DE1084425B

DE1084425B - Process for removing carbon dioxide and hydrogen sulfide from gas mixtures

Info

Publication number: DE1084425B
Application number: DEB24865A
Authority: DE
Inventors: Homer Edwin Benson; Joseph Herman Field
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-03-21
Filing date: 1953-03-21
Publication date: 1960-06-30

Description

Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen, die diese schwach sauren Gase enthalten. Process for removing carbon dioxide and hydrogen sulfide from gas mixtures The invention relates to a method for removing carbon dioxide and hydrogen sulfide from gas mixtures containing these weakly acidic gases.

Das Entfernen großer Mengen Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff aus Gasgemischen spielt in vielen industriellen Verfahren eine erhebliche Rolle. So müssen beispielsweise aus den durch Vergasen von Kohle in den üblichen Wassergasgeneratoren oder anderen Generatoren oder den bei der Ammoniaksynthese, der Methanolsynthese, dem Fischer-Tropsch-Verfahren und der Oxosynthese erhaltenen Rohgasen z. B. für die Verwendung als Stadtgas große Mengen von Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff entfernt werden. Auch bei der Erzeugung von Wasserstoff aus Kohle oder Erdgas müssen große Mengen Kohlendioxyd entfernt werden, die sich bei der Wassergasreaktion bilden. Bei dem Fischer-Tropsch-Verfahren fallen erhebliche Mengen Kohlendioxyd als Nebenprodukt an, die aus den Syntheseabgasen entfernt werden müssen, um die beste Ausnutzung der Frischgaszufuhr zu erreichen. The removal of large amounts of carbon dioxide and hydrogen sulfide from gas mixtures plays a significant role in many industrial processes. For example, from the gasification of coal in the usual water gas generators or other generators or those used in ammonia synthesis, methanol synthesis, the Fischer-Tropsch process and the oxo synthesis obtained raw gases z. B. for the use as town gas of large amounts of carbon dioxide and hydrogen sulfide removed. Even in the production of hydrogen from coal or natural gas must large amounts of carbon dioxide, which are formed in the water-gas reaction, are removed. In the Fischer-Tropsch process, considerable amounts of carbon dioxide are produced as a by-product that must be removed from the synthesis off-gases in order to make the best possible use of them to achieve the fresh gas supply.

Nach den bisher üblichen Verfahren werden das Kohlendioxyd und der Schwefelwasserstoff durch Absorption in wäßrigen Lösungen alkalischer Reaktionsmittel wie Kaliumkarbonat undAthanolamin entfernt. Insbesondere Monoäthanolamin und Diäthanolamin werden zur Zeit in großem Ausmaß als Absorptionsmittel zum Entfernen dieser Gase verwendet. According to the usual procedures, the carbon dioxide and the Hydrogen sulfide by absorption in aqueous solutions of alkaline reagents such as potassium carbonate and ethanolamine removed. In particular, monoethanolamine and diethanolamine are currently used extensively as absorbents for removing these gases used.

Dieses Reinigungsverfahren besteht aus einer Absorptionsstufe, die im wesentlichen bei Raumtemperatur durchgeführt wird, und einer Regenerationsstufe, in der die verbrauchte Lösung auf Siedetemperatur erhitzt wird, um die aufgenommenen Gase wieder auszutreiben. Da die Absorption bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen und die Regeneration bei hohen Temperaturen erfolgt und die Lösung in einem steten Kreislauf diese beiden Stufen durchläuft, muB somit die Lösung wechselweise erhitzt und wieder abgekühlt werden, wobei sich selbst bei wirksamen Wärmetauschvorrichtungen erhebliche Wärmeverluste zwischen den beiden Stufen nicht vermeiden lassen. This cleaning process consists of an absorption stage, the is carried out essentially at room temperature, and a regeneration stage, in which the used solution is heated to boiling temperature in order to remove the Expel gases again. Because the absorption at relatively low temperatures and the regeneration takes place at high temperatures and the solution in a steady As the cycle passes through these two stages, the solution must be heated alternately and cooled down again, even with effective heat exchange devices considerable heat losses between the two stages cannot be avoided.

Zwar ist es möglich, den von der Absorptionsstufe kommenden kalten Lösungsmittelstrom durch Wärmeaustausch mit der heißen regenerierten Lösung derart zu erhitzen, daß die Temperatur des kalten Lösungsmittelstromes mit 22 bis 26° C der Temperatur in der Regenerationsstufe sich nähert. Es muß jedoch in der Regenerationsstufe noch immer zusätzliche Wärme, und zwar zweckmäßig in Form von Dampf, eingeführt werden.It is possible to use the cold one coming from the absorption stage Solvent flow by exchanging heat with the hot regenerated solution in this way to heat that the temperature of the cold solvent stream with 22 to 26 ° C the temperature in the regeneration stage is approaching. However, it must be in the regeneration stage still additional heat, suitably in the form of steam, introduced will.

Da ferner die aus der Regenerationsstufe kommende Lösung durch die Wärmetauschvorrichtung nicht ausreichend abgekühlt wird, muß dieser Lösungsmittelstrom durch große Mengen Kühlwasser zusätzlich ge- kühlt werden, bevor er in die Absorptionskolonne rückgeleitet wird. Furthermore, since the solution coming from the regeneration stage by the Heat exchange device is not cooled sufficiently, this solvent flow must by large amounts of cooling water additionally be cooled before entering the absorption column is returned.

Der Kostenaufwand der für diese zusätzliche Erhitzung aufzuwendenden Energie liegt bei etwa 80°/o der Gesamtkosten für das Entfernen von Kohlendioxyd und/oder Schwefelwasserstoff aus diese Gase enthaltenden Gasgemischen. Sofern sich die für dieses Regenerierungsverfahren aufzuwendenden Energien wesentlich verringern lassen, können somit erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden. The cost of the additional heating to be expended Energy is about 80 per cent of the total cost of removing carbon dioxide and / or hydrogen sulfide from gas mixtures containing these gases. Unless significantly reduce the energies required for this regeneration process allow considerable cost savings to be achieved.

Weiterhin sind auch Verfahren bekannt, bei denen die Absorptions-und Regenerationsstufen einer Wärme-und Kühlbehandlung unterworfen werden muß. Hierfür sind besondere Wärmeaustauscher vorgesehen, um den Wärmeaustausch der heißen Lösung aus dem Regenerator mit der kalten Lösung aus dem Absorber durchzuführen, wobei durch eine Heizung die Lösung auf dem Wege nach der Regenerationsstufe erwärmt wird. Die Eintrittstemperatur der Lösung in die Absorptionsstufe beträgt 60 bis 70¢° C, worauf dann die Lösung auf 90, bis 105'C in dem Regenerator weitererhitzt wird. Im Verlaufe des gesamten Verfahrens wird der Druck konstant gehalten und in der Regenerationsstufe keinerlei Dampf-oder Wärmebehandlung vorgenommen. Furthermore, methods are also known in which the absorption and Regeneration stages must be subjected to a heat and cooling treatment. Therefor special heat exchangers are provided for the heat exchange of the hot solution carry out from the regenerator with the cold solution from the absorber, wherein the solution is heated by a heater on the way to the regeneration stage. The entry temperature of the solution in the absorption stage is 60 to 70 ¢ ° C, whereupon the solution is further heated to 90 to 105 ° C in the regenerator. The pressure is kept constant during the entire process and No steam or heat treatment is carried out in the regeneration stage.

Auch ist es bekannt, die Lósung in die Absorptionsstufe bei ungefähr 38° C eintreten zu lassen, wobei ein Teil des Kohlendioxyds aus der Lösung bei geringem Druck und niedriger Temperatur austritt. Dieses hat den Nachteil, daß nur eine teilweise Regenerierung der Lõsung erreicht wird. Infolgedessen muß ein erheblicher Teil der kalten Flüssigkeit auf Siedetemperatur gebracht werden und in der zweiten Regenerierungskolonne durch ein Kühlsystem gekühlt werden, bevor er im Kreislauf dem Absorber zugeführt wird. It is also known that the solution in the absorption stage at approx 38 ° C to let in, with some of the carbon dioxide from the solution at low Pressure and low temperature leaks. This has the disadvantage that only a partial Regeneration of the solution is achieved. As a result, a significant portion of the cold liquid are brought to boiling temperature and in the second regeneration column be cooled by a cooling system before it is circulated to the absorber will.

Diese Verfahren haben alle den Nachteil, daß erhebliche Wärmeverluste infolge Erhitzens und nachfolgenden Abkühlens auftreten. Ebenso geht auch die Abscheidung des Kohlendioxyds sehr langsam und unzureichend infolge der niedrigen Temperatur, mit der die Lösung die Absorptionsstufe verläßt, vor sich. These processes all have the disadvantage that considerable heat losses occur as a result of heating and subsequent cooling. The same applies to the separation of carbon dioxide very slowly and insufficiently due to the low temperature, with which the solution leaves the absorption stage, in front of it.

