DE606162C - Verfahren zur Behandlung von Gasgemischen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Behandlung von Gasgemischen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Gasgemischen, insbesondere Industrie- und Abgasen, zwecks Entfernung und :erforderlichenfalls Gewinnung der in ihnen enthaltenen sauren Bestandteile, wie Kohlensäure, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxyd und ähnlichen Gase. Es sind bereits für diesen= Zweck aliphatische Aminoalkohole vorgeschlagen worden, welche gegenüber den ebenfalls früher benutzten offen verketteten oder cyclischen Aminen, wie Triäthylamin, Cyclohexylamin, Hydrazinen usw., den wesentlichen Vorteil zeigen, daß die Hy droxylgruppe die Löslichkeit des Mittels in Wasser vergrößert und den Siedepunkt der Lösung erhöht. Dieser letztere Umstand ist von besonderer Bedeutung, weil dadurch die durch die heißen Gase hervorgerufene Verdampfung und demnach Materialverluste verhindert werden. Diese bekannten Aminoalkohole gehören zu der Art der primären, d. h. solchen, bei welchen die Hydroxylgruppe an dasselbe Kohlenstoffatom wie eine Methylengruppe CH. gebunden ist. Auch sind Aminoalkohole mit sowohl primären als auch sekundären Hydroxylgruppen vorgeschlagen worden, wie z. B. Dihydroxylpropylamin. Es wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß :es in erster Linie bei der Wahl der Aminoalkohole für die Behändlung von Gasgemischen darauf ankommt, daß der betreffende Aminoalkohol überhaupt keine primären Hydroxylgruppen enthält, weil diese mit Leichtigkeit zur Aldehydgruppe bzw. Carboxylrest durch den Luftsauerstoff in Gegenwart von Metallkatalysatoren verwandelt werden, welch letztere in Gestalt des Eisens der Apparatur :oder der Eisenoxyde zur Wirkung kommen. Hingegen zeigen Aminoalkohole, welche nur sekundäre oder tertiäre Hydroxylgrupp.en enthalten, :eine solche Neigung zur Oxydation nicht, verändern sich daher beim Gebrauch nur in normaler Weise. Die Oxydation ist aus zweifachem Grunde schädlich, indem erstens die entstehende Carbonsäure die Eigenschaft -hat, dieEisenbestandteile derAnlage zu zerstören, und zweitens ist die Carbonsäure nicht für den Zweck der Erfindung verwendbar, so daß: man die Iösung von Zeit zu Zeit von der angesammelten Carb:onsäürebefreienmuß. Eine solche Carbonsäurebildung trifft nun bei Verwendung- eines ausschließlich sekundären bzw. tertiren gesättigten Aminoalkohols nicht zu. Als besonders geeignet hat sich für diesen Zweck das sekundäre i # 3-Diamino-a-propanol gezeigt. Das reine i # 3-Diamino-2-propanol bildet ein weißes kristallinisches Produkt vom Schmelzpunkt q.2° C und Siedepunkt von etwa 235' C. Dieses Produkt ist in allen Verhältnissen in Wasser löslich und bildet eine etwas zähe Flüssigkeit, deren Siedepunkt etwas über i oo' C verläuft.
