Niniejszy wynalazek dotyczy oddziela, nia kwasnych gazów od innych gazów lub mieszanin gazowych przy pomocy srodka pochlaniajacego. Pod nazwa ,,kwasne ga¬ zy" rozumie sie takie gazy, które w roz¬ tworze wodnym maja odczyn kwasny, lecz które mozna wypedzic w stanie niezmienio¬ nym przez dostateczne ogrzanie wody.Glównemi gazami tego rodzaju sa dwu¬ tlenek wegla, dwutlenek siarki i siarkowo¬ dór, które znajduja sie w gazowych mie¬ szaninach powszechnie spotykanych w pro¬ cesach technicznych.Sposób stosuje sie do oddzielania i uzy¬ skania powyzszych kwasnych gazów z mie¬ szanin gazowych, albo do oczyszczania in¬ nych gazów przez usuniecie z nich gazów kwasnych.Glównym celem niniejszego wynalazku jest ulatwienie oddzielenia, osiagniecie cal¬ kowitego lub prawie calkowitego usuniecia lub odzyskania powyzszych kwasnych ga¬ zów, ulatwienie regeneracji srodka pochla¬ niajacego, oraz zwiekszenie stopnia rege¬ neracji. Dla osiagniecia tego celu stosuje sie srodek pochlaniajacy, który w porów¬ naniu do powszechnie stosowanych wegla¬ nów alkaljów, naprzyklad weglanu sodu, posiada wieksza rozpuszczalnosc i wieksza zdolnosc absorbcyjna na jednostke objeto¬ sci, dzieki czemu potrzeba mniejsza ilosc srodka pochlaniajacego oraz mniejsze i tansze urzadzenia do traktowania danej objetosci gazu. W niniejszym sposobie sto¬ suje sie srodek pochlaniajacy, który two¬ rzy polaczenie z kwasnemi gazami bardzolatwo rozpuszczalne i z latwoscia rozkla- J*4 dajace sie przy ogrzewaniu.Stwierdzono, iz pewne zwiazki organicz¬ ne azotowe, z grupy zwiazków znanych pod nazwa amin, nadaja sie do powyzszego ce¬ lu.Proponowano stosowac do podobnych celów te obszerna grupe polaczen w pola¬ czeniu z zasada nieorganiczna. Pewne spe¬ cyficzne polaczenia proponowano uzywac do usuwania pewnych gazów, naprzyklad aniline do Usuwania CS2, blekit metylowy lub inne barwniki do usuwania H2S, zmien¬ ne utlenianie i redukcje stalej szesciome- tylenotetraminy, celem usuwania S03.Przed niniejszym wynalazkiem nie bylo 'jednak wiadome, iz pewne zwiazki naleza¬ ce do stosunkowo niewielkiej grupy amin posiadaja takie wlasnosci, iz tworza zwiaz¬ ki chemiczne z kwasnemi gazami przy sto¬ sunkowo niskiej temperaturze, a nastepnie oddaja gazy w postaci gazowej w tem¬ peraturze wyzszej, regenerujac sie jedno¬ czesnie, posiadajac niskie cisnienie par podczas okresu absorbcji oraz podczas o- grzewania, wzglednie okresu wyzwalania gazu. Dzieki takim wlasnosciom, srodek po¬ chlaniajacy w stanie plynnym moze krazyc nieprzerwanie w zamknietym procesie ko¬ lowym przy niskiej temperaturze w okre¬ sie absorbcji i wyzszej temperaturze w o- kresie regeneracji, przy stosunkowo nie¬ znacznych stratach, dlugiej zdatnosci do cyrkulacji oraz minimalnem zuzyciu ciepla, dzieki zastosowaniu wymieniaczy ciepla, przyczem traktuje sie duze objetosci gazu pray uzyciu stosunkowo niewielkich objeto¬ sci srodka pochlaniajacego.Ponadto stwierdzono, iz wspomniane wlasnosci posiadaja tylko takie aminy, któ¬ re maja pewne charakterystyczne cechy pod wzgledem chemicznym, naprzyklad co do ulozenia atomów, oraz pewne charakte¬ rystyczne cechy pod wzgledem fizycznym.Obecnosc tlenu przy azocie i wodorze nie pr&e&dkadza, lecz tlen nie moze sie znajdo¬ wac w postaci