DE2315001A1 - Verfahren zum auswaschen von kohlendioxid und/oder schwefelwasserstoff - Google Patents

Verfahren zum auswaschen von kohlendioxid und/oder schwefelwasserstoff

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DE2315001A1
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Hans Dr Rer Nat Reimann
Friedrich Dr Phil Rottmayr
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Linde GmbH
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Linde GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/10Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
    • C10K1/12Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
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    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
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Description

  • Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff aus einem Gasgemisch mittels in der Wärme regenerierbaren wäßrigen alkalischen Lösungen, wobei die Wäsche undfoder die Regenerierung in Gegenwart von organischen Flüssigkeiten erfolgt.
  • Es ist bekannt, aus Gasen,die organische Substanzen wie Kohlenwasserstoffe enthalten, CO2 und/oder H2S mit alkalisch reagierenden, in der Wärme regenerierbaren wäßrigen Lösungen auszuwaschen. Solche Waschflüssigkeiten sind z.B. wäßrige Lösungen von Alkanolaminen, wie Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Diisopropanolamin und andere, oder von Salzen schwacher Säuren, wie von Aminokarbonsäuren,Aminosulfonsäuren, PhosphorsSuren, Kohlensäure und anderen.
  • In vielen Fällen existiert bei derartigen Verfahren neben der Gasphase und der wäßrigen Waschmittelphase noch eine dritte Phase, bestehend aus einer organischen Flüssigkeit, beispielsweise aus flüssigen Kohlenwasserstoffen. Diese Kohlenwasserstoffe können gemäß DT-OS 1 924 052 dem Waschmittel vor oder während der Regenerierung zugesetzt worden sein, um Harzbildner in Lösung zu halten und sie daran zu hindern, an den Heizflächen der Regenerieranlage zu polymerisieren. Andererseits ist es mögsich, daß sich kohlenwasserstoffhaltige Gase bezüglich ihres Kohlenwasserstoffgehaltes im Sättigungszustand befinden. Das führt dazu, daß sich bei der Kompression dieser Gase in den Stufenkühlern flüssige Kohlenwasserstoffe ausscheiden. Solche Gase befinden sich nach Verlassen des Kühlers am oder in der Nähe des Sättigungspunktes. Da die Kühlerendtemperatur häufig hoher ist als die Umgebungstemperatur, bildet sich in der Zu leitung zum Waschturm oder im Waschturm selbst wieder ein Kohlenwasserstoffkondensat, wenn es in diesen Teilen eine leichte Abkühlung erfährt.
  • In all diesen Fällen muß das KohlenwasserstofRkondensat oder das organische Lösungsmittel dauernd oder von Zeit zu Zeit von der wäßrigen Lösung abgetrennt werden, indem die beiden flüssigen Phasen vermöge der Verschiedenheit ihrer Dichten in einem Trennbehälter voneinander getrennt und die flüssigen Kohlenwasserstoffe oder das organische Lösungsmittel aus dem Wascil-und/oder Regeneriersystem ausgeschieden werden, während die wäßrige Phase im Kreislauf des Waschmittels verbleibt.
  • Diese bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die meisten der dort verwendeten Waschmittel in den organischen Lösungsmitteln oder in den Kohlenwasserstoffphasen in beträchtlichen Mengen löslich sind, so daß ein Verlust an dem wirksamen Bestandteil des Waschinittels entsteht. Andererseits werden auch Teile der Kohlenwasserstoffphase von der wäßrigen Phase aufgenommen, was Nachteile bei der Regenerierung nach sich zieht.
  • As ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und Waschmittel für das Auswaschen von CO2 und/oder H2S in Gegenwart von flüssigen Kohlenwasserstoffen oder organischen Lösungsmitteln anzugeben, die in diesen FlEssigkeiten nur eine minimale Löslichkeit aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß als Waschmittel wäßrige Lösungen von Salzen schwacher Säuren verwendet werden.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Vorliegen einer flüssigen organischen Phase, insbesondere einer flUssigen Kohlenwasserstoffphase, an irgendeiner Stelle des Wasch- und Regenerierkreislaufes nur ein kleiner Teil der bekannten Waschmittel eingesetzt werden kann, ohne daß eine Extraktion des Absorptionsmittels in der flüssigen Kohlenwassersto ffpliase stattfindet. Dementsprechend umfaßt die Erfindung die Anwendung nur solcher alkalischer Absorptionsmittel, bei denen eine schwache anorganische oder organische Säure salzartig gebunden ist, wie z.B. die Alkalisalze der Kohlen- und Phosphorsäure oder der organischen Aminosäuren, wie Kaliumaminopropionat oder der organischen Aminosulfonsäuren,wie Kaliumtaurinat und die Derivate dieser Verbindungen.
