DE2407405A1 - Verfahren zur regeneration von zur entfernung von gasfoermigen verunreinigungen aus gasgemischen verwendeten absorptionsloesungen durch abstreifen mit wasserdampf - Google Patents
Verfahren zur regeneration von zur entfernung von gasfoermigen verunreinigungen aus gasgemischen verwendeten absorptionsloesungen durch abstreifen mit wasserdampfInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
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Description
VETROCOKE-COKAPUANIA S.p.A., GIUSEPPE GIAMMARCO
und PAOLO GlAMMARCO
Porto Marghera (Venezia) / Italien
" Verfahren zur Regeneration von zur Entfernung von gasförmigen
Verunreinigungen aus Gasgemischen verwendeten Absorptionslösungen durch Abstreifen mit Wasserdampf "
Priorität: 16. Februar 1973, Italien, Nr. 67 372-A/73
21. Mai 1973, Italien, Nr/ 68 474-A/73 "
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration von zur Entfernung von gasförmigen Verunreinigungen aus Gasgemischen
verwendeten Absorptionslösungen durch Abstreifen mit V/asserdampf.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Regeneration von zur Entfernung von COp, HpS, HCN, SO2 und anderen sauer reagierenden
Gasen aus Gasgemischen verwendeten Absorptionslösungen. Ferner läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch bei anderen'
cyclischen Reinigungsverfahren zur Entfernung von Acetylen, Methan, Äthan, Benzol, Toluol und anderen Kohlenwasserstoffen
sowie von anderen gasförmigen Verunreinigungen anwenden, sofern sich die dazu geeigneten, bekannten Absorptionsflüssigkeiten
durch Abstreifen mit Wasserdampf regenerieren lassen.
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Bei den bekannten cyclischen Reinigungsverfahren wird eine Absorptionslösung
bzw. allgemein eine absorbierende Flüssigkeit im Kreislauf zwischen einer Absorptionsphase und einer Regene-'
rationsphase geführt. Bei der Absorptionsphase wird die Absorptionslösung in Kontakt mit dem zu reinigenden Gasgemisch gebracht,
wobei die darin enthaltenen gasförmigen Verunreinigungen entfernt werden. Bei der Regenerationsphase wird die Absorptionslösung
mit Wasserdampf behandelt, um die vorher absorbierten Verunreinigungen zu desorbieren.
Die bekanntesten derartigen Reinigungsverfahren betreffen die Absorption von gasförmigen Verunreinigungen, wie CO0, H0S,
HCN, SOp und/oder ähnlichen Gasen unter Verwendung von alkalisch reagierenden wäßrigen Lösungen. Beispiele für Absorptionslösungen
sind Alkalicarbonatlösungen, die gegebenenfalls durch Zusatz
von AspO,, Glycin oder anderen Aminosäuren oder durch Zusatz von
Äthanolaminen, wie Monoäthanolamin, Diäthanolamin oder ähnlichen
Lösungen von Alkalinrnftallsalzen von Aminosäuren/
Verbindungen aktiviert sind/(Alkazidlösungen), A'thanolaminlösungen,
wie Lösungen von Monoäthanolamin, Diäthanolamin,.Triäthanolamin und ähnlichen Verbindungen, sowie Lösungen von Alkaliphosphaten,
Alkaliphenolaten, Alkaliboraten und ähnlichen Verbindungen. Die Absorption von SOp wird insbesondere unter Verwendung
von Alkalisulfit/Alkalihydrogensulfitlösungen durchgeführt.
Die vorgenannten Reinigungsverfahren können bei niedrigen Temperaturen,
d.h. etwa bei Normaltemperatur, oder bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden. Beim sogenannten "konventionellen
Cyclus"(vgl. Kohl und Riesenfeld, "Gas Purification", 1960, S. 24)
werden die Absorption bei Temperaturen in der Nähe der ,
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Umgebungstemperatur und die Regeneration "bei der Siedetemperatur
der A'bsorptionslösung bei Drücken in der Nähe des Atmosphärendrucks
durchgeführt. Bei diesem "konventionellen Cyclus" ist neben der Absorptions- und Regenerationsvorrichtung ein Wärmeaustauscher
vorgesehen, mit Hilfe dessen die verbrauchte Absorptionslösung
durch die regenerierte Lösung erwärmt wird. Ferner ist ein vor der Absorptionsphase angeordneter Kühler vorgesehen.
Insbesondere bei der Entfernung von COp kann die Absorption auch
in der Wärme bei Temperaturen von etwa 90 bis 1200C, d.h.
in der Nähe der Regenerationstemperaturen, durchgeführt werden.
In diesem Fall wird der sogenannte "isotherme Cyclus" oder
(vgl. Kohl und Riesenfeld. a.a.O., S. 134)/
"optimale Cyclus"/angewendet. Dabei wird der beim "konventionellen
Cyclus" verwendete Wärmeaustauscher vermieden. Dieser Vereinfachung steht aber die Tatsache entgegen, daß bei der hohen
Absorptionstemperatur die Reinigung des Gasgemisches auf die in der modernen, großtechnischen Praxis nötigen Werte schwierig
ist, wodurch im allgemeinen ein in zwei Stufen ablaufender Reinigungscyclus (vgl. US-PS 1 971 798) notwendig ist.
Die genannten cyclischen Reinigungsverfahren weisen alle den Nachteil eines niedrigen thermischen Wirkungsgrads auf. Bei den
Verfahren zur Entfernung von CO2, den bekanntesten und . .
verbesserungsfähigsten Verfahren, beträgt der Wärmeverbrauch etwa 1000 bis 1300 kca}/nr CO2. Dieser Wärmeverbrauch erscheint um
so höher, wenn man berücksichtigt, daß der Wärmeverbrauch bei Cyclen unter Regeneration mit Luft nur 450 bis 600 kcal/m3 CO2 ^
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beträgt,und dies selbst bei zweistufigen Anlagen mit einem Reinigungsgrad
von 0,02 bis 0,05 Prozent
Der mit Luft oder anderen desorbierenden Inertgasen arbeitende Regenerationscyclus wird großtechnisch so durchgeführt, daß die
aus dem Absorber mit etwa 75 "bis 800C austretende Absorptionslösung durch von außen zugeführte Wärme allmählich auf Temperaturen
von 85 bis 900C erwärmt und anschließend im Gegenstrom zum
desorbierenden Gas dem Regenerator·zugeführt wird. Dabei wird
die Absorptionslösung regeneriert und gleichzeitig auf Temperaturen von 70 bis 750C abgekühlt. Schließlich wird die Absorptionslösung
wieder dem Absorber zugeführt, wodurch sich der Kreislauf schließt.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Wärmebedarf der unter Regeneration
mit Wasserdampf arbeitenden cyclischen Reinigungsverfahren soweit wie möglich auf den Wärmebedarf der unter Regeneration
mit Luft arbeitenden Verfahren abzusenken. Außerdem soll das Ausmaß der zum Ablaufen des Cyclus notwendigen thermischen Einrichtungen, insbesondere des Aufkochers, vermindert werden.
Auch der Kühler für das COo oder die anderen vom Regenerator
^ soll
absorbierten gasförmigen Verunreinigungen/wesentlich verkleinert bzw. praktisch vollkommen beseitigt werden. Nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren soll sich die Absorption der gasförmigen Verunreinigungen in der Kälte nach einem verbesserten "konventionellen
Cyclus" durchführen lassen. Bei diesem Verfahren soll der Wärmeaustauscher zwischen der verbrauchten und der regenerierten
Lösung, der eine der aufwendigsten Einrichtungen beim herkömmlichen "konventionellen Cyclus" darstellt, vermieden _j
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γ π
- 5 -werden.
Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen und die hauptsächlichen Wärmeverlustquellen festzustellen, wurden zahlreiche Untersuchungen
durchgeführt. Dabei wurden .hauptsächlich die in der Praxis die größte Rolle spielenden Verfahren zur Entfernung von
COp berücksichtigt. Im einzelnen wurden folgende Verlustquellen festgestellt:
I. Wenn die Absorptionslösung bei erhöhten Temperaturen (95
ο des
bis 120 C) in den Kopf /Regenerators eingespeist wird, erleidet
sie während der Expansion bis praktisch auf den Atmosphärendruck des Regenerators einen ersten Wärmeverlust
unter Wärmeabgabe nach außen, der durch die bei der Desorption von CO2 und/oder H2S (und/oder ähnlichen gasförmigen
Verunreinigungen) auftretenden, praktisch ungenützten beträchtlichen Dampfentwicklung verursacht wird. Dieser Dampf
wird über den Kühler vom Kopf des Regenerators abgeleitet.
II. Ein weiterer Wärmeverlust ist darauf zurückzuführen, daß die Lösung, die bei den vorgenannten hohen Temperaturen in
den Kopf des Regenerators eingespeist wird, auf Grund ihrer hohen Temperatur nicht dazu in der Lage ist, den die gasförmigen
Verunreinigungen begleitenden Wasserdampf zu absorbieren. Dieser überschüssige Wasserdampf wird.infolgedessen
über den Kühler nach außen geleitet, wobei sein Wärmegehalt nicht genützt wird.
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III. Ein weiterer Wärmeverlust ist schließlich darauf zurückzuführen,
daß der Wärmegehalt der mit. Siedetemperatur aus dem Regenerator austretenden Absorptionslösung in der
■ Kühleinrichtung verloren wird. Dieser Wärmeverlust tritt beim "konventionellen Cyclus" im Kühler auf, während beim
"isothermen Cyclus",bei dem die Wärme der regenerierten Lösung
(nachdem sie nachteilhafterweise - unter Verursachung
eines Temperaturanstiegs den Absorber durchlaufen hat) schließlich zum Kopf des Regenerators geführt und dort
über den Kühler,nach außen abgeleitet wird*.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Regeneration von zum Entfernen von gasformigen Verunreinigungen aus Gasgemischen
verwendeten Absorptionslösungen durch Abstreifen mit Wasserdampf, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man.
a) die zu regenerierende Lösung in eine Haupt- und eine Nebenfraktion
(p bzw. s) aufteilt und diese getrennt voneinander in einer Haupt- und einer Nebenregenerationskolonne (P bzw.
S) regeneriert, wobei die Hauptregenerationskolonne bei einem Druck von mindestens 0,2 bis 0,5 atm über dem Druck der Nebenregenerationskolonne
betrieben wird,
b) die Hauptfraktion in der Hauptregenerationskolonne durch von außen in den unteren Kolonnenteil zugeführte Wärme regeneriert
,
L J
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c) die Nebenfraktion in der Nebenregenerationskolonne durch Zuführen
von Wärme, die von der aus der Hauptregenerationskolonne austretenden regenerierten Lösung abgegeben wird, regeneriert
und
d) die regenerierten Fraktionen dem Absorber zuführt.
Die Druckdifferenz zwischen beiden Regenerationskolonnen muß auf jeden Fall ausreichend sein, daß die zur Regeneration benötigte
Wärme von der Hauptregenerationskolonne auf die Nebenregenerationskolonne übertragen werden kann. Der Druck in der
Hauptregenerationskolonne wird so reguliert, daß eine Abkühlung der Hauptfraktion der zu regenerierenden Absorptionslösung während
der Druckverminderung bzw. Entspannung, die beim Übergang von der Absorptionsstufe zur Regenerationsstufe auftritt, unter
Wärmeabgabe nach außen vermieden wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der am Kopf der Hauptregenerationskolonne
austretende überschüssige Wasserdampf absorbiert und somit des- ' sen Wärmegehalt gewonnen. Die günstigsten Bedingungen werden
dann erreicht, wenn die Druckverhältnisse so eingestellt werden, daß sich je nach dem Regenerationsgrad in der Hauptregenerationskolonne
ein Temperaturgefälle der Absorptionslösung zwischen der Eintritts- und Austrittsstelle von 10 bis 350C ein-,stellt.
Dadurch werden die Wärme, deren Verlust bei der Druck- - entlastung vermieden worden ist, sowie die Wärme des wiedergewonnenen
überschüssigen Wasserdampfs. im wesentlichen zurückgewonnen,
wobei die Temperatur der aus der Hauptregenerationskolonne austretenden Absorptionslösung erhöht wird.
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Die zur Regeneration der Nebenfraktion verwendete Wärme wird durch Wärmeaustausch oder durch ähnliche Vorrichtungen abgegeben.
Vorzugsweise wird die regenerierte Lösung der Hauptfraktion bis auf den Druck der Nebenabsorptionskolonne entspannt,
wobei ein Dampf strom erhalten wird, der in den Boden der Nebenregenerationskolonne
eingeleitet wird. Die regenerierten Fraktionen werden anschließend zusammen oder getrennt dem Absorber
zugeführt.
