NO166065B - Fremgangsmaate for fjerning av sure gasser fra en gassblanding. - Google Patents

Description

Kjemisk fremgangsmåte

Denne oppfinnelsen angår en kjemisk fremgangsmåte og mer spesielt en forbedret fremgangsmåte for å fjerne sure gasser fra en gassblanding inneholdende slike gasser.

Det er velkjent å behandle gassblandinger inneholdende sure gasser, slik som karbondioksyd og hydrogensulfid med en alkalisk oppløsning som er i stand til å absorbere de nevnte gasser. Spesielt er det kjent å behandle slike gassblandinger med oppløsninger av aminer og spesielt med vandige oppløsninger av alkanolaminer slik som metyldietanolamin.

Effektiviteten av fremgangsmåter som anvender disse absorberende oppløsningene er meget avhengig av hastigheten av overføring av molekyler i den sure gassen fra gassfase til væskefase, og flere forslag har blitt gjort for å finne en måte å øke denne hastigheten. Spesielt har det blitt foreslått å inkludere mindre mengder, relativt til alkanolamin, i oppløs-ningen med tilsetningsmidler kjent som promotere som har den ønskede effekt. Derfor har det blitt vist i GB patentskrift nr. 1560905 at absorpsjonshastigheten av karbondioksyd av en vandig oppløsning av alkanolaminer kan økes vesentlig ved tilstede-værelse av piperazin.

Det er nå blitt funnet at en videre betydelig økning i absorpsjonshastigheten kan oppnås ved å inkludere spesielle alkalimetaller eller kvarternære ammoniumsalter i oppløsningen.

Følgelig tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for

å fjerne sure gasser fra en gassblanding ved å kontakte nevnte blanding med en vandig oppløsning inneholdende et alkanolamin og piperazin eller et derivat derav.

Alkanolaminer som kan brukes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen inkluderer forbindelser med formel :

hvor n er 2 eller 3 og X og Y hver, uavhengig av hverandre, er hydrogen, <C>i_4 alkyl eller CnH2nOH.

Eksempler på passende alkanolaminer inkluderer etanolamin, dietanolamin, di-isopropanolamin og spesiell tertiære alkanolaminer slik som N-metyldietanolamin, N-etyldietanolamin, N,N-dimetyletanolamin, N,N-dietyletanolamin, N-metyldi-isopropanolamin og trietanolamin.

Konsentrasjonen av alkanolamin i oppløsningen er passende innen området 1-5 molar.

Aminpromotere som kan brukes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen inkluderer piperazin og derivater av dette. Konsentrasjonen av promoter er passende innen området 0,2 til

1 molar.

Alkalimetallsalter eller kvartenaere ammoniumsalter kan være, f.eks., et alkalimetall- eller kvarternært ammonium-nitrat, -klorid, -acetat, -sulfat, -bisulfat, -karbonat eller -bikarbonat med en saltkonsentrasjon innen området 0,01 til 0,5 molar; kaliumsalter har gitt brukbare resultater. Salter som er katalysatorer for hydratisering av karbondioksyd, f.eks. vanadater og arsenater, anvendes ikke som de eneste salter i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Ved utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan gassblandingen fra hvilken sure gasser skal fjernes, som f.eks. kan være en syntese-gass eller ammoniakksynteseføding, bli bragt i intim kontakt med den absorberende oppløsning ved å bruke kjente anordninger slik som et tårn pakket med, f.eks., keramiske ringer eller sadler eller med bobleklokke-plater eller hull-plater eller en boblereaktor.

I absorpsjonstrinnet kan gassblandingen bli fødet inn i bunnen av tårnet mens den vandige oppløsningen fødes inn ved toppen. Gassblandingen som er så godt som fri for sure gasser strømmer ut fra toppen av tårnet mens den vandige oppløsningen inneholdende absorberte sure gasser fjernes fra bunnen.

