DE2214542A1 - Verfahren zur Gewinnung von N-alkylierten Lactamen - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von N-alkylierten Lactamen

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DE2214542A1 DE19722214542 DE2214542A DE2214542A1 DE 2214542 A1 DE2214542 A1 DE 2214542A1 DE 19722214542 DE19722214542 DE 19722214542 DE 2214542 A DE2214542 A DE 2214542A DE 2214542 A1 DE2214542 A1 DE 2214542A1
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Description

PATENTANWÄLTE 2214b42
DB. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dannenberg DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL
6 FRANKFURTAM MAIN
CR. ESCHENHEIMER STRASSE S1J
GAF Corporation
140 West 51st Street
New York, N.Y. 10020 / USA
Verfahren zur Gewinnung vnn N-alkylierten Lactamen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lösungsmittelgewinnungsverfahren, insbesondere auf Verfahren zur Gewinnung bestimmter N-alkylierter Lactame einschließlich N-Methylpyrrolidon.
Die N-Alkyllactame sind eine besonders wertvolle Gruppe industrieller Lösungsmittel mit einem weiten Spektrum von Lösungsmittelmöglichkeiten. Diese Fähigkeiten haben ihre weitverbreitete Verwendung zur Behandlung von Gasmischungen bewirkt. Die N-Alkyllactame sind als geeignet für "Süßvarfahren" ("sweetening operations") für natürlichs und hergestellte Brenngase ("fuel gases") beschrieben worden. Das zweckmäßigste Lactam für derartige verfahren ist N-Methylpyrroliclnr». Verfahren zum "Süßen" von Erdgas unter Verwendung von fMtethylpyrralidom sind in den US-Patent-» Schriften 3 120 993 und 3 324 627 beschrieben, die die Entfernung saurer Komponenten oder Verunreinigungen aus Brenngasen saigen. Dabei sind Schwefel= wasserstoff, Kohlendioxid und Carfcranylsulfid dis entfernten Komponenten.
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22K542
Das N-Methylpyrrolidon wird mit dem fließenden Gas in einer Kolonne oder durch Einspritzung bzw. Einsprühung in den Gasstrom in Berührung gebracht, und die sauren Verunreinigungen werden absorbiert und durch das flüssige N-Methylpyrrolidon gelöst, Während der Absorptionsverfahren werden jedoch kleine Mengen an N-Methylpyrrolidon verdampft oder im Strom des gereinigten Gases mitgeführt. Diese Verdampfung tritt auch im Verlauf anderer Verfahren auf, wo N-Alkyllactame mit fließenden Gasen in Berührung gebracht werden, wie z.B. beim Waschen von Kamingasen.
Die N-Alkyllactame und insbesondere N-Methylpyrrolidon werden in vielen anderen Gasverfahren verwendet, in welchen das N-Methylpyrrolidon oder ähnliche Lactame in den behandelten Gasen mitgeführt werden. Das mitgeführte Material liegt gewöhnlich in Form von Dämpfen des Lactam,s vor, es werden jedoch auch fein zerteilte flüssige Lactamteilchen mitgeführt. Um derartige Verfahren wirtschaftlicher zu machen ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues Gewinnungsverfahren unter Verwendung von Lösungsmitteln zur selektiven Absorption des mitgeführten N-alkylierten Lactame aus solchen Gasen zu schaffen und diese wiederzugewinnen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Gewinnung dar durch Gasströme mitgeführten N-alkylierten Lactame durch Berührung der Gasströme mit einem Lösungsmittel für die N-alkylierten Lactame in flüssiger Form. Das flüssige Lösungsmittel sollte einen höheren Siedepunkt als das zu gewinnende Lactame und eine Löslichkeit für dieses Lactame haben. Nach der innigen Berührung cte4, ιΐ:;; irl tyßf^brtt; Lactame enthaltenden Gasstromes mit dem flüssigen Lö^ungs-r-; ' ■;:.■■-.L üic'nt 'V\s flüssige Lösungsmittel praktisch das gesamte mitgefühlt l.-vir.;:.^:. r. ■..'.:. ^ss^. ':r liti ab luv! löst dieses. Das die gelüsten
J. ·..■ - U ·' ! I i i. L υ
Lactame enthaltende Lösungsmittel vdrd gesammelt und vom Gasstrom entfernt. Dann wird das N-alkylierte Lactam vom flüssigen Lösungsmittel abgetrennt; und Lactam und Lösungsmittel werden jeweils gewonnen und für ihre besonderen Zwecke zurückgeführt.
Die im erfindungsgernäßen Verfahren verwendeten und gewonnenen flüssigen N-Alkyllactame sind die Lactame der von Buttersäure, Valeriansäure und
Caprylsäure hergeleiteten Jf- und <5>-Aminosäuren. Solche Substanzen sind cyclische Säureamide, Sie sind- neutrale Lösungsmittel und wirken als physikalisch lösende Absorptionsmittel für Wasser, bestimmte saure Komponenten von Erdgasen einschließlich Hg S und Carbonylsulfid und aromatische Verbindungen, Gewöhnlich werden niedrigere Alkylgruppen mit 1 bis etwa 7 Kohlenstoffatomen einschlieülich von Cyclaalkylgruppen, wie N-Cyclohexyl, gegenüber den Alkylgruppen mit längerer Kohlenstoffkette als M-Älkylsubstituenten auf den Lactamen bevorzugt. Zweckmäßige, erfindungsgemäß zu gewinnende N-Alkyllactame sind N-Methylpyrrolidon, N-PrDpylpyrrolidon, N-Isopropylpyrrolidon, N-i-Butylpyrrolidon, N-n-Butylpyrralidon, N-n-Hexylpyrrolidon, N-Cyclohexylpyrrolidon, N-Methylpiperidon, N~Äfchylpiperidon, N-Propyl—' piperidon und N-Isopropylpiperidon.
Das in Industrieverfahren, wie "Süßverfahren", Dehydratisierung und zur SO2 Entfernung, stärker verwendete N-alkylierte ' Lactam ist N-Msthylpyrrolidon. Dieses wird aufgrund seiner größeren Lösungskapazität für schwefelhaltige Verbindungen, seiner Wirtschaftlichkeit und besseren Verfügbarkeit weitaus am häufigsten verwendet.
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22H542
Es wurde für Zimmertemperatur berechnet, daß in bisherigen Verfahren bei Verwendung von N-Methylpyrrolidon als selektives Behandlungsmittel zum "Süßen" von Erdgas und ohne Anwendung eines Lösungsmittelrückgewinnungsverfahrens etwa 36-45 kg N-Methylpyrrolidon in einem 56 ätü/25 C. Erdgasstrom pro 2,83 χ 106 (Standard) m3 (= 100 million standard cubic feet = 100 MMscf) behandeltem Gas mitgeführt werden und verloren gehen. Bei Verwendung von N-Methylpyrrolidon zur Dehydratisierung von Erdgasströmen am Bohrloch tritt ein ähnlicher Verlust an mitgeführtem N-Methylpyrrolidon auf.
