DE1494809A1

DE1494809A1 - Verfahren zur Auswaschung von Kohlendioxyd aus schwefelfreien Brenngasen oder Synthesegasen

Info

Publication number: DE1494809A1
Application number: DE19661494809
Authority: DE
Inventors: Doerges Dipl-Chem Alexander; Hochgesand Dr-Ing Gerhard; Heidl Dipl-Ing Hellmut; Unland Dipl-Ing Herbert; Bratzler Dr Karl
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1966-10-25
Filing date: 1966-10-25
Publication date: 1969-06-19
Also published as: US3505784A; DE1494809B2; DE1494809C3

Description

METALLGESELLSCHAIT 6Frankfurt (Main), 13. 10. 1966

Aktiengeselleehaft DifflKMLm

Patent-Abteilung
Prov. Nr. 5110

Verfahren zur AuBuftaechung von Kohlendioxyd aus schwefelfreien

Brenngasen oder Synthesegasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswaschung von Kohlendioxyd aus schwefelfreien oder sehr schwefelarmen Brenngasen oder Synthesegasen.

Die Aufgabe, verhältnismäßig hohe Kohlendioxydkonzentrationen aus sohwefelfreien oder wenigstens sehr schwefelarmen Induatriegasen auszuwaschen, stellt sich in neuerer Zeit verhältnismäßig oft. So werden schwefelhaltige Naturgase meist schon am Feld aus den einzelnen Sonden gemeinsam entschwefelt, um die oft recht ertragreiche Schwefelgewinnung zu zentralisieren. Das vom Erdgasfeld abgegebene Erdgas ist dann praktisch schwefelfrei, kann aber noch beträchtliche Anteile Kohlendioxyd enthalten.

Bei der Umwandlung eines solchen Gases zu einem Synthesegas, z. B. einem Kohlenmonoxyd-Wasserstoff-Gemisch oder weiter zu reinem Wasserstoff wird der Kohlendioxydgehalt im rohen Spaltgas zunächst weiter erhöht.

909825/1385

Das gilt auch, für die Umwandlung schwefelfreier Raffineriegase zu Synthesegasen oder Wasserstoff, wobei die im Raffinerieabgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe gespalten werden.

An Kohlendioxyd reiche aber praktisch achwefelfreie Gase enteisen auch bei der katalytischen Spaltung von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf und gegebenenfalls Sauerstoff, wobei die Bfasatzstoffe für sich schon schwefelfrei sind oder mit Rücksicht auf den Spaltkatalysator unmittelbar vor der Spaltung entschwefelt werden.

Es ist bekannt, Kohlendioxyd aus solches enthaltenden Gasen mit alkalisch reagierenden Lösungen von AJkalisalzen schwacher anorganischer oder organischer Säuren oder mit flüssigen organischen Basen auszuwaschen. Aus den beladenen neutralisierten Lösungen kann das absorbierte Kohlendioxyd durch Erhitzen und Ausblasen mit Dampf oder Luft wieder ausgetrieben werden, womit die Lösung regeneriert und nach Abkühlung als Absorptionsmittel wieder brauchbar ist.

In diesen als chemische Gaswäsche oder Neutralisationswasehe bezeichneten Prozessen unterliegt die Beladungsfähigkeit im wesentlichen den stöchiometrischen Gesetzen und ist daher vom Gesamtdruck des Gases nahezu unabhängig. Sie werden vorzugsweise zur Auswaschung mittlerer und kleiner Kohlendioxydkonzentrationen auf hohe Reinheitsgrade, d. h. als sogenannte Pein-

.909825/1385 - 3 -

H94809

wäsche und but Reinigung von nicht oder wenig verdichteten Gasen verwendet. Oft werden auch mittels dieser chemischen Wäschen die sauren Gaskomponenten insgesamt ausgewaschen, also Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff gemeinsam«

