NL1002560C2 - Werkwijze en inrichting voor het scheiden van gassen waarbij het warmte-overdragend middel een aromaat is. - Google Patents

Description

Werkwijs· en inrichting voor het scheiden van gassen waarbij het wantte-overdragend middel een arornaat is

De uitvinding heeft in hoofdzaak betrekking op een werkwijze voor het scheiden van gassen, in het bijzonder C2 - C5 olefinen, C2 - Cs acetylenen, koolstofmo-noxide en waterstofsulfide uit een gasmengsel, welke 5 werkwijze omvat: - het in contact brengen van het gasmengsel met het absorberend middel CuA1C14 in C12H9C1 (monochloorbife-nyl of MCB) voor het absorberen van tenminste een deel van de te scheiden gassen, waarbij tenminste ten dele met 10 gas verzadigd absorberend middel wordt verkregen, en - het doen overdragen van warmte van een warmte- over dragend middel naar het ten dele met gas verzadigd absorberend middel voor het scheiden van tenminste een deel van de geabsorbeerde gassen en het absorberend 15 middel.

Tevens omvat de uitvinding een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.

Een dergelijke inrichting en werkwijze is bekend.

20 In het bijzonder wordt in het Amerikaanse oc trooi nr. 4,691,074 het absorberend middel CuA1C14 in C12H9C1 (monochloorbifenyl) beschreven voor het scheiden van deze hierboven weergegeven gassen.

Het absorberend vermogen van dit absorberend 25 middel is groter dan bijvoorbeeld de absorberende middelen op aminebasis, welke voor een dergelijke scheiding gewoonlijk wordt aangewend.

Het hierbij optredend probleem bij deze bekende werkwijze en inrichtingen is dat men meestal water als 30 warmte-overdragend middel, bijvoorbeeld onder de vorm van heet water of stoom, gebruikt voor het teweegbrengen van een scheiding in bijvoorbeeld verdampingsinrichtingen. Ongewenste effecten en vermenging van het water met het absorberende middel kan dan ook na verloop van tijd niet 35 uitblijven waardoor het absorberend middel zijn absorbe- 1002560 2 rend vermogen verliest en wat op zijn beurt zorgt voor een economische en materiaaltechnische achterstand.

De uitvinding beoogt de bovengenoemde bezwaren op te heffen en verschaft daartoe een werkwijze waarbij 5 het warmte-overdragend middel voor het scheiden van tenminste een deel van de geabsorbeerde gassen en het absorberend middel een aromatische verbinding is.

Bij voorkeur is het warmte-overdragend middel volgens de uitvinding een bifenylverbinding, en meer bij 10 voorkeur is het monochloorbifenyl of een mengsel van isomeren hiervan.

Op deze wijze zullen er bij het optreden van calamiteiten veranderingen optreden met betrekking tot het soortelijk gewicht van het absorberend middel name-15 lijk CuA1C14 in MCB. Deze veranderingen in soortelijk gewicht kunnen op een eenvoudige manier door een contro-letoestel worden waargenomen.

Een dergelijke verdunning zal weinig negatieve invloed op het absorberend vermogen van het absorberend 20 middel hebben.

Het absorberend middel kan bij een afnemende absorberende prestatie volledig worden geregenereerd.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van de bijgevoegde figuur waarin op een schematische 25 wijze een uitvoeringsvorm van de inrichting is weergegeven voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. Het hieronder weergegeven voorbeeld van het scheiden van de gassen heeft in het bijzonder betrekking op de verbranding van kolengas. Uit dit gas wenst men CO 30 en H2S te verwijderen. Het spreekt vanzelf dat dit voorbeeld niet limitatief is voor de omvang van de uitvinding.

Een gasmengsel (1) , bijvoorbeeld H2< C02, N2, CH_, C,Ht omvat bijvoorbeeld ook de bij voorkeur te onder-35 scheiden gassen H2S en CO, en wordt in de inrichting volgens de uitvinding ingebracht. In eerste instantie wordt het gasmengsel (1) gedroogd in een drogerinstallatie (2) 1002560 3 waarbij het water tenminste voor een deel wordt verwijderd.

