DE2014654C3 - Verfahren zum Entfernen saurer Bestandteile aus technischen Gasgemischen - Google Patents
Verfahren zum Entfernen saurer Bestandteile aus technischen GasgemischenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen saurer Bestandteile aus technischen Gasgemischen
(Sauergase), wie aus Erd-, Synthese-, Stadtgasen und anderen, durch Auswaschen derselben mit einem
Lösungsmittel.
Es ist bekannt, saure Bestandteile, beispielsweise Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid und Kohlenoxidsulfid,
durch Auswaschen, beispielsweise mit Wasser, N-Methylpyrrolidon-(2), Propylencarbonat oder Methanol
zu entfernen. Dabei werden die sauren Komponenten durch das Lösungsmittel physikalisch absorbiert
(U11 m a η η, Encyclopädie der technischen Chemie, 3.
Auflage, Ed. 9,1957, S. 759; DBR-AS 11 54 591, DBR-AS
12 01942).
Weiterhin ist es bekannt, saure Bestandteile aus oben angegebenen Gasgemischen durch Waschen mit wäßrigen
Lösungen basisch reagierender Verbindungen, z. B. Alkanolaminen, Alkalisalzen schwacher Säuren, vorzunehmen.
Die Sauergase werden unter diesen Bedingungen chemisch gebunden (DBR-AS 10 57 075).
Darüber hinaus ist es bekannt, zur Verbesserung des Stoffübergangs saure Gasbestandteile aus obengenannten
Gasgemischen mit Lösungsmittelgemischen auszuwaschen, wobei die Sauergase sowohl physikalisch
gelöst, als auch chemisch gebunden werden. Lösungsmittelgemische dieser Art sind z. B. 1,1-Dioxi-Tetrahydrothiophen-Alkanolamin,
N-Methylpyrrolidon-Alkanolamin(FP 14 27 338; FP 14 28 356).
Verwendet man Wasser als Lösungsmittel, so ist es wegen der - geringen Löslichkeitskoeffizienten der
Sauergase erforderlich, eine hohe Lösungsmittelmenge umzupumpen. Energieseitig sind derartige Verfahren
sehr aufwendig. Setzt man statt dessen N-Methylpyrrolidon-(2)
als Lösungsmittel ein, so sind zwar die Energieaufwendungen geringer, doch wirkt sich die
Korrosivität des Lösungsmittels im Gemisch mit Waser gegenüber Kohlenstoffstahl nachteilig aus.
Beim Einsatz von Propylencarbonat als Lösungsmittel für Sauergase wirken sich besonders nachteilig die
Verluste durch Zersetzung und Verdampfung des Lösungsmittels aus.
Methanol kann als Lösungsmittel für Sauergase auf Grund seines hohen Dampfdruckes nur bei tiefen
Temperaturen verwendet werden. Ein derartiges Verfahren ist energetisch und investseitig sehr aufwendig.
Setzt man zum Auswaschen von Sauergasen aus Gasgemischen Lösungsmittel ein, die die Sauergase
chemisch binden (z. B. wäßrige Lösungen von Alkanolamines
Alkalisalze schwacher Säuren), so ist es wegen des schlechten Sioffüberganges, vorzugsweise des
Kohlendioxids, notwendig, sowohl apparativ als auch energieseitig einen großen Aufwand zu treiben.
Bei Verwendung von Lösungsmittelgemischen, die sowohl physikalisch lösend als auch chemisch, bindend
wirken, wie z.B. Gemischen aus 1,1-Dioxi-tetrahydrothiophen
und Alkanolaminen bzw. N-Methylpyrrolidon-(2) und Alkanolaminen, ist neben der Erhöhung der
der Verfahren von entscheidender Bedeutung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, saure Gasbestandteile aus Gasgemischen, wie z. B. Erd-,
Synthese- und Stadtgasen, mit Hilfe von Lösungsmittel zu entfernen, welche neben einer guten Abtrennung der
Sauergase geringe Korrosion an Stahl zeigen und großtechnisch leicht zugänglich sind.
Erfindungsgemäß werden Lösungsmittel verwendet, die N-substituierte ε-Caprolactame enthalten oder
ausschließlich aus N-substituierten ε-Caprolactamen
bestehen.
Als besonders geeignet hat sich N-Methyl-e-caprolactam
erwiesen. Erfindungsgemäß kann man das Verfahren entsprechend den Konzentrationen der Sauergase
modifizieren, indem man als Lösungsmittel ein Gemisch von N-Methyl-e-caprolactam mit Alkanolaminen, die
ggf. Wasser enthalten, verwendet. Vorteilhaft ist es.
log allen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eingesetzt werden, beispielsweise in der
Gegenstromwäsche. Die Gegenstromwäsche kann entsprechend dem prozentualen Gehalt an Sauergasen
unter Druck oder auch drucklos durchgeführt werden.