Ferner ist es auch möglich, die Nebenfraktion s mittels einer Pumpe vom Auslaß der Nebenregenerationskolonne S in die Hauptregenerationskolonne
P an einer Stelle zwischen Kolonnenkopf und Kolonnenboden einzuleiten und dort mit der nach unten strömenden
Lösung zu vermischen. Dabei wird die Regeneration der Nebenfraktion
vervollständigt. Anschließend wird die so regenerierte vereinigte Lösung der Absorptionsstufe zugeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
/den Kopf Verfahrens wird die zu regenerierende Lösung vollständig in/der
Hauptregenerationskolonne P eingespeist. Nachdem die Lösung ein kurzes Stück im oberen Teil dieser Kolonne durchlaufen
hat, wird sie in die beiden Fraktionen ρ und s aufgeteilt. Anschließend läuft die Fraktion ρ weiter in der Kolonne *
P nach unten, während die Fraktion s aus der Kolonne P entnommen und in den Kopf der Nebenregenerationskolonne S eingespeist
wird.
Die beiden vorgenannten Möglichkeiten, nämlich die Fraktionen
^aufzuteilen bzw. die Ausführungsform, bei der die Fraktion s _j
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in die Kolonne P zurückgeleitet wird, liefern praktisch gleiche Ergebnisse/
/ und lassen sich beide im erfindungsgemäßen Verfahren anwenden.
In der folgenden Beschreibung wird jedoch der Einfachheit
halber hauptsächlich auf die Ausführungsform Bezug genommen,
• bei der die Lösung von Beginn der Regeneration an unterteilt und die Nebenfraktion s nicht· in die Kolonne P zurückgeleitet wird.
Auf die Ausführungsform, bei der die Lösung s mittels einer Pumpe
in die Kolonne P zurückgeleitet wird, wird in der Mehrzahl der Fälle nicht Bezug genommen. Wie nachstehend noch näher ausgeführt
wird, kann die Aufteilung der Fraktionen in der Absorptionsstufe durchgeführt werden.
Im Folgenden sind Untersuchungen und Versuche beschrieben, die ausgeführt wurden, um die Gründe für die vorgenannten Wärmeverluste -festzustellen und um geeignete Einrichtungen zu schaffen, um die Wärmeausbeute bei der Regeneration mit Wasserdampf zu verbessern.
Im Folgenden sind Untersuchungen und Versuche beschrieben, die ausgeführt wurden, um die Gründe für die vorgenannten Wärmeverluste -festzustellen und um geeignete Einrichtungen zu schaffen, um die Wärmeausbeute bei der Regeneration mit Wasserdampf zu verbessern.
1) Bei den herkömmlichen Verfahren zur Regeneration mit Wasserdampf
wird die verbrauchte Lösung bei Temperaturen von etwa 95 bis 1200C in den Regenerator eingespeist. Dabei kommt die
Lösung bereits im erwärmten Zustand vom Absorber ("isothermer" oder "optimaler Cyclus") oder die Absorption wird in
der Kälte vorgenommen,und die Lösung wird anschließend mittels des Wärmeaustauschers vorerhitzt ("konventioneller
Cyclus").
Dies bewirkt einen starken, beim Regenerationscyclus mit Luft nicht auftretenden Wärmeverlust, der darauf zurückzuführen
ist, daß bei den genannten Temperaturen sich die Lösung bis auf den im Regenerator herrschenden Atmosphärendruck
entspannt ("flash" oder Entspannung) und dabei eine be-_,
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- ίο -
trächtliche Menge an Wasserdampf" entwickelt, die nicht die
nötige Zeit und die Möglichkeit hat, das CO2, H2S und/oder
ähnliche absorbierte gasförmige Verunreinigungen zu desor-bieren. Dieser Wasserdampf wird nur geringfügig ausgenützt
und gelangt über den Kühler nach außen.
Die Ergebnisse der über dieses Problem durchgeführten Untersuchungen
sind in den Tabellen I, II und III aufgeführt.
| Absorptionslösung: 250 50 |
Anfangs- tempera tur, °c |
Tempera tur nach der Ent spannung, 0C . |
g/Liter K2O und s/Liter Glycin |
Volumen des ent wickel ten COo, ml eo2/ m3 Lö sung' |
ent wickel te Wär me, Kcal |
maximaler Wärme ver brauch Kcal/ NnPCO2 |
| ursprüng licher ^-Sätti gungsgrad, Prozent |
80 | 78,5 | COp-Sätti- gungsgrad nach der Entspan nung, Prozent |
2,38 | 1 390 | 55 |
| 65 | 90 | 86,2 | 6.1 | 4,46 | 3 440 | 134 |
| 65 | 95 | 89,2 | 57,5 | 5,35 | 5 350 | 214 |
| 65 | 100 | 91,8 | 56 | 5,95 | 7 650 | 306 |
| 65 | 110 | 95 | 55 | 7,73 | 13 900 | 557 |
| 65 | 120 | 97 | 52 | 9,50 | 21 400 | 857· |
| 65 | 130 | 98 | 49 | 11,60 | 29 800 | 1192 |
| 65 ' | 45,5 |
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Absorptionslösung:
200 g/Liter Κ£0 und 140 g/Liter
| ursprüng licher COp-Sätti- gungsgrad, Prozent |
An fangs- tempe ratur, °C |
Tempe ratur nach der Ent span nung, . |
^-Sätti gungsgrad i nach der i Entspan nung, Prozent j |
Volumen des ent wickel ten CO9, ro? CO2Y m3 Lö |
ent- ι wickel te Wär me, Kcal |
maximaler Wärme ver brauch Kcal/ Nm3 CO0 |
74 |
| 0C | sung | C. | 186 | ||||
| 65· | 80 | 78 | 58 | 3,33 | 1 860 | 254 | |
| 65 | 90 | 85 | 52,5 | 5,95 | 4 650 | 316 . | |
| 65 | 95 | 88,2 | 50 | . 7,15 | 6 330 | 596 | |
| 65 | 100 | 91,5 | 48,5 | 7,9 | 7 900 | 945 | |
| 65 | 110 | 94 | 43 | 10,45 | 14 840 | 1280 | |
| 65 | 120 | 94,5 | 38 | 12,90 | 23 600 | ||
| 65 | 130 | 95,5 | 34 | 14,80V | 32 000 |
| i | ursprüng | Absorptionslösung | Tempe | ;: 250 g/Liter K2O | Volumen | ent | maximaler; |
| licher | An | ratur | ^-Sätti gungsgrad |
des ent | wickel | Wärme | |
| ^-Sätti | fangs- | nach | nach der | wickel | te Wär | ver | |
| gungsgrad, | tempe | der Ent | Entspan | ten CO9, | me, | brauch, | |
| Prozent | ratur, | span | nung, | 4 CO2V | Kcal | Kcal/ | |
| °c | nung, .C |
Prozent | nr Lö sung ' |
Nm3 CO2 | |||
| 75 | 93,5 | 74 | 0,64 | 1 395 | 56 | ||
| 75 | 95 | 95 | 72 | 1,78 | 4 650 | 186 | |
| 75 | 100 | 97 | 68,2 | 3,87 | 12 100 | 484 | |
| 75 | 110 | 97,5 | 66 | 5,35 | 20 900 | 836 | |
| 75 | 120 | 98 | 64 | 6,65 | 29 800 | 1192 | |
| 130 |
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Die in Tabelle I aufgeführten Ergebnisse beziehen sich auf Untersuchungen zur Absorption von CO2 mittels einer mit Glycin
aktivierten Kaiiumcarbonatlösung (250 g/Liter K2O ,und '
und 50 g/Liter Glycin). Die C02-Absorption dient als Beispiel
für die Absorption anderer gasförmiger Verunreinigungen, die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beseitigen
lassen. Die Absorptionslösung weist zu Beginn einen C02-Sättigungsgrad von 65 Prozent (vgl. Spalte 1) auf. Die
Entspannung wird bis auf Atmosphärendruck durchgeführt. Die
Temperatur vor der Entspannung ist in Spalte 2 angegeben. Aufgrund der Entspannung kühlt sich die Absorptionslösung
bis auf die in Spalte 3 angegebene Temperatur ab. Der CO2-Sättigungsgrad
nimmt dabei die in Spalte 4 angegebenen Werte
■τ. -z
an. In Spalte 5 ist die C02-Menge in m C02/m Lösung angegeben.
Bei der Entspannung wird die in Spalte 6 angegebene
Wärmemenge freigesetzt. In Spalte 7 ist der durchschnittliche
maximale/
/ Wärmeverbrauch des Reinigungscyclus auf Grund der ge-
angegeben,/
nannten Entspannung /wobei pro Reinigungscyclus eine durchschnittliche
Absorption von 25 Volumteile CO2/ 1 Volumteil Lösung angenommen wird.
Zu ähnlichen Ergebnissen gelangt man, wenn man als Aktivator anstelle von Glycin andere Aminosäuren oder im allgemeinen
die in der DT-AS 1 148 036 genannten Substanzen verwendet.
Ergebnisse ähnlicher Untersuchungen, die an mit As2O, aktivierten
Kaliumcarbonatlösungen durchgeführt werden, sind in Tabelle II aufgeführt. In Tabelle III finden sich die entsprechenden-Ergebnisse
mit einer einfachen Kaliumcarbonatlö- j
409838/0947
- 13 -
sung.
Ähnliche Ergebnisse werden mit anderen Absorptionslösungen und anderen gasförmigen Verunreinigungen erhalten.
Aus den vorstehenden Untersuchungen ergibt sich, daß der Wärmeverlust
bei der Entspannung fühlbar mit dem Anstieg der anfänglichen Temperatur der Lösung zunimmt. Bei Temperaturen
von 115 bis 118°C, die im allgemeinen beim "isothermen
Cyclus" auftreten,, ergibt sich ein untragbar hoher wärraeverbrauch
von 800 bis 850 Kcal/m COp, der allein schon
ausreicht, den Unterschied im Wärmeverbrauch zwischen dem "isothermen Cyclus" unter'Regeneration mit Wasserdampf und
dem Cyclus unter Regeneration mit Luft zu erklären, wobei der letztere ebenfalls isotherm,aber bei wesentlich niedrigeren
Temperaturen verläuft.
Bei einem Absinken der Temperaturen vermindert sich auch der Wärmeverlust bei der Entspannung in zunehmendem Maße. Wie
sich aus Tabelle I ergibt, wird der Wärmeyerlust bei Temperaturen
von 85 bis 900C in der Praxis erträglich und wird vollständig
beseitigt, wenn die Temperatur auf den Siedepunkt der Lösung (700C:). erniedrigt wird. Bei dieser Temperatur erreichen
die Partialdrücke von COp. und/oder HpS und von H2O zusammen Atmosphärendruck bzw. nahezu Atmosphärendruck, bei
dem der Regenerator arbeitet.
Aus den experimentellen Ergebnissen geht hervor, daß die Entwicklung
von Wasserdampf und CO2 von den Schubkräften (und j
409838/0947
daher letztlich von der Siedetemperatur der verbrauchten Absorptionslösung,
die bekanntlich stark vom (^-Sättigungsgrad
der Absorptionslösung beeinflußt wird) und von den entspre-
/abhängt. . chenden Transportkoeffizienten / Bei Temperaturen über
1OO°C wird die bei der Entspannung entwickelte Wärme haupt-
/sich der Wasserdampf sächlich für die Wasserdampfentwicklung verbraucht, wobei/
in erster Linie in Abhängigkeit vom zugrundeliegenden, sehr rasch ablaufenden physikalischen Vorgang entwickelt, während
die COp-Entwicklung wesentlich langsamer abläuft, was auf
die langsame chemische Zerfallsreaktion des Hydrogencarbonats oder des Carbamats zurückzuführen ist. Daraus ergibt
sich schließlich, daß der durch die Entspannung entwickelte Wasserdampf sich nur in sehr geringem Umfang zur Regeneration
verwenden läßt.
Ia)Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der vorgenannte Wärmeverlust
dadurch beseitigt bzw. wiedergewonnen, daß der Druck des Regenerators entsprechend erhöht wird. Damit erreicht man,
daß die tatsächliche Temperatur der verbrauchten Absorptionslösung sich der Siedetemperatur der Absorptionslösung nähert
oder dieser gleich wird, wodurch die Wasserdampfentwicklung bei der Entspannung vermindert oder aufgehoben wird. In der
• Praxis reicht es aus, die beiden Temperaturen soweit anzunähern,
daß der Wärmeverlust annehmbar ist. Beispielsweise läßt sich aus Tabelle I entnehmen, daß die mit Glycin aktivierte
AbsorptiQnslösung mit einem COp-Sättigungsgrad von 65 Prozent und einer Temperatur von 11O0C einen Druck im Regenerator
von etwa 1,8 atm erforderlich macht, um bei der Entspannung einen solchen Wärmeverlust zu erreichen, der dem j
409838/0947
Wärmeverlust entspricht, den die gleiche Lösung mit einer Anfangstemperatur
von 9O°C bei Entspannung auf Atmosphärendruck erleidet.