• Das Diaminopropanol hat ferner die Eigenschaft, nicht ätzend zu sein., ist daher für den Gebrauch bequem und kann mit gewöhnlichen Gasabsorptionsapparaten verwendet werden. Das Diaminopropanol reagiert ferner nicht mit anderen Gasen, welche in Industriegasen, wie Generatorgas, enthalten sind und einen wesentlichen Wert besitzen, verleiht ferner den in der Absorptionsstufe bei niedriger Temperatur getrennten Gasen keinen unangenehmen Geruch. Das 1 # 3-Diamino-2-propanol bewirkt ,eine fast vollständige Entfernung von Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff oder beiden, welche, falls gewünscht, mit sehr geringen Verlusten bei Temperaturen des Wasserdampfes wiedergewonnen werden können, und zwar derart, daß in dem Absorptionsmittel diese Gase nicht mehr zurückbleiben. Bei der Absorptionstemperatur sind die Verbindungen des Diaminopropanols finit den genannten Gasen verhältnismäßig beständig, die Zersetzlichkeit steigt jedoch mit der zunehmenden Temperatur, so daß bei der Siedetemperatur der Absorptionsflüssigkeit die Gase nahezu vollständig ausgetrieben werden. Ferner zeigt das Diaminopropänol die Eigenschaft, daß verhältnismäßig schwache Lösungen desselben wesentliche Mengen der Gase absorbieren, und zwar bei verhältnismäßig hohen Tempieraturen. Infolgedessen kann eine viel geringere Menge des Diaminopropanols bzw. der Lösung desselben benutzt werden, um eine bestimmte Absorptionsleistung zu bewirken. Da man ferner die Absorptionstemperatur verhältnismäßig hoch einstellen kann, bieispielsweise bis auf 70° C, so braucht behufs Temperaturerhöhung der die Gase in absorbiertem Zustande enthaltenden Flüssigkeit auf den Siedepunkt der Lösung eine wesentlich geringere Menge von Wärmeeinheiten benutzt zu werden, um die Austreibung der Gase zu bewirken, als wenn die Absorptionstemperatur eine geringere sein würde.
• Das Verfahren kann beispielsweise wie folgt ausgeführt werden: Es wird eine 331/3%ige Lösung der Diaminopropanols hergestellt und in weiter beschriebener Weise in einem Absorptionsapparat mit den Gasen umgesetzt. Im allgemeinen hat sich gezeigt, daß Lösungen von 3o bis 35 % am vorteilhaftesten wirken, da bei größeren Konzentrationen, wie etwa q.o bis 5o %, das gebildete kohlensaure Diaminopropanol die Neigung hat, auszukristallisieren, besonders wenn die Lösung abgekühlt wird und ruhig mehrere Stunden sich selbst überlassen bleibt.
• Es hat sich ferner gezeigt, daßeine 331/8%ige Lösung das neunzigfache ihres Volumens an Kohlendioxyd absorbiert, -während unter denselben Arbeitsbedingungen die Absorptionsfähigkeit der Triäthylaminlösung dreimal so gering ist. Im Vergleich mit einer 5o%igen Lösung von Triäthylamin kann eine 3o- bis 35%ige Lösung des Diaminopropanols ebensoviel Kohlendioxyd bei einer Temperatur von 70° C .absorbieren wie eine 5o%ige Lösung des Triäthylamins bei 35°C. Wird bei gewöhnlicher Lufttemperatur und Luftdruck gearbeitet, so absorbiert die Lösung des Diaminopropanols etwa das vierzigfache ihres Volumens -an Kohlendioxyd. Somit ist ;ersichtlich, daß die - Wirksamkeit der Absorption durch die Steigerung der Absorptionstemperatur ohne Beeinträchtigung der Absorptionsgrenzen erhöht wird.
• Wenn Diaminopropanol zur Absorption von Schwefelwasserstoff benutzt wird, so kann eine 35%ige Lösung desselben zweimal soviel Schwefehvasserstoff absorbieren wie eine 5o%ige Lösung des Triäthylamins. Bei Schwefeldioxyd ergibt sich unter denselben Mengenverhältnissen eine Verhältniszahl von drei und bei Schwefeltrioxyd eine solche von vier usf.