Es ist weiterhin aus den deutschen Patentschriften 162 655 und 173 130 bekannt, die Absorption der Kohlensäure in Alkalibicarbonatlösungen bei hohen Temperaturen und erhöhten Drücken durchzuführen. It is also from German patents 162 655 and 173 130 known the absorption of carbonic acid in alkali bicarbonate solutions at high Temperatures and elevated pressures.

Hierbei wird die Temperatur der Salzlösung konstant auf gleicher Höhe, nämlich auf der Dissoziationstemperatur des Alkalibicarbonats, gehalten und die Absorption der Kohlensäure bei dieser Temperatur dadurch ermöglicht, daß man die Kohlensäure enthaltenden Gase in die unter Druck befindliche Salzlösung hineinpreßt. Die Wiederabspaltung der Kohlensäure wird durch Druckverminderung bewirkt. Hierbei wird nur ein Teil der absorbierten Kohlensäure neben viel Wasserdampf gewonnen und gleichzeitig die Temperatur der Lösung erniedrigt. Die nur teilweise regenerierte Lösung vermag auch nur einen Teil der von der frischen Absorptionslösung aufgenommenen Kohlensäure zu absorbieren, und es muß eine entsprechend größere Menge der Absorptionsflüssigkeit im Kreislauf umlaufen, wodurch auch die Größe der Apparate wesentlich erhöht werden muß.The temperature of the salt solution is kept constant at the same level, namely kept at the dissociation temperature of the alkali bicarbonate, and the Absorption of the carbonic acid at this temperature made possible by the Forcing gases containing carbonic acid into the pressurized salt solution. The carbon dioxide is split off again by reducing the pressure. Here only a part of the absorbed carbon dioxide is obtained and a lot of water vapor at the same time the temperature of the solution is lowered. The only partially regenerated Solution can also only part of that absorbed by the fresh absorption solution To absorb carbonic acid, and there must be a correspondingly larger amount of the absorption liquid circulate in a circuit, which also significantly increases the size of the apparatus got to.

Weiterhin vermag diese Lösung nicht, den Kohlensäuregehalt des zu reinigenden Gases auf 20/o und weniger zu verringern.Furthermore, this solution is unable to reduce the carbonic acid content of the reducing the cleaning gas to 20 / o and less.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die bei Drücken von wenigstens 4,5 kg/cm2, vorzugsweise 8 kg/cm2, bei einer Temperatur nahe dem Siedepunkt der Lösung bei Atmosphärendruck mit den zu entfernenden Gasen beladene Absorptionsflüssigkeit durch Druckminderung von einem Teil der absorbierten Gase befreit und unter Sieden durch Desorption und Abstreifen mit Wasserdampf im Gegenstrom bei einem in der Nähe des Normaldrucks liegenden Druck weitgehend regeneriert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die nach dem bekannten Verfahren durch Entspannung nur teilweise regenerierte Lösung durch indirektes oder direktes Heizen am Sieden gehalten wird, wobei immer neuer Wasserdampf entsteht oder gar zusätzlich eingeleitet wird, der die Abspaltung der Kohlensäure begünstigt und die Kohlensäure mit sich fortführt. Die so weitgehend regenerierte Lösung vermag ohne weiteres das zu reinigende Gas auf einen Kohlensäuregehalt von 2°/o und darunter zu bringen. According to the invention, these disadvantages are avoided in that the at pressures of at least 4.5 kg / cm2, preferably 8 kg / cm2, at one temperature near the boiling point of the solution at atmospheric pressure with the gases to be removed loaded absorption liquid by reducing the pressure of part of the absorbed Gases released and under boiling by desorption and stripping with steam in the Countercurrent largely regenerated at a pressure close to normal pressure will. This is achieved in that the known method by relaxation only partially regenerated solution by indirect or direct heating at the boil is held, whereby new water vapor is always created or even additionally introduced which favors the splitting off of the carbonic acid and the carbonic acid with it continues. The solution that has been largely regenerated in this way can easily do that which is to be cleaned To bring gas to a carbonic acid content of 2 per cent and below.

Die weitgehend regenerierte Flüssigkeit wird mit einer Temperatur der Absorptionskolonne wieder zugeführt, die von der Temperatur nicht wesentlich verschieden ist, die sie beim Verlassen der Regenerationskolonne hatte. The largely regenerated liquid is with a temperature fed back to the absorption column, which is not significantly affected by the temperature is different that she had when leaving the regeneration column.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl zum Entfernen von Kohlendioxyd als auch von Schwefel- wasserstoff aus Gasgemischen angewandt werden. Es können als Absorptionsflüssigkeiten wäßrigeLösungen von Alkalikarbonaten, Alkaliphosphaten oder Alkanolaminen verwendet werden. The method according to the invention can be used both for removing carbon dioxide as well as sulfur hydrogen from gas mixtures can be used. It can be used as Absorption liquids aqueous solutions of alkali carbonates, alkali phosphates or alkanolamines can be used.

Die besten Erfolge werden mit konzentrierten Lösungen von Kaliumkarbonat erreicht. The best results will be with concentrated solutions of potassium carbonate achieved.

Das neue Verfahren ist nachstehend an Hand von zu seiner Durchführung dienenden Einrichtungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Ablauf des Verfahrens in schematischer Darstellung, Fig. 2 das Gleichgewichtsdiagramm für Kohlendioxyd und eine wäßrige Lösung von Kaliumcarbonat bzw. Monoäthanolamin, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Verfahrens. The new procedure is shown below on how to perform it serving facilities explained in more detail. 1 shows the sequence of the method in a schematic representation, Fig. 2 the equilibrium diagram for carbon dioxide and an aqueous solution of potassium carbonate or monoethanolamine, Fig. 3 a second Embodiment of the method.

Bei der Anordnung nach der Fig. 1 wird das Gasgemisch, aus dem Kohlendioxyd und/oder Schwefelwasserstoff entfernt werden sollen, durch die Leitung 1 dem Fuß einer Absorptionskolonne 2 zugeführt. Die Kolonne 2 kann eine übliche Gegenstromkolonne sein, in der eine innige Berührung zwischen der Absorptionsflüssigkeit und dem Gasgemisch erfolgt. So ist nach dem Ausführungsbeispiel die Kolonne 2 mit Ablenktellern 3 versehen. Sie kann jedoch auch mit Raschigringen oder anderen Verteilerkörpern angefüllt sein. In der Kolonne 2 wird ein tiberdruck von wenigstens 3,5kg/cm2, zweckmäßig jedoch ein Überdruck von 7kg/cm2 aufrechterhalten, wobei das Gasgemisch aus der Leitung 1 unter dem in der Kolonne 2 herrschenden Druck dieser zugeführt wird. In the arrangement according to FIG. 1, the gas mixture is made up of carbon dioxide and / or hydrogen sulfide are to be removed, through line 1 to the foot an absorption column 2 fed. The column 2 can be a conventional countercurrent column be, in which an intimate contact between the absorption liquid and the gas mixture he follows. Thus, according to the exemplary embodiment, the column 2 is provided with deflection plates 3. However, it can also be filled with Raschig rings or other distributor bodies. In the column 2, a pressure of at least 3.5 kg / cm2 is, however, expedient Maintain an overpressure of 7kg / cm2, with the gas mixture coming out of the line 1 is fed under the pressure prevailing in the column 2 of this.

In den Kopf der Kolonne 2 wird heißes Absorptionsmittel, das von der Regenerationsstufe kommt, durch die Leitung 4 eingespeist. Die Lösung tritt dabei in die Kolonne 2 mit einer Temperatur ein, die nur unwesentlich unter derjenigen Temperatur liegt, mit der sie die Regenerationsstufe verläßt, d. h. mit einer Temperatur, die in der Nähe des Siedepunktes der Lösung bei atmosphärischem Druck liegt. Das heiße Absorptionsmittel durchläuft im Gegenstrom zu dem am Fuß der Kolonne eingeleiteten Gasgemisch die Kolonne von oben nach unten. Dabei wird das Kohlendioxyd und/oder der Schwefelwasserstoff, der im Gasgemisch enthalten ist, von dem Absorptionsmittel absorbiert und das nur noch unwesentliche Mengen dieser Stoffe enthaltende Gasgemisch über die vom Kopf der Kolonne abgehende Leitung 5 abgeführt. In the top of the column 2 is hot absorbent from the regeneration stage comes, fed through line 4. The solution occurs while in the column 2 at a temperature which is only slightly below that The temperature at which it leaves the regeneration stage, d. H. with a temperature which is close to the boiling point of the solution at atmospheric pressure. That hot absorbent flows through in countercurrent to that introduced at the foot of the column Gas mixture down the column from top to bottom. Thereby the carbon dioxide and / or the hydrogen sulfide contained in the gas mixture from the absorbent absorbed and the gas mixture containing only insignificant amounts of these substances Discharged via the line 5 leaving the top of the column.

Wenn das an dem Boden der Kolonne eingeführte Rohgas bei dem Eintritt in die Kolonne nicht mit Wasserdampf gesättigt ist, dann tritt diese Sättigung im Verlauf des Durchganges durch die Kolonne ein. When the crude gas introduced at the bottom of the column at the entrance in the column is not saturated with water vapor, then this saturation occurs in the Course of passage through the column.

