, die für die Bewertung wichtig sind. So bedeutet eine hohe Gaslöslichkeit x_i oder ein niedriger Henry-Koeffizient H_i,j zwar eine gute Löslichkeit, beide Größen berücksichtigen jedoch nicht die Menge des Waschmittels bzw. der Waschflüssigkeit. Für technische Prozesse ist jedoch auch die umlaufende Menge der Waschflüssigkeit von Bedeutung, da diese die Größe der einzusetzenden Apparate sowie deren Energieverbrauch beeinflusst. Außerdem wirkt sich die umlaufende Menge der Waschflüssigkeit auch auf die benötigte Pumpenleistung aus.
Die Berücksichtigung der Menge des Waschmittels kann daher z. B. mit dem sogenannten technischen Löslichkeitskoeffizienten λ_i,j erfolgen, der bekanntermaßen dem Quotienten aus dem Volumen V_Ni des absorbierten Gases i bei Normbedingungen (d. h. bei 1.013 bar und 273.15 K) und dem Produkt der Masse M_j der reinen Waschflüssigkeit (d. h. vor der Aufnahme des Gases) und dem Partialdruck p_i des Gases i entspricht. Es gilt λ_i,j = V_Ni/(M_jp_i). Der technische Löslichkeitskoeffizient λ_i,j und die Gaslöslichkeit x_i bzw. der Henry-Koeffizient H_i,j sind ineinander umrechenbar, wobei zu Details auf einschlägige Fachliteratur verwiesen wird. Welche Größe zur Beschreibung der Löslichkeit verwendet wird, ist beliebig.
Die Gaslöslichkeit x_i lässt sich auf Grundlage des Raoultschen Gesetzes über den Quotienten aus dem Partialdruck p_i des Gases und dem Sättigungsdampfdruck p_si einfach abschätzen. Die auf diese Weise bestimmte Gaslöslichkeit x_i wird auch als ideale Gaslöslichkeit bezeichnet. Die ideale Gaslöslichkeit eines Gases ist demnach für einen festen Partialdruck p_i des Gases und eine feste Temperatur T immer gleich groß, unabhängig von der vorliegenden Waschflüssigkeit. Dies ist dann gültig, wenn sich ein Gemisch aus dem zu lösenden Gas i und dem Waschflüssigkeit j wie ein ideales Gemisch mit einem Aktivitätskoeffizienten γ_i = 1 verhält.
Wird stattdessen eine Waschflüssigkeit verwendet, welche sich zusammen mit dem Gas nicht wie ein ideales Gemisch verhält, erhält man aus dem erweiterten Raoultschen Gesetz x_i zu p_i/(p_siγ_i). Demnach ist es für die Löslichkeit eines Gases vorteilhaft, wenn eine Waschflüssigkeit verwendet wird, welche sich zusammen mit dem Gas nicht wie ein ideales Gemisch verhält und der Aktivitätskoeffizient γ_i kleiner als eins ist. Ein solches Verhalten wird auch als negative Abweichung vom Raoultschen Gesetz bezeichnet. Ist hingegen der Aktivitätskoeffizient γ_i i größer als eins, was einer positiven Abweichung vom Raoultschen Gesetz entspricht, so folgt daraus eine im Vergleich zur idealen Gaslöslichkeit kleinere Gaslöslichkeit.
Eine negative Abweichung vom Raoultschen Gesetz ist allgemein zu erwarten, wenn die Wechselwirkung zwischen Molekülen verschiedener Komponenten größer ist als die Wechselwirkung gleichartiger Moleküle. Wie grundsätzlich bekannt, können anhand der σ-Profile von Molekülen qualitative Aussagen über deren Wechselwirkungsverhalten getätigt werden. Deshalb kann anhand des σ-Profils einer beliebigen unerwünschten Komponente ermittelt werden wie das σ-Profil eines Moleküls einer Waschflüssigkeit beschaffen sein muss, um die erwähnten vorteilhaften Eigenschaften zu besitzen.
Wird beispielsweise das σ-Profil eines Methanthiolmoleküls betrachtet, kann festgestellt werden, dass innerhalb des Moleküls die Abschirmladungsdichte nicht symmetrisch verteilt ist. Für den Anteil der Oberfläche mit negativer Abschirmladungsdichte steht kein ebenso großer Anteil der Moleküloberfläche mit passender positiver Abschirmladungsdichte zur Verfügung. Auch für den Anteil der Moleküloberfläche mit einer positiven Abschirmladungsdichte größer als 0.01 e/Å² steht kein ausreichend hoher Anteil an Moleküloberfläche mit passender negativer Abschirmladungsdichte zur Verfügung.
Dies kann durch ein Waschmittel mit einem passenden σ-Profil ausgeglichen werden. Ein möglichst guter Ausgleich der Abschirmladungsdichte führt zu einer Verringerung der Misfit-Energie und dadurch zu einer größeren Wechselwirkung zwischen einem Methanthiol- und einem Waschmittelmolekül als zwischen zwei Methanthiolmolekülen. Deshalb stellen solche Waschmittel mit dementsprechenden σ-Profilen gute Waschmittel für Methanthiol dar.
Besitzt ein Molekül eines Waschmittels ein ähnliches σ-Profil wie Methanthiol, so wirkt sich dies ebenfalls positiv auf die Löslichkeit von Methanthiol in diesem Waschmittel aus. Durch ein ähnliches σ-Profil entspricht die Situation eines Methanthiolmoleküls im Gemisch der Situation eines Methanthiolmoleküls in reinem Methanthiol. Deshalb erfolgt hierdurch keine Verbesserung der Löslichkeit durch eine Reduzierung der Misfit-Energie. Allerdings ergibt sich durch den Entropiegewinn infolge des Mischungsvorgangs eine verbesserte Löslichkeit.