2) Ein weiterer Wärmeverlust beim bekannten Verfahren zur Regeneration
von Absorptionslösungen mit Wasserdampf ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Absorptionslösung bei hohen
Temperaturen in den Regenerator eingespeist wird und daher auf Grund seiner Erwärmung nicht die Möglichkeit hat, den
Wasserdampf, der die vom Kopf des Regenerators kommenden, desorbierten Gase CO2, H2S und/oder die
anderen gasförmigen Verunreinigungen begleitet, zu absorbieren und zu verwerten. ■ '
• Der vorgenannte Wärmeverlust wird an Hand von Fig. 1 definiert
und ausgewertet/Das Diagramm der Fig. 1 bezieht sich auf · eine mit Glycin aktivierte Absorptionslösung (250 g/Liter
K2O und 50 g/Liter Glycin). Ähnliche Diagramme lassen sich
leicht auf Grund praktischer Ergebnisse oder auf Grund geeigneter Berechnungen auch für andere Absorptionslösungen
erhalten. Es wurde festgestellt, daß es bei einer typischen, im Gegenstromverfahren arbeitenden Regenerationskolonne notwendig
ist, eine Wasserdampfmenge (Wasserdampf zum Abstreifen)
im vernünftigen Überschuß (in der Praxis 2,5- bis 3-fach)
zu der Menge, die dem "kritischen Punkt" entspricht, anzuwenden. Der kritische Punkt ist der, bei .dem die Arbeitskurve
des Regenerators sich im geringsten Abstand von der Spannungskurve des CO2 (oder der anderen gasförmigen Verunreinigungen)
bei der Siedetemperatur befindet. _l
409838/0947
Dieser kritische Punkt ändert sich in Abhängigkeit vom endgültigen
Regenerationsgrad, der erreicht werden soll. Deshalb ändert sich dementsprechend auch die Wärmemenge, die zugeführt
werden muß, um einen vorbestimmten Regenerationsgrad zu erreichen. Es läßt sich also ein Diagramm zeichnen, das
.dem in der Fig. 1 abgebildeten Diagramm entspricht, bei dem auf der Abszisse der COp-Sättigungsgrad der am Schluß der
Regeneration erreicht werden soll, und auf der Ordinate,die Wärmemenge aufgetragen sind, die dem zur Regeneration notwendigen
Abstreifdampf entspricht. Bei der Erstellung des Diagramms wird angenommen, daß die verbrauchte Absorptionslösung zu Beginn der Regeneration einen konstanten COp-Sättigungsgrad
von 75 Prozent aufweist und daß sich folglich die Beladung der Absorptionslösung aus der Differenz aus diesen
75 Prozent und den verschiedenen auf der Abszisse aufgetragenen, endgültigen Regenerationsgraden ergibt.
Dieser Abstreifdampf wird bekanntlich in drei Teile unterteilt:
- Ein erster Teil wird für die negative Reaktionswärme verbraucht (sie beträgt 280 Kcal/m5 CO2 im Fall von einfachen
oder aktivierten Alkalicarbonatlösungen; 930 Kcal/m^ CO2
im Fall von Monoäthanolaminlösungen; und 625 Kcal/m3 COp
im Fall von Diäthanolaminlösungen). Dieser erste Teil wird
in Fig. 1 durch die Linie M-N dargestellt.
409838/0947
- 1? - . 240740s"1
Den zweiten Teil stellt der Viasserdampf dar, der das desorbierte
CO2 am Auslaß am Kopf des Regenerators begleitet.
Dieser bei den herkömmlichen Verfahren in beträchtlichem Überschuß vorliegende Wasserdampf darf jedoch nur in solchen
Mengen vorhanden sein, die ausreichen, um eine vernünftige Schubkraft zur Desorption des CO2 und/oder H2S zu
gewährleisten. Das heißt, der Wasserdampf darf nur in einem solchen Überschuß vorliegen, daß er mit dem CO2-Sättigungsgrad
der Absorptionslösung, mit der er in Kontakt steht, im Gleichgewicht ist. Zu diesem Zweck beträgt die Temperatur
oder besser der Taupunkt des am Kopf des Regenerators austretenden Gasgemisches (d.h. seine Zusammensetzung und
insbesondere die Konzentration des Wasserdampfs) nur 5 bis 10 C mehr als die Temperatur oder besser der Taupunkt des
Gasgemisches, das mit der verbrauchten Absorptionslösung, die von oben in den Regenerator eingespeist wird, im Gleichgewicht
steht.
Die vorgenannten Angaben sind sehr exakt und für die Anwendung geeignet, da sie berücksichtigen, daß die Temperatur
der Absorptionslösung auf Grund ihres Salzgehaltes größer als die des reinen Lösungsmittels ist und daß der
Taupunkt des Gasgemisches, das mit dem Lösungsmittel im Gleichgewicht steht, vom C02-Sättigungsgrad der Lösung
selbst abhängt.
409838/0947
Im Diagramm der Fig. 1, in dem-die verbrauchte Lösung
. einen C02-Sättigungsgrad von 75 Prozent aufweist, wird die
Wärme des Wasserdampfes, der unter den vorstehend definierten Bedingungen das aus dem Regenerator austretende CO2
begleitet - zusätzlich zu den 280 Kcal/nr der Reaktionswärme
- von der Linie H-I dargestellt, die praktisch horizontal verläuft.
- Dazu kommt ein dritter Teil des Abstreifdampfes, der dem
Ordinatenabschnitt zwischen der Kurve' H-I und* der Hauptkurve Z-W des Diagramms entspricht. Um die Wärmebilanz des
Reinigungscyclus günstig zu gestalten, wird dieser überschüssige Wasserdampf im erfindungsgemäßen Verfahren dazu
verwendet, die verbrauchte Absorptionslösung im oberen Teil des Regenerators zu erwärmen. Demgegenüber wird bei den
herkömmlichen Verfahren diese Verwertung des Viasserdampfs nicht oder nur teilweise erreicht, da die Absorptionslösung
in den Kopf des Regenerators bei sehr hohen Temperaturen eingespeist wird, d.h. bei Temperaturen, die.den am
Boden des Regenerators herrschenden Temperaturen sehr nahe kommen oder auch darüber liegön. Wegen dieser Erwärmung kann
der überschüssige Wasserdampf nicht absorbiert werden. .
In Fig. 1 geben die fast horizontal verlaufenden, gestrichelt gezeichneten Kurven an, welcher Erwärmungsgrad (vgl. die Temperaturangabe
neben diesen Kurven) der Abs-orptionslösung mittels der Verwertung der genannten überschüssigen Wärme in Abhängigkeit
vom endgültigen Regenerationsgrad erreicht werden kann. * _j
409838/0947
Aus dem Diagramm der Fig. 1 läßt sich entnehmen, daß beim Regenerieren bis zu einem sehr hohen endgültigen .Regenerationsgrad
(beispielsweise 23 Prozent) der gewinnbare Wasserdampf in einer Menge vorhanden ist, die ausreicht, um die
Lösung um etwa 350C (Punkt Z) zu erwärmen, während bei weniger
hohen Regenerationsgraden (beispielsweise 33 Prozent) die Erwärmung der Absorptionslösung nur 100C (Punkt W) beträgt
.
2a)Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die vollständige Verwertung
des überschüssigen Wasserdampfes ebenfalls durch eine •Erhöhung des Arbeitsdrucks des Regenerators erreicht. Durch
die Druckerhöhung wird die Siedetemperatur der Lösung am Boden des Regenerators ebenfalls erhöht, wodurch sich im Ver-'
gleich zur eingespeisten Absorptionslösung ein Temperaturunterschied ergibt, der ausreichend ist, daß die Absorptionslösung auf Grund ihrer Erwärmung den am Kopf des Regenerators
austretenden überschüssigen Wasserdampf absorbiert und zurückgewinnt.
Der Druck im Regenerator wird also gemäß den vorstehenden Ausführungen so eingestellt, daß sich zwi- ·
sehen dem Kopf und dem Boden der Kolonne je nach dem gewünschten
Regenerationsgrad ein Temperaturunterschied von 10 bis 35°C einstellt.
An dieser Stelle ist im Hinblick auf die unter 1) und 2)
darauf hinzuweisen,/ aufgeführten Wärmeverluste / daß die Druckerhöhung an sich
nicht entscheidend ist. Um den Wärmeverlust bei der Entspan-
409838/0947
-2o- 240740b"1
nung zu vermeiden und den überschüssigen Wasserdampf am
kopf des Regenerators zu gewinnen, ist ein Temperaturunterschied zwischen dem Kopf und dem Boden der Kolonne von grundlegender
Bedeutung. Je größer dieser Temperaturunterschied ist, desto gründlicher lassen sich die genannten Wärmeverluste
vermeiden. Die beste Wärmeausnutzung wird erreicht, wenn die tatsächlichen Temperaturen der Absorptionslösungen
unter den Bedingungen der verschiedenen Zonen des Regenerators so nah wie möglich bei den Siedetemperaturen liegen. Es
ist also festzuhalten, daß ein Druckanstieg im Regenerator den Wärmeverlust bei der Entspannung nicht beseitigt, wenn
die Temperatur der eintretenden verbrauchten Lösung gleich der Temperatur der austretenden regenerierten Lösung oder höher
als diese ist.
2b)Die vorgenannten Bedingungen entsprechen der besten thermischen
Nutzung der beim Reinigungscyclus gelieferten Wärme. Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch unter Bedingungen
mit einem geringeren Nutzungsgrad durchgeführt werden, d.h. mit Temperaturdifferenzen zwischen dem Kopf und
dem Boden des Regenerators die kleiner als 10 bis 350C sind,
beispielsweise bei Temperaturdifferenzen von 5 bis 35°C.
3) Ein weiterer Wärmeverlust bei der Regeneration mit Viasserdampf
ist darauf zurückzuführen, daß die regenerierte Lösung,
der .
die den Regenerator bei/Siedetemperatur ve'rläßt, eine beachtliche
Wärmemenge aufweist, die bei den herkömmlichen Verfahren im wesentlichen in den Kühlern verlorengeht und nicht verwertet
wird. Es wurde zwar versucht, diese Wärme zu verwerten _j
409838/0947
und in den" Kopf des Regenerators zurückzuführen, jedoch wurden
bisher nur unvollständige und wenig zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, da durch eine Erhöhung der Temperatur
der verbrauchten Lösung die unter 1) und 2) angeführten Wärmeverluste auftreten.
3a) Demgegenüber wird im erfindungsgemäfien Verfahren durch den
Druckanstieg der Wänne-
gehalt der regenerierten Lösung erhöht, wodurch ein Temperaturanstieg
bis höchstenfalls zur Siedetemperatur hervorgerufen wird. Die auf diese Weise wiedergewonnene und in der regenerierten
Hauptfraktion gespeicherte Wärme kann abgegeben und zur Regeneration der Webenfraktion s in der Nebenregenerationskolonne
S verwertet werden. Zu diesem Zweck arbeitet die Nebenabsorptionskolonne
S bei tieferen Temperaturen und Drücken als die Hauptabsorptionskolonne P.
Dieser Temperaturunterschied (und Druckunterschied) zwischen beiden Absorptionskolonnen beträgt vorzugsweise mindestens
10 bis 150C, wenn die Wärme durch.thermische Übertragung abgegeben
wird, und mindestens 5 bis 70C, wenn die regenerierte
kolonne
Lösung der Hauptregenerations/ P zur Erzeugung von Wasserdampf entspannt wird, wobei dieser Wasserdampf in der IJebenre-
kolonne
generations/ S verwertet wird. Infolgedessen liegt der
generations/ S verwertet wird. Infolgedessen liegt der
kolonne
Druck der Hauptregenerations/ P mindestens 0,2 bis
Druck der Hauptregenerations/ P mindestens 0,2 bis
0,5 atm über dem Druck der Nebenregenerationskolonne S.