Es wird dann zweckmäßig in die Ableitung 5 ein Kondensator 30 eingeschaltet, in dem aus dem Gas der aufgenommene Wasserdampf abgeschieden wird.A capacitor 30 is then expediently switched into the discharge line 5, in which the absorbed water vapor is separated from the gas.

Das wäßrige Kondensat wird unter Rückflußkühlung der Absorptionskolonne wieder zugeführt. Durch diese Rückführung des dem Absorptionsmittel entzogenen Wassers wird die Konzentration der Absorptionslösung in dem gesamten System auf der gleichen Höhegehalten. Ist dagegen das an dem Boden der Kolonne eintretende Gasgemisch wasserdampfgesättigt, dann kann der Kondensator 30 in der Leitung 5 entfallen, da das zu reinigende Gas während des Durchganges durch die Absorptionskolonne dem Reinigungsmittel kein Wasser entzieht und somit auch die Konzentration der Reinigungsflüssigkeit nicht beeinflußt.The aqueous condensate is refluxed into the absorption column fed back. This recycling of the water removed from the absorbent the concentration of the absorption solution in the whole system will be the same Held high. If, on the other hand, the gas mixture entering the bottom of the column is saturated with water vapor, then the condenser 30 in the line 5 can be omitted, since the gas to be purified no water in the cleaning agent during passage through the absorption column withdraws and thus does not affect the concentration of the cleaning liquid.

Der Verlauf der Absorption richtet sich nach dem jeweils verwendeten Absorptionsmittel. Bei der Verwendung einer wäßrigen Lösung eines Alkalikarbonates, etwa Kaliumkarbonat, treten die folgenden Reaktionen bei der Absorption von Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff ein : KCOg+CO+H0 :2KHCOg KCOg+ HgSKHS+KHCOg Bei der Verwendung dieser Alkalikarbonate erfolgt die Regeneration durch Zersetzung der bei der Absorption gebildeten Bikarbonate und/oder Bisulfide. The course of absorption depends on what is used in each case Absorbent. When using an aqueous solution of a Alkali carbonates, such as potassium carbonate, occur the following reactions upon absorption of carbon dioxide and hydrogen sulfide: KCOg + CO + H0: 2KHCOg KCOg + HgSKHS + KHCOg When using these alkali carbonates, regeneration takes place through decomposition the bicarbonates and / or bisulfides formed during absorption.

Die Zersetzung wird bei der Regeneration nicht vollständig erreicht, und die am Kopf der Absorptionskolonne aufgegebene Lösung enthält somit ein Gemisch von Karbonat, Bikarbonat und/oder Bisulfid.The regeneration does not completely decompose, and the solution applied at the top of the absorption column thus contains a mixture of carbonate, bicarbonate and / or bisulfide.

Die Angabe » wäßrige Alkalikarbonatlösung « schließt auch diese Mischlösungen ein. Dementsprechend sind unter den Angaben » wäßrige Lösung eines Alkalimetallphosphats bzw. eines Alkanolamins « auch Mischlösungen mit den CO2-und H2 S-Anlagerungsverbindungen dieser Stoffe einbegriffen.The term "aqueous alkali carbonate solution" also includes these mixed solutions a. Accordingly, under the information are "aqueous solution of an alkali metal phosphate or an alkanolamine «also mixed solutions with the CO2 and H2 S addition compounds of these substances included.

Da all diese Absorptionsreaktionen exotherm verlaufen, erfährt die Temperatur der Absorptionslösung auf dem Weg von dem Kopf der Absorptionskolonne nach deren Sumpf eine stetige Erhöhung, wobei das Ausmaß der Temperatursteigerung von der Größe der Wärmeabgahe der jeweils verlaufenden Reaktion abhängt. Bei der Verwendung von Kaliumkarbonatlösungen ist der Temperaturanstieg geringer als bei Monoäthanolaminlösungen, da bei der Absorptionsreaktion mit den letztgenannten Mitteln etwa die dreifache Wärmemenge gegenüber der Absorptionsreaktion mit Kaliumkarbonat frei wird. Since all of these absorption reactions are exothermic, the Temperature of the absorption solution on the way from the top of the absorption column after their sump a steady increase, the extent of the temperature increase depends on the size of the heat dissipation of the reaction taking place in each case. In the Using potassium carbonate solutions, the temperature rise is less than with Monoethanolamine solutions, as in the absorption reaction with the latter means about three times the amount of heat compared to the absorption reaction with potassium carbonate becomes free.

Die verbrauchte und mit den absorbierten Gasen angereicherte Reinigungslösung wird aus dem Sumpf der Kolonne durch die Leitung 6 abgezogen und über das Entspannungsventil 8 dem Behälter 7 zugefiihrt. The cleaning solution used up and enriched with the absorbed gases is withdrawn from the bottom of the column through line 6 and via the expansion valve 8 fed to the container 7.

Zufolge der durch das Ventil 8 herbeigeführten Druckminderung entweicht ein Teil der absorbierten Gase aus der Lösung bei deren Eintritt in den BehäIter 7.As a result of the pressure reduction brought about by the valve 8 escapes some of the gases absorbed from the solution when they enter the container 7th

Die Anlage wird zweckmäßig so gefahren, daß die in den Behälter 7 eintretende Lösung eine über der Siedetemperatur bei dem in dem Behälter 7 herrschenden Druck liegende Temperatur hat. Es entwickeln sich also bei dem Entweichen eines Teiles der absorbierten Gase noch erhebliche Wasserdampfmengen. Das Gas-Wasserdampf-Gemisch wird aus dem Behälter7 durch die Leitung 9 abgeleitet.The system is expediently operated in such a way that the in the container 7 entering solution one above the boiling temperature at that prevailing in the container 7 Pressure has a lying temperature. So when one escapes, one develops Part of the absorbed gases still contain considerable amounts of water vapor. The gas-water vapor mixture is derived from the container 7 through the line 9.

Da das Entweichen der absorbierten Gase und die Dampfbildung endotherm verlaufen, sinkt die Temperatur der Lösung in dem Behälter 7 ab, wobei das Ausmaß des Temperaturabfalles von dem Absorptionsmittel und der gebildeten Dampfmenge abhangt. Since the escape of the absorbed gases and the formation of steam are endothermic run, the temperature of the solution in the container 7 drops, with the extent the temperature drop depends on the absorbent and the amount of steam formed.

Wenn der Druck auf die Lösung vermindert wird, tritt überraschenderweise nur eine geringe Teilregeneration der Lösung auf, obwohl gleichzeitig eine groBe Dampfmenge entwickelt wird. Wegen der schwachen, durch Druckminderung erzielten Regeneration kann auf die Entspannung allein kein zu praktisch verwertbaren Ergebnissen führendes Verfahren gegründet werden. Wird nun aber dem System nur eine geringe zusätzliche Wärmemenge zugeführt, um in einer Regenerationskolonne, wie sie für das erfindungsgemäBe Verfahren beschrieben wird, das Sieden der zu regenerierenden Lösung und ein Dampfabstreifen dieser Lösung zu erzielen, so kann der gesamte Wärmebedarf des Verfahrens, anstatt anzusteigen, in beachtlichem Maße verringert werden, während gleichzeitig der Wirkungsgrad des Verfahrens zur Absorption von CO und/oder HSS erheblich erhöht wird. When the pressure on the solution is reduced, surprisingly occurs only a small partial regeneration of the solution, although at the same time a large one Amount of steam is developed. Because of the weak, achieved by reducing the pressure Regeneration cannot lead to practically usable results on relaxation alone leading process to be established. But now the system is only marginally additional amount of heat supplied to in a regeneration column as it is for the inventive method is described, the boiling of the regenerated To achieve solution and steam stripping of this solution, the entire heat requirement can be achieved of the process, instead of increasing, can be considerably reduced while at the same time the efficiency of the process for the absorption of CO and / or HSS is increased significantly.

Die in dem Behälter 7 teilweise regenerierte Lösung wird durch eine Leitung 10 in den Kopf der Regenerierungskolonne 11 aufgegeben. Am Boden dieser Kolonne 11 ist eine Rohrschlange 13 vorgesehen, durch die Dampf geleitet wird. Hierdurch wird die Lösung am Boden der Kolonne 11 auf die Siedetemperatur erhitzt, und der sich hierbei bildende Dampf steigt in der von dem Kopf der Kolonne herabrieselnden Lösung nach oben. Gegebenenfalls kann die Rohrschlange 13 mit Löchern versehen sein, durch die zusätzlicher Wasserdampf in die Kolonne 11 eingeführt wird. The solution partially regenerated in the container 7 is through a Line 10 abandoned in the head of the regeneration column 11. At the bottom of this Column 11 is a coil 13 is provided through which steam is passed. Through this the solution is heated to the boiling point at the bottom of the column 11, and the The vapor which forms in the process rises in that which trickles down from the top of the column Solution up. If necessary, the pipe coil 13 can be provided with holes, through which additional steam is introduced into the column 11.