Ein Molekül eines Waschmittels, welches zur Abtrennung einer unerwünschten Komponente aus einem damit verunreinigten Gasgemisch möglichst gut geeignet ist, besitzt demnach folgende Eigenschaften:

– Durch das σ-Profil des Waschmittelmoleküls wird die Abschirmladungsdichte des Moleküls der unerwünschten Komponente möglichst gut ausgeglichen.
Dies führt zu einer niedrigen Misfit-Energie und damit zu einer größeren Wechselwirkung zwischen Waschmittel und unerwünschter Komponente.
– Das σ-Profil des Waschmittelmoleküls ähnelt dem σ-Profil des Moleküls der unerwünschten Komponente. Dies führt zu einem Entropiegewinn und damit zu einer größeren Löslichkeit der unerwünschten Komponente im Waschmittel.

Diese beiden Eigenschaften sind mitunter nur schwer vereinbar, so dass ein Optimum zwischen beiden Forderungen gefunden werden sollte. Daher können die oben erläuterten Kennzahlen für einzelne Waschmittel quantitativ bestimmt und die σ-Profile der dabei ermittelten geeigneten Waschmittel mit den beiden oben genannten Eigenschaften eines geeigneten Waschmittels verglichen werden.
Bei der Suche nach einem geeigneten Waschmittel für die Abtrennung von unerwünschten Komponenten aus einem Gasgemisch sollten im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglichst viele Waschmittel in die Suche einbezogen werden. Um nicht für jede der dabei betrachteten Waschmittel eine COSMO-Rechnung durchführen zu müssen, wird eine Gruppenbeitragsmethode für COSMO-RS vorgeschlagen, die auf dem erläuterten Konzept der COSMO-Metafiles beruht.
Bei der Entwicklung von Gruppenbeitragsmethoden generell kommt der Definition der einzelnen dabei verwendeten Gruppen eine zentrale Bedeutung zu. Wie beispielsweise bei Wu, H. S. und Sandler, S. I., "Use of Ab Initio Quantum Mechanics Calculations in Group Contribution Methods: 1. Theory and the Basis for Group Identifications", Ind. Eng. Chem. Res., Bd. 30, 1991, Seiten 881 bis 889, gefordert, soll eine Gruppe immer die gleiche Geometrie aufweisen, egal in welchem Molekül sie auftritt, jedes Atom in einer Gruppe und damit die Gruppe selbst soll immer dieselbe Nettoladung aufweisen, unabhängig vom Molekül, in der sie auftritt, eine Gruppe soll außerdem elektroneutral sein, und jede Gruppe soll die kleinstmögliche Einheit eines Moleküls sein. Auch für die Gruppendefinition für eine Gruppenbeitragsmethode für COSMO-RS sind diese Anforderungen vorteilhaft. Allerdings kann es sehr schwer sein, alle dieser Anforderungen exakt zu erfüllen. Vielmehr müssen die aufgestellten Anforderungen weniger als strenge Regeln und mehr als nützliche Vorschläge verstanden werden und es muss ein Kompromiss zwischen der strengen Einhaltung der Regeln und der Praktikabilität des Verfahrens gefunden werden. Grundsätzlich sollten dabei eine möglichst geringe Anzahl von Gruppen und einheitliche Regeln verwendet werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden zunächst die Ergebnisse von Wu und Sandler (a. a. O.) überprüft und konnten bestätigt werden. Deshalb wurden bei der hier betrachteten Gruppenbeitragsmethode von Wu und Sandler (a. a. O.) gefundene Gruppen verwendet. Um für Moleküle, welche aus einzelnen Gruppen zusammengesetzt werden, COSMO-RS-Rechnungen mit COSMOtherm durchführen zu können, wurde das erläuterte Konzept der COSMO-Metafiles verwendet. Hierfür wird für jede verwendete Gruppe eine COSMO-Datei benötigt, mit deren Hilfe die jeweilige Gruppe nachgebildet wird. Dafür wird die Geometrie der jeweiligen Gruppe erzeugt, die freien Bindungen der so erstellten Gruppen werden z. B. mit Propylgruppen abgesättigt. Damit soll verhindert werden, dass bei der nachfolgenden COSMO-Rechnung die Elektronendichte der betrachteten Gruppe durch angrenzende Atome, welche nicht zur Gruppe gehören, beeinflusst wird.
Durch die passende Gewichtung der Atome in den damit erzeugten COSMO-Dateien kann somit die gewünschte Gruppe nachgebildet werden. Die COSMO-Rechnung erfolgt in Kombination mit einer Konformeranalyse mit den Programmen COSMOconf und TURBOMOLE. Werden bei Molekülen, welche zur Darstellung einer Gruppe verwendet werden, mehrere Konformere gefunden, so wird das Konformer m mit der geringsten COSMO-Energie als repräsentatives Konformer gewählt.
Mehrere derart nachgebildete Gruppen können mit COSMO-Metafiles zusammengefasst werden. Dies ermöglicht eine Nachbildung vollständiger Moleküle, in denen, wie erwähnt, die nicht verwendeten Atome der einzelnen Gruppen mit dem Faktor null gewichtet werden. Somit kann dann mit einer COSMO-RS-Rechnung die Gaslöslichkeit x_i eines Gases in dem nachgebildeten Waschmittel erfolgen. Mit diesem Vorgehens muss die COSMO-Rechnung lediglich für die Moleküle erfolgen, mit denen die einzelnen Gruppen nachgebildet werden. Dennoch kann damit eine sehr hohe Anzahl an Waschmitteln zusammengesetzt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde ein Screeningverfahren mit drei grundlegenden Schritten durchgeführt:

– Mit der oben beschriebenen Gruppenbeitragsmethode werden vordefinierte Gruppen von Atomen, die mit COSMO-RS hinsichtlich ihrer Eigenschaften beschrieben wurden, mit dem Konzept der COSMO-Metafiles zu vollständigen Molekülen zusammengesetzt, die wiederum mittels COSMO-RS hinsichtlich ihrer Eigenschaften beschrieben werden können. Bei der Erstellung der Moleküle wird ein kombinatorisches Verfahren verwendet. Dies bedeutet, dass die Gruppen in beliebiger Weise zu Molekülen zusammengesetzt werden, wobei jedoch sichergestellt wird, dass die erzeugten Moleküle aus den einzelnen verwendeten Gruppen chemisch sinnvoll zusammengesetzt wird. So wird beispielsweise verhindert, dass ein Molekül, welches aus drei Gruppen besteht, aus drei CH₃- oder aus drei CH₂-Gruppen zusammengesetzt wird.