Zur Auswasohung saurer Komponenten aus komprimierten Gasen, die B. B. auf 15 ata oder höher verdichtet sind und einen vergleichsweise hohen Anteil an sauren Komponenten aufweisen, werden mit Vorteil die sogenannten physikalischen Gaswaschen verwendet, in denen die ausBUwasohenden Gaskomponenten gelöst, aber nicht chemisch gebunden werden. Die Löslichkeit der Gaskomponenten unterliegt dem Henry-Dalton¹sehen Gesetz. Außer vom Absorptionskoeffizienten der einzelnen Gaskomponenten hangt die Beladungefähigkeit des Absorptionsmittel vom Druck und von der Temperatur ab und zwar in der Weise, daß die"Beladungsfähigkeit mit steigendem Druck und fallender Temperatur zunimmt.

Die Regeneration der physikalischen Absorptionsmittel erfolgt vorzugsweise durch Entspannen auf Umgebungsdruck oder noch geringeren Druck, gegebenenfalls unter Erwärmen.

Der einfachste und wotai auch älteste physikalische Gaswaschprozeß ist die Auswaschung von Kohlendioxyd aus verdichteten Gasen mit Wasser.

Das in Wasser unter Druck gelöste Kohlendioxyd wird durch Ent-

- 4 -909825/1385

-A-

spannen und gegebenenfalls Einbleen von Luft wieder ausgetrieben, worauf das Wasser in den Absqrptionsprozeß zurückgeführt wird.

Es ist bekannt, Kohlendioxyd aus technischen Gasen mit hohem Gehalt an Kohlendioxyd bei Temperaturen unter -10° C vorzugsweise bei -40 bis -80° C mit organischen Lösungsmitteln auszuwaschen.

Nach einem bekannten Verfahren, das vorzugsweise zur Reinigung

6 3
großer Gasmengen von etwa 10 Hnr je Tag und mehr verwendet wird, werden aus Synthesegas en, die durch Vergasen fester oder flüssiger Brennstoffe mit Sauerstoff und Wasserdampf hergestellt werden, alle Gaskomponenten bis auf die permanenten Gase CO, H₂, CH, gemeinsam bei Temperaturen bis etwa -50° C und Drücken über etwa 10 ata ausgewaschen. Das sind insbesondere Schwefelwasserstoff und organische Schwefelverbindungen, Kohlendioxyd und ungesättigte Kohlenwasserstoffe. Als Absorptionsmftfcel eignen sich Methanol, Aethanol, Aceton, Toluol, Xylol, Heptan und dergl.

Der Vorteil, alle z. B. in einem Synthesegas unerwünschten Gasinhal-fcstoffe gemeinsam in einem Absorptionsprozeß auszuwaschen, hat auch eine Kehrseite. Werden H₂S und CO₂ gemeinsam ausgewaschen, dann ist die Weiterverarbeitung des HpS aus dem Regene-" · rationsabgas durch die meist hohe Verdünnung durch CO₂ erschwert. Deshalb werden diese Tieftemperaturprozesse meist mehrstufig ausgeführt, unAliner Stufe ein möglichst H₂s-reiches

909825/1385

BAD ORIGINAL

und in einer anderen Stufe ein schwef elfreies Regen e reit Ionsabgas zu gewinnen.

Es ist mit Erfolg nach physikalischen Absorptionsmitteln gesucht worden, die eine hohe Selektivität für Schwefelwasserstoff vor Kohlendioxyd haben.

In der deutschen Patentschrift 1 154 591 ist ein Verfahren zur selektiven Auswaschung von Schwefelwasserstoff vor Kohlendioxyd beschrieben, bei dem als selektives Absorptionsmittel Vorzugs·· weise N-Methylpyrrolidon verwendet wird.

IT-Methylpyrrolidon hat ein sehr differenziertes Lösungsvermögen, beispielsweise für Diacetylene und für Acetylene vor Diolefinen und Olefinen und wird deshalb in großem Umfang zur selektiven Acetylengewinnung aus pyrolytischen Spaltgasen von Kohlenwasserstoffen verwendet.

