DD159291A1 - Verfahren zur gewinnung einer fraktion hochsublimierender bestandteile - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Gewinnung einer Fraktion hochsublimierender Bestandteile mit dem Ziel, die in der erdoelverarbeitenden und chemischen Industrie anfallenden schwefelwasserstoff- und/oder kohlenoxidhaltigen Gasgemische zu einem hoeheren Gebrauchswert aufzuarbeiten. Die Gasgemische in Fraktionen zu zerlegen durch partielle Kondensation bei gleichzeitiger Gewinnung einer hochsublimierenden Fraktion, einer Wasserstoff- und einer Brenngasfraktion als Aufgabe, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass das schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltige Gasgemisch unter Druck bis in die Naehe der hoechsten Sublimationstemperatur der Einzelkomponenten abgekuehlt, einem ersten Abscheider zugefuehrt, dort mit hoehersiedenden Komponenten angereichert und fluessig abgeschieden, danach entspannt und wieder erwaermt wird. Die im Abscheider anfallende Roh-Wasserstoff-Fraktion wird einer Waesche unterzogen und/oder einer Adsorptionsanlage zugefuehrt. Die hochsublimierenden Bestandteile sind enthalten in zwangsweise anfallenden Abfallgasen. Das Verfahren kann fuer neu zu installierende als auch fuer vorhandene Technologien verwendet werden.

Description

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VEB Leuna-Werke Leuna, den 21. 4·· 1981

"Walter Ulbricht"

LP 8107 Titel der Erfindung

Verfahren zur Gewinnung einer Fraktion hochsublimierender Bestandteile

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren kann angewendet werden in der chemischen Industrie bei der Reinigung von Schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemischen zum Zwecke ihrer weitgehenden stoffwirtschaftlichen Weiterverwendung. Es ist besonders zur Reinigung von zwangsweise anfallenden Abfallgasen bei gleichzeitiger Gewinnung des in Gasgemischen enthaltenen Wasserstoffs, des Schv/efelwasserstoffs und/oder des Kohlendioxids geeignet« Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können sowohl neu zu installierende als auch bereits vorhandene Technologien ergänzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Gas-Dampf-Gemische nach dem Tieftemperatur_vjyerfahren in ihre Komponenten zu trennen, indem das Gemisch unter Druck abgekühlt, in einen Abscheider entspannt und beide im Abscheider entstandenen Phasen zur Kühlung des Gasgemisches verwendet werden. Dabei wird der Kältehaushalt des

Prozesses durch Drosselentspannung gedeckt· Es erfolgt an keiner Stelle des Prozesses eine Fremdkühlung. Die.entstandenen Phasen können auch nach ihrer Trennung im Abscheider einein zweiten oder mehreren Abscheidern zugeführt werden und "dieselben Abtrennungen durchlaufen (DD-PS 47120)* Das Verfahren beschreibt Jedoch nur Gas-Dampf»Gemische allgemein« Für die Gewinnung von in Gas-Dampf-Gemischen enthaltenen hochsublimierenden Bestandteilen wie Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid bei gleichzeitiger Gewinnung von in Gas-Dampf-Gemischen enthaltenen tiefsiedenden Komponenten wie Wasserstoff _? werden keine Anleitungen zum technischen Handeln ver~ mittelt. Es berücksichtigt nicht, daß in dem Gasgemisch Komponenten enthalten sein können, die einen sehr hohen Tri~ pelpunkt haben, deshalb bei der Abkühlung des Gasgemisches in den Wärmeübertragern ausfrieren und die Trennapparatur funktionsuntüchtig machen*

