DE2810249A1

DE2810249A1 - Verfahren zur regeneration eines absorptionsmittels

Info

Publication number: DE2810249A1
Application number: DE19782810249
Authority: DE
Inventors: Pieter August Mes
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1978-09-14
Also published as: BR7801458A; NL7702650A; NO146184C; NO146184B; JPS6139092B2; JPS53113290A; CA1104996A; FR2382922A1; DE2810249C2; FR2382922B1; GB1572682A; NO780825L

Description

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. Den Haag, Niederlande

"Verfahren zur Regeneration eines Absorptionsmittels"

beanspruchte Priorität:

T1. März 1977 - Niederlande - Nr. 7702650

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines Absorptionsmittels für die Entfernung von CO und/oder COS aus Gasen, das aus einer wässrigen, mit einem Oxazolidon verunreinigten Lösung eines primären und/oder sekundären N-(2-Hydroxyalkyl)-amins besteht.

Primäre und sekundäre N-(2-Hydroxyalkyl)-amine, die die

τι OH

Gruppe -N -C-C - enthalten, bilden Oxazolidone, wenn ihre wässrigen Lösungen als Absorptionsmittel für CO₉ verwendet werden, möglicherweise gemäss der folgenden Reaktion:

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-N C- +CO₀ —τ -H C- H C- +HO

ι ι ^ « t It^

H OH ,C-QHOH ,0 O

Mit COS erfolgt die Reaktion wahrscheinlich gemäss folgender Gleichung:

N C- + COS f -N C- +

H OH C-O

Ein Absorptionsmittel, das oft für die Absorption von CO , COS und H₃S aus Gasen verwendet wird und in dem sich Oxazolidone bilden können, ist eine wässrige Lösung von Diisopropanolamin/ es bildet sich dann 3-(2-Hydroxypropyl)-5-methyl-2-oxazolidon. Andere Beispiele für Alkanolamine für diesen Zweck sind Monoäthanolamin und Diäthanolamin.

Da in solchen Absorptionsmitteln die Bildung von Oxazolidonen unerwünscht sein kann (in einigen Fällen sind die Bedingungen derart, dass 1 Gewichtsprozent Alkanolamin je Stunde umgewandelt wird), wurde in der GB-PS 1 118 687 ein Regenerationsverfahren beschrieben, in dem das zu regenerierende Absorptionsmittel mit Kaliumhydroxid versetzt wird, wobei sich das Oxazolidon in Alkanolamin unter Bildung von Kaliumcarbonat verwandelt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass das Kaliumcarbonat entfernt werden muss, dass teure Chemikalien ver-

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wendet werden, dass die Regeneration nur sehr schwer kontinuierlich durchgeführt werden kann und somit eine relativ komplizierte Anlage notwendig ist.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Regeneration des Absorptionsmittels zur Verfügung zu stellen, das diese Nachteile nicht aufweist und in dem das Alkanolamin aus dem Oxazolidon in einfacher Weise wiedergewonnen werden kann.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Regeneration eines Absorptionsmittels für die Entfernung von CO_ und/oder COS aus Gasen, bestehend aus einer wässrigen, mit einem Oxazolidon verunreinigten Lösung eines primären und/oder sekundären N-r (2-Hydroxyalkyl)-amins, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Absorptionsmittel oder eine daraus erhaltene Oxazolidon enthaltende Fraktion auf eine Temperatur von mindestens 2OO°C bei erhöhtem Druck in Gegenwart von Wasser erhitzt.

Es wurde festgestellt, dass dieses Erhitzen bei erhöhtem Druck das Oxazolidon unter Freisetzung von CO und unter Verbrauch von Wasser in das ursprünglich in dem Absorptionsmittel vorhandene Alkanolamin verwandelt. Wird das Absorptionsmittel selbst erhitzt, so ist genügend Wasser für diesen Zweck vorhanden. Wird jedoch eine aus dem Absorptionsmittel hergestellte Fraktion erhitzt, die nicht genügend Wasser enthält, so kann man etwas Wasser zusetzen.

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Das gebildete CO wird vorzugsweise während des Erhitzens auf eine Temperatur von mindestens 200 C durch Strippen mit Wasserdampf entfernt. Dieses Verfahren ist billig und wirkungsvoll, das Absorptionsmittel wird nicht verunreinigt, die notwendige Temperatur wird leicht erreicht, ausserdem erlaubt das Strippen mit Wasserdampf ein kontinuierliches Entfernen des gebildeten CO . Bei einer entsprechenden Druckkontrolle erlaubt die Verwendung von Wasserdampf das Aufrechterhalten der gewünschten Wassermenge während der Oxazolidonumwandlung.

