NL2000654C2

NL2000654C2 - Process for the removal of a gas from a process gas stream by liquid crystals.

Info

Publication number: NL2000654C2
Application number: NL2000654A
Authority: NL
Inventors: Joachim Gross; Pieter Johannes Jansens
Original assignee: Univ Delft Tech
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-20
Also published as: WO2008147181A1

Description

Werkwijze voor de verwijdering van een gas uit een proces -gasstroom door vloeibare kristallenProcess for the removal of a gas from a process gas stream through liquid crystals

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de verwijdering van een gas uit een proces -gasstroom door deze in aanraking te brengen met een absorp-tie-oplosmiddel voor het te verwijderen gas, gevolgd door 5 desorptie van het te verwijderen gas.The present invention relates to a method for removing a gas from a process gas stream by contacting it with an absorption solvent for the gas to be removed, followed by desorption of the gas to be removed.

Oplosmiddelen worden op grote schaal gebruikt voor de verwijdering van processtroomsubstanties in diverse schei-dingsprocessen, zoals extractieprocessen, absorptieprocessen, extractieve destillatie, kristallisatieprocessen, enz. Daa ΓΙΟ bij lossen de te verwijderen stoffen op in het oplosmiddel, waarbij ook gesproken wordt van "loading" van het oplosmiddel. Het gebruikte oplosmiddel met daarin de opgeloste stoffen wordt vervolgens behandeld zodat de opgeloste stoffen uit het oplosmiddel worden gehaald en het aldus geregenereerde 15 oplosmiddel, dat duidelijk weiniger van opgeloste stoffen, opnieuw kan worden gebruikt.Solvents are widely used for the removal of process stream substances in various separation processes, such as extraction processes, absorption processes, extractive distillation, crystallization processes, etc. The substances to be removed dissolve in the solvent, which is also referred to as "loading" of the solvent. The solvent used with the dissolved substances therein is then treated so that the dissolved substances are removed from the solvent and the thus regenerated solvent, which is clearly less of dissolved substances, can be reused.

Een belangrijk nadeel van een dergelijk proces is dat de cyclus van loaden van het oplosmiddel en het regener e-ren ervan met significant energieverbruik gepaard gaat met 20 als gevolg hoge bedrijfs- en investeringskosten.A major drawback of such a process is that the cycle of charging the solvent and regenerating it with significant energy consumption is associated with high operating and investment costs.

De onderhavige uitvinding beoogt thans een werkwijze te verschaffen, waarbij de bovengenoemde nadelen op doeltreffende wijze zodanig worden geëlimineerd dat efficiënte en kostenbesparende cycli van loaden en regenereren kan plaat s-25 vinden.The present invention has for its object to provide a method in which the above-mentioned disadvantages are effectively eliminated such that efficient and cost-saving cycles of loading and regeneration can take place.

Hiertoe verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor de verwijdering van een gas uit een procesgas-stroom door deze in aanraking te brengen met een oplosmiddel voor het te verwijderen gas, gevolgd door desorptie van het 30 te verwijderen gas, gekenmerkt door dat als oplosmiddel vloeibare kristallen worden gebruikt.To this end, the present invention provides a method for removing a gas from a process gas stream by contacting it with a solvent for the gas to be removed, followed by desorption of the gas to be removed, characterized as liquid solvent as crystals are used.

Volgens de onderhavige werkwijze worden isotrope vloeibare kristallen gebruikt, waarbij na absorptie van het te verwijderen gas onder invloed warmte en/of druk een fas e-35 overgang van isotrope naar nematische toestand wordt bewer k- 2000654 2 stelligd, waarbij de oplosbaarheid van het te verwijderen gas drastisch wordt verlaagd zodanig dat het te verwijderen gas grotendeels desorbeert onder achterlating van een oplosmiddel dat voldoende vrij is van het te verwijderen gas, dat opnieuw 5 kan worden gebruikt.According to the present method, isotropic liquid crystals are used in which, after absorption of the gas to be removed under the influence of heat and / or pressure, a phase transition from isotropic to nematic state is established, the solubility of the gas to be removed is drastically reduced such that the gas to be removed is largely desorbed, leaving behind a solvent that is sufficiently free from the gas to be removed, which can be reused.

