WO2012007084A1 - Co2 removal from gases with low co2 partial pressures by means of n-isopropyl-1,3-propanediamine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the use of an absorbent for removing C0 2 from industrial gases.
- aqueous solutions of organic bases e.g. Alkanolamines used as an absorbent.
- the absorbent is regenerated by supplying heat, pressure reduction, or stripping by means of suitable auxiliary media. After regeneration, the absorbent is a regenerated solvent for the absorption of
- Absorbents have a very high binding capacity for C0 2 .
- the highest possible absorption capacity should already be available even at low C0 2 partial pressures.
- the absorption capacity of the absorbent is essentially the required Absorptionsffenumlaufmenge and thus determines the size and cost of the equipment required for it. Since the energy needed to heat and cool the absorbent is proportional to the amount of recirculation, the regeneration energy needed to regenerate the solvent is also substantially reduced if it succeeds in reducing the recirculating amount of the absorbent.
- Volatile decomposition products such as ammonia would have the consequence that the C0 2 product and leaving the C0 2 scrubbing flue gas would be contaminated with impermissible emission components. The avoidance of these emissions necessitates further process steps, which further increase the costs of C0 2 scrubbing.
- Absorbent regeneration is thermally stable.
- the cover of this need ie the provision of such an absorbent, as well as a method for removing C0 2 from industrial gases, the present invention has made the task.
- the object is achieved by the use of an absorbent containing N-isopropyl-1, 3-propanediamine in aqueous solution, wherein the fluid stream with the absorbent at a partial pressure of ⁇ 200 mbar is brought into contact, and wherein the absorbent based on the weight of the
- Absorbent 40 to 65% of N-isopropyl-1, 3propandamin contains.
- the absorbent to be used also contains at least one other of N-isopropyl-1, 3-propanediamine different amine.
- the absorbent according to the invention may contain 5 to 45% by weight, preferably 10 to 40% by weight, of one or more amines thereof.
- the at least one other of N-isopropyl-1, 3-propanediamine different further amine is selected for example from:
- R 1 is an alkyl group and R 2 is a hydroxyalkyl group or
- R 1 is an alkyl group
- R 2 is a hydroxyalkyl group
- X is an alkylene group which is interrupted one or more times by oxygen and n and m is an integer from 0 to 2, or two radicals R 1 and R 2 linked to different nitrogen atoms R 2 together represents an alkylene group
- R2 is a C 2 - to C 6 alkyl group.
- the tertiary amines used in addition to N-isopropyl-1, 3-propanediamine are selected from a group comprising tris (2-hydroxyethyl) amine, tris (2-hydroxypropyl) amine , Tributanolamine, bis (2-hydroxyethyl) methylamine, 2-diethylaminoethanol, 2-dimethylaminoethanol, 3-dimethylamino-1-propanol, 3-diethylamino-1-propanol, 2-diisopropylaminoethanol, N, N-bis (2-hydroxypropyl) methylamine
- Diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO); N, N, N * -trimethylaminoethylethanolamine, N, N'-dimethylpiperazine and N, N'-bis (hydroxyethyl) piperazine.
- DABCO Diazabicyclo [2.2.2] octane
- N, N, N * -trimethylaminoethylethanolamine N, N'-dimethylpiperazine
- N, N'-bis (hydroxyethyl) piperazine N, N'-bis (hydroxyethyl) piperazine.
- Other eligible Tertiary amines are disclosed in WO 2008/145658 A1, US 4,217,236 and US 2009/0199713 A1.
- the sterically hindered amines which are used in addition to N-isopropyl-1, 3-propanediamine, selected from a group comprising 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2-amino 2-methyl-1-butanol, 3-amino-3-methyl-1-butanol, 3-amino-3-methyl-2-pentanol and 1-amino-2-methylpropan-2-ol.
- Other candidate sterically hindered amines are disclosed in WO
- the 5-, 6-, or 7-membered saturated heterocycles used in addition to N-isopropyl-1,3-propanediamine are selected from the group comprising, piperazine, 2-methylpiperazine, N-methylpiperazine , N-ethylpiperazine, N-aminoethylpiperazine, homopiperazine, piperidine and orpholine.
- the primary or secondary alkanolamines used in addition to N-isopropyl-1,3-propanediamine are selected from the group comprising 2-aminoethanol, N, N-bis (2-hydroxyethyl) amine, N, N-bis (2-hydroxypropyl) amine, 2- (methylamino) ethanol, 2- (ethylamino) ethanol, 2- (n-butylamino) ethanol, 2-amino-1-butanol, 3-amino-1 propanol and 5-amino-1-pentanol.
- 2-aminoethanol N, N-bis (2-hydroxyethyl) amine
- N N-bis (2-hydroxypropyl) amine
- 2- (methylamino) ethanol 2- (ethylamino) ethanol
- 2- (n-butylamino) ethanol 2-amino-1-butanol
- 3-amino-1 propanol 3-amino-1 propanol
- the alkyldiamines which are used in addition to N-isopropyl-1, 3-propanediamine, selected from a group comprising, hexamethylenediamine, 1, 4-diaminobutane, 1, 3-diaminopropane, 2, 2-Dimethyl 1, 3-diaminopropane, 3-methylaminopropylamine, 3
- the loaded absorbent is regenerated by heating, relaxation, stripping by means of stripping vapors generated by internal evaporation of the solvent, stripping with an inert fluid or a combination of two or all of these measures.
