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Verfahren zur Entfernung von sauren Gasen, wie Kohlendioxyd, Schwefeldioxyd,
Schwefelwasserstoff und ähnlichen, aus Gasgemischen Es sind bereits Verfahren zur
Entfernung von störenden Gasen aus Gasgemischen bekannt, bei welchen die letzteren
mit einem z. B. Amine enthaltenden Waschmittel b@ehandelt werden, wobei es nach
anderen Verfahren möglich ist, solche Waschmittel nach deren Verbrauch zu regenerieren.
Von solchen Aminen ist z. B. Anilin benutzt worden, welches mit dem im Leuchtgas
enthaltenen Schwefelkohlenstoff sich chemisch unter Bildung von Sulfocarbanilid
und Schwefelwasserstoff umsetzt, so daß das Regenerieren dieses Amins nicht möglich
ist.
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Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von dem bekannten Verfahren
in erster Linie dadurch, daß lediglich die sauren Gase, wie Kohlendioxyd, Schwefeldioxyd,
Schwefelwasserstoff u. dgl., entfernt werden, zweitens, daß diese Gase chemisch
nur vorübergehend gebunden werden, so daß sich das Regenerieren des Reinigungs-
oder Waschmittels in äußerst einfacher Weise gestaltet, und drittens, daß die verwendeten
Amine solche sind, bei welchen an das Stickstoffatom eine aliphatische Kette angeschlossen
ist, während sämtliche Amine, bei welchen an das Stickstoffatom ein aromatischer
Ring unmittelbar angeschlossen ist, ausgeschlossen sind. Demnach kommt Anilin, d.
h. ein Arryl-(Phenyl-) amin nicht in Frage, dagegen lassen sich solche Verbindungen,
wie Benzylamin (C6,-I-5 # CHF # N H.) verwenden. Ebensogut lassen sich Piperidinderivate,
welche Abkömmlinge des Pentamethylenimins sind, verwenden, da bei diesen an das
Stickstoffatom ein gesättigter Ring angeschlossen ist, zum Unterschied von nicht
verwendbaren Pyridin- oder Chinolinderivaten, welche ungesättigte Benzolringe aufweisen.
In analoger Weise lassen sich gemäß Erfindung heterocyclische Verbindungen verwenden,
bei welchen das Stickstoffatom bzw. die Aminogruppe unmittelbar an einen Kohlenstoff
des Alphylradikals angeschlossen ist. Solche heterocyclische Verbindungen sind z.
B. Pyrrolinäthan. Auch andere cyclische Aminoverbindungen, bei welchen der Ring
jedoch gesättigt ist, sind erfindungsgemäß verwendbar, wie z. B. Cycloparaffinamine,
wie Cyclohexylamin, Tetrahydroorthotoluidin, Cyclopentylamin und ähnliche gesättigte
Verbindungen. Ebenso lassen sich Hydrazine verwenden, jedoch nur solche, bei welchen
die Aminogruppe sich an eine aliphatische Kette angliedert, etwa das Äthylhydrazin.
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Die Erfindung kennzeichnet sich somit dadurch, daß die Amine solche
sind, hP@ @'F
chen an das Stickstoffatom sich unmittelbar ein aliphatisches
Kohlenwasserstoffradikal, vorzugsweise als Oxyderivat, anschließt und welche die
Eigenschaft haben, die genannten sauren Gase bei verhältnismäßig niedriger Temperatur
unter vorübergehender Bindung aufzunehmen und diese Gase bei höherer Temperatur
wieder abzugeben.
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Insbesondere sind die Ammoniaksubstitutionsprodukte der Alkohole verwendbar,
von welchen folgende genannt werden können; Triäthanolamin (Trioxyäthylamin), ferner
Diäthylamin, Äthylamin, Alphylhydrazin, Dihydroxypropylamin, Diäthylaminöäthylalkohol,
Piperidyläthanol usw.