Volgens de stand der techniek, wordt gebruik gemaakt van traditionele oplosmiddelen. In het algemeen worden a b-sorptieprocessen zodanig uitgevoerd dat voor de te verwijderen stoffen een oplosmiddel in aanraking wordt gebracht met 10 een ruwe gasstroom. Hierbij lossen de in het oplosmiddel oplosbare stoffen op. Vervolgens wordt het oplosmiddel geregenereerd in een desorptiestap, ook wel strippen genoemd. De desorptie gaat gepaard met het verbruik van een significante hoeveelheid energie ter verlaging van de partiële druk van de 15 opgeloste stoffen. Dit wordt vaak gerealiseerd door gebruik van stoom als strippinggas, waarbij de temperatuur wordt ve r-hoogd en de partiële druk van de opgeloste stoffen in de stoomfase wordt verlaagd. Dit is nodig voor de regeneratie van het oplosmiddel.According to the prior art, use is made of traditional solvents. In general, absorption processes are carried out in such a way that, for the substances to be removed, a solvent is contacted with a crude gas stream. Hereby the substances soluble in the solvent dissolve. The solvent is then regenerated in a desorption step, also called stripping. The desorption is accompanied by the consumption of a significant amount of energy to reduce the partial pressure of the dissolved substances. This is often achieved by using steam as a stripping gas, raising the temperature and lowering the partial pressure of the dissolved substances in the steam phase. This is necessary for the regeneration of the solvent.

20 Opgemerkt wordt dat de onderhavige uitvinding toe pasbaar is voor een groot aantal processen zoals eerder g e-noemd. Echter voor illustratiedoeleinden zijn de beginselen van de onderhavige uitvinding uiteengezet voor een absorp-tie/desorptieproces, waartoe de uitvinder geenszins is be-25 perkt. Zo worden bijvoorbeeld absorptieprocessen toegepast voor de verwijdering van zuur-gascomponenten uit een gasstroom. Het oplosmiddel, dat gebruikt is voor de absorptie wordt gewoonlijk geregenereerd en opnieuw gebruikt, zodat een cyclus van absorptie en regeneratie (desorptie) tot stand 30 wordt gebracht.It is noted that the present invention is applicable to a large number of processes as previously mentioned. However, for purposes of illustration, the principles of the present invention have been set forth for an absorption / desorption process, to which the inventor is by no means limited. For example, absorption processes are used for the removal of acid gas components from a gas stream. The solvent used for the absorption is usually regenerated and reused so that a cycle of absorption and regeneration (desorption) is established.

Verrassenderwijze is gebleken dat wanneer als oplosmiddel vloeibare kristallen die in de isotrope fase bevinden, worden gebruikt voor het scheidingsproces zoals het absorptie- en regeneratieproces, de verwijdering van de opgeloste 35 stoffen, doorgaans gassen, in energetisch opzicht aanzienlijk gunstiger kan plaatsvinden dan volgens de hierboven beschreven stand der techniek. Volgens de uitvinding vindt het lo a-den, dat wil zeggen absorberen van de oplosbare stoffen 3 plaats in het oplosmiddel terwijl dit zich bevindt zoals bovengenoemde in de isotrope fase. Door de isotrope fase van het geladen oplosmiddel te doen overgaan in een nematische fase wordt de oplosbaarheid van de opgeloste stoffen aanzie n-5 lijk verlaagd onder teweegbrengen van een efficiënte desorp-tie van de opgeloste stoffen om zodoende een efficiënte regeneratie van het oplosmiddel teweeg te brengen.Surprisingly, it has been found that when liquid crystals in the isotropic phase are used as the solvent for the separation process such as the absorption and regeneration process, the removal of the dissolved substances, usually gases, can take place considerably more energetically than according to the above described prior art. According to the invention, the loading, i.e. absorption, of the soluble substances 3 takes place in the solvent while it is in the isotropic phase as mentioned above. By changing the isotropic phase of the charged solvent to a nematic phase, the solubility of the solutes is substantially reduced while effecting efficient desorption of the solutes to thereby effect efficient regeneration of the solvent. bring.