Darüber hinaus ist bekannt, Gasgemische mit Komponenten stark unterschiedlicher Flüchtigkeit durch partielle Kondensation unter Druck zu zerlegen, indem das Gasgemisch soweit abgekühlt wird, daß die höhersiedende(n) Komponente(n) im wesentlichen als Kondensat vorliegt(en)_e Der Kältehaushalt des Prozesses wird durch einen Kältekreislauf gedeckt, indem mindestens ein Teil des vom Kondensat getrennten Gases arbeitsleistend entspannt wird (DD-PS 84031)* Mit dem Verfahren können Gasgemische getrennt werden, die vor ihrer Trennung von hochsublimierenden Bestandteilen, insbesondere von Wasser und Kohlend!oxid, befreit worden sind« Das Verfahren kann nicht angev/endet werden, wenn in dem ^Jzu zerlegenden Gasgemisch hochsublimierende Bestandteile, insbesondere Schwefelwasserstoff und/oder Kohlendioxid enthalten sind und diese Bestandteile nicht vor der Tieftemperaturbehandlung aus dem Gasgemisch entfernt warden. Es berücksichtigt nicht, daß die zu entfernenden hochsublimierenden Komponenten gesundheits- und umweltschädigende Komponenten sein können und für ihre Entfernung besondere technologische Schritte erforderlich wären.

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Beide Verfahren haben gemeinsam den Nachteil, daß bei einer Entfernung der hochsublimierenden Bestandteile, insbesondere des Schwefelwasserstoffs, vor der Tieftemperatrurbehandlung des zu zerlegenden Gasgemisches relativ geringe Konzentrationen enthalten sein können, die die Wirtschaftlichkeit einer solchen Technologie, insbesondere in Verbindung mit einer weiteren Verarbeitung, negativ beeinflußt·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die in der erdölverarbeitenden und chemischen Industrie zu behandelnden bzw. anfallenden Schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemische zu einem höheren Gebrauchswert aufzuarbeiten, wobei eine ökonomische stoffwirtschaftliche Weiterverwendung erfolgt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es bestand deshalb die Aufgabe, die bei der Erdölverarbeitung und/oder der Durchführung von chemischen Synthesen zu behandelnden bzw* anfallenden Schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemische in !Fraktionen zu zerlegen, insbesondere soll die Trennung von Gas-Dampf-Gemischen durch partielle Kondensation bei der Gewinnung einer hochsublimierenden Fraktion bei gleichzeitiger Gewinnung einer Wasserstofftmd einer Brenngasfraktion aus einem schwefe!wasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemisch angewendet, dabei die hochsublimierende Fraktion weiterverwendet und ggf. daraus elementarer Scliwefel gewonnen werden.

Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Gewinnung einer Fraktion hochsublimierender Bestandteile bei gleichzeitiger Gewinnung einer Wasserstoff- und einer Brenngasfraktion aus einem Schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemisch, das außer dem Schwefelwasserstoff und/oder Kohlen-

dioxid im wesentlichen die Komponenten Wasserstoff, Stickstoff, verschiedene Kohlenwasserstoffe und gegebenenfalls auch Kohlenmonoxid enthält, mittels Tieftemperatur-, gegebenenfalls Wasch- und/oder Oxidationsprozessen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Einrichtungen zur Schwefelwasserstoffgewinnung und gegebenenfalls Weiterverarbeitung des gewonnenen Schwefelwasserstoffs mit Einrichtungen zur Tieftemperaturbehandlung kombiniert werden, indem das Schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltige Gasgemisch unter Druck bis in die Nähe der höchsten Sublimationstemperatur der Einzelkomponenten abgekühlt und einem ersten Abscheider zugeführt wird, in dem der Schwefelwasserstoff und/oder das Kohlendioxid zusammen mit den höhersiedendeη Komponenten angereichert und flüssig als Fraktion hochsublimierender Bestandteile abgeschieden, danach entspannt und im Gegenstrom zu dem Schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemisch wieder erwärmt und zur weiteren Verwendung abgezogen werden und die gleichzeitig im ersten Abscheider anfallende gasförmige Roh-Wasserstoff-Fraktion, die noch mit hochsublimierenden Komponenten verunreinigt ist, abgezogen, direkt oder auch nach ihrer Erwärmung einer chemischen oder physikalischen Wäsche und/oder einer Adsorptionsanlage zugeführt wird, in der ö.ie restlichen Verunreinigungen der hochsublimierenden Komponenten, insbesondere der restliche Schwefelwasserstoff und/oder das restliche Kohlendioxid, entfernt werden, die so gereinigte Roh-Wasserstoff-Fraktion auf bekannte Weise in eine Wasserstoff- und eine Brenngasfraktion zerlegt, beide Fraktionen im Gegenstrom zu dem schwefelwasserstoffe und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemisch und/oder der gereinigten Roh-Wasserstoff-Fraktion erwärmt und zur weiteren Verwendung fortgeleitet v/erden und wobei gegebenenfalls die wiedererwärmte und abgezogene, mit Schwefelwasserstoff und/oder Kohlendioxid angereicherte Fraktion hochsublimierender Bestandteile einer an sich bekannten Entfernung des Schwefelwasserstoffs oder einer Oxidation der oxidierbaren Bestandteile und Weiterverwendung der erhaltenen Komponenten zugeführt wird.