Het gedroogde gas wordt hierna in een vat (3) geleid, welke houder een vloeistof bevat om het eventueel 5 nog steeds aanwezige water te verwijderen. Deze vloeistof is NH3:A1C1, in MCB.

MCB is een mengsel van de ortho, meta en para monochlorobifenyl isomeren. Al het niet verwijderde water van de drogerinstallatie (2) reageert in vat (3) als: 10 NH3:A1C13+H20 -» NH4A1C130H (niet oplosbaar)

De vaten (5) en (20) hebben tot doel om op dezelfde wijze sporen van HC1 te verwijderen door de reaktie: NH3:A1C13+HC1 -* NH4A1C14 (niet oplosbaar) 15 als de drogerinstallatie en vat (3) niet naar behoren werken.

Het gas wordt dan naar een gecombineerde absor-ber-stripperinstallatie (4) geleid. Het gas stijgt in tegenstroom van het dalende absorberende middel (7) [Cu-20 A1C14 in MCB] .

CO en H2S vormen beide een complex met het absorberend middel en worden opgelost terwijl de andere componenten stijgen naar de top van de absorber-stripper. Het gezuiverde gas (6) wordt in contact gebracht met de 25 vloeistof in vat (5), deze vloeistof is gelijkaardig als beschreven voor vat (3) en verlaat het proces.

Het gas (6) is nu zowel vrij van H2S als van CO maar door procesinstellingen kan het ook alleen van H2S vrij zijn en zal het CO nog aanwezig zijn zoals in het 30 voedingsgas (1). Dit wordt geregeld door de instelling van de stroom van het absorberend middel (7).

Om het gezuiverde gas (6) alleen van H2S te ontdoen, waarbij dus alle CO in het gezuiverde gas (6) blijft, wordt het absorberend middel verhit in de bodem 35 van de absorber-stripper door een warmtewisselaar (22).

De hogere temperatuur verlaagt de oplosbaarheid van CO en H2S en produceert aldus een strippingsgasstroom.

1 0 0 k: 5 6 0 4

Als een alternatief voor een warmtewisselaar (22) op de bodem, kan het produkt gas (21) [H2S of een mengsel van H2S en CO] , samengedrukt worden en kan een kleine stroom worden teruggevoerd naar de bodem van de 5 absorber-stripper. De absorber-stripperbodem wordt dan verwarmd door de absorptiehitte en de nodige strippings-gasstroom wordt aldus verkregen.

Als gevolg van de hogere concentratie van HaS en CO in het absorberend middel, en dalende concentratie van 10 H2S en CO in de absorber-stripper, zal verhoging van de temperatuur plaatsvinden (tot 50°C en meer).

Om deze reden is een luchtkoeler aangebracht (23) die het absorberend middel uit de absorber-stripper (4) koelt en weer terug leidt in de absorber-stripper. De 15 oplosbaarheid van H2S en CO zijn beide erg temperatuur afhankelijk. Door deze luchtkoeler te installeren wordt de opnamecapaciteit van het absorberend middel voor H2S en CO verhoogd.

Het absorberend middel, verzadigd met H2S of H2S 20 en CO, wordt over een warmtewisselaar geleid waar de warmte van het onverzadigde absorberend middel wordt afgestaan aan het verzadigde absorberend middel (ll).

Het hete verzadigde absorberend middel dient als voeding voor één of meer ketel-verdampers (14, 13, 25 12), afhankelijk van de H2S of H2S en CO concentratie, die in serie zijn geplaatst (drie in de figuur). Het absorberend middel wordt in de ketelverdampers verwarmd onder vacuüm, tot een temperatuur van ongeveer 150°C gebracht. Het produktgas uit de ketelverdamper (14) wordt gekoeld 30 in een vat (17) door middel van een sproeivloeistof. Deze koelvloeistof is volgens de uitvinding koude MCB.

