DE2320654A1

DE2320654A1 - Verfahren zur entfernung von kohlendioxid und/oder schwefelwasserstoff und anderen sauer reagierenden gasen aus gasgemischen unter regeneration der absorptionsloesungen durch behandeln mit verbrennungsgasen

Info

Publication number: DE2320654A1
Application number: DE2320654A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Giammarco; Paolo Giammarco
Original assignee: VETROCOKE COKAPUANIA SpA
Current assignee: VETROCOKE COKAPUANIA SpA
Priority date: 1972-04-26
Filing date: 1973-04-24
Publication date: 1973-11-15
Also published as: FR2182088B1; JPS4947256A; RO65681A; US3897227A; ES413996A1; FR2182088A1; ZA732604B; BE798647A; AU463315B2; DD105725A5; GB1434372A; AU5467773A; IT954765B; NL7305778A; CA981423A

Description

Porto Marghera (Venezia) / Italien

Giuseppe GIAMMARCO Venezia / Italien

ⁿ Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff und anderen säuer reagierenden Gasen aus Gasgemischen unter Regeneration der Absorptionslösungen durch Behandeln mit Verbrennungsgasen "

Priorität: 26. April 1972, Italien, Nr₀ 68 286-A/72

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Kohlen-Schwefelwasserstoff und

dioxid und/oder / anderen sauer reagierenden Gasen aus Gasgemischen unter Regeneration der Absorptionslösungen durch Behandeln mit Verbrennungsgasen.

Es sind zwei grundlegende Verfahren zur Regeneration von gasförmige Verunreinigungen enthaltenden Absorptionslösungen bekannt: a) Behandlung der zu regenerierenden Absorptionslösung in einer sogenannten Regenerationskolonne im Gegenstrom mit Wasserdampf, der im allgemeinen durch Erhitzen der Absorptionslösung selbst auf den Siedepunkt erhalten wird. Zu diesem Zweck ist am Kolonnenboden ein Aufkocher angeordnet, der von außen mit Wasserdampf beheizt wird;

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b) Behandlung der zu regenerierenden Absorptionslösung mit Luft

nach den in den italienischen Patentschriften 470 758,

/zu regenerierende Absorptions-/ 518 145 und 545 908 beschriebenen Verfahren. Diel/lösung wird mittels eines Erhitzers erhitzt, der von außen mit Wasserdampf oder einem anderen Wärmeträger beheizt wird, und anschließend zur Desorption in der Regenerationskolonne mit Luft behandelt.

Die beiden bekannten Verfahren bestehen im wesentlichen darin, daß eine brennbare Substanz in einem Kessel verbrannt wird,.wo-

/thermischen Nutzunqsqrad/

bei Wasserdampf mit einem ]/ von bekanntlich 85 bis 90 Prozent gebildet wird, und daß der so hergestellte Wasserdampf im Aufkocher oder im Erhitzer der Regenerationskolonne verwendet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff und anderen sauer rea-

unter Regeneration der absorptionslösungen gierenden Gasen aus Gasgemlsehenj/zu schaffen, das im Vergleich zu den bekannten Verfahren einfacher, billiger und unter wesentlich geringerem Wärmeverbrauch für die Regeneration der Absorptionslösungen arbeitet. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff und anderen sauer reagierenden Gasen aus Gasgemischen in einer Absorp.tionsstufe, in der das zu reinigende Gasgemisch mit einer Absorptionslösung in Kontakt gebracht wird, und einer Regenerationsstufe, in der die in. der Absorptionslösung absorbierten Gase in der Wärme entfernt werden, das dadurch gekennzeichnet

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ist, daß man eine brennbare Substanz in direktem Kontakt mit der zu regenerierenden Absorptionslösung verbrennt und die Verbrennungsgase mit dem durch die Verbrennungswärme erzeugten Wasserdampf vermischt und dieses Gasgemisch in Kontakt mit der zu regenerierenden Absorptionslösung bringt.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird also eine geeignete Absorptionslösung zwischen einer Absorptionsstufe und einer Regenerationsstufe im Kreislauf geführt. In der Absorptionsstufe wird die Lösung in Kontakt mit dem zu reinigenden Gasgemisch gebracht, wobei sauer reagierende gasförmige Verunreinigungen entfernt werden. In der Regenerationsstufe wird die zu regenerierende Absorptionslösung in der Wärme unter äußerer Wärmezufuhr mit Wasser-

Verbrennunqs-/ dampf und desorbierend wirkenden/gasen, behandelt, um die in der Absorptionslösung absorbierten gasförmigen Verunreinigungen zu entfernen. Die Art der verwendeten Absorptionslösung hängt von der Art der sauer reagierenden Gase ab, die aus Gasgemischen abgetrennt werden sollen. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur getrennten oder gemeinsamen Absorption von

gasförmigen Verunreinigungen, wie COp, HpS- oder HCN, unter Vereiner metall
Wendung / wäßrigen Alkalijbarbonatlösung, die gegebenenfalls durch Zusatz von As₂O,, Glycin oder anderen Aminosäuren, Äthanolaminen, Borsäure oder ähnlichen aktivierenden Substanzen aktiviert sind, wäßriger Lösungen von Alkalimetallsalzen von Aminosäuren (Alkazid-Verfahren), Lösungen von Äthanolaminen in Wasser oder in organischen Lösungsmitteln oder Lösungen von Alkaliphosphaten, Phenolaten oder Boraten.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine brennbare Substanz in direktem Kontakt mit der zu regenerierenden Absorptionslösung ver-

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brannt. Der Ausdruck "Verbrennung der brennbaren Substanz in direktem Kontakt mit der zu regenerierenden Absorptionslösung" bedeutet, daß die bei der Verbrennung gebildete Flamme in echte (körpei-liche) Berührung mit der Absorptions lösung kommt und/oder die Absorptionslösung zumindest durch direkte Strahlungswärme aufgeheizt wird. Die gebildete Verbrennungswärme wird direkt zu.-; Erzeugung von Wasserdampf aus der Absorptionslösung selbst verwendet. Der mit den Verbrennungsgasen vermischte Wasserdampf wird in Kontakt mit der Absorptionslösung gebracht und zur Entfernung der in dieser Lösung absorbierten gasförmigen, sauer reagierenden Verunreinigungen verwendet. Wie aus den nachstehenden Ausführungen hervorgeht, kann die Verbrennung der brennbaren Substanz auch in direktem Kontakt mit Wasser erfolgen.

In Tabelle I.sind die Eigenschaften des desorbierend wirkenden Gasgemisches aus Viasserdampf und Verbrennungsgasen zusammen mit verschiedenen Brennstoffarten aufgeführt.

