DE102016204928A1 - Process, absorption media for the absorption of CO2 from gas mixtures - Google Patents

Process, absorption media for the absorption of CO2 from gas mixtures Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft Zusammensetzungen zur Absorption von CO2 aus einer Gasmischung. Das Absorptionsmedium weist mindestens zwei voneinander verschiedene Triacetondiaminderivate der Formel (I), Wasser, sowie mindestens ein Aminoalkan der allgemeinen Struktur (II):wobei in der Struktur (I) die Reste R1 und R2 jeweils ausgewählt aus Wasserstoff und Alkylgruppe sind, wobei die Alkylgruppe auch eine gegebenenfalls alkylierte Aminogruppe aufweisen kann; wobei in der Struktur (II) mindestens einer der Reste X1, X2, X3, X4, X5 eine Gruppe der Struktur -NR'R'' mit R', R'' unabhängig voneinander ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylreste, ist, und die übrigen der Reste X1, X2, X3, X4, X5 Wasserstoff sind, auf.The invention relates to compositions for absorbing CO2 from a gas mixture. The absorption medium comprises at least two different triacetonediamine derivatives of the formula (I), water, and at least one aminoalkane of the general structure (II): wherein in the structure (I) the radicals R 1 and R 2 are each selected from hydrogen and alkyl group, the alkyl group may also have an optionally alkylated amino group; wherein in the structure (II) at least one of X1, X2, X3, X4, X5 is a group of the structure -NR'R "with R ', R" independently selected from hydrogen, alkyl groups, and the others of radicals X1, X2, X3, X4, X5 are hydrogen, on.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absorption von CO2 aus einer Gasmischung, sowie Absorptionsmedien.The invention relates to a method for the absorption of CO 2 from a gas mixture, and absorption media.

Die Absorption von CO2 aus einer Gasmischung ist von besonderem Interesse für die Entfernung von Kohlendioxid aus Rauchgasen, vor allem für eine Verminderung der Emission von Kohlendioxid, die als Hauptursache für den so genannten Treibhauseffekt angesehen wird, aus Kraftwerksprozessen. Außerdem wird für einige Prozesse Kohlendioxid benötigt, und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann für diese Verfahren CO2 als Edukt bereitgestellt werden.The absorption of CO 2 from a gas mixture is of particular interest for the removal of carbon dioxide from flue gases, especially for reducing the emission of carbon dioxide, which is considered to be the main cause of the so-called greenhouse effect, from power plant processes. In addition, carbon dioxide is required for some processes, and with the process according to the invention CO 2 can be provided as starting material for these processes.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

In zahlreichen industriellen und chemischen Prozessen treten Gasströme auf, die einen unerwünschten Gehalt von CO2 aufweisen, dessen Gehalt für die weitere Verarbeitung, für den Transport oder für eine Vermeidung von CO2-Emissionen verringert werden muss.Many industrial and chemical processes produce gas streams that have an undesirable level of CO 2 , whose content must be reduced for further processing, transportation or avoidance of CO 2 emissions.

Im industriellen Maßstab werden zur Absorption von CO2 aus einer Gasmischung üblicherweise wässrige Lösungen von Alkanolaminen als Absorptionsmedium eingesetzt. Das beladene Absorptionsmedium wird durch Erwärmen, Entspannen auf einen niedrigeren Druck oder Strippen regeneriert, wobei das Kohlendioxid desorbiert wird. Nach dem Regenerationsprozess kann das Absorptionsmedium wieder verwendet werden. Diese Verfahren sind zum Beispiel in Rolker, J., Arlt, W.; „Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen mittels Absorption” in Chemie Ingenieur Technik 2006, 78, Seiten 416 bis 424 ; in T. Mimura, S. Shimojo, T. Suda, M. Ijima, S. Mitsuoka; „Research and Development on Energy Saving Technology for Flue Gas Carbon Dioxide Recovery and Steam System in Power Plant” in Energy Convers, Mgmt 1995, 36, Seiten 397 bis 400 sowie in Kohl, A. L., Nielsen, R. B., „Gas Purification”, 5. Aufl., Gulf Publishing, Houston 1997 beschrieben.On an industrial scale, aqueous solutions of alkanolamines are usually used as the absorption medium for the absorption of CO 2 from a gas mixture. The loaded absorption medium is regenerated by heating, depressurizing to a lower pressure or stripping, desorbing the carbon dioxide. After the regeneration process, the absorption medium can be reused. These methods are for example in Rolker, J., Arlt, W .; "Separation of carbon dioxide from flue gases by absorption" in Chemie Ingenieur Technik 2006, 78, pages 416 to 424 ; in T. Mimura, S. Shimojo, T. Suda, M. Ijima, S. Mitsuoka; "Research and Development on Energy Saving Technology for Flux Gas Carbon Dioxide Recovery and Steam System in Power Plants" in Energy Convers, Mgmt 1995, 36, pp. 397-400 as in Kohl, AL, Nielsen, RB, "Gas Purification", 5th ed., Gulf Publishing, Houston 1997 described.

Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass zur Abtrennung von CO2 durch Absorption und nachfolgende Desorption relativ viel Energie benötigt wird und dass bei der Desorption nur ein Teil des absorbierten CO2 wieder desorbiert wird, so dass in einem Zyklus aus Absorption und Desorption die Kapazität des Absorptionsmediums nicht ausreichend ist.However, these methods have the disadvantage that for the separation of CO 2 by absorption and subsequent desorption relatively much energy is needed and that only a portion of the absorbed CO 2 is desorbed in the desorption, so that in a cycle of absorption and desorption the capacity of the absorption medium is not sufficient.

Als Alternativen zu Alkanolaminen wurden im Stand der Technik Diamine, Oligoamine und Polyamine, teilweise auch mit weiteren Zusätzen vorgeschlagen.As alternatives to alkanolamines, diamines, oligoamines and polyamines, in some cases also with further additives, have been proposed in the prior art.

Der Einsatz von Polyaminen zur Absorption von CO2 ist etwa in der EP 0 348 251 A1 beschrieben.The use of polyamines for the absorption of CO 2 is approximately in the EP 0 348 251 A1 described.

Die DE 10 2004 011 429 A1 beschreibt den Einsatz tertiärer Amine zur Entfernung von CO2.The DE 10 2004 011 429 A1 describes the use of tertiary amines to remove CO 2 .

Die DE 10 2005 043 142 A1 beschreibt den Einsatz von Polyaminen in Kombination mit aliphatischen oder cycloaliphatischen Aminen zum Entsäuern eines Fluidstroms.The DE 10 2005 043 142 A1 describes the use of polyamines in combination with aliphatic or cycloaliphatic amines to deacidify a fluid stream.

WO 2007/134994 A2 beschreibt ein Absorptionsmittel zur Entfernung von CO2, welches mindestens ein Amin und eine Aminocarbonsäure und/oder Aminosulfonsäure umfasst. WO 2007/134994 A2 describes an absorbent for removing CO 2 which comprises at least one amine and one amino carboxylic acid and / or aminosulfonic acid.

WO 2010/089257 A1 beschreibt den Einsatz von 4-Amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidin und an der 4-Aminoposition alkylierter Derivate desselben zur Absorption von CO2. WO 2010/089257 A1 describes the use of 4-amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine and derivatives thereof alkylated at the 4-amino position to absorb CO 2 .

Spezielle Kombinationen von Aminen zur CO2-Absorption beschreiben etwa die EP 2 036 602 A1 und die WO 2012/168067 A1 .Special combinations of amines for CO 2 absorption describe about the EP 2 036 602 A1 and the WO 2012/168067 A1 ,

Die WO 201 2/1 68095 A1 schließlich beschreibt eine Kombination aus 4-Alkylamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidin und einem Alkanolamin zur CO2-Absorption.The WO 201 2/1 68095 A1 Finally, a combination of 4-alkylamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine and an alkanolamine to CO 2 absorption.

Die in der WO 2012/168095 A1 beschriebenen Mischungen sind sehr gute Absorptionsmittel.The in the WO 2012/168095 A1 described mixtures are very good absorbents.

