DD122368B1 - VtPiFAHREN ZUR GEWINNUNG VON ARGON - Google Patents

Description

VEB Leuna-Werke Leuna, 10. 04. 1981

"Walter Ulbricht"

LP 7561

Titel der Erfindung

Verfahren zur Gewinnung von Argon

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren kann angewendet werden bei der Gewinnung von Argon bei gleichzeitiger Gewinnung von Wasserstoff, Stickstoff und Methan aus Restgasen der Ammoniaksynthese. Es ist besonders geeignet, Argonverluste zu vermeiden, wenn neben einer Ammoniaksyntheseanlage andere Synthesegasverbraucher, beispielsweise eine Metbanolsynthese und/oder eine Hydrierung und/oder andere Sauerstoffverbraucher gleichzeitig betrieben werden. Es läßt sich gut in vorhandene Technologien der Luftzerlegung, der Synthesegaserzeugung und -verarbeitung einfügen·

- 2 - 189718

Charakteristik der bekannten Lösungen

Es ist allgemein bekannt, daß man der Obersäule einer Luftzerlegungsanlage eine relativ große Menge einer Seitenstromfraktion gasförmig abnimmt, diese Seitenstromfraktion einer Tieftemperatur-Destillation unterzieht, die in der 1. Stufe dieser Tieftemperatur-Destillation im Sumpf anfallende relativ große Menge Kondensat in die Obersäule der Luftzerlegungsanlage zurückführt und das Kopfprodukt der 1. Stufe als Roh-Argon zur weiteren Aufbereitung und Gewinnung von reinem Argon verwendet. Mit einem solchen Verfahren ist es nicht möglich, Argon in den Anlagen zur Tieftemperatur-Destillation der Ammoniak-Syntheserestgase zu produzieren und gleichzeitig Wasserstoff, Stickstoff und Methan zu gewinnen, da die relativ große Menge der Seitenstromfraktion in unmittelbarer Verbindung mit der Luftzerlegungsanlage verarbeitet wird.

Es ist weiterhin allgemein bekannt, Synthesegas durch Vergasung fester, flüssiger und/oder gasförmiger Brennstoffe durch Einsatz von Sauerstoff und/oder Luft als Vergasungsmittel autotherm zu erzeugen, die so erzeugten Synthesegase nach ihrer Reinigung der Ammoniak-Synthese zuzuleiten und aus dem Restgas der Ammoniak-Synthese das Argon bei gleichzeitiger Gewinnung von Wasserstoff, Stickstoff und Methan durch Tieftemperatur-Destillation abzutrennen. Bei diesem Verfahren ist die gewinnbare Argon-Menge begrenzt durch den Argon-Gehalt der Vergasungsmittel Sauerstoff und/oder Luft. Insbesondere ist die Begrenzung des Argon-Gehaltes im Sauerstoff gegeben, wenn der Sauerstoff außer zur Herstellung von Synthesegas für die Ammoniak-Synthese noch an andere Verbraucher geleitet wird und diese Verbraucher hohe Reinheitsforderungen an den Sauerstoff stellen. In diesem Verfahren ist es nicht möglich, das Argon im Synthesegas anzureichern bzw. auf einen betrieblich vorgegebenen Wert einzuregeln«

Darüber hinaus ist allgemein bekannt, die Einstellung des Wasserstoff-Stickstoff-Verhältnisses in dem durch Vergasung

-з- 189718

fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe hergestellten Ammoniak-Synthesegas wie 3 : 1 durch Zumischen von reinem Stickstoff in dieses Synthesegas vorzunehmen und/oder einen Teil des für die Ammoniak-Synthese erzeugten Synthesegases mittels luft als Vergasungsmittel herzustellen und/oder in einem Sekundärreformer Luft zur Herstellung von Ammoniak-Synthesegas zu verwenden. Auch bei diesem Verfahren ist die aus Syntheserestgasen gewinnbare Argon-Menge durch den Argon-Gehalt des Vergasungsmittels Sauerstoff und/oder Luft begrenzt. Eine Anreicherung und Regelung des Argon-Gehaltes ist nicht möglich.