  • Die Erfindung sei weiterhin anhand einiger Zahlenbei spiele verdeutlicht.
  • Beispiel 1: 1000 Nm3/h Röhrenofenspaltgas mit ca. 1 % 602 werden bei einem Druck von 6 ata durch eine Wäsche von CO2 befreit.
  • Als Waschmittel dienen ca. 25 kg einer 25 %igen Ldsung von Monoäthanolamin. Die Umlaufgeschwindigkeit des Waschmittels bertägt ca. 125 kg/h.
  • Vor der Wäsche befindet sich das Gas nach der Kompression und Kühlung am Taupunkt und verläßt den KompressorkUhler mit einer Temperatur von 30 00. Auf dem Wege zum und vor allem im Waschturm kUhlt sich das Gas um 2 bis 3 ° abO Dadurch kondensieren stflndlich 0,5 bis 1 kg schwere Kohlenwasserstoffe aus und vermischen sich mit der Monoäthanolamin-Lösung. Vor Weiterleiten der wäßrigen Lösung in die Regeneriereinrichtungen läßt man die Mischung im Sumpf der Waschsäule selbst oder in einem nachgeschalteten Trennkessel genügend lange verweilen, damit sich wäßrige Phase und Kohlenwassorstoffphase, vermöge der Verschiedenheit ihrer spezifischen Gewichte, voneinander trennen können. Die Kohlenwasserstoffphase wird kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit abgezogen und aus dem Kreislauf entfernt. Pro Betriebstag sammeln sich ca, 12 bis 24 ko eines relativ hoch siedenden Kohlenwasserstoffgemi sches an. Nach einer Analyse enthält es 0,03 bis 0,1 kg Monoäthanolamln. Die Verarmung der Monoäthanolamin-Lösung beträgt also pro Tag 0,5 bis 1,5 % der eingesetzten Monoäthanoleminmenge.
  • Eine Analyse der wäßrigen Phase dagegen ergibt einen Gehalt von ca. 0, bis 1,0 kg Kohlenwasserstoffen.
  • Die Monoäthanolamin-Lösung wird also einerseits durch laufende Verarmung an Monoäthanolamin, andererseits durch Verunreinigung mit gelösten Kohlenwasserstoffen geschädigt. Ein besonderer Nachteil ist hierbei, daß die in der wäßrigen Phase gelösten Kohlenwassertoffe Schwierigkeiton bei der Regenerierung hervorbringon, insbosondere dadurch, daß sie bei der Regenerierung, infolge der tabei @@@rschenden hohen Temperatur, rasch polymerisieren und dabei die Regenoriereinrichtungen verstopfende Harze ausscheiden.
  • Beispiel 2: Wiederum sollen 1000 Nm3/h des im Beispiel 1 genannten Röhrenofenspaltgases bei einem Druck von 6 ata von C02 befreit werden.
  • Als Waschmittel dienen -25 kg einer 30 »aigen wäßrigen Lösung von Kalium-N-Methyl- α -aminopropionat. Die Dichte der Lösung beträgt ca. 1,2, ihre Umlaufgeschwindigkeit ca. 125 kg/h.
  • Die. Menge der stündlich auskondensierten Kohlenwasserstoffe beträgt 0,5 bis 1 k@. Wie im Beispiel 1 besehrieben, wird die Kohlenwasserstoffphase stündlich oder von Zeit zu Zeit abgezogen und aus dem Kreislauf entfernt. Pro Betriebstag sammeln sich damit ca. 12 bis 24 kg eines relativ hoch siedenden Gemisches von Kohlenwasserstoffen an Wie, sich aus Analysen ergibt, enthält dieses Gemisch kein oder nur Spuren von Kalium-N-Methyl- α -aminopropionat.
  • Eine Analyse der wäßrigen Phase ergibt, daß in ihr nur ca. 0,1 bis 0,15 kg Kohlenwassetstoffe enthalten sind.
  • Bei Anwendung der wäßrigen Lösung des Salzes einer schwachen Säure entsteht also keine Verarmung der Waschlösung an dem aktiven Bestandteil. Die Verunreinigung der Waschlösung mit Kohlenwasserstoffen ist nur geringfügig, so daß die Schwierigkeiten bei der Regenerierung und de Verharzungen in den Regeneriereinrichtungen erheblich verringert werden Außerdem hat die Salzlösung noch den Vorteil, daß sich die Phasen erheblich schneller und sauberer voneinander trennen.
  • Beispiel 3: 1000 Wm3/h eines Spaltgases mit ca. 0,05 ,« G02 und ca. 0,5 % N S werden bei einem Druck von 25 ata durch eine Wäsche von CO2 und H2S befreit.
  • Als Waschmittel werden 25 kg einer ca. 30 %igen wäßrigen Lösung von Diäthanolamin verwendet. Die UmlauRgeschwindigkeit des Waschmittels beträgt ca. 125 kg/h.