Die N-substituierten ε-Caprolactaine, insbesondere
N-Methyl-E-caprolactam, besitzen eine gutes Lösungsvermögen für Sauergas und nur eine sehr geringe
Korrosivität gegenüber Stahl, die in einem Dauerversuch von 28 Tagen festgestellt wurde. Dabei wurde die
Einwirkung auf Stahlproben in der Flüssigphase untersucht.
Temperatur Korrosion 0C mm/a
lactam/25% H2O
Wasser 100 0,03
25% H2O
1,1-Dioxy-tetrahydro- 110 0,21
thiophen/20% H2O
Hohe thermische Stabilität und große chemische Beständigkeit sind ein wesentlicher Vorzug der
N-substituierten ε-Caprolactatne, insbesondere des N-Methyl-E-caprolactams. So zeigt die Substanz beim
Erhitzen auf Siedetemperatur bei Normaldruck (Kp. 235 bis 236"C) keinerlei Anzeichen einer teilweisen
Zersetzung. Auch gegen hydrolytische Einflüsse ist N-Methyl ε-caprolactam sehr stabil; so war in einer
Mischung aus N-Methyl-E-caprolactam, Wasser und Alkanolamin, die längere Zeit einer für die Aufarbeitung
beim Verfahren der Entfernung saurer Bestandteile aus Gasgemischen üblichen Temperatur ausgesetzt wurde,
nach einer Versuchszeit von 4 Wochen bei 900C keine Hydrolyse des Lactamringes festzustellen.
Die Korrosivität derartiger Gemische mit Wasser und Alkanolamin ist äußerst gering. Gemische aus 60
Gew.-% N-Methyl-E-caprolactam, 20% Wasser und 20% Diäthanolamin bzw. Diisopropanolamin zeigten
beispielsweise in Gegenwart einer COrAtmosphäre gegenüber Kohlenstoffstahl (C 15) nach ?8tägiger
Einwirkung bei 900C keinerlei Angriff.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich die erfindungsgesnäß zu verwendenden N-substituierten
ε-Caprolactame billig aus leicht und in großem Umfang technisch zugänglichen Ausgangsprodukten synthetisieren
lassen. So ist z. B. N-Methyl-E-caprolactam einfach auf der Basis ε-Caprolactam und Methanol herzustellen.
Dabei müssen keine sonderlich hohen Ansprüche an die Reinheit des eingesetzten ε-Caprolactams gestellt
werden, man kann ggf. Fraktionen minderer Qualität zum Einsatz bringen.
Die vorstehend geschilderte Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:
In einer Versuchsanlage wurden 20 m3 (N)/h Synthesegas
(40% CO2,1.5% CO, 03% N2,0,2% CH4 und 58%
H2) bei 25 at und 25° C mit 0,6 mVh Lösungsmittel,
bestehend aus N-Methyl-E-caprolactam, gewaschen. Die
beladene Lauge wurde durch Entspannen auf Atmosphärendruck
regeneriert Das gereinigte Gas enthielt 6 Vol.-% CO2.
In einer Versuchsanlage wurden 20 m3 (N)/h Synthesegas
(40% CO2.14% CO, 03% N2,0,2% CH4 und 58%
H2) bei 25 at und 250C mit 0,65 mVh Lösungsmittel,
bestehend aus N-Äthyl-E-caprolactam, gewaschen. Die
beladene Lauge wurde durch Entspannen auf Atmosphärendruck regeneriert Das gereinigte Gas enthielt 6
Vol.-% CO2.
in der gleichen Versuchsanlage wurden 20 m3 (N)Zh
Synthesegas (8% CO2,45% CO, 46% H2. Rest CH4 und
N2) bei 25 at und 25°C mit 0,15OmVh Lösungsmittel gewaschen. Letzteres enthielt 60 Gew.-% N-Methyl-ε-caprolactam,
20 Gew.-% Diisopropanolamin und 20 Gew.-% Wasser. Der CO2-Gehalt wurde unter diesen
Bedingungen bis auf Werte von unter 0,5% im Reingas abgesenkt. Das Lösungsmittel wurde bei Temperaturen
von 90 bis 95° C regeneriert.
Claims (3)
1. Verfahren zum Entfernen saurer Bestandteile aus technischen Gasen durch Waschen mit Lösungsmitteln,
dadurch gekennzeichnet, daß diese N-substituierte-E-Caprolactame enthalten
oder ausschließlich aus N-substituierten-e-Caprolactamen
bestehen.
Z Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel N-Methyl-E-caprolactam
eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Lösungsmittel ein Gemisch von N-Methyl-s-caprolactam mit Alkanolaminen, die
ggf. Wasser enthalten, eingesetzt wird.
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| DE2014654B2 DE2014654B2 (de) | 1977-10-06 |
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