Schließlich ist bekannt, Argon aus Gasgemischen zu gewinnen, die durch Tiefkühlung gereinigt der Ammoniaksynthese zugeführt werden. Dazu werden die bei der Synthesegasreinigung mittels Tiefkühlung erhaltenen argonhaltigen Kondensate von darin enthaltenen Sauerstoff, Kohlendioxid und gegebenenfalls Methan weitgehend befreit, dem Synthesegas wieder zügemischt und das Argon aus dem bei der Ammoniaksynthese im Kreislauf geführten Gas gewonnen (DE-PS 1 076 098). Das Verfahren ist nur anwendbar, wenn die Synthesegasreinigung durch Tiefkühlung erfolgt, bei der neben anderen Komponenten das Argon in großem Maße aus dem Synthesegas entfernt wurde. Auch bei diesem'.Verfahre η ist die aus den Syntheserestgasen gewinnbare Argonmenge durch den Argongehalt des Vergasungsmittels Sauerstoff und/oder Luft begrenzt, da bei dem beschriebenen Verfahren höchstens so viel Argon dem Synthesegas für die Ammoniaksynthese zugemischt werden kann, wie in dem dafür erzeugten Synthesegas enthalten ist. Eine Anreicherung des Synthesegases mit Argon ist nicht möglich.

Bei allen Verfahren treten die erwähnten Wachteile um so stärker auf, je vielfältiger die verwendeten Synthesegaserzeugungs- und -Verarbeitungsanlagen sind. Insbesondere ist des der Fall, wenn beispielsweise Synthesegaserzeugungsanlagen nach dem Kohle-, öl- und Erdga3vergasungsverfahren mit Luft und Sauerstoff als Vergasungsmittel parallel betrieben

- 4 - 189718

werden, gleichzeitig Synthesegasverarbeitungsanlagen zur Erzeugung von Ammoniak und Methanol vorhanden sind und noch andere Verbraucher von reinem Sauerstoff und/oder von Synthesegas auftreten. Dann kann die durch den Sauerstoff und/oder die Luft in das Synthesegas eingebrachte Argon-Menge nur zum Teil in das Ammoniak-Synthesegas eingeleitet werden und in der Restgaszerlegungsanlage der Ammoniak-Synthese gewonnen werden.

Schließlich ist weiterhin bekannt, Edelgase, insbesondere Kypron und Xenon in Verbindung mit Synthesegaserzeugungsund -Verarbeitungsanlagen zu gewinnen, indem in einer Luftzerlegungsanlage ein in hohem Maße an Krypton und Xenon abgereicherter technologischer Sauerstoff gewonnen, ein oder mehreren beliebigen Synthesegaserzeugungs- bzw. -verarbeitungsanlagen bzw. gegebenenfalls anderen Verbrauchern zugeführt wird und gleichzeitig ein mit Krypton und Xenon angereicherter Sauerstoff aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird. Dieser mit Krypton und Xenon angereicherte Sauerstoff wird dem Synthesegas einer Ammoniaksynthese direkt oder indirekt zugeleitet und das bei der Ammoniaksynthese anfallende Syntheserestgas in einer Syntheserestgaszerlegungsanlage in seine Komponenten getrennt. (DD-PS 84 628) Eine solche Zuführung ist jedoch technisch und ökonomisch nur möglich, wenn durch die dem Synthesegas zugeführten Edelgase die Inertgasmengen im gesamten Synthesegasweg betrieblich vorgegebene Werte nicht überschreitet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der Begrenzung des Argon-Gehaltes im Vergasungsmittel, des Verlustes an Argon bei gleichzeitig vorhandenen anderen Sauerstoff- und/ oder Synthesegasverbrauchern und der Unmöglichkeit des Einstellens des Argon-Gehaltes auf einen betrieblich vorgegebenen Wert zu beseitigen.