– Für jedes zusammengesetzte Molekül wird eine Input-Datei für COSMOtherm erzeugt, um anschließend mit COSMOtherm die gewünschten Berechnungen durchführen zu können.
– Die mit COSMOtherm generierten Ergebnisdateien (Output-Dateien und Tab-Dateien) werden ausgelesen. Dabei wird die berechnete Gaslöslichkeit zusammen mit weiteren Daten extrahiert in den technischen Löslichkeitskoeffizienten λ_i,j umgerechnet. Die Ergebnisse werden für eine bessere Weiterverarbeitung in einer Datei zusammengefasst.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden die in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen Waschmittel als besonders geeignet ermittelt. Die letzten drei Tabellenspalten geben dabei die technischen Löslichkeitskoeffizienten λ für Kohlendioxid bei –35,0 und 20°C an. Tabelle 1: Waschmittel zum Einsatz in der vorliegenden Erfindung

IUPAC-Name	Summenformel	Molekulargewicht	CAS-Nummer	λ –35°C	λ 0°C	λ 20°C
2-Propinal	C3H2O	54,0474	624-67-9	33,00	11,09	6,76
Furan-2-carbaldehyd	C5H4O2	96,0841	98-01-1	13,36	4,64	2,89
Acetaldehyd	C2H4O	44,0526	75-07-0	83,49	24,09	13,52
2,2-Dimethylpropan	C5H12	72,1488	463-82-1	21,33	7,68	4,83
2-Methylpentan	C6H14	86,1754	107-83-5	17,30	6,37	4,03
n-Hexan	C6H14	86,1754	110-54-3	16,52	6,15	3,91
2,2-Dimethylbutan	C6H14	86,1754	75-83-2	18,11	6,58	4,15
2,3-Dimethylbutan	C6H14	86,1754	79-29-8	17,60	6,44	4,07
3-Methylpentan	C6H14	86,1754	96-14-0	17,62	6,46	4,08
2-Methyl-1,3-butadien	C5H8	68,117	78-79-5	52,42	15,82	9,16
Ethanol	C2H6O	46,0684	64-17-5	24,50	8,39	5,22
1,2-Ethandiol	C2H6O2	62,0678	107-21-1	10,47	3,74	2,38
2-Propin-1-ol	C3H4O	56,0633	107-19-7	23,99	7,83	4,75
2-Propen-1-ol	C3H6O	58,0791	107-18-6	29,34	9,48	5,74
Propan-2-ol	C3H8O	60,095	67-63-0	22,02	7,66	4,80
Propan-1-ol	C3H8O	60,095	71-23-8	19,96	7,16	4,54
Butan-1-ol	C4H10O	74,1216	71-36-3	16,88	6,13	3,91
2-Methylpropan-2-ol	C4H10O	74,1216	75-65-0	20,71	7,21	4,50
2-Methylpropan-1-ol	C4H10O	74,1216	78-83-1	17,36	6,34	4,05
Butan-2-ol	C4H10O	74,1216	78-92-2	20,43	7,15	4,48
3-Methylbutan-1-ol	C5H12O	88,1482	123-51-3	15,62	5,67	3,61
2-Methylbutan-1-ol	C5H12O	88,1482	137-32-6	15,79	5,72	3,64
Pentan-3-ol	C5H12O	88,1482	584-02-1	17,75	6,37	4,03
3-Methylbutan-2-ol	C5H12O	88,1482	598-75-4	17,65	6,33	4,00
Pentan-2-ol	C5H12O	88,1482	6032-29-7	18,14	6,42	4,04
Pentan-1-ol	C5H12O	88,1482	71-41-0	15,60	5,69	3,63
2,2-Dimethylpropan-1-ol	C5H12O	88,1482	75-84-3	17,19	6,19	3,92
2-Methylbutan-2-ol	C5H12O	88,1482	75-85-4	18,42	6,48	4,07
2-Furanmethanol	C5H6O2	98,0999	98-00-0	20,72	6,64	3,99
Phenol	C6H60	94,1112	108-95-2	27,18	8,61	5,13
N-Methylformamid	C2H5NO	59,0672	123-39-7	35,07	10,41	6,02
N,N-Dimethylmethanamid	C3H7NO	73,0938	68-12-2	74,52	20,85	11,50
N,N-Diethylformamid	C5H11NO	101,1469	617-84-5	51,35	14,65	8,22
1,1,3,3-Tetramethylurea	C5H12N2O	116,1616	632-22-4	54,29	15,14	8,35
1-Methyl-2-pyrrolidon	C5H9NO	99,1311	872-50-4	62,75	17,32	9,49
Anilin	C6H7N	93,1265	62-53-3	66,07	19,00	10,52
Furan-2,5-dion	C4H2O3	98,0569	108-31-6	13,79	4,73	2,92
Essigsäureanhydrid	C4H6O3	102,0886	108-24-7	32,38	9,50	5,45
Toluol	C7H8	92,1384	108-88-3	43,63	12,97	7,46
Pyridin	C5H5N	79,0999	110-86-1	76,78	22,24	12,33
2-Methyl-1H-Pyrrol	C5H7N	81,1158	636-41-9	49,65	15,15	8,74