Opgemerkt wordt, dat de faseovergang tussen isotrope en nematische (of algemeen mesomorphische) fasen van de 10 vloeibare kristallijne oplosmiddelen leidt tot een drastische verandering in oplosbaarheid van de opgeloste stoffen. Volgens de uitvinding wordt er nu juist gebruik gemaakt van deze faseovergang in die zin, dat de loading (absorptie) plaatsvindt in de isotrope fase, terwijl het regenereren wordt ui t-15 gevoerd (of bevorderd) door de faseovergang naar de nematische fase met het gevolg van significant lagere oplosbaarheid van de opgeloste stoffen.It is noted that the phase transition between isotropic and nematic (or generally mesomorphic) phases of the liquid crystalline solvents leads to a drastic change in solubility of the dissolved substances. According to the invention, this phase transition is used precisely in the sense that the loading (absorption) takes place in the isotropic phase, while regeneration is carried out (or promoted) by the phase transition to the nematic phase with the due to significantly lower solubility of the dissolved substances.

Ofschoon de principes zijn uiteengezet voor absorp-tie/desorptieprocessen, betekent het niet dat de uitvinding 20 daartoe dient te worden beperkt. Deze principes kunnen ook worden toegepast voor extractieprocessen, extractieve desti 1-latie, reactieve extractieve processen, enz.Although the principles have been set forth for absorption / desorption processes, it does not mean that the invention should be limited thereto. These principles can also be applied to extraction processes, extractive distillation, reactive extractive processes, etc.

Wat betreft de oplosmiddelen die de vloeibare kristallijne fase vormen, kunnen dit normale oplosmiddelen zijn, 25 dat wil zeggen oplosmiddelen die geen permanente moleculaire lading hebben, dan wel iogene vloeistoffen (ionic liquid crystals) .With regard to the solvents that form the liquid crystalline phase, these can be normal solvents, ie solvents that have no permanent molecular charge, or ionic liquid crystals.

Ter illustratie van de onderhavige uitvinding neemt men bijvoorbeeld absorptie van component A uit een stroom van 30 (A + B) onder gebruikmaking van een vloeibaar kristallijn oplosmiddel C. De absorptie van A in het oplosmiddel C vindt plaats bijvoorbeeld in een fasecontactinrichting (bijvoorbeeld een "staged absorptiekolom"). De oplosmiddelfase is hierbij ten minste gedeeltelijk isotroop. Na wijziging van 35 temperatuur en/of druk ondergaat de oplosmiddelfase een fas e-overgang naar een vloeibare kristallijne fase (bijvoorbeeld nematische fase). Als gevolg hiervan is de oplosbaarheid van A drastisch verlaagd met het gevolg de regeneratie van het 4 oplosmiddel.To illustrate the present invention, for example, absorption of component A from a stream of 30 (A + B) is utilized using a liquid crystalline solvent C. The absorption of A in the solvent C takes place, for example, in a phase contactor (e.g. staged absorption column "). The solvent phase is at least partially isotropic. After a change in temperature and / or pressure, the solvent phase undergoes a phase transition to a liquid crystalline phase (e.g., nematic phase). As a result, the solubility of A is drastically reduced with the result of the regeneration of the solvent.

Zoals eerder vermeld is een belangrijk aspect van de onderhavige uitvinding het toepassen van vloeibare kistallen als oplosmiddel voor de te verwijderen solutes.As previously stated, an important aspect of the present invention is the use of liquid boxes as a solvent for the solutes to be removed.

