DE1494809A1 - Verfahren zur Auswaschung von Kohlendioxyd aus schwefelfreien Brenngasen oder Synthesegasen - Google Patents
Verfahren zur Auswaschung von Kohlendioxyd aus schwefelfreien Brenngasen oder SynthesegasenInfo
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Description
METALLGESELLSCHAIT 6Frankfurt (Main), 13. 10. 1966
Aktiengeselleehaft DifflKMLm
Patent-Abteilung
Prov. Nr. 5110
Prov. Nr. 5110
Brenngasen oder Synthesegasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswaschung von Kohlendioxyd
aus schwefelfreien oder sehr schwefelarmen Brenngasen oder Synthesegasen.
Die Aufgabe, verhältnismäßig hohe Kohlendioxydkonzentrationen
aus sohwefelfreien oder wenigstens sehr schwefelarmen Induatriegasen
auszuwaschen, stellt sich in neuerer Zeit verhältnismäßig oft. So werden schwefelhaltige Naturgase meist schon am
Feld aus den einzelnen Sonden gemeinsam entschwefelt, um die oft recht ertragreiche Schwefelgewinnung zu zentralisieren.
Das vom Erdgasfeld abgegebene Erdgas ist dann praktisch schwefelfrei, kann aber noch beträchtliche Anteile Kohlendioxyd
enthalten.
Bei der Umwandlung eines solchen Gases zu einem Synthesegas, z. B. einem Kohlenmonoxyd-Wasserstoff-Gemisch oder weiter zu
reinem Wasserstoff wird der Kohlendioxydgehalt im rohen Spaltgas
zunächst weiter erhöht.
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Das gilt auch, für die Umwandlung schwefelfreier Raffineriegase
zu Synthesegasen oder Wasserstoff, wobei die im Raffinerieabgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe gespalten werden.
An Kohlendioxyd reiche aber praktisch achwefelfreie Gase enteisen
auch bei der katalytischen Spaltung von flüssigen Kohlenwasserstoffen
mit Wasserdampf und gegebenenfalls Sauerstoff, wobei die Bfasatzstoffe für sich schon schwefelfrei sind oder
mit Rücksicht auf den Spaltkatalysator unmittelbar vor der Spaltung entschwefelt werden.
Es ist bekannt, Kohlendioxyd aus solches enthaltenden Gasen mit alkalisch reagierenden Lösungen von AJkalisalzen schwacher
anorganischer oder organischer Säuren oder mit flüssigen organischen Basen auszuwaschen. Aus den beladenen neutralisierten
Lösungen kann das absorbierte Kohlendioxyd durch Erhitzen und Ausblasen mit Dampf oder Luft wieder ausgetrieben werden, womit
die Lösung regeneriert und nach Abkühlung als Absorptionsmittel wieder brauchbar ist.
In diesen als chemische Gaswäsche oder Neutralisationswasehe
bezeichneten Prozessen unterliegt die Beladungsfähigkeit im wesentlichen den stöchiometrischen Gesetzen und ist daher vom
Gesamtdruck des Gases nahezu unabhängig. Sie werden vorzugsweise zur Auswaschung mittlerer und kleiner Kohlendioxydkonzentrationen
auf hohe Reinheitsgrade, d. h. als sogenannte Pein-
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wäsche und but Reinigung von nicht oder wenig verdichteten Gasen verwendet. Oft werden auch mittels dieser chemischen
Wäschen die sauren Gaskomponenten insgesamt ausgewaschen, also Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff gemeinsam«
Zur Auswasohung saurer Komponenten aus komprimierten Gasen, die
B. B. auf 15 ata oder höher verdichtet sind und einen vergleichsweise
hohen Anteil an sauren Komponenten aufweisen, werden mit Vorteil die sogenannten physikalischen Gaswaschen verwendet, in
denen die ausBUwasohenden Gaskomponenten gelöst, aber nicht
chemisch gebunden werden. Die Löslichkeit der Gaskomponenten unterliegt dem Henry-Dalton1sehen Gesetz. Außer vom Absorptionskoeffizienten
der einzelnen Gaskomponenten hangt die Beladungefähigkeit des Absorptionsmittel vom Druck und von der Temperatur
ab und zwar in der Weise, daß die"Beladungsfähigkeit mit steigendem Druck und fallender Temperatur zunimmt.