- 5 - 189 7 18

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die Argon-Produktion bei gleichzeitiger Gewinnung von Wasserstoff, Stickstoff und Methan erhöht bzw. dessen Rückgang bei ggf. vorhandenen technologischen Veränderungen der der Ammoniak-Synthese vorgeschalteten Anlagen kompensiert werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Anreicherung der Synthesegase für die Ammoniaksynthese mit Edelgasen, Verarbeitung der Synthesegase zu Ammoniak einschließlich der Einstellung des Wasserstoff-Stickstoff-Verhältnisses und Syntheserestgaszerlegung durch Tieftemperaturzerlegung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eins Anreicherung des Argongebaltes in dem Synthesegas für die Ammoniaksynthese vorgenommen wird, indem einer Luftzerlegungsanlage eine argonreiche Seitenstromfraktion abgezogen wird, die 1,2 bis 4 % der der Luftzerlegungsanlage zugeführten Zerlcgungsluft beträgt und bis zu 10 % Argon enthält, diese Fraktion Synthesegaserzeugungsanlagen, in denen Brennstoffe autotherm vergast werden, als Vergasungsmittel, gegebenenfalls im Gemisch mit reinem Sauerstoff und/oder Luft zugeführt wird, der Inertgasgehalt im Synthesegas, der sich im wesentlichen aus dem Gehalt an Argon und Methan zusammensetzt, auf einen Wert von höchstens 3 % und der Argongehalt auf mindestens das 0,3-fache des Inertgasgehaltes einreguliert wird, und aus dem bei der Verarbeitung des ao.mit Argon angereicherten Synthesegases anfallenden Syntheserestgas in bekannter Weise die Komponenten Argon, Wasserstoff, Stickstoff und Methan durch Tieftemperaturzerlegung gewonnen werden»

Aufgrund des vorhandenen Brennstoffbettes ist es aus sicherheits- und regelungstechnischen Gründen besonders vorteilhaft, das mit Argon angereicherte Synthesegas durch autotherme Vergasung fester Brennstoffe zu erzeugen und als Vergasungsmittel die argonreiche Seitenstromfraktion, gegebenenfalls im Gemisch mit reinem Sauerstoff und/oder Luft zu verwenden«

- 6 - 18 9 7 18

Zur Erreichung einer hohen Argonausbeute und Vermeidung der Überschreitung eines betrieblich vorgegebenen Inertgasgehaltes im Synthesegas hat es sich als günstig erwiesen, eine Regelung des Argongehaltes im Synthesegas vorzunehmen. Besonders wirtschaftlich ist es dabei, wenn die Regelung durch Mischung mehrerer Synthesegasarten vorgenommen wird, die mit und ohne der argonreichen Seitenstromfraktion erzeugt wurden.

Neben einer optimalen Argongewinnung erzielt man hohe ökonomische Effekte bei der Luftzerlegung, wenn die an der Luftzerlegungsanlage abgezogene argonreiche Seitenstromfraktion auf 2 bis 3 % der der Luftzerlegungsanlage zugeführten Luftmenge einreguliert wird.

Das Verfahren weist eine besonders günstige Ökonomie aus, wenn der Inertgasgehalt im Synthesegas auf einen Wert zwischen 1 und 2 % einreguliert wird.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von 3 Beispielen und den dazugehörigen Zeichnungen und einem Vergleichsbeispiel näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt das Fließschema eines Verfahrens zur Gewinnung von Argon, V/asserstoff, Stickstoff und Methan, bei dem das Synthesegas für die Ammoniak-Synthese mittels der mit Argon angereicherten Seitenstromfraktion erzeugt wird und die Stickstoffkomponente zur Herstellung des Verhältnisses V/asserstoff zu Stickstoff wie 3 zu 1 durch Zuführung von reinem Stickstoff"aus 'einer Sauerstoffanlage in das Ammoniak-Synthesegas eingebracht wird.

Figur 2 zeigt das Fließschema eines Verfahrens zur Gewinnung von Argon, Wasserstoff, Stickstoff und Methan, bei dem das Synthesegas für die Ammoniak-Synthese mittels eines Gemisches aus der mit Argon angereicherten Seitenstromfraktion und reinem Sauastoff aus Braunkohlenschwelkoks in einer V/inkler-

- ч - 189718

anlage erzeugt wird und die Stickstoff-Komponente durch parallelen Betrieb einer Winkleranlage, in der Braunkohlenechwelkoks unter Verwendung von Luft vergast wird, hergestellt und dieses Synthesegas dem argonreichen Synthesegas zugemischt wird.

Pigur 3 zeigt das Fließschema eines Verfahrens zur Gewinnung von Argon, Wasserstoff, Stickstoff und Methan, bei dem das Synthesegas für die Ammoniak-Synthese durch Vergasung von Braunkohlenschwelkoks mit einem Gemisch aus Luft und der mit Argon angereicherten Seitenstromfraktion als Vergasungsmittel erzeugt wird und das Wasserstoff-Stickstoff-Verhältnis durch Zumischung von reinem Wasserstoff aus einer parallel betriebenen Gaserzeugungsanlage hergestellt wird.