1-Methyl-1H-Pyrrol	C5H7N	81,1158	96-54-8	59,22	17,16	9,67
Azepin	C6H7N	93,1265	291-69-0	46,49	13,96	8,01
2,4-Dimethyl-1H-pyrrol	C6H9N	95,1424	625-82-1	45,06	13,71	7,92
1H-Indol	C8H7N	117,1479	120-72-9	45,79	13,22	7,43
2H-Isoindol	C8H7N	117,1479	270-68-8	44,02	12,74	7,18
Indolizin	C8H7N	117,1479	274-40-8	42,27	12,28	6,96
1-Methyl-1H-indol	C9H9N	131,1745	603-76-9	40,29	11,56	6,53
5-Methyl-1H-indol	C9H9N	131,1745	614-96-0	42,21	12,17	6,86
3-Methyl-1H-indol	C9H9N	131,1745	83-34-1	42,51	12,21	6,87
7-Methyl-1H-indol	C9H9N	131,1745	933-67-5	42,87	12,31	6,92
2-Methyl-1H-indol	C9H9N	131,1745	95-20-5	43,40	12,41	6,96
1,3-Thiazol	C3H3NS	85,128	288-47-1	51,40	15,97	9,24
4H-1,3,4-Thiadiazin	C3H4N2S	100,142	290-64-2	57,16	17,17	9,65
2,5-Dimethylfuran	C6H80	96,1271	625-86-5	38,12	11,42	6,60
Thiophen	C4H4S	84,14	110-02-1	49,53	14,73	8,41
1,3-Dioxolan-2-on	C3H4O3	88,0621	96-49-1	16,08	5,20	3,12
Methylacetat	C3H6O2	74,0785	79-20-9	50,16	14,57	8,28
Dimethylcarbonat	C3H6O3	90,0779	616-38-6	40,24	11,60	6,60
γ-Butyrolacton	C4H6O2	86,0892	96-48-0	47,36	13,20	7,33
4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on	C4H6O3	102,0886	108-32-7	25,53	7,69	4,46
Essigsäureethylester	C4H8O2	88,1051	141-78-6	44,45	12,97	7,40
Diethylether	C2H10O	74,1216	60-29-7	45,25	13,74	7,97
Oxolan	C4H8O	72,1057	109-99-9	57,05	16,68	9,44
tert-Butylmethylether	C5H12O	88,1482	1634-04-4	38,83	11,81	6,86
Propanon	C3H6O	58,0791	67-64-1	72,64	20,81	11,68
Butanon	C4H8O	72,1057	78-93-3	57,75	16,82	9,54
2,3-Butandion	C4H6O2	86,0892	431-03-8	38,69	11,39	6,54
Acetonitril	C2H3N	41,0519	75-05-8	128,02	37,61	20,71
Adiponitril	C6H8N2	108,1411	111-69-3	85,82	23,21	12,40
Nitroethan	C2H5NO2	75,0666	79-24-3	31,67	9,88	5,83
Cyclohexan	C6H12	84,1595	110-82-7	15,85	5,92	3,77
Borinan	C5H11B	81,9518	289-53-2	19,44	6,95	4,35
2,5-Dihydro-1H-Pyrrol	C4H7N	69,1051	109-96-6	61,56	19,18	11,14
2,3-Dihydro-1H-Pyrrol	C4H7N	69,1051	28350-87-0	58,71	18,16	10,50
Pyrrolidin	C4H9N	71,121	123-75-1	46,57	15,55	9,31
1,4-Dioxan	C4H8O2	88,1051	123-91-1	45,11	12,98	7,35
Oxan	C5H10O	86,1323	142-68-7	42,09	12,58	7,23
4H-Pyran	C5H6O	82,1005	289-65-6	44,66	13,40	7,72
2H-Pyran	C5H6O	82,1005	31441-32-4	46,38	13,82	7,93
2,3-Dihydrothiophen	C4H6S	86,155	1120-59-8	56,34	16,30	9,16
2,5-Dihydrothiophen	C4H6S	86,155	1708-32-3	57,60	16,61	9,32
Tetrahydrothiophen	C4H8S	88,171	110-01-0	56,71	16,30	9,12
Thietan	C3H6S	74,145	287-27-4	67,40	19,50	10,91
1,3-Oxathiolan	C3H6OS	90,144	2094-97-5	50,11	14,42	8,10
1,2-Oxathiolan	C3H6OS	90,144	5684-29-7	53,55	15,28	8,54
Ethanalsäure	C2H2O3	74,0355	298-12-4	7,76	2,95	1,92
Ethandisäure	C2H2O4	90,0349	144-62-7	4,13	1,63	1,09
Ethansäure	C2H4O2	60,052	64-19-7	16,36	5,41	3,32
Monomethylcarbonat	C2H4O3	76,0514	7456-87-3	12,83	4,27	2,63
Hydroxyethansäure	C2H4O3	76,0514	79-14-1	3,82	1,57	1,06
2-Hydroxypropansäure	C3H6O3	90,0779	50-21-5	8,74	3,05	1,91
Methansäure	CH2O2	46,0254	64-18-6	4,67	1,80	1,20
Dimethylsulfid	C2H6S	62,134	75-18-3	80,40	23,23	12,97
Dimethylsulfoxid	C2H6OS	78,133	67-68-5	52,57	15,34	8,65
Methansulfonsäure	CH4O3S	96,106	75-75-2	3,23	1,30	0,87

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung nochmals mit anderen Worten im Sprachgebrauch der Patentansprüche beschrieben.