Wird N-Methylpyrrolidon zur Entfernung von Schwefeldioxyd aus Kamingasen und aus Gasen aus einem Klaus-Ofen verwendet, dann liegt die Absorptionsstufe
gewöhnlich bei Temperaturen bis zu 60 C. Bei diesen Temperaturen wurde festgestellt, daß der Verlust an N-Methylpyrrolidon sind auf etwa 60 kg pro 1 χ 10 kg behandeltes Gas, selbst bei einer Lösungsmittelrückgewinnung von mehr als 99 % beläuft. Es wird darauf hingewiesen, daß bei größeren Behandlungsanlagen fast 2 t Schwefel pro std zurückgewonnen werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das selektive Lösungsmittel für die N-niedrigen-Alkyllactame ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt, der mindestens 25 C., vorzugsweise jedoch mehr als 50 C. höher liegt als derjenige des zu gewinnenden N-alkylierten Lactams. Bevorzugte Lösungsmittel umfassen Tri— und Tetraathylenglykol und N-höhere-Alkylpyrrolidone, wie N-Cyclohexylpyrrolidon. Andere geeignete Lösungsmittel, die den obigen Kriterien zur wirksamen Gewinnung der industriell verwendeten N-niedrigen-Alkyllactame entsprechen, sind:
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Nitrobenzol
Diäthylenglykol Monaäther von Diäthylenglykol Diäther von Diäthylenglykol Dibutylphthalat Trichlorbenzol Butylcarbitole 2-Phenoxyäthanol Triethanolamin Naphthalin
Acetamid
Indol
Chinolin
•Mineralöl
Glycerin
1,2,3,4-T etrahydro-2-naphthol flüssige, niedrig molekulare Polyäthylenglykole ' Dimethyläther von Polyäthylenglykolen
Dialkylätherglykoüs und -glycerin, die bei Temperaturen unter etwa 200 C. . flüssig sind, wie die Methyl- und Äthyläther von Propylen- und PoIypropylenglykolen
flüssige Propylen- und Polypropylenglykole N-Alkyl-bis-pyrrolidone 1,6-Bis-N-pyrrolidylhexamethylen N-n-Octylpyrrolidon 1-, 2- oder 3-N-pyrrolidylbutan N-n-Decylpyrrolidon N-Undecylpyrrolidon N-Dodecylpyrrolidon N-Tetradecylpyrrolidon N-Hexadecylpyrrolidon N-n-Hexylpiperidon N-n-Octylpiperidon N—Isooctylpiperidon N-n-Decylpiperidon
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-B-
22U5A2
N-Undecylpiperidon
N-Dodecylpiperidon
N-Tetradecylpiperidon
N-Hexadecylpiperidon .
An dieser Stelle ist es interessant und wertvoll, in Tabelle 1 dßs Hochdruck-.gleichgewicht für verschiedene Kohlenwasserstoffe und saure Gaskomponenten in zwei besonderen Pyrrolidonen zu zeigen:
Tabelle 1 Bedingungen: 56 atü 27 C.
gasförmige Komponente K = y/x Werte *
wasserfreies N-Methyl- wasserfreies N~Cyclohexyl-2-pyrrolidon 2-pyrrolidon
Methan . 18,0 . 7,2
Äthan · 3,5. 2,12
Propan 1,7 0,77
Kohlendioxid 2,3 1,22
Schwefelwasserstoff 0,19 0,19
* K = y/x
y ■ Molfraktion in Dampfphase
χ = Molfraktion in flüssiger Gleichgewichtsphase
Die Bezeichnung "Lösungsmittel" wird hier breit verwendet; tatsächlich kann es jedoch ein physikalisches Lösen des Lactams im Lösungsmittel oder eine bloße physikalische Mischung van zwei vollständig mischbaren Substanzen geben. Die Notwendigkeit für eine solche breite Bezeichnung ergibt sich, da N-Methylpyrrolidon und andere leichtere Lactame mit vielen der erfindungsgemäß verwendeten "Lösungsmittel" keine azeotropen Mischungen bilden, weshalb die Frage, ob es sich um Absorptions- oder Lösungsmittel handelt, mehr rhetorisch ist.
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Das Verfahren zur Berührung der das mitgeführte N-Alkyllactam enthaltenden Gase mit dem Lösungsmittel/Ahsorptionsmittel für das N-Alkyllactarn kann nach jedem üblicherweise zur wirksamen Berührung von Gasen und Flüssigkeiten verwendeten Verfahren erfolgen einschließlich dem Einleiten des Gasstromes durch die flüssigkeit; dem Einsprühen der Flüssigkeit in den Gasstrom; der Verwendung von Türmen oder Kolonnen zur Gegenstromberührung, die in üblicher Weise gefüllt, mit Böden versehen sind oder Sprühköpfe zur Einführung des Lösungsmittels am Kopf der ungefüllten Türme haben. Das bevorzugte System ist der
dessen Anzahl an Böden Gegenstromturm mit beliebiger Füllung oder eineij/durch die Viskosität des •Lösungsmittels bei der Arbeitstemperatur und das Volumen des Gasstromes bestimmt wird.
Der Gasstrom wird nach Entfernung der mitgeführten Lactamdämpfe zur weiteren Behandlung oder, im Fall von Brenngasen, zum Transport in Rohre geleitet oder entlüftet. Kamingase können selbstverständlich entlüftet werden, da schädliches SOp sowie unverbrannte schwere Kohlenwasserstoffe durch die primäre Behandlung mit dem N-Alkyllactam, vorzugsweise N-Methylpyrrolidon, entfernt worden sind. Es wird darauf hingewiesen, daß.N-Methylpyrrolidon ein wirksames Lösungsmittel sowohl für unverbrannte Kohlenwasserstoffe als auch für S0? ist.
Das anfänglich flüssige N-Alkyllactam, das zur primären Absorptionsbehandlung des Gasstromes, wie z.B. zum Süßen, zur SO Absorption, oder zum Dehydratisieren, verwendet wird, wird am Boden der primären Absorptionsvorrichtung oder -kolonne gesammelt, und das absorbierte Material wird vom Lactam entfernt. Das Erhitzen der Lösung entfernt gelöstes H„S und SO vom N-Alkyllactam. Zur Entfernung von absorbiertem Wasser ist Destillation
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oder Verdampfung bei normalen oder verminderten Drucken erforderlich. Absorbierte schwerere Kohlenwasserstoffe werden vom Lactam entweder durch Destillation entfernt oder durch Zugabe gesättigter Lösungen wässriger Elektrolyten "ausgesalzen". Die Kohlenwasserstoffe können zurückgewonnen werden und liefern eine zweckmäßige Treibstoffquelle für Destillationsverfahren.
Die Lösung aus dem sekundären Absorptionslösungsmittel für das Lactam und das darin gelöste, mitgeführte Lactam wird in üblicher Weise am Boden des
(Glockenboden)
Turmes auf Fraktionierungsböden/oder zusammen mit dem in Rohre geleiteten Gasstrom in Flüssigkeitsfallen gesammelt. Sie wird von diesen Semmelvorrichtungen in eine Abtrennungsanlage geführt, wo das absorbierte und gelöste Lactam vom Lösungsmittel/Absorptionsmittel abgetrennt wird.