Die im Stand der Technik beschriebenen Absorptionsmittel besitzen allerdings den Nachteil, dass sie gerade in den üblichen Apparaturen zur Korrosion der darin verarbeiteten metallischen Werkstücke führen. Es war deshalb gewünscht, die Korrosivität, die mit den Mischungen einhergeht, herunterzusetzen. Gleichzeitig sollten Mischungen zur Verfügung gestellt werden, die eine noch effizientere Absorption von CO2 erlauben.However, the absorbents described in the prior art have the disadvantage that they lead just in the usual equipment for corrosion of the processed therein metallic workpieces. It was therefore desirable to reduce the corrosiveness associated with the blends. At the same time, mixtures should be provided which allow even more efficient absorption of CO 2 .

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Es wurden nun überraschend neue Absorptionsmittelmischungen gefunden, welche effizient für die Sauergaswäsche eingesetzt werden können, insbesondere für die Abtrennung von CO2 oder H2S aus Gasgemischen wie Synthesegas, Erdgas, Rauchgas oder anderen Abgasen.Surprisingly, new absorbent mixtures have been found which can be used efficiently for acid gas scrubbing, in particular for the separation of CO 2 or H 2 S from gas mixtures such as synthesis gas, natural gas, flue gas or other exhaust gases.

Die erfindungsgemäßen Absorptionsmittelmischungen zeigen deutliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Diese Vorteile bestehen unter anderem darin, dass die Korrosivität der erfindungsgemäßen Absorptionsmittelmischungen niedriger ist als bei den Absorptionsmitteln des Standes der Technik.The absorbent mixtures of the invention show significant advantages over the prior art. These advantages include the fact that the corrosivity of the absorbent mixtures according to the invention is lower than in the absorbents of the prior art.

Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Absorption von CO2 aus einer Gasmischung durch in Kontakt bringen der Gasmischung mit einem Absorptionsmedium, das mindestens zwei voneinander verschiedene Triacetondiaminderivate der Formel (I), Wasser, sowie mindestens ein Aminoalkan der allgemeinen Struktur (II):

Figure DE102016204928A1_0002
wobei in der Struktur (I) die Reste R1 und R2 jeweils ausgewählt aus Wasserstoff und Alkylgruppe mit insbesondere 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 4, Kohlenstoffatomen, sind, wobei die Alkylgruppe auch eine, gegebenenfalls alkylierte, Aminogruppe aufweisen kann;
wobei in der Struktur (II) mindestens einer der Reste X1, X2, X3, X4, X5 eine Gruppe der Struktur -NR'R'' mit R', R'' unabhängig voneinander ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylreste, bevorzugt Wasserstoff, Alkylreste mit 1 bis 6, noch bevorzugter 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist und die übrigen der Reste X1, X2, X3, X4, X5 Wasserstoff sind, aufweist.The invention therefore provides a process for absorbing CO 2 from a gas mixture by contacting the gas mixture with an absorption medium comprising at least two different triacetonediamine derivatives of the formula (I), water and at least one aminoalkane of the general structure (II):
Figure DE102016204928A1_0002
wherein in structure (I) the radicals R 1 and R 2 are each selected from hydrogen and alkyl group having in particular 1 to 6, preferably 1 to 4, carbon atoms, wherein the alkyl group may also have an optionally alkylated amino group;
wherein in the structure (II) at least one of X 1, X 2, X 3, X 4, X 5 is a group having the structure -NR'R '' where R ', R''are independently selected from hydrogen, alkyl radicals, preferably hydrogen, alkyl radicals having 1 to 6, more preferably 1 to 4 carbon atoms and the remainder of the radicals X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 are hydrogen.

Dies schließt natürlich auch den Fall mit ein, ich dem alle Reste X1, X2, X3, X4, X5 eine Gruppe der Struktur -NR'R'' mit der oben genannten Bedeutung von -NR'R'' sind und keiner von X1, X2, X3, X4, X5 ein Wasserstoffrest ist.This of course also includes the case with an I which all the radicals X 1, X 2, X 3, X 4, X 5 is a group having the structure -NR'R '' with the above meaning of -NR'R '' and none of X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 is a hydrogen radical.

