NO146184B - Fremgangsmaate ved regenerering av en absorbent for fjernelse av carbondioxyd og/eller carbonylsulfid fra gasser - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved regenerering av

en absorbent for fjernelse av CC^ og/eller COS fra gasser, idet absorbenten omfatter en vandig oppløsning av et N(2-hydroxyalkyl)-primært og/eller -sekundært amin og er forurenset med et oxazolidon.

Primære og sekundære N-(2-hydroxyalkyl)-aminer som inneholder -N H -C-C OH -, har vist seg å danne oxazolidoner nå°<r >vandige oppløsninger derav anvendes som absorbent for CO2, kanskje i overensstemmelse med den følgende reaksjonsmekanisme: •

Alkanolaminene reagerer antagelig med COS som følger:

Som et eksempel på en absorbent som ofte anvendes for å absorbere CO2, COS og I^S fra gasser og hvori dannelse av oxazolidon kan forekomme, kan nevnes en vandig oppløsning av diisopropanolamin. I dette tilfelle dannes 3-(2-hydroxypropyl)-5-methyl-2-oxazolidon. Andre eksempler på alkanolaminer av den type som oppfinnelsen er begrenset til, er monoethanolamin og diethanolamin som også anvendes som absorbenter i vandige oppløsninger.

Da dannelsen av oxazolidoner i slike absorbenter kan være uaksepterbar (i enkelte tilfeller er betingelsene slike at 1 vekt% alkanolamin omvandles pr. time), er en regenereringsmetode tid-ligere blitt foreslått i britisk patentskrift nr. 1118687, hvor kaliumhydroxyd tilsettes til absorbenten som skal regeneres, og som et resultat av dette omvandles oxazolidonet til alkanolaminet med dannelse av kaliumcarbonat. Ulemper ved denne metode er at kaliumcarbonatet må fjernes, at kostbare kjemikalier forbrukes,

at regenereringen neppe kan utføres kontinuerlig og at en forholdsvis komplisert enhet er nødvendig.

Ved oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte som ikke

er beheftet med de - ovennevnte ulemper og ved hjelp av hvilken alkanolaminet kan utvinnes fra oxazolidonet på enkel måte.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved regenerering av en absorbent for fjernelse av carbondioxyd og/eller carbonylsulfid fra gasser,hvor absorbenten omfatter en vandig oppløsning av et primært og/eller sekundært N-(2-hydroxyalkyl)-amin og er forurenset med et oxazolidon, ved oppvarming i nærvær av vann,

og fremgangsmåten er særpreget ved at absorbenten eller en oxa-zolidonholdig fraksjon erholdt fra denne, oppvarmes til en temperatur av minst 20 0°C ved forhøyet trykk.

Det har vist seg at denne oppvarming ved et forhøyet trykk omvandler oxazolidonet til det i absorbenten opprinnelig til-stedeværende alkanolamin, med frigjørelse av CO2 og forbruk av vann. Dersom selve absorbenten oppvarmes, anvendes en tilstrekkelig mengde vann for dette formål. Dersom en fraksjon som erholdes fra absorbenten og som ikke inneholder en tilstrekkelig mengde vann, skal oppvarmes, bør en del vann tilsettes.

Det dannede CO2 fjernes fortrinnsvis ved avdrivning med vanndamp under oppvarmingen ved en temperatur av minst 200°C. Dette er en rimelig og effektiv metode som ikke bevirker for-urensning av absorbenten og hvor den nødvendige temperatur lett kan nås. Dessuten sikrer avdrivning med vanndamp en kontinuerlig fjernelse av det dannede CO2• Når trykket reguleres tilstrekkelig, gjør bruk av vanndamp det mulig å opprettholde den ønskede mengde vann under omvandlingen av oxazolidonet.

Gode resultater fås ved en oppvarmingstemperatur av 200-300°C, spesielt 200-250°C. Ved disse temperaturer er risikoen for termisk nedbrytning av de angjeldende alkanolaminer liten.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte finner oppvarmingen sted ved et trykk av 10-60 atm. På den ene side er trykket da tilstrekkelig høyt til at det vil fås en god omvandling, og på den annen side er omkostningene for det nødvendige utstyr lavere enn dersom langt høyere trykk var blitt anvendt.

Absorbenter av den type som anvendes ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte, anvendes ofte ved en fremgangsmåte for kontinuerlig å fjerne H2S, GOS og C02 fra gasser. For dette formål ledes gassen ofte oppad gjennom en kolonne hvori en rekke kontaktbrett er anordnet og hvori absorbenten strømmer fra toppen av kolonnen og nedad over brettene. Ved bunnen av kolonnen fjernes absorbent som er blitt belastet med C02 og H2S, og ved toppen av kolonnen fjernes den rensede gass. Den forurensede absorbent overføres kontinuerlig fra bunnen av kolonnen til toppen av en avdrivningskolonne hvori den strømmer nedad og hvori den befris for C02 og H2 S enten ved å redusere trykket eller ved avdrivning med en avdrivningsgass, san vanndamp. Betingelsene i absorpsjonskolonnen og i avdrivningskolonnen er slike at C02 og H2S hhv. tas opp og frigjøres. Det avdrevne oppløsningsmiddel resirkuleres kontinuerlig fra bunnen av avdrivningskolonnen til toppen av absorpsjonskolonnen. I avdrivningskolonnen holdes temperaturen vanligvis under 175°C.