- Absorption solution C0 2 is determined by calculation, taking into account the gas space.
- the cyclic absorption capacity which is determined as the difference in loading at 40 ° C and 120 ° C, is therefore at the same weight proportions of the respective amine in water about 1, 5 times the cyclic absorption capacity of MEA.
Abstract
The use of an absorbent for removal of acidic gases from a fluid stream comprising an aqueous solution of N-isopropyl-1,3-propanediamine, wherein the fluid stream is contacted with the absorbent at a partial pressure of < 200 mbar, and wherein the absorbent contains 40 to 65% of N-isopropyl-1,3-propanediamine based on the weight of the absorbent.
Description
C02-Entfernung aus Gasen mit niedrigen C02-Partialdrücken mittels N-Isopropyl- 1,3-propandiamin C0 2 removal from gases with low C0 2 partial pressures using N-isopropyl-1,3-propanediamine
[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Absorptionsmittels zur Entfernung von C02 aus technischen Gasen. The invention relates to the use of an absorbent for removing C0 2 from industrial gases.
[0002] Die Entfernung von C02 aus technischen Gasen ist von besonderer Bedeutung für die Reduzierung von C02-Emissionen, da C02 als die Hauptursache des Treibhauseffekts angesehen wird. The removal of C0 2 from industrial gases is of particular importance for the reduction of C0 2 emissions, since C0 2 is considered as the main cause of the greenhouse effect.
[0003] In der Industrie werden für die Entfernung von Sauergaskomponenten häufig wässrige Lösungen organischer Basen, z.B. Alkanolamine als Absorptionsmittel eingesetzt. [0004] Das Absorptionsmittel wird dabei durch Zufuhr von Wärme, Druckreduktion, oder Strippen mittels geeigneter Hilfsmedien regeneriert. Nach der Regeneration steht das Absorptionsmittel als regeneriertes Lösungsmittel für die Absorption von In the industry, for the removal of acid gas components, aqueous solutions of organic bases, e.g. Alkanolamines used as an absorbent. The absorbent is regenerated by supplying heat, pressure reduction, or stripping by means of suitable auxiliary media. After regeneration, the absorbent is a regenerated solvent for the absorption of
Sauergaskomponenten erneut zur Verfügung. [0005] Rauchgase aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen, fallen nun in etwa bei atmosphärischem Druck an. Da der C02-Gehalt in den Rauchgasen typischerweise etwa 3 bis 13 Vol% beträgt, beträgt der C02-Partialdruck entsprechend nur 0,03 bis 0,13 bar. Um bei diesen niedrigen C02-Partialdrücken eine ausreichende Entfernung des C02's aus den Rauchgasen zu erzielen, muss ein geeignetes Sour gas components available again. Flue gases from the combustion of fossil fuels, now fall approximately at atmospheric pressure. Since the C0 2 content in the flue gases is typically about 3 to 13% by volume, the C0 2 partial pressure is correspondingly only 0.03 to 0.13 bar. In order to achieve a sufficient removal of C0 2 's from the flue gases at these low C0 2 partial pressures, a suitable
Absorptionsmittel eine sehr hohe Bindungsfähigkeit für C02 haben. Insbesondere sollte eine möglichst hohe Aufnahmekapazität auch schon bei niedrigen C02-Partialdrücken vorhanden sein. Absorbents have a very high binding capacity for C0 2 . In particular, the highest possible absorption capacity should already be available even at low C0 2 partial pressures.
[0006] Durch die Aufnahmekapazität des Absorptionsmittels wird im Wesentlichen die benötigte Absorptionsmittelumlaufmenge und damit die Größe und Kosten der dafür benötigten Ausrüstungen bestimmt. Da die benötigte Energie zum Aufheizen und Abkühlen des Absorptionsmittels proportional der Umlaufmenge ist, wird auch die für die Regeneration des Lösungsmittels benötigte Regenerationsenergie in wesentlicher Weise reduziert, wenn es gelingt die Umlaufmenge des Absorptionsmittels zu reduzieren. By the absorption capacity of the absorbent is essentially the required Absorptionsmittelumlaufmenge and thus determines the size and cost of the equipment required for it. Since the energy needed to heat and cool the absorbent is proportional to the amount of recirculation, the regeneration energy needed to regenerate the solvent is also substantially reduced if it succeeds in reducing the recirculating amount of the absorbent.
