NO964196L - Fremgangsmåte for avsalting av opplösningsmidler som stammer fra glykol for gassvaskere - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fjerning av salter eller vannoppløselige stoffer fra en ikke-vandig, med vann blandbar vaskevæske i gassvaskere.

Anvendelsen av organiske oppløsningsmidler for fjernelse av uønskede sure bestand-deler, som H2S og SO2samt CO2fra natur-, syntese- og røkgasser er kjent. Denne fremgangsmåten utgjør en viktig bestanddel for å holde miljøet rent ved tilbake-holdelsen av skadelige stoffer fra industrielle prosesser. Mange slike gass-rense-fremgangsmåter er basert på anvendelsen av oppløsningsmidler som stammer fra glykol - i denne sammenhengen betegnet som vaskevæsker - som f.eks. rene stoffer eller blandinger av polyglykoldialkyletere, henholdsvis polyetylenglykolforbindelser, med 2-12 [CH2-CH2-0]-enheter eller tilsvarende mono- og dieterforbindelser med inntil 16 [CH2-CH2-0]-enheter. Disse vaskevæskene gir en rekke fordeler. Følgelig har de en høy og ofte spesifikk oppløsningsevne for gasser som H2S, SO2og CO2, har spesielt ved lengerekjedede forbindelser bare lave damptrykk og har lave viskositeter, hvilket også gjør dem anvendelige i vaskere eller absorpsjonsinnretninger. Kommisjonen "Reinhaltung der Luft" i det tyske VDI og DIN rapporterer jevnlig over teknikkens stand, stedfortredene skal vises til VDI-Bericht 1034 fra mars 1993.

I litteraturen omtales tallrike fremgangsmåtevarianter ved slike vaskeprosesser, som generelt består av et absorbertrinn for avrikning av uønskede stoffer fra gasstrømmen og et desorpsjons- henholdsvis regenerasjonstrinn for fjernelse av stoffer fra det belastede oppløsningsmiddelet og overføring av disse i en utnyttbar eller deponerbar form. Som eksempel kan nevnes "Solinox"-fremgangsmåten fra tyske Linde AG for fjernelsen av S02.

Andre fremgangsmåter utnytter kjemiske reaksjoner for de oppløste gassene i vaskevæsken, hvorved katalytisk virkende stoffer eller oksydasjonsmidler tilsettes. Som eksempler på dette tjener en fremgangsmåte ifølge DOS 2158072, som utnytter en katalytisk, i oppløsnigsmiddelfasen forløpende Claus-reaksjon mellom H2S og SO2til svovel, og en fremgangsmåte ifølge EP-OS 0066306, hvorved Fe(III)chelater anvendes for oksydasjon av H2S til svovel, med en etterfølgende oksydasjon av de dannede Fe(II)chelatene ved luftoksygen.

Ytterligere fremgangsmåter bygger også på den spesifikke virkningen av bestemte glykolforbindelser. Følgelig er det kjent at metyl-isopropyletere av etylenglykoler har fordelen ved en spesielt høy oppløsningshastighet for H2S og CO2for gassvaskere (DOS 2611613).

Felles for alle disse fremgangsmåtene er en kretsløpsføring av de anvendte vaskevæskene, som allerede av økonomiske overveininger foregår tilnærmet kvantitativt. Dette medfører en avgjørende ulempe. Tungt flyktige forbindelser som svovel, hydro-karboner, glykoler eller uorganiske salter fjernes under visse omstendigheter ikke i regenerasjonstrinnet og anrikes i vaskevæsken. Dette kan ha negative følger for ytelsen av abosrpsjonsinnretningen og krever en hyppig utveksling av vaskevæsken. For å komme denne omstendigheten i møte er det utviklet fremgangsmåter for fjernelse av svovel fra vaskevæsken ved hjelp av karbondisulfid (USP 3915674) eller fjernelse av glykoler fra dialkyleterpolyglykol-vaskeoppløsninger (USP 4962238) og flytende hydrokarbon-polyeteroppløsningsmidler (USP 4334102). Anrikningen av salter er spesielt problematisk, idet saltene etter at metningsgrensen er oppnådd, begynner å avleires i apparaturen og påvirker driften. Opphavet til slike salter forklares f.eks. ved innføringen i form av flyvestøv eller fra katalysator- og buffertilsatser, men fremfor alt ved absorpsjonen av sporforurensninger som SO3og reaksjoner som dannelsen av sulfat ved S02-oksydasjon ved spor av NOx. Ofte må det derfor anvendes en ytterligere innsats for å unngå sporgasser som NOx. Et typisk eksempel på dette problemet byr fremgangsmåten ifølge DOS 2158072, hvorved anlegget etter flere måneders drifts-varighet må stenges i flere uker for rensing.

Til grunn for oppfinnelsen lå følgelig den oppgave å tilveiebringe en fremgangsmåte som muliggjør avsaltningen av vaskevæsken for derved å unngå de angitte ulempene.

