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Verfahren zur getrennten Gewinnung praktisch e ! nhe ! tttcher und reiner Teerbeetandteite bei der Reinigung von Kohlendestillationsgasen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Nebenprodukten, wie Teerbestandteilen, Zyan, Ammoniak und dgl., aus Steinkohlengasen und ähnlichen Gasen der trockenen Destillation Kohlenstoff enthaltender Stoffe. Bisher wurden Gasbestandteile, wie Teer, Wasser
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Destillation über freiem Feuer oder durch Dampf Ammoniak, Benzol und seine Homologen, Wasser und Teeröle von verschiedenem Siedepunkt abgetrieben, deren weitere Scheidung durch fraktionierte Destillation erfolgte. Steinkohlengase und ähnliche Gase befinden sich bei der Temperatur, mit welcher sie die Gaserzeuger, Öfen oder Retorten (im nachstehenden kurz Gaserzeuger genannt) verlassen, in ungesättigtem Zustand mit Bezug auf die meisten der darin enthaltenen Bestandteile.
Die Taupunkte dieser Gase für ihre verschiedenen Bestandteile liegen bei verschiedenen, und zwar stufenweise niedrigeren Temperaturen, entsprechend den Siedepunkten der verschiedenen Bestandteile und deren Menge in den Gasen. Es wurde z. B. gefunden. dass die Taupunkte der gewöhnlichen Steinkohlengase für die meisten Teerbeatandteile, und zwar, besonders für diejenigen von hohen Siedepunkten na. he bei 20011 C liegen. Es bedeutet dies. dass solange die Gase nicht. unterhalb 2000 C abgekühlt sind, nur unbedeutende Mengen solcher Bestandteile verdichtet werden. Wenn ferner für Waaaer der Taupunkt eines solchen Gases z. B. bei 7. C liegt, so wird kein Wasser ausgeschideden, ehe das Gas nicht unter diese Temperatur abgekühlt ist.
In der Regel sind nun aber die Leitungen, welche von den Gaserzeugern zu den Verdie htungs- anlagen führen, bei der jetzt üblichen Arbeitsweise so angeordnet, dass ein Teil der Gase in Berührung mit den Wandungen dieser Leitungen örtlich abgekühlt wird. und zwar nicht nur unter den Taupunkt für Teerbestandteile von hohen Siedepunkten, sondern sogar unter den Taupunkt für Wasser. Infolgedessen werden, der lokalen Abkühlung entsprechend, Gasbestandteile an den Wandungen der Leitungen verdichtet, während der Rest der Gase, welcher durch die Mitte der Röhren geht. eine Temperatur von weit über 200 C haben kann.
Diese heissen Gase kommen
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man dies durch Aufrechterhaltung der Temperatur dieser Gase über oder durch Verhinderung der Abkühlung der Gase unter ihren Taupunkt für Bestandteile mit hohen Siedepunkten ; dies
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angeführten Mittel gemeinsam anwenden Die Gase treten mittels der Rohrleitungen in passende
Behälter ein, in welchen eine stufenweise Kühlung mit oder ohne Waschung bei stufenweise fallender Temperatur nach den Verfahren der deutschen Patentschriften Nr. 219310 und Nr. 219771 ausgeführt wird.
DIe verschiedenen Gashestandteile werden dabei voneinander getrennt unter
Benutzung der Eigenwärme der Gase, ohne, wie bisher üblich, besondere Wärme zu Destillation und Trennung der Gasbestandteile voneinander nach vorangegangener gemeinsamer Gewinnung durch einheitliche Kühlung zuführen zu müssen.
Die Behandlung der Gase durch stufenweise Kühlung mit oder ohne Waschung nach den
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oben gekennzeichnete Bilduhg von Teer vermieden worden ist, kann man zwei oder mehr Behälter anwenden zur Gewinnung von Teerbestandteilen, mit höheren Siedepunkten als Wasser bei'stufen- weise fallenden Temperaturen, und zwar zweckmässig derart, dass die Temperatur in dem zweiten oder letzten Behälter noch über dem Taupunkt der Gase für Wasser bleibt. Oder es können (wenn z.