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Wird dabei die Ron-Wasserstoff-Fraktion direkt einer Wäsche und/oder einer Adsorptionsanlage zugeführt, so ist es günstig, die Wäsche und/oder Adsorption der Roh-Wasserstoff-Fraktion bei abgesenkter Temperatur vorzunehmen und eine bekannte Waschflüssigkeit, beispielsweise Methanol, zu verwenden» Besonders günstig ist es dann, die Methanolwäsche in der Nähe der höchsten Sublimationstemperatur der Einzelkomponenten, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 238 K und 203 Kj durchzuführen·

Wird die Roh-Wasserstoff-Fraktion erst nach ihrer Erwärmung einer Wäsche und/oder einer Adsorptionsanlage zugeführt, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Wäsche und/oder Adsorption der Roh-Y/asserstoff-Fraktion bei Temperaturen über 293 K, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 293 K und 323 K, durchzuführen· Als besonders vorteilhaft hat sich dann die Verwendung von bekannten Waschflüssigkeiten, beispielsweise Monoethanolamin, erwiesen·

Gute Reinigungseffekte erreicht man_s wenn in der Adsorptionsanlage zur Entfernung der restlichen Verunreinigungen an hochsublimierenden Komponenten aus der Roh-Wasserstoff-Fraktion Silicagel und/oder Molekularsiebe verwendet werden.

Die Zerlegung der gereinigten Roh-Wasserstoff-Fraktion in eine Wasserstoff- und eine Brenngasfraktion kann besonders wirtschaftlich und ohne Zufuhr von Hilfsenergie vorgenommen werden, wenn das mit dem WP 4-7"12O geschützte Verfahren verwendet wird» Bei extrem ungünstigen Parametern der Roh-Wasserstoff-Fraktion, insbesondere hinsichtlich des Druckes und der Zusammensetzung, ist es auch wirtschaftlich, die Zerlegung der Roh-Wasserstoff-Fraktion mit dem im WP 84031 geschützten Verfahren vorzunehmen.

Hoch effektiv arbeitet das Verfahren, wenn die bei der Zerlegung der gereinigten Roh-Wasserstoff-Fraktion anfallende Wasserstoff-Fraktion stoffwirtschaftlich genutzt wird«. Inner-

halb chemischer Betriebskomplexe ist dann der Einsatz als Synthesegas se r stoff bei der Ammoniak- bzw* der Methanol synthese als auch bei der Erdölverarbeitung besonders vorteilhaft·

In der fraktion hochsublimierender Bestandteile sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Komponenten Schwefelwasserstoff und/oder. Kohlendioxid stark angereichert enthalten.