BESTÄTIGUNGSKOPIE
[0007] Neben einer hohen Aufnahmekapazität sollte ein geeignetes CONFIRMATION COPY In addition to a high absorption capacity should be a suitable
Absorptionsmittel insbesondere aber auch eine möglichst hohe Stabilität gegenüber Sauerstoff aufweisen, da insbesondere in Rauchgasen immer ein gewisser Anteil an Sauerstoff vorhanden ist. Aus der Literatur ist bekannt, dass viele Aminverbindungen, die sonst günstige Absorptionseigenschaften aufweisen, bei Vorhandensein von Sauerstoff leicht zersetzt werden, was zum einen zu einem hohen Absorbent in particular but also have the highest possible stability to oxygen, since in particular in flue gases always a certain amount of oxygen is present. It is known from the literature that many amine compounds, which otherwise have favorable absorption properties, are readily decomposed in the presence of oxygen, resulting in a high level of
Absorptionsmittelverbrauch und zum anderen zu entsprechend hohen Kosten führt. Die dabei entstehenden Zersetzungsprodukte führen in der Regel zu einer deutlich erhöhten Korrosion und können zum anderen die Kapazität des Absorptionsmittels signifikant reduzieren. Absorbent consumption and other leads to correspondingly high costs. The resulting decomposition products usually lead to significantly increased corrosion and can on the other hand significantly reduce the capacity of the absorbent.
[0008] Leichtflüchtige Zersetzungsprodukte, wie z.B. Ammoniak hätten zur Folge, dass das C02-Produkt und das die C02-Wäsche verlassende Rauchgas mit unzulässigen Emissionskomponenten verunreinigt würden. Die Vermeidung dieser Emissionen macht weitere Prozessschritte notwendig, wodurch sich die Kosten einer C02-Wäsche weiter erhöhen. Volatile decomposition products, such as ammonia would have the consequence that the C0 2 product and leaving the C0 2 scrubbing flue gas would be contaminated with impermissible emission components. The avoidance of these emissions necessitates further process steps, which further increase the costs of C0 2 scrubbing.
[0009] Es besteht daher ein erheblicher Bedarf nach einem Absorptionsmittel, das eine möglichst hohe Aufnahmefähigkeit für C02 bei niedrigen Partialdrücken von < 1 bar, insbesondere bei < 0,2 bar, aufweist und auch unter den Bedingungen derThere is therefore a considerable need for an absorbent which has the highest possible absorption capacity for C0 2 at low partial pressures of <1 bar, in particular at <0.2 bar, and also under the conditions of
Absorptionsmittelregeneration thermisch stabil ist. Die Deckung dieses Bedarfes, d.h. also die Bereitstellung eines solchen Absorptionsmittels, sowie ein Verfahren zur Entfernung von C02 aus technischen Gasen hat sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gemacht. Absorbent regeneration is thermally stable. The cover of this need, ie the provision of such an absorbent, as well as a method for removing C0 2 from industrial gases, the present invention has made the task.
[0010] Die Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung eines Absorptionsmittels, das N-lsopropyl-1 ,3-propandiamin in wässriger Lösung enthält, wobei der Fluidstrom mit dem Absorptionsmittel bei einem Partialdruck von < 200 mbar in Kontakt gebracht wird, und wobei das Absorptionsmittel bezogen auf das Gewicht des The object is achieved by the use of an absorbent containing N-isopropyl-1, 3-propanediamine in aqueous solution, wherein the fluid stream with the absorbent at a partial pressure of <200 mbar is brought into contact, and wherein the absorbent based on the weight of the
Absorptionsmittels 40 bis 65 % an N-lsopropyl-1 ,3propandamin enthält. Absorbent 40 to 65% of N-isopropyl-1, 3propandamin contains.
[0011] In einer Ausführungsform der Erfindung enthält das zu verwendende Absorptionsmittel außerdem wenigstens ein weiteres von N-lsopropyl-1 ,3- propandiamin verschiedenes Amin. So kann das erfindungsgemäße Absorptionsmittel z.B. 5 bis 45 Gew%, vorzugsweise 10 bis 40 Gew% eines oder mehrer davon verschiedener Amine enthalten.
[0012] Das wenigstens eine von N-lsopropyl-1 ,3-propandiamin verschiedene weitere Amin wird beispielsweise ausgewählt aus: In one embodiment of the invention, the absorbent to be used also contains at least one other of N-isopropyl-1, 3-propanediamine different amine. Thus, for example, the absorbent according to the invention may contain 5 to 45% by weight, preferably 10 to 40% by weight, of one or more amines thereof. The at least one other of N-isopropyl-1, 3-propanediamine different further amine is selected for example from:
A) tertiären Aminen der allgemeinen Formel: A) tertiary amines of the general formula:
N(R1)2.n(R2)1+n N (R1) 2 . n (R2) 1 + n
worin R1 für eine Alkylgruppe und R2 für eine Hydroxylalkylgruppe steht oder wherein R 1 is an alkyl group and R 2 is a hydroxyalkyl group or
tertiären Aminen der allgemeinen Formel: tertiary amines of the general formula:
(R1)2.n (R2)nN-X-N(R1)2-m(R2)m (R1) 2 . n (R2) n NXN (R1) 2-m (R2) m
worin R1 für eine Alkylgruppe steht, R2 für eine Hydroxyalkylgruppe steht, X für eine Alkylengruppe, die ein- oder mehrfach durch Sauerstoff unterbrochen ist und n und m für eine ganze Zahl von 0 bis 2 steht, oder zwei an verschiedene Stickstoffatome gebundene Reste R1 und R2 zusammen für eine Alkylengruppe steht, B) sterisch gehinderten Aminen, where R 1 is an alkyl group, R 2 is a hydroxyalkyl group, X is an alkylene group which is interrupted one or more times by oxygen and n and m is an integer from 0 to 2, or two radicals R 1 and R 2 linked to different nitrogen atoms R 2 together represents an alkylene group, B) sterically hindered amines,
C) 5-, 6-, oder 7-gliedrigen gesättigten Heterocyclen mit wenigsten einer NH- Gruppe im Ring, die ein oder zwei weitere, unter Stickstoff und Sauerstoff ausgewählte Heteroatome im Ring enthalten können, C) 5-, 6-, or 7-membered saturated heterocycles having at least one NH group in the ring which may contain one or two additional heteroatoms selected from nitrogen and oxygen in the ring,
D) primären oder sekundären Alkonolaminen, D) primary or secondary alkonolamines,
E) Alkylendiaminen der Formel: E) alkylenediamines of the formula:
H2N-R2-NH2 H 2 N-R2-NH 2
worin R2 für eine C2- bis C6-Alkylgruppe steht. wherein R2 is a C 2 - to C 6 alkyl group.