Sein spezifisches Lösungsvermögen für Schwefelwasserstoff gegenüber Kohlendioxyd ist außerordentlich hoch.

Sein Lösungsvermögen für Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd (Bunsen-Koeffizient: Nnr gelöstes öas je m^ Lösungsmittel bei 20° C und 1 ata Partialdruck) beträgt

H₂S : 46 CO₂ : -■ 3,8 Die entsprechenden Werte für Wasser sind

H₂S i 2,6 CO₂ t 0,9 ^:

-6 -u ■·'

909825/1385

Während das Lösungsvermögen für Schwefelwasserstoff beim IT-Methylpyrrolidon gegenüber Wasser auf das 18-fache erhöht ist, beträgt die entsprechende Erhöhung für Kohlendioxyd bei einem COg-Partialdruck von 1 ata immerhin noch etwa das Vierfache. '

Es wurde nämlich gefunden, daß der Bunsenkoeffizient von N-Methylpyrrolidon für COp mit steigendem CÖp-Partialdruck zunimmt. F Er beträgt bei einem COg-Partialdruck von 15 ata (bei 20° C) 4,7 Nm /m.ata, während sich der Bunsenkoeffizient von Wasser bei dem gleichen COg-Partialdruck (ebenfalls bei 20° C) von 0,9 auf 0,65 Nm^/rn³. verringert. Die 0,0^Löslichkeit im N-Methylpyrrolidon ist in diesem Falle also um etwa das Siebenfache besser als die im Wasser.

Schließlich ist N-Methylpyrrolidon auch wegen seiner vergleichsweise großen chemischen Beständigkeit besonders gut zur Auswaschung von Kohlendioxyd aus Gasen geeignet. Diese chemische Beständigkeit erlaubt nämlich, mit COp beladenes N-Methylpyrroiidon zwecks Regeneration nach der Entspannung mit Luft oder anderen COg-armen Gasen auszublasen. N-Methylpyrrolidon als Absorptionsmittel bietet eine wirtschaftlich günstige Möglichkeit zur Feinregenerierung von Gasen durch Auswaschen des COp bis auf Restkonzentrationen von 40 ppm und weniger. Ein solches

909825/1385

Verfahren arbeitet ohne Dampfverbrauch im Waschmittelkreislauf und ohne Inanspruchnahme einer Kältemaschine.

Da der Gefrierpunkt des N-Methylpyrrolidonsje nach seinem Wassergehalt «wischen -25 und-35° C liegt, ist ein solches Verfahren auch dann störungsfrei anwendbar, wenn die Umgebungstemperatur für längere Zeit unter 0° C absinkt. Dabei kann •ine Eisbildung in der Röhgasleitung durch Einspritzen von H-Methylpyrrolidon verhindert werden.

Eine solohe COp-Waschanlge kann bei Frosttemperaturen gefüllt in Betrieb genommen und gegebenenfalls auch ohne Zwang zum Ablassen des Waschmittels abgestellt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxyd aus komprimierten schwefelarmen oder schwefelfreien Brenn-oder Synthesegasen auf eine Restkonzentration von weniger als 40 ppm mit einem organischen Lösungsmittel, daß im Kreislauf durch eine Absorption und Regeneration geführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Gas in der Nähe der Umgebungstempaatur mit N-Methylpyrrolidon als Absorptionsmittel gewaschen wird und das^iit Kohlendioxyd beladene Absorptionsmittel in an sich bekannter Weise durch Entspannen auf Umgebungsdruck und Ausblasen

909825/1385

H94809

mit Luft oder anderen COp-armen Gasen regeneriert wird.

Die Entspannung des Waschmittels kann so geführt werden, daß ein großer Teil des desorbierten COp mit einer Reinheit von 99»9 Vol.# und mehr gewönnen wird und z. B. für die Harnstoffsynthesegase oder für die Lebensmittel-Industrie zur Verfügung steht.