Eine sehr ökonomische Weiterverarbeitung der Fraktion hochsublimierender Bestandteile ist möglich, wenn die Entfernung des in der Fraktion hochsublimierender Bestandteile enthaltenen Schwefelwasserstoffs, ggf* auch des Kohlendioxids, durch eine bekannte Wäsche, beispielsweise mittels Monoethanolamin_? N-Methyl-epsilon-Caprolactam oder IT-Me thylpyrolidon, erfolgt und das bei der Regeneration der Waschflüssigkeit anfallende schwefelwasserstöffhaltige Desorptionsgas im wesentlichen zu Schwefeldioxid und/oder elementarem Schwefel oxidiert und zur weiteren Verwendung abgezogen wird·

Die Weiterverarbeitung der Fraktion hochsublimierender Bestandteile ist besonders einfach, wenn die oxidierbaren Bestandteile durch Zufuhr von Sauerstoff zu Schwefeldioxid und/oder elementarem Schwefel sowie anderen Verbrennungsprodukten oxidiert und zur weiteren Verwendung abgezogen werden*

Dabei ist es besonders wirtschaftlich, wenn die nach der Entfernung des Schwefelwasserstoffs, ggf. auch des Kohlendioxids, verbleibenden Komponenten als weitgehend schwefelwasserstofffreies Abgas zur weiteren Verwendung, vorzugsweise zur stoffwirtschaftlichen Mutzung, ggf.» zur Einspeisung in die Brenngasfraktion, abgezogen werden·

Sehr einfach gestaltet sich die Oxidation der oxidierbaren Bestandteile der Fraktion hochsublimierender Bestandteile bzw» des schwefelwasserstoffreichen Desorptionsgases, insbesondere des Schwefelwasserstoffs, zu elementarem Schwefel,

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wenn diese nach, dem bekannten Claus-rtozeß vorgenommen wird·

Die Ausrüstungen für die ggf· durchzuführenden Waschen und die Regeneration der verwendeten Waschflüssigkeiten können minimiert werden, wenn für beide Waschen dieselbe ·Waschflüssigkeit _? beispielsweise Monoethanolamin, verwendet und in miteinander gekoppelten Einrichtungen vorgenommen wird.

Ausführungsbeispiele ,

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von 2 Beispielen und den dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden*

Beispiel 1 beschreibt die Kombination von Einrichtungen zur Schwefelwasserstoffgewinnung und Weiterverarbeitung des Schwefelwasserstoffs mit Einrichtungen zur Tieftemperaturbehandlung, bei der die gewonnene Roh-Wasserstoff-Fraktion direkt einer Adsorptionsanlage zur Entfernung der restlichen Verunreinigungen an hochsublimierenden Komponenten zugeführt wird* Die gewonnene fraktion hochsublimierender Bestandteile wird in vorhandenen Anlagen weiterverarbeitete

Beispiel 2 beschreibt die Kombination von Einrichtungen zur Schwefelwasserstoffgewinnung und Weiterverarbeitung des Schwefelwasserstoffs zu elementarem Schwefel mit Einrichtungen zur 3ELeftemperaturbehandlung, bei der die Ron-Wasserstoff-Fraktion nach ihrer Erwärmung einer Wäsche und einer Adsorptionsanlage zur Entfernung der restlichen Verunreinigungen an hochsublimierenden Komponenten zugeführt wird· Die gewonnene Fraktion hochsublimierender Bestandteile wird ebenfalls einer Wäsche zur Entfernung des Schwefelwasserstoffs und/oder Kohlendioxids unterzogen. Das bei der Regeneration der Waschflüssigkeit anfallende Regenerationsgas wird zur Herstellung von elementarem Schwefel verwendet.

