DE1083973B

DE1083973B - Two-step process for removing carbon dioxide from gases

Info

Publication number: DE1083973B
Application number: DEC11005A
Authority: DE
Inventors: Arthur Wilson Francis
Original assignee: Chemical Construction Corp
Current assignee: Chemical Construction Corp
Priority date: 1954-04-07
Filing date: 1955-03-29
Publication date: 1960-06-23

Description

Zweistufenverfahren zur Entfernung von Kohlendioxyd aus Gasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxyd aus Gasen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck. Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders für die Behandlung von Mischungen aus Wasserstoff und Kohlendioxyd, die bei der Umsetzung von Naturgas mit Wasserdampf erhalten werden, und von Ammoniaksynthesegasen, die Kohlendioxyd neben Stickstoff und Wasserstoff enthalten.Two-step process for removing carbon dioxide from gases Die Invention relates to a method for removing carbon dioxide from gases at elevated levels Temperature and pressure. The method according to the invention is particularly suitable for the treatment of mixtures of hydrogen and carbon dioxide used in the Conversion of natural gas with water vapor, and of ammonia synthesis gases, which contain carbon dioxide in addition to nitrogen and hydrogen.

Die zur Zeit für derartigen Zweck am häufigsten verwendeten Absorptionsmittel sind wäßrige Lösungen von Alkanolaminen, wie Monoäthanolamin. Currently the most widely used absorbents for such purposes are aqueous solutions of alkanolamines, such as monoethanolamine.

Der Kohlendioxyddampfdruck über solchen Lösungen ist bei Temperaturen von etwa 30 bis 800 C sehr niedrig; deshalb ist eine praktisch vollständige Kohlendioxydentfernung bei Verwendung dieser Mittel in einer einzigen Reinigungseinheit, die so groß ist, daß bei diesen Temperaturen sich das Gleichgewicht einstellt, möglich. Die Alkanolaminlösungen müssen jedoch bei beträchtlich höheren Temperaturen nämlich solchen von 120 bis 1350 C regeneriert werden. The carbon dioxide vapor pressure above such solutions is at temperatures from about 30 to 800 C very low; therefore there is practically complete carbon dioxide removal when using these agents in a single cleaning unit that is so large that equilibrium is established at these temperatures is possible. The alkanolamine solutions however, at considerably higher temperatures, namely those of 120 to 1350 C can be regenerated.

Aus diesem Grunde ist das tyberführen einer großen Menge fühlbarer Wärme über Wärmeaustauscher nötig, um die in dem Absorber erforderlichen verhältnismäßig niedrigen Temperaturen und gleichzeitig die in dem Regenerator erforderlichen hohen Temperaturen zu erreichen. Daraus ergeben sich verhältnismäßig hohe Kosten für die Anlage. Der Wasserdampfverbrauch ist bei diesem Verfahren ebenfalls ziemlich hoch, wie im folgenden dargelegt werden wird. Because of this, the transfer of a large crowd is more palpable Heat needed via heat exchangers to the proportions required in the absorber low temperatures and at the same time the high ones required in the regenerator Temperatures to reach. This results in relatively high costs for the System. The water vapor consumption is also quite high in this process, as will be set out below.

