AT109780B - Verfahren zur Abkühlung und Kondensation von Gasgemischen, die Bestandteile mit hochliegendem Erstarrungspunkt enthalten. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Abkühlung und Kondensation von Gasgemischen, die Bestandteile mit hochliegendem Erstarrungspunkt enthalten. 



   Bei der Zerlegung von Gasgemischen durch teilweise pder vollständige Verflüssigung mit oder ohne nachfolgender Rektifikation treten bekanntlich erhebliche Störungen auf, sobald Bestandteile bei der erforderlichen Abkühlung auf tiefe Temperaturen in fester Form sich ausscheiden und dabei die Rohre der Wärmeaustauscher, Ventile   oder. Rektifikationseinrichtungen   verstopfen. Deshalb war man bisher genötigt, entweder die in fester Form sich ausscheidende Bestandteile vor Eintritt des Gases in den Verflüssigungsapparat auf chemischem Wege zu entfernen oder man musste die   Mischung   der in fester und flüssiger Form abgeschiedenen Anteile vor ihrer Entspannung bis   zum Übergang   aller ausgeschiedener Stoffe in den flüssigen Zustand erwärmen. Das erste Verfahren, das z.

   B. bei der Ver-   flüssigung von Luft zur Entfernung des Kohlendioxyds in Gebrauch ist, verursacht erhebliche   Kosten durch den Verbrauch von Absorptionsmitteln, das zweite Verfahren, das für die Leuehtgaszerlegung angewendet worden ist, bedeutet eine nicht unwesentliche Komplikation des Verflüssigungsapparates und ist nur innerhalb der durch Löslichkeit und Dampfdruck gezogenen Grenzen anwendbar. 



   Durch Versuche wurde nun die Tatsache festgestellt, dass gewisse Gasgemische mit einem erheblichen Gehalt an Bestandteilen, deren Erstarrungspunkt weit oberhalb der tiefsten Temperaturen liegt, auf welche 
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 scheiden fester Stoffe Anlass zu geben. Die Ursache dieser Erscheinung wurde in einer weitgehenden Löslichkeit der festen Teile in solchen Bestandteilen des ursprünglichen Gemisches, die sich flüssig aus-   seheiden,-gefunden. Dureh   nähere Untersuchung wurde insbesondere festgestellt, dass die verflüssigten Kohlenwasserstoffe der   Methan*-, Äthylen-und Acetylenreihe eine. sehr weitgehende gegenseitige Loslieh-   keit aufweisen. 



   Ferner wurde gefunden, dass sogar chemisch vollkommen verschiedene Stoffe, wie Kohlendioxyd und Kohlenwasserstoffe ineinander löslich sind, so dass auch festes Kohlendioxyd durch Methan, Propan bzw. Propylen weitgehend gelöst werden kann. 



   Auf diese Beobachtung gründet sich nun das Verfahren, das den Gegenstand der Erfindung bildet. 



  Es besteht im wesentlichen darin, dass man die Ausscheidung von Bestandteilen in fester Form durch gleichzeitige Anwesenheit von flüssigen Teilen, welche die festen aufzulösen vermögen, verhindert. Man hat also dafür Sorge zu tragen, dass das Gasgemisch in dem Temperaturbereich, in dem die Abscheidung von Bestandteilen unterhalb ihres Erstarrungspunktes statfindet, stets eine genügende Menge von flüssigen Bestandteilen antrifft, um die ersteren Bestandteile in Lösung zu halten. 



   Bei Durchführung des Verfahrens ist zu unterscheiden zwischen den Fällen, in denen das ursprüng- 
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 und solchen Fällen, in denen derartige Bestandteile gar nicht oder nur in unzureichender Menge im Rohgas vorhanden sind. 



   Im ersteren Falle leitet man den Verflüssigungsvorgang in der Weise, dass die als Lösungsmittel dienenden Bestandteile praktisch gleichzeitig mit den in fester Form kondensierenden Anteilen aus dem Gasgemisch ausgeschieden werden. Durch Veränderung des Druckes, unter dem das Gasgemisch behandelt wird, sowie der Geschwindigkeit, mit der die verschiedenen Abkühlungsgebiete durchlaufen werden, hat man es in der Hand, die Temperaturbereiche, innerhalb welcher die einzelnen Bestandteile des Gemisches kondensieren, in weiten Grenzen zu verschieben. Je höher der Arbeitsdruck ist, um so höher ist der Partialdruck der einzelnen Bestandteile und um so höher liegen die Temperaturen, bei denen die Kondensation der Bestandteile beginnt und praktisch beendet ist.

   Die Geschwindigkeit, mit der die verschiedenen Temperaturgebiete durchlaufen werden, lässt sich durch entsprechende Bemessung der Kühlflächen und Temperaturen der kühlenden Mittel ebenfalls innerhalb weiter Grenzen verändern. Durch diese Massnahme lässt sich erreichen, dass eine Ausscheidung der unterhalb ihres Erstarrungspunktes kondensierenden Anteile in nenenswerter Menge erst dann eintritt, wenn die als Lösungsmittel dienenden Bestandteile in flüssigem Zustande durch vorherige oder praktisch gleichzeitige Kondensation in genügender Menge vorhanden sind, um die erstgenannten Bestandteile in Lösung zu halten. 



   Liegt ein Gasgemisch zur Behandlung vor, dessen Gehalt an flüssig ausfallenden Bestandteilen nicht ausreicht, um die unterhalb ihres Erstarrungspunktes auszuscheidenden in Lösung zu halten, so setzt man ihm eine genügende Menge eines oder mehrerer Bestandteile von genügendem Lösungsvermögen zu. Dabei ist es zweckmässig, solche Stoffe zu wählen, die ohnedies im urspriingliehen Gemisch vorhanden   sind, und ihren Gehalt dadurch zu erhöhen, dass man sie (im Beharrungszustande) nach erfolgter Zerlegung des Gemisches zum Teil wieder in das Rohgas zurückführt.

