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Auswaschung von Kohlensäure aus Gasgemischen Zur Entfernung von Kohlensäure
aus Gasgemischen hat man vorgeschlagen, organische Aminoverbindungen in Gegenwart
von Basen zu verwenden, und auch. bereits erkannt, daß hierbei Aminosäuren blesonders
günstige Wirkung zeigen. Man hat insbesondere empfohlen, die Aminosäuren im Gemisch
oder in Bindung mit den Mkalien in nahezu äquivalentemVierhältnis anzuwenden.
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Die Lösungen, in welchen Aminosäure an eine anorganische Base gebunden
gelöst ist, zeichnen sich gegenüber den sonst gebräuchlichen, anorganische Basen
enthaltenden Lösungen zur Auswaschung von Kohlensäure, wie Soda oder Pottaschelösung,
durch eine überlegene Absorptionsgeschwindigkeit aus und haben weiterhin den Vorteil,
daß sich die absorbierte Kohlensäure bei der Regeneration der Lösung durch Erhitzen
verhältnismäßig leicht wieder abtreiben läßt. Für die technische Anwendbarkeit solcher
Lösungen ist eine möglichst schnelle Regeneration von besonderer Bedeutung, da beim
Waschprozeß die Lösung im Kreislauf geführt wurden muß, wobei die Regeneration in
den Kreislauf eingeschaltet wird und daher mit der Geschwindigkeit der Absorption
Schritt halten muß.
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Weiterhin bedeutet ieine längere Zeit beanspruchende Regenerationsz,eit
leinen Aufvnand an Apparatur und Energie. Man ist daher bestrebt gewesen, für die
Absorption der Kohlensäure Lösungen ausfindig zu machen, die nicht nur hinsichtlich
einer guten Kohlensäureauswaschung befriedigen, sondern die auch in möglichst kurzer
Zeit regenerierbar sind, wobei das Abtreiben der Kohlensäure durch bloßes Erhitzen
am Rückfluß, gegebenenfalls unter Vakuum, leine Belüftung vorzuziehen ist, wenn
man' die Kohlensäure in reiner Form benötigt.
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Hinsichtlich der Regenerierbarkeit ist bei den bekannten Lösungen,
die Aminosäuren im Gemisch oder in Bindung mit basischen ALkalien oder Erdalkalien
in nahezu äquivalentem Verhältnis lenthalten, das Maximum der Regeneriergieschwindgkeit
nicht lerneicht-Es wurde gefunden, daß' sich solche Lösungen, die einen Überschuß
an Aminosäure über die Äquivalenz hinaus lenthalben, wesentlich leichter von Kohlensäure
befreien lassen,
ohne daß die Aufnahmegeschwindigkeit einen Abfall
zeigt.
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Der Überschuß an Aminosäure über das Äquivalenzverhältnis von Alkali
und Aminosäure beträgt zweckmäßig zwischen 10 und 20% der gebundenen Aminosäure
und wird um so größer gewählt, je geringer die Konzentration der Lösung an aminsaurem
Alkali ist. Auch richtet sich der Überschuß nach der Art der angewandten Aminosäure.
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Während sich z. B. Lösungen, die in 100 Volumteilen 32,3 Gewichtsteile
Glykokollnatrium, = 31/3 Mol im Liter, enthalten, noch mit einem Zusatz von 6 Gewichtsteilen
Glykokoll versetzen lassen, ohne daß bei der Kohlensäureabsorption Ausscheidungen
erfolgen, wird man bei Verwendung von Alanin wegen seiner geringeren Löslichkeit
und der Neigung, voluminöse Niederschläge zu bilden, entweder eine geringere Molkonzentration,
etwa 21/2 Mol im Liter, wählen oder bzw. und den überschüssigen Zusatz an Alanin
etwas geringer wählen.
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Man kann durch Versuche für jede Aminosäure leicht das Optimum der
Löslichkeit herausfinden. Selbstverständlich empfiehlt es sich, die Lösungen so
konzentriert wie mö,glich anzusetzen, um mit einem gegebenen Volumen Lösung eine
tunlichst hohe Auswaschleistung zu erzielen. Natürlich lassen sich auch Gemische
von Aminosäure sowie Gemische von Alkalien verwenden.
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Auch ist bei Gasen, die nur einen geringen Kohlensäurepartialdruck
aufweisen, das Waschen unter Druck zu empfehlen.
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Durch Zusatz eines über das Äquivalenzverhältnis von Aminosäure und
Alkali hinausgehenden Überschusses an freier Aminosäure wird das Abtreiben der Kohlensäure
erleichtert; insbesondere wird in den ersten Minuten des Verkochens der kohlensäurehaltigen
Lösung durch die Anwesenheit eines größeren Anteils an freier Aminosäure eine wesentlich
größere Menge an Kohlensäure erhalten, die um rund 25 bis 70% höher liegt als bei
Lösungen, die unter Einhaltung äquivalenter Mengen von Alkali und Aminosäure bereitet
sind.
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Es ist überraschend, daß die Aufnahme an Kohlensäure durch den Zusatz
überschüssiger Aminosäure nicht erschwert wird, obwohl die Lösungen nach dem Abtreiblen~der
Kohlensäure einen etwas geringeren p-W'ert aufweisen als solche, bei denen Aminosäure
und Alkali im äquivalenten Verhältnis vorliegen.
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Diese Beobachtung findet darin ihre Bestätigung, daß der pH-Wert sich
bis zum Auftreten einer gleichen Menge Kohlensäure im Abgas (0,4% der insgesamt
absorbierten Menge Kohlensäure) nahezu auf der gleichen Höhe einstellt.
