PROCESS FOR ELIMINATING CO2 AND/OR H2S FROM GASES

Abstract: 1. A process for removing CO2 and/or H2 S from a gas containing CO2 and/or H2 S by washing the gas with an aqueous alkanolamine-containing absorption liquid and subsequently regenerating the latter, wherein the aqueous absorption liquid used contains from 3 to 60% by weight of methyldiethanolamine and from 1 to 50% by weight of monoethanolamine, processes with two absorption stages arranged in series, in which regeneration of the laden absorption liquid is carried out using two flash stages and a stripping zone, to the extent they utilize an absorption liquid containing from 0.05 to 1 mole of monoethanolamine per litre, being excluded.

Description: Verfahren zum Entfernen von C02 und/oder H2S aus Gasen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von C02 und/oder H25 aus Gasen mittels einer wässrigen, Alkanolamine enthaltenden Absorptionsflüssigkeit. Es ist bekannt, z.B. aus A. Kohl und F. Riesenfeld, Gas Purification, 3. Auflage, 1979, insbesondere Seiten 28, 33 und 34, wässrige Lösungen von primären Aminen wie Monoethanolamin zur Entfernung von C02 und/oder aus Gasen zu verwenden. Ein Nachteil der Verwendung von wässrigen Lösungen von Monoethanolamin besteht jedoch darin, dass die wässrigen Monoethanol amin-Lösungen, besonders bei höheren Konzentrationen, stark korrosiv wirken. Um Korrosionsschäden in den Gaswaschanlagen zu vermeiden oder zumindest auf ein erträgliches Mass zu mindern, ist es daher erforderlich, in solchen Anlagen in aufwendiger Weise Systeme von Korrosionsinhibitoren einzusetzen, wobei jedoch diese Korrosionsinhibitoren bei H2S-haltigen Gasen gar nicht eingesetzt werden können. Die bekannten Verfahren zur Entfernung von C02 und/oder H25 unter Verwendung von primären Alkanol aminen wie Monoethanolamin sind daher nicht zufriedenstellend. Es besteht daher Bedarf nach einem Verfahren zur Entfernung von C02 und/oder H2S aus Gasen, bei dem die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden können. Es wurde nun ein vorteilhaftes Verfahren gefunden zum Entfernen von C02 und/oder H2S aus C02 und/oder H25 enthaltenden Gasen durch eine Wäsche der Gase mit einer wässrigen, ein Alkanolamin enthaltenden Absorptionsflüssigkeit und unter anschliessender Regeneration der Absorptionsflu"ssig- keit, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine wässrige Absorptionsflüssigkeit verwendet, die 3 bis 60 Gew.X eines tertiären Alkanolamins und 1 bis 50 Gen.% eines primären Alkanolamins enthält. Nach dem neuen Verfahren kann gegenüber den bekannten Verfahren eine erhebliche Senkung der Energieverbräuche und der Investitionskosten erreicht werden. Dabei kann das Auftreten von Korrosionsschäden weitgehend vermieden werden, ohne dass ein Zusatz von Korrosionsinhibitoren erforderlich wird. Als nach dem erfindungsgemässen Verfahren zu behandelnde Gase kommen beispielsweise Kohlevergasungsgase, Koksofengase, Erdgase, Synthesegase oder Raffineriegase in Betracht. Die Gase weisen ln llgeneinen einen C02-Gehslt von 1 bis 90 Mol. %, vorzugsweise 2 bis 90 Mol., insbesondere 5 bis 60 Mol. % auf. Neben den C 2 können die Gase als weiteres Sauergas H25 enthalten oder sie können H2S allein enthalten, z.B. in Mengen von wenigen Mol.ppi, beispielsweise 1 Mol. ppe bis 50 Mol. %, vorzugsweise 10 Mol. ppm bis 40 Mol. %. Als Lösungsmittel wird fUr das erfindungsgemässe Verfahren eine wässrige Absorptionsflüssigkeit verwendet, die 3 bis 60 Gew.%, in der Regel 5 bis 60 Gew.%, in aligereinen 10 bis 60 Gew. %, Zweckmässig 20 bis 50 Gew. %, vorzugsweise 25 bis 45 Gew. %, insbesondere 25 bis 35 Gew.% eines tertieren Alkanolanins und 1 bis SO Gew.%, Zweckmässig 5 bis 40 Gew.X, vorzugsweise 10 bis 30 Gew. %, insbesondere 15 bis 20 Gew.