Bevorzugt ist in der Formel (II) mindestens einer der Reste X1, X2, X3, X4, X5 eine Gruppe der Struktur -NR'R'' mit R', R'' unabhängig voneinander ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylreste, bevorzugt Wasserstoff, Alkylreste mit 1 bis 6, noch bevorzugter 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist und die übrigen der Reste X1, X2, X3, X4, X5 Wasserstoff sind.Preferably, in the formula (II) at least one of X 1, X 2, X 3, X 4, X 5 is a group having the structure -NR'R '' where R ', R''are independently selected from hydrogen, alkyl radicals , is preferably hydrogen, alkyl radicals having 1 to 6, more preferably 1 to 4 carbon atoms and the remaining of the radicals X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 are hydrogen.

Das Absorptionsmedium kann gegebenenfalls daneben auch noch weitere Aktivatoren aufweisen, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Tetrabutylphosphoniumtaurin und Cholinalaninat.If appropriate, the absorption medium may additionally also have further activators which are selected from the group consisting of tetrabutylphosphonium taurine and cholinalaninate.

Cholinalaninat hat die folgende Struktur:

Figure DE102016204928A1_0003
Cholinalaninate has the following structure:
Figure DE102016204928A1_0003

Diese Aktivatoren haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie die Absorptionsrate der jeweiligen Mischung noch weiter erhöhen.These activators have the additional advantage that they further increase the absorption rate of the respective mixture.

Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind zum Beispiel Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl.Alkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms are, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl.

Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind zum Beispiel Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl.Alkyl radicals having 1 to 4 carbon atoms are, for example, methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl.

Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus auch eine Vorrichtung zur Abtrennung von CO2 aus einer Gasmischung, umfassend eine Absorptionseinheit, eine Desorptionseinheit und ein im Kreislauf geführtes Absorptionsmedium, das mindestens zwei voneinander verschiedene Triacetondiaminderivate der Formel (I), Wasser, sowie mindestens ein Aminoalkan der allgemeinen Struktur (II):

Figure DE102016204928A1_0004
wobei in der Struktur (I) die Reste R1 und R2 jeweils ausgewählt aus Wasserstoff und Alkylgruppe mit insbesondere 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 4, Kohlenstoffatomen, sind, wobei die Alkylgruppe auch eine, gegebenenfalls alkylierte, Aminogruppe aufweisen kann; wobei in der Struktur (II) mindestens einer der Reste X1, X2, X3, X4, X5 eine Gruppe der Struktur -NR'R'' mit R', R'' unabhängig voneinander ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylreste, bevorzugt Wasserstoff, Alkylreste mit 1 bis 6, noch bevorzugter 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist und die übrigen der Reste X1, X2, X3, X4, X5 Wasserstoff sind, aufweist. The invention further provides an apparatus for separating CO 2 from a gas mixture, comprising an absorption unit, a desorption unit and a recirculated absorption medium which comprises at least two different triacetonediamine derivatives of the formula (I), water, and at least one aminoalkane general structure (II):
Figure DE102016204928A1_0004
wherein in structure (I) the radicals R 1 and R 2 are each selected from hydrogen and alkyl group having in particular 1 to 6, preferably 1 to 4, carbon atoms, wherein the alkyl group may also have an optionally alkylated amino group; wherein in the structure (II) at least one of X 1, X 2, X 3, X 4, X 5 is a group having the structure -NR'R '' where R ', R''are independently selected from hydrogen, alkyl radicals, preferably hydrogen, alkyl radicals having 1 to 6, more preferably 1 to 4 carbon atoms and the remainder of the radicals X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 are hydrogen.