Dann wird das gesammelte, das Lactam enthaltende Lösungsmittel, vorzugsweise durch Destillation, erneut konzentriert und das N-Alkyllactam entfernt. Die Destillation kann bei normalen oder verminderten Drucken erfolgen. Zur leichteren Abtrennung sollte das Lösungsmittel bei Zimmertemperatur einen Siedepunkt haben, der mindestens 25 C. über dem des mitgeführten Lactams liegt; gegebenenfalls können jedoch näher siedende Lösungsmittel verwendet werden, wenn die Destillation bei vermindertem Drucken durchgeführt wird und wenn die Dampfdrucke des Lösungsmittels bei der Temperatur, bei welche da· N-Alkyllactam siedet, niedrig sind. Selbstverständlich sind zur Trennung nahe siedender Komponenten besondere Rektifizierungskolonnen notwendig.
Sowohl das destillierte Lactam als auch die erneut konzentrierten Lösungsmittel können dann erneut in das Hauptverfahren eingeführt werden, um ihre ursprünglichen Funktionen wieder aufzunehmen.
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Das Lösungsmittel wird zur Absorption des Lactams vorzugsweise in wasserfreier Form in dan Gasstrom eingeführt, da dies häufig seine Absordions- und Lösungskapazität gegenüber dem Lactam erhöht und die Destillationsschwierigkeiten bei der Regenerierung und Rückgewinnung sowohl des Lösungsmittels als auch des Lactams wesentlich verringert. Es können jedoch bis zu 3 Gew.-pjo Wasser im Lösungsmittel toleriert werden, vorausgesetzt, daß dies die Kapazität des Lösungsmittels zum Absorbieren des mitgeführten Lactams nicht zu schwerwiegend vermindert. Die Polyäthylenglykole und N-höheren-Alkyllactame können als Absorptionsmittel mit sogar noch größerem Wassergehalt verwendet werden. Es wird jedoch bevorzugt, den Wassergehalt des Lösungsmittels aus wirtschaftlichen Gründen auf einem Minimum zu halten, insbesondere, wo die primäre Gasbehandlung eine Dehydratisierungsbehandlung ist.
■Gewöhnlich wurde festgestellt, daß die zum Absorbieren des mitgeführten Lactams verwendete Lösungsmittelmenge von der Viskosität des Lösungsmittels, der Füllung des Turmes und der Geschwindigkeit das Gasflusses abhängig ist. Lösungsmittelmengen zur Gewinnung verdampfter und mitgeführter Lactame variieren von mindestens 1-10 % der Lactamfließgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Temperatur, Druck und Flüssigkeit^/id^jsität während Dehydratisierungsverfahren von Erdgas.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen weiter beschrieben.
FJj,g. 1 ist ein schematisches Fließdiagramm einer Anlage, in welcher das N-niedrige Alkyllactam als primäres Material zur Behandlung des Gasstromes verwendet und jegliches mitgeführtes Lactams dann vom Gasstrom in einer getrennten Gewinnungsstufe durch das Lösungsmittel für das Lactam gewonnen wird.
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Fig, 2 zeit ein schematisches Fließdiagramm einer ähnlichen erfindungsge- : mäßen Anlage, in welcher man sich das Gewinnungslösungsmittel nach seiner Absorption des mitgeführten Lactams aus dem Gasstrom mit der primären Akkumulation des Lactams mischen läßt und ein einziges Sammelsystem sowohl für das Lactams als auch für sein Lösungsmittel verwendet wird. Diese werden dann nach Entfernung der ursprünglichen Verunreinigungen vom Lactam regeneriert und zurückgeführt.
In Fig. 1 wird das Gasstrom mit dem Lactam in einer Absorptionskolonne 10 mit zwei Abschnitten ["double-section absorber column") behandelt, in welcher die Berührung von Gasstrom und Lactam im primären Absorptionsabschnitt 11 stattfindet. Der Gasstrom wird in diesen primären Absorptionsabschnitt 11 durch die Gasstromeintrittsleitung 13 eingeführt. Im primären Absorptionsabschnitt 11 wird das Lactam durch den Lactamsprinkler 15 eingeführt, und nach voll-
ständiger und inniger Gegenstromberührung des aufsteigenden Gasstromes mit dem abwärts fließenden Lactam wird das Lactam am Boden des primären Absorp— tionsabschnittes 11 im Lactamsammelabschnitt 16 gesammelt. Der primäre Ab-Borptionsabschnitt 11 kann entweder aus einer gefüllten Kolonne oder einer • ' ' ("bubble trays")
Reihe von Fraktionierungsböden/bestehen, um ein vollständige und inniges Berühren von Gasstrom mit Lactam zu gewährleisten. Die Wahl der Berührungsmedien oder -verfahren ist abhängig von der Viskosität des Lactams, der Geschwindigkeit des Gasflusses und dem besonderen, durch das Lactam zu absorbierenden Material.
Während der Berührung des Lactams mit dem Gasstrom wird eine geringe Lactammenge in dem den primären Absorptionsabschnitt 11 durch den Fraktiorierungs-
(bubble plate")
boden 20/verlassenden Gasstrom mitgeführt. Der Gasstrom aus dem Fraktionie-
rungsboden 20 betritt einen zweiten Absorptionsabschnitt 12 der Absorptions-
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kolonne 10,wo der das mitgeführte Lactam enthaltende Gasstrom innig mit dem Lösungsmittel in Berührung gebracht wird, welches in den zweiten bzw. sekundären Absorptionsabschnitt 19 durch den Lösungsmittelsprühteil 17 eingeführt wird. Auch der sekundäre Absorptionsabschnitt 12 kann ein gefüllter Turm sein oder aus den üblichen Böden oder Füllmitteln bestehen, die normalerweise zur innigen Berührung von Flüssigkeiten mit Gasen verwendet werden. Das durch den Sprühabschnitt 17 eingeführte Lösungsmittel absorbiert nach Durchlauf im Gegenstrom durch den das mitgeführte Lactam enthaltenden Gasstrom praktisch das gesamte, vom Gasstrom mitgeführte Lactam und entfernt dieses; das • Lösungsmittel sammelt sich am Boden des sekundären Absorptionsabschnittes 12 im Lösungsmittelabsorbatsamrnelabschnitt 18 oberhalb des Fraktionierungsbodens 20. Der Gasstrom, von welchem das gesamte mitgeführte Lactam entfernt worden ist, verläßt die Absorptionskolonne 10 durch die Gasstromaustrittsvorrichtung 14, um entlüftet, weiter behandelt oder durch eine Leitung weitergeführt zu werden.