Foretrukket er temperaturen på den vandige oppløsningen under absorpsjonstrinnet mellom 20°C og ?0°C, spesielt mellom 3 0°C og 60°C. Trykket av gassblandingen kan være atmosfærisk, men er foretrukket større enn atmosfæretrykket siden dette gjør at størrelsen på utstyret som anvendes kan reduseres og fører til en reduksjon av konsentrasjonen av sure gasser i gassen som strømmer ut fra toppen av tårnet.

Den vandige oppløsningen som er ladet med absorberte gasser kan regenereres ved hjelp av kjente anordninger, slik som trykkreduksjon som fører til at sure gasser fraskilles, eller ved å passere oppløsningen inn i toppen av tårnet på samme måte som den som brukes ved absorpsjonstrinnet, og passere en inert gass slik som nitrogen, damp eller foretrukket luft opp gjennom tårnet.

Et fordelaktig trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at hastigheten av karbondioksyd-absorpsjon kan være 10% høyere enn ved lignende fremgangsmåter som bruker en vandig oppløsning av alkanolamin og promoter uten tilsatt salt. Denne økte hastigheten er spesielt markert ved lave karbondioksydladninger, f.eks. når nivået av C02 i oppløsningen er under 50%.

Oppfinnelsen er illustrert, men ikke begrenset ved følgende eksempel.

Eksempel

I denne serien med eksperimenter ble oppløsningen som var av interesse sirkulert med en konstant hastighet og ved en kontrollert temperatur, over sfæren av et ensfæret gass-absorpsjons-apparatur. Hastigheten av gassabsorpsjon av væskefilmen på sfæren ble målt ved å bestemme strømmen av ren CO2 inn i det lukkede kammeret som omgir sfæren, ved å bruke et passende kalibrert massestrøm-meter. Den kumulerte massestrømmen med CO2 ved ethvert tidspunkt i løpet av eksemperimentet ble brukt for å bestemme innholdet av C02 i oppløsningen. Sfæren, gassblandingen og kammeret ble opprettholdt på samme temperatur som den sirkulerende oppløsningen i løpet av eksperimentet.

I dette eksemplet ble oppløsningen (2m i N-metyldietanolamin, 0,3 m piperazin og 0,1 kaliumnitrat) sirkulert med en hastighet pås 180 ml/min ved 50°C over en sfære med et kontakt-areal på 85,1 cm<2>. Gassblandingen, som var i kontakt med oppløsningen omfattet 2 bar N2, mettet med komponentene av den sirkulerende oppløsningen, til hvilken det ble tilsatt 0,3 bar C02- Gassblandingen ble rørt kontinuerlig ved å bruke et 4-bladet skovelhjul som roterte med 100 rpm.

Resultatene av dette eksemperimentet ble sammenlignet med de som ble oppnådd under identiske betingelser ved bruk av en ellers identisk oppløsning uten tilsatt KN03, jfr. den følgende tabell og det vedlagt kurveblad.

Verdiene gjelder hastigheten av C02~opptak i ml min-<1> for en gitt oppløsningsladning ved den anvendte temperatur og trykk. % økning i hastighet er sammenlignet med oppløsning uten tilsatt salt.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for å fjerne sure gasser fra en gassblanding ved å kontakte nevnte blanding med en vandig oppløsning inneholdende et alkanolamin og piperazin eller et derivat derav, karakterisert ved at det anvendes en oppløsning som også inneholder et alkalimetall- eller kvarternært ammonium-nitrat, -klorid, -acetat, -sulfat, -bisulfat, -karbonat eller -bikarbonat med en saltkonsentrasjon innen området 0,01 til 0,5 molar.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som alkanolamin anvendes et tertiært alkanolamin.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det som tertiært alkanolamin anvendes N-metyldietanolamin.

4. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1-3, karakterisert ved at det som alkalimetall-salt anvendes et kaliumsalt.

5. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1-4, karakterisert ved at det anvendes en temperatur av den vandige oppløsningen på mellom 20 og 90°C.

6. Surgass-absorberende middel, karakterisert ved at det omfatter en vandig oppløsning som definert i krav 1.