   Diese Lösestoffe beschreiben also einen   

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 Kreislauf, der nur in den ersten Minuten nach Ingangsetzung der Apparate eine Entziehung von Zerlegungsprodukten bedeutet ; im Beharrungszustande jedoch lediglich eine Erhöhung der Konzentration der betreffenden Bestandteile im Rohgas bewirkt. 



   Für die Durchführung des Kreislaufes ist der einfachste Weg der, dass man die als Lösungsmittel geeigneten Zerlegungsprodukte (z. B. Äthylen und Propylen) zunächst im Gegenstrom zu dem zu zerlegenden Gemisch auf Zimmertemperatur erwärmt und sie sodann in erforderlicher Menge in die Leitung des Rohgasgemisches vor der Kompression einführt. Ein anderer Weg besteht darin, dass man einen Teil der kalten Zerlegungsprodukte in flüssigem Zustand mit Hilfe einer Flüssigkeitspumpe oder eines   Druckgefässes   unmittelbar auf den Druck des Rohgasgemisches bringt und sie an geeigneter Stelle in die Leitung des vorgekühlten Rohgases einspritzt. 



   Dieses Verfahren gestattet auch solche Gasgemische, die grössere Mengen von Stoffen mit hochliegendem Erstarrungspunkt enthalten, auf beliebig tiefe Temperaturen abzukühlen unter Vermeidung einer Ausscheidung in fester Form. Es ist daher möglich, das in der Regel unter höherem Druck stehende Gasgemisch durch ein Ventil auf niedrigeren Druck zu entspannen, ohne Verstopfungen in dem Entspannungsventil oder den anschliessenden Teilen des Apparates befürchten zu müssen. Das Gasgemisch kann daher zusammen mit den verdichteten Bestandteilen unmittelbar nach Abkühlung auf die tiefste Temperatur ohne vorheriges Erhitzen entspannt werden. 



   Eine besondere Anwendung dieses Verfahrens ergibt sich bei Gasgemischen, die Kohlendioxyd neben Kohlenwasserstoffen enthalten. Bei solchen Gemischen hat man bisher das darin enthaltene Kohlendioxyd stets quantitativ entfernt, ehe man das Gemisch der Verflüssigung unterworfen hat, um zu verhindern, dass das fest ausfallende Kohlendioxyd eine Verstopfung der Apparatur herbeiführt. 



  Die vollständige Entfernung des Kohlendioxyds wird durch seine Absorption in Natron-oder Kalilauge bewirkt, und bei Gasen mit hohem COs-Gehalt hat man eine Vorreinigung durch Waschen mit Wasser unter Druck zwecks Verringerung des Verbrauches an Lauge angewendet. Die Kosten für die vollständige Absorption der Kohlensäure sind hiebei immer noch recht erheblich und betragen vielfach mehr als ein Fünftel der ganzen Betriebskosten. 



   Nach vorliegendem Verfahren kann man nun die Absorption des Kohlendioxyds in dem zu zerlegenden Gasgemisch entweder ganz unterlassen oder sich mit einer Entfernung der Hauptmengen der Kohlensäure bis auf einige   Zehntelprozente   begnügen, wie sie mittels Druckwasser verhältnismässig billig und leicht durchführbar ist.

   Sorgt man für die Anwesenheit genügender Mengen lösender Kohlenwasserstoffe, so kann man das Gemisch, ohne eine Ausscheidung von fester COs befürchten zu müssen, durch Verflüssigung zerlegen und bekommt dann den grössten Teil des Kohlendioxyds, den etwa ausgeschiedenen Kohlenwasserstoffen Äthan, Propan usw., beigemischt.   Ejforderlichenfalls   kann die Entfernung des Kohlendioxyds aus diesem Gemisch mit sehr viel geringeren Kosten erfolgen, weil die Konzentration an   CO   gross und das gesamte zu reinigende Gasvolumen klein ist. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Abkühlung und Kondensation von Gasgemischen, die Bestandteile mit hochliegendem Erstarrungspunkt enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesgemisch in dem Temperaturbereich, in dem sich Bestandteile unterhalb ihres Erstarrungspunktes abscheiden, andere Bestandteile in flüssiger Form antrifft, welche die ersteren Bestandteile in Lösung zu halten vermögen.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Aufnahme der sich unterhalb ihres Erstarrungspunktes abscheidenden Bestandteile erforderlichen Flüssigkeiten durch Kondensation aus dem Rohgasgemisch gebildet werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass, falls die Menge der als Lösungmittel geeigneten Bestandteile in dem zu verarbeitenden Gasgemisch nicht ausreichend ist, zwecks Erzielung der gewünschten Gaszusammensetzung ein Teil der Zerlegungsprodukte, die bei der Abkühlung sich flüssig ausscheiden, nach Wiederverdampfung in das Rohgas zurückgeführt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, falls die Menge der als Lösungsmittel geeigneten Bestandteile in dem zu verarbeitenden Gasgemisch nicht ausreichend ist, ein Teil der Zerlegungsprodukte in flüssiger Form in das entsprechend vorgekühlte Rohgas eingespritzt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verarbeitung kohlensäurehaltiger Gasgemische, die gleichzeitig bei gewöhnlicher Temperatur gasförmige Kohlenwasserstoffe enthalten, gegebenenfalls eine Vorreinigung vorgesehen wird, durch die der Kohlensäuregehalt des Gases so weit verringert wird, dass die noch im Gase enthaltene Kohlensäure von den als Lösungsmittel dienenden Kohlenwasserstoffen vollständig gelöst werden kann.