Zunächst schlägt die vorliegende Erfindung eine Waschflüssigkeit zur Verwendung in einem Gaswäscheverfahren vor, bei dem ein Gasgemisch unter Absorptionsbedingungen, die ein vorbestimmtes Druckniveau und ein vorbestimmtes Temperaturniveau umfassen, in direkten Kontakt mit der Waschflüssigkeit gebracht wird, wobei sich wenigstens eine in dem Gasgemisch enthaltene unerwünschte Komponente leichter in der Waschflüssigkeit löst als wenigstens eine in dem Gasgemisch erwünschte Komponente, so dass das Gasgemisch durch das Inkontaktbringen mit der Waschflüssigkeit zumindest teilweise an der wenigstens einen unerwünschten Komponente abgereichert wird. Ein entsprechendes Verfahren wurde zuvor mehrfach beschrieben und wird unten unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur nochmals grundsätzlich erläutert. In besonderer Weise eignet sich das Verfahren, wie erwähnt, zum Auswaschen von Kohlendioxid.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Waschflüssigkeit wenigstens ein Waschmittel enthält, das ein Molekulargewicht von 41 bis 131 g/mol aufweist, wobei das Waschmittel aus einer Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die sowohl in Patentanspruch 1 als auch in der obigen Tabelle 1 angegeben sind. Die Vorteile besonders hoher Löslichkeitskoeffizienten dieser Verbindungen bezüglich der wenigstens einen unerwünschten Komponente, die insbesondere höher sind als jene von DMPEG, wurden bereits oben erläutert. Die relativ geringen Molekulargewichte der Verbindungen bieten den Vorteil, dass der erläuterte technische Löslichkeitskoeffizient, der auch die Lösungsmittelmenge berücksichtigt, besonders hoch ist. Entsprechendes gilt auch für andere Kenngrößen bezüglich der Löslichkeit, die die Lösungsmittelmenge berücksichtigen. Die einzusetzende Waschmittelmenge besonders gering und das Verfahren arbeitet daher besonders effizient. Die genannten Waschmittel weisen insbesondere eine bessere Löslichkeit bezüglich der wenigstens einen unerwünschten Verbindung als Polyethylenglykoldimethylether (DMPEG) auf.
Die in Tabelle 1 angegebenen Verbindungen lassen sich in Aldehyde (2-Propinal, Furan-2-carbaldehyd, Acetaldehyd), Alkane (2,2-Dimethylpropan, 2-Methylpentan, n-Hexan, 2,2-Dimethylbutan, 2,3-Dimethylbutan, 3-Methylpentan, 2-Methyl-1,3-butadien), Alkohole (Ethanol, 1,2-Ethandiol, 2-Propin-1-ol, 2-Propen-1-o1, Propan-2-ol, Propan-1-ol, Butan-1-ol, 2-Methylpropan-2-ol, 2-Methylpropan-1-ol, Butan-2-ol, 3-Methylbutan-1-ol, 2-Methylbutan-1-ol, Pentan-3-ol, 3-Methylbutan-2-ol, Pentan-2-ol, Pentan-1-ol, 2,2-Dimethylpropan-1-ol, 2-Methylbutan-2-ol, 2-Furanmethanol, Phenol), Amide (N-Methylformamid, N,N-Dimethylmethanamid, N,N-Diethylformamid, 1,1,3,3-Tetramethylurea, 1-Methyl-2-pyrrolidon, Anilin), Anhydride (Furan-2,5-dion, Essigsäureanhydrid), Aromaten (Toluol), N-, N,S-, O- und S-Heteroaromaten (Pyridin, 2-Methyl-1H-Pyrrol, 1-Methyl-1H-Pyrrol, Azepin, 2,4-Dimethyl-1H-pyrrol, 1H-Indol, 2H-Isoindol, Indolizin, 1-Methyl-1H-indol, 5-Methyl-1H-indol, 3-Methyl-1H-indol, 7-Methyl-1H-indol, 2-Methyl-1H-indol, 1,3-Thiazol, 4H-1,3,4-Thiadiazin, 2,5-Dimethylfuran, Thiophen), Ester (1,3-Dioxolan-2-on, Methylacetat, Dimethylcarbonat, γ-Butyrolacton, 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on, Essigsäureethylester), Ether (Diethylether, Oxolan, tert-Butylmethylether), Ketone (Propanon, Butanon, 2,3-Butandion), Nitrile (Acetonitril, Adiponitril), Nitroverbindungen (Nitroethan), aliphatische Ringe (Cyclohexan), B-, N-, O-, S- und S,O-Heterozyklen (Borinan, 2,5-Dihydro-1H-Pyrrol, 2,3-Dihydro-1H-Pyrrol, Pyrrolidin, 1,4-Dioxan, Oxan, 4H-Pyran, 2H-Pyran, 2,3-Dihydrothiophene, 2,5-Dihydrothiophen, Tetrahydrothiophen, Thietan, 1,3-Oxathiolan, 1,2-Oxathiolan), Säuren (Ethanalsäure, Ethandisäure, Ethansäure, Monomethylcarbonat, Hydroxyethansäure, 2-Hydroxypropansäure, Methansäure), Sulfide, Sulfone und Sulfonsäuren (Dimethylsulfid, Dimethylsulfoxid und Methansulfonsäure) gruppieren.
Sämtliche angegebenen Waschmittel wurden insbesondere auf Grundlage des oben erläuterten Verfahrens ermittelt, wobei die Eignung der genannten Verbindungen für den Einsatz als Waschmittel nicht naheliegend war, weil eine gute Lösklichkeit von Gasen in einem Waschmittel sich nicht unmittelbar aus der chemischen Struktur ablesen lässt. Auf Grundlage bekannter Screeningverfahren wäre es grundsätzlich nicht möglich gewesen, entsprechende Waschmittel zu identifizieren. Erst der Einsatz der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Identifizierung. Enscheidender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ferner, dass beim Einsatz des oben erläuterten Verfahrens auf ggf. unsichere Literaturdaten und/oder eine aufwendige experimentelle Vermessung verzichtet werden kann.