409838/0947
4) Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß der Anstieg des Arbeitsdrucks im Regenerator nicht nur eine vielfältige
sondern auch eine koordinierte Wirkung auf die thermische Wirksamkeit der Regeneration ausübt. Dies' ergibt sich
aus folgendem Beispiel:
Eine mit Glycin (bzw. mit As2O,) aktivierte, verbrauchte Kaliumcarbonatlösung
weist einen CO2-Sättigungsgrad von 65 Prozent
und eine Anfangstemperatür von etwa 1150C auf. Diese
Temperatur liegt deutlich über dem Siedepunkt bei Atmosphärendruck, weswegen sich die.Absorptionslösung im Regenerator
bis auf Atmosphärendruck entspannt und sich dabei auf 950C
(bzw. 94°C) abkühlt, d.h., es findet eine Abkühlung um etwa 200C statt, wie aus den Tabellen I und II. hervorgeht. Die vom
Aufkocher gelieferte Wärme erhöht die Temperatur allmählich um etwa 130C, d.h. von 950C auf 1080C, was der Siedetemperatur
beim nahezu atmosphärischen Druck am Eoden des Regenerators entspricht.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nähern sich durch eine Erhöhung des Drucks im Regenerator auf 1,8 atm die tatsächliche
Temperatur der Absorptionslösung und die Siedetemperatur einander an und die Abkühlung wird vernachlässigbar klein,
d.h. praktisch gleich 0, so daß die Lösung ihre ursprüngliche Temperatur von 1150C behält. Die vom Aufkocher gelieferte Wärmemenge,
die im"Vergleich zur Arbeitsweise bei Atmosphärendruck
'unverändert ist, erwärmt die Lösung um die genannten
13 C, d.h. auf 128 C, was der neuen Siedetemperatur der rege-
j_ nerierten Absorptionslösung bei einem Druck von 1,8 atm ent- J
409838/0947
spricht.
Die regenerierte Absorptionslösung wird anschließend in einer . dafür vorgesehenen Expansionskammer auf Atmosphärendruck entspannt.
Dabei kühlt sie sich auf 1060C ab und entwickelt Wasserdampf (in diesem Beispiel 37,8 kg/nr Lösung) der, wie
bereits erwähnt, zur Regeneration in der Nebenregenerationskolonne verwendet wird.
5) Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Fig. 2 näher erläutert.
In Fig. 2 ist eine grundlegende und häufig verwendete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Es ist eine einstufige Absorptionsanlage (0,1 Prozent COp)
dargestellt. Erfindungsgemäß sind zwei Regenerationskolonnen, nämlich die Hauptregenerationskolonne P und die Nebenregenerationskolonne
S, vorgesehen. Der Arbeitsdruck in der Hauptregenerationskolonne P wird auf Grund der Temperatur Tpe der
zu regenerierenden, verbrauchten Absorptionslösung festgelegt, d.h. so eingestellt, daß gemäß den Ausführungen in 1)
und 2) der beste thermische Nutzungsgrad des Cyclus erreicht ■ "
wird und durch die Erhöhung der Siedetemperatur Tpu der Absorptionslösung am Boden der Regenerationskolonne ein günstiger
Temperaturunterschied zwischen den Temperaturen Tpe und Tpu in der Lösung am Einlaß, und am Auslaß'dieser Regenerationskolonne
erreicht wird. Beispielsweise ist ein Temperaturunterschied von 15°C erforderlich, um das bestmögliche Ergebl_
nis zu erreichen, wenn eine mit Glycin aktivierte Lösung bis Jl
A09838/09A7
Γ - 24 - " Π
zu einem C02-Sättigungsgrad von 30 Prozent regeneriert wird*
Größere Temperaturunterschiede verbessern das Ergebnis nicht, während geringere Temperaturunterschiede die Vorteile des erfindungsgemäßen
Verfahrens mindern.
Wie bereits erwähnt, werden die besten Resultate bei einem Temperaturunterschied von 10 bis 350C erreicht. Das erfindungsgemäße
Verfahren läßt sich unter Erreichen eines geringeren Wirkungsgrads auch mit geringeren Temperaturunterschieden
durchführen. Beispielsweise können die Temperaturunterschiede also auch im Bereich von 5 bis 350C liegen.
Wie bereits erwähnt, muß auch der Arbeitsdruck der Hauptregenerationskolonne
P größer sein als der Druck der Nebenregenerationskolonne S, damit die Wärme der erstgenannten Kolonne
an die zweitgenannte abgegeben werden kann. Dies läßt sich durch Wärmeaustausch oder nach verschiedenen anderen
Verfahren durchführen. Vorzugsweise wird die Absorptionslösung in die Expansionskammer E geleitet, wo sie bis auf den
Arbeitsdruck der Nebenregenerationskolonne S, d.h. im allgemeinen etwa bis auf Atmosphärendruck, entspannt wird. Dabei
kühlt sie sich unter Wasserdampfentwicklung auf etwa 1060C
ab. Dieser Wasserdampf wird in der Nebenregenerationskolonne S im Gegenstronj zur Nebenfraktion s geführt. Die Strömungsgeschwindigkeit
des Wasserdampfes wird nach üblichen Gesichtspunkten so eingestellt, daß die Dampfmenge ausreicht,
um eine Regeneration der Nebenfraktion s auf den CO2-Sättigungsgrad der Hauptfraktion ρ zu erreichen. Anschließend
werden die beiden Fraktionen ρ und s vereinigt ,
409838/0947
und in die Absorptionsstufe eingespeist.
In Fig. 3 ist ein zweistufiger Cyclus abgebildet, bei dem die Fraktionen ρ und s getrennt gehalten werden und in den Absorber
an zwei verschiedenen Stellen, nämlich am-Kopf und einer zwischen dem Kopf.und dem Boden liegenden Stelle eingespeist
werden.
Die Aufteilung der Absorptionslösung in die Fraktionen ρ und s ist also nicht willkürlich, sondern hängt von der Tatsache
ab, daß die Hauptfraktion ρ mit von außen zugeführter Wärme
regeneriert wird, während die Nebenfraktion s mit von der Hauptfraktion ρ abgegebenen Wärme regeneriert wird. Wie sich
Menge der auch aus den Versuchsbeispielen ergibt, ist die/iiebenf raktion
s immer deutlich kleiner als die der Hauptfraktion p.
Aus Fig.2 ergibt sich klar, daß nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren die Wärme, die bisher am Kopf des Regenerators verlorengeht, wiedergewonnen und unter einem geringeren Druck in
einer Nebenregenerationskolonne S für weitere Regenerationszwecke verwendet wird. Die Rückgewinnung an Wärme wird durch
einen Druckanstieg erreicht, wobei sich dementsprechend eine Temperaturverminderung der verbrauchten Absorptionslösung
ergibt. Aus Fig. 2 ergibt sich auch, daß nach dem erfindungsgeraäßen
Verfahren der thermische wirKungsgrad wesentlich durch
die Tatsache erhöht wird, daß die von außen bei der Regenerationsphase mittels des Aufkochers R zugeführte Wärme zwei
verschiedene Druckstufen (Regenerationskolonne P und Regenerationskolonne S) durchläuft, so daß die restliche Wärme, _
409838/0947
die in der ersten Kolonne nicht mehr verwertbar ist, in der zweiten Kolonne ausgenützt wird.
Dadurch ergibt sich eine bessere Verwertung der in der Regenerationsstufe
zugeführten Wärme. Demzufolge vermindert sich der Wärmeverbrauch gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren um
mindestens 1/3 bis 1/2 im Vergleich zum Wärmeverbrauch bei herkömmlichen Verfahren.
Daraus ergibt sich auch eine wesentliche Verminderung der Betriebskosten fQr den Aufkocher R. Dementsprechend ergibt
sich auch eine Verminderung der Betriebskosten für die CO2- und/oder H2S-Kühler am Auslaß der Kolonnen P und S. Die-Einsparung
am Kühler der Hauptregenerationskolonne P ist größer, was darauf zurückzuführen ist, daß nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren genau die Wärmemenge verwertet wird, die nach den herkömmlichen Verfahren durch diesen Kühler
nach außen abgegeben wurde. In einigen Fällen kann auf diesen Kühler praktisch verzichtet werden. In den meisten Fällen
ist er fünf- bis achtmal so klein wie bei den herkömmlichen
Verfahren.
Der Kühler der Nebenregenerationskolonne S ist in vielen Fällen nicht mehr nötig und kann daher weggelassen werden. Bei- "
spielsweise ist bei CC^-Beseitigungsanlagen die in der Nebenregenerationskolonne
S desorbierte C02-Menge nur ein geringer Teil der Gesamtmenge und kann bei der Abgabe der am Kopf der
Nebenregenerationskolonne S austretenden Dämpfe an die Atmosphäre mit abgegeben werden.
409838/0947
Außerdem fällt eine beträchtliche Menge an CO2 und/oder H2S
und anderen gasförmigen Verunreinigungen unter Druck an (d.h. die von der Regenerationskolonne P desorbierten Gase).
Dies stellt einen beträchtlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, wenn das CO2 beispielsweise zur Harnstoffproduktion
bestimmt ist.
Wie nachstehend noch näher erläutert wird, ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, auf eine Senkung des
Wärmeverbraüchs zu verzichten und statt dessen die apparativen Kosten des Reinigungscyclus wesentlich herabzusetzen.
5a)In Fig. 2 ist die Absorptionsstufe mit gestrichelten Linien
eingezeichnet, um darauf hinzuweisen, daß das erfindungsge-■
mäße Regenerationsverfahren in sämtlichen bekannten Reinigungsverfahren
angewendet werden kann. Dabei können die Absorptionstemperaturen beliebig gewählt werden, beispielsweise
zwischen 40 und 135°C, so daß auch das zu reinigende Gasgemisch eine beliebige Temperatur aufweisen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch zur Entfernung von beliebigen gasförmigen Verunreinigungen anwenden, die aus
der Absorptionslösung durch Abstreifen mit Wasserdampf desorbiert werden können. Die Absorptionsstufe kann beispielsweise
aus einem einzigen Absorber A bestehen. In diesem Fall liegt ein"isothermer Cyclus"vor, in dem die Absorption, bei
hohen Temperaturen abläuft. Ferner kann die Absorptionsstufe auch den Kühler es umfassen. In diesem Fall wird die Absorp-.
tion bei niedrigen Temperaturen durchgeführt. Schließlich _j
409838/0947
kann die Absorptionsstufe auch den Wärmeaustauscher H umfassen. In diesem Fall liegt der "konventionelle Cyclus" vor,
bei dem die Absorption bei tiefen Temperaturen, d.h. in der Nähe der Umgebungstemperatur, vorgenommen wird, wie es beispielsweise
bei Verwendung von Äthanolaminlösungen notv/endig
ist. In analoger Weise kann auch ein "split-stream"-Cyclus
angewendet werden.
5b)Eine bessere Wärmeverwertung der regenerierten Lösung erreicht man, wenn man die Neberikolonne unter vermindertem
Druck, beispielsweise bei 0,7 atm und 950C, betreibt. In diesem
Fall tritt eine stärkere Entspannung der Hauptfraktion ρ (bis auf 95°C) sowie die Bildung einer größeren Dampfmenge
ein.
Die Druckverminderung kann durch eine geeignete mechanische Vorrichtung erreicht werden. Vorzugsweise wird eine Strahlpumpe
angewendet, in welche die vom Absorber kommende Absorptionslösung unter Druck eingepreßt wird; vgl.
DT-OS 19 51 277.
Anstatt an die Nebenregenerationskolonne S Unterdruck anzulegen, besteht auch die Möglichkeit, die Wärme der regenerierten
Lösung ρ mittels eines Gasstroms auf die Absorptionslösung s zu übertragen. Beispiele für Gase sind Luft, Stickstoff
und Restgas aus der Ammoniakherstellung. Diese Gase werden zuerst mit der v/armen Hauptfraktion ρ und anschließend
mit der Nebenfraktion s in Kontakt gebracht. Dieses Verfahren wird vorzugsweise immer dann angewendet, wenn dazu die Mö£- _j
409838/094 7
Γ "1
lichkeit besteht.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Dieses Beispiel betrifft eine AusfUhrungsform, bei der CO2 und/
oder HpS unter Verwendung einer mit Glycin .aktivierten Kaliumcarbonatlösung
entfernt werden,. Es wird die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung mit einstufiger Absorption verv/endet. Der Wärmeaustauscher
H ist nicht vorgesehen. Die beiden Fraktionen ρ und s werden bis auf den gleichen C02~Sättigungsgrad regeneriert,
anschließend vereinigt und sodann zusammen in den. Absorber A eingespeist.
Dieses Beispiel umfaßt eine Reihe von Varianten, die in Tabelle IV zusammengestellt sind.