Die Beispiele 1 und 2 beschreiben die wesentlichen prinzipiellen Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens„ Daneben sind innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens weitere Kombinationen mögliche So kann der gemäß Beispiel 1 beschriebenen Adsorptionsanlage eine Wäsche mit Methanol vorgeschaltet werden, um die Belastung der Adsorber zu verringern,, In diesem Falle ist es sinnvoll, zur Deckung des Kältehaushaltes der Gesamtanlage der Methanolwäsche Fremdkälte zuzuführen,

Auch können die gemäß Beispiel 2 beschriebenen Wäschen mittels Monoethanolamin' und N-Methyl-epsilon-Oaprolactam zu einer gemeinsamen Wäsche mittels Monoethanolamin vereinigt werden, wobei die Roh-Wasserstoff-Fraktion und die Fraktion hochsublimierender Bestandteile in getrennten Sektionen eines gemeinsamen Waschturmes eingeleitet v/erden, bei der Regeneration der Waschflüssigkeit ein gemeinsames Eegeneriergas anfällt, das im Claus~Prozeß weiter aufgearbeitet wird· Es ist auch möglich, auf die Wäsche der Roh-Wasserstoff-Fraktion zu verzichten und nur eine adsorptive Reinigung der Koh-Wasserstoff«Fraktion bei Temperaturen um 298 K vorzunehmen*

Beispielsweise kann auch der in dem Beispiel 2 vorgesehene Claus-Prozeß teilweise oder vollständig durch eine bekannte Schwefeldioxid-Gewinnungsanlage ersetzt werden.

Beispiel 1 .

Gemäß Figur 1 werden durch die Leitung 1 10000 ur (HVh. Abfallgas der Erdölverarbeitung mit einer Zusammensetzung von etwa 53 % H₂₅ 7,5 % N_2S 20 % CH₄, 6 % C₂H₅, 4- % C₅H₃, 3 % O₄H₁₀, 0Λ % Cc⁺, 0,1 % COp und 6 % H_PS mit 4- MPa und 298 K dem Warmetauscher 2 zugeführt, dort bis auf ca. 180 K abgekühlt, dabei teilweise verflüssigt und durch die Leitung 5 in den ersten Abscheider 4- eingeleitet» In dem Abscheider 4 wird der flüssige Anteil, das sind etwa 2000 ur (N)/h mit einer Zusammensetzung von etwa 5 % H₂₅ 1,6 % N_?5 10,7 % CH₄, 18 % C₂H₆,

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18 % C₃H₈, 15 % C₄ ¹¹IO* ^{2 0/}° ^C5⁺ⁱ °'⁴ ^ ^G°2 ^{Und 29}>^{5 5}^ ^H2^S

Fraktion hochsublimierender Bestandteile vom gasförmig verbleibenden Anteil abgeschieden, durch die Leitung 5 dem Entspannungsventil 6 zugeführt, dort bis auf etwa 0,15 JiPa- entspannt, durch die Leitung 7 dem Wärmetauscher. 2 zugeführt, dort im Gegenstrom zu dem Abfallgas bis auf etwa 295 K erwärmt und durch die Leitung 8 abgezogen. Das Gas in der Leitung 8 enthält etwa diegleichen Bestandteile, wie das bei der Erdölverarbeitung gleichzeitig anfallende Reichgas, Es wird deshalb der bekannten und bereits vorhandenen Reichgasreinigungsanlage 9 zugeführt und dort zusammen mit dem durch die Leitung 10 zugeführten Reichgas aufgearbeitet. Durch die Leitung 11 verlassen der in der Reichgasreinigungsanlage 9 gewonnene HpS zusammen mit dem COo und durch die Leitung 12 die als Fraktion gewonnenen schwefelfreien Keichgase die Anlage zur v/eiteren Verarbeitungo Der in dem Abscheider 4 gasförmig verbleibende Anteil von etwa 8000 irr (N)/h wird durch die Leitung 15 und die Leitung 14 oder 15 als Roh-\7asser~ stoff-Fraktion mit einer Zusammensetzung von etwa 65 % H₂, 9 % N₂, 22,3 % CH^, 3 % C₂H₆, 0,5 % C₅H₈, 0,025 % CO₂ und 0,2 % HpS und einem Druck von nahezu 4 ItPa den wechselseitig betriebenen Adsorbern 16 bzw» 17 zugeführt und dort werden der H₂S und das CO₂ bei einer Temperatur von etwa 189 K entfernte Die so von H₂S und CO₂ gereinigte Roh-Wasserstoffiraktion wird durch die Leitung 18 bzw· 19 und die Leitung 20 dem Wärmetauscher 21 zugeleitet* Hier wird die gereinigte Eoh-Wasserstoff-Fraktion bis auf etwa 85 K abgekühlt und teilweise verflüssigt. Durch die Leitung 22 wird die teilverflüssigte Fraktion in den zweiten Abscheider 2J eingeleitet und der verflüssigte Anteil von dem gasförmig verbleibenden Anteil getrennt. Der flüssige Anteil beträgt etwa 2900 κτ(ϊθ/h und enthält noch etwa $60 dt (N)/h H₂* Er wird durch die Leitung 24 dem Entspannungsventil 25 zugeführt, dort bis auf 0,15 bis 0,8 IJPa entspannt, durch die Leitung 26 dem Wärmetauscher 21 und die Leitung 27 dem Wärmetauscher 2 zugeleitet, dabei bis auf ca» 295 K erwärmt und durch die Leitung 28 als Brenngasfraktion zur weiteren Verwendung abgezogen*