Wie bereits zuvor erläutert, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Waschflüssigkeit überwiegend oder ausschließlich aus dem zumindest einen genannten Waschmittel gebildet sein, nämlich dann, wenn eine entsprechende Verbindung unter den verwendeten Druck- und Temperaturbedingungen flüssig ist. Wie ebenfalls erwähnt, kann jedoch ein entsprechendes Waschmittel in einem Träger enthalten sein, so dass die zumindest eine Verbindung in der Waschflüssigkeit in einem Gehalt von weniger als 100%, insbesondere von 50% bis 95%, 40% bis 50%, 30% bis 40%, 20% bis 30%, 10% bis 20%, 5% bis 10%, 1% bis 5%, 0,5% bis 1% oder 0,1% bis 0,5% auf molarer Basis enthalten ist und die Waschflüssigkeit im übrigen Anteil einen aus wenigstens einem Lösungsmittel gebildeten Träger aufweist oder aus diesem besteht. Auf diese Weise lässt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein bekanntes Gaswäscheverfahren verbessern, beispielsweise das zuvor erläuterte Rectisol-Verfahren. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch grundsätzlich für die Verwendung mit anderen Trägern, es können also vorteilhafterweise Waschflüssigkeiten vorgesehen sein, bei denen der Träger zumindest Polyethylenglykoldimethylether, Polyethylenglykolmethylisopropylether, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methanol, Tributylphosphat und/oder ein anderes nichtwässriges, auf dem vorbestimmten Druck- und Temperaturniveau der Absorptionsbedingungen flüssiges Lösungsmittel enthält.
Die vorliegende Erfindung eignet sich, wie erwähnt, insbesondere für Gaswäscheverfahren, bei denen das vorbestimmte Druckniveau bei den Absorptionsbedingungen bei 0 bis 50 bar (abs.), insbesondere bei 0 bis 10 bar (abs.), und/oder das vorbestimmte Temperaturniveau bei –50 bis 0°C, insbesondere bei –40 bis –20°C liegt. Derartige Druck- und Temperaturbedingungen liegen in den eingangs erwähnten Gaswäscheverfahren vor, sodass sich die vorliegende Erfindung für die Verbesserung entsprechender Verfahren besonders eignet.
Die Waschflüssigkeit kann für unterschiedliche Gaswäscheverfahren eingesetzt werden, beispielsweise für Gaswäscheverfahren, die das Abreichern des Gasgemischs an Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff und/oder weiteren Schwefelverbindungen und/oder Ethylen und/oder Acetylen und/oder das Abreichern des Gasgemischs an Kohlendioxid, vorzugsweise jedoch nicht an Schwefelwasserstoff und/oder weiteren Schwefelverbindungen und/oder das Abreichern des Gasgemischs an Schwefelwasserstoff und/oder weiteren Schwefelverbindungen, vorzugsweise jedoch nicht an Kohlendioxid, umfassen. Das Verfahren zur Auswahl des oder der Waschmittel kann jeweils flexibel an die entsprechende (auch beliebig selektive) Waschaufgabe angepasst werden.
Die Erfindung schlägt ferner ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Waschmittels für eine Waschflüssigkeit zum Einsatz in einem Gaswäscheverfahren vor, bei dem ein Gasgemisch unter Absorptionsbedingungen, die ein vorbestimmtes Druckniveau und ein vorbestimmtes Temperaturniveau umfassen, in direkten Kontakt mit der Waschflüssigkeit gebracht wird, wobei sich wenigstens eine in dem Gasgemisch enthaltene unerwünschte Komponente leichter in der Waschflüssigkeit löst als wenigstens eine in dem Gasgemisch erwünschte Komponente, so dass das Gasgemisch durch das Inkontaktbringen mit der Waschflüssigkeit zumindest teilweise an der wenigstens einen unerwünschten Komponente abgereichert wird.
Das wenigstens eine Waschmittel wird auf Grundlage der Löslichkeit der wenigstens einen unerwünschten Komponente in dem Waschmittel kennzeichnenden Größe, beispielsweise des oben erläuterten technischen Löslichkeitskoeffizienten, aus Kandidatenmolekülen bestimmt, wobei die Kandidatenmoleküle rechnerisch durch eine Kombination vorgegebener und quantenchemisch charakterisierter Atomgruppen gebildet werden und die die Löslichkeit der wenigstens einen unerwünschten Komponente in dem Waschmittel kennzeichnende Größe auf Grundlage eines COSMO-RS-Verfahrens bestimmt wird, mittels dessen σ-Profilen von Abschirmladungsdichten der Kandidatenmoleküle ermittelt werden. Das grundsätzliche Vorgehen und die Vorteile eines entsprechenden Verfahrens wurden bereits oben erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren schafft eine Gruppenbeitragsmethode auf quantenchemischer Grundlage mit ab-initio-Berechnung, d. h. ohne Rückgriff auf ggf. aufwendig zu ermittelnde Messdaten. Die Erfindung ermöglicht es ebenfalls, auch bisher nicht bekannte Moleküle aus den Atomgruppen zusammenzusetzen und diese auf ihre Lösungseigenschaften zu screenen. Ist zuvor und im Folgenden jeweils von der ”Löslichkeit der wenigstens einen unerwünschten Komponente in dem Waschmittel kennzeichnenden Größe” die Rede, kann je nach verfolgtem Ziel hierfür beispielsweise der technische Löslichkeitskoeffizient oder jede andere in der Fachwelt übliche Angabe verwendet werden, beispielsweise die Gaslöslichkeit oder der Henry-Koeffizient, wie oben erläutert.
Auch ein Gaswäscheverfahren, bei dem ein Gasgemisch unter Absorptionsbedingungen, die ein vorbestimmtes Druckniveau und ein vorbestimmtes Temperaturniveau umfassen, in direkten Kontakt mit der Waschflüssigkeit gebracht wird, wobei sich wenigstens eine in dem Gasgemisch enthaltene unerwünschte Komponente leichter in der Waschflüssigkeit löst als wenigstens eine in dem Gasgemisch erwünschte Komponente, so dass das Gasgemisch durch das Inkontaktbringen mit der Waschflüssigkeit zumindest teilweise an der wenigstens einen unerwünschten Komponente abgereichert wird, ist Gegenstand der Erfindung. Hierbei wird eine Waschflüssigkeit wie oben erläutert verwendet und/oder die Waschflüssigkeit weist zumindest ein Waschmittel auf, das gemäß einem Verfahren wie soeben erläutert bestimmt wurde. Auch hierdurch ergeben sich die oben erläuterten Vorteile.
