Spôsob odstraňovania oxidu uhličitého z prúdov plynu s nízkymi parciálnymi tlakmi oxidu uhličitého

Číslo patentu: E 15649

Dátum: 09.03.2005

Autori: Clausen Iven, Asprion Norbert, Lichtfers Ute

Je ešte 9 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Spôsob odstraňovania oxidu uhličitého z prúdov plynu s nízkymi parciálnymi tlakmi oxidu uhličitéhoOpis Predložený vynález sa týka spôsobu odstraňovania oxidu uhličitého z prúdovplynu s nízkymi parciálnymi tlakmi oxidu uhličitého, predovšetkým odstraňovania oxidu uhličitého z dymových plynov.Odstraňovanie oxidu uhličitého z dymových plynov je požadované z rôznych dôvodov, predovšetkým ale na zníženie emisií oxidu uhličitého, ktoré sú považované za hlavnú príčinu takzvaného skleníkového efektu.V priemyselnom meradle sa na odstraňovanie kyslých plynov, ako je oxid uhličitý, z prúdov tekutín ako absorpčný prostriedok často používajú vodné roztoky organických báz, napríklad alkanolamíny. Pri rozpúšťaní kyslých plynov sa tu z bázy a zložiek kyslého plynu tvoria iónové produkty. Absorpčný prostriedok je možné regenerovať zohríatím, relaxáciou na nízky tlak a/alebo stripovaním, pričom iónové produkty je možné regenerovať na kyslý plyn a/alebo odstrániť stripovaním prostredníctvom pary. Po procese regenerácie je možné absorpčný prostriedok opätovne použiť.Dymové plyny vykazujú veľmi nízke parciálne tlaky oxidu uhličitého, pretože spravidla vznikajú pri tlakoch blízkych atmosférickému tlaku a zvyčajne obsahujú od 3 do 13 obj. oxidu uhličitého. Na dosiahnutie účinného odstránenia oxidu uhličitého musí absorpčný prostriedok vykazovat vysokú atinitu ku kyslým plynom, čo spravidla znamená, že absorpcia oxidu uhličitého prebieha silno exotermicky. Na druhej strane podmieňuje vysoký príspevok absorpčnej reakčnej entalpie vysokú potrebu energie pri regenerácii absorpčného prostriedku.Dan G. Chapel et al. preto v svojom príspevku Recovery of C 02 from Flue Gases Commercial Trends (prednesené na ročnej konferencii Canadian Society of Chemical Engineers, 4.-6. októbra, 1999, Saskatoon, Saskatchewan, Kanada),odporúčajú na minimalizáciu potrebnej regeneračnej energie zvolit absorpčný prostriedok s relativne nízkou reakčnou entalpiou.Úlohou predloženého vynálezu je nájdenie spôsobu, ktorý v širokom rozsahuumožňuje odstránenie oxidu uhličitého z prúdov plynu s nízkymi parciálnymi tlakmioxidu uhličitého apri ktorom je regenerácia absorpčného prostriedku možnás relatívne nízkou spotrebou energie.EP-A 558 019 opisuje spôsob odstraňovania oxidu uhličitého zo spaľovacích plynov, pri ktorom sa plyn pri atmosférickom tlaku upraví vodným roztokom stéricky blokovaného amínu, ako je 2-amino-2-metyl-1-propanol, 2-(metylamino)-etanol,2-(etylamino)-etanol, 2-(dietylamino)-etanol a 2-(2-hydroxyetyl)-piperidín. EP-A 558 019 okrem toho opisuje spôsob, pri ktorom sa plyn pri atmosférickom tlaku upraví vodným roztokom amínu ako je 2-amino-2-metyl-1,3-propándiol, 2-amino-2-metyI-1 propanol, 2-amino-2-etyl-1,3-propándiol, t-butyldietanolamín a 2-amino-2 hydroxymetyl-1,3-propándiol, a aktivátora ako je piperazín, piperidín, morfolín, glycín,2-metylaminoetanol, 2-piperidínetanol a 2-etylaminoetanol.EP-A 879 631 uverejňuje spôsob odstraňovania oxidu uhličitého zo spaľovacích plynov, pri ktorom sa plyn pri atmosférickom tlaku upraví vodným roztokom jedného sekundárneho a jedného terciárneho amínu.EP-A 647 462 opisuje spôsob odstraňovania oxidu uhličitého zo spaľovacích plynov, pri ktorom sa plyn pri atmosférickom tlaku upraví vodným roztokom terciárneho alkanolamínu a aktivátora, ako je dietyléntriamín, trietyléntetramín, tetraetylénpentamín 2,2-dimetyl-1,S-diaminopropán, hexametyléndiamín. 