Das Lactam, das das vom Gasstrom absorbierte Material enthält, sammelt sich am Boden des primären Absorptionsabschnittes 11 im LactamsammBlabschnitt 16, wird über die Lactamleitung 27 zur Energiegewinnungsanlage und Wärmeaustauscher 21 zwecks Druckverminderung und gegebenenfalls Erhitzen geführt und von dort zum Lactamregeneratur 22 geleitet. Der Lactamregeneratur 22 kann eine Blitzverdampfungskammer, Kolonne oder ähnliche Vorrichtung sein, in welcher die durch das Lactam absorbierten Verunreinigunger/entweder durch einfaches Erhitzen im Fall absorbierter Gase, wie HJB oder B0?, oder durch kompliziertere Destillationsverfahrens von diesem freigesetzt werden, wenn die Komponente schwere Kohlenwasserstoffe oder Wasser sind. Das in den Lactam-^ regeneratur 22 eingeführte Lactam wird durch die Wärmequelle 25 erhitzt,
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und die blitzverdampften oder destillierten Verunreinigungen werden durch die Austrittsvorrichtung für Verunreinigungen 23 vom Lactamregeneratui^ 22 abgeführt. Dann wird das gereinigte Lactam im Lactamsammelbehälter 24 gesammelt und von dort durch die Lactameinführungsleitung 26 durch die Energiegewinnungsanlage und den Wärmeaustauscher 21 zum Lactamsprühabschnitt 15 am Kopf des primären Absorptionsabschnittes 11 der Absorptionskolonne 10 eingeführt. An der Energiegewinnungs- und Wärmeaustauschereinheit 21 kann die
Lactam und den darin
Lactamleitung 27 mit dem/absorbierten Verunreinigungen zum Kühlen und/oder zur erneuten Druckeinstellung des gereinigten Lactams in der Lactameinführungsleitung 26 auf seLrem Weg zum Sprühabschnitt 15 verwendet werden.
Das sich im Lösungsmittelsammeiabschnitt 1B akkumulierende Lösungsmittel mit dem absorbierten Lactam wird über die Losungsmittelabsorbatleitung 30 zur .Vorrichtung zur erneuten Konzentrierung des Lösungsmittels 31 geführt, wo das Lösungsmittelabsorbat durch den Erhitzer 33 zum Abdestillieren des Lactams erhitzt wird; letzteres wird kondensiert und im Lactamkondensatabschnitt 32 gesammelt, von wo es durch die Lactamüberkopfleitung 34 abgeführt wird. Die Leitung 34 trifft nahe den Eintritts in den Lactamregeneratur 22 mit der Lactamtransportleitung 27 zusammen, wodurch auch dieser Lactamanteil gereinigt wird. Das Lösungsmittel wird nach.Entfernung des Lactams in der Vorrichtung zur erneuten Konzentration des Lösungsmittels 31 in den unteren Absch-nitten der Vorrichtung im Lösungsmittelsumpf 35 gesammelt, von wo es durch die Leitung 36 zum Lösungsmittelsprühabschnitt 17 geleitet und erneut in den Lösungsmittelberührungsabschnitt 19 des Absorptionsturmes 10 eingeführt wird.
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Das in Fig. 2 dargestellte Verfahren ist gegenüber Fig. 1 veisLnfacht, indem das Lösungsmittel für das mitgeführte Lactam zusammen mit dem für die primäre Reinigung des Gasstromes verwendeten Lactam gesammelt wird. Es wird vom Lactam nur in den zur erneuten Aufnahmö von mitgeführtem Lactam ausreichenden Mengen abgetrennt .Dadurch wird die Menge an Rohrleitungen verringert. Dies ist möglich, da das Lösungsmittel für das Lactam mit dem Lactam vollständig mischbar und verträglich ist. ·
Gemäß Fig. 2 wird der Gasstrom anfänglich in Absorptionskolonne 50 in einem . primären Absorptionsabschnitt 51 mit Lactam extrahiert. Innerhalb dieses primären Absorptionsabschnittes 51 fließt der am unteren Ende durch den Einlaß 53 eingeführte Gasstrom im Gegenstrom zum Lactam,, das vorzugsweise im oberen Teil des primären Absorptionsabschnittes 51 durch Sprühdüsen 55 eingeführt wird. Die primäre Absorptionsabschnitt 51 kann alle üblicherweise verwendeten Vorrichtungen zur wirksamen Berührung von Flüssigkeiten mit Gasen einschließ-
(Glockenböden = "bubble trays") lieh (nicht gezeigten) Turmfüllungen und Fraktionierungsböden/aufweisen. Der Gasstrom wird vollständig und wirksam von den gewünschten Komponenten durch die Absorptionskapazität des Lactams befreit, das sich dann am Boden von Kolonne 50 im Sammelabschnitt 56 sammelt. Das Gas fließt weiter aufwärts und läuft vom primären Absorptionsabschnitt in den sekundären Absorptionsabschnitt zur Berührung mit dem Lactamlösungsmittel. Das Lösungsmittel wird in Kolonne 50 am oberen Ende des sekunüäiren Absorptionsabschnittes 52 durch die Lösungsmittelsprühvorrichtung 57 eingeführt und fließt im Gegenstrom zum Gasstrom. Dort wird alles im Gasstrom während seines Durchganges durch den primären Absorptionsabschnitt 51 mitgeführte Lactam erfindungsgemäß durch das abwärts fließende Lösungsmittel für das Lactam extrahiert.
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Des das absorbierte Lactam enthaltende Lösungsmittel fließt weiter abwärts im Gogenstro.n zum Gasstrom durch den primären Absorptionsabschnitt 51 und akkumuliert sich schliBiJlich im Sammelabschnitt 56, wo es sich mit dem vorher gesammelten Lactam mischt. Der durch den Einlaß 53 eingeführte Gasstrom fließt vom Boden der Kolonne 50, wird von seinen anfänglichen Verunreinigungen, im Absorptionsabschnitt 51 befreit, und die mitgeführten Lactame werden im Axtraktionsabfichnitt 52 entfernt; dann verläßt er die Kolonne 50 am oberen Ende durch dan Auslaß 54.
Die am Sammslabschnitt 56 gesammelte Mischung aus Lactam, seinen absorbierten Verunreinigungen und dem Lösungsmittel wird durch Leitung 59 durch eine wahlweise Energiegewinnungs- und/oder Wärmeaustauscheranlage 61 geführt und von dort in den Lagerbehälter 62 geleitet. Ein Teil dieser Mischung wird durch .Leitung 63 zur Vorrichtung für die erneute Konzentration des Lösungsmittels geführt. In dieser Vorrichtung 64 wird Wärme aus der Wärmequelle 65 angewendet, um das niedriger siedende Lactam und die durch das Lactam absorbierten Verunreinigungen von dem höher siedenden Lösungsmittel abzudestillieren. Dann wird die Mischung aus Lactam und seinen Verunreinigungen in flüssiger oder Dampfform durch Destillationsleitung 66 zum Regenrator 68 geführt. Das in der Lösungsmittelkonzentrationsvorrichtung 64 verbleibende, von seinen niedriger si&denden Absorbaten befreite Lösungsmittel wird dann durch Leitung 67 zurück zum Lösungsmittelsprühteil 57 am Kopf der Absorptionskolonne 50 geleitet.
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Eine zusätzliche Leitung 60 führt vom Lagertank 62 zum Regeneratur 68; durch diese wird der restliche Anteil von Lösungsmittel und Lactam gepumpt. Im Regenratur 68 wird die Mischung aus Lösungsmittel und Lactam durch die Wärmequelle 71 auf eine solche Temperatur erhitzt, bei welcher praktisch alle niedriger siedenden, durch das Lactam absorbierten Verunreinigungen, wie HpS, COp, COS, SO2 sowie aromatische und "schwere" Kohlenwasserstoffe und Wasser abgestrippt werden. Dann wird die gereinigte Lösungsmittel/Lactam-Mischung durch Leitung 69 zur Sprühvorrichtung 55 am Kopf des primären Absorptionsabschnittes 51 der Absorptionskolonne 50 geleitet. Die verdampften Verunreinigungen werden durch Leitung 70 vom System entfernt.