Durch die Erhitzung der Absorptionsflüssigkeit in der Kolonne 11 auf Siedetemperatur und die dort eintretende Wasserdampfbildung werden weitere Mengen der absorbierten Gase frei, die mit dem Wasserdampf am Kopf der Kolonne 11 durch eine Leitung 14 abgeführt werden, Dieses Gas-Dampf-Gemisch wird einem Kondensator 15 zugefuhrt, in dem der Wasserdampf kondensiert. Das Kondensat wird durch die Leitung 16 wieder in die Kolonne 11 eingespeist, während das Gasgemisch mit einer hohen Konzentration an Kohlendioxyd und/oder Schwefelwasserstoff über die Leitung 17 ennornmen wird und nutzbar gemacht werden kann. By heating the absorption liquid in column 11 at boiling point and the formation of water vapor that occurs there are further quantities the absorbed gases are released, which with the water vapor at the top of the column 11 through a line 14 are discharged, this gas-vapor mixture is a condenser 15 supplied, in which the water vapor condenses. The condensate is through the pipe 16 fed back into the column 11, while the gas mixture with a high Concentration of carbon dioxide and / or hydrogen sulfide via line 17 ennornmen and can be made usable.

Das über die Leitung 9 aus dem Behälter7 entnommene Gas-Dampf-Gemisch wird in etwa der halben Höhe der Kolonne 11 in diese eingespeist. Diese Maßnahme empfiehlt sich, wenn die Konzentration der Gase in dem aus dem Behälter 7 kommenden Gas-Dampf-Gemisch geringer ist als in dem die Kolonne 11 durch die Leitung 14 verlassenden Gemisch. Dies ist vielfach der Fall, da unter den in dem Behälter 7 herrschenden Bedingungen die Wasserdampfbildung schneller erfogt als die Freigabe der absorbierten Gase. The gas-steam mixture withdrawn from the container 7 via the line 9 is fed into the column 11 at about half the height of the column. This measure recommended when the concentration of gases in the container 7 coming out Gas-vapor mixture is less than in the column 11 leaving through line 14 Mixture. This is often the case, since among the prevailing in the container 7 Conditions the water vapor formation takes place faster than the release of the absorbed Gases.

Die heiße, regenerierte Absorptionslösung wird am Boden der Kolonne 11 durch die Leitung 18 und die Pumpe 19 der Absorptionskolonne2 wieder zugeführt, ohne daß eine Abkühlung erfolgt. Wenn eine Wärmeabgabe aus der regenerierten Lösung auf dem Weg von der Kolonne 11 zu der Absorptionskolonne 2 verhindert wird, tritt auch kein merklicher Wärmeverlust zwischen den beiden Arbeitsstufen ein. Es kann jedoch in manchen Fällen zweckmäßig sein, die Temperatur der Lösung auf diesem Weg um ein geringes Maß, etwa um 3 bis 6° C, nicht aber über 11° C) herabzusetzen. : ine derartige Abkühung kann zweckmäßig sein, um eine etwas bessere Aufnahmemöglichkeit für das zu entfernende Gas zu schaffen, da im allgemeinen unter gleichen Bedingungen durch eine kühlere Lösung größere Gasmengen in der Absorptionskolonne absorbiert werden. Wenn auch in der Durchführung des beschriebenen Verfahrens einige Wärmeverluste eintreten, so ist doch die insgesamt aufzuwendende Wärmemenge selbst bei Abkühlung der Absorptionsflüssigkeit um 11° C wesentlich geringer als bei den bekannten Verfahren. The hot, regenerated absorption solution is at the bottom of the column 11 fed back through the line 18 and the pump 19 of the absorption column 2, without cooling. When there is a release of heat from the regenerated solution is prevented on the way from the column 11 to the absorption column 2 occurs there is also no noticeable loss of heat between the two work stages. It can however, in some cases it may be useful to adjust the temperature of the solution in this way by a small amount, about 3 to 6 ° C, but not above 11 ° C). : Such a cooling down can be useful in order to have a somewhat better possibility of absorption for the gas to be removed, since in general under the same conditions a cooler solution absorbs larger amounts of gas in the absorption column will. Albeit some heat losses in the implementation of the process described occur, the total amount of heat to be expended is even with cooling the absorption liquid by 11 ° C is significantly lower than with the known methods.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich bei der Verwendung konzentrierter Lösungen von Kaliumkarbonat. Kaliumkarbonat und-bikarbonatmischungen sind bei Raumtemperaturen nur wenig löslich. So beträgt die Löslichkeit des Kaliumkarbonats bei den bekannten Regenerierungsverfahren, in denen Kaliumkarbonatlösungen bei Raumtemperatur verwendet werden, nicht mehr als die einer 3 n-Lösung. Dagegen ist Kaliumkarbonat oder Mischungen mit Kaliurnbikarbonat bei dem Siedepunkt unter atmosphärischem Druck nahekommenden Lösungstemperaturen weitaus besser löslich. Es ergeben sich hierbei höher konzentrierte Lösungen, die demzufolge auch größere Mengen C 02 und IL S, berechnet auf die Lösungsmittelmenge, aufnehmen können. Je höher die Konzentration der Lösung ist, desto geringer kann die Menge der umzuwälzenden Lösung gehalten werden, und desto geringer ist auch die Menge der aufzuwendenden Wärme, um eine bestimmte Menge der abzuscheidenden Gase zu entfernen. Nach der Erfindung lassen sich Lösungen mit einer Kaliumkarbonatnormalität von 6 bis 14, insbesondere 8 bis 11, verwenden, wodurch jedoch die Verwendung verdünnter Lösungen nicht ausgeschlossen ist. Particularly favorable ratios result when using more concentrated Solutions of potassium carbonate. Potassium carbonate and bicarbonate mixtures are at room temperatures only slightly soluble. So is the solubility of the potassium carbonate in the known Regeneration processes in which potassium carbonate solutions are used at room temperature will not be more than that of a 3N solution. Contrast this with potassium carbonate or mixtures with potassium bicarbonate approaching the boiling point under atmospheric pressure Solution temperatures far more soluble. This results in more concentrated ones Solutions, the consequently larger amounts of C 02 and IL S, calculated on the amount of solvent, be able to record. The higher the concentration of the solution, the lower it can be the amount of solution to be circulated can be maintained, and the lower is also the amount of heat to be expended in order to obtain a certain amount of the heat to be deposited Remove gases. According to the invention, solutions with a potassium carbonate normality can be used from 6 to 14, in particular 8 to 11, use, which, however, makes the use more dilute Solutions is not excluded.

Kaliumkarbonat ist gegenüber den bisher allgemein bevorzugten Athanolaminlösungen wesentlich billiger. Potassium carbonate is compared to the previously generally preferred ethanolamine solutions much cheaper.

Auch treten gegenüber der Verwendung von Aminabsorptionslösungen bei Kaliumkarbonatlösungen keine Verfliichtigungsverluste ein, deren Verhütung bei den bekannten, mit Athanolaminlösungen arbeitenden Verfahren ein wesentliches Problem bildet.Also advocate the use of amine absorption solutions Potassium carbonate solutions do not cause any loss of liability, the prevention of which in the known processes working with ethanolamine solutions pose a major problem forms.

Auch sind Kaliumkarbonatlösungen für die hier in Betracht kommenden Regenerierungsverfahren insofern gut geeignet, als die Wärmeentwicklung bei der Absorptionsreaktion verhältnismäßig gering ist und demzufolge die Temperatur in der Absorptionskolonne vom Kopf bis zum Sumpf nur wenig ansteigt. Also, potassium carbonate solutions are eligible for those here Regeneration process is well suited as the heat development in the Absorption reaction is relatively low and therefore the temperature in the absorption column rises only slightly from the top to the bottom.

Diese Überlegenheit der Kaliumkarbonatlösungen bei der Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens wird noch dadurch gesteigert, daß diese Lösungen eine breitere Wirksamkeit als Absorptionsmittel bei den in der Absorptionsstufe nach dem neuen Verfahren aufrechterhaltenen hohen Temperaturen haben. This superiority of potassium carbonate solutions in application the proposed method is enhanced by the fact that these solutions a broader effectiveness as an absorbent for those in the absorption stage have high temperatures maintained by the new process.

Es wird hierzu auf die Fig. 2 der Zeichnung verwiesen, die im Diagramm den Teildruck des Kohlendioxyds im Gleichgewicht mit wäßrigen Lösungen von Kaliumkarbonat und Monoäthanolamin bei verschiedenen Mengen von absorbiertem Kohlendioxyd anzeigt.Reference is made to FIG. 2 of the drawing in the diagram the partial pressure of carbon dioxide in equilibrium with aqueous solutions of potassium carbonate and monoethanolamine at different amounts of absorbed carbon dioxide.