grupy karboksylowej (COOHJ, karibonylowej (CO) albo hydro¬ ksylowej (OH). Amina musi byc w tempe¬ raturze pokojowej albo stala albo ciekla, posiadac punkt wrzenia lezacy zasadniczo ponizej 100°C, musi sie rozpuszczac w wo¬ dzie lub w innym plynie, nie tworzacym stalego zwiazku z kwasnemi gazami lub in- nemi gazami tworzacemi, i posiadac punkt wrzenia lezacy nie nizej temperatury wy¬ pedzania gazu.Aminy moga byc pierwszo, drugo lub trzeciorzedne zaleznie od ilosci atomóM wodoru amonjaku podstawionych grupami zawierajacetni wegiel; moga to byc zwiaz¬ ki jedno- dwu- lub trójaminowe, w zalez¬ nosci od ilosci zawantych grup aminowych.Zwiazek moze zawierac alifatyczna grupe aminowa, to jest, moze byc amina alifatycz¬ na, w której grupy weglowodorowe zawie¬ raja tylko prosty lancuch nasycony lub nie¬ nasycony, albo grupe alifatyczna z przyla¬ czonym pierscieniem nasyconym lub niena¬ syconym.Pod nazwa „amina alifatyczna" albo „a- lifatyczna grupa aminowa" rozumie sie po¬ laczenia, w których grupa aminowa (NH2) przylaczona jest do grupy metylenowej (CH^). Grupa metylenowa moze byc pola¬ czona z jedna ilub kilku grupami alifatycz- nemi albo grupami o prostych lancuchach, albo moze byc polaczona z nasyconym lub nienasyconym pierscieniem.Ponizej przytacza sie przyklady pola¬ czen amin alifatycznych, posiadajacych wy¬ zej wspomniane wlasnosci chemiczne i fi¬ zyczne, nadajace sie do niniejszego proce¬ su. Stosuje sie pierwszorzedna mono-ami- ne, naprzyklad heksylamine, a drugorzed¬ na monoamine, np. dwupropyloamine. Z dwuamin mozna stosowac propyleno dwu- amfeie albo trzeciorzedna dwuamine, jak trójmetylen-dwuamine. Z trójamin nadaje sie trójaminopropan.Wszystkie powyzsze zwiazki posiadaja alifatyczna grupe aminowa, sa zwiazkami - 2 —nasyconemi i maja punkt wrzenia lezacy ponizej 100°C, rozpuszczaja sie w wodzie i sa albo pierwszorzednemi, drugo- lub trzeciorzednemi oraz mono-dwu- lub trój' aminami. Zaden z powyzszych zwiadów nie posiada grupy karboksylowej, hydro¬ ksylowej albo karbonylowej. Jako przy- klad nienasyconej alifatycznej aminy moz¬ na przytoczyc peutallyio-dwumetyloami- ne, i Jako przyklad aminy, posiadajacej \ pierscien przylaczony do alifatycznej ami¬ nowej grapy, mozna przytoczyc beazyla- [ mine, fenylo-etyloamine, albo melydo-feny- lo-metyio-amine, Z alifatycznych amin, posiadajacych nasycony lub nienasycony pierscien przy¬ laczony do alifatycznej grupy aminowej, najkorzystniejsza jest benzylamina, fKnie- wai mozna ja latwo i tanio wyrabiac, a ponadto adsorbuje ona wiecej gazów kwa¬ snych na jednostke wagi.Alifatyczne aminy nie obejmuja zwiaz¬ ków, w których oddzielny nienasycony pierscien jest jedyna grupa polaczona bez¬ posrednio do grupy aminowej (NHJ. Na- przyklad anilina nie nadaje sie do niniej¬ szego procesu.Azot alifatycznej grupy aminowej moze byc czlonem pierscienia heterocyklicznego, lecz jesli azot grupy aminowej polaczo¬ ny jest z weglem grupy alifatycznej, mozna takie polaczenia uwazac wlasci¬ wie jako zwiazek aminowy alifatyczny.Takiemi zwiazkami heterocyklicznemu za¬ wiera jacemt przytoczone grupy aminowe a- lifatyczne, sa nikotyna, etanopiperydyna, e- tano^pirolina. Zaden z powyzszych zwiaz¬ ków nie posiada grupy karbonylowej, kar¬ boksylowej lub