Beispiel 1

Gemäß Figur 1 werden aus einer Luftzerlegungsanlage 1 durch die Leitung 2 20 Tm (N)/h Sauerstoff mit einer Reinheit von SO % zur weiteren Verwendung abgezogen. Durch die Leitung werden aus der Obersäule 3500 m (N)/h eines mit Argon angereicherten Sauerstoff-Konzentrates als Seitenstromfraktion abgezogen. Die Zusammensetzung dieser Seitenstromfraktion beträgt ca. 10 % Argon und 3 % Stickstoff, der Rest ist Sauerstoff.

Die Seitenstromfraktion wird der Druckvergasungsanlage 4 zugeführt, in der das Heizöl aus Leitung 5 mit Dampf aus Leitung 6 und der Seitenstromfraktion umgesetzt wird. Die Druckvergasung arbeitet bei einem Druck von 35 at. Das erzeugte Synthesegas hat nachstehende Zusammensetzung: 46,8 % Wasserstoff, 45,5 % Kohlenmonoxid, 3 % Kohlendioxid, 1,5 % Stickstoff, 2,9 % Argon und 0,3 % Methan.

Es wird durch die Leitung 7 in die Konvertierungsanlage 8 eingeleitet, dort das im Synthesegas enthaltene Kohlenmonoxid mit Wasserdampf bei Temperaturen oberhalb 370 ⁰C katalytisch bis auf 3 % in Kohlendioxid und Wasserstoff umgewandelt und dieses Gas über die Leitung 9 in die Druckwasserwäsche 10 eingeleitet. Darin erfolgt die Entfernung

- 8 - 189 7 18

des Kohlendioxids aus dem Gas bis auf etwa 1,6 %. Das so gereinigte Gas wird über die Leitung 11 der Kompressorenanlage 12 zugeführt, dort auf ca. 240 at verdichtet und über die Leitung 13 in die Kupferlaugewäsche 14 eingeführt· Darin erfolgt die Entfernung des restlichen Kohlenmonoxida und Kohlendioxids mit ammoniakalischer Kupferazetatlösung. Das gereinigte Gas wird durch die Leitung 15 weitergeleitet. Gleichzeitig werden aus der Luftzerlegungsanlage 1 durch die Leitung 16 3,7 Tnr(li)/h Stickstoff abgezogen und dem gereinigten Synthesegas der Leitung 15 zugemischt. Das so gemischte Gas wird als Ammoniaksynthesegas durch die Leitung 17 der Ammoniakanlage 18 zugeführt und hat folgende Zusammensetzung: 73,0 % Wasserstoff, 24,3 % Stickstoff, 2,45 % Argon und 0,25 % Methan· In der Ammoniakanlage 18 erfolgt die katalytische Umwandlung zu Ammoniak, das durch die Leitung 19 zur weiteren Verwendung abgezogen wird. Bei der Technologie der Ammoniakerzeugung reichern sich im Kreislaufgas die Inerten Argon und Methan an. Zur Einhaltung des Inertgasspiegels wird aus der Kreislaufgasleitung 20 durch die Leitung 21 Kreislaufentspannungsgas mit nachstehender Zusammensetzung abgezogen: 52,5 % Wasserstoff, 17,5 % Stickstoff, 27,2 % Argon, 2,8 % Methan. Das Kreislauf entspannungsgas wird der Ammoniaks.yntheserestgas Zerlegungsanlage 22 zugeführt und dort durch Tieftemperaturzerlegung in seine Komponenten Wasserstoff, Stickstoff, Argon und Methan zerlegt. Dabei werden 250 m (N)/h Argon bezogen auf 1 Tnr (N)/h Kreislaufentspannungsgas durch die Leitung 23 zur weiteren Verwendung abgezogen. Die Fraktionen Wasserstoff, Stickstoff und Methan verlassen durch die Leitungen 24, 25 und 26 die AmmoniaksyntheserestgasZerlO-gungsanlage 22 zur weiteren Verwendung.