[0013] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die tertiären Amine, die zusätzlich zu N-lsopropyl-1 , 3-propandiamin eingesetzt werden, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend Tris(2-hydroxyethyl)amin, Tris(2-hydroxypropyl)amin, Tributanolamin, Bis(2-hydroxyethyl)-methylamin, 2-Diethylaminoethanol, 2- Dimethylaminoethanol, 3-Dimethylamino-1-propanol, 3-Diethylamino-1-propanol, 2- Diisopropylaminoethanol, N,N-Bis(2-hydroxypropyl)methylamin In a preferred embodiment of the invention, the tertiary amines used in addition to N-isopropyl-1, 3-propanediamine are selected from a group comprising tris (2-hydroxyethyl) amine, tris (2-hydroxypropyl) amine , Tributanolamine, bis (2-hydroxyethyl) methylamine, 2-diethylaminoethanol, 2-dimethylaminoethanol, 3-dimethylamino-1-propanol, 3-diethylamino-1-propanol, 2-diisopropylaminoethanol, N, N-bis (2-hydroxypropyl) methylamine
(Methyldiisopropanolamin, MDIPA), Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethylethylendiamin, N,N-Diethyl- N',N'-dimethylethylendiamin,N, Ν,Ν',Ν'-Tetraethylethylendiamin, N, Ν,Ν',Ν'- Tetramethylpropandiamin,N,N,N',N'-Tetraethylpropandiamin, N.N-Dimethyl-N'.N'- diethylethylendiamin, 2-(2-Dimethylaminoethoxy)-N,N-dimethylethanamin; 1 ,4-(Methyldiisopropanolamine, MDIPA), Ν, Ν, Ν ', Ν'-tetramethylethylenediamine, N, N-diethyl-N', N'-dimethylethylenediamine, N, Ν, Ν ', Ν'-tetraethylethylenediamine, N, Ν, Ν' , Ν'-tetramethylpropanediamine, N, N, N ', N'-tetraethylpropanediamine, N, N'-dimethyl-N'.N'-diethylethylenediamine, 2- (2-dimethylaminoethoxy) -N, N-dimethylethanamine; 1, 4-
Diazabicyclo[2.2.2]octane (DABCO); N,N,N*-Trimethylaminoethylethanolamin,N, N'- Dimethylpiperazin und N,N'-Bis(hydroxyethyl)piperazin. Weitere in Frage kommende
tertiäre Amine sind in WO 2008/145658 A1 , US 4,217,236 und US 2009/0199713 A1 offenbart. Diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO); N, N, N * -trimethylaminoethylethanolamine, N, N'-dimethylpiperazine and N, N'-bis (hydroxyethyl) piperazine. Other eligible Tertiary amines are disclosed in WO 2008/145658 A1, US 4,217,236 and US 2009/0199713 A1.
[0014] In einer weiteren Ausgestaltung werden die sterisch gehinderten Amine, die zusätzlich zu N-lsopropyl-1 ,3-propandiamin eingesetzt werden, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend 2-Amino-2-methyl-1-propanol, 2-Amino-2-methyl-1-butanol, 3- Amino-3-methyl-1-butanol, 3-Amino-3-methyl-2-pentanol und l-Amino-2-methylpropan- 2-ol. Weitere in Frage kommende sterisch gehinderte Amine werden in WO In another embodiment, the sterically hindered amines which are used in addition to N-isopropyl-1, 3-propanediamine, selected from a group comprising 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2-amino 2-methyl-1-butanol, 3-amino-3-methyl-1-butanol, 3-amino-3-methyl-2-pentanol and 1-amino-2-methylpropan-2-ol. Other candidate sterically hindered amines are disclosed in WO
2008/145658 A1 , US 4,217,236, US 2009/0199713 A1 , US 5,700,437, US 6,500,397 B1 und US 6,036,931 genannt. 2008/145658 A1, US 4,217,236, US 2009/0199713 A1, US 5,700,437, US 6,500,397 B1 and US 6,036,931.