De koelvaten (16) en (15) zijn gelijk aan het vat (17) en hebben hetzelfde doel, het condenseren van MCB dampen. Het vloeistofprodukt van (14) stroomt naar 35 (13) welke ook is verwarmd, het gasprodukt van (13) wordt gekoeld in een koelvat (16) welke gelijk is aan (17) en hetzelfde doel heeft. Het gekoelde gas van (16) wordt samengedrukt (19) en aan het produktgas van (14) toege- 1002560 5 voegd. De vloeistof van (13) is voeding voor (12). Het gasprodukt van (12) wordt gekoeld in (15) en samengedrukt (18) toegevoegd aan het gasprodukt van (13). De vloeistof van (12) gaat over de warmtewisselaar (11) waar warmte 5 wordt overgedragen aan de vloeistof komende van de absorber- stripperbodem en dan verder gekoeld in de luchtkoeler (10) terug naar de absorberend middel tank (9).

Het gasprodukt (21) [puur H2S of afhankelijk van de procesinstellingen een mengsel van H2S en CO] , wordt 10 door een vloeistof geleid (20) gelijk aan de vloeistof in (3) en verlaat het proces. Het gekoelde onverzadigde absorberend middel (7) wordt uit de tank (9) met de pomp (8) terug naar de top van de absorber-stripper gevoerd om de cirkel te sluiten.

15 Het is duidelijk dat de hierboven voorgestelde inrichting de werkwijze beschrijft waarbij de verwarming van het absorberend middel dat tenminste ten dele met gas is verzadigd, gebeurt door een stroom van verwarmde MCB. Alle koeling in het proces gebeurt met een stroom van 20 koude MCB of door de tussenkomst van luchtkoeling.

Hierdoor wordt het mogelijk dat bij enige calamiteit bijvoorbeeld in een warmtewisselaar het absorberend middel nooit wordt verontreinigd of vernietigd door water en/of stoom, wat wel duidelijk het geval is in 25 de stand van de techniek aangewende technieken. Het absorberend middel namelijk CuA1C14 in MCB zal bij enige calamiteit in bijvoorbeeld een warmtewisselaar van soortelijk gewicht veranderen, waardoor de plaats van de calamiteit door de tussenkomst van een toestel welke het 30 soortelijk gewicht opmeet (niet in de figuur weergegeven) worden aangewezen.

Het voor de toepassing gebruikte absorberende middel is zoals reeds in aanhef is weergegeven bekend uit het Amerikaanse octrooi 4,691,074.

35 Terugwinning en hergebruik van het oude absor berende middel bijvoorbeeld bij afnemend absorberend vermogen kan worden bewerkgesteld door het oude absorberende middel bijvoorbeeld te behandelen met ammonia (NH3) .

1002560 6

Om bovenstaande te bereiken wordt het oude absorberend middel met ammonia, (NH3) , om als de CuCl in oplossing neer te slaan. De A1C13 wordt omgevormd tot NH3:A1C13 en blijft in oplossing in de MCB. Het neergesla-5 gen CuCl wordt gescheiden van de rest van de vloeistof en gewassen met schone MCB tot de concentratie van NH3:A1C13 lager is dan 15%.

De schone gewassen CuCl kan dan worden hergebruikt om nieuw absorberend middel te maken. De oplossing 10 van NH3.-A1C13 in MCB moet nu reageren met een verzadigde zout- en wateroplossing (natrium chloride of ammonium chloride).

Er vormen zich nu twee lagen. Een waterlaag met sporen Cu en een laag met Al in oplossing. De pH wordt 15 teruggebracht tot <6 en oude metaalsnippers (Fe) worden toegevoegd. Alle Cu wordt omgezet naar koper-metaal.

Na deze behandeling wordt de pH omhoog gebracht naar ongeveer 7-8 om al de Al en Fe neer te slaan in de geoxydeerde vorm. Deze worden afgefilterd op een eenvou-20 dige zandfilter en kunnen worden hergebruikt in bijvoorbeeld de tegelindustrie of waterbehandelingsinstallaties. Het gefilterde water bevat nu geen Cu meer en kan naar de waterzuiveringsinstallatie.

Teruggewonnen MCB moet worden gedestilleerd 25 (atmosferisch) en dan vacuüum gedestilleerd door de terugwinning van pure MCB.

De zwaardere delen overblijvend van deze destillatie worden toegevoegd aan bijvoorbeeld stookolie om te worden verbrand ter opwekking van stoom/elektriciteit.