5 Vloeibare kristallen zijn in de laatste jaren onder werp van verhoogde researchactiviteiten die tot op heden voornamelijk zijn gericht op optische eigenschappen en daarmee in verband staande producten, zoals bijvoorbeeld LCD's.Liquid crystals have been the subject of increased research activities in recent years, which to date have mainly focused on optical properties and related products, such as LCDs.

Hieronder volgt een nadere beschouwing over vloeiba-10 re kristallen.Below is a further consideration about liquid crystals.

Vloeibare kristallen zijn stoffen met een moleculaire ordening tussen kristallen en vloeistoffen. In een bepaald temperatuurstraject vertonen de moleculen een imperfecte lange trajectordening van moleculaire oriëntatie. Bij verhoging 15 van de temperatuur boven een scherpe faseovergangstemperatuur wordt echter de moleculaire ordening verbroken en er ontstaat een isotrope toestand. Deze faseovergang verandert drastisch het thermodynamisch gedrag ten opzichte van andere componenten te vergelijken met een oplosbaarheidsschakelaar. Ondanks 20 een intensieve en ruime interdisciplinaire research gericht op vloeibare kristallen, is hun toepassing als procesoplo s-middelen een nieuw gebied.Liquid crystals are substances with a molecular arrangement between crystals and liquids. In a certain temperature range, the molecules exhibit an imperfect long trajectory tendency of molecular orientation. However, when the temperature is raised above a sharp phase transition temperature, the molecular ordering is broken and an isotropic state results. This phase transition drastically changes the thermodynamic behavior compared to other components with a solubility switch. Despite intensive and extensive interdisciplinary research focused on liquid crystals, their application as process solutions is a new area.

De uitvinders hebben uitgebreid onderzoek gedaan naar het exploreren en faciliteren van de toepasbaarheid van 25 vloeibare kristallen als scheidingsmiddelen, namelijk als e x-tractiemedia, absorptievloeistoffen en als scheidingsbevorde-rende middelen. Een belangrijke doelstelling is bijvoorbeeld om aan te tonen dat vloeibare kristallen geschikt zijn als absorberende (scrubbing) oplosmiddelen in gas-wasprocessen 30 voor het terugwinnen van kooldioxide uit afgassen.The inventors have done extensive research into the exploration and facilitation of the applicability of liquid crystals as separation means, namely as α-traction media, absorption liquids and as separation promoters. For example, an important objective is to demonstrate that liquid crystals are suitable as absorbent (scrubbing) solvents in gas washing processes for recovering carbon dioxide from waste gases.

Opgemerkt zij dat bij naar verhouding grote moleculaire structuren het aantal vloeibare kristallen naar het schijnt ontelbaar is. Dit maakt op zijn beurt mogelijk een optimaal ontwerp van moleculen voor een bepaald doel. De 35 waarneming dat vloeibare kristallen zeer goede regelbare 1 a-ge/niet-vluchtige (groen) oplosmiddelen zijn, die kunnen worden geschikt gemaakt voor bepaalde toepassingen is tot nu toe in de Chemische Engineerings Community nog niet ontwi kkeld en 5 is ook nog niet terug te vinden in wetenschappelijke literatuur. Als achtergrond voor vloeibare kristallen kan men stellen dat materie kan bestaan in vaste, vloeibare of gasvormige toestand.It should be noted that with relatively large molecular structures, the number of liquid crystals is apparently countless. This in turn makes possible an optimal design of molecules for a specific purpose. The observation that liquid crystals are very good controllable 1 a-ge / non-volatile (green) solvents that can be made suitable for certain applications has not yet been developed in the Chemical Engineering Community and 5 has not yet been developed either. reflected in scientific literature. As a background for liquid crystals, it can be said that matter can exist in a solid, liquid or gaseous state.