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Tabelle I

Brennstoff

Dampf,
Vol.-ίί

Verbren- ' Taupunkt, nungsgas, i O_n Vol.-Sä I °

Zusammensetzung des desorbi.erend wirkenden Gasgemisches, VoI.-%

ο co to

Wasserstoff Methan

Naphtha (C = 88%; H₂ = 12%)

gereinigtes Abgas

(H₂ = 65%; CH₄ = 10%;

N₂ = 2036; Ar = 5%) Kohle

66	,8
65
67	,3

65	,7

66,6

33,2

35

32,7

34,3

33,4

93,1 90,8

90,7 91,5

89,1

= 78,3; N₂ = 21,7;

= O

H₂O = 71,34; N₂ = 25,3; CO₂ = 3,36 H₂O = 71,12; N₂ = 24,3; CO₂ = 4,58

H₂O = 73,06;

= 25,2; CO₂ =1,i5 Ar = 0,58

H₂O =66,6; N₂ = 26,4; CO₂ = 7

CJ

O CD Ol

Das Verfahren der Erfindung hat unter anderem den bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil, daß es ohne einen Kessel zur Dampferzeugung oder den Aufkocher bzw. den Erhitzer, in dem der Wasserdampf in der Regenerationskolonne verwendet wird, arbeitet.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Wärmeverbrauch in der Regenerationsstufe beträchtlich vermindert wird. Dies hat folgende zwei Hauptursachen:

Wie bereits erwähnt, wird für die Regeneration der erschöpften Absorptionslösung ein Gasgemisch aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen verwendet. Bekanntlich sind die einzelnen Gasbestandteile der Verbrennungsgase bei der Desorption genau so wirksam wie der Wasserdampf, wobei aber zu ihrer Herstellung kein entsprechender Wärmeaufwand nötig ist. Aus Spalte 1 der Tabelle I läßt sich beispielsweise entnehmen, daß das desorbierend wirkende Gasgemisch zu 65 bis 68 Volumprozent aus Wasserdampf und zu 32 bis 35 Volumprozent aus Verbrennungsgasen besteht, d.h., daß einem Wärmeverbrauch für nur 65 bis 68 Volumteile Viasserdampf ein Desorptionsvermögen von. 100 Volumteilen gegenübersteht.

Der zweite Grund liegt darin, daß die Temperatur des desorbierend wirkenden Gasgemisches auf Grund der Gegenwart der Verbrennungsgase etwa 90°C beträgt, wie sich aus Spalte 2 von Tabelle I entnehmen läßt. Infolgedessen weist die Regenerationskolonne im erfindungsgemäßen Verfahren eine Maximaltemperatur von etwa 90°C auf. Der Wärmeverbrauch zur Erwärmung der erschöpften Absorptionslösung in der Regenerationsstufe ist deshalb deutlich geringer als der entsprechende Wärmebedarf bei der Regeneration mit Wasserdampf gemäß dem vorstehend unter a) genannten bekannten

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Verfahren, bei dem die erschöpfte Absorptionslösung auf 110 bis 115°C erwärmt werden muß.

Es ist außerdem festzustellen, daß die zu regenerierende Absorptionslösung beim erfindungsgemäßen Verfahren in die Regenerationskolonne mit einer Temperatur von etwa 80 bis 85°C eingespeist wird. Diese Absorptionslösung unterliegt bei der Druckbzw. Entspannung,/

verminderung / die beim. Übergang von der Absorptionsstufe zur Regenerationsstufe/
/ auftritt, keiner wesentlichen Temperaturänderung. Bei

den bekannten Verfahren unterliegt die durch Wärmeaustauscher auf eine Temperatur von etwa 100⁰C vorerhitzte Lösung oder die

Absorptions-Regenerations-/ Lösung, die wie bei den isothermen/Cyclen mit einer Temperatur von etwa 105 bis 110⁰C aus der Absorptionskolonne kommt, einer Druckverminderung, bei der die Temperatur im allgemeinen auf 90 bis 92°C sinkt. Es ist bekannt, daß der Wasserdampf, der bei dieser Druckverminderung freigesetzt wird, nur eine schwache

desorbierende Wirkung aufweist. Schließlich hat man bei den beerheblichen
kannten Verfahren einen / Wärmeverbrauch für das Erhitzen der Lösung entlang der Regenerationskolonne von 90 ^is 92°C auf etwa 110 bis etwa 115⁰C

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß der Wärmeverbrauch für die Regeneration der Absorptionslösung im Verfahren der Erfindung um mindestens 50 Prozent niedriger ist, als bei den mittels Erhitzen der Absorptionslösung auf den Siedepunkt arbeitenden Verfahren. Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich im allgemeinen ein Verbrauch von 400 bis 600 Kcal/Nm absorbiertes COp. Dabei ist aber zu berücksichtigen, daß es sich um die theoretischen Kalorienwerte des Brennstoffs handelt, wobei eventuelle Wärmeverluste in der Vor-.

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richtung, wie im Kessel oder Erhitzer, nicht berücksichtigt sind.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sich die Temperatur der Regenerationsstufe stark der Temperatur der Absorptionsstufe annähert, wodurch die zwischen

bzw. Wärmeaustauscher

den beiden Stufen eingeschalteten Heizeinrichtungen/sich wesentlich vereinfachen lassen. Dieser Vorteil ist besonders wichtig, wenn zur Absorption Äthanolaminlösungen oder Lösungen von Alkalimetallsalzen von Aminosäuren verwendet werden, insbesondere

der
bei der Absorption von HpS,bei/Absorptionstemperatüren von etwa

40 bis 60⁰C nötig sind. /

Die Temperatur der Regenerationsstufe kann mit der Temperatur der Absorptionsstufe zusammenfallen, so daß man zu einem vorteil-

Abs orpt ions-Reqcnerations-Kreislauf/

hafteren isothermen / gelangt, als es bei den bekannten Verfahren der Fall ist, bei denen nicht - wie im Verfahren der ' Erfindung - die Regenerationstemperatur erniedrigt, sondern die Absorptionstemperatur auf 105 bis 115°C erhöht wird, was nachteilig ist.. Diese Temperaturen liegen über den optimalen Absorptionstemperaturen. =

Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Nachteil einer Veränderung und eines Abbaus der Absorptionslösungen durch Oxidation einiger darin enthaltener

Verbindungen vermieden wird. Diese Oxidation ist auf die Verwendern bekannten dung von Luft zur Desorption gemäß/Verfahren b) zurückzuführen.

Es ist bekannt, daß durch Zusatz von AspO^ (Arsenitlösungen) aktivierte Alkalicarbonatlösungen ihre Absorptionswirkung durch Oxijiation des Arsenits zum Arsenat verlieren. Das Arsenat muß aus

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den Lösungen entfernt werden.

Außerdem ist es bekannt, daß Äthanolaminlösungen oder durch Zusatz von Äthanolaminen aktivierte Alkalicarbonatlösungen und Lösungen von Alkalimetallsalzen von Aminosäuren auf Grund der vorgenannten Oxidation durch molekularen Sauerstoff enthaltende Gase nicht zur Reinigung solcher Gase verwendet werden können, selbst wenn sie nur geringe Mengen von Sauerstoff enthalten. Alkalicarbonatlösungen, die durch Glycinzusatz aktiviert sind, sind jedoch oxidationsbeständiger.