Die Kurve I ist die Gleichgewichtskurve für eine Kaliumkarbonatlösung mit einer Normalität von 8,1 bei einer Temperatur von 140° C, während die Kurve II die Gleichgewichtskurve für eine wäßrige Lösung von Monoäthanolamin mit 2,5 n bei einer Temperatur von 140° C wiedergibt. Curve I is the equilibrium curve for a potassium carbonate solution with a normality of 8.1 at a temperature of 140 ° C while the curve II the equilibrium curve for an aqueous solution of monoethanolamine with 2.5 n reproduces at a temperature of 140 ° C.

In dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm ist als Ordinate der Teildruck des C 02 in kg/cm2 abs. aufgetragen, während als Abszisse der C 02-Gehalt in dm3/1 Lösung angegeben ist. Die Kurve II für die Monoäthanolaminlösung liegt links von der Kurve I für die Karbonatlösung. Aus dem Diagramm ist für jeden Teildruck des Kohlenoxyds der in der Lösung enthaltene CO2-Anteil in dm3/1 zu entnehmen. Es ergibt sich aus der Fig. 2 ferner, daß die Neigung der den Kaliumkarbonat-Gleichgewichtszustand wiedergebenden Kurve geringer ist als diejenige der Monoäthanolaminkurve. Dies besagt, daß für eine bestimmte Abnahme in dem COg-Teildruck von dem Eintritt bis zum Verlassen der Absorptionskolonne die Karbonatlösung in einem Durchgang durch die Kolonne auf die Mengeneinheit größere Mengen an C 02 aufnimmt. Das hohe Aufnahmevermögen führt aber zu geringeren Umwälzmengen und geringerem Wärmeaufwand. In the diagram shown in FIG. 2, the ordinate is the partial pressure des C 02 in kg / cm2 abs. plotted, while the abscissa is the C 02 content in dm3 / 1 Solution is given. Curve II for the monoethanolamine solution is to the left of of curve I for the carbonate solution. From the diagram is for each partial pressure des Carbon dioxide, the content of CO2 in the solution can be found in dm3 / 1. It results 2 also shows that the inclination of the potassium carbonate equilibrium state reproducing curve is lower than that of the monoethanolamine curve. This means that for a given decrease in the COg partial pressure from entry to exit the absorption column on the carbonate solution in one pass through the column the unit of measure absorbs larger amounts of C 02. The high absorption capacity leads but to lower circulation rates and lower heat consumption.

Es ist bereits ausgeführt worden, daß in der Absorptionszone ein Mindestüberdruck von 3,5 kg/cm2 und zweckmäßig ein tiberdruck von etwa 7 kg/cm2 aufrechterhalten werden muß. Dieser Uberdruck dient dazu, einen verhältnismäßig hohen Teildruck des Kohlendioxyds und/oder des Schwefelwasserstoffs in dem Gasgemisch aufrechtzuerhalten. Da die Absorption bei etwa der gleichen Temperatur wie die Rege- neration der Reinigungsfliissigkeit erfolgt, ist der Gleichgewichtsteildruck des Kohlendioxyds und des Schwefelwasserstoffs in der Lösung verhältnismäßig hoch, und infolgedessen kann eine Absorption nur dann erfolgen, wenn der Teildruck dieser Gase in dem ankommenden Gasstrom ebenfalls verhältnismäßig hoch ist. Solange der Teildruck des C 02 oder H2 S in dem ankommenden Gas nicht größer ist als der Gleichgewichtsteildruck von C 02 oder H2 S in der aus dem Sumpf der Absorptionskolonne abgezogenen Lösung, kann keine Absorption erfolgen. Der Teildruck des zu entfernenden Gases ist proportional zu seiner Konzentration in dem Gasgemisch und dem Gesamtdruck, unter dem das Gasgemisch gehalten wird. Hieraus ergibt sich, daß mit höherem Arbeitsdruck in der Absorptionskolonne auch der anfängliche Teildruck des zu entfernenden Gases höher sein muß und daß mit höheren Drücken das Gas auch wirksamer entfernt werden kann. It has already been stated that a in the absorption zone Minimum overpressure of 3.5 kg / cm2 and, expediently, an overpressure of around 7 kg / cm2 must be maintained. This overpressure is used to provide a relatively high partial pressure of carbon dioxide and / or hydrogen sulfide in the gas mixture maintain. Since the absorption occurs at about the same temperature as the rain generation the cleaning liquid takes place, is the equilibrium partial pressure of the carbon dioxide and the hydrogen sulfide in the solution is relatively high, and consequently an absorption can only take place if the partial pressure of these gases in the incoming Gas flow is also relatively high. As long as the partial pressure of the C 02 or H2 S in the incoming gas is not greater than the equilibrium partial pressure of C 02 or H2 S in the solution withdrawn from the bottom of the absorption column can no absorption occurs. The partial pressure of the gas to be removed is proportional its concentration in the gas mixture and the total pressure under which the gas mixture is held. This means that the working pressure in the absorption column is higher also the initial partial pressure of the gas to be removed must be higher and that at higher pressures the gas can also be removed more effectively.

Der l iberdruck dient ferner dazu, die sich aus dem Verdampfen der Lösung in der Absorptionskolonne ergebenden Wärmever, luste äußerst gering zu halten. The overpressure also serves to prevent the evaporation of the Solution in the absorption column resulting heat loss, to keep losses extremely low.

Wenn die Absorption bei Temperaturen erfolgt, die in der Nähe des Siedepunktes bei atmosphärischem Druck liegen, und bei tSberdrücken unter 3,5 kg/cm2, dann ergibt sich eine übermäßige Verdampfung der Lösung mit sehr erheblichen Wärmeverlusten.When absorption occurs at temperatures near the Boiling point at atmospheric pressure, and at tsppressures below 3.5 kg / cm2, then there is excessive evaporation of the solution with very significant heat losses.

Da die Absorption unter Überdruck erfolgt, kann das Verfahren mit besonderen Vorteilen in solchen Fällen angewendet werden, in denen das zu reinigende Rohgas unter Druck anfällt oder in denen das gereinigte Gas für die weitere Verwendung unter Druck stehen muß. Eine weitere vorteilhafte Anwendung des Verfahrens ergibt sich für solche Gasgemische, die nicht nur unter Druck stehen, sondern darüber hinaus heiß und mit Wasserdampf gesättigt sind. Wenn das Gasgemisch kalt oder mit Wasserdampf nicht gesättigt ist, führt es zu einer Abkühlung der Absorptionslösung in der Absorptionskolonne, sofern es nicht vor dem Eintritt in diese vorgewärmt und gesättigt wird. Since the absorption takes place under positive pressure, the process can be carried out with special advantages are applied in those cases in which the to be cleaned Crude gas is obtained under pressure or in which the purified gas is available for further use must be under pressure. Another advantageous application of the method results are suitable for gas mixtures that are not only under pressure, but beyond are hot and saturated with water vapor. When the gas mixture is cold or with steam is not saturated, it leads to a cooling of the absorption solution in the absorption column, unless it is preheated and saturated before entering it.

Vorteilhafte Anwendungsbeispiele für das neue Verfahren sind : dieReinigung vonErdgas, von Stadtgas oder synthetischen Gasen, die durch Vergasen von Kohle oder Umwandlung von Erdgas erhalten werden, oder von Wasserstoff, das durch Wassergasreaktion erhalten wird. Die Reinigung von Synthesegasen für das Fischer-Tropsch-Verfahren der Methanol-oder Oxosynthese bildet ebenfalls ein Hauptanwendungsgebiet für das neue Verfahren. Advantageous application examples for the new process are: cleaning of natural gas, town gas or synthetic gases produced by gasifying coal or Conversion of natural gas can be obtained, or of hydrogen produced by water gas reaction is obtained. The purification of synthesis gases for the Fischer-Tropsch process the methanol or oxo synthesis also forms a main area of application for the new procedures.

In manchen Anwendungsfällen mag es nicht möglich oder wirtschaftlich sein, nach dem neuen Verfahren den Gehalt des zu behandelnden Gasgemisches an Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff in einem Arbeitsgang auf das gewünschte oder erforderliche Maß herabzusetzen. In diesen Fällen wird, wenn der CO2-und-X2S-Gehalt verhältnismäßig hoch ist, die Entfernung zweckmäßig in zwei Stufen vorgenommen. In some use cases it may not seem possible or economical be, according to the new process, the carbon dioxide content of the gas mixture to be treated or hydrogen sulfide to the desired or required level in one operation Reduce measure. In these cases, if the CO2 and X2S content is proportionate is high, the removal is expediently carried out in two stages.