  • Das Gas befindet sich oberhalb seines Taupunkts, so daß eine Ausscheidung von flüssigen Kohlenwasserstoffen während des Waschvorganges nicht eintritt. Infolge des relativ hohen Schwefelgehaltes bilden sich jedoch in der Waschlösung schwefelhaltige Verbindungen, die bei der Regenerierung unter dem Einfluß der dort herrschenden hohen Temperatur polyrnerisieren und schon nach wenigen Tagen Verstopfungen durch iiaizausscheidungen in den Regeneriereinrichtungen verursachen.
  • Zur Reinigung der Waschlösung von diesen schwefelhaltigen Verbindungen wird sie vor dem Weiterleiten in die Regeneriereinrichtungen mit ca. 10 kg eines chlorierten Kohlenwasserstoffs, z.B. Trichloräthylen oder Trichloräthan, in innige Berührung gebracht, worauf die beiden Phasen in einem Trennkessel voneinander getrennt werden und die wäßrige Phase in die Regeneriereinrichtungen weitergeleitet wird.
  • Von dem chlorierten Kohlenwasserstoff werden stUndlich ca. 2 kg zwecks destillativer Rückgewinnung des reinen Lösungsmittels aus dem Kreislauf entnommen. Der entnommene Anteil enthält nach Analysen ca. 0,1 kg Diäthanolamin. Das entspricht einer Verarmung der Waschlösung von stündlich ca. 1,3 N.
  • Auch die wässrige Lösung nimmt von dem chlorierten Kohlenwasserstoff einen Anteil von ca. 0,1 kg auf, der bei der Regenerierung verlorengeht.
  • Bei Anwendung einer wäßrigen Lösung von DiEthanolamin zum Auswaschen von 0% und II2S tritt also bei Gegenwart von chlorierten Kohlenwasserstoffen eine Schädigung der Waschlösung durch fortwährende Verarmung an Diäthanolamin ein. DarUber hinaus ergibt sich auch ein laufender Verlust an chloriertem Kohlenwasserstoff.
  • Beispiel 4: Das gleiche Gas wie im Beispiel 3 wird zur Entfernung des CO2 und des H2S mit IMalium-N-Methyltaurinat gewaschen, wobei eine ca. 30 %ige wäßrige Lösung angewandt wird. Um die schwefelhaltigen Produkte, die sich während des Waschvorgangs in der waßrigen Waschlösung bilden und die in der Regeneriersäule zu 11arzausecheidungen Veranlassung geben würden, zu entfernen, wird die Waschlösung mit ca. 10 kg chlorierten Kohlenwasserstoffen zusammengebracht und nach deren Trennung in die Regeneriereinrichtungen weitergeleitet.
  • Wie Analysen ergeben, enthält die wäßrige Waschlösung praktisch keine chlorierten Kohlenwasserstoffe. Andererseits sind auch die als Lösungsmittel dienenden chlorierten Kohlenwasserstoffe praktisch frei von Kalium-N-Methyltaurinat.
  • Durch Anwendung des Salzes einer schwachen Säure tritt also weder eine Vcrarmung, an dem wirksamen Bestandteil der Waschlösung, noch ein Verlust an chlorierten Kohlenwasserstoffen auf.
  • Die Anwendung der Salze von schwachen Säuren hat außerdem noch den Vorteil, daß sich die wäßrige Phase von der Kohlenwasserstoffphase schneller trennt; und die destillative RUckgewinnung des Lösungsmittels einfacher vollzieht.
  • 6 Patentansprüche

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff aus einem Gasgemisch mittels in der Wärme regenerierbaren wäßrigen alkalischen Lösungen, wobei die Wäsche und/oder dle Regenerierung in Gegenwart von organischen Flüssigkeiten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel wäßrige Lösungen von Salzen schwacher spuren verwendet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnnet, daß als Waschmittol wäßrige Lösungen von Alkalisalisalsen der Kohlensäure verwendet werden.
  3. 3. Vorfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel wäßrige Lösungen von Alkalisalzen der Phosphorsäure verwendet werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel wäßrige Lösungen von Alkali salzen organischer Aminosäuren verwendet werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel wäßrige Lösungen von Alkalisalzen organischer Aminosulfonsäuren verwendet werden.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschmittel wäßrige Lösungen von Alkalisalzen von Derivaten der Säuren verwendet werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4504287A (en) * 1981-09-11 1985-03-12 Compagnie Francaise De Raffinage Method of purifying a gas mixture containing undesirable gas compounds

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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