B. die Bildung von Teer vorher nicht vermieden wurde) zunächst Teer allein oder Teer mit einem Teil des Wassers und darauf Wasser und Teerbostandteile von niedrigeren Siedepunkten von den Gasen in zwei oder mehreren Gefässen durch stufenweise Kühlung mit oder ohne Waschung abgeschieden werden. Allgemein gesagt, kann nach den Verfahren der deutschen Patentschriften Nr. 219310 und Nr. 219771 die Behandlung in einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Stufen ausgeführt werden, um alle oder irgend eine gewünschte Zahl der Gasbestandteile oder Fremdstoffe aus den Gasen zu gewinnen.
Wenn man nun einen Bestandteil oder mehrere Bestandteile in reinem oder annähernd reinem Zustand abscheiden oder auswaschen will, also getrennt von einem anderen, dessen Taupunkt bei derjenigen Temperatur liegt, bei der man den gewünschten Bestandteil auswaschen will, so muss man die Arbeitsweise der Verfahren nach den deutschen
Patentschriften Nr. 219310 und Nr. 219771 nach der Erfindung derart einrichten, dass das Volumen der Gase vermehrt wird, um den Taupunkt der Gase für den oder die unerwünschten Bestandteile zu erniedrigen, derart, dass die Bestandteile, auf die es ankommt. frei oder annähernd frei
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aus anderen Quellen stinnmen können), die auch vorher erhitzt sein können, und welche keine oder wenige der unerwünschten Bestandteile enthalten, zuführt.
Man kann auch die rohen Gase schwach erhitzen oder die Gase mit einer Waschflüssigkeit behandeln, welche eine höhere Temperatur als die GaRe hat, wie dies schon in dem Verfahren der deutschen Patentschrift Nr. 219771 beschrieben ist.
Das Kühlen der Gase m einer bestimmten Stufe kann nach dem Verfahren der deutschen Patcntachrift Nr. 219771 dadurch bewirkt werden, dass man die Gase mit dem Erzeugnis der nachstehenden Stufe wäscht. Nach der Erfindung lässt sich dies Verfahren weiter ausdehnen, indem man die Gase mit einem Erzeugnis oder Erzengnissen einer oder mehrerer späterer Stufen.
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allmählich erweiterten Querschnitt und zwar im Verhältnis zur Zahl der Gaserzeuger, mit denen sie verbunden sind. Sollte diese Einrichtung nicht genügen, um die Wärme aufrecht zu erhalt-en.
. so können die Rohre oder Vortagen, weiche von den Gaserzeugern zu der VerduhtungS3nlage führen, isoliert werden. Man kann auch gleichzeitig Wasserdampf, oder andere Dämpfe in die
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diesen Bestandteilen bei 160 C übersteigt Das ablaufende Ausscheidungsprodukt ist bei der gegebenen Temperatur heW und flüssig. Je nach dem Gehalt an freiem Kohlenstoff und festen Kohlenwasserstoffen erstarrt es beim Erkalten über oder unter 700 C. Die von dem ersten Wischer kommenden Gase sind nun praktisch frei von Kohlenstoff und Teer und enthalten von Teer- bestandteilen hauptsächlich noch solche mit Siedepunkten unter 3 (I C. Sie enthalten ausserdem
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der Gase bei 750
C liege. Zu diesem Zwecke werden die Gase von 160 auf 80 C abgeküht. Der niedrigste Siedepunkt des bei diesem Temperaturfall abgeschiedenen Produktes sei z. B. 180 C. Neben Bestandteilen und Siedepunkten, von 180 bis 300 C enthält das Produkt soviel Stoffe
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verdampfen die Bestandteile mit Siedepunkten unter 300"C, da die Gase mit diesen bei 160 C und darüber nicht gesättigt sind. Die Bestandteile mit Siedepunkten über 300 C, mit denen die Gase bei 160"C gesättigt sind, können dagegen nicht verdampfen. Diese Arbeitsweise ist am besten geeignet, um die Gase zu kühlen und um gleichzeitig eine weitgehende Sonderung der Teerbestandteile voneinander zu erzielen.