Die Regeneration der physikalischen Absorptionsmittel erfolgt vorzugsweise durch Entspannen auf Umgebungsdruck oder noch
geringeren Druck, gegebenenfalls unter Erwärmen.
Der einfachste und wotai auch älteste physikalische Gaswaschprozeß
ist die Auswaschung von Kohlendioxyd aus verdichteten Gasen mit Wasser.
Das in Wasser unter Druck gelöste Kohlendioxyd wird durch Ent-
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-A-
spannen und gegebenenfalls Einbleen von Luft wieder ausgetrieben,
worauf das Wasser in den Absqrptionsprozeß zurückgeführt
wird.
Es ist bekannt, Kohlendioxyd aus technischen Gasen mit hohem Gehalt an Kohlendioxyd bei Temperaturen unter -10° C vorzugsweise
bei -40 bis -80° C mit organischen Lösungsmitteln auszuwaschen.
Nach einem bekannten Verfahren, das vorzugsweise zur Reinigung
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großer Gasmengen von etwa 10 Hnr je Tag und mehr verwendet wird, werden aus Synthesegas en, die durch Vergasen fester oder flüssiger Brennstoffe mit Sauerstoff und Wasserdampf hergestellt werden, alle Gaskomponenten bis auf die permanenten Gase CO, H2, CH, gemeinsam bei Temperaturen bis etwa -50° C und Drücken über etwa 10 ata ausgewaschen. Das sind insbesondere Schwefelwasserstoff und organische Schwefelverbindungen, Kohlendioxyd und ungesättigte Kohlenwasserstoffe. Als Absorptionsmftfcel eignen sich Methanol, Aethanol, Aceton, Toluol, Xylol, Heptan und dergl.
großer Gasmengen von etwa 10 Hnr je Tag und mehr verwendet wird, werden aus Synthesegas en, die durch Vergasen fester oder flüssiger Brennstoffe mit Sauerstoff und Wasserdampf hergestellt werden, alle Gaskomponenten bis auf die permanenten Gase CO, H2, CH, gemeinsam bei Temperaturen bis etwa -50° C und Drücken über etwa 10 ata ausgewaschen. Das sind insbesondere Schwefelwasserstoff und organische Schwefelverbindungen, Kohlendioxyd und ungesättigte Kohlenwasserstoffe. Als Absorptionsmftfcel eignen sich Methanol, Aethanol, Aceton, Toluol, Xylol, Heptan und dergl.
Der Vorteil, alle z. B. in einem Synthesegas unerwünschten Gasinhal-fcstoffe
gemeinsam in einem Absorptionsprozeß auszuwaschen, hat auch eine Kehrseite. Werden H2S und CO2 gemeinsam ausgewaschen,
dann ist die Weiterverarbeitung des HpS aus dem Regene-"
· rationsabgas durch die meist hohe Verdünnung durch CO2 erschwert.
Deshalb werden diese Tieftemperaturprozesse meist mehrstufig ausgeführt, unAliner Stufe ein möglichst H2s-reiches
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und in einer anderen Stufe ein schwef elfreies Regen e reit Ionsabgas
zu gewinnen.
Es ist mit Erfolg nach physikalischen Absorptionsmitteln gesucht
worden, die eine hohe Selektivität für Schwefelwasserstoff vor Kohlendioxyd haben.
In der deutschen Patentschrift 1 154 591 ist ein Verfahren zur
selektiven Auswaschung von Schwefelwasserstoff vor Kohlendioxyd
beschrieben, bei dem als selektives Absorptionsmittel Vorzugs··
weise N-Methylpyrrolidon verwendet wird.