Der im zweiten Abscheider gasförmig verbliebene Anteil von etwa 5100 nr(N)/h wird durch die Leitung 29"aus dem zweiten Abscheider 23 als Wasserstoff-Fraktion abgezogen. Diese Fraktion enthält etwa 95 % Wasserstoff_β Sie wird dem Wärmetauscher 21 zugeführt? dort im Gegenstrom zu dem gereinigten Roh-Ho erwärmtj durch die Leitung JO dem Wärmetauscher 2 zugeführtj dort bis auf etwa 295 K erwärmt und durch die Leitung 31 als Ho-Fraktion zur weiteren Verwendung abgezogen. Dabei hat sie einen um den Druckverlust in den Leitungen, Wärmetauschern und Adsorbern verminderten Druck gegenüber dem durch die Leitung 1 zugeführten Abfallgas_e

Bei diesem Prozeß erzielt man folgende Ausbeuten bezogen auf die im Abfallgas der Leitung 1 enthaltenen Menge:

H₂ in Leitung 31 etwa 91,5 %

KW in Leitung 28 etwa 60 %

KW in Leitung 12 etwa $2 %

EgS in Leitung 8 etwa 97,5 %

Beispiel 2

Gemäß Figur 2 werden durch die Leitung 1 analog Beispiel 1 10000 Er(H)/h Abfallgas der Erdölverarbeitung mit den gleichen Parametern, wie im Beispiel 1, dem Wärmetauscher 2 zugeführt, dort bis auf ca» 180 K abgekühlt, dabei teilweise verflüssigt und durch die Leitung 3 in den ersten Abscheider 4 eingeleitet* In dem Abscheider 4 wird der flüssige Anteil, das sind etwa 2000 jar(ß)/h mit der gleichen Zusammensetzung, wie im Beispiel 1, als Fraktion hochsublimierender Bestandteile vom gasförmig verbleibenden Anteil abgeschieden, durch die Leitung 5 äe™· Entspannungsventil 6 zugeführt, dort bis auf etwa O₅15 IiPa entspannt und durch die Leitung 7 in cLen Wärmetauscher 2 zurückgeführt, dort im Gegenstrom zu dem Abfallgas bis auf etwa 295 K erwärmt und durch die Leitung 8 in den Gaswäscher 32 eingeleitet* In diesem erfolgt der Waschprozeß mittels N-Methyl-epsilon-Caprolactam. Die dabei anfallende,