Gegenstand der Erfindung ist auch das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Absorptionsmedium selbst.The invention also provides the absorption medium itself used in the process according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Absorption von CO2 durch Kontaktieren einer Gasmischung mit dem erfindungsgemäßen Absorptionsmedium.In the method according to the invention, the absorption of CO 2 takes place by contacting a gas mixture with the absorption medium according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell mit jeder Gasmischung durchgeführt werden, die CO2 enthält, insbesondere mit Verbrennungsabgasen; Abgasen aus biologischen Prozessen wie Kompostierungen, Fermentationen oder Kläranlagen; Abgasen aus Kalzinierprozessen, wie Kalkbrennen und der Zementherstellung; Restgasen aus Hochofenprozessen der Eisenherstellung; sowie Restgasen aus chemischen Verfahren, wie Abgasen der Rußherstellung oder der Wasserstoffherstellung durch Dampfreformierung. Vorzugsweise ist die Gasmischung ein Verbrennungsabgas, besonders bevorzugt ein Verbrennungsabgas, das von 1 bis 60 Vol.-% CO2, insbesondere von 2 bis 20 Vol.-% CO2 enthält. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Gasmischung ein Verbrennungsabgas aus einem Kraftwerksprozess, insbesondere ein entschwefeltes Verbrennungsabgas aus einem Kraftwerksprozess. In der besonders bevorzugten Ausführungsform mit einem entschwefelten Verbrennungsabgas aus einem Kraftwerksprozess können alle für Kraftwerksprozesse bekannten Entschwefelungsverfahren verwendet werden, vorzugsweise eine Gaswäsche mit Kalkmilch oder nach dem Wellmann-Lord-Verfahren.The inventive method can be carried out in principle with any gas mixture containing CO 2 , in particular with combustion exhaust gases; Waste gases from biological processes such as composting, fermentation or sewage treatment plants; Exhaust gases from calcination processes, such as lime burning and cement production; Residual gases from blast furnace processes of iron production; and residual gases from chemical processes, such as exhaust gases from soot production or hydrogen production by steam reforming. Preferably, the gas mixture is a combustion exhaust gas, more preferably a combustion exhaust gas containing from 1 to 60 vol .-% CO 2 , in particular from 2 to 20 vol .-% CO 2 . In a particularly preferred embodiment, the gas mixture is a combustion exhaust gas from a power plant process, in particular a desulfurized combustion exhaust gas from a power plant process. In the most preferred embodiment with a desulphurised combustion exhaust gas from a power plant process, all desulfurization processes known for power plant processes may be used, preferably gas scrubbing with milk of lime or Wellmann-Lord's method.

Der Anteil an allen Verbindungen der Formel (I) im erfindungsgemäßen Absorptionsmedium beträgt mindestens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, bevorzugter mindestens 20 Gew.-%, und der Anteil an allen Aminoalkanen der Formel (II) beträgt mindestens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, bevorzugter mindestens 20 Gew.-%, wobei die Summe der Anteile an allen Verbindungen der Formel (I) und allen Aminoalkanen der Formel (II) kleiner als 100 Gew.-% ist und der Rest Wasser und gegebenenfalls Tetrabutylphosphoniumtaurin und Cholinalaninat ist.The proportion of all compounds of the formula (I) in the absorption medium according to the invention is at least 5 wt .-%, preferably at least 10 wt .-%, more preferably at least 20 wt .-%, and the proportion of all aminoalkanes of the formula (II) is at least 5 wt .-%, preferably at least 10 wt .-%, more preferably at least 20 wt .-%, wherein the sum of the proportions of all compounds of the formula (I) and all aminoalkanes of the formula (II) is less than 100 wt .-% and the remainder is water and optionally tetrabutylphosphonium taurine and cholinalaninate.

Für das erfindungsgemäße Verfahren können alle zum in Kontakt bringen einer Gasphase mit einer Flüssigphase geeigneten Apparate verwendet werden, um die Gasmischung mit dem Absorptionsmedium in Kontakt zu bringen. Vorzugsweise werden aus dem Stand der Technik bekannte Gaswäscher oder Absorptionskolonnen verwendet, beispielsweise Membrankontaktoren, Radialstromwäscher, Strahlwäscher, Venturi-Wäscher, Rotations-Sprühwäscher Füllkörperkolonnen, Packungskolonnen und Bodenkolonnen. Besonders bevorzugt werden Absorptionskolonnen im Gegenstrombetrieb verwendet.For the process of the present invention, any apparatus suitable for contacting a gaseous phase with a liquid phase may be used to contact the gas mixture with the absorption medium. Preference is given to using gas scrubbers or absorption columns known from the prior art, for example membrane contactors, radial scrubbers, jet scrubbers, venturi scrubbers, rotary spray scrubbers, packed columns, packed columns and tray columns. Absorption columns are particularly preferably used in countercurrent operation.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Absorption von CO2 vorzugsweise bei einer Temperatur des Absorptionsmediums im Bereich von 0 bis 70°C, besonders bevorzugt 20 bis 50°C, durchgeführt. Bei Verwendung einer Absorptionskolonne im Gegenstrombetrieb beträgt die Temperatur des Absorptionsmediums besonders bevorzugt 30 bis 60°C beim Eintritt in die Kolonne und 35 bis 70°C beim Austritt aus der Kolonne.In the process of the invention, the absorption of CO 2 is preferably carried out at a temperature of the absorption medium in the range of 0 to 70 ° C, more preferably 20 to 50 ° C. When using an absorption column in countercurrent operation, the temperature of the absorption medium is particularly preferably 30 to 60 ° C when entering the column and 35 to 70 ° C when exiting the column.