% eines priMären Alkanolasins enthält. Geeignete tertiäre Alkanolanine sind beispielsweise Triisopropanolamin, Methyldiisopropanolamin, Dimethylisopropanolamin, Diethylethanolanin, vorzugsweise Triethanolanin, insbesondere Hethyl- diethanolanin. Als priMäre Alkanolanine konnen z.B. 2-2'-Aninoethoxyethanol und vorzugsweise Monoethanola.in in Betracht. Die das tertiäre Alkanolanin und Primäre Alkanolanin enthaltende wissrige AbsorptionsflÜssigkeit kann zusätzlich nach ein physikalisches Lösungsmittel enthalten. Geeignete physikalische LösungsMittel sind beispielsweise N-Methylpyrrolidon, Tetramethylensulfon. Methanol, Oligoethylenglykoldialkylather wie Ollyoethylanglykalanthylisopropylathor (SEPASOLV MPE), Oligoethylenglykoldimethylether (SELEXOL). Das phyaiRalische Lösungslittel ist in der Absorptionsflüssigkeit in allgemeinen in Mengen von 1 bis 60 Gew. %, vorzugsweise 10 bis SO Gew. %, insbesondere 20 bis 40 Gew.% enthalten. Für die Entfernung von CO2 und/oder H25 aus den zu reinigenden Gas durch Behandlung Mit der erfindungsgenäss zu verwendenden Absorptionsflüssigkeit werden in der Absorptionszone in allgeMeinen Tenperaturen von 30 bis 900C, vorzugsweise 35 bis 80 C, insbesondere 40 bis 60 C, angewendet. Zmeckmässig werden in der Absorptionszone Drücke von 5 bis 110 bar, vorzugsweise 10 bis 100 bar, insbesondere 20 bis 90 bar, angewendet. Die Absorption kann in einer Absorptionsstufe oder in zwei hintereinander geschalteten Absorptionsstufen durchgeführt werden. In allgeMeinen wird die Absorption einstufig durchgefOhrt. Für die Absorption werden zweck Mässig Absorptionskolonnen verwendet, in allgeMeinen eine Füllkörper- kolonne oder eine nit Böden ausgestattete Kolonne. Das gereinigte Gas wird Zweckmässig an Kopf der Absorptionszone abgezogen. Die in allgeMeinen am Sumpf der Absorptionszone abgezogene, mit den Sauergasen CO2 und/oder H2S beladene Absorptionsflüssigkeit wird zur Regenerierung zweckMässig einer Abstreifzone zugeführt. Die in der Abstreifzone ausgetriebenen Sauergase werden zweckmässig am Kopf der Abstreifzone abgezogen. Die am Sumpf der Abstreifzone erhaltene regenerierte Absorptionsfiussigkeit wird zweckmässig in die Absorptionszone zurückgeführt. Als Abstreifzone wird zweckmässig eine Abstreifkolonne verwendet, im allgemeinen eine Füllkörperkolonne oder eine mit Böden augestattete Kolonne. In der Abstreifzone werden im allgemeinen Temperaturen von 100 bis 130 C, vorzugsweise 105 bis 1250C, insbesondere 110 bis 1200C, angewendet, entsprechend der Siedetemperatur der. Absorptionsflüssigkeit bei Betriebsdruck der Abstreifkolonne. Nachfolgend werden weitere Einzelheiten der Erfindung anhand eines Aus tührungsbeispieles, dessen Verfahrensablauf in der Figur schematisch dargestellt ist, erläutert. Ein C02 und/oder H2S enthaltendes Gas, z.B. ein C02 als Sauergas enthaltendes Synthesegas, wird über Leitung 1 unter Druck in den Sumpf der Absorptionskolonne 2 eingeführt. Gleichzeitig wird über Leitung 3 als Absorptionsflüssigkeit eine beispielsweise 12 bis 22 Gew.% Monoethanolamin und 20 bis 40 Gew.% Methyldiethanolamin enthaltende wässrige Lösung auf den Kopf der Absorptionskolonne gegeben. Das zu reinigende Gas und die Absorptionsflüssigkeit werden im Gegenstrom geführt. Am Kopf der Absorptionskolonne wird Ober Leitung 5 das Produktgas abgezogen. Die am Sumpf der Absorptionskolonne erhaltene mit den Sauergasen beladene wäB- rige Absorptionsflüssigkeit wird anschliessend in einem Wärmetauscher 11 erhitzt und dann zur Regenerierung auf den Kopf der Abstreifkolonne 6 gegeben, in der durch Wärme und Wasserdampf die in Absorptionskolone 2 absorbierten sauren Gase aus der beladenen Absorptionsflüssigkeit ausgetrieben werden. Die dafür benötigte Wärmeenergie wird von einem Aufkocher 7 aufgebracht und die sauren Gase C02 und/oder H2S steigen in der Abstreifkolonne zusammen mit Wasserdampf nach oben. Die sauren Gase C02 und/oder H2S verlassen zusammen mit dem Wasserdampf sowie geringen Mengen Lösungsmitteldämpfen die Abstreifkolonne über Leitung 8. In einem Kühler 9 wird der Gasstrom 8 gekühlt, wobei Wasser und das in geringen Mengen im Dampf vorhandene Lösungsmittel auskondensieren. Wasser und die Lösungsmittelspuren werden in einem Behälter 10 gesammelt. Uber eine Leitung 12 werden die sauren Gase C02 und/oder H2S aus der Anlage ausgetragen. Ober eine Leitung 13 wird das im Behälter 10 zurückgewonnene Wasser mit Spuren der im Lösungsmittel eingesetzten Alkanolamine in die Abstreifkolonne zurückgeführt. Vom Sumpf der Abstreifkolonne 6 wird über die Leitung 3 mittels einer Lösungsmittelumwälzpumpe 14 die regenerierte Absorptionsflüssigkeit zur Absorptionskolonne 2 nach Durchströmen des Wärmeaustauschers 11 und Kühlers 15 zurückgeführt. Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Beispiel @ In einer Absorptionskolonne wurden 0,22 kiolih eines Gases aus 10 Mol. % C02 und 90 Mol.X Stickstoff Mit 15 kg/h einer wässrigen AbsorptionsflEssig- keit, die 15 Gew.X monoethanolamin und 35 Gew.% Methyldiethenolamin enthielt, gewaschen. In der Absorptionskolonne wurde ein Druck von 30 bar aufrechterhalten. Die Zulaufteaperatur der Absorptionsflüssigkeit betrug 50 C. Der CO2-Gehalt in den die Absorptionskolonne verlassenden Reingas betrug 68 Vol.pp.. Die mit C02 beladene AbsorptionsflOssigkeit wurde an Sumpf der Absorptionskolonne abgezogen und nach Entspannung auf den Kopf einer Abstreifkolonne gegeben, in der die beladene Absorptionsflflssigkeit durch Dampfstrippung regeneriert wurde. Der an Kopf der Abstreifkolonne abgezogene gasstrom enthielt 99 Vol.X C02 und 1 Vol. % N2. Die regenerierte Absorptionsflüssigkeit wurde auf den Kopf der Absorptionskolonne zurückgeführt. Beispiel 2 Eine Gaswäsche wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt, wobei jedoch eine wässrige Absorptionsflüssinkeit mit einer Gehalt von 20 Gew.X Monoethanolamin und 30 Gew. % Methyldiethenolamin angewendet wurde. Dabei wurde ein Reingas mit eine. C02-Gehalt von 13 Vol.ppn erhalten. Beispiel a Eine Gaswäsche wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt, wobei jedoch eine wässrige Absorptionsflüssigkeit mit eine. Gehalt von 20 Gew.% Monoethanolamin und 20 Gew.X Mathyldiethanolamin angewendet wurde. Dabei wurde ein Reingas alt einer C02-Gehalt von 23 Vol.ppn erhalten. Vergleichsbeispiel l Ein Vergleichsversuch wurde, wie in den Beispielen 1 bis 3 beschrieben, durchgeführt, wobei jedoch als Absorptionsflüssigkeit eine 20 Gew. % Monoethanolanin enthaltende Wässige Lösung verwendet wurde. Dabei wurde ein Reingas Mit einen C02-Gehalt von 2,3 Vol.X erhalten, d.h. der C02-Gehalt ie Reingas geaass dem Yergleichsbeispiel war UM den Faktor 1000 hoher als der CO2 - Gehalt 1. Reingas gem2ss Beispiel 3. VeroleichsbeisDiel 2 In einem weiteren Vergleichsversuch wurde, wie in den obigen Beispielen beschrieben, eine Gaswäsche durchgeführt, wobei mit einer wässrigen Absorptionsflüssigkeit mit einem Gehalt von 15 Gew.% Monoethanolamin und 35 Gew.X Methyldiethanolamin die Absorptionsflüssigkeitsmenge soweit reduziert wurde, bis am Kopf der Absorptionskolonne der C02-Gehalt im Reingas 2,3 Vol.X betrug. Die dazu benötigte Lösungsmittelumiaufmenge betrug 11,6 kg/h. IM Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1 konnte die umlaufende Absorptionsflüssigkeitsmenge und damit die zur Regenerierung benötigte Energiemenge um ca. 22 X gesenkt werden.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Entfernen von C02 und/oder H2S aus C02 und/oder H2S enthaltenden Gasen durch eine Wäsche der Gase mit einer wässrigen, ein Alkanolasin enthaltenden Absorptionsflüssigkeit und unter an schliessender Regeneration der AbsorptionsflOssigkeit, dadurch aekenn zeichnet, dass Man eine wässrige Absorptionsflüssigkeit verwendet, die 3 bis 60 Gew. % eines tertiären Alkanolamins und 1 bis 50 Gew. % eines primären Alkanolamins enthält. 2. Verrahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass men eine Absorptionsflüssigkeit verwendet, die 3 bis 60 Gew. % Methyldiethanol- amin und 1 bis 50 Gew.X Monoethanolamin enthält. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die AbsorptionsflGssigkeit zusätzlich ein physikalisches Lösungsmittel enthält. Zeichn.

Inventors: HEFNER, WERNER, DR., VOLKAMER, KLAUS, DR., WAGNER, ECKHART, DR., WAGNER, ULRICH, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: B01D53
IPC codes: B01D53