Die Erfindung betrifft daher ein zweistufiges Reinigungsverfahren, wobei sowohl bei den Kosten für die Anlage als auch bei den während des Betriebs verbrauchten Wasserdampfmengen erhebliche Einsparungen erzielt werden, Das erfindungsgemäße Verfahren beruht im Prinzip auf der Entfernung eines größeren Teils, jedoch nicht des gesamten Kohlendioxyds aus den Gasen in einer ersten Absorptionsstufe durch Waschen derselben mit einer wäßrigen Kaliumcarbonatlösung bei hoher Temperatur und verhältnismäßig hohem Druck und anschließender Reinigung der Gase mit verhältnismäßig kalten, wäßrigen Alkanolaminlösungen in einer zweiten Absorptionsstufe zur Entfernung des restlichen Kohlendioxyds. Bei den in der ersten Absorptionsstufe des Verfahrens angewandten hohen Temperaturen ist der Kohlendioxydpartialdruck über einer wäßrigen Kaliumcarbonatlösung viel niedriger als derjenige über wäßrigen Monoäthanolamin- oder anderen Alkanolaminlösungen, weshalb durch Verwendung einer wäßrigen Kaliumcarbonatlösung als primäres Absorbens wesentlich bessere Ergebnisse erzielt werden. In der zweiten Absorptionsstufe werden nur verhältnismäßig kleine Mengen an Kohlendioxyd aus den Gasen entfernt, weshalb eine Reinigung mit einer wäßrigen Alkanolaminlösung bei niedriger Temperatur wirtschaftlich ist. Wie im folgenden weiter ausgeführt werden wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Zweck stufenverfahren praktisch das gesamte Kohlendioxyd aus den Gasen unter Kosten entfernt, die viel geringer sind als diejenigen bei einer Vorrichtung zur direkten Reinigung mit Alkanolamin oder mit Kaliumcarbonat. The invention therefore relates to a two-stage cleaning process, both in terms of the cost of the plant and in terms of operation Consumed water vapor quantities can be achieved considerable savings, the invention Method is based in principle on removing a larger part, but not of all the carbon dioxide from the gases in a first absorption stage Washing the same with an aqueous potassium carbonate solution at high temperature and relatively high pressure and subsequent cleaning of the gases with relatively cold, aqueous alkanolamine solutions in a second absorption stage for removal of the remaining carbon dioxide. For those in the first absorption stage of the process applied high temperatures is the carbon dioxide partial pressure over an aqueous one Potassium carbonate solution much lower than that via aqueous monoethanolamine or other alkanolamine solutions, therefore by using an aqueous potassium carbonate solution significantly better results can be achieved as the primary absorbent. In the second Absorption levels are only proportionate small amounts of carbon dioxide from the Removed gases, which is why cleaning with an aqueous alkanolamine solution low temperature is economical. As will be further elaborated below is, is in the process according to the invention, practically all of it Carbon dioxide is removed from the gases at a cost much less than that of those in the case of a device for direct cleaning with alkanolamine or with potassium carbonate.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden. Die in der Zeichnung schematisch wiedergegebene Vorrichtung umfaßt einen Primärabsorber oder Kaliumcarbonatwäscher 1, einen Gaskühler 2 und einen Alkanolaminwäscher 3 sowie eine Regenerierungseinrichtung für die mit Kohlendioxyd angereicherte Kaliumcarbonatlösung 4 und eine Alkanolaminregenerierungseinrichtung 5. Die Regenerierungseinheit 4 für die Kaliumcarbonatlösung besteht aus einem Turm 6, der mit Prallblechen oder anderen für die Berührung von Gas und Flüssigkeit geeigneten Elementen versehen ist, einem Erhitzer 7, der mit dem Turm 6 durch die Rohre 8 und 9 verbunden ist, und gewünschtenfalls einem verhältnismäßig kleinen Rückflußkühler 10 zur Entfernung von Wasserdampf aus dem während der Regenerierung entwichenen Kohlendioxyd. Es sei bemerkt, daß weder Wärmeaustauscher noch andere Wärm- oder Kühlvorrichtungen zwischen dem primären Kaliumcarbonatwäscher 1 und dem Regenerierungssystem 4 vorgesehen sind, da diese bei der Durchführung der Erfindung unnötig sind. The invention will be described in more detail with reference to the drawing. The device shown schematically in the drawing comprises a primary absorber or potassium carbonate scrubber 1, a gas cooler 2 and an alkanolamine scrubber 3 as well a regeneration device for the potassium carbonate solution enriched with carbon dioxide 4 and an alkanolamine regeneration device 5. The regeneration unit 4 for the potassium carbonate solution consists of a tower 6 with baffles or other elements suitable for contact between gas and liquid are provided, a Heater 7 connected to tower 6 by pipes 8 and 9, and if desired a relatively small reflux condenser 10 for removing water vapor from the carbon dioxide that escaped during regeneration. It should be noted that neither Heat exchangers still have other heating or cooling devices between the primary Potassium carbonate scrubber 1 and the regeneration system 4 are provided, as these are unnecessary in practicing the invention.