Die Absorption von CO2 wird vorzugsweise bei einem Druck der Gasmischung im Bereich von 0,8 bis 50 bar, besonders bevorzugt 0,9 bis 30 bar, durchgeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Absorption bei einem Gesamtdruck der Gasmischung im Bereich von 0,8 bis 1,5 bar, insbesondere 0,9 bis 1,1 bar, durchgeführt. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform ermöglicht die Absorption von CO2 aus dem Verbrennungsabgas eines Kraftwerks ohne Verdichtung des Verbrennungsabgases.The absorption of CO 2 is preferably carried out at a pressure of the gas mixture in the range from 0.8 to 50 bar, more preferably 0.9 to 30 bar. In a particularly preferred embodiment the absorption is carried out at a total pressure of the gas mixture in the range of 0.8 to 1.5 bar, in particular 0.9 to 1.1 bar. This particularly preferred embodiment allows the absorption of CO 2 from the combustion exhaust gas of a power plant without compression of the combustion exhaust gas.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abtrennung von CO2 aus einer Gasmischung umfasst eine Absorptionseinheit, eine Desorptionseinheit und ein im Kreislauf geführtes erfindungsgemäßes Absorptionsmedium. Als Absorptionseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignen sich die oben für die Absorption in einem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Apparate. Als Desorptionseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignen sich die oben für die Desorption in einem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Apparate. Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Absorptionseinheit und eine Desorptionseinheit, wie sie dem Fachmann von Vorrichtungen zur Abtrennung von CO2 aus einer Gasmischung unter Verwendung eines Alkanolamins bekannt sind.An apparatus according to the invention for the separation of CO 2 from a gas mixture comprises an absorption unit, a desorption unit and a recirculated absorption medium according to the invention. The absorption unit of the device according to the invention is the apparatus described above for absorption in a method according to the invention. The desorption unit of the device according to the invention is the apparatus described above for desorption in a method according to the invention. Preferably, the device according to the invention comprises an absorption unit and a desorption unit, as are known to those skilled in devices for the separation of CO 2 from a gas mixture using an alkanolamine.

Es wurde überraschend gefunden, dass diese Zusammensetzungen eine erstaunlich verringerte Korrosivität im Vergleich zu Mischungen des Standes der Technik aufweisen.It has surprisingly been found that these compositions have surprisingly reduced corrosivity compared to prior art blends.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung illustrieren ohne sie in irgendeiner Form zu beschränken.The following examples are intended to illustrate the invention without limiting it in any way.