Es wird dann in der ersten Stufe die größere Menge des zu entfernenden Gases nach dem neuen Verfahren entfernt, worauf dann der Restanteil nach einem der bekannten Verfahren entfernt werden kann. Wenn beispielsweise das Ausgangsgemisch mit einem Druck von etwa 30 kg/cm2 anfällt und beispielsweise 30°/Kohlendioxyd enthält, wobei dieser Prozentsatz auf unter 1 °/o heruntergebracht werden soll, dann kann der größere Anteil des C02 nach dem neuen Verfahren ausgeschieden werden. Bei der Verwendung einer Kaliumkarbonatlösung mit einer Normalität von 8,1 kann nach dem neuen Verfahren der Gehalt an C02 in dem Gemisch leicht auf etwa 2°/o heruntergebracht werden. Diese dann noch verbleibenden 1 bis 2°/o lassen sich dann mit geringem Aufwand durch eines der bekannten Verfahren, etwa durch die Anwendung einer kalten Athanolaminlösung als Absorptionsmittel, abscheiden.In the first stage, the larger amount of the material to be removed is then used Gas removed by the new process, whereupon the remaining portion after one of the known procedures can be removed. For example, if the starting mixture with a pressure of about 30 kg / cm2 and contains, for example, 30 ° / carbon dioxide, this percentage should then be brought down to below 1% the greater part of the C02 can be excreted using the new process. In the Use of a potassium carbonate solution with a normality of 8.1 may after new method of content C02 in the mixture slightly to about 2 ° / o be brought down. This remaining 1 to 2 ° / o can be used then with little effort through one of the known methods, for example through the application a cold ethanolamine solution as an absorbent.

An Stelle eines zweistufigen Verfahrens, in dem die zweite Stufe nach einem bekannten Verfahren erfolgt, das mit niedrigen Abscheidungstemperaturen arbeitet, kann es auch zweckmäßig sein, beide Verfahrensstufen bei erhöhten Temperaturen durchzuführen. Ein derartiges zweistufiges Verfahren ist in der Fig. 3 erläutert. Mit der dort dargestellten Einrichtung erfolgt die Absorption der zu entfernenden Gase und die Regeneration der Absorptionsflüssigkeit in zwei Stufen, obgleich die gleiche Anzahl Kolonnen wie nach dem Einstufenverfahren nach der Fig. 1 verwendet wird. Instead of a two-stage process in which the second stage takes place according to a known method that involves low deposition temperatures works, it can also be useful to carry out both process stages at elevated temperatures perform. Such a two-stage process is illustrated in FIG. 3. With the device shown there, the absorption to be removed takes place Gases and the regeneration of the absorption liquid in two stages, although the the same number of columns as used in the one-stage process according to FIG. 1 will.

Es ist jedoch von der Regenerationskolonne 48 eine Ableitung 51 abgezweigt, die oberhalb des Sumpfes dieser Kolonne die größere Menge der Flüssigkeit aus der Kolonne 48 abzieht und über eine Pumpe 52 und die Leitung 56 wieder der Absorptionskolonne 39 zuführt, und zwar an einer Stelle, die etwas unterhalb des Kopfes dieser Kolonne liegt. Es wird also nur eine kleine Menge der regenerierten Absorptionslösung durch den Sumpf der Regenerationskolonne 48 und die Leitung 54 abgeführt und durch die Pumpe 55 und die Druckleitung 53 in den Kopf der Absorptionskolonne 39 wieder eingespeist. However, a discharge 51 is branched off from the regeneration column 48, the above the bottom of this column the larger amount of liquid from the Column 48 withdraws and via a pump 52 and line 56 back to the absorption column 39 at a point slightly below the head of this column lies. So only a small amount of the regenerated absorption solution gets through the bottom of the regeneration column 48 and the line 54 discharged and through the Pump 55 and the pressure line 53 are fed back into the top of the absorption column 39.

Im einzelnen wird nach der Fig. 3 das Kohlendioxyd und/oder Schwefelwasserstoff enthaltende Gasgemisch durch eine Leitung 40 der Absorptionskolonne 39 zugeführt, in der ein Überdruck aufrechterhalten wird. Das Gasgemisch steigt im Gegenstrom mit der durch die Leitungen 53,56 eingeführten Reinigungsfliissigkeit nach oben, und das gereinigte Gas wird durch eine Leitung 41 am Kopf der Kolonne 39 entnommen und gegebenenfalls über einen Kondensator 42 weitergeführt. Das sich in dem Kondensator 42 bildende Kondensat wird durch eine Leitung 43 in die Absorptionskolonne 39 zurückgeführt. Die verbrauchte Absorptionslösung wird vom Sumpf der Kolonne 39 durch eine Leitung 44 abgezogen und einem Austauschbehälter 45 iiber ein Entspannungsventil 46 zugeführt. Das in dem Behälter 45 frei werdende Gas und der sich bildende Wasserdampf werden durch die Leitung 47 der Regenerationskolonne 48 zugeführt. Die in dem Behälter 45 nur teilweise regenerierte Lösung wird über die Leitung 49 in den Kopf der Regenerationskolonne 48 eingespeist. In detail, according to FIG. 3, the carbon dioxide and / or hydrogen sulfide containing gas mixture fed through a line 40 of the absorption column 39, in which an overpressure is maintained. The gas mixture rises in countercurrent with the cleaning liquid introduced through the lines 53,56 upwards, and the purified gas is withdrawn through a line 41 at the top of the column 39 and optionally continued via a capacitor 42. That is in the condenser 42 forming condensate is returned through a line 43 into the absorption column 39. The consumed absorption solution is from the bottom of the column 39 through a line 44 withdrawn and fed to an exchange container 45 via a relief valve 46. The gas released in the container 45 and the water vapor that forms are fed through line 47 to the regeneration column 48. The one in the container 45 only partially regenerated solution is via line 49 into the top of the regeneration column 48 fed in.

Die Regenerationskolonne 48 ist nahe dem Sumpf durch eine Heizschlange 50 beheizt, durch welche die Lösung über den Siedepunkt erhitzt wird. Der sich hierbei bildende Wasserdampf steigt im Gegenstrom zu der in der Kolonne 48 herabrieselnden Flüssigkeit nach oben. The regeneration column 48 is near the sump by a heating coil 50 heated, through which the solution is heated above the boiling point. The here The water vapor that forms rises in countercurrent to that trickling down in the column 48 Liquid to the top.

Das aus der Absorptionsflüssigkeit ausgeschiedene Gas und der Wasserdampf verlassen die Reinigungskolonne 48 durch die Leitung 57, die zu einem Kondensator 58 führt. Aus diesem wird das Gas durch eine Leitung 59 abgeleitet, während das Kondensat durch eine Leitung 60 in den Kopf der Kolonne 48 wieder aufgegeben wird. The gas separated from the absorption liquid and the water vapor leave the purification column 48 through line 57 leading to a condenser 58 leads. From this the gas is discharged through a line 59, while the Condensate is returned through a line 60 to the top of the column 48.

Der größere Teil der in der Regenerationskolonne 48 herabfließenden Flüssigkeit wird oberhalb des Fußes der Kolonne durch die Leitung 51 abgenommen und ohne wesentliche Kühlung durch die Pumpe 52 über die Leitung 56 der Absorptionskolonne 39 etwas unterhalb des Kopfes wieder zugeführt. The greater part of the flowing down in the regeneration column 48 Liquid is withdrawn through line 51 above the foot of the column and without substantial cooling by pump 52 via line 56 of the absorption column 39 fed back a little below the head.

Es gelangt somit nur eine verhältnismäßig geringe Menge der Reinigungsflüssigkeit bis zum Sumpf der Regenerationskolonne48, wobei weitere Mengen des zuvor aufgenommenen Gases wieder abgegeben werden. Thus, only a relatively small amount of the cleaning liquid gets through to the bottom of the regeneration column48, with further amounts of the previously taken up Gas can be released again.

Diese weitergehende regenerierte Absorptionsflüssigkeit wird am Fuß der Kolonne 48 durch die Leitung 54 abgezogen und durch eine Pumpe 55 über die Leitung 53 in den Kopf der Absorptionskolonne 39 39 wieder aufgegeben.This further regenerated absorbent fluid is deposited on the foot withdrawn from column 48 through line 54 and by a pump 55 through line 53 abandoned in the head of the absorption column 39 39 again.

Es wird somit das Gas an dem Kopf der Absorptionskolonne 39 mit einer Reinigungslösung in Berührung gebracht, die eine geringere Konzentration an zu absorbierenden Gasen enthält als die Lösung, die der Absorptionskolonne durch die Leitung 56 zugeführt wird. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Herabsetzung des Anteils an Kohlendioxyd und/oder Schwefelwasserstoff in dem Gasgemisch, das die Absorptionskolonne verläßt, da die mögliche Herabsetzung des Anteils der genannten Gase im Gesamtgas durch deren Konzentration in der Lösung an dem Kopf der Kolonne bestimmt ist. It is thus the gas at the top of the absorption column 39 with a Cleaning solution brought into contact, which has a lower concentration of absorbent Contains gases as the solution fed to the absorption column through line 56 will. This results in a significant reduction in the proportion of carbon dioxide and / or hydrogen sulfide in the gas mixture leaving the absorption column, because the possible reduction in the proportion of the gases mentioned in the total gas by their Concentration in the solution at the top of the column is determined.

Sofern nur geringe Mengen der Absorptionsnüssigkeit einer völligen Regenerierung etwa nach der Anlage in Fig. 3 unterworfen werden, lassen sich erhebliche Einsparungen in bezug auf die notwendige Dampferzeugung erreichen. Dieser Zweistufenprozeß zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß keine wesentlichen apparativen Aufwendungen notwendig sind. If only small amounts of the absorption liquid are complete Regeneration about after the system in Fig. 3 are subjected to considerable Achieve savings in terms of the necessary steam generation. This two-step process is characterized in particular by the fact that there are no significant expenditure on equipment are necessary.

