DD154635A1

DD154635A1 - Verfahren zum abtrennen von gasfoermigen verunreinigungen aus gasen oder gas-dampfgemischen

Info

Publication number: DD154635A1
Application number: DD22535180A
Authority: DD
Inventors: Klaus Schmidt; Ulrich Werner; Gotthard Hustig
Original assignee: Klaus Schmidt; Ulrich Werner; Gotthard Hustig
Priority date: 1980-11-20
Filing date: 1980-11-20
Publication date: 1982-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von gasfoermigen Verunreinigungen aus Gasen oder Gas-Dampf-Gemischen bei tiefen Temperaturen mittels des Kondensationsprinzips. Das Verfahren ist besonders geeignet zur Entfernung von Ammoniak aus dem Purge-Gas der Ammoniaksynthese. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, beim Gegenstromwaermeaustausch die Ausnutzung des Kaelteinhalts der abgeschiedenen Verunreinigungen moeglichst verlustlos zu ermoeglichen, was durch Erniedrigen deren Verdampfungsbereichs oder anders ausgedrueckt, durch Erweiterung des Temperaturbereiches der Verdampfung erfolgt, indem tiefersiedende Komponenten aus Stoffstroemen des Verfahrens zugemischt werden.

Description

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Verfahren zum Abtrennen von gasförmigen Verunreinigungen aus Gasen oder Gas-Dampf-Gemischen.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Abtrennung höhersiedender, gasförmiger Verunreinigungen aus einem tiefersiedenden Gas bzw. Gasgemisch mittels Tieftemperaturgaszerlegung. Anwendungsobjekte können beispielsweise sein: Die Reinigung eines Ar/Co/Np-Gemisches von Kohlenwasserstoffen, das bei der Erdölverarbeitung anfällt, oder die Abtrennung von Ammoniak' aus einem CH./Ar/lTp/Ej-Gemisch, das als Purgegas der Ammoniaksynthese ansteht.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die Entfernung von Ammoniak wurden bisher folgende Verfahren angewendet:

- Absorption an Wasser mit anschließender Wasserentfernung aus dem Purge-Gas durch Adsorption. Dieses Verfahren hat die Nachteile, daß • bei Störungen Wasser oder Ammoniak in den Tieft emperatur-

teil der Anlage gelangt und dort zu Versetzungen führt; . mit dem ausgewaschenen Ammoniak Produktionsverluste und

Umweltverschmutzung auftreten und . ein trockenes Gas durch die Wäsche befeuchtet wird und unter Aufwendung von Betriebsmitteln wieder getrocknet werden muß.

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Absorption an Wasser mit anschließender Wasserentfernung aus dem Purge-Gas durch Adsorption und NH--Rückgewinnung durch Rektifikation.

Hierbei entfallen die o.g„ Nachteile des EHo-Verlustes verbunden mit Umweltverschmutzung. Zusätzlich tritt hierbei der Wachteil auf, daß die NH~-Rückgewinnung mit hohem Betriebsmittelaufwand verbunden ist.

Partielle Kondensation durch Fremdkühlung mit einem entsprechenden Kältekreislauf und Entfernung der im Gas verbleibenden HHo-Spureη durch Adsorption. Nachteile dieses Verfahrens sind

• hoher Ausrüstungsbedarf

• hoher Betriebsmittelbedarf

Diese bekannten technischen Lösungen-sind beschrieben im Vortrag A 3·35 zum Internationalen Kältekongreß Moskau.

In der DDR-Patentschrift 136339 wird die NH--Entfernung nach einem Druckswing-Adsorptionsverfahren vorgeschlagen. Diese Lösung hat den Nachteil, daß sie in die Synthesegasverdichtung eingreift und dort zu Störungen des Betriebsregimes führen kann.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden. Aufgabe der Erfindung ist es, den Prozeß der Abtrennung der gasförmigen Verunreinigungen aus Gasen einfacher zu gestalten und den apparativen Aufwand zu senken. Darüber hinaus soll der Kälteinhalt der abzuscheidenden Verunreinigungen möglichst verlustlos für den Prozeß genutzt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Das geschieht, indem das zu reinigende Rohgas vor einem Abscheider für höhersiedende Bestandteile -(Verunreinigungen) gering entspannt wird, die flüssig abgeschiedenen Verunreinigungen weitgehend entspannt werden und in diese Fraktion

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hinein - zwecks Erniedrigung deren Verdampfungsbereichs entweder ein geringer Anteil ungereinigten Rohgases und/ oder ein geringer Anteil des gereinigten Rohgases hinein entspannt wird.

(Restliche Spuren von Verunreinigungen werden adsorptiv entfernt).

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft wie folgt ab: Ein mit einer oder mehreren höhersiedenden Komponenten verunreinigtes (originäres) Rohgas wird im indirekten Wärmeaustausch mit dem von Verunreinigungen weitestgehend befreiten und teilentspannten (sekundärem) Rohgas und mit dem Strom der abgetrennten höhersiedenden Verunreinigungen, der bis gering über Atmosphärendruck entspannt wurde, so weit abgekühlt, daß bei der folgenden Entspannung um wenige 0,1 MPA der Tripelpunkt der höhersiedenden Komponenten nicht unterschritten wird.