Die dargestellte Alkanolaminwasch- und -regenerierungseinheit ist eine übliche Vorrichtung, wobei der Regenerator aus einem mit Prallblechen oder anderen für den Kontakt zwischen -Gas und Flüssigkeit geeigneten Vorrichtungen versehenen Turm 15 besteht, und umfaßt weiterhin einen über dem Regenerator angebrachten Kondensator 16, einen Alkanolaminerhitzer 17, der mit dem Turm 15 durch die Rohre 18 und 19 verbunden ist, einen Lösungswärmeaustauscher20 für die Überführung von Wärme aus der den Erhitzer 17 verlassenden regenerierten Alkanolaminlösung in die aus dem Wascher 3 durch Leitung 21 - eintretende angereicherte Lösung und einen Endkühler 22 für die regenerierte und teilweise abgekühlte Alkanolaminlösung. Dieses Alkanolaminwasch-und -regenerierungssystem ist bedeutend kleiner als das primäre Kaliumcarbonatwasch- und -regenerierungssystem, weil der Hauptanteil des Kohlendioxyds in dem Primärsystem aus dem Gas entfernt wird und deshalb die Waschkapazität des Sekundärsystems entsprechend kleiner ausgelegt sein kann. The depicted alkanolamine wash and regeneration unit is a conventional device, the regenerator from a with baffle plates or other devices suitable for gas-liquid contact Tower 15 exists and further includes a condenser mounted over the regenerator 16, an alkanolamine heater 17 connected to the tower 15 through pipes 18 and 19 is connected, a solution heat exchanger 20 for the transfer of heat the regenerated alkanolamine solution leaving the heater 17 into the from the Washer 3 through line 21 - enriched solution entering and a final cooler 22 for the regenerated and partially cooled alkanolamine solution. This alkanolamine wash and - regeneration system is significantly smaller than the primary potassium carbonate wash- and regeneration system because most of the carbon dioxide is in the primary system is removed from the gas and therefore the scrubbing capacity of the secondary system accordingly can be designed smaller.

Der Primärabsorber 1 besteht aus einem Turm 25, der druckbeständig konstruiert und mit Prallblechen, Füllkörpern oder anderen für den Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit geeigneten Elementen versehen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet mit optimalem Wirkungsgrad, -wenn die primäre Wäsche bei erhöhtem Druck von wenigstens 6,3 atü und bei einer Temperatur von wenigstens 1150 C durchgeführt wird. Ein Kohlendioxyd enthaltendes Gas, beispielsweise Ammoniaksynthesegas, wird durch Einlaßleitung 26 bei einer Temperatur und einem Druck, wie oben angegeben, eingeführt, mit Wasserdampf gesättigt und mit der Waschflüssigkeit in dem Turm in innige Berührung gebracht. Es können Waschlösungen jeder gewiinschten Konzentration verwendet werden, doch werden verhältnismäßig konzentrierte Lösungen, die bis zu etwa 30 bis 490/0 K2CO5 und als Rest Wasser enthalten, bevorzugt. Es sei erwähnt, daß Natriumcarbonat in Wasser nicht genügend löslich ist, um in solchen Konzentrationen angewandt werden zu können. Bei den angegebenen erhöhten Temperaturen und Drücken entfernen derartige Lösungen den größeren Teil des Kohlendioxydgehalts der Gase; die den Turm 25 durch Leitung 27 verlassende Gasmischung enthält etwa noch 2 bis 3 Volumprozent Kohlendioxyd. In dem Kühler 2 wird die Temperatur dieser Mischung so weit vermindert, daß man in einen Temperaturbereich gelangt, worin die Wäsche mit einer wäßrigen Alkanolaminlösung wirksam durchgeführt werden kann, das ist bei etwa 30 bis 600 C der Fall. The primary absorber 1 consists of a tower 25, which is pressure-resistant constructed and with baffles, packing or other for contact between Gas and liquid is provided with suitable elements. The inventive method works with optimal efficiency, -when the primary wash at increased pressure of at least 6.3 atmospheres and at a temperature of at least 1150 C carried out will. A gas containing carbon dioxide, for example ammonia synthesis gas, is through inlet line 26 at a temperature and pressure as indicated above, introduced, saturated with water vapor and with the washing liquid in the tower in brought intimate touch. Wash solutions of any desired concentration can be used can be used, but will be relatively concentrated solutions up to contain about 30 to 490/0 K2CO5 and the remainder water, preferred. It should be mentioned that sodium carbonate is not sufficiently soluble in water to be in such concentrations to be applied. At the specified elevated temperatures and pressures such solutions remove most of the carbon dioxide content of the gases; the gas mixture leaving the tower 25 through line 27 still contains about 2 to 3 percent by volume carbon dioxide. In the cooler 2, the temperature of this mixture is reduced so far that you get into a temperature range in which the laundry can be effectively carried out with an aqueous alkanolamine solution, that is at about 30 to 600 C is the case.