Die aus dem Absorber A austretende verbrauchte Absorptionslösung wird direkt der Regenerationsstufe zugeleitet. Die Temperatur
der Absorptionslösung ist in der obersten waagrechten Spalte von Tabelle IV angegeben. Wie bei den bekannten Verfahren
ist die Temperatur beim Einlaß in den Absorber um 10 bis 150C niedriger, was auf die Reaktionswärme im Absorber und auf
eine eventuelle, vom zu reinigenden Gas gelieferte Wärme zurückzuführen ist.
Die Tabelle IV bezieht sich auf den Fall, bei dem'die Nebenrege-
S
nerationskolonnc/oei Atmosphärendruck betrieben wird und daher
nerationskolonnc/oei Atmosphärendruck betrieben wird und daher
die Temperatur der Absorptionslösung am Ende der Entspannung _j
409838/0947
und am Ende der Regeneration 106°-C beträgt (vgl. 2. waagrechte Spalte).
Die fünf verschiedenen Abschnitte von Tabelle IV beziehen sich auf fünf verschiedene Mengen an Wärmezufuhr, um den Cyclus in
Gang zu halten, (100, 80, 63, 50 bzw. 40 kg Wasserdampf/m5 Lösung
Hauptfraktion p). In jedem Abschnitt sind folgende Werte angegeben: vom Aufkocher gelieferte Wärme in Kcal/m Lösung
Hauptfraktion p, endgültiger Regenerationsgrad der Absorptionslösung und p.k. (ausgedrückt in Volumteile COp/ΐ Volumteil Gesamtabsorptionslösung
ρ + s). Dabei wird angenommen, daß die verbrauchte Lösung in allen Fällen mit einem C02-Sättigungsgrad
von etwa 75 Prozent den Absorber verläßt.
Die waagrechten Zeilen der einzelnen Tabellenabschnitte geben folgende Vierte an: Verhältnis von Hauptfraktion ρ zu Nebenfraktion
s (2/3), Druck und Temperatur am Boden der Hauptregenerationskolonne
P (5/4), Wärmeverbrauch ausgedrückt in Kcal/nr CO2
(1) und durch den Kühler Cg der Hauptregenerationskolonne P entfernte Wärme (6),ausgedrückt in Prozent der vom Aufkocher gelieferten
Wärme.
Aufgrund der Angaben in Tabelle IV lassen sich rasche und sichere Angaben über die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
gewinnen.
Die Tabelle V entspricht der Tabelle IV, mit der Ausnahme, daß die Nebenregenerationskolonne S unter vermindertem Druck arbeitet,
d.h. Druck und Temperatur am Ende der Entspannung und am _j
409838/094 7
Ende der Regeneration betragen 0,7 atm bzw. 95°C,
409838/0947
Temperatur der verbrauchten Lösung bei 75O qqO
Eintritt in die Regenerationsstufe« C
Eintritt in die Regenerationsstufe« C
Temperatur der regenerierten Ab- 106° 106° 106c
106c
Wärme = 54 000 Kcal/m Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 23 Prozent
Beladung = 32,4 Volumteile CO2/I Volumteil Absorptionslösung
2/3 Si Hauptfraktion p/ % Nebenfraktion s 89,3/10,7 83,4/16,6 78/22 . 72,7/27,3 * 4^
5/4 Temperatur in 0C und Druck in atm 112,5°/1,34 117,5°/1,57 122,5°/1,86 127,5°/2,19 ο
am Boden der Hauptregenerations- --3
js» kolonne P-* -C-
ο 1 Verbrauchte Wärme, Kcal/Nm^ CO9 1482 1390 1295 1210 O
cd 6 % durch den Kühler Cg entfernte Wärme 18,9 18,9 ' 18,9 ' 18,9 ^
Wärme = 43 200 Kcal/m Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 25 Prozent
Beladung = 30,9 Volumteile CO2/1 Volumteil Absorptionslösung
2/3 % Hauptfraktion p/ % Nebenfraktion s 98/2Λ 88,5/11,5 81,3/18,7
5/4 Temperatur in 0C und Druck in atm 1O6,7°/1,O9 111,7°/1,3O 116,7°/1,54
am Boden der Hauptregenerationskolonne P ,
Verbrauchte Wärme, Kcal/Nm^ CO9 . 1370 1230 1135
% durch den Kühler Cg entfernte Wärme 22,5 22,5 22,5
Wärme s= 34 020 Kcal/nr Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 28 Prozent
Beladung = 28, 6 Volumteile CO2/1 Volumteil Absprptionslösung
2/3 % Hauptfraktion p/ % Nebenfraktion s 94 /6
5/4 Temperatur in 0C und Druck in atm , 1O8,4°/1»16
am Boden der Hauptregenerationskolonne P ,
Verbrauchte Wärme, Kcal/NrrT CO2 1120
% durch den Kühler Cg entfernte Wärme · ' 26,4
Tabelle IV - Fortsetzung
| Temperatur der verbrauchten Lösung Eintritt in die Regenerationsstufe |
bei τ 0C |
75° | 80° | 85° | 90° |
| Temperatur der regenerierten Ab- sorptionslösunis;, C |
106° | 106° | 106° | 106° |
Wärme = 27 000 Kcal/m-5 Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 31 Prozent
Beladung = 26,2 Volumteile CO2/1 Volumteil Absοrptionslösung . ro
2/3 % Hauptfraktion ρ/ % Nebenfraktion s . ^
5/4 Temperatur in C und Druck in atm ■ ' ^,
*·» -am Boden der Hauptregenerations- j^
ο kolonne P , cd
& 1 Verbrauchte Wärme, Kcal/Nnr CO2 ' cn
6 c/o durch den Kühler Cg entfernte Wärme
———_ _
. . ' ■ , ι .
^n T.'.Tärme = 21 600 Kcal/m Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 35 Prozent
ο Beladung =23,8 Volumteile CO2/1 Volumteil Absorptionslosung
ο Beladung =23,8 Volumteile CO2/1 Volumteil Absorptionslosung
^ 2/3 % Hauptfraktion p/ % Nebenfraktion s '
^j 5/4 Temperatur in C und Druck in atm
am Boden der Hauptregenerationskolonne P ■ ,
1 Verbrauchte V/ärme, Kcal/Nur CO2
6 Vi durch den Kühler Cg entfernte Wärme
am Boden der Hauptregenerationskolonne P ■ ,
1 Verbrauchte V/ärme, Kcal/Nur CO2
6 Vi durch den Kühler Cg entfernte Wärme
Tabelle IV - Fortsetzung
| 95° | 100° | 106° | 116° | 120° |
| 106° | 106° | 106° | 106° | 106° |
| 2/3 | 68,7/31 | ,3 | 64,8/35,2 | 60,8/39,2 | 65 / 45 | 52,8/47,2 | 4> | |
| 5/4 | • 132,5°/2 | ,54 | 137,5°/2,95 | 143,5°/3,5O ' | 153,6%, 60 | 157,5°/5,10 |
O
-4 |
|
| 1 | 1145 | 1078 | 1010 | 918 | 880 | |||
| 6 | 18,9 | 18,9 | 18,9 | 18,9 | 18,9 | CD cn |
||
| to | ||||||||
| 00 | ||||||||
| α> co |
2/3 | 75 / 25 | 70 / 30 | 63,5/36,5 | 55,8/44,2 | 53,2/46,8 |
I
ω ' |
|
| ο | 5/4 | 121,7°/1 | ,81 | 126,7°/2,13 | 132,5°/2,55 | 142,77^,41 | ,146,773,80 | I |
| co | 1 | 1045 | 980 | 887 | ' 780 ' '. | 742 | I | |
| »J | 6 | 22,5 | 22,5 | 22,5 | 22,5 | 22,5 | ||
| V3 | 83,2/16 | ,8 | . 74,8/25,2 | 66,4/33,6 | '5.6,2/43,3 | 52,8/47,2 | ||
| 5/4 | 113,4°/1 | ,38 | 118,2°/1,63 | 124,4°/1,99 | 134,4°/2,70 | 138,2°/3,05 | ||
| 1 | 988 | 890 | 790 | 673 | 627 | |||
| 6 | 26,4 | 26,4 | 26,4 | 26,4 | 26,4 |
Tabelle IV - Fortsetzung-
| ■ 95° | 100° | 106° | , 116° | 120° |
| 106° | 106° ' | 106° | 106° | 106° |
2/3 96/4 82,2/17,8 70/30 56,5/43,5 54,3/47,5 ■ £
5/4 ( 1O7,3°/1,11 112,3°/1,33 118,3°/1,63 128,3°/2,24 . 132,3°/2,53 ' O
1 ' 990 850 724 ^ 583 543 j!
6 30,5 30,5 30,5 * 30,5 · 30,5 °
O ·
« 2/3 92,3/7,7 74,5/25,5 56,2/43,8 51,3/48,7
» 5/4 1O8°/1,14 ■· 114°/1,41 124°/1,96 128°/2,22 ι '
5 1 837 675 . 510 464 &
ω 6 34,6 34,'6 34,6 . 34,6 ι
Absorptionslösung: 250 g/Liter K2O und 50 g/Liter Glycin
Temperatur der verbrauchten Lösung bei 7κ0 nno ocO
Eintritt in die Regenerationsstufe, UC u- ou °?