5 De moleculen in vaste toestand hebben zowel positio nele als oriëntationele rangschikking, terwijl in vloeistoffen zowel de moleculaire positionering als de moleculaire oriëntatie willekeurig is over een aantal (moleculaire) diameters. Sommige stoffen kunnen een vierde toestand innemen, 10 namelijk de vloeibare kristallijne toestand, waarbij geen (of slechts gedeeltelijke) positionele ordening wordt bereikt, maar een directionele ordening wordt ingenomen. De vloeibare kristallijne fase bevindt zich tussen de vaste en de vloeibare fase.The solid-state molecules have both positional and orientational arrangement, while in liquids both the molecular positioning and the molecular orientation are random over a number of (molecular) diameters. Some substances may assume a fourth state, namely the liquid crystalline state, whereby no (or only partial) positional order is achieved, but a directional order is taken. The liquid crystalline phase is located between the solid and the liquid phase.

15 Figuur 1 is een illustratie van moleculaire ordening in een vloeibare fase, in diverse vloeibare kristallijne fasen en in een vaste kristallijne fase. In Figuur 1 stellen de twee kubussen op de bovenste rij van links naar rechts respectievelijk vloeibaar(isotroop) en kristal voor. Op de on-20 derste rij stellen de vier kubussen van links naar rechts respectievelijk voor: nematisch (LC), smectisch A (LC), smec-tisch B (LC), en smectisch C (LC).Figure 1 is an illustration of molecular ordering in a liquid phase, in various liquid crystalline phases and in a solid crystalline phase. In Figure 1, the two cubes on the top row from left to right represent liquid (isotropic) and crystal, respectively. On the bottom row, the four cubes from left to right represent respectively: nematic (LC), smectic A (LC), smectic B (LC), and smectic C (LC).

Opgemerkt wordt dat de toepassing van vloeibare kristallen zeer divers is; voorbeelden hiervan zijn vloeibare 25 kristalthermometers, optische beeldvorming, niet-destructieve mechanische testen van materialen onder spanning, visualisatie van radiofrequentiegolven in golfgeleiders, medische toepassingen met bijvoorbeeld overgangsdruk overgebracht door een wandelende voet op de grond gemeten, uitwisbare optische 30 schijven, full-colour elektronische dia's voor computergestuurde tekeningen (CAD), lichtmodulatoren voor kleurelektr o-nische beeldvorming, stationaire fase in chromotagrafie, enz. Hierbij kan worden vastgesteld dat de meeste toepassingen van vloeibare kristallen profiteren van de richting van molecu-35 laire ordening, die beheersbaar is via elektrische of magn e-tische velden; of omgekeerd de veranderingen in ordening veroorzaakt door variaties in druk, temperatuur, enz. worden waargenomen door elektrische, magnetische velden of optisch.It is noted that the use of liquid crystals is very diverse; examples of this are liquid crystal thermometers, optical imaging, non-destructive mechanical testing of materials under tension, visualization of radio frequency waves in waveguides, medical applications with, for example, transition pressure transmitted by a walking foot on the ground, erasable optical disks, full-color electronic slides for computer-assisted drawings (CAD), light modulators for color electronic imaging, stationary phase in chromotography, etc. It can be seen that most liquid crystal applications benefit from the direction of molecular ordering, which is controllable via electrical or magnetic fields; or conversely the changes in arrangement caused by variations in pressure, temperature, etc. are observed by electric, magnetic fields or optically.

66

Zoals eerder'genoemd is de onderhavige uitvinding gebaseerd op een scherpe faseovergang tussen de isotrope toestand van vloeibare kristallen en de nematische toestand, bij welke faseovergang verrassender wijze is gebleken dat de o p-5 losbaarheid van de stoffen in de vloeibare kristallen drastisch afneemt met het gevolg dat de opgeloste stoffen desor-beren en uit het oplosmiddel praktisch volledig verdwijnen.As mentioned earlier, the present invention is based on a sharp phase transition between the isotropic state of liquid crystals and the nematic state, at which phase transition it has surprisingly been found that the dissolution of the substances in the liquid crystals drastically decreases with the the solutes desorb and disappear completely from the solvent.