* afcQffa

Um aus dem N-Methylpyrrolidon andere GasinhaltQ^-iLlLBiJesondere Wasserdampf fernzuhalten oder ihr Ansteigen über einen oberen Grenzwert zu verhindern, ist es zweckmäßig, aus dem durch COg-Äbsorption und -Regeneration gebildeten Kreislauf einen Teilstrom abzuzweigen, diesen durch eine Destillation zu führen und daiBDh in den Hauptkreislauf· zurückzugeben. Diese Destillation ist vorzugsweise eine Vakuumdestillation, in welcher die niedriger als das Absorptionsmittel siedenden Verunreinigungen, also auch Wasser, überdestilliert werden«

Diese Destillation kann aber auch so betrieben werden, daß auch das Absorptionsmittel selbst überdestilliert wird. Diese Arbeitsweise wird, - wenigstens zeitweise - gewählt, wenn eich im Absorptionsmittel höher siedende Verunreinigungen x. B. durch Verharzung ungesättigter Kohlenwasserstoffe anreichern sollten.

Im Hinblick auf die Abtrennung einer bestimmten HgO-Menge aus • >

aem" Waschmittelkreislauf ist ein mögliehst großer Wassergehalt

909825/1335

des Waschmittels erwünscht. Bei größeren Wassergehalten kann der abzuzweigende Waschmittelteilstrom kleiner gehalten und der Druck in der Yäkuumdestillation größer gewählt werden als "bei kleinen Wassergehalten. AndereBeits sollte der Wassergehalt des Wasöhmittels im Hinblick auf seine COp-Löslichkeit möglichst klein sein.

Es wurde gefunden, daß der optimale Wassergehalt des N-Methylpyrrolldönebei COp-Wäschen zwischen 0,5 und 3 Gew.$, vorzugsweise "bei 1 'G§w.?6 liegt.

Die sehr geringe PlüebfcLgkeit des N-Methylpyrrolidons erlaubt es in der 'üxegel^ auf eine Waschmittelrückgewinnung aus dan Reingas zu verzichten. Lediglich für die in der Regeneration bei niedrigen Drücken desorbje rten Gase und für das COp-haltige Stripgas kann eine Waschmittelrückgewinnung erwünscht sein. Wegen der sehr guten Löslichkeit v-on N-Methylpyrrolidon in "Wasser werden die mit niedrigem Druck aus der Waschanlage austretenden Gase zweckmäßigerweise durch Bespülen mit einer relativ kleine» Wassermenge von den verflüchtigten Waschmittelanteilen befreit. Das mit N-Methylpyrrolidon beladene Waschwasser kann zusammen mit dem oben erwähnten Wasche mittelteilstrom in eine N-MethypyrroBdon-HgO-Trennkolonne geführt werden.

' Im allgemeinen erfolgen in der COg-Wäsche Beladung und Regeneration des Absorytionsmittels in der Wa.e der Umgebungstemperatur) wobei Temperaturänderungen innerhalb dee Waschmittelkreislaufes im wesentlichen nur durch die Absorptions- und Desorp-

909825/1385 - io -

H9A809

tionswärme verursacht werden.

Hierin liegt der durch das erfindungsgemäße Verfahren gegebene technische Fortschritt.

Es wird eine einstufige Auswaschung von COp aus Gasen bis zur FeinreipBgung erreicht, wobei Absorption und Deso^rtion im gleichen niedrigen Temperaturbereich betrieben werden.

Dabei ergibt sich eine sehr einfache, von der bekannten Druckwasserwäsche nicht sehr verschiedene Apparatur, die im wesentlichen nur aus einem Waschturm, einer Entspannungsvorrichtung, einem Stripturm, einem Stripgaegebläse und einer Umwälzpumpe, die zweckmäßig mit einer Entspannungsturbine für das unter Druck beladene Waschmittel gekoppelt wird, besteht» Die Anlage enthält bei höheren Rohgastemperaturen im Absorptionsmittelkreislauf nur einen Kühler zum Abführen des in Wärme umgesetzten Pumpenenergieverbrauchs und der überschüssigen Wärmemengen," die sich aus einer Wärme- und Energiebilanz für die ein- und austretenden Gase ergeben.

Zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens seien anhand der Pig. 1 und 2 der zugehörigen Zahlenbeispiele erläutert.

In der Anlage gemäß Figur 1 strömt das ?Λ* reinigende Rohgas

■ " - 11 -

909825/1385

U94809

mit einem relativ großen CO -Gehalt durch die Leitung 1 in den Absorber 2, in welchem das Kohlendioxyd bis auf einen Restgehalt von weniger als 40 ppm selektiv in einer Waschstufe ausgewaschen wird· Das Gas verläßt den Absorber durch die Leitung 3 ale Reingas.

Das Waschmittel wird mittels der Pumpe 4 durch die Leitungen 9, 10, 11 und 12 in den Absorber 2 gefördert und hier im Gegen-Btrom zu dem eu reinigenden Gas mit COp beladen. ¹D em aus dem Sumpf des Absorbers durch die Leitung 13 abgeführten V/aschmittel wird im Kühler 5 die Überschußwärme des Waschmittelkreislaufs entzogen. In den Turbinen 6 und 7 findet eine stufenweise Entspannung und gleichzeitig eine teilweise Rückgewinnung der Druckenergie des Waschmittels statt. Der Behälter 8 ist für die Trennung des durch die Leitung 14 aus der ersten Turbine 6 abfließenden Gas-Waschmittel-Gemisches vorgesehen. Das Entspannungsgas dieser ersten Entpsannungsstufe enthält vorzugsweise die mitabsorbierten Nutzgaskomponenten, z. B. CO, Hg» CH., und verläßt die Anlage als Heizgas durch die Leitung 9. Das Waschmittel fließt vom Behälter 8 durch die Leitung 15 in die zweite Entspannungsturiiine 7. Das aus Entspannungsgasen und dem Waschmittel bestehende Gemisch fließt aus der Turbine durch die Leitung 16 in den Stripturm 17. Zum Austrippen der COp-Restbeladung wird Luft verwendet, die Vom Gebläse 18 durch die Leitungen 19 und 20 in den Stripturm geifordisrt wird. Das vo» CO₂ freigestrippte Waschmittel wird dem Absorber durch die Pumpe 4 wieder zugeführt.

,■■■■■■■,;.": ·< ~; ^-.: '-",;.Γ/*.;'ivj Aiii -.·.- ■ . ■

. f f „ . ■ -12-.

909825/1385

H94809

Mit dem Rohgas und dem Stripgas gelangt eine der Temperatur und dem Druck dieser Gase entsprechende Wasserdampfmenge in die Anlage, die vom Waschmittel absorbiert wird. Damit der Wassergehalt des Waschmittels konstant bleibt, wird ein Waschmittelteilstrom aus dem Waschmittelhauptkeislauf abgezweigt und mit Hilfe der Pumpe 22 durch die Leitung 23, 24 und 25 in die Vakuumtrennkolonne 26 gebracht". Hier wird die überschüssige Wassermenge aus dem Waschmittelteilstrom abdestilliert. Die Pumpe 27 fördert den um die Menge des Über-8chu$wassers verminderten Zulauf der Trennkolonne 26 durch die Leitungen 28 und 29 in den Waschmittelkreislauf zurück. Auf diesem Wege gibt der Waschmittelteilstrom seine Wärme in den Wärmeaustauscherapparaten 30 und 31 an den Zulauf der Kolonne 26 bzw. an Kühlwasser ab. Zur Beheizung.der Trennkolonne 26 dient der Verdaapfer 32. Der in der Leitung 33 aus der Trennkolonne 16 aü*retende Wasserdampf wird im Kondensator 34 verflüssigt. Das Kondensat wird über die Leitung 35 im Behälter 36 gesammelt. Die Pumpe 38 fördert das Kondensat aus" der Saugleitung 37 in die Leitung 39 und teilweise als Rücklauf durch die Leitung 40 in die Trennkolonne 26 zurück, • zum größeren Teil alter als Waschwasser durch die Leitungen und 42 in die nur wenige Böden enthaltende Wasserwäsche 43. Die unkondensierbaren Gase und dämpfe evakuiert das Gebläse 44 aus dem Kondensator 34 durch"die Leitungen 45 und 46 in

die Abgasleitung 47.