Man scheidet auf diese Weise eine möglichst grosse Menge von Stossen mit Siedepunkten von und über 300"C im ersten Wäscher aus, während das Ausscheidungsprodukt des zweiten Wäschers eine Verringerung des Gehaltes an diesen Stoffen mit Siedepunkten von und über 3000 C erfährt. Es empfiehlt sich unter diesen Umständen den Wäscher zu isolieren, um die Abkühlung der Gase an der Oberfläche zu verhindern und imstande zu sein, möglichst viel Produkt des zweiten Wäschers auf den ersten aufzupumpen. Anstatt nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift Nr. 219771 zum Kühlen und Waschen Produkte zu verwenden, welche aus den Gasen selbst abgeschieden sind, kann man ähnliche Produkte aus anderen Quellen benutzen, z. B.
Teer oder durch Teer, Naphtalin und dgL verunreinigte Wasch öle und andere, welche dabei unter tei ! weiser Verdampfung in ihre Bestandteile zerlegt, aber im Laufe der weiteren Kühlung und Waschung stets wiedergewonnen werden. Dies gilt auch für die im nachfolgenden beschriebene Weiterverarbeitung der Gase. In dem dritten Wäscher
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scheidungsprodukte der Gase, welche in einer späteren Stufe des Verfahrens gewonnen werden, wie z. B. Öle mit Siedepunkten unter 180"C, Wasser oder dgl., allein oder gemischt Angenommen, dass der Taupunkt der Gase für Wasser bei 750 C liegt, so werden Wasser und Ole in diesem Wäscher
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und Waschen der in die vorhergehenden Wäscher eintretenden Gase benutzt werden.
Um ein viertes, fünftes oder weiteres Produkt zu erhalten, kömien die Gase in einer, zwei oder mehreren Stufen auf etwa 35, 25 C oder noch niedriger abgekühlt werden. In jeder Kühlstufe wird soviel 01 und Wasser abgeschieden, als der Abnahme des Dampfdruckes der Öle und des Wassers entspricht.
Es bleiben nach vollständiger Abkühlung der Gase diejenigen Terrbestandteile, z. B. die niedriger siedenden Kohlenwasserstoffe, wie Benzol und einige seiner Homolgen, in den Gasen zurück, an welchen die Gase nicht gesättigt sind. deren Teildruck im Gase also medriger ist als der Dampfdruck dieser Stoffe bei der betreffenden niedrigsten Temperatur, auf welt he die Gase abgekühlt sind.
Sollen die Gase zu Beleuchtungszwecken dienen, so besitzen sie infolgedessen ein höheres Leuchtvermögen, als wenn sie nach dem alten Verfahren gereinigt worden wären, d. h. durch einheitliche Kühlung mit gemeinsamer Abscheiduug der Gasbestandteile. Bei diesem bisherigen Verfahren wirken nämlich infolge der gemeinsamen Abacheidung die Teerbestandteile mit höheren Siedepunkten als Lösungsmittel für diejenigen mit niedrigen Siedepunkten. Da aber bekanntlich der Dampfdruck einer Lösung stets niedriger ist als der Dampfdruck eines reinen Stoffes, so werden nach dem älteren Gasreinigungsverfahren den Gasen niedrig siedende Teerbestandtede, wie z. B.
Benzol, entzogen, und folglich wird die Leuchtkraft der Gase vermindert. Diese niedrig siedenden, für die Leuclitkraft wichtigen Gasbestandteile gehen demnach bei dem alten Gasreinigungsverfahren in den Teer über und sind daraus nur durch eine besondere Arbeitsweise wiedt-r zu gewinnen, bei dem neuen Verfahren bleiben sie dagegen in den Gasen.
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Teeröl hat bei der fraglichen niedrigen Temperatur nur einen sehr geringen Dampfdruck, und da dieses Tceröt aus den Gasen gewonnen ist, so sind die Gase diesem geringen Dampfdruck entsprechend mit diesem Stoss gesättigt. Demzufolge wird bei Benutzung eines solchen hochsiedenden Teeröles zum Auswaschen des Benzols und seiner Homologen das Gas nichts von diesem 01 aufnehmen.