BeispieleExamples

In den Beispielen können die in der Tabelle 5 der WO 2012/062830 A1 genannten Aminmischungen AM8, AM9, AM10, AM11, AM12, A13, A14, wobei aber jeweils nur 1/3 der Menge der dort beschriebenen Amine (A) und Amine (B) durch die folgenden Substanzen ersetzt werden:
Absorptionsmittelmischung (i): 2-Ethylamino-5-diethylamino-n-pentan
Absorptionsmittelmischung (ii): 2-n-Propylamino-5-diethylamino-n-pentan
Absorptionsmittelmischung (iii): Mischung aus 4 Teilen 2-Ethylamino-5-diethylamino-n-pentan und 1 Teil Cholinalaninat
Absorptionsmittelmischung (iv): Mischung aus 4 Teilen 2-Ethylamino-5-diethylamino-n-pentan und 1 Teil Tetrabutylphosphoniumtaurin
Absorptionsmittelmischung (v): Anteil an Aminen (A) und (B) wie in Absorptionsmittelmischung (iii), 12 Gew.-% der Mischung bestehen aus einer Mischung aus 2 Teilen 2-n-Propylamino-5-diethylamino-n-pentan und 1 Teil Tetrabutylphosphoniumtaurin, der Rest Wasser.In the examples, those shown in Table 5 of the WO 2012/062830 A1 amine mixtures AM8, AM9, AM10, AM11, AM12, A13, A14, but only 1/3 of the amount of amines (A) and amines (B) described therein are replaced by the following substances:
Absorbent mixture (i): 2-ethylamino-5-diethylamino-n-pentane
Absorbent mixture (ii): 2-n-propylamino-5-diethylamino-n-pentane
Absorbent mixture (iii): Mixture of 4 parts of 2-ethylamino-5-diethylamino-n-pentane and 1 part of cholinalaninate
Absorbent mixture (iv): Mixture of 4 parts of 2-ethylamino-5-diethylamino-n-pentane and 1 part of tetrabutylphosphonium taurine
Absorbent mixture (v): proportion of amines (A) and (B) as in absorbent mixture (iii), 12 wt .-% of the mixture consist of a mixture of 2 parts of 2-n-propylamino-5-diethylamino-n-pentane and 1 part tetrabutylphosphonium taurine, the remainder water.

Verbesserte KorrosionsbeständigkeitImproved corrosion resistance

Für die vorgenannten Absorptionsmittelmischungen (i) und (ii) werden die Korrosionsrate des Stahls C22 (Werkstoffnummer 1.0402) in Kontakt mit dem Absorptionsmedium durch Messung des potentiodynamischen Polarisationswiderstands in den nachfolgenden erfinderischen Beispielen E1 bzw. E2 und Auswertung durch Tafel-Plot nach der Methode 5 ASTM G59-97 (2009) ermittelt. Als Vergleich wird Monoethanolamin (Vergleichsbeispiel V1) vermessen.For the abovementioned absorbent mixtures (i) and (ii), the corrosion rate of steel C22 (material number 1.0402) in contact with the absorption medium by measuring the potentiodynamic polarization resistance in the following inventive examples E1 and E2 and evaluation by panel plot according to the method. 5 ASTM G59-97 (2009) determined. As a comparison, monoethanolamine (Comparative Example C1) is measured.

Die Ergebnisse waren wie folgt: Beispiel Vermessene Absorptionsmischung Korrosionsrate in mm/Jahr E1 (i) 0,11 E2 (ii) 0,10 V1 MEA 2,00 The results were as follows: example Measured absorption mixture Corrosion rate in mm / year E1 (I) 0.11 E2 (Ii) 0.10 V1 MEA 2.00

Die Beispiele zeigen die überraschend verbesserten Korrosionseigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen.The examples show the surprisingly improved corrosion properties of the compositions according to the invention.

Verbesserte AbsorptionsratenImproved absorption rates

Für die vorgenannten Absorptionsmittelmischungen (iii), (iv) und (v) werden die jeweiligen Absorptionsraten in den nachfolgenden erfinderischen Beispielen E3 bzw. E4 bzw. E5 wie in Beispiel 1 der Anmeldung WO 201 3/1 67367 A1 ermittelt. Als Vergleich wird Monoethanolamin („MEA”; Vergleichsbeispiel V2) vermessen.For the abovementioned absorbent mixtures (iii), (iv) and (v), the respective absorption rates in the following inventive examples E3 or E4 or E5 are as in Example 1 of the application WO 201 3/1 67367 A1 determined. As a comparison, monoethanolamine ("MEA", Comparative Example C2) is measured.