IT-Methylpyrrolidon hat ein sehr differenziertes Lösungsvermögen,
beispielsweise für Diacetylene und für Acetylene vor Diolefinen und Olefinen und wird deshalb in großem Umfang zur selektiven
Acetylengewinnung aus pyrolytischen Spaltgasen von Kohlenwasserstoffen
verwendet.
Sein spezifisches Lösungsvermögen für Schwefelwasserstoff gegenüber
Kohlendioxyd ist außerordentlich hoch.
Sein Lösungsvermögen für Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd
(Bunsen-Koeffizient: Nnr gelöstes öas je m^ Lösungsmittel bei
20° C und 1 ata Partialdruck) beträgt
H2S : 46 CO2 : -■ 3,8
Die entsprechenden Werte für Wasser sind
H2S i 2,6 CO2 t 0,9 :
-6 -u ■·'
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Während das Lösungsvermögen für Schwefelwasserstoff beim
IT-Methylpyrrolidon gegenüber Wasser auf das 18-fache erhöht
ist, beträgt die entsprechende Erhöhung für Kohlendioxyd bei
einem COg-Partialdruck von 1 ata immerhin noch etwa das Vierfache.
'
Es wurde nämlich gefunden, daß der Bunsenkoeffizient von N-Methylpyrrolidon
für COp mit steigendem CÖp-Partialdruck zunimmt. F Er beträgt bei einem COg-Partialdruck von 15 ata (bei 20° C)
4,7 Nm /m.ata, während sich der Bunsenkoeffizient von Wasser
bei dem gleichen COg-Partialdruck (ebenfalls bei 20° C) von
0,9 auf 0,65 Nm^/rn3. verringert. Die 0,0^Löslichkeit im N-Methylpyrrolidon
ist in diesem Falle also um etwa das Siebenfache besser als die im Wasser.
Schließlich ist N-Methylpyrrolidon auch wegen seiner vergleichsweise
großen chemischen Beständigkeit besonders gut zur Auswaschung von Kohlendioxyd aus Gasen geeignet. Diese chemische
Beständigkeit erlaubt nämlich, mit COp beladenes N-Methylpyrroiidon
zwecks Regeneration nach der Entspannung mit Luft oder anderen COg-armen Gasen auszublasen. N-Methylpyrrolidon als
Absorptionsmittel bietet eine wirtschaftlich günstige Möglichkeit zur Feinregenerierung von Gasen durch Auswaschen des COp
bis auf Restkonzentrationen von 40 ppm und weniger. Ein solches
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Verfahren arbeitet ohne Dampfverbrauch im Waschmittelkreislauf
und ohne Inanspruchnahme einer Kältemaschine.
Da der Gefrierpunkt des N-Methylpyrrolidonsje nach seinem
Wassergehalt «wischen -25 und-35° C liegt, ist ein solches Verfahren auch dann störungsfrei anwendbar, wenn die Umgebungstemperatur
für längere Zeit unter 0° C absinkt. Dabei kann •ine Eisbildung in der Röhgasleitung durch Einspritzen von
H-Methylpyrrolidon verhindert werden.
Eine solohe COp-Waschanlge kann bei Frosttemperaturen gefüllt
in Betrieb genommen und gegebenenfalls auch ohne Zwang zum Ablassen des Waschmittels abgestellt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxyd aus komprimierten schwefelarmen oder schwefelfreien
Brenn-oder Synthesegasen auf eine Restkonzentration von weniger als 40 ppm mit einem organischen Lösungsmittel, daß
im Kreislauf durch eine Absorption und Regeneration geführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Gas in der Nähe der Umgebungstempaatur
mit N-Methylpyrrolidon als Absorptionsmittel gewaschen wird
und das^iit Kohlendioxyd beladene Absorptionsmittel in an sich
bekannter Weise durch Entspannen auf Umgebungsdruck und Ausblasen
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mit Luft oder anderen COp-armen Gasen regeneriert wird.