Det er kjent at alkyleterforbindelser av polyglykoler i sammensetningen, som anvendes som vaskevæsker ved gassvaskere, helt eller i det minste innenfor meget vide forhold, er forbindelser som er blandbare med vann. Det ble imidlertid overraskende fastslått at forskjellige alkyleterpolyglykoler, som var belastet med salter i konsentrasjoner nær metningsgrensen eller over denne, ved tilsats av bare litt vann eller middels konsentrert vandig saltoppløsning ved bestemte temepraturer danner to flytende faser som lett kan adskilles. Den ene av de to fasene er derved vandig og inneholder en størstedel av saltene fra vaskevæsken oppløst. Den andre fasen inneholder den fra saltene fraskilte vaskevæsken samt bare små innhold av vann. Den vandige fasen inneholder, ved siden av saltene, bare små andeler av oppløsningsmiddel og er spesifikt tyngere enn den ikke-vandige. Konvensjonelle ikke-alkylerte polyglykoler, som hittil overveiende er anvendt for gassvaskere i absorpsjonsinnretninger, viser derimot ikke denne egnenskapen med en faseadskillelse.

Oppgaven løses følgelig ved en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art, som er kjennetegnet ved at man tilfører vaskevæsken vann inntil det fra vaskevæsken utskilles en vandig fase og at man trekker av denne vandige fasen.

Gjenstanden for oppfinnelsen er følgelig en fremgangsmåte for fjernelse av salter eller vannoppløselige stoffer fra en ikke-vandig, med vann blandbar vaskevæske ved gassvaskere, kjennetegnet ved at man tilfører vaskevæsken vann inntil det fra vaskevæsken utskilles en vandig fase og at man trekker av denne vandige fasen.

Ytterligere utførelsesformer fremgår av kravene 2 til 6. Også enkelte eller flere av de i kravene omtalte enkelttrekkene kan for seg utgjøre egne løsninger ifølge oppfinnelsen og videre er trekke fra utførelsesformene kombinerbare på en hvilken som helst måte.

Fordelene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er i det vesentlige å se i at den omgår oppsaltingen av vaskemedier ved en stadig fjenelse av salter fra slike vaskeprosesser.

For fremgangsmåten spesielt egnede alkyletere utgjør f.eks. polyetylenglykoldimetyl-eterne med en midlere molvekt mellom 200 til 700, fortrinnsvis 250 til 550. Tilsvarende forbindelser forhandles f.eks. av Hoechst AG (D-65926 Frankfurt am Main) under handelsnavnet "Genosorb".

Fordi alkylerte polyglykolforbindelser sammenlignet med ikke-alkylerte polyglykoler ved sammenlignbare fluiddynamiske egenskaper har forbedrede oppløsnings- og absorpsjonsegenskaper for de aktuelle avgassene, kan vanlige, med polyetylenglykoler drevne anlegg ofte sågar med fordelen med en høyere virkningsgrad omstilles til alkyleterpolyglykoler, henholdsvis til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utnyttes på en slik måte at den i kretsløp førte vaskevæsken på egnet sted tas ut fra prosessen og ved en temperatur som ligger mellom 20 og 100°C, fortrinnsvis mellom 60 og 100°C, spesielt foretrukket mellom 80 og 100°C, og helt spesielt foretrukket mellom 90 og 100°C, blandes med en egnet mengde vann. Når saltinnholdet i vaskevæsken ikke er tilstrekkelig til en faseadskillelse er det gunstig å tilsette ytterligere salt. Etter sedimentasjon og adskillelse av fasene skiller man vandig og organisk fase. Den organiske fasen kan eventuelt etter gjennomløpning av et tørketrinn for fordampning av uønsket vannfuktighet tilbakeføres i vaskeprosessen. Den vandige saltoppløsningen sluses ut.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan gjennomføres med hele vaskevæsken, men fortrinnsvis med delstrømmer, f.eks. via en bypass-strøm. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan gjennomføres diskontinuerlig eller kontiumerlig. For den diskontinu- erlige gjennomføringen egner seg f.eks. en enkelt tempererbar rørekjele, som samtidig tjener som blander og som sedimentasjonstank. Kontinuerlige fremgangsmåter kan drives med Mixer-Settler-innretninger, dekanteringsinnretninger eller skillesentrifuger.

I den følgende beskrives en mulig utføreslesform av fremgangsmåten ved hjelp av det i figuren angitte fremgangsmåte-flytskjemaet.