Schließlich ist es bekannt, daß im Fall von f^S enthaltenden Gasgemischen durch Sauerstoff, insbesondere bei Verwendung von Luft als Desorptionsmittel eine langsame Umwandlung der Alkalisulfide (durch Absorption von HpS entstanden) in Thiosulfate eintritt. Die Lösung ändert sich also in ihrer Zusammensetzung und muß von Zeit zu Zeit erneuert werden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß der Brennstoff genau mit der zur Verbrennung stöchiometrisch erforderlichen Menge an Luft (oder anderen molekularen Sauerstoff enthaltenden Gasen, auch wenn diese weniger als 21 Prozent Sauerstoff enthalten) verbrannt wird, wcbei jeder Luftüberschuß vermieden und ein vollkommen sauerstoffreies Verbrennungsgas gebildet wird. Es sind Verbrennungsvorrichtungen bekannt, die Verbrennungsgase mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 50 ppm erzeugen.

Eine Verwendung der Verbrennungsgase als desorbierend wirkende Gase wurde bisher nicht vorgeschlagen oder durchgeführt. Dies ist auf die allgemeine Ansicht zurückzuführen, daß der hohe

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COp-Gehalt dieser Verbrennungsgase die COp-Beseitigung aus den Absorptionslösungen, in denen das COp vorher absorbiert wurde, verhindert.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Abtrennung des COp aus der zu regenerierenden Absorptionslösung dadurch ermöglicht, daß die Verbrennungsgase mit einem Überschuß an Wasserdampf vermischt werden, so daß die COp-Konzentration im desorbierend wir-

etwa
kenden Gasgemisch auf/1,2 bis 4 Prozent vermindert wird; vgl. Spalte 3 von Tabelle I sowie auch die niedrigeren Werte, wie sie nachstehend angegeben werden.

Zur Bestimmung des Regenerationsgrades, den man bei der Behandlung einiger Absorptionslösungen mit Gasgemischen aus Wasser-" dampf und Verbrennungsgasen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält, werden zwei Versuchsreihen durchgeführt.

Die erste Versuchsreihe wird mit'einem Verbrennungsgas mit einem COp-Gehalt von etwa TO Prozent bei Raumtemperatur ausgeführt. Dies entspricht einen Verbrennungsgas, das bei der Verbrennung von Methan oder hauptsächlich aus Methan bestehendem Erdgas erhalten wird. Dieses Verbrennungsgas wird bei verschiedenen Temperaturen durch Behandlung mit warmem Wasser oder wäßrigen Lösungen mit Wasserdampf gesättigt. Man erhält auf diese Weise Gasgemische aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen, bei denen mit steigender Temperatur (Taupunkt) und steigendem Wasserdainpfgehalt die CO^- Konzentration abnimmt.

Im Diagramm der Fig. 1 ist auf der Ordinate die Temperatur des

aufgetragen desorbierend wirkenden Gasgemisches / . Dementsprechend sinkt

die C02~Konzentration von anfänglich 10 Prozent aufgrund der stei-

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genden Wasserdampfmengen. Auf der Abszisse ist die COp-Sättigungs-

aufgetragen,
konzentration " / die nach dem Versuch erreicht wird, d.h.

nach der Behandlung der zu regenerierenden Absorptionslösung mit dem desorbierend wirkenden Gasgemisch.

Die Regenerationstemperatür ist in den vorliegenden Versuchen genau so hoch wie die Temperatur des desorMerend wirkenden Gasgemisches. Es ist jedoch festzuhalten, daß erfahrungsgemäß die Temperatur der zu regenerierenden Absorptionslösung merklich höher (etwa 3⁰C) ist als die Temperatur des im desorbierend wirkenden Gasgemisch enthaltenen reinen Wasserdampfs. Die ein-

/a bis d/
zelnen Kurven^im Diagramm der Fig. 1 beziehen sich auf die in den Versuchen verwendeten verschiedenen wässrigen Lösungen (a) bis (d) der nachstehend angegebenen Zusammensetzung. Es handelt sich dabei um die am häufigsten verwendeten Lösungen zur CO₂~Ent-

fernung aus Gasgemischen. Andere Absorptionslösungen verhalten sich ähnlich.

Dem Diagramm ist zu entnehmen, daß bei allen untersuchten Lösungen die Regeneration mittels eines Gasgemisches aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen leicht die in -der modernen Reinigungstechnik erforderlichen CC^-Sättigungsgrade erreicht.

Beispielsweise erhält man im erfindungsgemäßen Verfahren bei der Verwendung von Methan als Brennstoff ein Gasgemisch mit einem COo-Gehalt von 3,36 Prozent und einer Sättigungstemperatur von 90,8⁰C (Taupunkt). Nach Durchführung der Regeneration bei dieser Temperatur erreicht man folgende Regenerationsgrade:

(a) Arsenitlösung (K~O = 200 g/Liter; As O₇ = 140 g/Liter): 3,5 %

(b) Lösung von Glycin und Borsäure (K₃O = 250 g/Liter;

Glycin = 50 g/Liter; Borsäure = 10 g/Liter): 17 %

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(c) Glycinlösung (K₃O = 250 g/Liter; Glycin = 50 g/Liter): 21,6 %

(d) Mit Diäthanolamin aktivierte Lösung (K₂O = 250 g/Liter; Diäthanolamin = 30 g/Liter): 24,6 %.

Alle diese Werte genügen den praktischen Erfordernissen.

In einer zweiten Versuchsreihe wird ein in Tabelle I als gereinigtes Abgas bezeichnetes Brenngas verwendet, das Verbrennungsgase mit einem CO_-Gehalt von etwa 5 Prozent liefert. Derartige Verbrennungsgase können durch Verbrennung eines bei der Ammoniak-Synthese erhaltenen gereinigten Abgases der durchschnittlichen Zusammensetzung 63 Prozent Wasserstoff, 12 Prozent Methan, 20 Prozent Stickstof f und 5 Prozent Argon erhalten werden. (Bei der Ammoniak-Synthese wird das eingesetzte entschwefelte Mischgas, das neben Stickstoff und Wasserstoff noch beträchtliche Mengen Kohlenmonoxid und Kohlendioxid enthält, mit Wasserdampf katalytisch konvertiert. Kohlenmonoxid wird dabei zur Erzeugung zusätzlichen Wasserstoffs verwendet. Nach der Abtrennung des Kohlendioxids wird das Gas fraktionierend destilliert. Hierbei fällt eine Synthesegasfraktion (N₂ + 3H„) sowie die Abgas fraktion der angegebenen Zusammensetzung an). Die aus diesem Abgas erhaltenen Verbrennungsgase sind aufgrund ihres niedrigen CO_-Gehalts für das erfindungsgemäße Verfahrend besonders geeignet. In modernen Ammoniak-Syntheseanlagen genügt die verfügbare Menge an Abgas zur Regenerierung der zur C0₂-Entfernung aus dem konvertierten Gas verwendeten Lösung.