[0015] Optional werden die 5-, 6-, oder 7-gliedrigen gesättigten Heterocyclen, die zusätzlich zu N-lsopropyl-1 , 3-propandiamin eingesetzt werden, aus einer Gruppe ausgewählt, umfassend, Piperazin, 2-Methylpiperazin, N-Methylpiperazin, N- Ethylpiperazin, N-Aminoethylpiperazin, Homopiperazin, Piperidin und orpholin. Optionally, the 5-, 6-, or 7-membered saturated heterocycles used in addition to N-isopropyl-1,3-propanediamine are selected from the group comprising, piperazine, 2-methylpiperazine, N-methylpiperazine , N-ethylpiperazine, N-aminoethylpiperazine, homopiperazine, piperidine and orpholine.
Weitere Verbindungen, die zur Auswahl stehen, beschreiben die WO 2008/145658 A1 und die US 2009/0199713 A1. Other compounds that can be selected are described in WO 2008/145658 A1 and US 2009/0199713 A1.
[0016] Mit Vorteil werden die primären oder sekundären Alkanolamine, die zusätzlich zu N-lsopropyl-1 ,3-propandiamin eingesetzt werden, aus einer Gruppe ausgewählt, umfassend, 2-Aminoethanol, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)amin, N,N-Bis(2- hydroxy-propyl)amin, 2-(Methylamino)ethanol, 2-(Ethylamino)ethanol, 2-(n- Butylamino)ethanol, 2-Amino-1-butanol, 3-Amino-1-propanol und 5-Amino-1pentanol. Auch hierzu sind weitere mögliche Verbindungen in den Schriften WO 2008/145658 A1 und die US 2009/0199713 A1 offenbart. Advantageously, the primary or secondary alkanolamines used in addition to N-isopropyl-1,3-propanediamine are selected from the group comprising 2-aminoethanol, N, N-bis (2-hydroxyethyl) amine, N, N-bis (2-hydroxypropyl) amine, 2- (methylamino) ethanol, 2- (ethylamino) ethanol, 2- (n-butylamino) ethanol, 2-amino-1-butanol, 3-amino-1 propanol and 5-amino-1-pentanol. Also for this purpose, further possible compounds in the documents WO 2008/145658 A1 and US 2009/0199713 A1 are disclosed.
[0017] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Alkyldiamine, die zusätzlich zu N-lsopropyl-1 ,3-propandiamin eingesetzt werden, aus einer Gruppe ausgewählt, umfassend, Hexamethylendiamin, 1 ,4-Diaminobutan, 1 ,3-Diaminopropan, 2,2-Dimethyl1 ,3-diaminopropan, 3-Methylaminopropylamin, 3-In a further embodiment of the invention, the alkyldiamines, which are used in addition to N-isopropyl-1, 3-propanediamine, selected from a group comprising, hexamethylenediamine, 1, 4-diaminobutane, 1, 3-diaminopropane, 2, 2-Dimethyl 1, 3-diaminopropane, 3-methylaminopropylamine, 3
(Dimethylamino)propylamin, 3-(Diethylamino)propylamin, 4-Dimethylaminobutylamin und 5-Dimethylaminopentylamin, 1 ,1 ,N,N-Tetramethylethandiamin, 2,2,N,N- Tetramethyl-1 ,3-propandiamin, N,N'-Dimethyl-1 ,3-propandiamin, N,N'Bis(2- hydroxyethyl)ethylendiamin. Außerdem kommen sämtliche Komponenten in Betracht, die in der WO 2008/145658 A1 und der US 2009/0199713 A1 als solche (Dimethylamino) propylamine, 3- (diethylamino) propylamine, 4-dimethylaminobutylamine and 5-dimethylaminopentylamine, 1,1,1 N, N-tetramethylethanediamine, 2,2, N, N-tetramethyl-1,3-propanediamine, N, N ' -Dimethyl-1,3-propanediamine, N, N'-bis (2-hydroxyethyl) ethylenediamine. In addition, all components come into consideration, in WO 2008/145658 A1 and US 2009/0199713 A1 as such
gekennzeichnet sind.
[0018] Vorteilhaft wird das beladene Absorptionsmittel durch Erwärmung, Entspannung, Strippen mittels durch interne Verdampfung des Lösungsmittels erzeugten Strippdämpfen, Strippen mit einem inerten Fluid oder einer Kombination zweier oder aller dieser Maßnahmen regeneriert. Marked are. Advantageously, the loaded absorbent is regenerated by heating, relaxation, stripping by means of stripping vapors generated by internal evaporation of the solvent, stripping with an inert fluid or a combination of two or all of these measures.
[0019] Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels detailliert beschrieben. The present invention will be described below in detail by way of example.