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Diese Verbindungen haben die Eigenschaft, sich mit den sauren Gasen
der genannten Art bei verhältnismäßig niedriger Temperatur unter lediglich vorübergehender
chemischer Bindung zu vereinigen und die absorbierten Gase bei höherer Temperatur
unter Regenerierung wieder abzugeben, wobei sowohl während der Absorptionsphase
ivie auch während der Regenerierungsphase ein niedriger Dampfdruck herrscht. Infolge
dieser Eigenschaft kann das Absorptionsmittel in flüssiger Form in einem geschlossenen
Kreislauf ununterbrochen durch die Absorptionsphase und die Regenerierungsphase
(die erstere `bei niedriger Temperatur, die andere bei höherer Temperatur) mit äußerst
geringen Verlusten des Absorptionsmittels geführt werden, so daß praktisch ein und
dieselbe Menge des Absorptionsmittels unbeschränkt lange benutzt werden kann, wobei
durch den Wärmeaustausch zwischen der Absorptionsphase und der Regenerierungsphase
wesentliche Wärmemengen erspart werden können. Außerdem lassen sich mit verhältnismäßig
geringem Volumen des Absorptionsmittels sehr große Mengen der Gasse behandeln.
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Das Triäthanolamin kann in technischem oder reinem Zustande als viskose
Flüssigkeit oder als eine Lösung, z. B. in Wasser, verwendet werden. Es wurde gefunden,
daß diese Verbindung bequem zu handhaben ist und eine geringe Flüchtigkeit besitzt,
so daß geringe Verluste bei der Absorption oder Reaktivierung entstehen und sie
bei gewöhnlichen Verhältnissen in bezug auf Druck und Temperatur benutzt werden
kann. Diese Verbindung kann eine vollständige Abscheidung bzw. Wiedergewinnung von
Kohlenstoffdioxyd, Schwefeldioxyd, Schwefelwasserstoff und anderen sauer reagierenden
Gasen bewirken und zeichnet sieh durch eine hohe Zähflüssigkeit aus, die für einen
hohen Grad der Absorption günstig ist, sowie daß sie mit großer Geschwindigkeit
und geringen Verlusten bei der Siedetemperatur des Wassers reaktiviert werden kann,
wobei sie während der Reaktivierung das gesamte oder nahezu gesamte absorbierte
Gas oder Gase abgibt. 1)i-.# Verbindun- ist nicht bittend und so:iiit ungefährlich
beim Gebrauch und kann unter Verwendung von üblicher Apparatur gebraucht werden.
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Das Verfahren kann entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich
ausgeführt werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des zur Ausführung
des Verfahrens gemäß Erfindung dienenden Apparates für kontinuierliche Arbeitsweise
in teilweise geschnittener Ansicht.
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Mit io ist der Absorptionsbehälter bezeichnet, welcher die Gestalt
einer Säule von verhältnismäßig geringer Höhe besitzt und innerhalb dessen Zickzackwände,
Kieselsteine und andere Füllstoffe Aufnahme finden, welche die -Geschwindigkeit
des Gasdurchflusses vermindern und eine wirksame Berührung der herabfließenden Flüssigkeit
und des aufsteigenden Gases bewirken. Als Absorptionsmittel dient das Triäthanolarnin
in wässeriger Lösung, welche dem oberen Ende der Säule durch das Rohr i i zugeführt
wird, während das zu behandelnde Gas oder Gasgemisch an dem unteren Teil durch die
Leitung 12 zugeleitet wird. Das behandelte Gas entweicht am oberen Teil der Säule
durch das Rohr 13, während die Absorptionsflüssigkeit mit den absorbierten Gasen
von dem Bodenteil durch die Leitung 14 abgeleitet wird.
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Ferner enthält der Apparat eine Regeneriervorrichtung 15, welche ebenfalls
die Gestalt einer mit Füllmitteln gefüllten Säule besitzt. Die die Gase tragende
Absorptionsflüssigkeit wird durch das Rohr 14 mittels der Pumpe 17 zu einer Leitung
16 geleitet, die in den oberen Teil der Regeneriervorrichtung ausmündet. In dem
Bodenteil der Regeneriervorrichtung finden Heizmittel Aufnahme, beispielsweise eine
Dampfschlange i8. Das in der Regeneriervorrichtung aus der Absorptionsflüssigkeit
entweichende Gas, mündet in eine Leitung i9 ein, während eine Pumpe 2o dazu dient,
um das regenerierte Absorptionsmittel durch das Rohr--i aus dem Bodenteil der Regeneriexvorrichtung
zu entziehen und es in die Leitung i i zu drücken, die, wie erwähnt, in den oberen
Teil des Absorptionsbehälters ausmündet. Es ist zweckmäßig, daß die Temperatur in
der Regeneriervorrichtung höher ist als diejenige in dem Absorptionsbehälter. Es
ist infolgedessen wünschenswert, die von der Pumpe 17 gelieferte Flüssigkeit zu
erhitzen und die von der Pumpe 2o in den Wascher io gedrückte zu kühlen. Dies wird
durch Wärmeaustausch
bewirkt. Zwecks Vereinfachung der Zeichnung
ist eine Ausführungsart dargestellt, bei welcher die Leitung 16 mit einem Erhitzer
22 und die Leitung2i mit einem Kühler 23 versehen sind.