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Die entsprechenden Ergebnisse sind im Diagramm der Fig. 2 wiedergegeben. Auch hier beziehen sich die Kurven a bis d auf die in den Versuchen verwendeten wässrigen Lösungen (a) bis (d) der nachstehend angegebenen Zusammensetzung. Es läßt sich feststellen, daß man bei Verbrennung der genannten Abgase ein Gasgemisch mit einem CO₂-Gehalt von 1,33 Prozent bei einer Temperatur (Taupuril·
Regenerationsgrade:

Temperatur (Taupunkt) von 91,4°C erhält. Man erreicht folgende

(a) Arsenitlösung (K₂O = 200 g/Liter; As₃O₃ = 140 g/Liter): 5,4 %

(b) Lösung von Glycin und Borsäure (K₃O = 250 g/Liter;

Glycin = 50 g/Liter; Borsäure = 10 g/Liter): 13 %

(c) Glycinlösung (K₃O =250 g/Liter; Glycin = 50 g/Liter): 15 %

(d) Mit Diäthanolamin aktivierte Lösung (K₃O = 250 g/Liter, Diäthanolamin =30 g/Liter)% . 17 %

Diese Vierte liegen deutlich günstiger als die in der ersten Versuchsreihe erhaltenen Werte und sie sind für praktische Reinigungszwecke in vollem Umfang ausreichend.

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Weitere Versuche werden mit verschiedenen Ä'thanolaminlösungen durchgeführt. Es läßt sich feststellen, daß auch diese Lösungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in ausreichendem Umfang regeneriert werden können. Die zahlenmäßigen Ergebnisse zeigen jedoch in Abhängigkeit von der Versuchsdauer gewisse Unstimmigkeiten in Bezug auf die in der Literatur angegebenen Werte für den COo-Partialdruck von Äthanolaminlösungen im endgültigen Gleichgewicht (vgl. Danckwerts & Sharma, "The Chemical Engineer", Oktober 1966, S. CE256 und CE258).

In den Fig. 1 und 2 sind die in einem weiten Temperaturbereich erhaltenen Versuchsergebnisse aufgeführt. Daraus ist zu entnehmen, daß der Regenerationsgrad, der sich bei einer Änderung der Tem-

wirkenden
peratur des desorbierend / Gasgemisches ergibt, entweder erhöht wird, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn weiterer Wasserdampf von außen zugeführt wird, oder erniedrigt wird, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn die zu regenerierende Lösung bei unzureichender Temperatur in die Regenerationskolonne eingespeist wird.

Die Anwesenheit von CO₂ im desorbierend wirkenden Gasgemisch stellt offensichtlich in Reinigungsverfahren, die die Beseitigung von H₂S, HCN oder anderen gasförmigen sauer reagierenden Verunreinigungen als CO₂ zum Ziel haben, kein Hindernis dar. Im Falle von H₂S begünstigt vielmehr die Anwesenheit von CO₂ im flüssigen Desorptionsmittel die Entfernung von H₂S. Dies ist chemisch leicht zu verstehen, da COp eine stärkere Säure als H₂S ist und infolgedessen diese freisetzt.

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Bei der Verwendung von Wasserstoff als Brenngas tritt überhaupt kein CO₉ im Verbrennungsgas auf.

Der Brennstoff kann anstelle von Luft auch mit anderen, einen beliebigen Sauerstoffgehalt aufweisenden Gasgemischen verbrannt werden. Besonders wichtig sind Gasgemische mit einem Sauerstoffgehalt unter 21 Prozent, insbesondere solche mit einem sehr niedrigen Sauerstoffgehalt. Beispiele für solche Gemische' sind unreiner Stickstoff mit einem Sauerstoffgehalt von 2 bis 6 Prozent, wie er als Nebenprodukt bei der Destillation flüssiger Luft bei niedrigen Temperaturen anfällt, und Verbrennungsgase mit einem Sauerstoffgehalt von im allgemeinen 2 bis 5 Prozent, bei denen

fühlbaren
ein Teil der/Wärme bereits vorher in Heizeinrichtungen verwendet

worden ist.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden diese Gasgemische mit niedrigem Sauerstoffgehalt mit vorzugsweise gasförmigem Brennstoff versetzt, wobei die Brennstoffmenge im entsprechenden Verhältnis zum Sauerstoffgehalt im Gasgemisch steht. Dann werden sie in eine Verbrennungskammer geleitet, wo vorzugsweise in Gegenwart von Katalysatoren eine vollständige Verbrennung durchgeführt wird.

In einigen Fällen ist es vorteilhaft, die Temperatur der- Verbrennungskammer zu erhöhen, indem man Verbrennungsgase von hsher Temperatur einleitet, die durch Verbrennen einer geringen Menge des Brenngases erhalten worden sind. Auf diese Weise entstehen sauerstoffreie desorbierend wirkende Gemische, insbesondere wenn man bei der Verbrennung einen Überschuß an Brenngas verwendet.

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Bei der vorgenannten Verwendung von sauerstoffhaltigen Gasen mit niedrigem Sauerstoffgehalt ist es vorteilhaft - wie bereits bekannt - die Temperatur der Regenerationskolonne ständig im Bereich von 85 bis 9O⁰C zu halten, wobei der Regenerationsstufe eine zusätzliche Wärmemenge zugeführt wird. Dies geschieht beispielsweise durch Erwärmen der zu regenerierenden Lösung vor ihrem Eintritt in die Regenerationskolonne oder durch Behandeln der aus der Verbrennungskammer kommenden Gase mit warmem Wasser in der sogenannten Abkühlkammer, wie nachstehend be

schrieben ist.

Die Fig. 3 bis 5 erläutern bevorzugte Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 3 gibt schematisch eine im Verfahren der Erfindung zu verwendende Regenerationskolonne wieder. Sie ist eine Kolonne, die mit Füllkörpern gefüllt oder mit anderen Einrichtungen versehen ist, die einen Kontakt zwischen der Flüssigkeit und dem strömenden Desorptionsmittel erlauben.

Am Kolonnenboden befindet sich eine Verbrennungszone 1, in der eine brennbare Substanz zusammen mit Luft verbrannt wird. Da das Verbrennungsgas möglichst sauerstoffrei sein muß, werden Brenner bevorzugt, die mit einer Vormischkammer für den Brennstoff (flüssig oder gasförmig) und die Verbrennungsluft versehen sind. Es sind spezielle, elektronisch gesteuerte Vorrichtungen bekannt, die die Herstellung von Verbrennungsgas mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 50 ppm erlauben.