[0020] Beispiel : Bestimmung der CQ2-Aufnahmekapazität Example: Determination of the CQ 2 uptake capacity
Für die synthetischen Gaslöslichkeitsmessungen (isotherme P-x-Daten) wurde eine statische Phasengleichgewichtsapparatur nach dem synthetischen Messprinzip eingesetzt. In dieser Anordnung wird der Druck für verschiedene For the synthetic gas solubility measurements (isothermal P-x data) a static phase equilibrium apparatus according to the synthetic measuring principle was used. In this arrangement, the pressure for different
Bruttozusammensetzungen einer Mischung bei konstanter Temperatur gemessen. Das thermostatisierte, gereinigte und entgaste Lösungsmittel wird mit Hilfe von Gross compositions of a mixture measured at constant temperature. The thermostated, purified and degassed solvent is removed by means of
Dosierpumpen die es erlauben kleine Volumendifferenzen aufzuzeigen, in eine evakuierte und thermostatisierte Messzelle gefüllt. Dann wird das Gas in kleinen Schritten hinzugegeben. Das dann bei einem bestimmten Druck in der Metering pumps which allow to show small volume differences, filled in an evacuated and thermostated measuring cell. Then the gas is added in small steps. That then at a certain pressure in the
Absorptionslösung befindliche C02wird unter Berücksichtigung des Gasraums rechnerisch bestimmt. Absorption solution C0 2 is determined by calculation, taking into account the gas space.
[0021] Es wurde die C02-Aufnahme für einen C02-Partialdruck von 0,1 bar bei einer Temperatur von 40 °C und die relative Absorptionskapazität von N-lsopropyl-1 ,3- propandiamin im Vergleich zu Monoethanolamin (MEA) bestimmt. It was the C0 2 uptake for a C0 2 partial pressure of 0.1 bar at a temperature of 40 ° C and the relative absorption capacity of N-isopropyl-1, 3-propanediamine compared to monoethanolamine (MEA) determined ,
Tab. 1 : Tab. 1:
Aus den in der Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen geht hervor, dass bei gleicher Aminkonzentration nimmt N-lsopropyl-1 , 3-propandiamin ca. 18 % mehr C02 aufnimmt als das dem Stand der Technik entsprechende Waschmittel Monoethanolamin.
[0022] In überraschender weise zeigte sich nun bei Gleichgewichtsmessungen unter Regenerationsbedingungen (120°C), dass N-lsopropyl-1 ,3-propandiamin- Lösungen im Gegensatz zu MEA- Lösungen nahezu vollständig von C02 regenerierbar sind. So wurde bei 120°C und 10 mbar C02 Partialdruck nur noch eine C02 From the results shown in Table 1 shows that at the same amine concentration takes N-isopropyl-1, 3-propanediamine about 18% more C0 2 receives than the prior art detergent monoethanolamine. Surprisingly, it was now in equilibrium measurements under regeneration conditions (120 ° C) that N-isopropyl-1, 3-propanediamine solutions in contrast to MEA solutions are almost completely regenerated by C0 2 . Thus, at 120 ° C and 10 mbar C0 2 partial pressure only a C0 2
Restkonzentration von weniger als 0.2 Gew% C02 in der Lösung gefunden. Eine 30 Gew%ige MEA-Lösung hat bei diesen Bedingungen noch eine C02 Restkonzentration von ca. 2.5 Gew%. Residual concentration of less than 0.2% by weight of C0 2 found in the solution. A 30% strength by weight MEA solution still has a CO 2 residual concentration of about 2.5% by weight under these conditions.
[0023] Die zyklische Absorptionskapazität, die sich als die Differenz der Beladung bei 40 °C und 120 °C bestimmt, beträgt daher bei gleichen Gewichtsanteilen des jeweiligen Amins in Wasser etwa das 1 ,5 -fache der zyklischen Absorptionskapazität von MEA. The cyclic absorption capacity, which is determined as the difference in loading at 40 ° C and 120 ° C, is therefore at the same weight proportions of the respective amine in water about 1, 5 times the cyclic absorption capacity of MEA.
[0024] Damit liegt erfindungsgemäß ein Lösungsmittel für die Absorption von C02, insbesondere im Bereich niedriger C02-Partialdrücke vor, das eine höhere zyklische Absorptionskapazität aufweist, als ein vergleichbares Lösungsmittel nach dem Stand der Technik. Dies beweist die besondere Eignung für die C02-Entfernung des erfindungsgemäßen Amins aus technischen Gasen mit niedrigen Partialdrücken (< 200 mbar).
Thus, according to the invention there is a solvent for the absorption of C0 2 , in particular in the range of low C0 2 partial pressures, which has a higher cyclic absorption capacity, than a comparable solvent according to the prior art. This proves the particular suitability for the C0 2 removal of the amine of the invention from industrial gases with low partial pressures (<200 mbar).
Claims
1. Verwendung eines Absorptionsmittels zum Entfernen von sauren Gasen aus 1. Use of an absorbent to remove acidic gases
einem Fluidstrom umfassend eine wässrige Lösung aus N-lsopropyl-1 , 3- propandiamin, wobei der Fluidstrom mit dem Absorptionsmittel bei einem a fluid stream comprising an aqueous solution of N-isopropyl-1,3-propanediamine, wherein the fluid stream with the absorbent in a
Partialdruck von < 200 mbar in Kontakt gebracht wird, und wobei das Partial pressure of <200 mbar is brought into contact, and wherein the
Absorptionsmittel bezogen auf das Gewicht des Absorptionsmittels 40 bis 65 % an N-lsopropyl-1 ,3propandamin enthält.. Absorbent based on the weight of the absorbent contains 40 to 65% of N-isopropyl-1,3-propanediamine.