Als voorbeeld kan hierbij worden genoemd CO2. Wanneer CO2 uit een stroom van natuurlijk gas (of waterstof wanneer 10 gedacht wordt aan een brandstofceltoepassing), kunnen vloeibare kristallen worden gebruikt als een absorberend oplosmiddel in een absorptiekolom bij een temperatuur waarbij het absorptievermogen voor kooldioxide X3*”1 is. Wanneer de vloeibare kristallen worden afgekoeld met een paar Kelvin o n-15 dergaat de vloeibare kristallijne fase een faseovergang tot een nematische fase, waarbij een faseseparatie kan worden waargenomen. Verrassenderwijze blijkt de oplosbaarheid van kooldioxide in een nematische vloeistof scherp te dalen tot Xdes.CO2 can be mentioned as an example. When CO2 from a stream of natural gas (or hydrogen when a fuel cell application is envisaged), liquid crystals can be used as an absorbent solvent in an absorption column at a temperature at which the carbon dioxide absorption capacity is X3 * 1. When the liquid crystals are cooled with a few Kelvin or 15, the liquid crystalline phase undergoes a phase transition to a nematic phase, whereby a phase separation can be observed. Surprisingly, the solubility of carbon dioxide in a nematic liquid appears to fall sharply to Xdes.

20 De aldus geregenereerde vloeibare kristallen kunnen bij geringe inspanning worden teruggevoerd in de absorpti e-stap.The thus-regenerated liquid crystals can be recycled with little effort to the absorption step.

De nematische isotrope overgang dient dus als een schakelaar in de oplosbaarheid van CO2, hetgeen kan worden 25 toegepast door het variëren van de temperatuur van het mengsel over een klein traject. Opgemerkt wordt dat de onderhavige benadering zeer gunstig en elegant is vergeleken met de conventionele absorptie/desorptie concepten die, aangezien er geen faseovergang van de vloeistof plaatsvindt, gepaard gaan 30 met hoge energie-intensieve temperatuursverandering van grofweg 30-80 K.The nematic isotropic transition thus serves as a switch in the solubility of CO2, which can be applied by varying the temperature of the mixture over a small range. It is noted that the present approach is very favorable and elegant compared to the conventional absorption / desorption concepts which, since there is no phase transition of the liquid, are associated with a high energy-intensive temperature change of roughly 30-80 K.

Volgens de uitvinding wordt de eerder genoemde faseovergang van isotrope naar nematische toestand bewerkstelligd door verlaging van de temperatuur of verhoging van de druk.According to the invention, the aforementioned phase transition from isotropic to nematic state is achieved by lowering the temperature or increasing the pressure.

35 Een typische temperature-variatie van ongeveer 20 K is beoogd.A typical temperature variation of about 20 K is intended.

De onderhavige uitvinding is geschikt voor efficiënte verwijdering van CO2, H2S, enz., uit procesgasstromen.The present invention is suitable for efficient removal of CO2, H2S, etc. from process gas streams.