Die Entspannung des Waschmittels kann so geführt werden, daß ein großer Teil des desorbierten COp mit einer Reinheit von
99»9 Vol.# und mehr gewönnen wird und z. B. für die Harnstoffsynthesegase
oder für die Lebensmittel-Industrie zur Verfügung
steht.
* afcQffa
Um aus dem N-Methylpyrrolidon andere GasinhaltQ^-iLlLBiJesondere
Wasserdampf fernzuhalten oder ihr Ansteigen über einen oberen Grenzwert zu verhindern, ist es zweckmäßig, aus dem durch COg-Äbsorption
und -Regeneration gebildeten Kreislauf einen Teilstrom abzuzweigen, diesen durch eine Destillation zu führen
und daiBDh in den Hauptkreislauf· zurückzugeben. Diese Destillation
ist vorzugsweise eine Vakuumdestillation, in welcher die niedriger als das Absorptionsmittel siedenden Verunreinigungen,
also auch Wasser, überdestilliert werden«
Diese Destillation kann aber auch so betrieben werden, daß auch das Absorptionsmittel selbst überdestilliert wird. Diese
Arbeitsweise wird, - wenigstens zeitweise - gewählt, wenn eich im Absorptionsmittel höher siedende Verunreinigungen x. B.
durch Verharzung ungesättigter Kohlenwasserstoffe anreichern sollten.
Im Hinblick auf die Abtrennung einer bestimmten HgO-Menge aus
• >
aem" Waschmittelkreislauf ist ein mögliehst großer Wassergehalt
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des Waschmittels erwünscht. Bei größeren Wassergehalten kann
der abzuzweigende Waschmittelteilstrom kleiner gehalten und
der Druck in der Yäkuumdestillation größer gewählt werden als
"bei kleinen Wassergehalten. AndereBeits sollte der Wassergehalt des Wasöhmittels im Hinblick auf seine COp-Löslichkeit
möglichst klein sein.
Es wurde gefunden, daß der optimale Wassergehalt des N-Methylpyrrolldönebei
COp-Wäschen zwischen 0,5 und 3 Gew.$, vorzugsweise
"bei 1 'G§w.?6 liegt.
Die sehr geringe PlüebfcLgkeit des N-Methylpyrrolidons erlaubt
es in der 'üxegel^ auf eine Waschmittelrückgewinnung aus dan
Reingas zu verzichten. Lediglich für die in der Regeneration bei niedrigen Drücken desorbje rten Gase und für das COp-haltige
Stripgas kann eine Waschmittelrückgewinnung erwünscht sein. Wegen der sehr guten Löslichkeit v-on N-Methylpyrrolidon
in "Wasser werden die mit niedrigem Druck aus der Waschanlage
austretenden Gase zweckmäßigerweise durch Bespülen mit einer relativ kleine» Wassermenge von den verflüchtigten
Waschmittelanteilen befreit. Das mit N-Methylpyrrolidon beladene
Waschwasser kann zusammen mit dem oben erwähnten Wasche mittelteilstrom in eine N-MethypyrroBdon-HgO-Trennkolonne geführt
werden.
' Im allgemeinen erfolgen in der COg-Wäsche Beladung und Regeneration
des Absorytionsmittels in der Wa.e der Umgebungstemperatur)
wobei Temperaturänderungen innerhalb dee Waschmittelkreislaufes
im wesentlichen nur durch die Absorptions- und Desorp-
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tionswärme verursacht werden.
Hierin liegt der durch das erfindungsgemäße Verfahren gegebene
technische Fortschritt.
Es wird eine einstufige Auswaschung von COp aus Gasen bis zur
FeinreipBgung erreicht, wobei Absorption und Deso^rtion im
gleichen niedrigen Temperaturbereich betrieben werden.