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Für die Bedürfnisse der Praxis ergibt sich sogar noch eine höhere
Kohlensäureaufnahme, da man in einer den technischen Bedürfnissen angepaßten Abtreibezeit
bei mit Aminosäure überschuß angesetzten Lösungen eine größere Menge Kohlensäure
abtreibt und dementsprechend auch eine größere Kohlensäureabsorption zu verzeichnen
hat bis zum Auftreten der gleichen Gesamtmenge Kohlensäure im Abgas.
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Das' Verfahren wird durch die folgenden Beispiele erlautert: Ia)
Glykokoll-Kalium-Lösung mit Giykokollüberschuß I40 Volumteile einer Lösung, welche
52 Gewichtsteile Glykokollkalium und 6 Gewichtsteile ungebundenes Glykokoll enthält,
werden auf zwei hintereinandergeschaltete Waschbehälter verteilt und mit einem 8,2
Volumprozent Kohlensäure enthaltenden Gasgemisch unter guter Durchmischung bei Zimmertemperatur
oder mäßig erhöhter Temperatur behandelt.
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Es können bei einer stündlichen Gasmenge, welche das 220- bis 2sofache
des Lösungsvolumens beträgt, 73 ooo Volumteile des Gases durch die Waschflüssigkeit
geleitet werden, bis im Abgas etwa 0,40/0 der insgesamt aufgenommenen Kohlensäure
festzustellen sind.
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Insgesamt sind bis zu diesem Zeitpunkt 5960 Volumteile Kohlensäure
aufgenommen, von denen am Rückflußkühler unter Beibehalten des Ausgangsvolumens
in einer Verkochungszeit von 1 Minute 1150 Volumteile Kohlensäure 2 Minuten I660
-3 - 2020 - -5 - 2520 - -10 - 3230 - -20 - 3870 - -30 - 4260 - -45 - 4590 - -abgetrieben
und als reine Kohlensäure aufgefangen werden konnten.
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Durch erneute Behandlung der abgekühlten Lösung konnten wiederum
bis zum Auftreten von 0,4% der insgesamt absorbierten Kohlensäure im Abgas 4600
Volumteile Kohlensäure aus dem gleichen, 8,2 Vohunprozent Kohlensäure enthaltenden
Gas aufgenommen werden, die beim Abtreiben wiederum in den gleichen Verkochungszeiten
zurückerhalten wurden.
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Ib) Glyk,okoll-Kalium-Llöisung (äquivalentes Verhältnis) Die Lösung
enthielt in I40 Volumteilen 52 Gewichtsteile Glykokollkalium ohne Zusatz von ungebundenem
Glykokoll. In gleicher Versuchsanordnung, wie unter 1 a beschrieben, konnten bis
zum Auftreten von 0,4% der insgesamt aufgenommenen Kohlensäure im Abgas 73 100 Volumteile
Gas von Kohlensäure
befreit werden, so daß insgesamt 5970 Volumteile
Kohlensäure absorbiert wurden. Beim Abtreiben der Kohlensäure wurden in einer Verkochungszeit
von I Minute 700 Volumteile Kohlensäure 2 Minuten I220 3 - I700 5 - 2200- -10 -
2960 -20 - 3580 -30 - 3930 -45 - 4230 -Kohlensäure abgetrieben. Durch Vergleich
der Abtreibeergebnisse der Versuche 1 a und 1 b erkennt man deutlich die Überlegenheit
der mit Glykokollüberschuß arbeitenden Lösungen.
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Entsprechend der geringeren Kohlensäureabgabe beim Abtreiben fand
auch bei der Wiederaufsättigung eine geringere Aufnahme an Kohlensäure statt; -
insgesamt wurden 4250 Volumteile Kohlensäure absorbiert.
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2a) Glykokoll-Natrium-Lo..-sung mit Glykokollüberschuß 140 Volumteile
der Lösung enthalten 45 Gewichtsteile Glykokollnatrium und 6 Gewichtsteile ungebundenes
Glykokoll und nehmen unter den gleichen Bedingungen des Versuchs 1 a 5650 Volumteile
Kohlensäure auf.
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Man erhält beim Abtreiben nach einer Verkochungszeit von 1 Minute
Io30 Volumteile Kohlensäure 2 Minuten I450 3 - I760 -5 - 2220 -10 - 2910 -20 - 3580
-30 - 4000 -45 - 4330 -Bei der Wiederaufsättigung betrug die Kohlensäureaufnahme
4380 Volumteile. Bei der Wiederholung der Abtreibung lergaben sich praktisch wieder
die gleichen Kohlensäurewerte in den oben angegeben Zeiten.
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2b) Glykokoll-Natrium-Ljösung (äquivalentes Verhältnis) I40 Volumteile
Lösung, enthaltend 45 Gewichtsteile Glylcokollnatrium, werden wie bei Versuch in
mit kohlensäurehaltigem Gas behandelt und nehmen dabei 5600 Volumteile Kohlensäure
auf. Beim Abtreiben lerhält man nach einer Verkochungszeit von I Minute 600 Volumteile
Kohlensäure 2 Minuten II60 3 - I500 - -5 - I990 10 2700 20 - 3300 - -30 - 3660 -
-45 - 3960 - -also wiederum in den angegebenen Zleiten bedeutend weniger als bei
der Vergleichslösung 2a, welche mit überschüssigem Glykokoll angesetzt war.
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Bei erneuter Sättigung werden 3989 Volumteile Kohlensäure aufgenommen;
die Abtreibung verläuft wieder gemäß vorstehender Aufstellung.
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Das Verfahren eignet sich besonders zum Abscheiden pon Kohlensäure
aus DSestillationsgasen bituminöser Brennstoffe.