Die mit Kohlendioxyd angereicherte Waschlösung verläßt den Turm 25 durch Leitung 28, die mit einem Reduzierventil 29 versehen ist. Beim Durchgang der Kaliumcarbonatlösung durch dieses Ventil wird ihr Druck auf den Betriebsdruck des Regenerierungssystems 4, der etwa 0,7 bis 1,4 atü beträgt, herabgesetzt. Ein großer Teil des aus dem Gas absorbierten Kohlendioxyds geht sofort in Dampfform iiber, und die Mischung aus Kaliumcarbonatlösung und Kohlendioxydgas gelangt durch Leitung 30 in den Regenerierungsturm 6. In diesem Turm streicht das Kohlendioxyd nach oben durch Leitung 31, während die angereicherte Kaliumcarbonatlösung, die tatsächlich eine Mischung aus Kaliumcarbonat und Kaliumbicarbonat darstellt, über die Prallbleche oder die anderen Kontaktelemente nach unten gelangt und weiter regeneriert wird. Das zusammen mit Wasserdampf durch Leitung 31 entweichende Kohlendioxyd tritt in den wassergekühlten Kondensator 10 ein, worin das Wasser kondensiert und durch die Rückflußleitung 32 dem System erneut zugeführt wird. Ein derartiger Kondensator ist zur Aufrechterhaltung des Wassergleichgewichts in dem System von Nutzen, es sei jedoch erwähnt, daß die Kohlendioxyd-Wasserdampf-Mischung in Rohr 31 gewünschtenfalls auch einfach in die Atmosphäre abgelassen werden kann. The washing solution enriched with carbon dioxide leaves the tower 25 through line 28 which is provided with a reducing valve 29. When passing the Potassium carbonate solution through this valve reduces its pressure to the operating pressure of the Regeneration system 4, which is about 0.7 to 1.4 atmospheres, reduced. A large Part of the carbon dioxide absorbed from the gas immediately turns into vapor, and the mixture of potassium carbonate solution and carbon dioxide gas passes through pipe 30 in the regeneration tower 6. In this tower the carbon dioxide sweeps upwards through line 31, while the enriched potassium carbonate solution that actually represents a mixture of potassium carbonate and potassium bicarbonate, over the baffles or the other contact elements come down and continue to be regenerated. The carbon dioxide escaping together with water vapor through line 31 enters the water-cooled condenser 10, in which the water condenses and through the Reflux line 32 is returned to the system. Such a capacitor is useful in maintaining water balance in the system, it it should be mentioned, however, that the carbon dioxide-water vapor mixture in tube 31, if desired can also simply be vented into the atmosphere.