Dabei ergibt sich eine sehr einfache, von der bekannten Druckwasserwäsche
nicht sehr verschiedene Apparatur, die im wesentlichen nur aus einem Waschturm, einer Entspannungsvorrichtung,
einem Stripturm, einem Stripgaegebläse und einer Umwälzpumpe,
die zweckmäßig mit einer Entspannungsturbine für das unter Druck beladene Waschmittel gekoppelt wird, besteht» Die Anlage
enthält bei höheren Rohgastemperaturen im Absorptionsmittelkreislauf
nur einen Kühler zum Abführen des in Wärme umgesetzten Pumpenenergieverbrauchs und der überschüssigen
Wärmemengen," die sich aus einer Wärme- und Energiebilanz für die ein- und austretenden Gase ergeben.
Zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens seien
anhand der Pig. 1 und 2 der zugehörigen Zahlenbeispiele erläutert.
In der Anlage gemäß Figur 1 strömt das ?Λ* reinigende Rohgas
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mit einem relativ großen CO -Gehalt durch die Leitung 1 in
den Absorber 2, in welchem das Kohlendioxyd bis auf einen
Restgehalt von weniger als 40 ppm selektiv in einer Waschstufe ausgewaschen wird· Das Gas verläßt den Absorber durch die
Leitung 3 ale Reingas.
Das Waschmittel wird mittels der Pumpe 4 durch die Leitungen 9,
10, 11 und 12 in den Absorber 2 gefördert und hier im Gegen-Btrom zu dem eu reinigenden Gas mit COp beladen. 1D em aus dem
Sumpf des Absorbers durch die Leitung 13 abgeführten V/aschmittel
wird im Kühler 5 die Überschußwärme des Waschmittelkreislaufs entzogen. In den Turbinen 6 und 7 findet eine stufenweise Entspannung
und gleichzeitig eine teilweise Rückgewinnung der Druckenergie des Waschmittels statt. Der Behälter 8 ist für die
Trennung des durch die Leitung 14 aus der ersten Turbine 6 abfließenden Gas-Waschmittel-Gemisches vorgesehen. Das Entspannungsgas
dieser ersten Entpsannungsstufe enthält vorzugsweise die mitabsorbierten
Nutzgaskomponenten, z. B. CO, Hg» CH., und verläßt
die Anlage als Heizgas durch die Leitung 9. Das Waschmittel fließt vom Behälter 8 durch die Leitung 15 in die zweite Entspannungsturiiine
7. Das aus Entspannungsgasen und dem Waschmittel bestehende Gemisch fließt aus der Turbine durch die Leitung 16
in den Stripturm 17. Zum Austrippen der COp-Restbeladung wird Luft
verwendet, die Vom Gebläse 18 durch die Leitungen 19 und 20 in
den Stripturm geifordisrt wird. Das vo» CO2 freigestrippte Waschmittel
wird dem Absorber durch die Pumpe 4 wieder zugeführt.
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. f f „ . ■ -12-.
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Mit dem Rohgas und dem Stripgas gelangt eine der Temperatur
und dem Druck dieser Gase entsprechende Wasserdampfmenge in
die Anlage, die vom Waschmittel absorbiert wird. Damit der Wassergehalt des Waschmittels konstant bleibt, wird ein
Waschmittelteilstrom aus dem Waschmittelhauptkeislauf abgezweigt
und mit Hilfe der Pumpe 22 durch die Leitung 23, 24 und 25 in die Vakuumtrennkolonne 26 gebracht". Hier wird die
überschüssige Wassermenge aus dem Waschmittelteilstrom abdestilliert.
Die Pumpe 27 fördert den um die Menge des Über-8chu$wassers verminderten Zulauf der Trennkolonne 26 durch
die Leitungen 28 und 29 in den Waschmittelkreislauf zurück.
Auf diesem Wege gibt der Waschmittelteilstrom seine Wärme in den Wärmeaustauscherapparaten 30 und 31 an den Zulauf der
Kolonne 26 bzw. an Kühlwasser ab. Zur Beheizung.der Trennkolonne 26 dient der Verdaapfer 32. Der in der Leitung 33 aus
der Trennkolonne 16 aü*retende Wasserdampf wird im Kondensator
34 verflüssigt. Das Kondensat wird über die Leitung 35 im Behälter 36 gesammelt. Die Pumpe 38 fördert das Kondensat
aus" der Saugleitung 37 in die Leitung 39 und teilweise als Rücklauf durch die Leitung 40 in die Trennkolonne 26 zurück,
• zum größeren Teil alter als Waschwasser durch die Leitungen
und 42 in die nur wenige Böden enthaltende Wasserwäsche 43. Die unkondensierbaren Gase und dämpfe evakuiert das Gebläse
44 aus dem Kondensator 34 durch"die Leitungen 45 und 46 in
die Abgasleitung 47.