Die Verbrennungsgase werden bei sehr hohen Temperaturen direkt in den Bodenteil der Regenerationskolonne (Verdampfungszone 2) einge-

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leitet, das aus einem hitzebeständigen Werkstoff gebaut ist. In dieser Zone 2 werden die Verbrennungsgase in Kontakt mit der von oben kommenden Absorptionslösung gebracht, wobei ein Teil des darin erhaltenen Wassers verdampft. Der Kontakt zwischen den Verbrennungsgasen und der Absorptionslösung in der Zone 2 kann mittels Füllkörpern, die aus hitzebeständigem und gegenüber der Lösung resistentem Material bestehen (korrosionsbeständiger Stahl oder Speziallegierungen),verstärkt werden. Diesen Kontakt kann man auch dadurch verbessern, daß man einen Teil der Lösung aus dem Bodenteil der Kolonne abzieht und mittels der Pumpe 5 und durch die Leitungen 6 und 7 wieder in die Kolonne zurückführt. Das gebildete Gemisch aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen steigt in der Regenerationskolonne im Gegenstrom zur Absorptionslösung nach oben, regeneriert diese und wird schließlich durch die Leitung 3 abgenommen.

Die zu regenerierende Absorptionslösung wird am Kopf der Regenerationskolonne durch die Leitung 4 eingespeist. Die Temperatur der Absorptionslösung wird nach üblichen bekannten Grundsätzen gewählt. Da die Lösung am Kolonnenboden eine Temperatur von etwa 9O°C aufweisen muß, die etwa der Temperatur des desorbierend wirkenden Gasgemisches entspricht, wird die Lösung im allgemeinen in die Kolonne mit einer solchen Temperatur (etwa 80 bis 85°C) eingespeist, daß sie die vorgenannte Temperatur am Kolonnenboden erreicht.

Fig. 4 gibt schematisch eine besonders bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder. Dabei wird die brennbare Substanz in direktem Kontakt mit Wasser ver-

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brannt. Das erhaltene Geraisch aus Wasserdampf und. Verbrennungsgasen wird anschließend in Kontakt mit der zu regenerierenden Absorptionslösung gebracht, um daraus die absorbierten gasförmigen, sauer reagierenden Verunreinigungen zu entfernen. Diese Vorrichtung weist zahlreiche praktische Vorteile auf und erlaubt es unter anderem, daß die Verbrennungszone in einiger Entfernung und getrennt von der Regenerationszone angeordnet werden kann.

In Fig. k stellt 1 eine Verbrennungszone dar, die einen Brenner " mit einer Vormischkammer für Brennstoff und Verbrennungsluft aufweist. Spezielle Kontroll- und Steuereinrichtungen ermöglichen die Erzeugung von sauerstoffreien Verbrennungsgasen.

Die Verbrennungsgase werden bei sehr hohen Temperaturen in die Abkühlkammer 10 eingeleitet, die aus einem Werkstoff gebaut ist, der gegen die hohen Temperaturen und die korrodierende -Wirkung der feuchten Verbrennungsgase resistent ist. Die Verbrennungsgase werden dort mit Wasser in Kontakt gebracht, das eingedüst oder auf Füllkörpermaterial verteilt wird. Dieses Wasser wird in diesem Fall vorzugsweise mittels der Pumpe 20 und durch die Leitungen 21 und 22 im Kreislauf geführt. Das in die Abkühlkammer 10 eingespeiste Wasser entspricht der Wassermenge, die üblicherweise bei Reinigungsverfahren zugesetzt wird, um die Konzentration der Absorptionslösung konstant zu halten. Wenn es die Wasserbilanz erforderlich macht, kann die Pumpe zusammen mit dem Wasser auch einen Teil der aus der Regenerationskolonne abgezogenen Lösung im Kreislauf führen.

In der Abkühlkammer 10 erhält man ein Gemisch aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen, das im allgemeinen einen maximalen Wasser-

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dampfgehalt aufweist, d.h. die gesamte Verbrennungswärme wird zur Dampfherstellung verwertet. Man kann aber auch das Gasgemisch im überhitzten Zustand erhalten, wenn es der Gewichtshaushalt des Wassers erfordert. Dieses Gemisch aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen wird durch die Leitung 11 in den Boden der Regenerationskolonne 12 eingespeist, in der es im Gegenstrom die von oben nach unten geführte Lösung, regeneriert, und schließlich am Kolonnenkopf durch die Leitung 13 abgenommen. Die Regenerationskolonne 12 ist eine übliche mit Füllkörpern versehene Kolonne.

Gelegentlich kann es vorteilhaft sein, daß der am Kopf der Regenerationskolonne 12 durch die Leitung 13 austretende Gasstrom in einem Kühler 14 abgekühlt wird. Dabei wird ein Teil des im Gasstrom enthaltenen Wasserdampfes kondensiert. Dieses Kondenswasser wird der Abkühlkammer 10 zugeführt. Vorteilhafterweise weist das in die Abkühlkammer 10 einge'speiste Wasser eine Temperatur auf, die möglichst nahe am Temperaturbereich von 80 bis 90°C liegt. Gegebenenfalls kann dieses Wasser mit einem Teil des desorbierend wirkenden Gasgemisches selbst erwärmt werden.

Wie bereits ausgeführt, weist die regenerierte Lösung am Boden der Kolonne 12 eine Temperatur von etwa 90⁰C auf. Diese Lösung wird mittels der Pumpe 15 in die Absorptionskolonne 16 eingespeist. Die Absorptionskolonne ist eine mit Füllkörpern oder anderen Kontakteinrichtungen versehene Kolonne.

In vielen Fällen wird bei der Absorption von CO₂ die regenerierte Lösung direkt ohne Zwischenkühlung der Absorptionskolonne zugeführt, d.h. bei einer Temperatur von etwa 90⁰C. Die Lösung

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erwärmt sich jedoch am Boden der Absorptionskolonne auf Grund der Reaktionswärme (je nach der Temperatur, mit dem das zu reinigende Gasgemisch der Absorptionskolonne zugeführt wird) um einige Grade und wird dann direkt durch die Leitung 17 ohne Zwischenschaltung von Heizeinrichtungen wieder in die Regenerationskolonne 12 eingespeist, wodurch sich der Kreislauf schließt. Auf diese Weise wird der bereits erwähnte, besonders

realisiert, vorteilhafte isotherme Absorptions-Regenerations-Kreislauf /

In anderen Fällen, beispielsweise bei der Absorption von HpS oder wenn eine sehr rasche COp-Entfernung erwünscht ist, ist es notwendig, die Absorptionstemperatur auf etwa 40 bis 60°C zu senken. In diesem Fall wird die regenerierte Lösung mittels der Kühleinrichtung 18 abgekühlt (beim sogenannten "split-stream"-Kreislauf wird bekanntlich nur ein Teil der Lösung abgekühlt). Die aus der Absorptionskolonne kommende verbrauchte Lösung wird beispielsweise in einem Wärmeaustauscher 19 erwärmt und an- ■ schließend in den Kopf der Regenerationskolonne 12 eingespeist.