Beispiel 2

Gemäß Figur 2 werden aus der Luftzerlegungsanlage 1 durch die Leitung 2 20 Tnr(N)/h Sauerstoff mit einer Reinheit von 99 % abgezogen. Davon werden 10 Tm (N)/h durch die

18 9 7 18

Leitung 27 zur weiteren Verwendung anderen Sauerstoff-Verbrauchern zugeführt, während 10 Tnr(N)/h durch die Leitung in das Mischrohr 29 eingeleitet v/erden.

Gleichzeitig werden durch die Leitung 30 aus der Luftzerlegungsanlage 1 3500 nr(N)/h eines mit Argon angereicherten Sauerstoff-Konzentrates als Seitenstromfraktion abgezogen und in wechselnden Mengen je nach den betrieblichen Bedingungen über die Leitung 31 in das Mischrohr 29 eingeleitet. Die Seitenstromfraktion enthält ca. 10 % Argon und 3 % Stickstoff, Rest Sauerstoff« Die Menge der in das Mischrohr eingespeisten Seitenstromfraktion wird mit dem Regelventil in Abhängigkeit von der Sauerstoff-Konzentration am Analysengerät 33 eingestellt und kann entsprechend den Vorgaben zwischen 0 und 3500 m (N)/h schwanken. Die Vorgaben können dabei von der Produktionshöhe für die Argon-Produktion, den Anforderungen anderer Verbraucher an die Sauerstoffreinheit, der Art und der Zahl der gleichzeitig in Betrieb befindlichen Synthesegaserzeugungsanlagen und den Produktionsverhältnissen in parallelbetriebenen, anderen Synthesegasverarbeitungsanlagen beeinflußt werden. Soll laut Vorgabe beispielsweise ein Argon-Methan-Verhältnis von 1 zu 1 im Synthesegas vorhanden sein, und soll dabei die Konzentration der Inertanteile Argon plus Methan im Synthesegas für die Ammoniak-Synthese 1,7 % nicht überschritten werden, so sind die Mengen der durch die Leitung 28 sowie durch das Regelventil 32 und die Leitung 31 in das Mischrohr 29 eingeleiteten Teilströme im Verhältnis von 10 zu 2,3 einzustellen. Soll dagegen der Inertanteil Argon plus Methan im Synthesegas nur 1,3 % betragen, so ist die Zumischung der durch das Regelventil 32 und die Leitung 31 in das Mischrohr 29 eingeleiteten Menge gleich Null. Die nicht in das Mischrohr 29 eingesetzte Menge der Seitenstromfraktion der Luftzerlegungsanlage wird im allgemeinen durch die Leitung 34 anderen Verbrauchern zugeführt oder über Dach geleitet«, Es kann auch die Menge der durch die Leitung 30 aus der Luftzerlegungsanlage 1 abgezogenen Seitenstromfraktion auf die durch das Regelventil 32 dem Mischrohr 29 zugeführten Menge reduziert

- ю - 18 9 7 18

werden, wobei die Llindestmenge von 2200 m (N)/h zur Einhaltung der Parameter der anderen Produkte der Luftzerlegungsanlage 1 nicht unterschritten werden darf. Der im Mischrohr 29 hergestellte Vergasungssauerstoff wird durch die Leitung 35 einer Winkleranlage 36 zugeführt und dort durch Vergasung von Braunkohlenschwelkoks zusammen mit Dampf Synthesegas mit den in der Tabelle 1 aufgeführten Analysen erzeugt. Die V/erte gelten für den Inertgasanteil Argon plus Methan gleich 1,7 % bzw« 1,3 % bei einem Argon-Methan-Verhältnis von etwa 1 zu bzw. 1 zu 2 im Synthesegas für die Ammoniak-Synthese (siebe Tabelle 2).