Die geringe Lösungsmittelmenge im Lactam stört die Absorptionskapazität des Lactams jenseits seines relativen Volumens in der Mischung nicht. Weiterhin haben bestimmte Lösungsmittel eine inhärente Kapazität, dieselben Verunreinigungen zu absorbieren wie das Lactam; daher beeinträchtigen sie die volumetrische Wirksamkeit der Mischung zum Absorbieren dieser Verunreinigungen nicht wesentlich.
Die hier verwendete Bezeichnung "Verunreinigungen" bezieht sich nur auf Solche Materialien im Gasstrom, die der primären Absorption durch das Lactam unterliegen. Die Bezeichnung bedeutet nur, daß diese Materialien vom Gasstrom durch Absorption durch das Lactam entfernbar sind.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken. Das im spezifischen Verfahren der Beispiele verwendete primäre Lactam war N-Methylpyrrolidon, rd'as aufgrund seiner Absorptionskapazität, Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit bevorzugte Lactam. Die vorliegende Erfin-
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dung ist jedoch nicht auf die Verwendung und Gewinnung von N-Methylpyrrolidon sondern auf die Gewinnung dieses und aller äquivalenten Lactame für dieses Verfahren beschränkt. Obgleich als Absorptionslösungsmittel für das mitgeführte N-Methylpyrrolidon Xriäthylenglykol, Tetraäthylenglykol und N-Cyclo— hexylpyirolidon genannt werdent können statt dessen alle oben erwähnten Äquivalente dieser Lösungsmittel verwendet werden.
Beispiel 1 Dehydratisierung von Erdgas
In einer Bohrlochanlage zur Dehydratisierung von Erdgas unter Verwendung des in Fig. 1 gezeigten Verfahrensschemas wurde Erdgas bei 56 atü und 21-27 C. (engenäherte durchschnittliche Bohrlochbedingungen) in Kolonne 10 über Leitung eingeführt. Die berechnete Fließgeschwindigkeitskapazität der Anlage betrug 113200-169800 m3 (4-6 MMscf.)/Tag Erdgas mit einer Wassersättigung von 75-100 0J0 in Abhängigkeit vom Bohrloch. Bei 27°C. und 56 atü enthält gesättigtes Erdgas etwa 18 kg Wasserdampf/MMscf. (28300 m ). '
Der primäre Absorptionsabschnitt 11 von Kolonne 10 wurde mit θ Fraktionie-("bubble trays")
rungsböden/versehen, und das N-Methylpyrrolidon wurde aus der Sprühvorrichtung 15 mit einer Geschwindigkeit von etwa 87 1/MMscf.
auf den obersten Boden eingeführt. Das N-Methylpyrrolidon floß vom oberen Teil des primären Absorptionsabschnittes 11 auf die folgenden unteren Böden und absorbierte den Wasserdampf aus dem Erdgasj die Mischung aus N-Methylpyrrolidon und Wasser akkumulierte sich im Sammelabschnitt 16 am Boden des primären Absorptionsabschnittes 11.
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Das Erdgas wurde nach Durchgang durch die Böden des primären Absorptionsabschnittes 11 und vor Eintritt in den sekundären Absorptionsabschnitt 12 durch den Fraktionierungsboden 18 auf einen Taupunkt von etwa minus'18 + 3 C. getestet. Unter diesen Bedingungen wurde Bin. Verlust von etwa 1,8-2,8 kg N-Methylpyrrolidon pro MMscf, die durch den primären Absorptionsabschnitt 11 flössen, festgestellt. Trotz seines ziemlich niedrigen Dampfdruckes wurde etwas N-Methylpyrrolidon verdampft, und weiterhin wurden N-Methylpyrrolidontröpfchen im Gasstrom mitgeführt.
(Glockenboden) Das Erdgas passierte den Fraktionierungsboden/18 und betrat den sekundären Absorptionsabschnitt 12, wo es auf das abwärts fließende Absorptionslösungsmittel aus der Absorptionslösungsmittelsprühvorrichtung 17 traf. Als Absorptionslösungsmittel wurde Triäthylenglykol (TEG) verwendet und in den
,3 Absorp ansabschnitt 12 mit einer Geschwindigkeit von etwa 8,7 1/28300 m
(MMscf.} eingeführt. Der Absorptionsabschnitt 12 war mit 3 Fraktionierungsboden versehen, und das Erdgas kam mit dem aus den Fraktionierungsboden abwärts fließenden Triäthylenglykol in Berührung, während es zum Auslaß 14 aufstieg. Das den Auslaß 14 verlassende Erdgas wurde auf einen Taupunkt von etwa -23°C. bis -290G. getestet, was wesentlich unterhalb des für großtechnische Rohrleitungen festgesetzten Maximums von 3,2 kg Wasser pro MMscf liegt. Das Triäthylengkylol extrahierte "nach Berührung mit dem Erdgas das mitgeführte fj-Methylpyrrolidon; laut Test war die Extraktion praktisch vollständig. Im Gesamtsystem gingen weniger als 0,25 $ der kombinierten täglichen Zirkulation von N-Methylpyrralidon oder weniger als 0,23 kg/MMscf. verloren. Das Triäthylenglykollösungsmittel, das nach Beendigung seines
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Absteigens durch den sekundären Absorptionsabschnitt 12 das absorbierte, mitgeführte N-Methylpyrrolidon enthielt, akkumulierte sich am Fraktioniert ngsboden 18. Das sich im Abschnitt 16 akkumulierende, absorbiertes Wasser enthaltende N-Methylpyrrolidon wurde durch Leitung 27 und die Anlage 21 zum Wärmeaustausch, der Druckverringerung und Energieableitung zum Regenerator geführt, der durch die !wärmequelle 25 auf etwa 149-166°C. erhitzt war. Im Regenerator 22, einer Destillationsvorrichtung, wurde Wasser vom N-Methylpyrrolidon abdestilliert oder bei Drucken von 0,35-0,56 atü blitztverdampft. Es wurden auch einige, ebenfalls im Erdgas absorbierte, schwerere Kohlenwasserstoff kompohent en abdestilliert. Diese Kohlenwasserstoffe wurden in einer weiteren (nicht gezeigten) Anlage vom Wasser abgetrennt und verbrannt, um als Wärmezufuhr für.die Wärmequelle 25 zu dienen. Das gereinigte N-Methylpyrrolidon wurde durch Leitung 26 geführt, durch die Vorrichtung 21 zum Wärmeaustausch, zur Druckverringerung und Energieableitung geführt, in welcher es abgekühlt und auf den richtigen Druck gebracht wurde; und dann wurde es für die erneute Einführung in den oberen Teil des primären Absorptionsabschnittea 11 der Κοίοηηβ 10 in den Sprühkopf 15 geleitet.