2. Verwendung eines Absorptionsmittels nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Absorptionsmittel wenigstens ein weiteres von N-lsopropyl-1 ,3-propandiamin verschiedenes Amin enthält. 2. Use of an absorbent according to any one of claims 1 or 2, wherein the absorbent contains at least one other of N-isopropyl-1, 3-propanediamine different amine.
3. Verwendung eines Absorptionsmittels nach Anspruch 3, wobei das 3. Use of an absorbent according to claim 3, wherein the
Absorptionsmittel 5 bis 45%, und vorzugsweise 10 bis 40% des wenigstens einen von N-lsopropyl-1, 3-propandiamin verschiedenen Amins enthält. Absorbent 5 to 45%, and preferably 10 to 40% of at least one of N-isopropyl-1, 3-propanediamine different amine.
4. Verwendung eines Absorptionsmittels nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das wenigstens eine weitere von N-lsopropyl- ,3-propandiamin verschiedene Amin ausgewählt ist unter: 4. Use of an absorbent according to any one of claims 3 or 4, wherein the at least one other N-isopropyl, 3-propanediamine different amine is selected from:
A) tertiären Aminen der allgemeinen Formel: A) tertiary amines of the general formula:
N(R1)2.n(R2)1+n N (R1) 2 . n (R2) 1 + n
worin R1 für eine Alkylgruppe steht und R2 für eine Hydroxylalkylgruppe steht oder wherein R 1 is an alkyl group and R 2 is a hydroxyalkyl group or
tertiären Aminen der allgemeinen Formel: tertiary amines of the general formula:
(R1)2,„ (R2)nN-X-N(R1)2-m(R2)m (R1) 2 , "(R2) n NXN (R1) 2-m (R2) m
worin R1 für eine Alkylgruppe steht, R2 für eine Hydroxyalkylgruppe steht, X für eine Alkylengruppe, die ein- oder mehrfach durch Sauerstoff unterbrochen ist und n und m für eine ganze Zahl von 0 bis 2 steht, oder zwei an verschiedene Stickstoffatome gebundene Reste R1 und R2 zusammen für eine where R 1 is an alkyl group, R 2 is a hydroxyalkyl group, X is an alkylene group which is interrupted one or more times by oxygen and n and m is an integer from 0 to 2, or two radicals R 1 and R 2 linked to different nitrogen atoms R2 together for one
Alkylengruppe steht, ß) sterisch gehinderten Aminen, C) 5-, 6-, oder 7-gliedrigen gesättigten Heterocyclen mit wenigsten einer NH- Gruppe im Ring, die ein oder zwei weitere, unter Stickstoff und Sauerstoff ausgewählte Heteroatome im Ring enthalten können, Alkylene group, ß) sterically hindered amines, C) 5-, 6-, or 7-membered saturated heterocycles having at least one NH group in the ring which may contain one or two additional heteroatoms selected from nitrogen and oxygen in the ring,
D) primären oder sekundären Alkonolaminen, D) primary or secondary alkonolamines,
E) Alkylendiaminen der Formel: E) alkylenediamines of the formula:
H2N-R2-NH2 H 2 N-R2-NH 2
worin R2 für eine C2 bis C6-Alkygruppel steht. wherein R2 is a C 2 to C 6 alkyl group.
5. Verwendung eines Absorptionsmiitels nach Anspruch 5, wobei das tertiäre Amin aus einer Gruppe ausgewählt wird, umfassend Bis-dimethylaminoethylether, Tris(2-hydroxyethyl)amin, Tris(2-hydroxypropyl)amin, Tributanolamin, Bis(2- hydroxyethyl)-methylamin, 2-Diethylaminoethanol, 2-Dimethylaminoethanol, 3- Dimethylamino-1-propanol, 3-Diethylamino-1-propanol, 2- Diisopropylaminoethanol, N,N-Bis(2-hydroxypropyl)methylamin 5. Use of an absorbent according to claim 5, wherein the tertiary amine is selected from a group comprising bis-dimethylaminoethyl ether, tris (2-hydroxyethyl) amine, tris (2-hydroxypropyl) amine, tributanolamine, bis (2-hydroxyethyl) methylamine , 2-diethylaminoethanol, 2-dimethylaminoethanol, 3-dimethylamino-1-propanol, 3-diethylamino-1-propanol, 2-diisopropylaminoethanol, N, N-bis (2-hydroxypropyl) methylamine
(Methyldiisopropanolamin, MDI PA), Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethylethylendiamin, N,N- Diethyl- N',N'-dimethylethylendiamin,N, Ν,Ν',Ν'-Tetraethylethylendiamin, N, N.N'.N'-Tetramethylpropandiamin.N.N.N'.N'-Tetraethylpropandiamin, N,N- Dimethyl-N'.N'-diethylethylendiamin, 2-(2-Dimethylaminoethoxy)-N,N- dimethylethanamin; 1 ,4-Diazabicyclo[2.2.2]octane (DABCO); Ν,Ν,Ν'- Trimethylaminoethylethanolamin, N, N'-Dimethylpiperazin und Ν,Ν'- Bis(hydroxyethyl)piperazin. (Methyldiisopropanolamine, MDI PA), Ν, Ν, Ν ', Ν'-tetramethylethylenediamine, N, N-diethyl-N', N'-dimethylethylenediamine, N, Ν, Ν ', Ν'-tetraethylethylenediamine, N, N.N '.N'-tetramethylpropanediamine.NNN'.N'-tetraethylpropanediamine, N, N-dimethyl-N'.N'-diethylethylenediamine, 2- (2-dimethylaminoethoxy) -N, N-dimethylethanamine; 1, 4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO); Ν, Ν, Ν'- Trimethylaminoethylethanolamin, N, N'-dimethylpiperazine and Ν, Ν'-bis (hydroxyethyl) piperazine.