Fig. 5 stellt eine Abänderung der erfindungsgemäß zu verwendenden Vorrichtung dar, die es erlaubt, einen Teil des im zu reinigenden Gasgemisch enthaltenen COp und bzw. oder HpS in reinem Zustand zu gewinnen und anderweitig zu verwerten.

Die Regenerationskolonne ist in zwei Abschnitte unterteilt. Der obere Teil besteht aus einer üblichen Regenerationskolonne 30 zur Desorption mit Wasserdampf. Die durch die Leitung 31 am Kolonnenkopf eingespeiste Lösung wird im Gegenstrom dem zum Abstreifen verwendeten Wasserdampf zugeführt und mittels Füllkörpermaterial in Kontakt gebracht. Der zum Abstreifen verwendete

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Wasserdampf wird in an sich bekannter Weise am Kolonnenboden mittels des Aufkochers 32 erzeugt, der mit von außen zugeführtem Wasserdampf oder mit heißem Prozessgas versorgt wird.

In dieser Kolonne 30 wird die Lösung nur teilweise regeneriert, d.h. in einem Maß, das ausreicht, um über die Kühleinrichtung 34 und die Leitung 35 nur einen Teil (im allgemeinen etwa die Hälfte) des absorbierten CO2 in reinem Zustand zu erhalten. In diesem Fall beträgt die Siedetemperatur der Lösung am Kolonnenboden nur 90⁰C. Im allgemeinen erreicht man diesen Zweck in der

•2 Praxis mit einer Wärmezufuhr von etwa 16 bis 20 kg Wasserdampf/m

Lösung.

Anschließend wird die Lösung am Boden der Kolonne 30 abgezogen und durch die Leitung 36 in die darunter angeordnete Kolonne 33 eingespeist, in der die Regeneration auf die vorstehend beschriebene Weise durch Desorption mittels des Gemisches aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen vervollständigt wird. Die aus dem Verbrennungsgas stammenden permanenten Gase und das aus der Lösung entfernte COp werden durch die Leitung 37 abgenommen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Reihe von Abänderungen möglich.

Eine Abänderungsmöglichkeit besteht darin, in die Abkühlkammer 10 der Fig. 4 heißes Wasser, das vorzugsweise eine Temperatur von 95 bis 98°C aufweist, einzuspeisen. Auf diese Weise erhöht sich im desorbierend wirkenden Gasgemisch die Konzentration an Wasserdampf, während die C02~Konzentration vermindert wird.

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Beispielsweise weist das nach Verbrennung von Methan e'rhaltene desorbierend wirkende Gasgemisch einen CC^-Gehalt von 1,96 Prozent bzw. 0,82 Prozent auf, je nachdem, ob die Temperatur des in die Abkühlkammer eingespeisten Wassers 95 oder 98°C beträgt. Der COp-Gehalt des aus inerten Synthesegasen erhaltenen desorbierend wirkenden Gasgemisches sinkt auf 0,82 Prozent bzw. 0,3^· Prozent. Auf diese Weise wird der (X^-Gehalt im desorbierend wirkenden Gasgemisch weiter gesenkt, und man erhält einen noch besseren Regenerationsgrad der Lösung.

Als Heißwasser, das in die Abkühlkammer 10 geleitet wird,

können auch Kondenswasser oder andere zur Verfügung stehende wässrige

heiße/Flüssigkeiten verwendet werden. Dieses Heißwasser kann auch in einem Kessel hergestellt werden, der unter Verbrennung des im Verfahren der Erfindung verwendeten Brennstoffs betrieben wird.

Eine weitere Abänderung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Verbrennungsluft und das Brenngas vor der Verbrennung mit Wasserdampf zu versetzen, beispielsweise durch Behandlung mit heißem Wasser. Auch dabei wird die Wasserdampfkonzentration im desorbierend wirkenden Gasgemisch erhöht, während die C02-Konzentration abnimmt. Beispielsweise wird bei Verwendung von Methan als Brenngas und bei einer Sättigung des Methans und der Verbrennungsluft bei 80, 85 bzw. 90⁰C der C0₂-Gehalt des desorbierend wirkenden Gasgemisches auf 2,55, 2,3 bzw. 1,77 Prozent gesenkt. Bei der Verwendung von gereinigtem Abgas und einer Sättigung bei 80, 85 bzw. 90⁰C sinkt der C0₂-Gehalt des desorbierend wirkenden Gasgemisches auf 0,85, 0,75 bzw. 0,61 Prozent. In diesem Fall ist der CO_P-Gehalt praktisch vernachlässig- - 30 9846/1063

bar und man gelangt zu noch besseren Regenerationsgraden in der Lösung.

Eine weitere Abänderung besteht in der umgekehrten Anordnung der Ausführungsform gemäß Fig. 5. Dabei wird zuerst die zu regenerierende Absorptionslösung mit dem Gasgemisch aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen regeneriert und anschließend, die Regeneration in einer üblichen Kolonne unter Desorption mit durch Aufkochen erzeugtem Wasserdampf vervollständigt.

Schließlich kann die zu regenerierende Lösung während des Abströmens in der Regenerationskolonne mit dem desorbierend wirkenden Gasgemisch, das an einer Stelle zwischen dem Kolonnenkopf und dem Kolonnenboden oder am Kolonnenboden eingeleitet wird, behandelt werden. Das an einer Stelle zwischen dem Kopf und Boden der Kolonne eingeleitete desorbierend wirkende Gasgemisch kann beispielsweise aus der Verbrennung von Methan oder anderen stark kohlenstoffhaltigen Brenngasen stammen, v/ährend das am Kolonnenboden eingeleitete Gasgemisch vorzugsweise aus der Verbrennung von Wasserstoff oder gereinigtem -Abgas, das wesentlich weniger Kohlenstoff enthält, stammt. In diesem Fall erhält man einen besseren Regenerationsgrad der Lösung.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl in ein- als auch in ziveistufigen '.'y-len gemäß den in der Technik üblichen Verfahrensweisen durchführen. Diese Verfahrensweisen werden aber so modifiziert, daß die Wärmezufuhr am Boden der Regeneratiorxskolonne durch die Einleitung des desorbierend wirkenden Gemisches aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen vorgenommen wird, während bei den üblichen Verfahren ein Aufkocher verwendet wird.

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Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispi'el.1

Erdgas in einer Menge von 130 000 nr/Std., das 11 Prozent COp enthält und sonst praktisch aus Methan besteht, wird mit einer mit 50 g/Liter Glycin aktivierten Kaliumcarbonatlösung bei einem Druck von 60 at bis zu einem Endgehalt von 1,5 Prozent COp gereinigt. Die Reinigungsanlage entspricht der in Fig. 4 wiedergegebenen Vorrichtung.

Bei der Wahl'der Abmessungen der Absorptionskolonne 16 geht man von folgenden Überlegungen aus: Partialdruck CO2 im Gas/Partialdruck COp in der Flüssigkeit = 2. Infolgedessen reicht zur Erreichung eines Reinigungsgrads von 1,5 Prozent CO₂ eine mit 70⁰C in die Absorptionskolonne 16 eingeleitete Lösung mit einem COp-Sättigungsgrad von 37 Prozent ohne weiteres aus.