hydroksylowej.Z alifatycznych amin, nie zawierajacych ani pierscienia ani grupy hydroksylowej, nadaje $ie najlepiej trójpropyloamina.Mozna stosowac amine, w której pier¬ scien jest bezposrednio zwiazany z grupa aminowa, lecz tylko wtedy, gdy pierscien jest nasycony. Do tych polaczen naleca *- miny cykloparafinowe, naprzyklad cyklo- heksylamina, etylocykloheksylamina, tetra- hydro-orto-toluidyna oraz cyklopentylami* na. Powyzsze aminy cykloparafinowe sa zwiazkami nasyconemi, nie zawierajacemi grupy karbonylowej, hydroksylowej an; karbonylowej, i posiadaja zadane wlasno¬ sci fizyczne.Z amin naitenowych lub cykloparafino- wych, nie zawierajacych grupy alifatycz¬ nej, lecz nasycony pierscien, nadaje ua nalepiej cykloheksyiamina. Posiada ona mniejszy ciezar czasteczkowy, niz pozosta¬ le dwa przytoczone zwiazki, i pochlania na jednostke objetosci, wiecej gazu kwa¬ snego, tniz dwa pozostale.Mozna jeszcze dodac pewne hydrazyny, posiadajace zadane wlasnosci chemiczne i fizyczne. Mozna je uwazac jako aminy* w których jeden z atomów wodoru grupy aminowej (NHJ podstawiony jest druga grupa NH2. Naprzyklad, mozna stosowac e- tylohydrazyne lub propyfahydrazy&fc któ¬ ra posiada grupe aminowa zwiazana z jgru- pa alifatyczna, i dzieki temu wlasciwie za¬ liczona do alifatycznych amin. Zwiazki wy¬ zej przytoczone, rozpuszczalne w wodzie, stosuje sie najlepiej w roztworach. wod~ nych albo w obecnosci wody i mozna je sto¬ sowac w stanie technicznie czystym albo z osobna, albo dwa lub wiecej zwiazków sto¬ suje sie razem w tym samym roztworze.Te, które nierozpuwczaja sie w wodzie al¬ bo rozpuszczaja sie w stosunkowo malym stopniu stosuje sie z innym plynem jako rozpuszczalnikiem, który moie wrzec po¬ nizej 100°C. Mozna stosowac czterohydro- naftalen, który jako taki nie laczy sie che¬ micznie z kwasnemi gazami Wszystkie wyzej przytoczone zwiazki zgodne sa pod tym wzgledem, iz lacza sie z gazami kwasnemi na polaczenia stosun¬ kowo dosyc trwale i posiadaja dosyc niska preznosc por lub preznosc dysocjacyjna przy normalnej temperaturze i cisnieniu. — 3 -Wszystkie wytworzone polaczenia rozkla¬ daja sie pod wplywem ciepla, wywiazujac gaz kwasny, przyczem srodek pochlaniaja¬ cy regeneruje sie. Polaczenia otrzymane wskutek chemicznej reakcji z kwasnemi gazami sa stosunkowo nietrwale w wyz¬ szych temperaturach, naprzyklad wpobli- zu 100°C. W procesie mozna absorbowac dwutlenek wegla z utworzeniem weglanu albo dwuweglanu. Gdy ogrzewa sie dwu¬ weglan celem jego rozlozenia, nie uchodzi calkowicie dwutlenek wegla, lecz czesc po¬ zostaje w postaci weglanu. A zatem do róznych srodków absorbcyjnych, które mozna uzyc, nalezy zaliczyc mietylko pola¬ czenia wspomniane, lecz równiez kazdy weglan, który wpierw sie tworzy i nastep- ie sluzy jako absorbens dla dalszych ilo¬ sci dwutlenku wegla w postaci dwuwe¬ glanu.Rozpad przy wyzszej temperaturze we wszystkich powyzszych zwiazkach polega na tern, iz gaz kwasny uchodzi w formie gazowej, a srodek absorbcyjny regeneruje sie i nadaje sie do absorbeji dalszych ilo¬ sci gazu po ochlodzeniu do nizszej tempe¬ ratury. Zwiazki utworzone z gazami kwa¬ snemi sa stosunkowo trwale przy tempera¬ turze normalnej, nietrwalosc ich wzrasta przy wzrastajacej temperaturze, a przy