In einem Abscheider wird die Fraktion der höhersiedenden Komponenten vom originärem, jedoch gekühltem Rohgasstrom abgetrennt, flüssig entnommen und über eine Drosselarmatur entspannt .

In diese entspannten Verunreinigungen hinein erfolgt eine Zumischung einer geringen Menge des originären Rohgasstromes, ehe im Gegenstrom zum originärem Rohgas die Aufwärmung der Verunreinigungen erfolgt*

Diese Zumischung einer geringen Rohgasmenge ist erforderlich, um die Verdampfung der flüssig abgeschiedenen Verunreinigungen über einen größeren Temperaturbereich "gleitend" durchzuführen und die Aufgabe der Erfindung überhaupt lösen zu können. Die Entfernung der im sekundären Rohgas noch enthaltenen Spuren an Verunreinigungen erfolgt in bekannter Weise in einer umschaltbaren Adsorptionsvorrichtung« Das sekundäre Rohgas wird ebenfalls im Gegenstrom zum originärem Rohgas bis dicht an. dessen Eintrittstemperatur am v/armen Ende des für alle drei Stoffströme gemeinsamen Wärmeübertragers aufgewärmt.

Für das vorbeschriebene, allgemeingültige Verfahrensprinzip werden keine Zustandswerte angegeben, da diese je nach dem zu zerlegenden Gasgemisch verschieden sind.

Ausführungsbeispiel

Als ein mögliches Ausführungsbeispiel wird die Reinigung des Purgegases der Ammoniaksynthese ausgewählt. Die Zustandspunkte und eine diesen entsprechende Gaszusammensetzung sind in der nachstehenden Übersicht aufgeführt.

Zustandspunkte:	1 (orig.	5	(sek_e	8 (Verunrei
	Rohgas)		Eohgas)	nigung)
Druck (MPa)	10		9,0	0,105
Temp. (K)	300		298	298
Vol. % H₂	60,9		61,6	30,0
Vol. % N₂	19,9		20,2	10,0
Vol. % Ar	•5,1		. 5,2	2,5
Vol. % CH₄	12,7		12,9	7,5
Vol. % HH₃	1,4		0,1	50,0

Gemäß Figur 1 tritt durch Rohrleitung 1 Rohgas ^ Ar/Np/Kp/CHe)-Gemisch) in den Wärmeübertrager 9 der Anlage ein, wird dort im Gegenstrom zu den Zerlegungsprodukten abgekühlt und partiell kondensiert.

Der am kalten Ende des Wärmeübertragers bestehende Zustand des Zweiphäsengemisches erfährt nach Durchgang durch Leitung 2 in der Drosselarmatur 11 eine geringe Druckabsenkung. Mit diesem verminderten Druck tritt das Rohgas über Leitung 3 in den Abscheider 10 ein. Durch Leitung 4 gelangt das gereinigte Rohgas in den Wärmeübertrager, wo es im 'Gegenstrom zum Rohgas bis dicht an dessen Eintrittstemperatur erwärmt wird, um durch Leitung 5 die Anlage zu verlassen. Die flüssig abgeschiedenen Verunreinigungen gelangen durch Leitung 6 zur Drosselarmatur 12, wo sie bis dicht an den Atmosphärendruck entspannt werden und strömen dann in Leitung 7 zum Wärmeübertrager, in dem sie bis dicht an die Rohgaseintrittstemperatur erwärmt werden.

Jedoch erfolgt"vor dein Eintritt in den Wärmeübertrager eine Zumischung von entweder originärem Rohgas oder von gereinigtem Rohgas oder von beiden Strömen, wobei die Entspannung dieser Ströme jeweils in den Drosselarmaturen 13 oder Ή erfolgt.

Claims

Erfiridungs anspruch. ·

Verfahren zum Abtrennen von gasförmigen Verunreinigungen aus Gasen oder Gas-Dampf~Gemischen durch partielle Kondensation der höhersiedenden Komponenten ohne Anwendung von Fremdkälte mittels Wärmetausch, Abscheidung dieser Komponenten und Entspannung derselben, gekennzeichnet dadurch, daß das zu reinigende Gasgemisch vor einem Abscheider geringfügig entspannt wird und/oder ein geringer Teilstrom desselben vor der Entspannung in den Abscheider entnommen und zwischen Wärmeübertrager (9) und Entspannungsax-matur (12) den abgeschiedenen Komponenten entspannt zugemischt wird, oder daß ein Teilstrom des gereinigten Gases nach oder aus dem Abscheider entnommen und zwischen EntSpannungsarmatur (12) und Wärmeübertrager (9) den abgeschiedenen Komponenten entspannt zugemischt wird.

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