Temperatur der regenerierten Absorptionslösung, C
Wärme = 54 000 Kcal/m Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 23 Prozent
Beladung = 32,4 Volumteile CO2/1 Volumteil Absorptionslösung ^
2/3 c/o Hauptfraktion p/ % Nebenfraktion s 76,8/23,2 72/28 67,8/27,3 64/36 °
5/4 Temperatur in °C und Druck in atm 112,5/1,34 117,5/1,57 122,5/1,86' 127,5°/2,19 "^3
am Boden der Hauptregenerations- ' ^
** kolonne P -, ' °
1 Verbrauchte Wärme, Kcal/Nnr C0? 1280 1200 1130 1064 cn
J£ 6 % durch den Kühler Cg entfernte Wärme 18,6 18,6 18,6 18,6
co —-——-—-«-----------——-——-«^^—___—_>___--_«____ ^
^ Wärme = 43 200 Kcal/nr Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 25 Prozent ω
o Beladung = 30,9 Volumteile CO2/1 Volumteil Absorptionslösung σ»
<° 2/3 % Hauptfraktion p/ % Nebenfraktion s 80/2o 73,7/26,3 68/32 '
^ 5/4 Temperatur in 0C und Druck in atm 106,7/1,09 111,7°/1,3O 116,7Ö/1»54
am Boden der Hauptregenerationskolonne P ,
Verbrauchte Wärme, Kcal/Nnr CO2 1115 1025 960
Verbrauchte Wärme, Kcal/Nnr CO2 1115 1025 960
% durch den Kühler Cg entfernte Wärme 22,3 " 22,3 22,3
Wärme 34 020 Kcal/m5 Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 28 Prozent
Beladung = 28,6 Volumteile CO2/1 Volumteil Absorptionslösung
2/3 % Hauptfraktion p/ % Nebenfraktion s 73,3/26,7
5/4 Temperatur in C und Druck in atm 1O8,4°/1,16
am Boden der Kauptregenerations-
kolonne P ^ ·
Verbrauchte Wärme, Kcal/Nnr CO2 875
β '/j durch den Kühler Cg entfernte Wärme ' 26,3
Tabelle V - Fortsetzung
| Temperatur der verbrauchten Lösung Eintritt in die Regenerationsstufe, |
bei 6C |
75° | 80° | 85° | 90° |
| Temperatur der regenerierten Ab sorptionslösung, C |
95° | 95° | 95° | 95° |
Wärme = 27 000 Kcal/nr Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 31 Prozent <£**
•Bela'dung = 26,2 Volumteile CO2/1 Volumteil Absorptionslösung . £2
2/3 % Hauptfraktion p/ % Nebenfraktion s . ■ · j>
5/4 Temperatur in 0C und Druck in atm O
Q ■ am Boden der Hauptregenerations- <jn
ω kolonne P ,
O0 1 Verbrauchte Wärme, Kcal/Nnr CO2
u> 6 % durch den Kühler Cg entfernte Wärme
ο Wärme = 21 600 Kcal/nr Absorptionslösung, Regenerationsgrad = 35 Prozent . ij
co Beladung =23,8 Volumteile CO«/1 Volumteil Absorptionslösung
^3 Z/3 % Hauptfraktion p/ % Nebenfraktion s
5/4 Temperatur in C und Druck in atm
am Boden der Hauptregenerationskolonne P . ,
am Boden der Hauptregenerationskolonne P . ,
1 Verbrauchte Wärme, Kcal/Nnr C0p
6 % durch den Kühler Cg entfernte Wärme
Tabelle V - Fortsetzung
| 95° | 100° | 106° | 116° | 120° |
| 95° | 95° | 95° | 95° | 95° |
| 2/3 | 61/39 | 57,8/42,2 | 54,4/45,6 | 49,8/50,2 | 48,2/51,8 ; | I | N) | |
| 5/4 | , 132,5°/2,54 | 137,5°/2,95 | 143,5/3,50 | , 153,5°/4,60 | 157,5 75,10 | ω 03 |
O | |
| 1 | .1013 | 963 | 910 | 830 | 803 | I | ||
| •Ρ"» | 6 | 18,6 | 18,6 | 18,6 | 18,6 | 18,6 |
4>
O |
|
| O | ||||||||
| co | ||||||||
| 00 | ||||||||
| co 00 |
2/3 | " 63,5/36,5 | 59,5/40,5 | 55 / 45 | 49,4/50,6 | 47,3/52,7; | ||
| ο | 5/4 | 121,7°/1,81 | 126,7°/2,13 | 132,5°/2,55 | 142,7°/3,41 | 146,7°/3,8O | ||
| co *·* |
,1 | 890 | 832 | 770 | 690 | " ' 662' . . ' | ||
| -J | 6 | 22,3 | 22,3 | ,22,3 | 22,3 | 22,3 | ||
| 2/3 | 66,5/33,5 | 60,8/39,2 | 55,5/44,5 | 48/52 ' | 45,7/54,3 | |||
| 5/4 | 113,4°/1,38 | 118,2°/1,63 | 124,4°/1,98, | 134,4°/2,70 | 138,4°/3,05 | |||
| 1 | 792 | 724 ' | 660 | 572 | 545 | |||
| 6 | 26,3 | 26,3 | 26,3 , | 26,3 | 26,3 | |||
Tabelle V - Fortsetzung
| 2/3 | 95° | 100° | 106° | ■ 116° | 120° | - | ,3 | I | O | • | |
| 5/4 | 95° | 95° | 95° | 95° | 95° | ,53 | VO | cn | |||
| 1 | 70,2/29,8 | 63 / 37 | 55,5/44,5 | 46,6/53,4 | 43,7/56 | t | |||||
| β ' | Ίθ7,30/1»1Ί | 112,5°/1,33 ■ | 118,3°/1,63 | 128,3°/2,24 | 132,3°/2 | ||||||
| 727 | 650 | 575 | 482 | 452 | |||||||
| 2/3 | 30,5 | 30,5 | 30,5 | * 30,5 | 30,5 | ,6 | |||||
| O | 5/4 | 22 | |||||||||
| OO | 1 | 64/36 | 55/45 | 44,5/55,5 | 41,4/58 | ||||||
| co OO |
6 | 1Ο8°/1,14 | 114°/1,41 | 124°/1,96 | 128°/2, | ||||||
| O | 580 | 500 | 404 | 374 | |||||||
| (O | 34,7 | 34,7 | 34,7 | 34,7 | |||||||
Absorptionslösung: 250 g/Liter K2O und 50 g/Liter Glycin
Aus den Tabellen IV und V gehen die Vorteile des erfindungsgemäßen
Verfahrens hervor. Unter anderem läßt sich folgendes beobachten:
6a) Aus dem letzten und vorletzten Abschnitt der Tabelle IV und V geht hervor, daß sich bei einer Eintrittstemperatur in den
Regenerator von 1060C (vgl. drittletzte Spalte) und bei
einer Wärmezufuhr von 21 600 bzw. 27 000 Kcal/m^ Hauptfraktion p, wie es häufig bei modernen CO^Entfernungsverfahren
der Fall ist, ein Wärmeverbrauch von nur 675 bzw. 575 Kcal/in
ergibt,
CO2/ d.h. etwa die Hälfte des Wärmeverbrauchs bei herkömmlichen
Verfahren.
Dabei ist festzuhalten, daß unter diesen Bedingungen'der
Wärmezufuhr zu einer Reinigung auf beispielsweise 0,05 bis 0,10 Prozent CO2, wie sie häufig erforderlich ist, die Anwendung
eines zweistufigen Verfahrens notwendig ist (vgl. Beispiele 2 bis 4).
6b) Häufig stehen bei großtechnischen Verfahren größere Wärmemengen zur Verfügung, beispielsweise 12 000 bis '
13 000 Kcal/nr CO2. In diesem Fall wird das erfindungsge- . ■
mäße Verfahren vorzugsweise gemäß den ersten beiden Abschnitten in den Tabellen IV und V durchgeführt. Unter diesen
Bedingungen erhält man bei einem einstufigen Verfahren und bei Verwendung einer mit Glycin aktivierten Absorptionslösung (auf diese Bedingungen beziehen sich die Tabellen)
einen Regenerationsgrad von 23 Prozent (erster Abschnitt) bzw. 25 Prozent (zweiter Abschnitt). Diese Regenerationsgra-_j
409838/0947
de reichen leicht aus, um die bei modernen Verfahren erforderlichen
Reinigungsgrade von 0,05 bis 0,1 Prozent CO2 mit
. Sicherheit zu erreichen. Dabei hat man jedoch den grundlegenden Vorteil, daß man das Verfahren einstufig' durchführen
kann, wodurch sich die Kosten der Anlage im Vergleich zum zweistufigen Verfahren erheblich vermindern.
Dieser Vorteil wird noch dadurch verstärkt, daß die Absorption bei relativ niedrigen Temperaturen (60 bis 800C) durchgeführt
v/erden kann, ohne daß der übliche Wärmeaustauscher notwendig ist, der beim konventionellen Cyclus zwischen der
verbrauchten und der regenerierten Absorptionslösung angeordnet ist. ■ ' .
6c) Die Tabelle IV betrifft verschiedene Anwendungsfälle, bei
denen die verbrauchte Lösung zu Beginn der Regeneration eine Temperatur von 75 bis 1200C aufweist. Man stellt fest, daß
bei Temperaturen unter 106°C die Regeneration nur mittels der während der Regenerationsphase vom Aufkocher
gelieferten Wärme abläuft. Diese Wärme läßt sich jedoch besser ausnützen, woraus sich ein geringerer Wärmeverbrauch als
bei herkömmlichen Verfahren ergibt. Bei Temperaturen über 106 C wird zur Regeneration auch die Wärme verwendet, die
der Cyclus in der Absorptionsstufe aufnimmt (d.h. Reaktionswärme + Wärmemenge, die eventuell vom zu reinigenden
Gasgemisch zugeführt wird - im Kühler verlorene Wärmemenge). Bei einer Temperatur von 1060C (entsprechend der Temperatur
der Absorptionslösung am Ende der Entspannung und am Ende der Regeneration) sind die Absorptionsstufe und die Regene- _j
409838/0947
rationsstufe voneinander thermisch unabhängig. In Tabelle V
beträgt die Temperatur, bei der thermische Unabhängigkeit zwischen beiden Stufen vorliegt,95°C.
Die vorstehenden Ausführungen werden im folgenden anhand von Fig. 2 näher erläutert:
- Ts = Tpe: Die in der Nebenabsorptionskolonne S verwertete Wärme wird ausschließlich vom Aufkocher R geliefert. Dabei
werden die Wärmeverluste der herkömmlichen Verfahren teilweise vermieden.
- Ts < Tpe: Ein Teil der in der Nebenregenerationskolonne S verwerteten
Wärme stammt aus der. Absorptionsstufe (Reaktionswärme
+ Wärme, die vom zu reinigenden Gasgemisch geliefert wird - beim Kühlen der Absorptionslösung verlorene Wärmemenge).
- Gemäß einem wesentlichen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist Tpu immer größer als Ί?ρ. Die Differenz Tpu - Tps
gibt die Wärmemenge an, die aus der Hauptfraktion ρ gewonnen wird und in der Nebenabsorptionskolonne S eingesetzt wird.
Dieses Beispiel betrifft eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei der CO2 und/oder H2S gemäß Fig. 3 in zwei
Stufen entfernt werden. Fig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2
lediglich darin, daß sich die Einspeisungsstellen der Fraktionen
der Absorptionslösung s und ρ nach der Regeneration am Kopf bzw.
A an einer zwischen Kopf und Fuß des Absorbers/Liegenden Stelle j
409838/0947
1 - 43 -
befinden.
Die Absorptionslösung besteht aus einer mit Glycin aktivierten Kaliumcarbonatiösung. Die verbrauchte Lösung kommt mit einer
Temperatur von 111°C aus dem Absorber. Der Druck der Hauptrege-
-kolonne P/
nerations/ wird auf 1,85.atm eingestellt (dementsprechend ergibt sich eine Änderung der Siedetemperatur um etwa 18°C,# infolgedessen verhält sich die Absorptionslösung mit der tatsächlichen Temperatur von 111°C und einem Druck von 1,85 atm wie eine Lösung von 93° C und 1 atm. In Übereinstimmung damit werden· auf Grund von Tabelle I der Wärmeverlust bei der Entspannung und auch der Verlust durch den überschüssigen, aus dem Regenerator austretenden Wasserdampf praktisch beseitigt). ;
nerations/ wird auf 1,85.atm eingestellt (dementsprechend ergibt sich eine Änderung der Siedetemperatur um etwa 18°C,# infolgedessen verhält sich die Absorptionslösung mit der tatsächlichen Temperatur von 111°C und einem Druck von 1,85 atm wie eine Lösung von 93° C und 1 atm. In Übereinstimmung damit werden· auf Grund von Tabelle I der Wärmeverlust bei der Entspannung und auch der Verlust durch den überschüssigen, aus dem Regenerator austretenden Wasserdampf praktisch beseitigt). ;
Die Hauptregenerationskolonne P ist mit üblichem Füllkörpermaterial
versehen und wird durch den Aufkocher R von außen beheizt. Die zur Regeneration der mit Glycin aktivierten Kaliumcarbonatlösungen
bis zu einem CC^-Sättigungsgrad von 35 Prozent notwendige Wärmezufuhr beträgt 35 bis 40 kg Wasserdampf/m
Lösung. Im allgemeinen absorbiert die Absorptionslösung aus zu reinigenden Gasen mit einem C02-Gehalt von 18 bis 22 Prozent
und einem Druck von etwa 25 atm 23 bis 25 Volumteile COp/
1 Volumteil Absorptionslösung p.
Die Temperatur am Boden der Hauptregenerationskolonne P beträgt 122°C. Diese Temperatur entspricht der Siedetemperatur bei
einem Druck von 1,85 atm. Die Fraktion ρ wird anschließend in die Expansionskammer E geleitet, wo sie sich bis auf Atmosphärendruck
entspannt und unter Abkühlung auf 108°C 25,8 kg Was-
409838/0947
- 44 serdampf/m' Absorptionslösung ρ entwlekelt.
Beim zweistufigen Verfahren gemäß Fig. 3 wird es im allgemeinen bevorzugt, daß die Nebenfraktion s stärker regeneriert
und deshalb in den Kopf des Absorbers eingespeist wird, während die Hauptfraktion ρ weniger stark regeneriert und dem
Absorber auf einer mittleren Höhe zugeführt wird.
Zu diesem Zweck ist es wie bei herkömmlichen Verfahren notwendig, etwa 110 kg Wasserdampf/m Nebenfraktion s zuzuführen. Diese
wird auf diese Weise bis zu einem CC^-Sättigungsgrad von
25 Prozent regeneriert (dies gilt für mit Glycin aktivierte Kaliumcarbonatlösungen). Dabei ergibt sich eine mittlere Absorption
von etwa 27 bis 30 Volumteile CO2/1 Volumteil Lösung s.
Die Aufteilung der Absorptionslösung in die Hauptfraktion ρ
(die bei der Entspannung 25,8 kg Wasserdampf/m Absorptionslösung
abgibt) und die Nebenfraktion s (die 110 kg/nr Wasserdampf
für ihre Regeneration benötigt) beträgt folglich 81 Prozent Hauptfraktion und 19 Prozent Nebenfraktion.
Schließlich wird die Hauptfraktion ρ mit einer Temperatur von 1080C aus der Expansionskammer E entnommen und direkt mittels der
Pumpe P^ in die Absorptionskolonne A auf einer mittleren Höhe
eingespeist. Die Nebenfraktion s, die stärker regeneriert ist,
wird ebenfalls mit. einer Temperatur von 1080C vom Boden der Köder
lonne S abgezogen und mittels / Pumpe P2 in den Kopf der Absorptionskolonne
eingespeist. Da in diesem Beispiel eine sehr veitgehende Reinigung des Gasgemisches erwünscht ist (d.h.
409838/0947
0,05 bis 0,1 Prozent CO2 im gewaschenen Gas)#ist es vorteilhaft,
die Lösung im Kühler Cs beispielsweise auf 50 bis 7O0C abzukühlen. In diesem Fall beträgt das Gewichtsmittel der Temperatur
der beiden Fraktionen etwa 980C.