Die Regeneration der Absorptionsflüssigkeit erfolgt zweckmäßig bei einer Temperatur, die in der Nähe der Siedetemperatur der Lösung unter Atmosphärendruck liegt, also vorteilhaft über 105° C liegt und 93° C nicht unterschreitet. Für die Durchführung des neuen Verfahrens sind hohe Temperaturen zweckmäßig, da bei niedrigeren Temperaturen der Zerfall der bei der Absorption entstandenen Verbindungen nur langsam erfolgt, eine große Dampfmenge benötigt und außerdem der Zerfall nicht weit genug erfolgt. The regeneration of the absorption liquid is expediently carried out at a temperature close to the boiling temperature of the solution under atmospheric pressure is, therefore advantageously above 105 ° C and not below 93 ° C. For the Carrying out the new process, high temperatures are expedient because at lower temperatures Temperatures the decomposition of the compounds formed during absorption is slow takes place, requires a large amount of steam and, moreover, the disintegration does not go far enough he follows.

Die Druckminderung der verbrauchten Lösung beim lDbergang von der Absorptionskolonne zu der Regenerationskolonne wird zweckmäßig so gewählt, daß der Teildruck des Kohlendioxyds und/oder des Schwefelwasserstoffs in der Lösung im Bereich der Regenerationskolonne erheblich geringer ist als in der Absorptionskolonne. Diese Druckminderung kann in einem Verfahrensvorgang oder in mehreren Stufen erfolgen, wie auch die abgeschiedenen Gase der einzelnen Stufen gemeinsam oder getrennt abgeführt werden können. Zweckmäßig ist der Enddruck in der Regenerationsstufe etwa gleich dem Atmosphärendruck oder liegt etwas über diesem und beträgt somit etwa 1,35 bis 3,1 kgXcm2. The pressure reduction of the used solution on transition from the The absorption column to the regeneration column is expediently chosen so that the Partial pressure of carbon dioxide and / or hydrogen sulfide in the solution in the area the regeneration column is considerably smaller than in the absorption column. These Pressure reduction can take place in one process or in several stages, as well as the separated gases of the individual stages discharged together or separately can be. The final pressure in the regeneration stage is expediently approximately the same the atmospheric pressure or is slightly above this and is thus about 1.35 to 3.1 kgXcm2.

Die Entspannung und die Regenerierung können in einem Behälter erfolgen. So kann beispielsweise die verbrauchte Lösung von dem Sumpf der Absorptionskolonne unmittelbar in den Kopf der Reinigungskolonne aufgegeben werden. Bei dieser Handhabung des Verfahrens mischt sich das Gemisch von Wasserdampf und frei gewordenem Gas im Kopf der Reinigungskolonne, in dem es zufolge des dort herrschenden geringeren Drucks frei wird, mit dem von dem Sumpf dieser Kolonne aufsteigenden Wasserdampf und Gas, wobei dann das gesamte Gas-Wasserdampf-Gemisch am Kopf der Kolonne abgezogen wird. Relaxation and regeneration can take place in one container. For example, the used solution from the bottom of the absorption column be given directly to the head of the purification column. With this handling the process mixes the mixture of water vapor and released gas in the Head of the cleaning column, in which it is due to the lower pressure prevailing there becomes free, with the water vapor and gas rising from the sump of this column, the entire gas / steam mixture then being drawn off at the top of the column.

Zur Erläuterung des neuen Verfahrens sind in der Tabelle einige Anwendungsbeispiele angeführt. Die hierbei verwendete apparative Anordnung entspricht dabei der Ausbildung nach der Fig. 1 unter Verwendung einer Absorptionskolonne mit einer Höhe von | Beispiel 1 2 3 4 5 Kalte Kalte Heiße Heiße Kalte 5n-MÄA*) 5n-MÄA* 5n-MÄA* 5n-MÄA* 2,5n-K2CO3 8,1 Absorptionsflüssigkeit .................{ 30 Gewichts- 30 Gewichts- 30 Gewichts- 30 Gewichts- 15 Gewichts- 40 prozent MÄA prozent MÄA prozent MÄA prozent MÄA prozent K2CO3 proz Temperatur des zugeführten Gases (°C)... 22 22 114 127 38 Temperatur am Kopf der absorptions- kolonne (°C)............................ 35 38 115 126 40 temperatur im Sumpf der Absorpions- kolonne (°C)............................ 54 60 123 136 43 Temperatur beim Eintritt in den Austaussch- behälter (°C) .......................... - - 118 130 - Temperatur am Kopf der Regenerations- kolonne (°C)............................ 94 101 109 119 96 Temperatur im sumpf der Regeneratons- kolonne (°C)............................ 113 123 115 127 116 Durck in der Absorptionskolonne (kg/cm2). 22,0 22,0 22,0 22,0 22,0 Durck im Austauschebehälter ............ - - 1,7 2,4 1,8 Druck in der Regeneratinskolonne........ 1,7 2,4 1,7 2,4 1,7 Menge der umgewälzten Absorptionsflüsig- keit für 28 m3 des behandelten Gases in Lietern ................................ 19,6 10 20,9 22,75 23 Zusammensetung des zugeführten Gases % CO2 .................................. 27,6 28,2 27,2 28,1 28,0 % N2 ................................... 72,4 71,8 72,8 71,9 72 Zusammensetzung des die Absorptionskolonnne verlassenden Gases % CO2 .................................. 12,5 12,0 20,3 21,0 19,8 % N2 ................................... 87,5 88,0 78,7 79,0 80,2 Zusammensetzung des die Regenerations- kolonne verlassenden Gases % CO2 .................................. 98,5 98,5 98,7 96,5 96,5 % N2 ................................... 1,5 1,5 1,3 3,5 3,5 Absorbierte CO2-Menge ind m3/1 erforderliche Dampfmenge ............................. 9 10,7 5,2 5,0 5,1 CO2-Menge in M3 für 1 kg**) verbrauchten Dampfes ................................ 1,7 1,8 3,7 5,1 0,9 *) Monoäthanolamin.Some application examples are given in the table to explain the new process. The apparatus arrangement used here corresponds to the design according to FIG. 1 using an absorption column with a height of | example 1 2 3 4 5 Cold Cold Hot Hot Cold 5n-MÄA *) 5n-MÄA * 5n-MÄA * 5n-MÄA * 2,5n-K2CO3 8.1 Absorbent liquid ................. {30 weight- 30 weight- 30 weight- 30 weight- 15 weight- 40 percent MÄA percent MÄA percent MÄA percent MÄA percent K2CO3 percent Temperature of the supplied gas (° C) ... 22 22 114 127 38 Temperature at the head of the absorption column (° C) ............................ 35 38 115 126 40 temperature in the swamp of the absorption column (° C) ............................ 54 60 123 136 43 Temperature when entering the exchange container (° C) .......................... - - 118 130 - Temperature at the top of the regeneration column (° C) ............................ 94 101 109 119 96 Temperature in the swamp of the regeneration column (° C) ............................ 113 123 115 127 116 Pressure in the absorption column (kg / cm2). 22.0 22.0 22.0 22.0 22.0 Pressure in the exchange tank ............ - - 1.7 2.4 1.8 Pressure in the regenerative column ........ 1.7 2.4 1.7 2.4 1.7 Amount of the circulated absorption liquid capacity for 28 m3 of the treated gas in Lenten ................................ 19.6 10 20.9 22.75 23 Composition of the supplied gas % CO2 .................................. 27.6 28.2 27.2 28.1 28, 0 % N2 ................................... 72.4 71.8 72.8 71.9 72 Composition of the absorption column leaving gas % CO2 .................................. 12.5 12.0 20.3 21.0 19, 8th % N2 ................................... 87.5 88.0 78.7 79.0 80 , 2 Composition of the regeneration column of leaving gas % CO2 .................................. 98.5 98.5 98.7 96.5 96, 5 % N2 ................................... 1.5 1.5 1.3 3.5 3 , 5 Amount of CO2 absorbed ind m3 / 1 required Amount of steam ............................. 9 10.7 5.2 5.0 5.1 CO2 amount in M3 for 1 kg **) consumed Steam ................................ 1.7 1.8 3.7 5.1 0.9 *) Monoethanolamine.

**) Die Dampfmenge in den beispielen mit kalter Absorptionsflüssigkeit von 4°c in dem Warmeasuach zwischen der Absorptions- und der etwa 240 cm und einem Durchmesser von 10 cm unter Ausfüllung mit Raschigringen von 1,2 cm. Die Höhe der Regenerationskolonne betrug dabei etwa 180 cm bei 15 cm Durchmesser und einer Füllung mit Raschigringen von 1,8 cm.**) The amount of steam in the examples with cold absorption liquid of 4 ° c in the warmth between the absorption and the approximately 240 cm and a diameter of 10 cm, filled with Raschig rings of 1.2 cm. The height of the regeneration column was about 180 cm with a diameter of 15 cm and a filling with Raschig rings of 1.8 cm.