Die Ergebnisse waren wie folgt: Beispiel Vermessene Absorptionsmischung Relative Absorptionsrate bezogen auf MEA, wobei die Absorptionsrate von MEA = 100% E3 (iii) 105% E4 (iv) 107% E5 (v) 109% V2 MEA 100% The results were as follows: example Measured absorption mixture Relative absorption rate based on MEA, with the absorption rate of MEA = 100% E3 (Iii) 105% E4 (Iv) 107% E5 (V) 109% V2 MEA 100%

Die Beispiele zeigen die überraschend verbesserten Absorptionseigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen.The examples show the surprisingly improved absorption properties of the compositions according to the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (5)

Verfahren zur Absorption von CO2 aus einer Gasmischung durch in Kontakt bringen der Gasmischung mit einem Absorptionsmedium, das mindestens zwei voneinander verschiedene Triacetondiaminderivate der Formel (I), Wasser, sowie mindestens ein Aminoalkan der allgemeinen Struktur (II):
Figure DE102016204928A1_0005
wobei in der Struktur (I) die Reste R1 und R2 jeweils ausgewählt aus Wasserstoff und Alkylgruppe sind, wobei die Alkylgruppe auch eine gegebenenfalls alkylierte Aminogruppe aufweisen kann; wobei in der Struktur (II) mindestens einer der Reste X1, X2, X3, X4, X5 eine Gruppe der Struktur -NR'R'' mit R', R'' unabhängig voneinander ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylreste, ist, und die übrigen der Reste X1, X2, X3, X4, X5 Wasserstoff sind, aufweist.A method of absorbing CO 2 from a gas mixture by contacting the gas mixture with an absorption medium comprising at least two different triacetonediamine derivatives of formula (I), water, and at least one aminoalkane of general structure (II):
Figure DE102016204928A1_0005
wherein in the structure (I), the radicals R 1 and R 2 are each selected from hydrogen and alkyl group, which alkyl group may also have an optionally alkylated amino group; wherein in the structure (II) at least one of X 1, X 2, X 3, X 4, X 5 is a group having the structure -NR'R '' where R ', R''are independently selected from hydrogen, alkyl radicals, and the others of X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 are hydrogen. Verfahren nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend einen Aktivator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tetrabutylphosphoniumtaurin und CholinalaninatThe method of claim 1, further comprising an activator selected from the group consisting of tetrabutylphosphonium taurine and cholinalaninate Absorptionsmedium, das mindestens zwei voneinander verschiedene Triacetondiaminderivate der Formel (I), Wasser, sowie mindestens ein Aminoalkan der allgemeinen Struktur (II):
Figure DE102016204928A1_0006
wobei in der Struktur (I) die Reste R1 und R2 jeweils ausgewählt aus Wasserstoff und Alkylgruppe sind, wobei die Alkylgruppe auch eine gegebenenfalls alkylierte Aminogruppe aufweisen kann; wobei in der Struktur (II) mindestens einer der Reste X1, X2, X3, X4, X5 eine Gruppe der Struktur -NR'R'' mit R', R'' unabhängig voneinander ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylreste, ist, und die übrigen der Reste X1, X2, X3, X4, X5 Wasserstoff sind, aufweist.Absorption medium comprising at least two different triacetonediamine derivatives of the formula (I), water, and at least one aminoalkane of the general structure (II):
Figure DE102016204928A1_0006
wherein in the structure (I), the radicals R 1 and R 2 are each selected from hydrogen and alkyl group, which alkyl group may also have an optionally alkylated amino group; wherein in the structure (II) at least one of X 1, X 2, X 3, X 4, X 5 is a group having the structure -NR'R '' where R ', R''are independently selected from hydrogen, alkyl radicals, and the others of X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 are hydrogen. Absorptionsmedium nach Anspruch 3, zusätzlich umfassend einen Aktivator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tetrabutylphosphoniumtaurin und CholinalaninatThe absorption medium of claim 3, further comprising an activator selected from the group consisting of tetrabutylphosphonium taurine and cholinalaninate Vorrichtung zur Abtrennung von CO2 aus einer Gasmischung, umfassend eine Absorptionseinheit, eine Desorptionseinheit und ein im Kreislauf geführtes Absorptionsmedium, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Absorptionsmedium nach Anspruch 3 umfasst.Apparatus for separating CO 2 from a gas mixture, comprising an absorption unit, a desorption unit and a recirculating absorption medium, characterized in that it comprises an absorption medium according to claim 3.
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