Tabelle 1 Zusammensetzung des Synthesegases aus der Winkleranlage 36

Menge Seitenstromfraktion bezogen auf Menge Sauerstoff gesamt H_P CO CO₉ N₂ Ar CH₄

C. C

23	%	39	,6	32	,8	24	,9	1	,0	0	,7	1	C\ (rf ) \J /O
0	%	39	,8	33	,0	25	,0	1	,0	0	,2	1	r\ c/ » U /0

Das so erzeugte Synthesegas wird aus der Winkleranlage 36 durch die Leitung 37 abgeführt. Parallel zu dieser Gaserzeugung werden in einer weiteren Winkleranlage 38 38 Tm (N)/h Synthesegas durch Vergasung von Schwelkoks mit Luft und Dampf erzeugt. Dieses Synthesegas enthält 14 % Wasserstoff, 54 % Stickstoff, 22 % Kohlenmonoxid, 9 % Kohlendioxid und wird zwecks Zuführung der Stickstoffkomponente durch die Leitung 39 dem Synthesegas in Leitung 37 zugemischt. Durch die Leitung 40 wird das gemischte S-ynthesegas der Entschwefelungsanlage 41 und über die Leitung 42 der Konvertierungsanlage 43 zugeführt, dort bei Normaldruck das Kohlenmonoxid bis auf 4 % zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt. Schließlich wird das Gas durch die Leitung 44 der Kompressionsanlage 45 zugeführt, dort auf 28 at verdichtet, durch die Leitung 46 der Druckwasserwäsche 10 zu-

- 11 - 18 9 7 18

geführt und darin das Kohlendioxid bis auf ca. 1,6 % entfernte Das Synthesegas wird danach über die Leitung 11 der Kompressorenanlage 12 zugeführt, in der die Verdichtung auf 240 at erfolgt» Analog Beispiel 1 wird das Synthesegas durch die Leitung 13 der Kupferlaugewäsche 14 zur Entfernung аез restlichen Kohlenmonoxids und Kohlendioxids zugeführt und mit der in. der Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung durch die Leitung 17 in die Ammoniak-Anlage 18 eingeleitet.

Tabelle 2 Zusammensetzung des in die Ammoniak-Anlage 18 eingespeisten Synthesegases

Menge Seitenstromfraktion bezogen auf Menge Sauerstoff gesamt H₀ N₂

23 %	73	,7	24,	б	0	,85	0,	85 %
О %	74	,0	24,	7	0	,45	0,	85 %

Aus der Ammoniak-Anlage wird das erzeugte Ammoniak durch die Leitung 19 zur weiteren Verwendung abgezogen. In dem Kreislaufgas der Ammoniak-Anlage 18 reichern sich die Inertgase Argon und Methan an. Aus der Kreislaufgasleitung 20 wird deshalb durch die Leitung 21 Kreislaufentspannungsgas mit der in der Tabelle 3 angeführten Zusammensetzung abgezogene

Tabelle 3 Zusammensetzung des Kreislaufentspannungsgases

Menge Seitenstrom-	52	H2	N2	5	Ar	CH4
fraktion bezogen	52	,5	17,	5	15	15 %
auf Menge Sauer		,5	17,		10,4	19,6 %
stoff gesamt
23 %
0 %

- 12 - 189 7 18

Das Kreislaufentapannungsgas wird der Ainmoniak-Syntheserestgaszerlegungsanlage 22 zugeführt, dort durch Tieftemperaturzerlegung in seine Komponenten Wasserstoff, Stickstoff, Argon und Methan zerlegt und dabei je nach den Vorgaben zwi-

3 3

sehen 135 und 95 m (N)/h Argon bezogen auf 1 Tm (N)/h Kreislaufentspannungsgas durch die Leitung 23 abgezogen. Die Fraktionen Wasserstoff, Stickstoff und Methan verlassen die Ammoniak-Syntheserestgaszerlegungsanlage 22 durch die Leitungen 24, 25 und 26 zur weiteren Verwendung.