Am Boden der Absorptionskolonne'16, wo das Gas einen Partialdruck von 6,6 at aufweist, erreicht man einen CO2"-Sättigungsgrad von 87 Prozent. Als Änderung im COp-Sättigungsgrad ergibt sich

spezifischen folglich 87 - 37 = 50, was einer / Beladung der Lösung von

29,7 Vol. CO₂AoI.-Lösung entspricht.

In der Absorptionskolonne 16 wird die Lösungstemperatur konstant auf etwa 70⁰C gehalten, wobei durch die Reaktionswärme der Wärmebedarf gedeckt wird, der zur Erwärmung des mit etwa 25°C zugeführten Erdgases auf die Austrittstemperatur von 7O⁰C notwendig ist. ^r

Die aus der Absorptionskolonne 16 stammende verbrauchte Lösung wird in den Kopf der Regenerationskolonne 12 eingespeist und im

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Gegenstrom zu den Verbrennungsgasen nach unten geleitet.

Der Brenner 1 (vgl. Fig. 4) wird mit gereinigtem Methan beschickt, das am Kopf der Absorptionskolonne mit 60 at entnommen wird. Der Brenner arbeitet nach dem Vormischprinzip, wodurch man ein Verbrennungsgas mit einem Sauerstoffgehalt von 50 ppm erhält. Auf diese Weise tritt kein Verbrauch des als Aktivator verwendeten Glycins durch Oxidation ein. Dieses Verbrennungsgas wird in die Abkühlkammer 10 geleitet, in der es mit verdüstern oder auf geeignetem Füllkörpermaterial feinverteiltem Wasser behandelt wird, so daß die Verbrennungswärme zur Verdampfung des Wassers bis zur Sättigung verwertet wird. Das Wasser dient zum Ersatz der Wasserverluste und zum Einhalten konstanter Konzentrationen in der Lösung. Es kann aus dem Kühler 14 stammen. Noch besser ist es, wenn man für das Abkühlen heißes Wasser oder Kondenswasser verwenden kann, wodurch den Verbrennungsgasen weitere Wärme zugeführt werden kann.

Wenn man berücksichtigt, daß Methan einen Heizwert von etwa 8500 Kcal/Nm hat, läßt sich berechnen, daß man nach dem Abküh-

etwa

len ein Gasgemisch mit einer/3 Prozent CO₂, 26 Prozent Stickstoff und etwa 71 Prozent H₂O erhält, dessen Taupunkt etwa 90⁰C beträgt. Die der Regenerationskolonne 12 zuzuführende Wärmemenge beträgt 6,54 Mio Kcal/Std, was einem Verbrauch von 770 m^/Std. Methan mit einem unteren Heizwert von 8500 Kcal/Nm entspricht. Daraus läßt sich folgendes berechnen: Die Reaktionswärme für die absorbierten 12 500 Nm³/Std. CO₂-beträgt 3,54 Mio Kcal/Std. Die restlichen 3,00 Mio Kcal/Std. werden für den Wasserdampf verbraucht, der das CO₂ und die inerten· Gase, die bei der Methan-

/mit Wasserdampf gesättigten/ verbrennung entstehen, begleitet. Diel/Gase werden am Kopf der

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Regenerationskolonne 12 bei einer Temperatur von etwa 66⁰C

nach außen geleitet. Diese Temperatur ist unter den am Kopf der Regenerationskolonne 12 herrschenden Wärmebedingungen ohne weiteres zulässig.

Insgesamt ergibt sich eine Wärmezufuhr von 520 Kcal/lim CO₂. Diese Kalorienmenge bezieht sich auf den Heizwert des Brennstoffs Die dabei entstehenden Kosten betragen etwa die Hälfte der bei der Verwendung von Yfas-s-e-sdampf entstehenden Kosten.

Die durch Glycin aktivierte Lösung wird im Verfahren nicht oxidiert, was darauf zurückzuführen ist, daß die Verbrennungsgase praktisch sauerstoffrei sind.

Be i s ρ i e 1 2

Konvertgas in einer Menge von 130 000 m /Std. und einem anfäng-

mit Wasserdampf liehen C0₂-Gehalt von 20 Prozent, das bei 120°C/gesättigt ist, wird auf einen Druck von 30 at gebracht. Dieser Gasstrom wird auf einen C0₂-Endgehalt von 0,1 Prozent gereinigt. Die Absorptionslösung besteht aus einerwässrigen KaliumarsenitlÖsung (200 g/Liter K₂O und 140 g/Liter As₂O₃).

Der Absorber arbeitet nach dem "split-stream"-Verfahren, d.h. ein Drittel des Stromes wird bei 60⁰C in den Kopf der Absorptionskolonne 16 eingespeist und die restlichen zwei Drittel werden bei 90⁰C der Absorptionskolonne an.einer Stelle -in ihrem Mittelteil zugeführt. Um bei einer Temperatur von 6O⁰C eine Reinigung

auf 0,1 Prozent CO₂ zu erhalten,· wobei ein Verhältnis von Partialdruck CO₂ im Gas zum Partiaidruck CO₂ in der Lösung von 2 : eingehalten wird, ist es notwendig, daß die Lösung mit einem CO₂-Sättigungsgrad von 5 Prozent zugeführt wird.

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Am Fuß der Absorptionskolonne 16 beträgt die Lösungstemperatur

fühlbare etwa 95 C, was auf die Reaktionswärme und auf die/Wärme des bei

mit Wasserdampf

120°C zugeführten,/ge sättigt en Gases zurückzuführen ist. Entsprechend dieser Temperatur erreicht man einen endgültigen COp-Sättigungsgrad von 68 Prozent, was einer spezifischen Beladung cfer Lösung von 30 Vol. COp/Vol. Lösung entspricht. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung beträgt 860 m /Std.

Die aus der Absorptionskolonne 16 mit einer Temperatur von 95 C austretende erschöpfte Absorptionslösung wird gemäß Beispiel 1 in den Kopf der Regenerationskolonne 12 im Gegenstrom zu den aus dem Brenner 1 (Methanverbrennung) stammenden und anschließend in der Abkühlkammer 10 behandelten Verbrennungsgasen eingelei-

mit Wasserdampf tet. Diese Gase werden bei einer Temperatur von etwa 90°C/gesättigt eingeleitet, was in Einklang mit einer Temperatur der absorbierenden Lösung von etwa 93°C steht, wie in der Beschreibung ausgeführt ist. Unter diesen Bedingungen erreicht man den gewünschten Regenerationsgrad von 5 Prozent.

Die in der Regenerationsstufe notwendige Wärmezufuhr beträgt 21,00 Mio Kcal/Std,, was 2450 nr/Stunde Methan entspricht.'Daraus ergibt sich ein Gesamtverbrauch von 810 Kcal/Nm GOp. Diese Werte beziehen sich direkt auf den Heizwert des Methans.