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Das Waschwasser absorbiert in der Wasserwäsche 43 die im
Abgas enthaltenden, verflüchtigten N-MethylpyrroMon-Dämpfe
bei gleichzeitiger Wasserdampfsättigung der Abgase. Es wird aus der Leitung 48 durch Zugabe von Frischkondensat fortlaufend
ergänzt. Die Abtrennung des absorbierten N-Methylpyrrolidons
von dem Waschwasser erfolgt in der Trennkolonne Zu diesem Zwecke wird das beladene Waschwasser über die Leitung
49 dem abgezweigten Teilstrom des COp-Hauptwaschkreises zugesetzt.
Die Arbeitsweise einer Anlage gemäß Pig. 1 wird im Beispiel 1 weiter erläutert.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem reines COp z. B. für eine Harnstoffsynthese aus dem
Regenerierverfiiren gewonnen wirdf ist in Fig. 2 dargestellt.
Das Gas wird dem Absorber 2 durch die Leitung 1 zugellhrt und
verläßt die Anlage mit einem COp-Restgehalt von 10 ppm durch die Leitung 3.
Die Verbindungsleitung, durch die das regenerierte Waschmittel aus dem Stripturm 4 durch die Pumpe 5 in den Absorber 2 gefördert
wird, besteht aus den Teilen 9» 10, 11 und 12. Das
beladene Waschmittel fließt durch die Leitung 6 in den Kühler
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und anschließend durch die Leitung 8 zur Turbine 12, in der
eine teilweise Waschmittelentspannung und Energierückgewinnung
erfolgt. Das Waschmittel und die durch Entspannung frei gewordenen Gase strömen durch die leitung 123 in den Entgasungsbehälter
14· Während die Entspannungsgase mit Hilfe des Kompressors 15 durch die Leitung 16 und 17 in das Rohgas
rekomprimiert werden, strömt das Waschmittel durch die Leitung 18 zur weiteren Entspannung in die Turbine 19·
iie bei der zweiten Waschmittelentspannung desorbierten Gase
werden zusammen mit dem Waschmittel durch die Leitung 20 zur Trennung von Gas und Flüssigkeit in den Behälter 21 geführt.
Das Entspannuijpgas strömt sodann in der Leitung 50 zu der im
Kopf der Stripper-Kolonne angeordneten Wasserwäsche 51. Das Waschmittel strömt durch die Leitung 52 in eine dritte Entspannung
sstufe 53» die hier auf den Regenerationsturm aufgesetzt
ist und im Kopf ebenfalls eine Wasserwaschzone enthält.
Bei der dritten Waschmittelentspannung fällt ein Desorptionsgas mit mehr als 99,9 "ß>
COp an, das gut für die Harnstoffsynthese oder für die Lebensmittelindustrie Verwendung finden
kann. Es wird deshalb in der gesonderten W^- ss er was ehe 43 von
Absorptionsmitteldämpfen befreit und in der Leitung 54 abgeführt. Aus Waschzone 43 der Entspannungsstufe 53 fließt das
V/asser über die Leitung 50 in die Wasehzone 51 des Strippers
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Sie nach der mehrstufigen Entspannung im Waschmittel noch
verbleibende CO2-Restbeladung wird im Stripper 4 durch Einblasen
Ton GOp-freiem Stickstoff, der z« B. aus einer Nebenanlage
des Betriebes als Abgas zur Verfügung steht, desorbiert. Der Stickstoff erfährt auf dem Wege durch die Leitungen 55
und 56 eine Druckerhöhung durch das Gebläse 57· Das aus dem Stripper 4 austretende COg-Ng-Gemisch wird in der Wassernachwäsohe
51 zusammen mit dem aus dem BeISLter 21 ankommenden
Oas von Waschmittelresten befreit und in die Abgasleitung
geführt.