Het is duidelijk dat de hierboven weergegeven inrichting en werkwijze specifiek betrekking hebben op de verbrandingsgassen uit kolengas of aardgas.

Een andere inrichting kan bijvoorbeeld op eenzelfde wijze worden weergegeven met betrekking tot het scheiden van ethyleen en propyleen uit een mengsel van gassen uit een naftavergasser.

Door de werkwijze volgens de uitvinding wordt tenminste tot 99% van het H2S uit het gas verwijderd door 1002560 7 de tussenkomst van minder absorberend middel dan voordien, waardoor tevens een vermindering in de dimensione-ring aanzienlijk is.

1002560

Claims (13)

1. Werkwijze voor het scheiden van gassen, in het bijzonder C2 - C5 olefinen, C2 - C5 acetylenen, kool-stofmonoxide en waterstofsulfide uit een gasmengsel, omvattende: 5. het in contact brengen van het gasmengsel met het absorberend middel CuA1C14 in C12H9C1 (monochloorbife-nyl of MCB) voor het absorberen van tenminste een deel van de te scheiden gassen, waarbij tenminste ten dele met gas verzadigd absorberend middel wordt verkregen, en 10. het doen overdragen van warmte van een warmte-overdragend middel naar het ten dele met gas verzadigde absorberend middel voor het scheiden van ten minste een deel van de geabsorbeerde gassen en het absorberend middel, met het kenmerk, dat het warmte-overdra- 15 gend middel een aromatische verbinding is.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het warmte-overdragend middel een bi-fenyl-verbinding is.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het 20 kenmerk, dat het warmte-overdragend middel monochloorbi-fenyl (MCB) is.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het warmte-overdragend middel een mengsel van isomeren van MCB is.

5 NH4A1C14.

5. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat H20 in hoofdzaak uit het gasmengsel wordt verwijderd.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat H20 in hoofdzaak uit het gasmengsel wordt 30 verwijderd via de vorming van een af te scheiden neerslag door de reactie van H20 met NH3A1C13 in MCB tot NH4A1C130H.

7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat ten minste een deel van het in het gasmensel aanwezige water mechanisch wordt verwijderd door de 35 tussenkomst van een droger. 1002560

8. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-7, met het kenmerk, HC1 in hoofdzaak uit het gasmengsel wordt verwijderd via de vorming van een af te scheiden neerslag door de reactie van HC1 met NH3A1C13 in MCB tot

9. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-8, met het kenmerk, dat het absorberend middel CuA1C14 in MCB bij een afnemend absorberend vermogen wordt geregenereerd door het behandelen van het absorberend middel met NH3.

10. Werkwijze volgens de conclusies 9, met het kenmerk, dat het absorberend middel CuA1C14 in MCB in NH3 verder wordt behandeld door : -het neerslaan van de CuCl in de oplossing, waarbij A1C13 wordt omgevormd tot de oplossing NH3:A1C13 15 in MCB, - het afscheiden van CuCl, - het reageren van NH3:A1C13 in MCB met een verzadigde zout in wateroplossing, - het instellen van de pH tot < 6, 20. het vormen van kopermetaal uit Cu* door de toevoeging van bijvoorbeeld Fe, - het instellen van de pH > 7 waardoor er een neerslag van Fe en Al wordt verkregen, - het afzuiveren van deze verkregen neerslag, 25 en - het destilleren van de MCB.

11. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1-10, waarbij de inrichting een absorber-stripper omvat voor het in contact brengen van 30 het te scheiden gasmengsel met het absorberend middel CuA1C14 in C12H9C1 en een aantal verdampers voor het overdragen van warmte van een warmte-overdragend middel naar het met gas verzadigd absorptiemiddel, met het kenmerk, dat de inrichting een aantal controletoestellen voor het 35 bepalen van het soortelijk gewicht van het absorberend middel omvat. 1 o 0 ? S 6 0

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de inrichting een aantal koeltoestellen omvat voor het koelen van het absorberend middel.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het 5 kenmerk, dat tenminste een deel van de koeltoestellen luchtkoelers zijn. 1 o 0 2 5 6 0