Die Kaliumcarbonatlösung tritt am unteren Ende des Regenerierungsturmes 6 durch Leitung 8 aus und gelangt in den Erhitzer 7. Dieser Erhitzer besteht im wesentlichen aus einer mit geschlossenen Dampfschlangen 33 versehenen Trommel, wobei Wasserdampf mit einem Druck von etwa 2,8 atü durch diese Dampfschlangen zirkuliert. Durch diesen Hochdruckdampf wird die Lösung zum Sieden erhitzt, und der entstandene Dampf gelangt durch Leitung 9 in den unteren Teil des Turmes 6 und dient dazu, Kohlendioxyd aus der darin befindlichen Lösung, wie oben beschrieben, auszutreiben. Die regenerierte Lösung fließt über ein Wehr 34 in den Erhitzer und gelangt durch Leitung 35 zu einer Pumpe 36, die sie durch Leitung 37 in den Turm 25 gegen den Betriebsdruck desselben einführt. The potassium carbonate solution occurs at the lower end of the regeneration tower 6 through line 8 and enters the heater 7. This heater consists of essentially of a drum provided with closed steam coils 33, wherein Water vapor circulates through these steam coils at a pressure of about 2.8 atmospheres. This high-pressure steam heats the solution to the boil, and the resulting Steam passes through line 9 in the lower part of the tower 6 and is used to carbon dioxide from the solution contained therein, as described above, to be driven out. The regenerated Solution flows through a weir 34 into the heater and passes through line 35 to a Pump 36, which it through line 37 in the tower 25 against the operating pressure of the same introduces.

Das teilweise gereinigte und abgekühlte Gas verläßt den Kühler 2 durch Leitung 38, wird in den Alkanolaminwascher 3 eingeführt und mit einer regenerierten und gekühlten wäßrigen Lösung, die etwa 40 bis 60 Gewichtsprozent Monoäthanolamin oder ein anderes Alkanolamin enthält, zur Entfernung des restlichen Kohlendioxydgehalts in Berührung gebracht. Das diesen Wascher durch Leitung 39 verlassende Gas besitzt einen Kohlendioxydgehalt von etwa 0,1 bis 0,2Volumprozent und kann in einem kleinen Turm, der mit einer wäßrigen Natriumhydroxydlösung beschickt ist, zur Entfernung des C 02, behandelt werden. The partially purified and cooled gas leaves the cooler 2 through line 38, is introduced into the alkanolamine scrubber 3 and regenerated with a and chilled aqueous solution containing about 40 to 60 percent by weight monoethanolamine or contains another alkanolamine to remove the residual carbon dioxide content brought into contact. The gas leaving this scrubber through line 39 possesses a carbon dioxide content of about 0.1 to 0.2 percent by volume and can be in a small Tower charged with an aqueous sodium hydroxide solution for removal des C 02.

Die den Wascher 3 durch Leitung 21 verlassende, an Kohlendioxyd angereicherte Alkanolaminlösung wird in dem Wärmeaustauscher 20 teilweise erwärmt und gelangt dann durch Leitung 40 zu dem Regenerierungsturm 15, worin sie durch direkten Kontakt mit Wasserdampf auf die Regenerierungstemperatur von etwa 115 bis 1250 C mittels des Erhitzers 17 erwärmt wird, der in Konstruktion und Arbeitsweise dem Kaliumcarbonaterhitzer 7 gleicht. Die resultierende regenerierte Lösung gelangt durch Leitung 41 in den Außenteil des Wärmeaustauschers 20 und dann durch den Lösungskühler 22, worin sie abgekühlt wird.The one which leaves the washer 3 through line 21 and is enriched in carbon dioxide Alkanolamine solution is partially heated in the heat exchanger 20 and arrives then through line 40 to the regeneration tower 15, wherein it is by direct contact with steam to the regeneration temperature of about 115 to 1250 C by means of of the heater 17 is heated, the construction and operation of the potassium carbonate heater 7 equals. The resulting regenerated solution passes through line 41 into the Outside part of the heat exchanger 20 and then through the solution cooler 22, in which they is cooled.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß das Monoäthanolamin oder andere verwendete Alkanolamine bei wiederholten Wasch- und Regenerierungs-Kreisläufen eine Verschlechterung erleidet. Um einem derartigen Abbau zu begegnen, wird kontinuierlich ein kleiner Strom des regenerierten aber »mageren« Monoäthanolaminlösungsmittels aus Leitung 41 abgezogen und in eine dampfgeheizte Destillationsvorrichtung eingeführt, worin es mit Natriumhydroxyd oder einem anderen Alkali vermischt, destilliert wird. Die Monoäthanolamindämpfe werden in einem Fraktionierkondensator kondensiert und erneut in den Kreisprozeß, zwischen dem Wärmeaustauscher 20 und dem Lösungskühler 22, eingeführt. Die Notwendigkeit eine Apparatur für eine derartige Destillation vorzusehen, stellt einen weiteren Nachteil der üblichen Alkanolaminreinigungsverfahren dar, der bei der vorliegenden Erfindung auf ein Minimum herabgesetzt wird. Experience has shown that the monoethanolamine used or others Alkanolamines deteriorate with repeated washing and regeneration cycles suffers. To counter such degradation, a small one continuously becomes Electricity of the regenerated but "lean" monoethanolamine solvent from the line 41 withdrawn and introduced into a steam-heated distillation device, wherein it is mixed with sodium hydroxide or another alkali, is distilled. the Monoethanolamine vapors are condensed in a fractionation condenser and again Introduced into the cycle between the heat exchanger 20 and the solution cooler 22. The need to provide apparatus for such a distillation arises Another disadvantage of the common alkanolamine cleaning process, which is of the present invention is minimized.