JDae zum Absorbieren von Waschmitt.elresten benötigte Waschwisser
durchströmt, aus der Leitung 42 kommend, nacheinander die bei etwa gleichem Druck arbeitenden beiden Wasserwäschen 43
und 51» die durch die Wasserabflußleitung 59 miteinander verbunden
Bind, und wird über die Leitung 49 dem abgezweigten Teilstrom des Absorptionsmittels zugemischt, der mittels der
Pumpe 22 durch die Leitung 23, 24 und 25 in die Trennkolonne 26 gefördert wird. Die Trennkolomie ist mit allen Nebeneinrichtungen
in Fig. 2 mit derselben Bezifferung versehen wie in Pig. 1. Ihre Arbeitsweise ist bereits in Verbindung mit
Fig. 1 beschrieben.
Die Arbeitsweise der Anlage gemäß Fig. 2 ist im Beispiel 2 eingehender erläutert.
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•7.
In der Anlage sollen stündlich 100 000 Nnr Rohgas gereinigt
werden. Dieses Rohgas steht unter einem Druck von 40 at<a und hat eine Temperatur von 25° C Seine Zusammensetzung ist:
co2 | 55,0 | Vol.?* |
co | 0,5 | Il |
H2 | 64,0 | Vol." |
CH4 | 0,5 | Il |
K2 | 0,1 | Γι |
Ar | 0,5 | Il |
100,0 | Vol.$ |
Die Gesamtanalyse läßt erkennen, daß dieses wasserreiche Gas
aus einer wassergasähnlichen Spaltgasqualität durch Konvertiere
des darin enthaltenden Kohlenmonoxyds mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd entstanden ist.
Zur Auswaschung des Kohlendioxyds aus diesem Gas auf eine Restkonzentration
von 55 ppm wird je Stunde eine Absorptionsmittelmenge von 810 m bestehend aus 99 Gew.$ N-Methylpyrrolid»n
und 1 Gew.jS Wasser verwendet.
Das gereinigte, in der Leitung 5 aus dem Absorptionsturm abströmende
Gas, 65 900'Nm5/h steht unter 59,6 ata Druck und
hat eine Temperatur von 170C. 903825/1385
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Seine Zusammensetzung ist:
CO2 | 0,0035 | Vol.Jb |
co | 0,46 | It |
H2 | 98,5 | H |
"CH4. | 0,41 | Γι |
N2 | 0,14 | ti |
Ar | 0,46 | " I |
99,9735 | Vol.96 |
Das beladene Absorptionsmittel wird in der ersten Turbine
zunächst auf 20 ata entspannt. Dabei fallen aus Leitung 9 1400 Nm /h eines Heizgases folgender Zusammensetzung an:
co2 | VJl | 0 | ,6 | Vol. # |
CO | 47 | ,22 | Il | |
H2 | 0 | ,4 | Il | |
CH4 | 0 | ,47 | H | |
N2 | 0 | ,07 | H | |
Ar | 99 | ,22 | Il | |
,98 | Vol.?ό |
Hinter der zweiten Entspannungsturibine 7 ist das Absorptionsmittel
auf 1,2 ata entspannt. Es wird im Regenerationsturm mit 10 000 Nur Luft von Umgebungstemperatur ausgeblasen. Das durch
die Leitung 47 abgeblasene Abgas, - 44 700 Nm5 -, hat
- 18 909825/1385
folgende Zusammensetzung:
CO2 76,8 Vol.j
H2 0,8 »
N2 17,7 "
JJg 4,7 "
100,0
Aus dem Waschmittelkreislauf werden stündlich 40 Nm zur
Reinigung durch die Destillationseinrichtung 26 geleitet.