En avgass tilføres via en rørledning 1 en loddrett stående gassvasker 3 i den nedre tredje delen og vaskes på veien oppover til utgang 4 med et oppløsningsmiddel som stammer fra glykol. Oppløsningsmiddelet innføres ved hjelp av pumper 7, 9 via rørledninger 5, 11, 12 i gassvaskeren 3 øverst, og samler seg så i den nedre delen av gassvaskeren 3 som væskesøyle 2 på en svovelsmelte 17, som er å tilbakeføre til den innledningsvis nevnte Claus-reaksjonen. Derfra kan det totalt eller som del tilføres via en pumpe 8 og rør-ledninger 5, 6, 19 til en beholder 10, hvor det så via en tilførsel 16 blandes med vann. hvorpå en vandig fase 15 utskilles, som er anriket med salter, og som trekkes av via en utgang 13. Den avsaltede oppløsningsmiddelfasen 14 kan over utganger 20 med pumpen 9 trekkes av diskontimuerlig eller kontinuerlig og tilbakeføres i gassvaskeren 3. Svovel smeiten 17 kan trekkes av via et rør 18 fra bunnen av gassvaskeren 3.

De etterfølgende eksemplene tjener til ytterligere belysning av fremgangsmåen.

Eksempel 1

500 g polyetylenglykol-dimetyleter med en midlere molekylvekt på 500 kg/kmol ble blandet med 15 g natirumklorid og 100 ml vann og ved 90°C bragt i oppløsning. Deretter ble vannet trukket fullstendig av ved hjelp av et vannstrålevakuum og dermed ble en overmetning av oppløsningsmiddelet med salt fremkalt. Deretter ble det trinnvis tilsatt vann og oppførselen ble observert. Etter tilsats av 105 g vann inntrådte en faseadskillelse. Over- og underfasen ble skilt fra hverandre. Den øvre fasen (545 g) besto av polyglykoleteren og inneholdt ved siden av 15 % vann bare 1 % NaCl (5,5 g). Den nedre fasen (35 g) besto av en konsentrert saltoppløsning av sammensetningen 74 % vann og 26 % salt (9,1 g).

Sammenligningseksempel 1

Det samme forsøket som i eksempel 1 ble gjennomført med 500 g polyetylenglykol med en midlere molvekt på 400 kg/kmol istedenfor polyetylenglykol-dimetyleteren. Ved den trinnvise tilsatsen av vann ble det istedenfor en faseadskillelse etter tilsats av 65 g vann observert en fullstendig løselighet. Det inntrådte ikke en faseadskillelse.

Eksempel 2

500 g polyetylenglykol-dimtyleter med en midlere molvekt på 500 kg/kmol ble blandet med 25 g natriumklorid og 100 ml vann og ved 90°C bragt i oppløsning. Deretter ble vannet fullstendig trukket av ved hjelp av et vannstrålevakuum og det ble dermed fremkalt en overmetning av oppløsningsmiddelet med salt. Deretter ble det trinnvis tilsatt vann og oppførselen ble observert. Etter tilsats av 125 g vann inntrådte en faseadskillelse. Over- og underfasen ble adskilt fra hverandre. Overfasen (570 g) besto av polyglykoleteren og inneholdt ved siden av 13 % vann bare 1 % NaCl (5,5 g). Den nedre fasen (68 g) besto av en konsentrert saltoppløsning av sammensetningen 74,5 % vann og 25,5 % salt (17,3 g).

Sammenligningseksempel 2

Det samme forsøket som i eksempel 2 ble gjennomført med 500 g polyetylenglykol med en midlere molvekt på 400 kg/kmol istendenfor polyetylenglykol-dimetyleteren. Ved den trinnvise tilsatsen av vann ble det istedenfor en faseadskillelse etter tilsats av 95 g vann observert en fullstendig oppløselighet. Det inngrådte ikke en faseadskillelse.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fjernelse av salter eller vannoppløselige stoffer fra en ikke-vandig, med vann blandbar vaskevæske ved gassvaskere, karakterisert v e d at vaskevæsken tilføres vann inntil det fra vaskevæsken utskilles en vandig fase og at man trekker av denne vandige fasen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved atman gjennomfører tilførselen av vannet eller avtrekkingen av den vandige fasen kontinuerlig eller diskontinuerlig.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at man gjennomfører tilførselen av vannet ved en temperatur mellom 20°C, fortrinnsvis 60°C, spesielt foretrukket 80°C, helt spesielt foretrukket 90°C og 100°C.

4. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 1 til 3, karakterisert ved at vaskevæsken inneholder et oppløsningsmiddel som stammer fra glykol.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at oppløsningsmiddelet som stmmer fra glykol inneholder en mono- eller dialkyleter av en polyetylenglykol.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at oppløsningsmiddelet som stammer fra glykol oppviser en midlere molvekt på 200 til 700, fortrinnsiv på 250 til 550.

7. Anvendelse av et oppløsningsmiddel som stmmer fra glykol for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge et eller flere av kravene 1 til 3.

8. Innretning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge et eller flere av kravene 1 til 6, hvorved innretningen inneholder en gassvasker og en beholder som ved bunnen oppviser en inngang og en utgang, karakterisert ved at bunndelen av gassvaskeren er forbundet med toppdelen av gassvaskeren og inngangen ved bunnen av beholderen, og at utgangen ved bunnen av beholderen er forbundet med toppdelen av gassvaskeren.