Im Gegenteil, da das Gas durch die Auswaschung des Benzols eine geringe Volumenverminderung erfährt, scheidet sich noch eine sehr kleine Menge dieses Waschöles sowie
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zum Abkühlen und Waschen ; dabei wird ein Teil der Bestandteile verdampft und im weiteren Verlauf des Verfahrens in ursprünglich reinem Zustande wiedergewonnen. Der andere Teil bleibt in dem Produkt des betreffenden Wäschers zurück.
Auch zur Trennung der Leicht-öle von dem Waschöl kann man die den Gasen innewohnende latente Wärme benutzen, indem man das mit Leichtolen angereicherte Waschöl in einer früheren Stufe, z. B. der ersten oder zweiten des Verfahrens, einführt. Entsprechend der Temperatur des Gases verdampft eine verhältnismässige Menge der Öle ; die Schweröle werden in einer früheren, die Leichtöle in einer späteren Stufe des Verfahrens kondensiert.
Anstatt mit einer Temperatur von 20CM C oder darüber das Verfahren zu beginnen, kann man die erste Stufe des Verfahrens, d. h. die Pech-und Teerabscheidung auch bei Temperaturen unterhalb des Taupunktes von Wasser ausführen, falls nur die niedriger siedenden Gasbestandteile von dem eigentlichen Teer getrennt werden sollen.
Enthalten die Gase Ammoniak, Zyan und dgl., so nimmt das ausgeschiedene Wasser einen Teil derselben auf. In diesem Falle kann das Verfahren nach Patentschrift Nr. 208288 zur Zurück- fuhrung des Ammoniaks in das Gas benutzt werden. Man kann aber auch irgendein anderes passendes Verfahren zur Gewinnung von Ammoniak. Zyan und ähnlichen Gasbestandteiten benutzen. Wenn deren Gewinnung unter gleichzeitiger Kühlung der Gase ausgeführt wird. so werden die gewonnenen Stoffe durch Teeröle verunreinigt oder durch Wasser verdünnt. Diese Verunreinigung bzw. Verdünnung wird. wie schon oben gesagt, dadurch vermieden, dass das
Volumen der Gase über den Taupunkt des oder der unerwünschten Bestandteile gesteigert wird. so dass deren Abscheidung verhindert wird.
Es kann dies, wie oben gesagt, durch verschiedene
Mittel erreicht werden, z. B. dadurch, dass man nach der Patentschrift Nr. 219771 das Wasch- mittel, durch welehes z. B. Ammoniak absorbiert werden soll, mit einer die Gastempera. tur über- steigenden Temperatur auf die Gase einwirken lässt. Wenn beispielsweise das Absorptionsmittel in Wasser gelöst ist, welches eine höhere Temperatur als die Gase hat, so wird durch das heisse
Wasser die Wärme der Gase gesteigert und ein Teil des Wassers verdampft. Das Volumen der
Gase wird durch die Wasserdämpfe über den Taupunkt des unerwünschten Bestandteils ver- mehrt.
Statt das Absorptionsmittel zu erwärmen, kann man auch Wasserdampf oder andere
Dämpfe (überhitzt oder nicht überhitzt oder von höherer Spannung als die Gase) in die Gase einführen und dadurch deren Temperatur und Volumen steigern oder dieses Mittel gleichzeitig mit der erwiirmten Absorptionstlüssigkeit anwenden. Wenn die besonderen Verhältnisse nicht gestatten, Teerbildung zu vermeiden, so kanu man zuerst den Teer abscheiden und dann die- jenigen Teeröle und anderen Gasbfstandteile aus den Gasen entfernen, welche entsprechend der
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur getrennten Gewinnung praktisch einheitlicher und reiner Teerhestsnd- teile bei der Reinigung von Kohlendestillationsgasen mittels stufenweiser Kühlung oder stufen-
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