6. Verwendung eines Absorptionsmittels nach Anspruch 5, wobei das sterisch 6. Use of an absorbent according to claim 5, wherein the steric
gehinderte Amin aus einer Gruppe ausgewählt wird, umfassend 2-Amino-2-methyl- 1-propanol, 2-Amino-2-methyl-1-butanol, 3-Amino-3-methyl-1-butanol, 3-Amino-3- methyl-2-pentanol und 1-Amino-2-methylpropan-2-ol. hindered amine is selected from the group comprising 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2-amino-2-methyl-1-butanol, 3-amino-3-methyl-1-butanol, 3-amino-3 - methyl-2-pentanol and 1-amino-2-methylpropan-2-ol.
7. Verwendung eines Absorptionsmittels nach Anspruch 5, wobei die 5-, 6-, oder 7- gliedrigen gesättigten Heterocyclen aus einer Gruppe ausgewählt werden, umfassend, Piperazin, 2-Methylpiperazin, N-Methylpiperazin, N-Ethylpiperazin, N- Aminoethylpiperazin, Homopiperazin, Piperidin und Morpholin. The use of an absorbent according to claim 5, wherein the 5-, 6-, or 7-membered saturated heterocycles are selected from a group comprising piperazine, 2-methylpiperazine, N-methylpiperazine, N-ethylpiperazine, N-aminoethylpiperazine, homopiperazine , Piperidine and morpholine.
8. Verwendung eines Absorptionsmittels nach Anspruch 5, wobei die primären oder sekundären Alkanolamine aus einer Gruppe ausgewählt werden, umfassend, 2- Aminoethanol, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)amin, N,N-Bis(2-hydroxy-propyl)amin, 2- (Methylamino)ethanol, 2-(Ethylamino)ethanol, 2-(n-Butylamino)ethanol, 2-Amino-1- butanol, 3-Amino-1-propanol und 5-Amino-1pentanol. The use of an absorbent according to claim 5, wherein the primary or secondary alkanolamines are selected from a group comprising 2-aminoethanol, N, N-bis (2-hydroxyethyl) amine, N, N-bis (2-hydroxypropyl ) amine, 2- (Methylamino) ethanol, 2- (ethylamino) ethanol, 2- (n-butylamino) ethanol, 2-amino-1-butanol, 3-amino-1-propanol and 5-amino-1-pentanol.
9. Verwendung eines Absorptionsmittels nach Anspruch 5, wobei die Alkyldiamine aus einer Gruppe ausgewählt werden, umfassend, Hexamethylendiamin, 1 ,4- Diaminobutan, 1 ,3-Diaminopropan, 2,2-Dimethyl1 ,3-diaminopropan, 3- Methylaminopropylamin, 3-(Dimethylamino)propylamin, 3- (Diethylamino)propylamin, 4-Dimethylaminobutylamin und 5- Dimethylaminopentylamin, 1 ,1 ,N,N-Tetramethylethandiamin, 2,2,N,N-Tetramethyl- 1 ,3-propandiamin, N,N'-Dimethyl-1 ,3-propandiamin, N,N'Bis(2- hydroxyethyl)ethylendiamin. Use of an absorbent according to claim 5, wherein the alkyldiamines are selected from the group comprising hexamethylenediamine, 1,4-diaminobutane, 1,3-diaminopropane, 2,2-dimethyl-1,3-diaminopropane, 3-methylaminopropylamine, 3 (Dimethylamino) propylamine, 3- (diethylamino) propylamine, 4-dimethylaminobutylamine and 5-dimethylaminopentylamine, 1, 1, N, N-tetramethylethanediamine, 2,2, N, N-tetramethyl-1,3-propanediamine, N, N ' -Dimethyl-1,3-propanediamine, N, N'-bis (2-hydroxyethyl) ethylenediamine.
10. Verwendung eines Absorptionsmittels zum Entfernen von Kohlendioxid aus einem Fluidstrom nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das beladene Use of an absorbent for removing carbon dioxide from a fluid stream according to any one of claims 1 to 12, wherein the loaded
Absorptionsmittel durch Absorbent through
i) Erwärmung, i) warming,
ii) Entspannung, ii) relaxation,
iii) Strippen mittels durch interne Verdampfung des Lösungsmittels iii) stripping by means of internal evaporation of the solvent
erzeugten Strippdämpfen, generated stripping vapors,
iv) Strippen mit einem inerten Fluid iv) stripping with an inert fluid
oder einer Kombination zweier oder aller dieser Maßnahmen regeneriert wird. or a combination of two or all of these measures is regenerated.
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