Aus der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung gehen die Vorteile deutlich hervor, die sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Bekannten ergeben. Der primäre Absorber, der mit einer wäßrigen Kaliumcarbonatlösung als Waschmittel und bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck betrieben wird, dient zur Entfernung des größten Teils, aber nicht des gesamten Kohlendioxyds aus dem Gas. Bei der Absorptionsreaktion werden beträchtliche Wärmemengen in Freiheit gesetzt, die von der Waschlösung aufgenommen werden und beträchtlich zu der für die Regenerierung derselben erforderlichen Wärme beitragen. From the foregoing description of the present invention will proceed the advantages clearly emerge when carrying out the invention Procedure to the acquaintance surrendered. Of the primary absorber, the one with an aqueous potassium carbonate solution as a detergent and at an elevated temperature and increased pressure is used to remove most of the, but not all of the carbon dioxide in the gas. Be in the absorption reaction considerable amounts of heat set free, which are absorbed by the washing solution and considerably to the heat required for its regeneration contribute.

Es geht keinerlei Wärme aus der angereicherten Waschlösung verloren. Weiterhin wird die Regenerierung auch bei solchen Temperaturen durchgeführt, die der Absorptionstemperatur verhältnismäßig nahe kommen, und die Temperatur der Kaliumcarbonatlösung variiert zwischen der Wasch- und Regenerierungsstufe niemals mehr als etwa 100 C.No heat is lost from the enriched wash solution. Furthermore, the regeneration is also carried out at temperatures that the absorption temperature come relatively close, and the temperature of the potassium carbonate solution varies between the washing and regeneration stage never more than about 100 C.

Wie bereits ausgeführt, wird die Regenerierung der Kaliumcarbonatlösungbei überatmosphärischemDruck, gewöhnlich in der Größenordnung von etwa 0,7 bis 1,4 atü durchgeführt. Diese Drücke werden während der Regenerierung zur Vermeidung einer übermäßigen Verdampfung von Wasser angewandt, wodurch der Verbrauch an Dampf zum Erhitzen sowie an Energie zum Betrieb der Pumpe 36 weiter eingeschränkt wird. As already stated, the regeneration of the potassium carbonate solution is at superatmospheric pressure, usually on the order of about 0.7 to 1.4 atmospheres carried out. These pressures are used during regeneration to avoid a excessive evaporation of water applied, reducing the consumption of steam to the Heating and energy for operating the pump 36 is further restricted.