temperaturze wrzenia roztworu zostaje wy¬ pedzony calkowicie kwasny gaz. Stopien regeneracji absorbensa waha sie przy za¬ stosowaniu technicznem, w zaleznosci od temperatury w regeneratorze oraz od czasu dzialania wyzszej temperatury na plyn podczas procesu kolowego.Proces mozna przeprowadzic w apara¬ tach róznego rodzaju sposobem okreso¬ wym lub ciaglym. Na zalaczonym rysunku przedstawiono schematycznie przekrój pio¬ nowy urzadzenia stosowanego do procesu ciaglego.W powyzszym aparacie umieszczono wieze absorbcyjna 10, najlepiej w postaci kolumny odpowiedniej wysokosci, zaopa¬ trzonej w przegrody zmieniajace kierunek i wypelnione zwirem lub innym srodkiem wypelniajacym celem osiagniecia zmniej¬ szenia szybkosci strumienia splywajacego wdól plynu i zwiekszenia kontaktu tegoz plynu z gazem plynacym w przeciwnym kierunku. We wnetrzu wiezy absorbcyjnej znajduje sie srodek absorbujacy. Absorbens doprowadza sie nieprzerwanie do górnej czesci wiezy absorbcyjnej przewodem 11, podczas gdy gaz traktowany wprowadza sie do dolnej czesci wiezy absorbcyjnej przewodem 12. Potraktowany gaz uchodzi w górnej czesci wiezy przewodem 13, pod- czas gdy adsorbens z pochlonietemi gaza¬ mi odplywa zdolu przewodem 14.Z wieza absorbcyjna laczy sie regene¬ rator 15 posiadajacy odpowiednie urzadze¬ nie, celem spowodowania scislego zetknie¬ cia sie splywajacego wdól srodka pochla¬ niajacego, wzbogaconego w gaz pochlo¬ niety, i wznoszacego sie wgóre gazu od¬ dzielonego od srodka pochlaniajacego w regeneratorze. Srodek pochlaniajacy za¬ wierajacy gaz pochloniety, prowadzi sie przewodem 14 do pompy 17, skad tloczy sie go przewodem 16 na góre wiezy rege¬ neracyjnej. U dolu wiezy regeneracyjnej znajduje sie urzadzenie ogrzewajace, na¬ przyklad wezownica ogrzewana para 18.Gaz uchodzacy z srodka pochlaniajacego w wiezy regeneracyjnej odprowadza sie u góry przewodem 19, podczas gdy pompa 20 odbiera regenerowany srodek pochla¬ niajacy przewodem 21 z dna wiezy i pom¬ puje do przewodu 11 prowadzacego do wiezy absorbcyjnej. Nieodzownie jest, aby w wiezy regeneracyjnej panowala wyzsza temperatura, niz w wiezy absorbcyjnej. A zatem wskazane jest ogrzewanie plynu przeplywajacego przewodem 16 i ochla¬ dzanie plynu plynacego przewodem 11. 0- siaga sie to przy pomocy odpowiedniego wymieniacza ciepla 22. Plynacy z dna wie¬ zy regeneracyjnej przewodem 21 roztwór przechodzi przez powyzszy wymieniacz cie- — 4 —pl-a.w jednym kierunku, podczas gdy nasy¬ cony srodek pochlaniajacy z dna wiezy ab- sorbcyjtaej przechodzi przez wymieniacz ciepla w kierunku przeciwnym do górnej czesci wiezy regeneracyjnej. Przewód 11 miedzy dnem wymieniacza cieplnego i gór¬ na czescia wiezy absodbcyjnej zaopatrzony jest dodatkowo w chlodnice 23.Przy wykonywaniu sposobu wprowadza sie traktowany gaz przewodem 12, a na¬ stepnie w wiezy absorpcyjnej gaz wznosi sie wgóre. Dwutlenek wegla, dwutlenek siarki albo siarkowodór dzialaniem srodka pochlaniajacego zostaje usuniety i gaz trak¬ towany uchodzi przewodem 13. Srodek po¬ chlaniajacy wraz z pochlonietym gazem odbiera sie przewodem 14, podgrzewa o- gfzewaczem 18 i wymieniaczem ciepla 22 i doprowadza wpoblizu wierzcholka wiezy regeneracyjnej. Wewnatrz ostatniego urza¬ dzenia scieka na dno i oddaje