77

Als oplosmiddelen, dat wil zeggen vloeibare krista 1-len, geschikt voor het oplossen van de solute zijnde CO2/ H2S, enz., zijn respectievelijk trans-4-(4-pentyl-cyclohexyl)-benzonitrile of derivaten daarvan. Opgemerkt wordt, dat wan-5 neer C02 wordt verwijderd uit hoge druk gasstromen, bijvoorbeeld stromen bij de Syngas bereiding (H2, CO, H20, C02) of in brandstofceltoepassingen, waar reforming gasstromen worden behandeld, bevindt zich de druk van de "feed" stromen typisch in het gebied van 20-60 bar. Bij gebruikmaking van een vloei-10 baar kristallijn oplosmiddel voor het absorberen van kooldioxide in een gebruikelijke absorptiekolom, waarbij de oplosbaarheid van de andere gascomponenten aanzienlijk lager is. de temperatuur van de absorptiekolom is 50-150 °C. Bij toepassing van PCH5 (4-(trans-4pentylcyclohexyl)-benzonitril) 15 als oplosmiddel vindt absorptie plaats bij circa 50 °C. Dit is boven de nematische-isotrope faseovergangstemperatuur, waarbij TNI = (54,6 -x) °C, waarin x de druk van de overgangs-temperatuur beschrijft ten gevolge van kooldioxide (x » 5 tot 20 °C), hetgeen afhankelijk is van de partiële druk van de 20 kooldioxide.As solvents, i.e. liquid crystals, suitable for dissolving the CO2 / H 2 S, etc., are trans-4- (4-pentylcyclohexyl) -benzonitrile or derivatives thereof, respectively. It is noted that when CO 2 is removed from high pressure gas streams, for example streams in the Syngas preparation (H 2, CO, H 2 O, CO 2) or in fuel cell applications where reforming gas streams are treated, the pressure of the "feed" is present flows typically in the range of 20-60 bar. When using a liquid crystalline solvent for absorbing carbon dioxide in a conventional absorption column, the solubility of the other gas components being considerably lower. the temperature of the absorption column is 50-150 ° C. When PCH5 (4- (trans-4-pentylcyclohexyl) -benzonitrile) is used as solvent, absorption takes place at approximately 50 ° C. This is above the nematic isotropic phase transition temperature, where TNI = (54.6 -x) ° C, where x describes the pressure of the transition temperature due to carbon dioxide (x> 5 to 20 ° C), which is dependent on the partial pressure of the carbon dioxide.

Opgemerkt wordt dat ook gebruik kan worden gemaakt van de faseovergang tussen twee mesomorfe fasen, bijvoorbeeld nematisch en smectisch. Maar ook tussen een isotrope fase bijvoorbeeld een smectische fase.It is noted that use can also be made of the phase transition between two mesomorphic phases, for example nematic and smectic. But also a smectic phase between an isotropic phase.

25 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van voorbeelden 1-3.The invention will now be further elucidated with reference to examples 1-3.

Voorbeeld 1: Verwijdering van C02 uit een "natuurlijke gas" stroom 30 Een C02-bevattend natuurlijke gasstroom wordt in contact gebracht met een vloeibaar kristaloplosmiddel in een absorptiestap. De natuurlijke gasstroom kan afkomstig zijn van een productiebron en kan een druk hebben van 80 bar. De natuurlijke gasstroom kan 10 mol-% C02 bevatten en heeft een 35 temperatuur van circa 40 °C. De oplosbaarheid van C02 in isotroop PCH-5 is circa 5 massa%. Een viervoudige massa van vloeibaar kristal wordt in aanraking gebracht met de natuu r-lijk gasstroom teneinde C02 te absorberen. Het product gas 8 bevat resthoeveelheden C02, hetgeen afhankelijk is van de zuiverheid van het geregenereerde vloeibare kristaloplosmi d-del en van massa transportspecificaties van de inrichting. Volgens schatting bedraagt de resthoeveelheid circa 1 mol -% 5 C02. De regeneratie van het vloeibare kristaloplosmiddel wordt uitgevoerd door verlaging van temperatuur tot circa 25°C teneinde een nematische fase te bereiken en onder gebruikmaking van stikstof als stripping gas. Het gegenereerde oplosmiddel wordt opnieuw teruggevoerd na de absorptie, zodat 10 een absorptie/desorptie cyclus wordt gerealiseerd.Example 1: Removal of CO2 from a "natural gas" stream. A CO2-containing natural gas stream is contacted with a liquid crystal solvent in an absorption step. The natural gas stream can come from a production source and can have a pressure of 80 bar. The natural gas stream can contain 10 mol% CO2 and has a temperature of approximately 40 ° C. The solubility of CO2 in isotropic PCH-5 is approximately 5 mass%. A quadruple mass of liquid crystal is contacted with the natural gas stream to absorb CO2. The product gas 8 contains residual amounts of CO 2, which depends on the purity of the regenerated liquid crystal solvent and on mass transport specifications of the device. It is estimated that the residual amount is approximately 1 mol% CO2. The regeneration of the liquid crystal solvent is carried out by lowering the temperature to about 25 ° C to achieve a nematic phase and using nitrogen as a stripping gas. The generated solvent is recycled again after the absorption, so that an absorption / desorption cycle is realized.