Gute Ergebnisse erhält man bei Temperaturen von 200 bis 300 C, insbesondere bei 200 bis 25O°C. Bei diesen Temperaturen ist das Risiko einer thermischen Zersetzung der Alkanolamine und Oxazolidone gering.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt das Erhitzen bei einem Druck von 10 bis 60 bar. Dieser Druck ist einerseits hoch genug für eine gute Umwandlung, andererseits sind die Kosten für die notwendige Ausrüstung niedriger als für sehr viel höhere Drücke.

Die im erfindungsgemässen Verfahren regenerierten Absorptionsmittel eignen sich für die kontinuierliche Entfernung von H-S, COS und CO aus Gasen. Zu diesem Zweck wird das Gas oft im Aufstrom durch eine Kolonne geleitet, in der eine Anzahl von Kontaktböden vorhanden sind und über die das Absorptionsmittel im Abstrom fliesst. Am Boden der Kolonne wird das mit

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C(X und H₉S beladene Absorptionsmittel entnommen, am Kopf der Kolonne entweicht gereinigtes Gas. Das beladene Absorptionsmittel wird kontinuierlich vom unteren Ende der Kolonne zum Kopf einer Strippkolonne geleitet, in der es abwärts fliesst und von dem CO- und HS entweder durch Entspannen oder Strippen mit einem Strippgas, wie Wasserdampf, befreit wird. Die Bedingungen in der Absorptionskolonne und in der Strippkolonne werden so gewählt, dass das C0_ und H-S absorbiert bzw. desorbiert werden. Das gestrippte Lösungsmittel wird kontinuierlich vom Boden der Strippkolonne zum Kopf der Absorptionskolonne zurückgeführt. In der Strippkolonne wird die Temperatur im allgemeinen unter 175°C gehalten.

Wird das in beiden Säulen gebildete Oxazolidon nicht entfernt oder umgewandelt, so sammelt sich das Oxazolidon an, die Absorptionsfähigkeit des Absorptionsmittels nimmt allmählich ab.

Zweckmässigerweise wird ein Teilstrom des Absorptionsmittelstroms, der vom Boden der Strippkolonne zum Kopf der Absorptionssäule zurückgeführt wird, im erfindungsgemässen Verfahren regeneriert, und zwar vorzugsweise kontinuierlich.

Da die Regeneration im erfindungsgemässen Verfahren durch Erhitzen erfolgt (im allgemeinen auf relativ lange Zeit), ist es von Vorteil, die benötigte Wärmemenge durch Vermindern der zu erhitzenden Flüssigkeitsmenge zu erniedrigen. Deshalb ist es günstig, das Oxazolidon nicht aus dem Absorptionsmittelstrom, der von der Strippkolonne zur Absorptionskolonne zu-

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rückgeführt wird, zu entfernen, sondern aus einer Fraktion dieses Stroms, die Oxazolidon enthält. Diese Fraktion erhält man durch (vorzugsweise kontinuierliche)destillative Auftrennung

eine
in /Oxazolidon enthaltende Fraktion und in eine Fraktion, die kein Oxazolidon oder nur in geringerer Menge enthält. Diese Oxazolidon enthaltende Fraktion wird erfindungsgemäss regeneriert und dem Verfahren wieder zugeführt, z.B. am Kopf der Absorptionssäule. Auf diese Weise wird ein eventuell steigender Oxazolidongehalt in der Gesamtmenge des Absorptionsmittels verhindert, der Oxazolidongehalt des Absorptionsmittels kann auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden, ohne dass grössere Mengen an Absorptionsmittel bei hohem Druck und hoher Temperatur behandelt werden müssen.

/Abtrennung
Die destillative /der das Oxazolidon enthaltenden Fraktion führt man vorzugsweise bei 100 bis 200°C mit Wasserdampf als Strippgas durch. Das N-(2-Hydroxyalkyl)-amin wird abdestilliert, die Oxazolidon enthaltende Sumpffraktion enthält weniger Wasser und Alkanolamin als das Absorptionsmittel.

Das Beispiel erläutert die Erfindung.