1,4-diaminobután, 3,3-iminotrispropylamín, trís(2-amlnoetyl)amín,N-(2-aminoetyl)piperazín, 2-(aminoetyl)etanol, 2-(metylamino)etanol, 2-(n-butyIamino)etanol. Podobný spôsob je rovnako opísaný v US-A-2004/0036055.Úloha bola vyriešená spôsobom odstraňovania oxidu uhličitého z prúdu plynu,v ktorom je parciálny tlak oxid uhličitého v prúde plynu nižší ako 200 mbar, zväčša od 20 do 150 mbar, pričom sa prúd plynu privedie do kontaktu s kvapalným absorpčným prostriedkom, ktorý obsahuje vodný roztok(A) amlnovej zlúčeniny všeobecného vzorca RaRbN-x-NRďRbv ktorom R, R, Ra a R sú navzájom nezávisle zvolené spomedzi C 1-C 6-aIkylových skupín, Cg-Ce-hydroxyalkylových skupín alebo C 1-Cs-alkoxy-Cz-Cs-alkylových skupín a(B) aktivátora, ktorýje zvolený spomedzi primárnych a sekundárnych amínov.Vo výhodných formách uskutočnenia R, R, R 8 a R navzájom nezávisle znamenajú metyl alebo etyl.-X-O-X 2-. v ktorých X a X 2 navzájom nezávisle znamenajú C 1-C 3-alkyIénové skupiny.Zvlášť výhodné aminové zlúčeniny sú N,N,N,N-tetrametyletyléndiamin,N,N-dietyl-N,N-dimetyletyléndiamín, N,N,N,N-tetraetyletyléndiamin,N,N,N,N-tetrametyl-1,3-propándiamín a N,N,N,N-tetraetyl-1,3-propándiamín.Aktivátor je výhodnejšie zvolený spomedzia) 5- alebo 6-členných nasýtených heterocyklov s prinajmenšom jednou NH-skupinou v kruhu, ktorá môže v kruhu obsahovať jeden alebo dva ďalšie heteroatómy zvolené spomedzi dusíka a kyslíka, aleboPríklady preferovaných aktivátorov sú piperazín, 2-metylpiperazin, N-metylpiperazín, homopiperazin, piperidin a morfolin ako aj 3-metylaminopropylamín. Ako zložku (A) je možné použiť aj zmesi rôznych aminových zlúčenín pripadne ako zložku (B) je možné použiť zmesi rôznych aktivátorov.výhodnejšie vykazuje aminová zlúčenina hodnotu pKa (nameranú pri 25 °C1 mol/I) od 9 do 11, predovšetkým od 9,3 do 10,5. Pri viacbázických amínoch je prinajmenšom jedna z hodnôt pKa v uvedenom rozsahu.Amínové zlúčeniny použité podľa vynálezu sa vyznačujú príspevkom reakčnej entalpie ARH protonizačnej reakcie(kde Aznamená terciárny alifatický amin), ktorý je väčší ako príslušný príspevok metyldietanolamínu (pri 25 °C, 1013 mbar). Reakčná entalpia ARH protonizačnej reakcie pre metyldietanolamin je približne -35 kJ/mol.Reakčnú entalpiu ARH je možné odhadnúť podľa nasledujúcej rovnice s dobrou aproximáciou z hodnôt pK pri rôznych teplotáchZhrnutie hodnôt ARH vypočítaných podľa vyššie uvedenej rovnice pre rôzneterciárne amíny je uvedené v nasledujúcej tabuľke Reakčná entalpiaPrekvapujúco sú pre spôsob podľa vynálezu vhodné amlny srelatívnevysokým príspevkom reakčnej entalpie ARH. Toto je pravdepodobne zapríčinené tým,že teplotná závislost rovnovážnych konštánt protonizačnej reakcie je proporcionálna k reakčnej entalpii ARH. Pri amínoch s vyššou reakčnou entalpiou ARH je teplotná závislosť polohy protonizačnej rovnováhy výraznejšia. Pretože sa regenerácia absorpčného prostriedku uskutočňuje pri vyššej teplote ako krok absorpcie, je možné získanie absorpčných prostriedkov, ktoré v absorpčnom kroku umožňujú účinné odstránenie oxidu uhličitého aj pri nízkych parciálnych tlakoch oxidu uhličitého, ale je ich možné regenerovat s relatívne nízkym prísunom energie.Zvyčajne je koncentrácia amínovej zlúčeniny od 20 do 60 hmotn.,výhodnejšie od 25 do 50 hmotn, a koncentrácia aktivátora od 1 do 10 hmotn.,výhodnejšie od 2 do 8 hmotn, vztiahnuté na celkovú hmotnosť absorpčného prostriedku.

MPK / Značky

MPK: B01D 53/14

Značky: oxidů, tlakmi, nízkými, parciálnymi, prúdov, spôsob, plynů, odstraňovania, uhličitého

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/17-e15649-sposob-odstranovania-oxidu-uhliciteho-z-prudov-plynu-s-nizkymi-parcialnymi-tlakmi-oxidu-uhliciteho.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob odstraňovania oxidu uhličitého z prúdov plynu s nízkymi parciálnymi tlakmi oxidu uhličitého</a>

Podobne patenty