Beispiel 3

Gemäß Figur 3 werden in der Luftzerlegungsanlage 1 durch die Leitung 2 20 Tirr(N)/h Sauerstoff mit einer Reinheit von 99 % zur weiteren Verwendung abgezogen. Durch die Leitung 3 werden 3500 m(N)/h eines mit Argon angereicherten Sauerstoff-Konzentrates als Seitenstromfraktion aus der Obersäule der Luftzerlegungsanlage 1 abgezogen und in das Mischrohr 29 eingespeist«, Die Seitenstromfraktion enthält ca. 10 % Argon und 3 % Stickstoff, Rest Sauerstoff. Gleichzeitig werden durch die Leitung 47 27 Tm (li)/h Luft in das Mischrohr 29 eingespeist und das so durch Mischung hergestellte Vergasungsmittel durch die Leitung 48 der Winkleranlage 38 zugeführt. Dort wird ein Synthesegas erzeugt, das folgende Zusammensetzung hat: 20,4 % Wasserstoff, 24,5 % Kohlenmonoxid, 13,0 % Kohlendioxid, 40,4 % Stickstoff, 1,1 % Argon, 0,6 % Methan. Es wird durch die Leitung 40 der Entschwefelungsanlage 41, durch die Leitung 42 der Konvertierungsanlage 43 und durch die Leitung 44 der Kompressionsanlage 45 zugeführt und hier auf einen Druck von 2*8 at verdichtet. Durch die Leitung 49 verläßt das verdichtete Synthesegas die Kompressionsanlage 45. Parallel dazu werden aus der Leitung 2 10 Tm^(N)/h Sauerstoff mit einer Reinheit von 99 % über die Leitung 28 abgezogen und der Druckvergasungsanlage 4 zugeführt, in der Heizöl der Leitung 5 mit Dampf der Leitung б und dem Sauerstoff der Leitung 28 zu Synthesegas umgesetzt wird. Die Druckvergasung

189 7 18

arbeitet bei einem Druck von 35 at. Das erzeugte Synthesegas hat nachstehende Zusammensetzung:

48,3 % Wasserstoff, 47,3 % Kohlenmonoxid, 3,1 % Kohlendioxid, 0,75 % Stickstoff, 0,25 % Argon und 0,3 % Methan und wird durch die Leitung 7 in die Konvertierungsanlage 8 eingeleitet, Das im Synthesegas enthaltene Kohlenmonoxid wird analog dem Beispiel 1 katalytisch mit Wasserdempf in Kohlendioxid und Wasserstoff umgewandelt und durch die Leitung 9 in die Leitung 49 eingespeist. Damit wird' die Herstellung des für die Ammoniak-Synthese erforderlichen Wasserstoff-Stickstoff-Verhältnisses von 3 zu" 1 gewährleistet. Dieses für die Ammoniak-Synthese geeignete Synthesegas wird durch die Leitung 46 der Druckwasserwäsche 10 zur Entfernung des Kohlendioxids und die Leitung 11 der Kompressorenanlage 12 zugeführt und dort auf ca. 24O at verdichtet. Schließlich wird dieses Synthesegas analog Beispiel 1 durch die Leitung 13 der Kupferlaugewäsche 14 zur restlichen Entfernung von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid zugeführt und verläßt diese durch die Leitung 15 mit folgender Zusammensetzung: 73,9 % V/asserstoff, 24,6 % Stickstoff, 0,95 % Argon, 0,55 % Methan. Dieses Gas wird in die Ammoniak-Anlage 18 eingespeist. Das Ammoniak verläßt die Ammoniak-Anlage 18 durch die Leitung 19 zur weiteren Verwendung. In dem technologisch bedingten Kreislauf der Ammoniak-Anlage 18 reichern sich die Inertgase Argon und Methan an. Deshalb wird aus diesem Kreislauf durch die Leitung 21 Kreislaufentspannungsgas abgezogen, das aus 52,5 % Wasserstoff, 17,5 % Stickstoff, 19,0 % Argon und 11,0 % Methan besteht. Es wird in die Ammoniaksyntheserestgaszerlegungsanlage 22 eingeführt, dort durch Tieftemperaturzerlegung in seine Komponenten Wasserstoff, Stickstoff, Argon und Methan zerlegt und dabei 170 m (N)/h Argon, bezogen auf Tm (N)/h Kreislaufentspannungsgas, gewonnene Durch die Leitung 23 verläßt das Argon und durch die Leitungen 24, 25 und 26 der Wasserstoff, Stickstoff und Methan die Ammoniaksyntheserestgaszerlegungsanlage 22 zur weiteren Verwendung·

1897 18

Beispiel 4

Als Vergleich für die Effektivität des Verfahrens werden in diesem Beispiel Vergleichswerte angeführt, wenn bei den Kombinationen gemäß Figur 1 und 3 nicht die Seitenstromfiaktion der Luftzerlegungsanlage 1 zur Herstellung von Synthesegas für die Ammoniak-Produktion verwendet wird, sondern in dem Beispiel gemäß Figur 1 reiner Sauerstoff und in dem Beispiel gemäß Figur 3 nur Luft und reiner Sauerstoff als Vergasungsmittel eingesetzt werden.

