DE1719490A1 - Verfahren zum Auswaschen von sauren Bestandteilen aus Gasen - Google Patents

Description

Essen, den 2. Januar 1968 .ff 4252/7b Dr.Ha*/Sch,

Heinrich Koppers Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Essen, MoltJcestrasse 29

Verfahren zum Auswaschen von sauren Bestandteilen

aus Oasen.

Die vorliegende Erfindungbetrifft ein Verfahren zum Auswaschen, von sauren Bestandteilen, wie COg» HgS.und'HCIf, aus Gasen durch Behandlung der Gase mit einer die sauren Bestandteile aufnehmenden Waschlösung.

Es ist bereits bekannt, die sauren Bestandteile eines Gases mit einer geeigneten Waschlösung auszuwaschen und die in der Lösung aufgenommenen sauren Bestandteile sodann durch geeignete Maßnahmen, wie Erhitzen oder Druckentspannung, wieder auszutreiben* Für diese Arbeitswelse ist bereits eine größere Anzahl von Waschlösungen vorgeschlagen worden. So haben zum Beispiel wässerige Lösungen von starken organischen Basen oder von Alkalisalzen schwacher anorganischer oder organischer Säuren, wie beispielsweise wässerige Lösungen von Äthanolaminen, Soda oder Pottasche, in die Technik Eingang gefunden. Auch die Verwendung von Estern, wie Propylencarbonat, Qlycerintriacetat, Methoxytriglykolacetat und Butylcarbltplacetat, let bereits vorgeschlagen worden. Ebenso ■sind aber auch schon heterocyclische organische Verbindungen» wie z.B. Derivate des Piperidine, für den genannten Zweck angewandt worden. ,■

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Biese verschiedenen Verbindungen sind jedoch in ihrer Anwendung nioht frei von Nachteilen. So haben die Verfahren, die mit alkalischen Waschmitteln arbeiten, einen erheblichen Wärmebedarf. In den Fällen, in denen die sauren Gaebeetandteile in hohen Partieidrucken vorliegen, ist deshalb die Verwendung physikalisch wirkender Lösungsmittel wirtschaftlicher.

Ferner sind oft die Verluste an Reagenz, die infolge Zersetzung auftreten, bei den in industriellen Anlagen gebräuchlichen Konzentrationen beachtlich. Dabei können sowohl durch die Reagenzien selbst als auch durch deren Zersetzungsprodukte starke Korrosionserscheinungen an den Metallteilen der Anlage hervorgerufen werden. Im Falle der Anwesenheit von H₂S macht sich schließlich die Bildung von kolloidalem Schwefel in den Lösungen, gefolgt von einer Metallsulfidbildung, störend bemerkbar. Diese kann nämlich kostspielige Filtrationen und Reinigung der Ablaufkanäle verursachen .

Bei manchen Substanzen, wie z.B. dem Butylcarbitolacetat, dürfte schließlich der durch ihre relative komplizierte chemische Konstitution bedingte hohe Preis ihrer großtechnischen Anwendung im Wege stehen.

Weiterhin ist eine Reihe von Verfahren bekannt, bei denen die Abtrennung der sauren Bestandteile aus den Gasen durch reines Wasser unter erhöhtem Druck erfolgt. Ein großer Nachteil bei

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dieser Arbeitsweise ist die geringe Löslichkeit der sauren Oase im Wasser. Bs ist ferner wiederholt festgestellt worden, daß die gleichzeitige Anwesenheit von H₂S und CO₂ in mittleren, untereinander etwa gleich großen Konzentrationen die Abtrennung des H₂S nach diesem "Verfahren sehr erschwert, namentlich wenn bei sehr hohen Drucken gearbeitet wird. Weiterhin rufen etwa anwesende, sehr kleine Mengen flüssiger Kohlenwasserstoffe sehr oft Schaumbildungen hervor, was die Wirksamkeit der Druckwäsche herabsetzt und ihre Durchführung ebenfalls erschwert.

Auf Grund eingehender eigener Untersuchungen wurde nun gefunden, daß wässerige oder organische Lösungen des Morpholine und/oder der C-Bubstituierten Morpholine in hervorragendem Maße geeignet sind, saure Bestandteile, insbesondere Sohlendioxyd, aus (Ja β en auszuwaschen.

Für die Herstellung der das Morpholin und/oder die C-substituierten Morpholine enthaltenden Waschlösung können sowohl Wasser als auch organische Lösungsmittel, wie z.B. Alkohole, verwandt werden· Obwohl Wasser im allgemeinen als das billigste Lösungsmittel angesehen werden muß, kann es bei manchen Anwendungsfällen durchaus von Vorteil sein, wegen ihrer günstigeren physikalischen Eigenschaften organische Lösungsmittel zur Anwendung zu bringen.