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Das zu behandelnde Gas gelangt durch das Rohr 12 zu dem Absorber io,
wobei beim Durchgang durch den Absorber sauer reagierende Gase, wie z. B. Kohlenstoffdioxyd,
Schwefeldioxyd, Schwefelwasserstoff, von dem Triäthanolamin absorbiert werden, während
das gereinigte Gas durch die Leitung 13 eIltweicht. Das Triäthanolamin samt
dem absorbierten Gas fließt zu dem Rohr 14 und dann zu der Leitung 16, wobei die
Flüssigkeit durch den Erhitzer 22 vorgeheizt wird und der Regeneriervorrichtung
zufließt. Innerhalb der letzteren erfolgt beim Durchfließen der Flüssigkeit eine
Trennung in das absorbierte Gas einerseits, welches durch die Leitung ic) entweicht,
und das regenerierte Triäthanolamin andererseits. Der letzte Rest des absorbierten
Gases aus der Flüssigkeit wird durch die Heizschlange 18 entfernt, so daß das reine
Absorptionsmittel abfließt und durch den Kühler 23 vor dem Eintritt in den Absorber
gekühlt wird. Auf diese Weise ist das Verfahren ein kontinuierliches.
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Das Verfahren gemäß Erfindung kann zur Behandlung von verschiedenen
Gasen verwendet werden, beispielsweise für Rauchgase, aus denen man Kohlendioxyd
wiedergewinnen kann, oder zur Behandlung von Röstofengasen, aus welchen Schwefeldioxyd
ausgeschieden wird. In beiden Fällen können so aus den Abgasen wertvolle Stoffe
hergestellt werden. Andererseits kann das Verfahren zur Reinigung von natürlichen
Gasen, Leuchtgas, Wassergas ,Wasserstoff usw. verwendet werden, um aus diesen Kohlendioxyd,
Schwefeldioxyd, Schwefelwasserstoff und andere sauer reagierende Gase auszuscheiden
und so die zuerst genannten Gase oder Gasgemische zu reinigen und für deren Verwendung
geeigneter zu machen. Das Kohlendioxyd kann z. B. aus ;lein natürlichen Gas vor
dem Ausscheiden. des Heliums entfernt werden, oder auch kann das Kohlendioxyd aus
der Luft vor der Verflüssigung derselben und Sauerstoffherstellung ausgeschieden
werden. Bei der Herstellung von Wasserstoff aus Koks kann dieses Gas behandelt werden,
um den häufig vorhandenen Schwefelwasserstoff zu entferne:., dessen t@e'._ialt öfter
ein bedeutender ist und den Wasserstoff stark verunreinigt.
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Die Größe bzw. das Volumen des Apparates sowie dessen einzelner Teile
kann innerhalb weiter Grenzen schwanken, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit
und der Masse des zu behandelnden Gases sowie dem Prozentgehalt der zu entfernenden
gasförmigen Bestandteile. Verwendet man das Triäthanolamin als Absorptionsmittel,
so dient Wasserdampf als geeignetes Heizmittel sowohl zum Beheizen des Erhitzers
22 wie der Dampfschlange 18, während Wasser von gewöhnlicher Temperatur für den
Kühler 23 Verwendung finden kann. In einigen Fällen, namentlich bei Verwendung anderer
Substitutionsprodukte der Alkohole, ist es wünschenswert, eine höhere Arbeitstemperatur
zu verwenden, zu welchem Zweck man :überhitzten Dampf verwendet, und andererseits
auf eine niedrigere Temperatur, z. B. durch ein Kältemittel, zu kühlen. Bei Triäthanolamin
ist jedoch ein derartig starkes Erhitzen bzw. Kühlen nicht erforderlich.