Es ist ersichtlich, daß durch Zurückhalten eines geringen, jedoch wesentlichen Anteils Kohlendioxyd in den den Primärwäscher durch Leitung 27 verlassenden Gasen der Regenerierungsgrad der Kaliumcarbonatlösung beträchtlich geringer gehalten werden kann, als wenn eine vollständige Kohlendioxydentfernung in der primären Absorptionsstufe erreicht werden sollte.It can be seen that by withholding a small amount, however Substantial proportion of carbon dioxide in the primary scrubber through line 27 leaving Gases kept the degree of regeneration of the potassium carbonate solution considerably lower can be as if complete carbon dioxide removal in the primary absorption stage should be achieved.

Die in dem Sekundärabsorber 3 in Umlauf gehaltene Alkanolaminlösungsmenge ist der aus den darin befindlichen Gasen zu entfernenden Kohlendioxydmenge direkt proportional. Aus diesem Grund ist der Sekundärreiniger von verhältnismäßig geringem Ausmaß, und auch die Auslegung des Alkanolaminregenerierungssystems 15 kann entsprechend vermindert werden. Das folgende Beispiel zeigt durch direkten Vergleich die bei Anwendung des erfindungsgemäßen Zweistufenverfahrens erzielte Einsparung in Bezug auf Anlage und Betriebskosten. The amount of alkanolamine solution circulated in the secondary absorber 3 is directly related to the amount of carbon dioxide to be removed from the gases contained therein proportional. For this reason, the secondary cleaner is relatively low Extent, and also the design of the alkanolamine regeneration system 15 can be accordingly be reduced. The following example shows by direct comparison the at Use of the two-stage process according to the invention achieved savings in relation on plant and operating costs.

Beispiel 1 Eine erfindungsgemäß arbeitende Anlage wurde für einen stündlichen Durchsatz von 377 cbm Wasserstoffgas aus einer Wasserdampf-Methan-Umwandlungsanlage eingerichtet. Das Gas enthielt 21,1 Volumprozent Kohlendioxyd und wurde mit einem Druck von 6,65 atü geliefert. Der Kohlendioxydgehalt der den Hauptwascher verlassenden Gase betrug etwa 2 0/o; demnach waren 8276,3 kg/Std. Kohlendioxyd durch Absorption in Kaliumcarbonatlösung in dem Hauptwascher entfernt worden; 684kg/Std. Kohlendioxyd wurden in der Monoäthanolaminlösung in dem Sekundärwäscher absorbiert. Example 1 A plant operating according to the invention was for a hourly throughput of 377 cbm of hydrogen gas from a steam-methane conversion plant set up. The gas contained 21.1 percent by volume of carbon dioxide and was mixed with a Pressure of 6.65 atmospheres delivered. The carbon dioxide content of those leaving the main washer Gases was about 20%; accordingly it was 8276.3 kg / hour. Carbon dioxide by absorption removed in potassium carbonate solution in the main washer; 684kg / h Carbon dioxide were absorbed into the monoethanolamine solution in the secondary scrubber.

In den Siedevorrichtungen der beiden Regenerierungsabschnitte wurde Wasserdampf von 2,8 atü verwendet. In dem Kaliumcarbonatregenerator wurden etwa 6342 kg/Std. und in dem Monoäthanolaminregenerator 1902,6 kg/Std. verbraucht, insgesamt also 8244,6 kg Wasserdampf von 2,8 atü je Stunde. In the boilers of the two regeneration sections 2.8 atmospheric steam used. In the potassium carbonate regenerator about 6342 kg / hour and in the monoethanolamine regenerator 1902.6 kg / hour. consumed, total i.e. 8244.6 kg of water vapor at 2.8 atmospheres per hour.

In dem Monoäthanolaminsystem wird weiterer Wasserdampf von etwa 10,5 atü benötigt, um einen Nebenstrom der zur Zurückführung bestimmten Monoäthanolaminlösung mit Alkali zu destillieren, damit auf diese Weise eine Ansammlung von Verunreinigungen in dieser Lösung verhindert wird. Die zu diesem Zweck verbrauchte Menge an Hochdruckdampf betrug 68 kg/Std. In the monoethanolamine system, additional water vapor of about 10.5 atü needed to create a secondary stream of the monoethanolamine solution intended for recycling to distill with alkali so in this way an accumulation of impurities in this solution is prevented. The amount of high pressure steam used for this purpose was 68 kg / hour.