Die Auewaschfähigkeit für die sauren Gasbestandteile ist bei den Lösungen des Morpholine und/oder der C-substituierten Morpholine

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mindestens ebenso gut wie bei Waschlösungen, die Ä'thanolainine enthalten, die bisher ale die besten Mittel für'diesen Zweck galten und deshalb in der Technik weitgehend Anwendung gefunden haben. Gegenüber den Äthanolaminen zeichnen sich aber das Morpholin und/oder die C-subetituierten Morpholine dadurch aus, daß bei ihnen die Temperaturabhängigkeit der Aufnahmefähigkeit für die sauren Gasbeetandteile wesentlich ausgeprägter ist. Das heißt, die beladenen Waschlösungen sind in diesem Falle wesentlich leichter und bei niedrigeren Temperaturen zu regenerieren, als dies bei den Äthanolamine enthaltenden Waschlösungen der Fall ist. Weiterhin zeichnen sich das Horpholin und/öder die C-substituierten Morpholine gegenüber den Äthanolaminen dadurch aus, daß sie nicht zu.Nebenreaktionen neigen. Enthalten die zu reinigenden Gase nämlich organische Schwefelverbindungen, wie .Mercaptane und Thiophen, gegebenenfalls auch CS£i so wurde bei Anwendung der Äthanolamine beobachtet, daß diese Verbindungen z.T. mit den Äthanolaminen unter Bildung von stark schäumenden Nebenprodukten reagieren, die dann ihrerseits den Auswaschprozeß empfindlich stören können. Auch gegen Sauerstoff sind die Äthanolamine viel empfindlicher als das Morpholln und die C-eubstituierten Morpholine.

Die Anwendung dee Morpholine und/oder der C-substituierten .Morpholine hat gegenüber der Verwendung von bekannten Substanzen mit ähnlicher Konstitution, wie z.B. den Derivaten des Piperidine,

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den Torteil, daß die Morpholine billiger sind als die Piperidinderivate. Außerdem haben die venig substituierten Piperidine einen verhältnismäßig hohen Dampfdruck) während die Piperidine mit schweren Substituenten zum Schäumen neigen.

; Bei den C-substituierten Morpholinen, die bei der erfindungsge- : mäßen Arbeitsweise zur Anwendung gelangen können« kann es sich j um solche handeln, die als Substituenten einen Kohlenwasserstoff _ä aufweisen, wie z.B. 2-Methylmorpholin* Der Substituent kann aber auch seinerseits noch einen anderen Substituenten enthalten, wie z.B. beim 2-Ketomorpholin. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich die Substituenten unbedingt an einem C-Atom befinden müssen. Die N-substituierten Morpholine zeichnen sich nämlich durch keine besonders gute Wirksamkeit für den erfindungsgemäßen Zweck aus. Morpholin und C-substituierte Morpholine können dabei natürlich

. auch in Misohung miteinander angewandt werden.

ί Die Lösungen des Morpholins und/oder der C-substituierten i

Morpholine sind dabei nicht nur zum Auswäschen von CO₂ aus ! Gasen geeignet. Sie können auch, wie eingehende Untersuchungen gezeigt haben, für das Auswaschen anderer saurer Gasbestandteile, wie z.B. H₂S und HCH, verwendet werden. Die Entfernung der sauren Gasbestandteile kann dabei bei normalem oder auoh unter erhöhtem Druck erfolgen, Aus der mit den sauren Gaebe-■ standteilen angereicherten Waschlösung können dieselben durch Entspannen und/oder durch Strippen mit Inertgas oder Dampf witder vollständig ausgetrieben und die Lösung in den Prozeß zurückgeführt werden.

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Das in der Abbildung dargestellte Diagramm stellt die Aufnahmefähigkeit in Abhängigkeit vom COg-Partialdruck im halblogarithmischen Maßstab dar, und zwar für 2 molare Lösungen des Monoäthanol amins und des Morpholine, jeweils bei 40 und 80⁰C. Der Kurvenverlauf bestätigt dabei die bereits weiter übergetroffene Peststellung, daß beim Horpholin die Temperaturabhängigkeit der Aufnahmefähigkeit wesentlich ausgeprägter ist als beim Monoäthanolamin. Die dadurch bedingten Vorteile werden am besten durch den nachfolgenden Vergleichsversuch verdeutlicht:

Ein Gas mit 10 Vol.-96 CO₂ wurde bei 40⁰C und 1 Atm. in einer ruilkörperkolonne im Gegenstrom mit 2 molarer Morpholinlösung gewaschen. Dabei wurden 10 1 Morpholinlösung pro 1000 1 (Jas angewandt. Das Bndgas enthielt naoh der Waschung noch Q,7 Vol.-Ji * Die im Kreislauf geführte lösung wurde dabei Jeweils bei

80⁰C mit Dampf regeneriert.

Das gleiche Gas wurde bei den gleichen Temperaturen, Mengenverhältnissen und Abtriebsdampfmengen mit 2 molarer Monoäthanolamin- : lösung gewaschen. Diesmal enthielt das Endgas noch 3,05 Vol.-ji 0O₂.

Um ein Endgas mit 0,7 Vol.-ji CO₂ zu erreichen, mußte bei Anwendung von Monoäthanolaminlöeung entweder die Wasohmlttelmenge av/ 15 1/1000 1 Gas oder die Abtriebetemperatür auf 10O⁰C gesteigert werden. In beiden Fällen wurden etwa 50 $ mehr Bampf verbraucht

als bei dtr Wäsche mit MorpholinlÖeung. „___.

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Claims (3)

Essen, den 2.1.1968 H 4252/7b Dr.Ha./Sch. Patentansprüche

1.) Verfahren zum Auswaschen von aauren Bestandteilen aus Oasen durch Behandlung der Gase mit einer die sauren Bestandteile aufnehmenden Waschlösung, dadurch gekennzeichnet, daß für den genannten Zweck wässerige oder organische Lösungen des Morpholine und/oder der C- J

substituierte Morpholine verwendet werden.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswaschen unter erhöhtem Druck erfolgt.

3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beladens Waschlösung in an sich bekannter Weise durch Entspannen und/oder durch Strippen mit Inertgas oder Dampf regeneriert und in den Prozeß zurückgeführt wird. '

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