Der Absorber A ist eine übliche Absorptionskolonne, die, wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, aus einer einzigen, zweistufigen
Absorptionszone besteht. In dieser Kolonne erwärmt sich die Absorptionslösung wie üblich durch die Reaktionswärme und durch
die im zu reinigenden Gasgemisch enthaltene Wärme um etwa 13°C, d.h. von 98°C auf 1110C,und tritt mit dieser Temperatur am Boden
des Absorbers aus. Die Absorptionslösung enthält das aus dem Gasgemisch absorbierte CO2 und/oder H2S.
Der Wärmeverbrauch in diesem Beispiel ergibt sich aus der Wärmemenge,
die vom Aufkocher an die Hauptfraktion ρ abgegeben wird, d.h. (35 bzw.40) χ 0,81 = 28,4 bzw.32,4 kg Wasserdampf/m5 vereinigte
Absorptionslösung.
Es werden 24 Volumteile CO2 bzw. 33 Volumteile CO2 pro 1 Volumteil
Absorptionslösung absorbiert, wobei sich ein Gewichtsmittel von 25,6 Volumteile CO2/1 Volumteil vereinigte Absorptionslösung
ergibt. Der Wärmeverbrauch beträgt 1,11 bzw. 1,26 kg Wasserdampf/m3
CO2 = 600 bzw.680 Kcal/m3 Cp2.
Dies bedeutet im Vergleich zum ebenfalls zweistufig verlaufen den "isothermen Cyclus", dessen Wärmeverbrauch 1100 bzw.
1300 Kcal/nr5 CO2 beträgt, eine beträchtliche Einsparung.
409838/0947
-46- 24ϋ7405Π
Die Aufwendungen für den Aufkocher sind proportional zum Wärmeve.rbrauch
von 600 bzw.680 Kcal/m COp. Die Aufwendungen für
den CO2-Kühler der Hauptregenerationskolonne P betragen nur
20 Prozent der vom Aufkocher gelieferten Wärmemenge, während die restliche vom Cyclus gelieferte Wärme am Kopf der Nebenkolonne
S nach außen abgegeben wird. Diese restliche Wärme kann direkt nach außen abgegeben werden, wobei der Kühler entfällt.
Im Großteil der Fälle ist der CO2-Verlust erträglich, der in
diesem Beispiel 24 Prozent der Gesamtmenge beträgt. Schließlich fällt der Großteil des CO2 (76 Prozent) in komprimiertem Zustand
an, d.h. mit 1,85 atm.
. Beispiel 3
Die Anordnung von Fig. 3 wird in diesem Beispiel in analoger
V/eise angewendet, wobei in den Kopf des zweistufigen Absorbers die Nebenfraktion s, die stärker regeneriert ist, mit einer
Temperatur von 1080C, d.h. ungekühlt, eingespeist wird.
Bei Berechnung gemäß Beispiel 2 ergibt sich eine Aufteilung der Absorptionslösung in 72,4 Prozent Hauptfraktion ρ und 27,6 Prozent
Nebenfraktion s, ein Druck am Boden der Hauptkolonne P von 2,45 atm und ein Wärmeverbrauch von 520 bzw.590 Kcal/m COp. ■
Im Unterschied zu Beispiel 2 werden die Hauptkolonne P bei Atmosphärendruck und die Nebenkolonne S unter vermindertem Druck,
d.h. bei 0,57 atm, und bei einer Temperatur von 900C betrieben.
Die am Boden des Absorbers A mit einer Temperatur von 980C austretende
Absorptionslösung wird folgendermaßen unterteilt: _j
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77.Prozent Hauptfraktion ρ, die in P bei Atmosphärendruck und
einer Endtemperatur von 1080C regeneriert wird, und 23 Prozent
Nebenfraktion s, die in der Nebenkolonne S bei 0,57 atm und bei der der Siedetemperatur der Absorptionslösung entsprechenden
Temperatur von 900C regeneriert wird.
Die Nebenfraktion s wird im Kühler Cs weiter auf 70°C abgekühlt und in den Kopf des Absorbers A eingespeist'. Die Hauptfraktion
ρ wird mit einer Temperatur von 900C direkt dem Absorber A auf
einer mittleren Höhe zugeleitet. Der Wärmeverbrauch beträgt
550 bis 630 Kcal/m3
"'Wie bereits im Abschnitt 3a)'ausgeführt wurde, wird der verminderte
Druck in der Nebenkolonne S vorzugsweise durch eine Strahl pumpe erzeugt, wobei die Energie der unter Druck stehenden verbrauchten
Absorptionslösung verwertet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Wärme der regenerierten Absorptionslösung
ρ auf die Absorptionslösung s mittels eines Gasstroms, z.B.
Luft, Stickstoff oder Restgas der Ammoniaksynthese, zu übertragen,
wobei zuerst die Hauptfraktion ρ und anschließend die Nebenfraktion s mit dem Gasstrom in Berührung gebracht werden.
In diesem Beispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren auf eine bereits vorhandene Reinigungsanlage angewendet, mit dem Zweck,
die Wärmezufuhr zu.vermindern oder den üblichen Wärmeaustauscher
entfallen zu/
/ lassen. In diesem Fall wird auf die Entfernung von HpS,
das von CO2 begleitet ist, mittels des "konventionellen Cyclus"
^ezug genommen. _
409838/0947
Die Anlage arbeitet mit einer Kaliumcarbonatlösung, die mit
Glycin, Diäthanolamin oder ähnlichen Verbindungen aktiviert ist. Parallel dazu wird auch eine übliche Monoäthanolaminlösung
verwendet. Die Werte· für die Monoäthanolaminlösung sind jeweils in Klammern angegeben.
Die Anlage arbeitet nach dem üblichen im folgenden unter a) beschriebenen
Verfahren. Dieses Verfahren wird insofern modifiziert, als die erfindungsgemäße Nebenregenerationskolonne S
hinzugefügt wird, wodurch sich eine Verminderung des Wärmeverbrauchs ergibt. Unter b) wird ausgeführt, daß die Einsparung
entweder im Wärmeverbrauch oder in den notwendigen Apparaturen liegt.
Schließlich wird die Anlage auch insofern modifiziert, als die Wärmezufuhr auf die unter a) angegebene Menge reduziert wird
und der Wärmeaustauscher zwischen der regenerierten und der verbrauchten Absorptionslösung beseitigt wird. Unter c) wird angegeben,
unter welchen Bedingungen der Verzicht auf den Wärmeaustauscher möglich ist.
a) Die nach den üblichen Verfahren arbeitende Anlage umfaßt eine Absorptionskolonne, aus der die verbrauchte Lösung mit einer
Temperatur von 650C austritt. Die. Lösung wird anschließend
durch den Wärmeaustauscher auf etwa 980C vorerwärmt und mit
dieser Temperatur in die Regenerationskolonne eingespeist. Die Regenerationskolonne ist eine übliche Füllkörperkolonne,
der durch den Aufkocher eine Wärmemenge von etwa 100 kg Wasserdampf/nr
Absorptionslösung (120 kg Wasserdampf/m^ Ab- ,
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sorptionslösung)zugeführt wird.
Die Absorptionslösung verläßt den Regenerator mit einer Temperatur von etwa 1080C, passiert zuerst den Wärmeaustauscher
und anschließend einen Kühler, der sie auf 60,60C
(50,50C) abkühlt, und wird sodann in die Absorptionskolonne
eingespeist. Im Absorber absorbiert die Lösung etwa 15 Volumteile H2S + CO2, wobei sie sich um etwa 4,5°C (14,5°C) erwärmt
.
Unter den vorgenannten Bedingungen zeigt die Wärmebilanz des Regenerators, daß die am Kopf der Kolonne entfernte Wärmemenge
etwa 40 500 (41 500) Kcal/m- Absorptionslösung bzw. 27OO (2770) Kcal/m-5 CO2 + H2S beträgt. Die Wärmemenge wird
über den Kühler nach außen abgegeben.
b) Die Anlage wird durch Zusatz der Nebenkolonne S modifiziert, während die bereits bestehende Regenerationskolonne die Aufgabe
der Hauptkolonne P übernimmt. Die Hauptkolonne P wird bei einem Druck von 3,78 atm betrieben, was bewirkt, daß der Wärmeverlust
am Kolonnenkopf auf 4860 Kcal/m Absorptionslösung, d.h. auf 324 Kcal/m CO2, vermindert wird. Aufgrund dieses
Drucks hat die Temperatur von 98 C am Kolonnenkopf die gleiche Wirkung wie eine Temperatur von 560C bei Atmosphärendruck.
Am Boden der Hauptregenerationskolonne P nimmt die Lösung eine Temperatur von 146°C an. Dieser Temperaturanstieg wird
durch die Wärme bewirkt, deren Verlust am Kolonnenkopf ver- _j
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Γ Π
hindert wird. Dabei bleibt die Wärmezufuhr durch den Aufkocher konstant.
Anschließend wird die Absorptionslösung auf Atmosphärendruck
entspannt, wobei.sie sich auf etwa 1060C abkühlt und _
68»7 (70,5) kg Wasserdampf/m Absorptionslösung ρ erzeugt.
Dieser Wasserdampf wird in die Nebenregenerationskolonne S geleitet.
- Die Verteilung der Absorptionslösung auf die Hauptregenerationskolonne
P und die Nebenregenerationskolonne S beträgt
Prozent 59 (63) Prozent Hauptfraktion ρ und 41 (37)/Hebenfraktion s,
wobei an die Nebenkolonne S 100 (120) kg Wasserdampf/m Lösung
geliefert werden müssen.
Der Wärraeverbrauch wird spürbar vermindert, d.h. die Wärmezufuhr
wird auf 59 (75,5) kg Wasserdampf /m vereinigte Absorptionslösung ρ + s gesenkt. Dieser Wärmeyerbrauch beträgt
nur 59 Prozent (63 Prozent) des vorbeschriebenen Verfahrens.
c) Die Anlage wird durch Weglassen des Wärmeaustauschers mor
difiziert. Sämtliche unter b) beschriebenen Vorrichtungen bleiben unverändert. Die Wärmezufuhr von außen beträgt 100
(120) kg Wasserdampf/in Absorptionslösung wie in a).
Unter diesen Bedingungen erlaubt die erhöhte Wärmezufuhr von 41 (44,5) kg Wasserdampf/nr Absorptionslösung, daß die
Absorptionslösung mit einer Temperatur von 74,2°C (730C) anstelle
der vorgenannten 980C in die Regenerationsstufe ein- _j
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2407A05
gespeist wird. Gleichzeitig ergibt sich auch eine starke Vermehrung des Abstreif wasserdampfs am Boden der Kolonne
unter einer wesentlichen Verbesserung des Regenerationsgrades.
Im folgenden werden weitere Ausführungsformen des erfindungs-
gemäßen. Verfahrens beschrieben.
7) Fig. 4 zeigt eine Variante, bei der die Nebenfraktion s mittels
einer Pumpe»in die Hauptregenerationskolonne P auf einer mittleren Höhe eingespeist wird. Durch diese Ausführungsform wird die Beseitigung des Wärmeaustauschers zwischen der
verbrauchten und der regenerierten Absorptionslösung auf bequemere Weise ermöglicht.Dieser Wärmeaustauscher hat bekannt-■
lieh die Funktion, die Wärme der regenerierten Lösung in den Kopf des Regenerators zurückzubringen. Der gleiche Zweck wird
mit Hilfe der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung erreicht.
Die mit niedriger Temperatur (beispielsweise 50 bis 700C)
vom Absorber kommende Absorptionslösung wird direkt in die . Hauptregenerationskolonne P eingespeist. Die Hauptregenera- ·
"tionskolonne P wird gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren
unter erhöhtem Druck betrieben, um den Wärmeverlust bei der Entspannung zu vermeiden und den überschüssigen Wasserdampf,
der die desorbierten gasförmigen Verunreinigungen begleitet, unter Erwärmung der Absorptionslösung zu absorbieren..Nachdem
die Absorptionslösung den oberen Teil der Hauptregenerationskolonne P durchlaufen hat, wird sie in zwei Fraktionen
L unterteilt. Die Hauptfraktion ρ läuft v/eiter in der Hauptre- _l
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generationskolonne P nach unten, während die Nebenfraktion s abgezogen und in den Kopf der Nebenregenerationskolonne S
eingespeist wird. In dieser Nebenregenerationskolonne wird die Absorptionslösuhg mit dem aus der Expansionskammer E
kommenden Wasserdampf behandelt. An dieser Stelle wird zum Unterschied von Fig. 2 die Nebenfraktion s mittels der Pumpe
Pq auf eine geeignete Höhe der Hauptregenerationskolonne
P zurückgebracht. Die Einspeisungsstelle wird dabei so gewählt, daß die nach unten strömende Absorptionslösung ρ und
die zugegebene Absorptionslösung s solche Temperaturen und Regenerationsgrade aufweisen, daß sie eine gleiche Wärmezufuhr
durch den Aufkocher benötigen, bevor sie zum Boden der Kolonne selbst gelangen.