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Aus führungsbeispiel

In einer Anzahl von Versuchen wird ein Gemisch von Wasser und 3-(2-Hydroxypropyl)-5-methyl-2-oxazolidon eine gewisse Zeit bei verschiedenen Temperaturen und erhöhtem Druck mit Wasserdampf gestrippt. Während der Reaktion werden dem Reaktor' Proben entnommen, um die umwandlung von Oxazolidon in Diisopropanolamin zu verfolgen.

In jedem Versuch wird eine bestimmte Menge Wasser und Oxazolidon in den Reaktor eingefüllt, der dann mit CO _ zur Entfernung der Luft gespült wird. Die Temperatur und folglich der Druck im Reaktor werden innerhalb 15 Minuten allmählich erhöht. Der während des Versuchs durchgeleitete Wasserdampf-: wird immer vom Reaktor in ein Kondensationsgefäss geführt, wo eine kondensierte Fraktion gesammelt wird. Nach Erreichen der gewünschten Temperatur werden dem Reaktor über ein in den

/Reaktor mündendes Rohr

/in regelmässigen Abständen Proben entnommen, zu

gleicher Zeit wird die kondensierte Fraktion entnommen. Der Zeitpunkt, bei dem die erste Probe entnommen wird, wird immer als Beginn des Versuchs angesehen.

Beim Auswerten der Ergebnisse wird berücksichtigt, dass die Oxazolidonkonzentration im Reaktor durch drei verschiedene Faktoren beeinflusst wird:

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1. Ein Teil des Oxazolidons wird in Diisopropanolamin umgewandelt,

2. der durchgeleitete Wasserdampf kann das Gemisch im Reaktor verdünnen oder einengen und

3. durch den Wasserdampf kann ein Teil des Oxazolidons in die kondensierte Fraktion gelangen.

Wegen der Faktoren 2 und 3 wird die in Isopropanolamin umgewandelte Oxazolidonfraktion auf eine besondere Weise bestimmt: Die Fraktion wird aus einem Massengleichgewicht berechnet, das durch Analyse der Reaktorzufuhr, der aus dem Reaktor entnommenen Proben und der kondensierten Fraktionen bestimmt wird. Bei dieser Berechnung wird das in den kondensierten Fraktionen gefundene Oxazolidon immer zu dem nicht umgewandelten Oxazolidon • hinzugerechnet.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst als "umgewandelte Fraktion" wird das Verhältnis von umgewandeltem Oxazolidon zu ursprünglich vorhandenem Oxazolidon bezeichnet.

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Tabelle

Zeit, Min.	Druck, bar	umgewandelte Fraktion
225 450	12	0,106 0,148
59 120 179	23	0,137 0,291 0,608
59 120 179	21	0,069 0,124 0,213
25 65 105	36	0,091 0,328 0,542
30 75 135	35	0,103 0,333 0,509
15 45	41	0,040 0,167
16 33	55	0,174 0,356
15 45 90	57	0,181 0,574 0,827

Temperatur,

200 225

225 250

250

275 275

275

77 0,461 300

Die Tabelle zeigt, dass bei erhöhter Temperatur im erfindungsgemässen Verfahren ein beträchtlicher Teil des Oxazolidons inner halb einer angemessenen Zeit in das Amin umgewandelt wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Regeneration eines Absorptionsmittels für die Entfernung von CO- und/oder COS aus Gasen, bestehend aus einer wässrigen, mit einem Oxazolidon verunreinigten Lösung eines primären und/oder sekundären N-(2-Hydroxyalkyl)-amins, ' dadurch gekennzeichnet, dass man das Absorptionsmittel oder eine daraus erhaltene Oxazolidon enthaltende Fraktion auf eine Temperatur von mindestens 200 C unter erhöhtem Druck in Gegenwart von Wasser erhitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Absorptionsmittel oder die daraus erhaltene Oxazolidonfraktion auf eine Temperatur von 200 bis 300°C erhitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Absorptionsmittel oder die daraus erhaltene Oxazolidonfraktion auf eine Temperatur von 200 bis 25O°C erhitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das während des ]
mit Wasserdampf entfernt.

dass man das während des Erhitzens gebildete CO durch Strippen

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Absorptionsmittel oder die daraus erhaltene Oxazolidonfraktion bei einem Druck von 10 bis 60 bar erhitzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

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dass man eine Oxazolidon enthaltende Fraktion kontinuierlich aus einem Teil des Absoprtionsmittels abdestilliert, diese Fraktion erhitzt und dem Absorptionsmittel wieder zuführt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oxazolidon enthaltende Fraktion bei 100 bis'20O⁰C mit Wasserdampf strippt.

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