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vom H2S befreite KW-Fraktion enthält nahezu alle in der Fraktion hochsublimierender Bestandteile enthaltenen KW· Sie wird durch die Leitung 33 in die Leitung 28 eingespeist und zusammen mit der Brenngasfraktion der Leitung 28 durch die Leitung 34 zur weiteren Verwendung abgezogen« Das in der Regenerationsanlage 35 bei der Regeneration der Waschflüssigkeit anfallende HgS-Konzentrat wird durch die Leitung 36 aus der Regenerationsanlage 35 abgezogen«,

Der in dem Abscheider 4 gasförmig verbleibende Anteil von J etwa 8000 m*(N)/b. wird durch die Leitung 13 als Roh-H₂-Fraktion mit denselben Parametern, wie im Beispiel 1, abgezogen, dem Wärmetauscher 2 wieder zugeführt und im Gegenstrom zu dem Abfallgas bis auf etwa 295 K erwärmt» Durch die Leitung 37 werden die Roh-H^-Fraktion der Monoethanolamin-Wäsche 38 zugeführt, dort die noch in der Roh-H₂-Fraktion enthaltenen Verunreinigungen an H₂S und CO₂ ausgewaschen und durch die Leitung 39 über die Leitung 40 oder 41 den wechselseitig betriebenen Adsorbern 42 bzw. 43 zugeführt· Dort werden die restlichen Spurenverunreinigungen entfernt· Durch die Leitung 44 bzw# 45 und die Leitung 46 wird die so gereinigte Eoh-Wasserstoff-Fraktion dem Wärmetauscher 47 zugeführt, dort , bis auf etwa 85 K abgekühlt und teilweise verflüssigt· Durch -- ' die Leitung 22 wird die teilweise verflüssigte Fraktion in den zweiten Abscheider 23 eingeleitet und der verflüssigte Anteil von dem gasförmig verbliebenen .Anteil getrennt· Der flüssige Anteil beträgt 29OO nr (lT)/h und enthält noch etwa 360 nr(N)/h Ho· Er wird als Brenngasfraktion über die Leitung ί dem Entspannungsventil 25 zugeführt, dort bis auf 0,15 bis 0,8 MPa entspannt, durch die Leitung 26 dem Wärmetauscher 47 zugeleitet, dort bis auf etwa 295 K erwärmt und über die Leitung 28 in die Leitung 33 eingespeist. Zusammen mit der vom HoS befreiten KW-Fraktion wird die Brenngasfraktion durch die Leitung 34 zur weiteren Verwendung abgezogen. Der im zweiten Abscheider gasförmig verbliebene Anteil von etwa 5IOO nrOO/h wird durch die Leitung 29 aus dem zweiten Abscheider 23 als H₂-Fraktion abgezogen, dem Wärmetauscher 47 zugeführt» dort bis auf etwa 295 K erwärmt und durch die Lei-

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tung 31 sils Hp-Fraktion zur weiteren Verwendung abgezogen» Der Hg-Gehalt der -H^-Fraktion beträgt etwa 95 %· Sie hat einen um den Druckverlust in den Leitungen, Wärmetauschern, Wascher und Adsorbern verminderten Druck gegenüber dem durch die Leitung 1 zugeführten Abfallgas»

Die bei der Monoethanolamin-Regeneration 48 anfallende relativ geringe Menge mit H₂S angereicherte IL^S-Fraktion wird . durch die Leitung 49 dem H₂S~Konzentrat der Leitung 36 zugemischt und zusammen mit diesem durch die Leitung 50 dem bekannten Claus-Prozeß 51 zugeführt» In den Claus-Prozeß 5I . wird durch die Leitung 52 Luft zur partiellen Verbrennung der oxidierbaren Bestandteile eingeleitet«. Dabei wird im wesentlichen der HoS zu HpO und elementarem Schwefel oxidiert und dieser auskondensierte Durch die Leitung 53 werden der elementare Schwefel und durch die Leitung 54 cLie noch in geringen Mengen anfallenden Oxidationsprodukte aus dem Claus-Prozeß abgezogen.