Die Unterteilung der verbrauchten Lösung in die Fraktionen ρ und s kann auch gleich zu Beginn der Regeneration und nicht
erst auf einer mittleren Höhe der Hauptregenerationskolonne ■ P vorgenommen werden.
In beiden Fällen wird die in der regenerierten Absorptionslösung ρ + s enthaltene Wärme in den Kopf des Regenerators
geleitet, was bei den herkömmlichen Verfahren die Aufgabe des üblichen Wärmeaustauschers war, der hier jedoch vermieden
wird. Dieses Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß der Wärmeverlust am Kopf des Regenerators und die Belastung des
Kühlers für die desorbierten gasförmigen Verunreinigungen wesentlich vermindert wird.
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8) Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der der durch die Entspannung der Hauptfraktion ρ gebildete Viasserdampf außer zur Regeneration
der Nebenfraktion s auch zur Verbesserung der Regeneration der Hauptfraktion ρ verwendet wird. Die Hauptfraktion
ρ wird am Boden der Haup.tregenerationskolonne P
entnommen und durch das Ventil B in die Ejqpansionskammer E eingespeist, wo sie sich bis auf den Druck der Nebenregenerationskolonne
S entspannt. Dabei wird Wasserdampf entwiekelt, der durch die Leitung ζ dem Boden der Kolonne S zugeleitet
wird, von wo er nach oben strömt und dabei die entgegenströmende Absorptionslösung regeneriert.
Die in E entspannte Absorptionslösung wird durch die Leitung-L unter Regulierung durch das Ventil h in die Nebenregenerationskolonne
S auf mittlerer Höhe eingespeist, v/o die Regeneration mittels des vorhe.r entwickelten Wasserdampfs vervollständigt
wird. Anschließend wird die Absorptionslösung am Boden der Kolonne gesammelt, mittels der Pumpe P1 abgezogen
und in den Absorber eingespeist. Die Nebenfraktion s wird in der oberen Zone der Nebenregenerationskolonne S regeneriert
und auf der Trennplatte g gesammelt, von wo sie mittels der Pumpe P2 in den Absorber eingespeist wird.
Durch Regulieren des Ventils h ist es möglich, durch die Leitung L1 einen Teil der Hauptfraktion ρ in die obere Hälfte
der Nebenregenerationskolonne S einzuspeisen und gleichzeitig den Anteil der in die untere Zone eingespeisten Absorptionslösung"
zu vermindern, wodurch eine erhöhte Regeneration erreicht wird. _j
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9) Fig. 6 zeigt, wie sich das erfindungsgemäße Verfahren "bei
einer zweistufigen Anlage anwenden läßt. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere dann
angebracht, wenn eine bereits vorhandene zweistufige Anlage verbessert werden soll.
Die herkömmliche Anlage ist in Fig. 6. mit dünnen Strichen
eingezeichnet. Um das erfindungsgemäße Verfahren anwenden zu können, genügt es, die verstärkt gezeichnete Nebenregenerationskolonne
S hinzuzufügen, während- die bereits vorhandene Regenerationskolonne als Hauptregenerationskolonne P betrieben
v/ird.
Die verbrauchte Lösung wird folgendermaßen aufgeteilt: Die Nebenfraktion s wird in die Nebenregenerationskolonne S
und die Hauptfraktion ρ in die Hauptregenerationskolonne P eingespeist. Die Hauptfraktion ρ wird ihrerseits am Auslaß
der ersten Kolonnenstufe P^ folgendermaßen unterteilt:
1 Teil gelangt nach unten in die zweite Stufe P2 und v/ird am
Auslaß dieser Stufe in die zweite Stufe der Absorptionskolonne A2 eingespeist, während der andere Teil der Hauptfraktion ρ mit der Nebenfraktion s vereinigt und zusammen mit
dieser in die erste Stufe der Absorptionskolonne A1 eingespeist
v/ird.
L ' J
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10) Das erfindungsgeraäße Verfahren läßt sich auch
in Verbindung mit der Anordnung der DT-OS 19 35 712 (insbesondere
Fig. 2) anwenden. Gemäß diesem Verfahren wird die • Absorptionskolonne in zwei Zonen unterteilt, wobei die obere
Zone zur chemischen Absorption von CO2, H2S und/oder anderen
ähnlichen gasförmigen Verunreinigungen bestimmt ist, während die untere Zone zur physikalischen Absorption der im zu
reinigenden Gasgemisch enthaltenen Wärme bestimmt ist, die zu diesem Zweck auch eine sehr hohe Temperatur aufweisen
kann.
Die Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der vorgenannten
Anordnung wird vorzugsweise folgendermaßen durchgeführt. ·
Die vereinigte Absorptionslösung ρ + s wird in den Kopf der Absorptionskolonne eingespeist und-bewirkt in der. oberen
Zone die chemische Absorption von CO2 und/oder H2S und/oder
anderen gasförmigen Verunreinigungen. Am Ende der oberen Zone wird die Absorptionslösung in zwei Fraktionen unter-
-teilt. Die erste' Fraktion wird von der Absorptionskolonne
abgezogen und in die Nebenregenerationskolonne S eingespeist und übernimmt somit die Funktion der Nebenfraktipn s. Die
zweite Fraktion ρ läuft weiter nach unten in die untere Zone der.Absorptionskolonne, wo sie die im zu reinigenden Gasgemisch
enthaltene Wärme absorbiert. Anschließend wird die so. erwärmte Fraktion in die Hauptregenerationskolonne P
eingespeist. Die auf diese Weise in den Regenerationskolon-L
nen P und S regenerierten Fraktionen ρ und s werden der J
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vorgenannten Absorptionsstufe zugeführt.
Bei dieser Ausführungsform hat man den Vorteil, daß die im
zu reinigenden Gasgemisch enthaltene Wärme nur in der Hauptfraktion ρ unter für die Wiederverwertung im Cyclus
günstigen Bedingungen gesammelt wird. Die Temperatur des zu reinigenden Gasgemisches kann auch der -Temperatur entsprechen,
mit der dieses aus dem Aufkocher der Hauptregenerationskolonne P austritt (beispielsweise 120 bis 1250C).
Diese Temperatur kann aber auch wesentlich höher liegen.
11) Schließlich kann gemäß einer weiteren Auführungsform ähnlich
wie in 10) die Aufteilung in die Haupt- und Nebenfraktion in der Absorptionsphase vorgenommen werden. Dabei wird die eine
Fraktion der Absorptionslösung vom Boden des Absorbers und
die andere auf mittlerer Höhe des Absorbers abgezogen. Die beiden Fraktionen werden anschließend wie vorbeschrieben in
der Hauptregenerationskolonne P bzw. in der Nebenregenerationskolonne S regeneriert. Die auf mittlerer Höhe vom Absorber
entnommene Fraktion wird - vorzugsweise in der Kolonne S stärker regeneriert und nach entsprechender Abkühlung wieder
in den Kopf des Absorbers eingespeist. Die am Boden des Absorbers abgenommene Fraktion wird - vorzugsweise in der
Kolonne P - in geringerem Umfang regeneriert und auf einer mittleren Höhe wieder in den Absorber eingespeist.
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Claims (13)
1. Verfahren zur Regeneration von zur Entfernung von gasförmigen
Verunreinigungen aus Gasgemischen verwendeten Absorptionslösungen durch Abstreifen mit Wasserdampf, dadurch
gekennzeichnet, daß man <
a) die zu regenerierende Lösung in eine Haupt- und eine Nebenfraktion
aufteilt und diese getrennt voneinander in einer Haupt- und einer Nebenregenerationskolonne regeneriert, wobei
die Hauptregenerationskolonne bei einem Druck von mindestens 0,2 bis Q15 atm über dem Druck der Nebenregenerations
kolonne betrieben wird,
b) die Hauptfraktion in der Hauptregenerationskolonne durch von außen in den unteren Kolönnenteil zugeführte Wärme regeneriert,
c) die Nebenfraktion in der Nebenregenerationskolonne durch Zur
führen von Wärme, die von der aus der Hauptregenerationskolonne austretenden regenerierten Lösung abgegeben wird, regeneriert
und
d) die regenerierten Fraktionen dem Absorber zuführt.
2.' Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus der Hauptregenerationskolonne austretende Hauptfraktion
in eine Expansionszone einspeist und unter Bildung von Wasserdampf
bis zum Druck der Nebenregenerationskolonne entspannt und anschließend den auf diese Weise gebildeten Wasserdampf in
die Nebenregenerationskolonne im Gegenstrom zur dort nach abwärts geführten Nebenfraktion einspeist.
L -J
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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck in der Hauptregenerationskolonne so reguliert,
daß sich in der Absorptionslösung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Kolonne ein Temperaturunterschied von 5 bis 35°C
einstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hauptfraktion und die Nebenfraktion nach der Regeneration
vereinigt und zusammen in die Absorptionskolonne einspeist.
5. Verfahren nach Anspruch 1- bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine der beiden Fraktionen stärker regeneriert und diese
in den Kopf der Absorptionskolonne einspeist und die andere Fraktion weniger stark regeneriert und sie der Absorptionskolonne
auf einer mittleren Höhe zuführt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nebenfraktion in der Nebenregenerationskolonne
unter vermindertem Druck regeneriert.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus der Hauptregenerationskolonne austretende
Hauptfraktion mit einem Strom eines Permanentgases behandelt und anschließend diesen Gasstrom in der Nebenregenerationskolonne
in Kontakt mit der Nebenfraktion bringt.
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~39~ 24Ü7405
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hauptfraktion unter Bildung von Wasserdampf entspannt,
den gebildeten Viasserdampf von der Absorptionslösung abtrennt, ihn nach seiner Entspannung mit der gleichen Hauptfraktion
in- Kontakt" bringt und ihn anschließend mit der Neben?
fraktion in Kontakt bringt.
9. .Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Hauptfraktion in eine zweistufige Regenerationskolonne einspeist, sie nach Durchlaufen der ersten
Regenerationsstufe in zwei Teile unterteilt, wobei der erste Teil der ersten Absorptionsstufe zugeführt und der zweite Teil
in die zweite Regenerationsstufe eingespeist, von dort abgezogen und der zweiten Absorptionsstufe zugeführt wird, die Nebenfraktion
in die Nebenregenerationskolonne einspeist, die aus der Nebenregenerationskolonne austretende, regenerierte Nebenfraktion
mit der aus der ersten Regenerationsstufe abgezogenen Absorptionslösung vereinigt und sie mit dieser zusammen in die
erste Absorptionsstufe einspeist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß man die gesamte Absorptionslösung in die Hauptregenerationskolonne einspeist, nach Durchlaufen eines
Teils dieser Kolonne in eine Hauptfraktion und eine Nebenfraktion unterteilt, die Hauptfraktion in der Hauptregenerationskolonne
weiter nach unten leitet, wobei sie unter Zufuhr von äußerer Wärme regeneriert wird, die Nebenfraktion in die Nebenregenerationskolonne
einspeist und die regenerierten Fraktionen
^n die Absorptionsstufe einspeist.
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11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dafi" man
a) die Absorptionslösung in der gleichen Absorptionsphase aufteilt,
wobei die Nebenfraktion vom Boden der Absorptionskolonne und die Hauptfraktion auf mittlerer Höhe dieser
Kolonne entnommen wird,
b) die genannten Fraktionen in der Haupt- bzw. Nebenregenerationskolonne
regeneriert und
c) die beiden Fraktionen nach der Regeneration vereinigt und in den Kopf der Absorptionskolonne einspeist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Hauptfraktion nach der Regeneration in die Absorptionskolonne
auf mittlerer Höhe und die Nebenfraktion nach der Regeneration in den Kopf dieser Kolonne einspeist.
13. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß man die aus der Mebenregenerationskolonne austretende Nebenfraktion auf einer mittleren Höhe in die
Hauptregenerationskolonne einspeist, sie dort mit der nach unten strömenden Hauptfraktion vermischt, die vermischten Fraktionen
mit von außen zugeführter Wärme regeneriert und die aus der Hauptregenerationskolonne austretenden vereinigten
Haupt- und Nebenfraktionen in die Absorptionszone einspeist.
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