Ein an Wasserstoff und Kohlendioxyd reiche» Rohgas soll auf
einen COp-Restgehalt von 10 ppm gereinigt werden.
Um diese geringe Restkonzentration zu erreichen, wird als Stripgas in der Regenerationskolonne COg-freier Stickstoff
aus einer Nebenanlage verwendet.
Durch die mehrstufige Entspannung wird eine Regenerationsatgasfraktion
gewonnen, die aus reinem GO2 , (Reinheitsgrad über
99,9 Vol.tf) besteht.
Das Rohgas steht unter 40 ata Druck hei einer Temperatur von 50° C. Eb hat folgende Zusammensetzung:
Λ . . j 909825/1385
CO 0,3 Vol..Ji '
- 19 -
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H2 64fO
CH4 0,3 "
H2 0,1 ··
Ar 0.3 "
100,0 Vol.%
Dae am Kopf dee Abeorptionsturmes durch. Leitung 3 abströmende
Heingas hat folgende Zusammenöteteung:
co2 | 0/JD1 | Vol.% |
co | " 0,46 | Il |
H2 | 98,5 | Γι |
CH4 | 0,43 | ή |
H2 | 0,13 | it |
Ar | 0.46 |
Die Menge beträgt 64 600 Nm unter einem Druck von 39,6 ata.
Das aus der dritten Entspannungsstufe (53,43) dfcgeleitete
Kohlendioxyd (Leitung 54) hat folgende Zusammensetzung:
99,95 Vol.* H2 0,035 »
CH4 0,015 "
100,00
Die Menge beträgt 11 500
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Die übrige Abgasmenge, einschließlich 10 000 Nm5 Stickstoff
beträgt 33 900 Nm5 und enthält
GO2 | 69 | ,5 | Vol.56 |
H2 | 1 | π | |
N2 | 29 | ,5 | ή |
100 | ,0 | Vol.# |
Die umgewälzte Absorptionsmenge beträgt 1 030 Nm je Stunde.
Die in diesem Beispiel angegebenen Gasmengen sind Durchsätze j)e Stunde.
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Pat entansprüche 909825/1385
Claims (7)
1. Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxyd aus schwefelarmen
oder schwefelfreien Gasen auf einen Restgehalt von weniger als 40 ppm mit einem organischen Lösungsmittel, das
im Kreislauf durch eine Absorption und Regeneration geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Absorptionsmittel
N-Methylpyrrolidon in der Nähe der Umgebungstemperatur
verwendet und in bekannter Weise durch Entspannen und Strippen mit Luft oder einem anderem COp-armen Gas regeneriert
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem durcn^bsorption und die Regeneration geführten Absorptionsmittelkreislauf
ein Teilstrom abgezweigt, mittels einer Vakuumdestillation in bekannter Weise von Wasser und anderen
leichter als das Absorptionsmittel siedenden Bestandteilen befreit und anschließend in den Absorptionsmittelkreislauf
zurückgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetι daß aus
dem durch die Absorption und Desorption geführten Absorptionsmittelkreislauf ein Teilstrom des Absorptionsmittels
abgezweigt, mittels einer'Vakuumdestillation in bekannter
Weise von höher als das Absorptionsmittel siedenden Bestandteilen abdestilliert und in den Hauptkreislauf zurückgeführt
wird.
- 22..
909825/1385
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetj daß der
Wassergehalt des Absorptionsmittel 0,5 - 3 Gew.#, vorzugsweise
1 Gew.$ beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
unter 0° C liegenden Umgebungstemperaturen in die Rohgasleitung Absorptionsmittel zur Verhinderung der Eisbildung
eingespritzt wird,
eingespritzt wird,
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß «das Regenerationsabgas mit Wasser gewaschen wird und das gelöste
Absorptionsmittel in der Absorptionsmitteldestillation zurückgewonnen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beladene Absorptionsmittel mehrstufig entspannt wird und
aus der letzten Entspannungsstufe Kohlendioxyd mit einer Reinheit
von mehr als 99,9 Vol.$ gewonnen wird.
, 909825/1385
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