Auch in diesem Fall tritt bei Verwendung von Brennern, die sauer-

V erbrennunqs/
stoffreie/gase liefern, nicht der Nachteil einer Oxidation des Arsenits zum Arsenat auf, die bei der Regeneration mit Luft gemäß dem in der Besehreibungseinleitung genannten Verfahren b) festzustellen ist.

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' B e i s ρ i e 1 3

Beispiel 2 wird wiederholt, jedoch wird eine Absorptionslösung verwendet, die aus einer mit 50 g/Liter Glycin aktivierten Alkalicarbonatlösung (250 g/Liter K^O) besteht. Die Absorptionskolonne 16 arbeitet ebenfalls nach dem split-stream-Verfahren, d. h. ein Drittel des Stromes wird bei 60⁰C in den Kopf der Absorptionskolonne 16 eingespeist, während die restlichen zwei Drittel bei 9O⁰C der Absorptionskolonne an einer Stelle in ihrem Mittelteil zugeführt werden. Zur Erreichung einer Reinigung bis auf einen COp-Gehalt von 0,1 Prozent bei einer Temperatur von 60⁰C wird der Absorptionskolonne 16 eine Lösung mit einem COp--Sättigungsgrad von 26 Prozent zugeführt.

Am Boden der Absorptionskolonne 16 beträgt die Temperatur der Lösung etwa 95⁰C und der COp-Sättigungsgrad 76,5 Prozent, was

spezifischen
einer Beladung von 30 Vol. CO2/V0I. Lösung entspricht.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung beträgt 860 m /Stunde. Die aus der Absorptionskolonne 16 mit einer Temperatur von 95°C austretende erschöpfte Absorptionslösung wird in den Kopf der Regenerationskolonne 12 im Gegenstrom mit Verbrennungsgasen ge-

mit lias serdampf

maß Beispiel 1 und 2 eingespeist. Diese Gase werden bei 90 C/gesättigt eingeleitet. Der Regenerationsgrad beträgt 26 Prozent.

Die in der Regenerationsstufe zuzuführende Wärmemenge beträgt 21,00 Mio Kcal/Std. entsprechend 810 Kcal/Nm CO₂* Diese Werte beziehen sich direkt auf den Heizwert des Methans.

Man beobachtet, daß bei Verwendung von mit Glycin aktivierten Lösungen eine Oxidation vermieden wird, auch wenn Gase mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 1 bis 2 Prozent verwendet werden.

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Beispiel 4

Ein Gasstrom einer Menge von 30 000 m /Std., der als Verunreinigungen 15 Prozent COp und 15 g H₂S/Nm enthält, wird bei einem Druck von 40 at rait einer 15prozentigen Monöäthanolaminlösung in einer Vorrichtung gemäß Fig. 4 gereinigt.

Die Absorptionskolonne 16 arbeitet praktisch bei Umgebungstemperatur, d.h. bei 25 bis 30⁰C. Infolgedessen wird der Wärmeaustauscher 19 und der Kühler 18 verwendet. 163 m /Std. Lösung mit einem COp-Sättigungsgrad von 1,50 VoI. COp/Mol Monoäthanolamin werden bei einer Temperatur von 25 bis 30⁰C in den Kopf der Absorptionskolonne 16 eingespeist. Das zu reinigende Gas wird bis zu einem COp-Gehalt von etwa 0,1 Prozent und einem Gehalt an HpS von 80 ppm gereinigt.

Im Bodenteil der Absorptionskolonne erreicht die Lösung einen CO₂-Sättigungsgrad (12,2 Vol. CO^/Mol Monoäthanolamin und 1,0 Vol. H₂S/ Mol Monoäthanolamin) = 13,2 Vol./Mol Monoäthanolamin. Diese Lösung wird nach Vorerwärmen im Wärmeaustauscher 19 auf etwa 80⁰C in die Regenerationskolonne 12 eingespeist und im Gegenstrom mit dem Gemisch aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen, das aus der Abkühlkammer 10 kommt, geführt. Im Brenner 1 werden 685 m Methan mit der stöchiometrisch notwendigen Luftmenge verbrannt, wodurch man ein sauerstoffreies Verbrennungsgas erhält. Das 90⁰C heiße Gasgemisch fällt in einer Menge von 20 000 m /Std. Wasserdampf und Verbrennungsgasen an und wird nach der Regeneration der Lösung in der Kolonne 12 zusammen mit aus der Lösung desorbiertem CO₂ und H₂S nach außen geleitet. Die etwa 9O⁰C heiße Lösung wird nach dem Durchgang durch den Wärmeaustauscher I9f der Pumpe 15 und dem Kühler 18 wieder in die Absorptions-

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■ ■■■ - 30 -

kolonne 16 zurückgeleitet. Der Wärmeverbrauch beträgt

1260 Kcal/Nur absorbiertes CO₂ + H₂S, entsprechend

35 600 Kcal/m-⁵ Lösung. Diese Werte liegen beträchtlich tiefer

als bei den bekannten Verfahren.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid und/oder Schwefelwasserstoff und anderen sauer reagierenden Gasen aus Gasgeraischen in einer Absorptionsstufe, in der das zu reinigende Gasgemisch mit einer Absorptionslösung in Kontakt gebracht wird, und einer Regenerationsstufe, in der die in der Absorptionslösung absorbierten Gase in der Wärme entfernt v/erden,' dadurch gekennzeichnet, daß man eine brennbare Substanz in direktem Kontakt mit der zu regenerierenden Absorptionslösung verbrennt und die Verbrennungsgase mit dem durch die Verbrennungswärme erzeugten Wasserdampf vermischt und dieses Gasgemisch in Kontakt mit der zu regenerierenden Absorptionslösung bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die brennbare Substanz in direktem Kontakt mit Wasser verbrennt und die Verbrennungsgase mit dem durch die Verbrennungswärme erzeugten Wasserdampf vermischt und dieses Gasgemisch in Kontakt mit der zu regenerierenden Absorptionslösung bringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die brennbare Substanz unter Verwendung eines Gases mit einem beliebigen Gehalt an molekularem Sauerstoff verbrennt.

4. Verfahren nach.Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet_} daß daß man die brennbare Substanz unter Verwendung eines Gases mit einem Gehalt an molekularem Sauerstoff von unter 21 Prozent verbrennt .

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5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die brennbare Substanz unter Verwendung eines Gases mit dem zur Verbrennung stOCh₁Lometrisch benötigten Sauerstoffgehalt verbrennt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die zur Verbrennung verwendeten sauerstoffhaltigen Gase mit Wasserdampf versetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu regenerierende Absorptionslösung zuerst partiell durch Desorption mit Wasserdampf regeneriert und anschließend aus der Absorptionslösung die restlichen Gase durch Kontakt mit dem Gemisch aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen abtrennt.

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