BAD ORIGINAL

- 13 909825/1385

- 13 - U94809

Das Waschwasser absorbiert in der Wasserwäsche 43 die im Abgas enthaltenden, verflüchtigten N-MethylpyrroMon-Dämpfe bei gleichzeitiger Wasserdampfsättigung der Abgase. Es wird aus der Leitung 48 durch Zugabe von Frischkondensat fortlaufend ergänzt. Die Abtrennung des absorbierten N-Methylpyrrolidons von dem Waschwasser erfolgt in der Trennkolonne Zu diesem Zwecke wird das beladene Waschwasser über die Leitung 49 dem abgezweigten Teilstrom des COp-Hauptwaschkreises zugesetzt.

Die Arbeitsweise einer Anlage gemäß Pig. 1 wird im Beispiel 1 weiter erläutert.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem reines COp z. B. für eine Harnstoffsynthese aus dem Regenerierverfiiren gewonnen wird_f ist in Fig. 2 dargestellt.

Das Gas wird dem Absorber 2 durch die Leitung 1 zugellhrt und verläßt die Anlage mit einem COp-Restgehalt von 10 ppm durch die Leitung 3.

Die Verbindungsleitung, durch die das regenerierte Waschmittel aus dem Stripturm 4 durch die Pumpe 5 in den Absorber 2 gefördert wird, besteht aus den Teilen 9» 10, 11 und 12. Das beladene Waschmittel fließt durch die Leitung 6 in den Kühler

- H -909825/1385

und anschließend durch die Leitung 8 zur Turbine 12, in der eine teilweise Waschmittelentspannung und Energierückgewinnung erfolgt. Das Waschmittel und die durch Entspannung frei gewordenen Gase strömen durch die leitung 123 in den Entgasungsbehälter 14· Während die Entspannungsgase mit Hilfe des Kompressors 15 durch die Leitung 16 und 17 in das Rohgas rekomprimiert werden, strömt das Waschmittel durch die Leitung 18 zur weiteren Entspannung in die Turbine 19·

iie bei der zweiten Waschmittelentspannung desorbierten Gase werden zusammen mit dem Waschmittel durch die Leitung 20 zur Trennung von Gas und Flüssigkeit in den Behälter 21 geführt. Das Entspannuijpgas strömt sodann in der Leitung 50 zu der im Kopf der Stripper-Kolonne angeordneten Wasserwäsche 51. Das Waschmittel strömt durch die Leitung 52 in eine dritte Entspannung sstufe 53» die hier auf den Regenerationsturm aufgesetzt ist und im Kopf ebenfalls eine Wasserwaschzone enthält.

Bei der dritten Waschmittelentspannung fällt ein Desorptionsgas mit mehr als 99,9 "ß> COp an, das gut für die Harnstoffsynthese oder für die Lebensmittelindustrie Verwendung finden kann. Es wird deshalb in der gesonderten W^- ss er was ehe 43 von Absorptionsmitteldämpfen befreit und in der Leitung 54 abgeführt. Aus Waschzone 43 der Entspannungsstufe 53 fließt das V/asser über die Leitung 50 in die Wasehzone 51 des Strippers

- 15 . 9Ü9825/1385

BAD ORiGINAL

" ¹⁵ " . H94809

Sie nach der mehrstufigen Entspannung im Waschmittel noch verbleibende CO₂-Restbeladung wird im Stripper 4 durch Einblasen Ton GOp-freiem Stickstoff, der z« B. aus einer Nebenanlage des Betriebes als Abgas zur Verfügung steht, desorbiert. Der Stickstoff erfährt auf dem Wege durch die Leitungen 55 und 56 eine Druckerhöhung durch das Gebläse 57· Das aus dem Stripper 4 austretende COg-Ng-Gemisch wird in der Wassernachwäsohe 51 zusammen mit dem aus dem BeISLter 21 ankommenden Oas von Waschmittelresten befreit und in die Abgasleitung geführt.