Es wurde eine Reihe von Durchlaufen mit wäßrigen Lösungen von Kaliumkarbonat und Monoäthanolamin durchgeführt, ohne daß eine Kühlung zwischen der Regenerations-und der Absorptionskolonne erfolgte. It was made a series of runs with aqueous solutions of potassium carbonate and monoethanolamine carried out without a cooling between the regeneration and the absorption column took place.

Dabei wurden jeweils Vergleichsdurchläufe nach dem neuen Verfahren und den bekannten Verfahren, bei denen die Absorption im wesentlichen bei Raumtemperatur erfolgt, vorgenommen, wobei in der Absorptionskolonne der gleiche Druck aufrechterhalten wurde, das gleiche Verhältnis von Flüssigkeit zu dem Gas eingehalten und ein Gas der gleichen Zusammensetzung verwendet wurde, das aus etwa 28 °/o Kohlendioxyd und 728/o Stickstoff bestand. Bei jedem Durchgang wurde der Dampfverbrauch ermittelt. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind für die einzelnen Versuche in der Tabelle festgehalten. Dabei sind die Durchgänge 3,4,6 und 7 nach dem neuen Verfahren durchgeführt, während die Durchgänge 1, 2 und 5 nach den bekannten Vorschlägen vorgenommen wurden.In each case, comparative runs were made using the new method and the known methods in which the absorption is essentially at room temperature takes place, the same pressure being maintained in the absorption column was maintained, the same ratio of liquid to the gas and a gas the same composition was used, consisting of about 28% carbon dioxide and 728 per cent of nitrogen existed. The steam consumption was determined in each run. The results obtained here are for the individual experiments in the table held. The rounds 3, 4, 6 and 7 are carried out according to the new procedure, while runs 1, 2 and 5 were made according to the known proposals.

Der Vergleich zwischen den Beispielen 1 und 2, bei denen die Reinigung mit einer Monoäthanolaminlosung unter atmosphärischem Druck erfolgt, mit den Beispielen 3 und 4, bei denen die Reinigung bei einer Temperatur von 118° C durchgeführt wurde, zeigt, daß bei den Beispielen 3 und 4 die erforderliche Dampfmenge auf die Mengeneinheit des ausgeschiedenen Kohlendioxyds wesentlich geringer ist. The comparison between Examples 1 and 2, in which the cleaning takes place with a monoethanolamine solution under atmospheric pressure, with the examples 3 and 4, where the cleaning was carried out at a temperature of 118 ° C, shows that in Examples 3 and 4, the required amount of steam on the unit of measure of the excreted carbon dioxide is much lower.

Bei der Anwendung des neuen Verfahrens ist die auf die Dampfeinheit bezogene entfernte Menge an Kohlendioxyd etwa zwei-bis dreimal größer als bei der Anwendung der bekannten Verfahren, wobei beim Vorliegen gleicher Bedingungen etwa 50 bis 70°/e der aufzuwendenden Wärmeenergie eingespart werden. When using the new method, the is on the steam unit related amount of carbon dioxide removed about two to three times greater than with the Application of the known methods, with approximately the same conditions 50 to 70 ° / e of the thermal energy to be used can be saved.

Der Vergleich des Ergebnisses nach dem Beispiel 5, bei dem die Reinigung mit einer Kaliumkarbonatlösung unter atmosphärischem Druck erfolgte, mit den Ergebnissen nach den Beispielen 6 und 7, bei denen mit Temperaturen von 117 bzw. 130° C gearbeitet wurde, zeigt ebenfalls einen geringeren Dampfverbrauch. Dabei wird, auf die Menge des Dampfes bezogen, die fünf-bis sechsfache Menge an Kohlendioxyd absorbiert, wodurch sich eine Einsparung von 85°/o der aufzuwendenden Wärmeenergie gegenüber den bekannten Verfahren ergibt, bei denen eine kalte Kaliumkarbonatlösung als Absorptionsmittel verwendet wird. The comparison of the result according to Example 5, in which the cleaning with a potassium carbonate solution under atmospheric pressure, with the results according to Examples 6 and 7, in which temperatures of 117 and 130 ° C. were used also shows a lower steam consumption. Doing so, on the crowd related to the steam, which absorbs five to six times the amount of carbon dioxide, whereby a saving of 85% of the thermal energy required compared to the known Process results in which a cold potassium carbonate solution is used as the absorbent is used.

Ein Vergleich zwischen den nach der Erfindung durchgeführten Beispielen 3 und 4 bzw. 6 und 7 zeigt, daß die größte Dampfeinsparung sich bei der Verwendung von Kaliumkarbonat einstellt, wobei aber auch die mit den Aminlösungen arbeitenden Verfahren nach der Erfindung immer noch wirtschaftlicher sind als die entsprechenden bekannten Verfahren. Die Uberlegenheit in der Verwendung von Kaliumkarbonat bei dem neuen Verfahren zeigt sich auch in der bei dessen Verwendung aufgenommenen größeren Menge von Kohlendioxyd, auf die Mengeneinheit bezogen. Es ergibt sich weiter, daß im Vergleich zu den Aminlösungen die Verwendung von Kaliumkarbonatlösungen zu einer größeren Verringerung des Anteils an Kohlendioxyd in dem gereinigten Gasgemisch führt. A comparison between the examples carried out according to the invention 3 and 4 or 6 and 7 shows that the greatest steam savings are achieved with use of potassium carbonate, but also those working with the amine solutions Processes according to the invention are still more economical than the corresponding ones known procedures. The superiority in the use of potassium carbonate The new method is also reflected in the larger one recorded when using it Amount of carbon dioxide, based on the unit of measure. It further follows that compared to the amine solutions the use of potassium carbonate solutions to one greater reduction in the proportion of carbon dioxide in the purified gas mixture leads.

Das Beispiel 8 zeigt, wie weit die Entfernung von Kohlendioxyd bei der Verwendung von Kaliumkarbonat unter Anwendung des neuen Verfahrens getrieben werden kann. Da die Beispiele auf die Verwendung niedriger Absorptionskolonnen beschränkt sind, ist das Verhältnis vonAbsorptionsflüssigkeit zu dem Gasgemisch gegenüber höheren Kolonnen verhältnismäßig hoch bemessen. In dem Beispiel 8 wurde die Konzentration des Kohlendioxyds in dem gereinigten Gasgemisch, wie es die Absorptionskolonne verläßt, auf 1,5°/o gesenkt. Example 8 shows how far the removal of carbon dioxide is at driven by the use of potassium carbonate using the new process will can. Since the examples are limited to the use of low absorption columns the ratio of the absorption liquid to the gas mixture is opposite to higher Columns dimensioned relatively high. In Example 8, the concentration was the carbon dioxide in the purified gas mixture as it leaves the absorption column, lowered to 1.5 per cent.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the separation of carbon dioxide and / or Hydrogen sulfide from gases by absorption in an aqueous solution of an alkali carbonate, Alkali phosphate or alkanolamine, subsequent regeneration of the absorption liquid and reusing the regenerated solution, characterized in that the absorption in a column at pressures of at least 4.5, preferably at least 8 kg / cm2 takes place at a temperature close to the boiling point of the solution at atmospheric pressure, the absorption liquid loaded with the gases to be removed by reducing the pressure freed from part of the absorbed gases and boiling by desorption and Stripping with steam in countercurrent at a pressure close to normal lying pressure is regenerated in another column, whereupon the regenerated Liquid is fed back to the absorption column at a temperature that is not significantly different from the temperature at which it left the Had regeneration column.

2. The method according to claim 1, characterized in that a potassium carbonate solution of a normality of 6 to 14, preferably 8 to 11, is used.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the regeneration is carried out at a pressure which is not below normal pressure and not above 3.1 kg / cm2, and at a temperature which is above 103 ° C.

4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that the pressure reduction of the loaded absorption liquid in a separate from the Regeneration column arranged container (7, 45) takes place and in this container Excreted mixture of water vapor and released gas in the middle area the regeneration column is fed.

5. Process according to Claims 1 to 4, characterized in that the absorption liquid, partially regenerated by reducing the pressure, into the head the regeneration column is abandoned, from which the larger, less strongly regenerated Part above the swamp and the smaller, more regenerated part at the foot of the Regeneration column is withdrawn.

6. Process according to Claims 1 to 5, characterized in that a small, more regenerated part of the absorption liquid in the head and the larger, less strongly regenerated part in the middle area of the absorption column is returned, in the, the gas to be cleaned in countercurrent with both parts is washed, which is at the point of entry of the less strongly regenerated Unite part.

7. Process according to Claims 1 to 6, characterized in that in the regeneration column (Il, by the one provided in its swamp part Heating device direct steam is introduced, which is applied to the more strongly regenerated part the absorbent liquid which is withdrawn through the sump.

Publications considered: German Patent No. 629243; Swiss Patent No. 198 701; French patent specification no. 929,796; British Patent No. 417 669.