Die unterhalb des Fraktionierungsbodens 18 akkumulierte Mischung aus Triäthylenglykol und N-Methylpyrrolidon wurde durch Leitung 30 zur erneuten Konzentrationsvorrichtung dea TEG-Lösungsmittels 31 geführt,'die durch den Erhitzer 33 auf 190-2Q4°C. erhitzt war. Das N-Methylpyrrolidon wurde vom Triäthylenglykol vakuumdestilliert und verließ den Abschnitt 32 als Dampf; von dort wurde es durch Leitung 34 über eine (nicht gezeigte) Dampfpumpe zu einem Zusammenfluß mit Leitung 27 zwecks Einführung in den N-Methylpyrrolidon-
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regeneratur 22 geführt, wo es mit dem restlichen N-Methylpyrrolidon erneut gereinigt wurde. Das Triäthylenglykol wurde über Leitung 36 zum Sprühkopf zurückgeführt.
Beispiel 2 Dehydratisierung von Erdgas
Die Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung und Bedingungen, wobei jedoch Triäthylenglykol durch N-Cyclohexylpyrrolidon ersetzt wurde, lieferte ein Erdgas mit einem Taupunkt unterhalb -26 C. Die Beschickungsgeschwindigkeit des N-Cyclohexylpyrrolidons wurde etwa auf der für Triäthylen-,glykol in Beispiel 1 verwendeten Geschwindigkeit gehalten. Es wurde festgestellt, daß nicht nur N-Methylpyrrolidon durch das N-Cyclohexylpyrrolidon gewonnen wurde, sondern das das N-Cyclohexylpyrrolidon aufgrund seiner niedrigeren Viskosität im Vergleich zu Triäthylenglykol eine höhere Wirksamkeit der Böden ergab, wobei im oberen Abschnitt weniger Böden notwendig waren, was zu einer wirtschaftlicheren Verfahrensweise führte. Das N-Cyclohexylpyrrolidon schien auch zusätzliches Wasser aufzunehmen. Die kleine Vor- · richtung zur erneuten Konzentration des Lösungsmittels wurde auf191-204 C. und einem mäßigen Vakuum von etwa 50 cm Hg gehalten.
Beispiel 3 Dehydratisierung von Erdgas
In eine Vorrichtung gemäß Fig. 2 wurde Gas aus einem Bohrloch unter den Bedingungen von Beispiel 1, d.h. 56 atü und 27 C, das mit Wasser praktisch gesättigt war, feingeführt. Das Erdgas wurde mit dem durch den Sprühkopf 55 in den primären Absorptionsabschnitt 51 von Kolonne 50 eingeführten N-Methylpyrrolidon in Berührung gebracht. Das Erdgas flußaufwärts von seinem.Einlaß
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und das N-Methylpyrrolidon floß abwärts durch den primären Absorptionsabschitt 51 und sammelte sich am Boden des Sammelabschnittes 56. Das Erdgas floß nach Dehydratisierung im primären Absorptionsabschnitt 51 weiter aufwärts in Kolonne 50. in den sekundären Absorptionsabschnitt 52, wo es mit dem druch Sprühkopf 57 am oberen Teil des sekundären Absorptionsabschnittes 52 eingeführten, abwärts fließenden Triäthylenglykol in Berührung gebracht wurde. Hier wurde das vom Erdgas beim Durchgang durch den primären Absorptionsabschnitt 51 mitgeführte N-Methylpyrrolidon absorbiert und vom Gasstrom entfernt und mittels des Triäthylenglykols durch den sekundären Ab-
abwärts Borptionsabschnitt 52 und den primären Absorptionsabschnitt 51/geleitet, um sich am Boden der Kolonne im Sammelabschnitt 56 mit der N-Methylpyrrolidon/ Wasser-Mischung zu akkumulieren. Diese Mischung aus N-Methylpyrrolidon, Triäthylenglykol und Wasser wurde dann über Leitung 59 durch den Wärme- und Energieaustauscher 61 zum Sammelbehälter 62 geführt. Vom Sammelbehälter 62 wurde ein Teil der Mischung durch Leitung 63 zur erneuten Konzentrationsvorrichtung 64, einer Destillationsvorrichtung, geführt, wo das N-Methylpyrrolidon und seine enthaltenen Verunreinigungen vom Triäthylenglykol abdestilliert wurden. Die erneute Konzentrationsvorrichtung arbeitete bei einer Temperatur zwischen 191-204 C. Das abdestillierte N-Methylpyrrolidon und seine begleitenden Verunreinigungen wurden über Leitung 66 zu einem Zusammenfluß mit Leitung 60 geführt, won wo das Material in den Lactamregenerator eingeführt wurde. Dann wurde das erneut konzentrierte Triäthylenglykol am Boden der Konzentrationsvorrichtung 64 auf den richtigen Druck gebracht und über Leitung 67 zur Einführung in den Sprühkopf57 im· sekundären Absorptionsabschnitt 52 der Kolonne. 50 geführt.
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Der Hauptanteil der N-Methylpyrrolidon/Triäthylenglykol-Mischung wurde durch Leitung 60 zum Regenerator 6B geführt, der bei i49-177°C. und 0,35-0,56 atü arbeitete. Die Verunreinigungen einschließlich Wasser, absorbierter Kohlenwasserstoffe und einiger saurer Verunreinigungen wurden vom Erdgas abdestilliert und hinterließen eine praktisch wasserfreie (weniger als 1-2 °/a Wasser) Mischung aus Triäthylenglykol und N-Methylpyrrolidon, die über Leitung 69 durch den Wärme- und Energieaustauscher 61, wo sie abgekühlt und auf den richtigen Druck gebracht wurden, zum Sprühkopf 55 am Kopf des primären Absorptions-'abschnittes geführt wurde. Hier wurde die Mischung erneut in Kolonne 50 ein-' geführt.
Ee ist ersichtlich, daß nach Inbetriebnahme der Anlage das durch den Sprühkopf: 55 eingeführte N-Methylpyrrolidon mit einem Teil des Triäthylenglykols gemischt wird. Das Verhältnis dieser Materialien wird bei kontinuierlichem Arbeiten ziemlich konstant.Bei normalen Beschickungsgeschwindigkeiten von Triäthylenglykol aus Sprühvorrichtung 57 und der Mischung aus Sprühkopf 55 zur Erzielung von Erdgas mit einem annehmbaren Taupunkt wird ein N-Methylpyrrolidon/Triäthylenglykol-Verhältnis von etwa 10:1 erreicht. Die Anwesenheit von Triäthylenglykol im N-Methylpyrrolidon beeinträchtigt die Wirksamkeit bei der Dehydratisierung von Erdgas nicht wesentlich.
Beispiel 4 Dehydratisierung von Erdgas
Anstelle von Triäthylenglykol von Beispiel 3 wurde N-Cyclohexylpyrrolidon verwendet. Es wurde eine leicht verbesserte Wirksamkeit mit diesem Alternativlösungsmittel zur Absarpiton von N-Methylpyrralidon festgestellt, das als primäres Dehydratisierungsmittel verwendet wurde.
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Beispiel 5
Wird in Beispiel 3 anstelle von Triäthylengnglykol Tetraäthylenglykol verwendet, so ist für die N-Methylpyrrolidongewinnung eine etwas stärkere Zirkulationsgeschwindigkeit notwendig. Ansonsten wurde die hohe primäre Absorptionswirksamkeit aufrechterhalten.