JDae zum Absorbieren von Waschmitt.elresten benötigte Waschwisser durchströmt, aus der Leitung 42 kommend, nacheinander die bei etwa gleichem Druck arbeitenden beiden Wasserwäschen 43 und 51» die durch die Wasserabflußleitung 59 miteinander verbunden Bind, und wird über die Leitung 49 dem abgezweigten Teilstrom des Absorptionsmittels zugemischt, der mittels der Pumpe 22 durch die Leitung 23, 24 und 25 in die Trennkolonne 26 gefördert wird. Die Trennkolomie ist mit allen Nebeneinrichtungen in Fig. 2 mit derselben Bezifferung versehen wie in Pig. 1. Ihre Arbeitsweise ist bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben.

Die Arbeitsweise der Anlage gemäß Fig. 2 ist im Beispiel 2 eingehender erläutert.

909825/1385

H94809

Beispiel 1

•7.

In der Anlage sollen stündlich 100 000 Nnr Rohgas gereinigt werden. Dieses Rohgas steht unter einem Druck von 40 at<a und hat eine Temperatur von 25° C Seine Zusammensetzung ist:

co₂	55,0	Vol.?*
co	0,5	Il
H₂	64,0	Vol."
CH₄	0,5	Il
K₂	0,1	Γι
Ar	0,5	Il
	100,0	Vol.$

Die Gesamtanalyse läßt erkennen, daß dieses wasserreiche Gas

aus einer wassergasähnlichen Spaltgasqualität durch Konvertiere des darin enthaltenden Kohlenmonoxyds mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd entstanden ist.

Zur Auswaschung des Kohlendioxyds aus diesem Gas auf eine Restkonzentration von 55 ppm wird je Stunde eine Absorptionsmittelmenge von 810 m bestehend aus 99 Gew.$ N-Methylpyrrolid»n und 1 Gew.jS Wasser verwendet.

Das gereinigte, in der Leitung 5 aus dem Absorptionsturm abströmende Gas, 65 900'Nm⁵/h steht unter 59,6 ata Druck und hat eine Temperatur von 17⁰C. 903825/1385

- 17 -

H9A809

Seine Zusammensetzung ist:

CO₂	0,0035	Vol.Jb
co	0,46	It
H₂	98,5	H
"CH₄.	0,41	Γι
N₂	0,14	ti
Ar	0,46	" I
	99,9735	Vol.96

Das beladene Absorptionsmittel wird in der ersten Turbine zunächst auf 20 ata entspannt. Dabei fallen aus Leitung 9 1400 Nm /h eines Heizgases folgender Zusammensetzung an:

co₂	VJl	0	,6	Vol. #
CO	47	,22	Il
H₂	0	,4	Il
CH₄	0	,47	H
N₂	0	,07	H
Ar	99	,22	Il
	,98	Vol.?ό

Hinter der zweiten Entspannungsturibine 7 ist das Absorptionsmittel auf 1,2 ata entspannt. Es wird im Regenerationsturm mit 10 000 Nur Luft von Umgebungstemperatur ausgeblasen. Das durch die Leitung 47 abgeblasene Abgas, - 44 700 Nm⁵ -, hat

- 18 909825/1385

folgende Zusammensetzung:

CO₂ 76,8 Vol.j

H₂ 0,8 »

N₂ 17,7 "

JJg 4,7 "

100,0

Aus dem Waschmittelkreislauf werden stündlich 40 Nm zur Reinigung durch die Destillationseinrichtung 26 geleitet.