Aspekte der Erfindung werden nachfolgend nochmals unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein Gaswäscheverfahren in schematischer Darstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In 1 ist ein Gaswäscheverfahren zur Entfernung von Mercaptanen aus Erdgas in Form eines schematischen Prozessflussdiagramms veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet. Wie mehrfach erläutert, eignet sich die vorliegende Erfindung auch zum Einsatz mit beliebigen anderen Gaswäscheverfahren, so dass die Bezugnahme auf die Entfernung von Mercaptanen aus Erdgas nur zur Veranschaulichung der Grundlagen der Erfindung dient. Ein entsprechendes Verfahren bedarf zur Entfernung anderer Komponenten bzw. Behandlung anderer Gasgemische ggf. entsprechender Anpassungen, die dem Fachmann jedoch grundsätzlich bekannt sind.
Das mit Mercaptanen beladene Erdgas tritt über eine Leitung a am Sumpf in eine Kolonne K1 ein. Dort wird es mit einer über eine Leitung b eingespeisten Waschflüssigkeit im Gegenstrom geführt und tritt am Kopf der Kolonne K1 als mercaptanfreies oder -armes Erdgas über eine Leitung c aus. In der Kolonne K1 liegen die zuvor erläuterten Absorptionsbedingungen vor.
Die mit den Mercaptanen beladene Waschflüssigkeit verlässt über eine Leitung d den Sumpf der Kolonne K1 und gelangt über einen Wärmeübertrager W1 und ein Ventil V1 über Kopf in eine Kolonne K2. Dort wird es im Gegenstrom mit einem Gas zur Desorption, das über eine Leitung e eingespeist wird, geführt. Das Gas zur Desorption kann dabei entweder durch Verdampfung in einem Wärmeübertrager W2 am Sumpf der Kolonne K2 aus der Waschflüssigkeit erzeugt werden, wie hier dargestellt, es kann aber auch ein Inertgas verwendet werden. Die in der Kolonne K2, in der Desorptionsbedingungen vorliegen, gereinigte Waschflüssigkeit gelangt dann über Leitungen f, g und b über eine Pumpe P1 und die Wärmeübertrager W1 und W3 wieder zurück in die Kolonne K1. Die desorbierten Komponenten werden über eine Leitung h aus der Kolonne K2 ausgeschleust.
Der Prozess der physikalischen Absorption in der Kolonne K1 erfolgt bevorzugt bei hohen Drücken und tiefen Temperaturen. Der Prozess der Desorption in der Kolonne K2 erfolgt hingegen vorteilhaft bei niedrigen Drücken und hohen Temperaturen. Deshalb ist es notwendig, in K1 bei hohem Druck und niedriger Temperatur zu arbeiten. In K2 hingegen sind ein niedriger Druck und eine hohe Temperatur vorteilhaft. Um mit unterschiedlichen Drücken in K1 und K2 arbeiten zu können, werden das Ventil V1 und die Pumpe P1 benötigt. Der Wärmeübertrager W1 sorgt für eine Anwärmung der Waschflüssigkeit vor der Kolonne K2 und für eine Abkühlung der Waschflüssigkeit vor der Kolonne K1, der Wärmeübertrager W3 wird für eine weitere Abkühlung der Waschflüssigkeit benötigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19944996 A1 [0010, 0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Kohl, A. L. und Nielsen, R., ”Gas Purification”, 5. Auflage, Gulf Publishing Company, Houston, 1997, insbesondere Kapitel 14, ”Physical Solvents for Acid Gas Removal” [0004]
”Gas processes 2006”, Gulf Publishing Company, Houston, 2006 [0006]
Ranke, G., ”Die Vorteile der Rectisolwäsche bei der selektiven H2S-Entfernung aus Gasgemischen”, Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, Nr. 33, 1973, Seiten 6 bis 12 [0006]
Zeller, G., ”Gasification of Coal and Rectisol-Wash”, Linde Reports on Science and Technology, Nr. 30, 1979 [0006]
Newman, S. A. (Hrsg.), ”Acid and Sour Gas Treating Processes”, Gulf Publishing Company, Houston, 1985 [0006]
Weiss, H., ”Rectisol wash for purification of partial oxidation gases”, Gas Separation & Purification, Bd. 2, Nr. 4, 1988, Seiten 171 bis 176 [0006]
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Claims

Waschflüssigkeit zur Verwendung in einem Gaswäscheverfahren, bei dem ein Gasgemisch unter Absorptionsbedingungen, die ein vorbestimmtes Druckniveau und ein vorbestimmtes Temperaturniveau umfassen, in direkten Kontakt mit der Waschflüssigkeit gebracht wird, wobei sich wenigstens eine in dem Gasgemisch enthaltene unerwünschte Komponente leichter in der Waschflüssigkeit löst als wenigstens eine in dem Gasgemisch erwünschte Komponente, so dass das Gasgemisch durch das Inkontaktbringen mit der Waschflüssigkeit zumindest teilweise an der wenigstens einen unerwünschten Komponente abgereichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit wenigstens ein Waschmittel enthält, das aus einer Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die 2-Propinal, Furan-2-carbaldehyd, Acetaldehyd, 2,2-Dimethylpropan, 2-Methylpentan, n-Hexan, 2,2-Dimethylbutan, 2,3-Dimethylbutan, 3-Methylpentan, 2-Methyl-1,3-butadien, Ethanol, 1,2-Ethandiol, 2-Propin-1-ol, 2-Propen-1-ol, Propan-2-ol, Propan-1-ol, Butan-1-ol, 2-Methylpropan-2-ol, 2-Methylpropan-1-ol, Butan-2-ol, 3-Methylbutan-1-ol, 2-Methylbutan-1-ol, Pentan-3-ol, 3-Methylbutan-2-ol, Pentan-2-ol, Pentan-1-ol, 2,2-Dimethylpropan-1-ol, 2-Methylbutan-2-ol, 2-Furanmethanol, Phenol, N-Methylformamid, N,N-Dimethylmethanamid, N,N-Diethylformamid, 1,1,3,3-Tetramethylurea, 1-Methyl-2-pyrrolidon, Anilin, Furan-2,5-dion, Essigsäureanhydrid, Toluol, Pyridin, 2-Methyl-1H-Pyrrol, 1-Methyl-1H-Pyrrol, Azepin, 2,4-Dimethyl-1H-pyrrol, 1H-Indol, 2H-Isoindol, Indolizin, 1-Methyl-1H-indol, 5-Methyl-1H-indol, 3-Methyl-1H-indol, 7-Methyl-1H-indol, 2-Methyl-1H-indol, 1,3-Thiazol, 4H-1,3,4-Thiadiazin, 2,5-Dimethylfuran, Thiophen, 1,3-Dioxolan-2-on, Methylacetat, Dimethylcarbonat, γ-Butyrolacton, 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on, Essigsäureethylester, Diethylether, Oxolan, tert-Butylmethylether, Propanon, Butanon, 2,3-Butandion, Acetonitril, Adiponitril, Nitroethan, Cyclohexan, Borinan, 2,5-Dihydro-1H-Pyrrol, 2,3-Dihydro-1H-Pyrrol, Pyrrolidin, 1,4-Dioxan, Oxan, 4H-Pyran, 2H-Pyran, 2,3-Dihydrothiophene, 2,5-Dihydrothiophen, Tetrahydrothiophen, 1,3-Oxathiolan, 1,2-Oxathiolan, Ethanalsäure, Ethandisäure, Ethansäure, Monomethylcarbonat, Hydroxyethansäure, 2-Hydroxypropansäure, Methansäure, Dimethylsulfid, Dimethylsulfoxid und Methansulfonsäure umfasst.