Beispiel 6_ Entfernung von SO2 aus Abgas
Unter Verwendung von SD2 Löslichkeitsdaten für N-Methylpyrrolidon zeigte die folgende Berechnung Verwendungsmöglichkeiten zur Reinigung von Kaminabgasen. . Die aus einer elektrischen Energieanlage mit einer Geschwindigkeit von 750 OUO m (26,5 MMscfj/std austretenden Abgase, wobei die Anlage bituminöse Kohle verbrannte'und 250 000 KW lieferte, wurden auf eine Temperatur von etwa 38-49°C. abgekühlt und von Flugasche befreit. Dann wurden die Gase beim Einlaß 13 einer in Fig. 1 gezeigten Anlage eingeführt. Die die Absorptionskolonne 10 betretenden Abgase enthielten etwa 0,2 % S0„. Die durch den primären Absorptionsabschnitt 11 aufsteigenden Abgase wurden mit einem im Gegenstrom absteigenden Strom aus N-Methylpyrrolidon und dem darin absorbierten SOg in Berührung gebracht. Das N-Methylpyrrolidon wurde durch den Sprühkopf 15 bei einer Temperatur von etwa 27-43 C. und einer Geschwindigkeit von 19000 l/min in den primären Absorptiansabschnitt 11 eingeführt. Die den primären Absorptlqnsabschnitt 11 verlassenden Gase wurden durch den Fraktionierungsboden 18 ("blubble cap") zum sekundären Absorptionsabschnitt 12 eingeführt, wo die Gase mit Tetraäthylenglykol in Berührung gebracht wurden, das im oberen Teil des sekundären Absorptionsabschnittes 12 durch die Sprühvorrichtung 17 mit einer Geschwindigkeit von 3B0-3B00 l/min eingeführt wurde. Die Verwendung von Tetraäthylenglykol dient der Feuchtig-
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keitskontralle von Kamingasen, um "weißen Rauch" ("white plumes") aufgrund von Feuchtigkeitskondensation zu vermeiden. Die erforderliche Glykolmenge hängt von dsn Witterungsbedingungen sowie der Absorptionstemperatur ab. Die das während ihres Durchganges durch den primären Absorptionsabschnitt mitgeführte N-Methylpyrrolidan enthaltenden Gase werden von N-Methylpyrrolidon befreit, indem sie in das Tetraäthylenglykol absorbiert werden, das im Gegenstrom durch den aufsteigenden Gasstrom im sekundären AbSDrptionsabschnitt 12 absteigt. Die den primären Absorptionsabschnitt 11 durch den · Fraktiorierungsboden 18 verlassenden Gase führten etwa 6800 kg/std 'N-Methylpyrrolidon in verdampfter Form mit sich. Nach Durchgang durch den sekundären Absorptionsabschnitt 12 wurde diese Menge auf weniger als 1B kg/std N-Methylpyrrolidon verringert, das durch den Auslaß 14 austrat.
Das am Boden des Absorptionsabschnittes 11 im Sammelabschnitt 16 gesammelte N-Methylpyrrolidon wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gereinigt. Das sicham Kopf des FraktionierungsbodBns 18 akkumulierende Tetraäthylenglykol wurde in ähnlicher Weise zur erneuten Zirkulatipn erneut konzentriert, und das davon abgestrippte N-Methylpyrrolidon wurde wie in Beispiel 1 zur Regeneration behandelt. Das den Auslaß 14 verlassende Abgas hatte einen Schwefeldioxidgehalt, der um den Faktor von 10 verringert war.
Das oben beschriebene Prinzip gilt auch für S0_ haltige Gase bei höheren Drucken.
Im Vergleich zu einem SD_ Gehalt von etwa 4,5 t/stiJ" (gemäß Bestimmung am Einlaß 13) in den die Reinigungsvorrichtung betretenden Abgasen wurden durch den Auslaß 14 weniger als 4Qß kg/std SQp entlüftet.
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Das extrahierte, vom N-Methylpyrrolidon im Hegeneratur 22 blitzverdampffe SO2 wurde in Leitung 23 gesammelt und ih weiteren, nicht gezeigten Vorrichtungen komprimiert und/oder chemisch reduziert. Auf diese Weise wurden etwa 2 t pro std elementarer Schwefel zurückgewonnen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann in wirtschaftlicher Weise ein wert-" volles Produkt gewonnen werden. Die Rückgewinnung solch großer SchwefGlmengen bezahlt die Betriebskosten dieses Verfahrens und deckt weiterhin zusätzlich Kapitalinvestitionen der Anlage und Lösungsmittel für dieses Reinigunysver- · fahren.
Beispiel 7
"Süßen" von Erdgas
Nach dem in Fig. 1 gezeigten Verfahrensschema wurde in einer Bohrlochanlage zum Süßen von Erdgas Erdgas bei 56 atü und 27 C, das mit Wasser gesättigt
3 war und saure Gase im Überschuß von 0,65 g/2,83 m (10 grdins/iOO scf) enthielt, in Kolonne 10 durch ein Einlaß 13 eingeführt. Die angegebene Kapazität der Anlage betrug 226 000-283 000 m /Tag (8-10 MMscf./Tag} Erdgas. Der primäre Absorptionsabschnitt 11 der Kolonne 10 wurde mit 20 Berührungsböden versehen; das N-Methylpyrrolidon wurde aus der Sprühvorrichtung 15 bei einer Geschwindigkeit von etwa 19d " l/min auf den obersten Boden eingeführt. Das N-Methylpyrrolidon floß aus dem oberen Teil des primären Absorptionsabschnittes 11 nacheinander auf die unteren Böden und absorbierte HJj und andere saure Komponenten sowie Wasserdampf während seines Durchganges zum unteren Sammelabschnitt 16 am Boden des primären Absorptionsabschnittes 11 aus dem Gas. Die im Sammelabscinitt 16 gesammelte Mischung enthielt N-Methylpyrrolidon, praktisch alles Wasser aus dem Erdgas und praktisch alle schwefelhaltigen sauren Komponenten aus dem Erdgas. >
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Das gereinigte Erdgas wurde vor dem Eintritt in den sekundären Absorptionsabschnitt 12 durch den Glockenboden 18 auf einen Taupunkt von etwa -23 C. getestet, und HpS und andere saure Komponenten des Erdgases waren auf wesentlieh weniger aus 16 mg/2,83 m (1/4 grain/100 scf) Schwefel verringert, was die zulässige Höchstmenge für eine Pipeline ist. In dem den primären Absorp-
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tionsabschnitt/verlassenden Erdgas wären etwa 2,7-3,6 kg N-Methylpyrrolidon
pro 28300 m mitgeführt und verdampft.
Das durch den Glockenboden 18 laufende Erdgas betrat den sekundären Absorptionsabschnitt 12, der mit 5 Berührungsböden versehen war, und traf dort auf das abwärts vom Lösungsmittelsprühkopf 17 fließende Absorptionslösungsmittel N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon. Dieses wurde durch die Sprühvorrichtung 17 bei einer Geschwindigkeit von 11,5-30,5 l/min/28300 m Erdgas eingeführt.
Das durch den Auslaß 14 austretende Erdgas zeigte einen Taupunkt von etwa minus 29 + 3 C1 und wies etwa 0,23 kg mitgeführte und verdampfte Lactame, d.h. N-Methylpyrrolidon und N-Cyclohexylpyrrolidon, pro 28300 m (MMscf.) auf.