• Der Absorptionsapparat kann üi üblicher Weise ausgebildet sein, nämlich indem das Gasgemisch nach aufwärts und die Absorptionsflüssigkeit nach abwärts in einem Turm aufeinander einwirken, der eine entsprechende Höhe aufweist und mit Hindernissen, Leitwänden :oder Ffllstoffen gefüllt ist, um die wirksame Berührungsfläche zwischen Gas und Flüssigkeit zu sichern. Als Industrie- und Abgase kommen in Betracht: die Schornsteingase zwecks Wiedergewinnung des Kohlendioxyds, Naturgase, aus welchen z. B. Helium abgetrennt werden soll, Kraftgas, Wassergas, Generatorgas, unreiner Wasserstoff oder,Stickstoff usw. Die Absorptionsflüssigkeit besteht z. B. aus ..einer 331/3%igen Lösung von Diaminopropanol. Von der Spitze des Turmes wird das Gas abgezogen, während die Absorptionsflüssigkeit, welche die Gase aufgenommen hat, von dem Unterteil des Turmes zu seinem weiteren Turm geführt wird, in welchem das Regenerieren des Absorptionsmittels erfolgt. Diese letztere Flüssigkeit gelangt zu der Spitze des letztgenannten Turmes und fließt nach abwärts, während eine heiße Strömung des in dem zweiten Turm getrennten Gases allein oder mit' Wasserdampf zusammen nach aufwärts entgegengeführt wird. Die Absorptionsflüssigkeit kann vor der Zuführung zum Regenerafionsturm vorerhitzt werden, um die Ausscheidung der Gase in dem R@egenerationsturm zu erleichtern, beispielsweise durch eine Dampfschlange. Da die Lösung in dem Absorptionsturm sich bei geringerer Temperatur als in dem Regenerationsturm befindet, so kann ferner die regenerierte Flüssigkeit bei dem Durchgang von dem Boden des Absorptionsturmes zu der Spitze des Regenerationsturmes durch Wärmeaustausch durch die Flüssigkeit vorbeheizt werden, welche von dem Bodenteil des Regenerationsturmes abfließt und vorzugsweise zu der Spitze des Absorptionsturmes in gekühltem Zustande zurückkehrt. Auch können andere Mittel, sei es zum Vorheizen, sei es zum Kühlen, -wenn erforderlich, vorgesehen sein. Die von dem Regenerationsturm entweichenden Gase werden vorzugsweise durch einen Rückflufkühler gekühlt, um Wasserdampf zu kondensieren und etwa mitgerissenes Absorptionsmittel wiederzugewinnen.
• Obwohl das Diaminopropanol an sich keine cyclische Verbindung ist, reagiert dasselbe mit dem Wasser und bildet ein bei höherer Temperatur nicht beständiges Isopropanoldiammoniumoxyd, welches eine heterocyclische Verbindung darstellt, in der Kohlenstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffatome zu einem Ring verkettet sind.
• Das Diaminopropanol ist bei gewöhnlicher Temperatur fest, so daß man dasselbe zwecks Gebrauches in Wasser -oder anderer Flüssigkeit auflösen muß. Als Absorptionsflüssigkeit kann - dabei die wäßrige Lösung des Diaminopropanols selbst oder eine Lösung von Zwischenprodukten verwendet werden, welche durch Einwirkung von Diaminopropanol auf Wasser oder auf ein oder mehrere saure Gase hervorgehen. Da das Diaminopropanol ein wesentlich wirksameres Absorptionsmittel als die bis jetzt verwendeten ist, ist es möglich, wesentlich einfachere und kleinere Anlagen zwecks Pumpens, Durchleitens und Wärmeaustausches zu verw enden. Da der Temperaturunterschied der Absorptionsflüssigkeit zwischen der Absorptionsphase und der Regenerationsphase wesentlich geringer als bisher ist, so kann unter Umständen der Wärmeaustauscher in Fortfall kommen. Dies ist besonders der Fall, wenn das Verfahren unter Gasdruck ausgeführt wird, z. B. bei der Absorption und Wiedergewinnung von Kohlendioxyd, bei welcher der Partialdruck dieses Gases auf Atmosphärendnick oder darüber gehalten -wird. In ähnlicher Weise lassen sich die sekundären Aminoalkohole für die Entfernung von Kohlendioxyd aus Wasserstoff-Kohlensäure-Gemischen, die zur Gewinnung von reinem Wasserstoff dienen sollen, .ferner für die Reinigung von Naturgas durch Absorption des Schwefelwasserstoffbestandt:eiles, für die Beseitigung von Schwefelwasserstoff aus den Abgasen der nach dem Krackverfahren arbeitenden Ölraffinerien usw. verwenden.

Claims (1)

1. PATr,NTANSPRUCH: Verfahren zur Behandlung von Gasgemischen zwecks Entfernung und Gewinnung der in ihnen enthaltenen sauren Gasbestandteile, wie Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff, mittels gesättigter Aminoalkohole, dadurch gekennzeichnet, daß, eine Lösung von sekundären gesättigten Aminoalkoholen, wie z # 3-Diamino-2-propanol, verwendet wird.