Waschflüssigkeit zur Verwendung nach Anspruch 1, die überwiegend oder ausschließlich aus dem wenigstens einen Waschmittel besteht.
Waschflüssigkeit zur Verwendung nach Anspruch 1, die das zumindest eine Waschmittel in einem Gehalt von weniger als 100, insbesondere von 50 bis 95, 40 bis 50, 30 bis 40, 20 bis 30, 10 bis 20, 5 bis 10, 1 bis 5, 0,5 bis 1 oder 0,1 bis 0,5 Molprozent enthält und im übrigen Anteil einen aus wenigstens einem Lösungsmittel gebildeten Träger aufweist oder aus diesem besteht.
Waschflüssigkeit zur Verwendung nach Anspruch 3, bei dem der Träger zumindest Polyethylenglykoldimethylether, Polyethylenglykolmethylisopropylether, N-Methyl-2-pyrrolidon, Methanol, Tributylphosphat und/oder ein anderes nichtwässriges, bei den Absorptionsbedingungen flüssiges Lösungsmittel enthält.
Waschflüssigkeit zur Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das vorbestimmte Druckniveau bei den Absorptionsbedingungen bei 0 bis 50 bar (abs.), insbesondere bei 0 bis 10 bar (abs.) liegt, und/oder bei dem das vorbestimmte Temperaturniveau bei den Absorptionsbedingungen bei –50 bis 0°C, insbesondere bei –40 bis –20°C, liegt.
Waschflüssigkeit zur Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gaswäscheverfahren das Abreichern des Gasgemischs an Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff und/oder weiteren Schwefelverbindungen und/oder Ethylen und/oder Acetylen und/oder das Abreichern des Gasgemischs an Kohlendioxid, vorzugsweise jedoch nicht an Schwefelwasserstoff und/oder weiteren Schwefelverbindungen und/oder das Abreichern des Gasgemischs an Schwefelwasserstoff und/oder weiteren Schwefelverbindungen, vorzugsweise jedoch nicht an Kohlendioxid umfasst.
Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Waschmittels für eine Waschflüssigkeit zum Einsatz in einem Gaswäscheverfahren, bei dem ein Gasgemisch unter Absorptionsbedingungen, die ein vorbestimmtes Druckniveau und ein vorbestimmtes Temperaturniveau umfassen, in direkten Kontakt mit der Waschflüssigkeit gebracht wird, wobei sich wenigstens eine in dem Gasgemisch enthaltene unerwünschte Komponente leichter in der Waschflüssigkeit löst als wenigstens eine in dem Gasgemisch erwünschte Komponente, so dass das Gasgemisch durch das Inkontaktbringen mit der Waschflüssigkeit zumindest teilweise an der wenigstens einen unerwünschten Komponente abgereichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Waschmittel auf Grundlage einer die Löslichkeit der wenigstens einen unerwünschten Komponente in dem Waschmittel kennzeichnenden Größe aus Kandidatenmolekülen bestimmt wird, wobei die Kandidatenmoleküle rechnerisch durch eine Kombination vorgegebener und quantenchemisch charakterisierter Atomgruppen gebildet werden und die die Löslichkeit der wenigstens einen unerwünschten Komponente in dem Waschmittel kennzeichnende Größe auf Grundlage eines COSMO-RS-Verfahrens bestimmt wird, mittels dessen Sigma-Profile von Abschirmladungsdichten der Kandidatenmoleküle ermittelt werden.
Gaswäscheverfahren, bei dem ein Gasgemisch unter Absorptionsbedingungen, die ein vorbestimmtes Druckniveau und ein vorbestimmtes Temperaturniveau umfassen, in direkten Kontakt mit der Waschflüssigkeit gebracht wird, wobei sich wenigstens eine in dem Gasgemisch enthaltene unerwünschte Komponente leichter in der Waschflüssigkeit löst als wenigstens eine in dem Gasgemisch erwünschte Komponente, so dass das Gasgemisch durch das Inkontaktbringen mit der Waschflüssigkeit zumindest teilweise an der wenigstens einen unerwünschten Komponente abgereichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Waschflüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 verwendet wird und/oder die Waschflüssigkeit zumindest ein Waschmittel aufweist, das gemäß einem Verfahren nach Anspruch 7 bestimmt wurde.