Voorbeeld 2: Verwijdering van C02 uit een "natuurlijke gas" stroomExample 2: Removal of CO2 from a "natural gas" stream

Een processtroom, die afkomstig is van een wate r-15 stroom "reforming" proces na een water-gasgift wordt behandeld met vloeibare kristallen teneinde de carbondioxide uit de processtroom te verwijderen (absorberen). De processtroom heeft een druk van circa 14 bar. Afhankelijk van de ruwe materialen, die gebruikt waren bij het genereren van de wate r-20 stroom, kan de processtroom 30 mol-% C02 bevatten. Teneinde carbondioxide in te vangen uit de processtroom wordt in een tegenstroomkolom in contact gebracht met een vloeibare kri s-tallijne stof in een nematische fase. Het carbondioxide lost op in de nematische vloeistof in een hoeveelheid van circa 5 25 massa-%. Het proces verloopt voorts zoals in voorbeeld 1 weergegeven.A process stream that originates from a water stream reforming process after a water-gas donation is treated with liquid crystals to remove (absorb) the carbon dioxide from the process stream. The process flow has a pressure of approximately 14 bar. Depending on the raw materials used in generating the water stream, the process stream may contain 30 mol% CO2. In order to capture carbon dioxide from the process stream, a countercurrent column is contacted with a liquid crystalline substance in a nematic phase. The carbon dioxide dissolves in the nematic liquid in an amount of approximately 5% by mass. The process also proceeds as shown in Example 1.

Voorbeeld 3: Verwijdering van H2S uit de processtroomExample 3: Removal of H2S from the process stream

In voorbeeld 1 werd een C02 verontreinigd natuurlijk 30 gasveld geschetst. Op soortgelijke wijze kunnen gasvelden zijn verontreinigd met H2S, waarbij het proces een soortgelijke samenstelling heeft als voorbeeld 1.In example 1, a CO 2 contaminated natural gas field was outlined. Similarly, gas fields may be contaminated with H 2 S, the process having a similar composition to Example 1.

Het spreekt voor zich dat de onderhavige uitvinding niet is beperkt tot de genoemde voorbeelden, maar dat de ui t-35 vinding zich uitstrekt tot andere uitvoeringsvoorbeelden, die vallen binnen het kader van de beschermingsomvang van de conclusies .It is self-evident that the present invention is not limited to the examples mentioned, but that the invention extends to other exemplary embodiments, which fall within the scope of the scope of the claims.

20006542000654

Claims

Method for removing a component from a process gas stream by contacting it with a solvent for the component to be removed, followed by desorption of the dissolved component, characterized in that isotropic liquid crystals are used as the solvent used.

2. Method according to claim 1, characterized in that the component to be removed is dissolved in the liquid crystals which are in the isotropic state, whereafter the isotropic state undergoes a phase transition to the nematic state under the influence of heat dissipation and / or pressure with the result that the solubility of the gas to be removed in the liquid crystals is drastically reduced, such that the component to be removed is largely desorbed, leaving behind the liquid crystals that are sufficiently free of the component to be removed, which is then again can be used.

3. A method according to claims 1 and 2, characterized in that the phase transition is effected by lowering the temperature or increasing the pressure.

4. A method according to claims 1 and 2, characterized in that the solvent used is ionic liquid crystals (ionic liquid crystals) which may consist of cations and anions (such as ionic liquids) or may be sulfur ions.

5. A method according to claim 1 or 2, characterized in that instead of the phase transition isotropinematically, the phase transition is used isotrop smectically or the phase transition nematically-smectically (or a combination thereof, such as isotrop-nematic-smectically).

A method according to any one of the preceding claims 1-3, characterized in that the component to be removed is CO 2, H 2 S, H 2 O, etc. or a mixture thereof.

7. A method according to any one of the preceding claims 1-5, characterized in that CO2 is removed. 2000654