Bei Verwendung einer Standard-Monoäthanolamin-Waschanlage zur Entfernung des gesamten Kohlendioxyds aus dem gleichen Gas bei gleichem Durchsatz beträgt der Verbrauch an Wasserdampf von 2,8 atü 24915 kg/Std. und Dampf von 10,5 atü 860,7 kg/Std. When using a standard monoethanolamine washer for removal of the total carbon dioxide from the same gas with the same throughput is the Water vapor consumption of 2.8 atmospheres 24,915 kg / hour. and steam of 10.5 atmospheres 860.7 kg / hour

Beispiel 2 Eine erfindungsgemäß arbeitende Anlage war für einen stündlichen Durchsatz von 12940 cbm Wasserstoffgas aus einerWasserdampf-Methan-Umwandlungsanlage eingerichtet. Das Gas enthielt 33,3 Volumprozent Kohlendioxyd. Der Druck wurde bei etwa 24,9 atü gehalten. Die Kaliumcarbonatlösung im Hauptwäscher, die etwa 23 bis 25 °/o Kaliumcarbonat enthielt, entfernte etwa 3920 cbm Kohlendioxyd; demnach enthielt das den Wäscher verlassende Gas etwa 5°/o Kohlendioxyd. Example 2 A plant operating according to the invention was for an hourly Throughput of 12940 cbm of hydrogen gas from a steam methane conversion plant set up. The gas contained 33.3 percent by volume of carbon dioxide. The pressure was at held about 24.9 atmospheres. The potassium carbonate solution in the main washer, which is about 23 to Containing 25 per cent potassium carbonate removed about 3920 cubic meters of carbon dioxide; therefore contained the gas leaving the scrubber is about 5 per cent. carbon dioxide.

Die in den Erhitzern zum Regenerieren benötigte Wärme betrug etwa 4712500 kcal/Std. The heat required in the heater for regeneration was about 4712500 kcal / hour

Im Monoäthanolaminwäscher wurden etwa 447 cbm Kohlendioxyd durch eine 22 bis 240/0 wäßrige Monoäthanolaminlösung entfernt. Die Menge an Kohlendioxyd in dem Gas, das den zweiten Wäscher verließ, betrug etwa 0,1 o. Bei diesem Verfahren wurden etwa 2195000 kcal/Std. zum Regenerieren der Monoäthanolaminlösung gebraucht. In the monoethanolamine scrubber, about 447 cbm of carbon dioxide were passed through a 22 to 240/0 aqueous monoethanolamine solution removed. The amount of carbon dioxide in the gas exiting the second scrubber was about 0.1%. In this process were about 2,195,000 kcal / hour. used to regenerate the monoethanolamine solution.

Claims

PATENT CLAIM Process for removing carbon dioxide from gas mixtures, characterized in that up to 2 to 3% carbon dioxide from these gases through Wash the same with hot aqueous potassium carbonate solution of any concentration in a primary absorption stage at a pressure of at least 6.3 atmospheres and one Temperature of 115 to 1330 C is removed that the resulting gases on 30 to 600 C are cooled and that the 2 to 3% carbon dioxide by washing the Gas in a secondary absorption stage with a cooled 40 to 600% aqueous Alkanolamine solution are removed that the C O2 enriched alkanolamine solution heated to 115 to 1250 C and thereby most of the carbon dioxide it contains is removed so that the regenerated alkanolamine solution thus obtained is cooled and is returned to the secondary absorption stage that the enriched with C O2 Potassium carbonate solution from the primary absorption stage of a regeneration stage 125 to 1430 C is supplied, while excessive water loss through reduction of the pressure of the potassium carbonate solution by 0.7 atü avoided and at the same time so much Heat is supplied so that the temperature of the potassium carbonate solution is kept constant is, and that the thus regenerated potassium carbonate solution of the primary absorption stage is fed again.

Publications considered: German Patent No. 477 159; German patent application R 2380 IVc / 26 d (published on September 25, 1952); British Patent No. 725,000.