Beispiel 2

Ein an Wasserstoff und Kohlendioxyd reiche» Rohgas soll auf einen COp-Restgehalt von 10 ppm gereinigt werden.

Um diese geringe Restkonzentration zu erreichen, wird als Stripgas in der Regenerationskolonne COg-freier Stickstoff aus einer Nebenanlage verwendet.

Durch die mehrstufige Entspannung wird eine Regenerationsatgasfraktion gewonnen, die aus reinem GO₂ , (Reinheitsgrad über 99,9 Vol.tf) besteht.

Das Rohgas steht unter 40 ata Druck hei einer Temperatur von 50° C. Eb hat folgende Zusammensetzung:

_Λ . . j 909825/1385

CO 0,3 Vol..Ji '

- 19 -

U94809

H₂ 64fO

CH₄ 0,3 "

H₂ 0,1 ··

Ar 0.3 "

100,0 Vol.%

Dae am Kopf dee Abeorptionsturmes durch. Leitung 3 abströmende Heingas hat folgende Zusammenöteteung:

co₂	0/JD1	Vol.%
co	" 0,46	Il
H₂	98,5	Γι
CH₄	0,43	ή
H₂	0,13	it
Ar	0.46

Die Menge beträgt 64 600 Nm unter einem Druck von 39,6 ata. Das aus der dritten Entspannungsstufe (53,43) dfcgeleitete Kohlendioxyd (Leitung 54) hat folgende Zusammensetzung:

99,95 Vol.* H₂ 0,035 »

CH₄ 0,015 "

100,00

Die Menge beträgt 11 500

909825/1385

- 20 -

U94809

Die übrige Abgasmenge, einschließlich 10 000 Nm⁵ Stickstoff beträgt 33 900 Nm⁵ und enthält

GO₂	69	,5	Vol.56
H₂	1		π
N₂	29	,5	ή
	100	,0	Vol.#

Die umgewälzte Absorptionsmenge beträgt 1 030 Nm je Stunde. Die in diesem Beispiel angegebenen Gasmengen sind Durchsätze j)e Stunde.

- 21 -

Pat entansprüche 909825/1385

Claims

U94809 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxyd aus schwefelarmen oder schwefelfreien Gasen auf einen Restgehalt von weniger als 40 ppm mit einem organischen Lösungsmittel, das im Kreislauf durch eine Absorption und Regeneration geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Absorptionsmittel N-Methylpyrrolidon in der Nähe der Umgebungstemperatur verwendet und in bekannter Weise durch Entspannen und Strippen mit Luft oder einem anderem COp-armen Gas regeneriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem durcn^bsorption und die Regeneration geführten Absorptionsmittelkreislauf ein Teilstrom abgezweigt, mittels einer Vakuumdestillation in bekannter Weise von Wasser und anderen leichter als das Absorptionsmittel siedenden Bestandteilen befreit und anschließend in den Absorptionsmittelkreislauf zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetι daß aus dem durch die Absorption und Desorption geführten Absorptionsmittelkreislauf ein Teilstrom des Absorptionsmittels abgezweigt, mittels einer'Vakuumdestillation in bekannter Weise von höher als das Absorptionsmittel siedenden Bestandteilen abdestilliert und in den Hauptkreislauf zurückgeführt wird.

- ₂₂..

909825/1385

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetj daß der Wassergehalt des Absorptionsmittel 0,5 - 3 Gew.#, vorzugsweise 1 Gew.$ beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei unter 0° C liegenden Umgebungstemperaturen in die Rohgasleitung Absorptionsmittel zur Verhinderung der Eisbildung
eingespritzt wird,

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß «das Regenerationsabgas mit Wasser gewaschen wird und das gelöste Absorptionsmittel in der Absorptionsmitteldestillation zurückgewonnen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beladene Absorptionsmittel mehrstufig entspannt wird und

aus der letzten Entspannungsstufe Kohlendioxyd mit einer Reinheit von mehr als 99,9 Vol.$ gewonnen wird.

, 909825/1385