Das- N-Cyclohexylpyrrolidon sammelte ' sich zusammen mit dem absorbierten N-Methylpyrrolidon am Blockenboden 18 am Boden des sekundären Absorptionsabschnittes 12.
Das N-Methylpyrrolidon wurde zusammen mit den absorbierten Schwefelverbindüngen und Wasser aus dem Sammelabschnitt 16 über Leitung 27 durch eine Energie- und Wärmeaustauscheranlage 21 zum N-Methylpyrrolidonregenerator 22 geführt. Dort wurden die sauren Gase und Wasser vom N-Methylpyrrolidon durch Wärmeanwendung auf etwa 149-177 C. (aus der Heizschlange 25)abdestil— liert. Der Druck betrug etwa 0,35-0,56 atü. Diese sauren Gase und der
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Wasserdampf wurdün durch Leitung 23 zum (nicht gezeigten) Rückgewinnungsäbschnitt geleitet, wo das H?S zurückgewannen und in elementaren Schwefel umgewandelt wurde. Die anderen schwefelhaltigen Gase wurden in ähnlicher Weise in elementaren Schwefel umgewandelt, und die aus dem Erdgas durch das N-Methylpyrrolidon absorbierte geringe Menge an schweren und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, d.h. C* und schwerere Kohlenwasserstoffe, wurden abgetrennt, kondensiert und zur Wärmezufuhr für das System verwendet oder sonst als flüssiges Produkt abgetrennt. Kohlendioxid und Wasserdampf wurden in die Atmosphäre entlüftet.
Die am Glockenboden 18 gesammelte Mischung aus Nr-Cyclohexylpyrrolidon plus dem absorbierten N-Methylpyrrolidon wurde durch Leitung 30 zum Lüsungsmitte;lkonzentrator 31 geführt, in welchem das N-Methylpyrrolidon abdestilliert •und durch Leitung 34 zu seinem Zusammenfluß mit Leitung 27" nahe dem Eingang
... ..,.Würde. ' ■
zum N-Methylpyrrolidonregenerator„22 geführt/ Dort wurde das N-Methylpyrrolidon vom Lösungsmittel abdestilliert, gereinigt und mit dem restlichen N-Methylpyrrolidon durch Leitung 26 zum System zurückgeführt.
Das N-Cyclohexylpyrrolidon aus dem Lösungsmittelkonzentrator 31 wurde durch Leitung 36 zurück zum Sprühkopf 17 zur erneuten Einführung in den sekundärein Absorptionsabschnitt 12 der Kolonne 1D geführt.
Durch Verwendung der üblichen Verfahren zur Gewinnung von Schwefel aus HS
6 -3
bei den angegebenen-Kapazitäten war es bei 2,83 χ 10 m /Tag möglich, mehr als 6,7 t Schwefel pro Tag in elementarer Form zurückzugewinnen. Der Verdienst aus dem Schwefel und die Einsparungen aus den zurückgewonnenen, als Brennstoff verv/endeten Kohlenwasserstoffen würde die Betriebskosten der
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Anlage und einen Teil der Kapitalkosten tragen. Der Gesamtverlust an Lactamen, d.h. N-Methylpyrrolidon und N-Cyclohexylpyrralidon, die zur Reinigung des Erdgases und zur Rückgewinnung der Kornpanenten aus dem Erdgas verwendet werden, wäre ein unwesentlicher Faktor in den Gesamtkosten des Varfahrens. Für einen Betrieb von 226000-283000 m /Tag wäre der Verlust an diesen Materialien im Bereich van weniger als 4,5 kg/Tag einschließlich der normalen Lecks und Zersetzung. Beispiel B
Eine die Anlage von Beispiel 7 simulierende Dehydratisierungsversuchsanlage
. wurde unter Verwendung von Triäthylenglykol als Gewinnungslösungsmittel anstelle von N-Cyclohexylpyrrolidon in Beispiel 7 betrieben..Es zeigte sich,
• das dieses Lösungsmittelsystem fast ebenso wirksam mit dem Glykol als Rück-.flewinnungslösungsmittel für das N-Methylpyrrolidon arbeitete wie mit N-Cyclotiexylpyrrolidon. Durch richtige Einstellung der Flüssigkeitsfließgeschwindigkeiten würde der Ausfluß bei Behandlung von saurem Erdgas allqiForderungen bezüglich Schwdel und Feuchtigkeit entsprechen. Bei leichter Erhöhung der Glykolgeschwindigkeit könnte man anstelle von Triäthylenglykol auch Tetraäthylenglykol verwenden.
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Claims (14)

Patentansprüche
1.— Verfahren zur Gewinnung von N-AIkyllactamen, die in den damit behandelten gasförmigen Strömeη verdampft und mitgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom mit einem flüssigen Lösungsmittel für die Lactamdümpfe, das einen höheren Siedepunkt als das Lactam hat, behandelt, die Lösung der gelöstem Dämpfe im Lösungsmittel sammelt, das flüssige Lösungsmittel vom alkylierten Lactam abtrennt und das abgetrennte flüssige, N-alkylierte Lactam und das flüssige Lösungsmittel zur Rückführung zurückgewinnt.
2,- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als N-Alkyllactarn N-Methylpyrrolidon verwendet wird.
3,— Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein flüssiges Polyäthylenglykol verwendet wird.
4,- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Di-, Tri~ oder Tetraäthylenglykol verwendet wird.
5,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein N-Alkyl- oder N-Cycloalkylpyrrolidon mit einem Siedepunkt verwendet wird, der mindestens 50 C. über dem von N-Methylpyrrolidon liegt.
6,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom mit dem flüssigen Lösungsmittel in Gegenstromweise in Berührung gebracht wird,
7.- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstromberührung in einem Absorptionsturm mit Glockenboden ("bubble plates") erfolgt.
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■ - β . 22Η542
8,- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührung erfolgt, indem das flüssige Lösungsmittel in Gegenstromweise in-den Fluß des das mitgeführte N-Alkyllactam enthaltenden Gasstromes eingesprüht wird.
9,- Verfahren nach Anspruch 2 bis B1 dadurch gekennzeichnet, daß das mitge- ' führte Lactam' N-Methylpyrrolidon ist und das flüssige Lösungsmittel für dasselbe mit einem Siedepunkt oberhalb desjenigen von N-Methylpyrrolidon aus der Gruppe von Tri- und Tetraathylenglykolen und N-Cyclohexylpyrrolidon ausgewählt ist.
10.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom zur Entfernung von Wasserdampf mit dem N-Alkyllactam behandelt wird..
11.— Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom durch Entfernung der sauren Bestandteile zwecks Süßen mit dem N-Alkyllactam behandelt wird..
12,— Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die sauren Bestandteile Schwefelverbindungen .umfassen und der Gasstrom zur Entfernung der Schwefelverbindungen behandelt wird.
13,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom zur Entfernung von Schwefeldioxyd behandelt wird.
14.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom mit dem N-Alkyllactam zur gleichzeitigen Entfernung von Wasserdampf und sauren Komponenten behandelt wird.
Der Patentanwalt:
203841/120
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