Dann ergeben sich folgende Zusammensetzungen für die Synthesegase:

Figur 1, Beispiel 1

	Sy-Gas	KH-,-Gas	Kreislaufent	21	0f
	in Ltg. 7	inJLtg. 17	spannungsgas in Ltg.	Ql /Q
H?	48,3	74,65	52,5
co	47,3	-	-	%
CO2	3,1	-	-	%
Nj,	0,75	24,9	17,5
Ar	0,25	0,2	13,3
CH4	0,3	0,25	16,7

Figur 3, Beispiel 3

Sy-Gas

in Ltg. 40 in^Ltg. 15

NH ..-Gas

-5 τ

Kreislaufentspanηungsgas in Ltg. 20

H2	20,5	74,2
CO	24,7	-
CO2	13,0	-
H2	40,6	24,8
	0,6	0,45
CH,	0,6	0,55

52,5

17,5 13,5 16,5

- 15 - 189 7 18

Die Zusammensetzung der Synthesegase gemäß Kombination der Figur 2 ohne Verwendung der Seitenstromfraktion zur Synthesegaeherstellung ist bereits in den Tabellen des Beispiels in der Zeile Null % Seitenstromfraktion bezogen auf die Menge Sauerstoff gesamt ausgewiesen.

Bei den beispielsweisen Ausführungsformen lassen sich im Vergleich zu Beispiel 4 (gerru Stand der Technik) folgende Argon-Mengen gewinnen (in m Ql) Argon pro Tm (N) Kreislaufentspannungsgas):

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3

erfindungsgemäß 250 95 bis 135 170 nach Stand der

Technik gemäß 120 95 120

Beispiel 4

Claims (5)

1. - іб - 18

   Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Gewinnung von Argon bei gleichzeitiger Gewinnung von Wasserstoff, Stickstoff und Methan aus Restgasen der Ammoniaksynthese durch Anreicherung der Synthesegase für die Ammoniaksynthese mit Edelgasen, Verarbeitung der Synthesegase zu Ammoniak einschließlich der Einstellung des Wasserstoff-Stickstoff-Verbältnisses und Syntheserestgaszerlegung durch Tieftemperaturzerlegung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anreicherung des Argongehaltes in dem Synthesegas für die Ammoniaksynthese vorgenommen wird, indem einer Luftzerlegungsanlage eine argonreiche Seitenstromfraktion abgezogen wird, die 1,2 bis 4 % der der Luftzerlegung zugeführten 'Luftmenge beträgt und bis zu 10 % Argon enthält, diese Fraktion Synthesegaserzeugungsanlagen,in denen Brennstoffe autotherm vergast werden, als Vergasungsmittel, gegebenenfalls im Gemisch mit reinem Sauerstoff und/oder Luft zugeführt wird, der Inertgasgehalt im Synthesegas, der sich im wesentlichen aus dem Gehalt an Argon und Methan zusammensetzt, auf einen TVert von höchstens 3 % und der Argongehalt auf mindestens das 0,3fache des Inertgasgehaltes eingeregelt wird und aus dem bei der Verarbeitung des Synthesegases anfallenden Syntheserestgas in bekannter Weise durch Tieftemperaturzerlegung die Komponenten Argon, Wasserstoff, Stickstoff und Methan gewonnen werden.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Argon angereicherte Synthesegas durch autotherme Vergasung fester Brennstoffe erzeugt wird, wobei als Vergasungsmittel die argonreiche Seitenstromfraktion, gegebenenfalls im Gemisch mit reinem Sauastoff und/oder Luft, verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Argongehaltes im Synthesegas durch Mischung mehrerer Synthesegasarten vorgenommen wird, die mit und ohne der argonreichen Seitenstromfraktion erzeugt wurden.

   - 17 - 189718
4. 4. Verfahren nach Punkt 1 bia 3> dadurch gekennzeichnet, daß die an der Luftzerlegungsanlage abgezogene argonreiche Seitenstromfraktion auf 2 bia 3 % der der Luftzerlegungsanlage zugeführten Luftmenge einreguliert wird.
5. 5. Verfahren nach Punkt 1 Ьіэ 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Inertgasgehalt im Synthesegas auf einen Wert zwischen 1 und 2 % einreguliert wird.

   Hierzu gehören 3 Blatt Zeichnung