Dersom oxazolidonet som er blitt dannet i gassvaskekolonnen ikke fjernes eller omvandles, vil en økning av oxazolidoninnholdet finne sted, og absorpsjonsevnen for den samlede mengde absorbent vil gradvis avta.

Det er meget gunstig å fjerne en avgrenet strøm, fortrinnsvis kontinuerlig, fra strømmen av absorbent san.resirkuleres fra bunnen av avdrivningskolonnen til toppen av absorpsjonskolonnen,

og denne avgrenede strøm regenereres ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

På grunn av at regenereringen ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres ved oppvarming (vanligvis i forholdsvis lang tid), er det fordelaktig å redusere den nødvendige varmemengde ved å redusere den væskemengde som skal oppvarmes. Av denne grunn er det fordelaktig ikke å fjerne oxazolidon fra strømmen av absorbent som skal resirkuleres fra avdrivningskolonnen til absorpsjonskolonnen som sådan, men fra en fraksjon av denne strøm som inneholder oxazolidon. En slik fraksjon kan meget enkelt fås ved separering (fortrinnsvis kontinuerlig) ved hjelp av destil-lasjon i en fraksjon som inneholder oxazolidon og i en fraksjon som inneholder oxazolidon i en lavere konsentrasjon eller som er fri for oxazolidon. Den oxazolidonholdige fraksjon behandles ved den foreliggende fremgangsmåte og blir derefter resirkulert , f.eks. til toppen av absorpsjonskolonnen. På denne måte hindres oxazolidoninnholdet fra stadig å økes i den samlede mengde absorbent, og absorbentens oxazolidoninnhold kan reguleres til en hvilken som helst ønsket verdi uten at det er nødvendig å be-handle store mengder absorbent ved høyt trykk og temperatur.

Destillasjonen hvor en fraksjon som inneholder oxazolidon fås, utføres fortrinnsvis ved avdrivning med vanndamp ved 100-200°C. N-(2-hydroxyalkyl)-aminet destilleres av, og den således erholdte oxazolidonholdige bunnfraksjon inneholder en nedsatt mengde vann og alkanolamin sammenlignet med absorbenten.

Eksempel

I en rekke grupper av forsøk ble en blanding av vann og 3-(2-hydroxypropyl)-5-methy1-2-oxazolidon avdrevet med vanndamp ved forskjellige temperaturer og ved forhøyet trykk i en viss tid, idet prøver av reaktorinnholdet ble tatt under omsetningen for å kunne bestemme omvandlingsforløpet for oxazolidon til diisopropanolamin.

Den følgende metode ble anvendt:

For hvert forsøk ble en veid mengde vann og oxazolidonet innført i reaktoren som derefter ble spylt med C02 for å for-drive luften. Temperaturen, og dermed også trykket, i reaktoren ble derefter gradvis øket i løpet av 15 minutter. Vanndampen som ble ledet gjennom reaktoren under forsøket, ble alltid over-ført fra reaktoren via en kondensasjonsbeholder hvori en kon-densert fraksjon av vanndampen ble oppsamlet. Efter at den ønskede temperatur var blitt nådd, ble prøver tatt med regelmessige mellom-rom via en røråpning i reaktoren, mens den kondenserte fraksjon samtidig ble vraket. Tiden da den første prøve ble tatt, ble alltid betraktet som startpunktet for et forsøk.

Ved behandlingen av de fra prøvene erholdte data ble de følgende virkninger tatt i betraktning: Oxazolidonkonsentrasjonen i reaktoren påvirkes på de følgende tre måter:

1. En del av oxazolidonet omvandles til diisopropanolamin.

2. Vanndampen som blåses gjennom reaktoren, kan fortynne eller konsentrere innholdet i reaktoren. 3. Vanndampen gjør også at en del av oxazolidonet overføres til den kondenserte fraksjon.

På grunn av virkningene 2 og 3 måtte den oxazolidonfraksjon som ble omvandlet til diisopropanolamin, bestemmes på en spesiell måte: Fraksjonen ble beregnet ut fra en massebalanse som ble erholdt ved analyse av de til reaktoren tilførte materialer, prøvene fra reaktoren og de kondenserte fraksjoner. Ved denne bestemmelse ble oxazolidonet fra de kondenserte fraksjoner alltid antatt å til-høre den uomvandlede del av oxazolidonet.

Resultatene er oppsummert i den nedenstående tabell.

Det fremgår av tabellen at ved forhøyet trykk og temperatur som anvendt ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte, kan en betydelig del av oxazolidonet omvandles til amin i løpet av en rimelig tid.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved regenerering av en absorbent for fjernelse av carbondioxyd og/eller carbonylsulfid fra gasser, hvor absorbenten omfatter en vandig oppløsning av et primært og/ eller sekundært N-(2-hydroxyalkyl)-amin og er forurenset med et oxazolidon, ved oppvarming i nærvær av vann, karakterisert ved at absorbenten eller en oxa-zolidonholdig fraksjon erholdt fra denne, oppvarmes til en temperatur av minst 20 0°C ved forhøyet trykk.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oppvarmingen utføres ved en temperatur av 200-300°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at oppvarmingen utføres ved en temperatur av 200-250°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at oppvarmingen utføres ved et trykk av 10-60 atm.