gazy pochlo¬ niete, które wkoncu uchodza przewodem 19. Dalsza czesc pochlonietych gazów zo¬ staje wypedzona przez wezownice parowa 18. Regenerowany srodek pochlaniajacy ochladza sie w wymieniaczu ciepla 22 i w chlodnicy 23 i powraca do wiezy absodb¬ cyjnej. W ten sposób proces jest ciagly.W pewnych przypadkach albo przy pewnych srodkach pochlaniajacych ogrze¬ wa sie roztwór w wiezy regeneracyjnej do takiej temperatury, iz niewielka ilosc roz¬ puszczalnika albo organicznego zwiazku a- zotowego moze wyparowac. Celem unik¬ niecia strat, korzystnie jest umiescic skra¬ placz na wierzcholku wiezy regeneracyj¬ nej. Na rysunku zaznaczono skraplacz 24, w którym chlodzony plyn, np. woda, krazy dookola ukladu rur, umieszczonego miedzy rura doplywowa i odplywowa 26. Ochlo¬ dzone kwasne gazy ^puszczaja skraplacz przewodem 27, podczas gdy skropliny za¬ wierajace albo rozpuszczalnik, albo orga¬ niczny zwiazek azotowy lub oba, powra¬ caja kolanem 28 do górnej czesci wiezy re¬ generacyjnej.Niniejszy sposób nadaje sie do trakto¬ wania duzej ilosci gazów. Tylko dla przy¬ kladu przerabia sie gazy kominowe, celem odzyskania dwutlenku wegla w nich za¬ wartego, albo gazy z pieców do prazenia pirytów, celem odzyskania dwutlenku siarki. W obu powyzszych przykladach traktuje sie gazy, celem odzyskania cen¬ nych skladników z gazów nieuzytecznych. Z drugiej strony, niniejszy sposób mozna za¬ stosowac do traktowania jgazu ziemnego, swietlnego, generatorowego, wodnego albo wodoru, celem usuniecia dwutlenku wegla, dwutlenku siarki lub innych kwasnych ga¬ zów, celem oczyszczania traktowanego ga¬ zu, przez co lepiej nadaje sie do przezna¬ czonego celu.Dwutlenek wegla usuwa sie z gazu ziemnego przy przygotowywaniu go do wyodrebnienia helu lub z powietrza prze¬ znaczonego do skraplania, celem wyzyska¬ nia tlenu.Tam gdzie wodór wytwarza sie z koksu, traktuje sie wodór, celem usuniecia siarko¬ wodoru, znajdujacego sie czesto w znacz¬ nych ilosciach i stanowiacego niepozadane zanieczyszczenie wodoru.Samo sie przez sie rozumie, iz przyto¬ czone urzadzenie jest tylko podane dla przykladu, moze sie w szczególach róznic w szerokich granicach i moze zawierac od¬ powiednie urzadzenia znane powszechnie w przemysle.Wielkosc i pojemnosc aparatu oraz ro¬ dzaj srodków Uzytych, celem zwiekszenia dzialania absorbcyjnego lub regeneracyjne¬ go, moga sie wahac w stosunkowo duzych granicach, zaleznie od rodzaju i objetosci traktowanego gazu i procentowej zawarto¬ sci skladnika usuwanego.Dzieki duzemu stopniowi absorbcji i re¬ generacji, wieze absorbcyjne i regeneracyj¬ ne moga byc znacznie nizsze, niz to mozli¬ we przy uzyciu innych srodków pochlania¬ jacych, takich jak aJkalja albo weglany.Zasadniczo calkowita regeneracja moze — 5 —byc osiagnieta bez zastosowania silnego go¬ towania albo przedmuchiwania powietrza, co -polaczone jest z pewna absorbcja srod¬ ka pochlaniajacego.W niniejszym wynalazku nie jest ko¬ nieczne, ani pozadane stosowanie nieorga¬ nicznej zasady. Taka zasada moze w pew¬ nych przypadkach dzialac bardzo szkodli¬ wie na uzyta amine. W pewnych przypad¬ kach mala ilosc weglanu 6odu lub innego podobnego zwiazku nieorganicznego moze nie byc szkodliwa, lecz dodatek takiej za¬ sady nie wplywa korzystnie. PL