Bei diesem Prozeß erzielt man folgende Ausbeutezahlen bezo«· gen auf die im Abfallgas der Leitung 1 enthaltenen Menge:

H₂ in Leitung 31 etwa 90 % KW in Leitung 34 etwa 93_S5 % H₂S in Leitung 50 nahezu 100 %

Aus den Beispielen 1 und 2 geht hervor_? daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine hohe H₂«_s KW- und ^S-Ausbeute erreicht wird, während bei bekannten Verfahren der im Abfallgas enthaltene H₂ verloren geht·

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch . '

   1· Verfahren zur Gewinnung einer Fraktion hochsublimierender Bestandteile bei gleichzeitiger Gewinnung einer ¥/asserstoff« und einer Brenngasfraktion aus einem schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemisch, das außer dem Schwefelwasserstoff und/oder Kohlendioxid im wesentlichen die Komponenten Wasserstoff, Stickstoff, verschiedene Kohlenwasserstoffe und ggf_β auch Kohlenmonoxid enthält, mittels Tieftemperatur-, ggfβ Wasch- und/oder Oxidations- i_v J . prozessen, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Schwefelwasserstoffgewinnung und ggf_e Weiterverarbeitung des gewonnenen Schwefelwasserstoffs mit Einrichtungen zur Tieftemperaturbehandlung kombiniert werden, indem das Schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltige Gasgemisch unter Druck bis in die Nähe der höchsten Sublimationstemperatur der Einzelkomponenten abgekühlt und einem ersten Abscheider zugeführt wird, in dem der Schwefelwasserstoff und/oder das Kohlendioxid zusammen mit den höhersiedenden Komponenten angereichert und flüssig als Fraktion hochsublimierender Bestandteile abgeschieden, danach entspannt und im Gegenstrom zu dem schwefelwasser-

   _ stoff- und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemisch wieder erf )
   /--· ·' wärmt und zur weiteren Verwendung abgezogen werden und die gleichzeitig im ersten Abscheider anfallende gasförmige Roh-Wasserstoff-Fraktion, die noch mit hochsublimierenden Komponenten verunreinigt ist, abgezogen, direkt oder auch nach ihrer Erwärmung einer chemischen oder physikalischen Y/äsche und/oder einer Adsorptionsanlage zugeführt wird, in der die restlichen Verunreinigungen der hochsublimierenden Komponenten, insbesondere der restliche Schwefelwasserstoff und/oder das restliche Kohlendioxid, entfernt werden, die so gereinigte Roh-Wasserstoff-Fraktion in bekannter Weise in eine Wasserstoff- und eine Brenngasfraktion zerlegt, beide Fraktionen im Gegenstrom zu dem schwefelwasserstoff- und/oder kohlendioxidhaltigen Gasgemisch und/oder der ge-

   reinigten Roh~Wasserstoff-Fraktion erwärmt und zur weiteren "Verwendung fortgeleitet v/erden und wobei ggf« die wiedererwärmte und abgezogene mit Schwefelwasserstoff und/oder Kohlendioxid angereicherte Fraktion hochsublimierender Bestandteile einer bekannten Entfernung des Schwefelwasserstoffs oder einer Oxidation der oxidierbaren Bestandteile und Weiterverwendung der erhaltenen Komponenten zugeführt wird«

   2*^; Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sche und/oder Adsorption der Roh-Wasserstoff-Fraktion bei abgesenkter (Temperatur durchgeführt und dabei eine bekannte Waschflüssigkeit, beispielsweise Methanol, verwendet wird«

   3e Verfahren nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Methanolwäsche in der Nähe der höchsten Sublimationstemperatur der Einzelkomponenten, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 238 K und 203 K_s vorgenommen wird_e

   4« Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wäsche und/oder Adsorption der Roh-Wasserstoff-Fraktion bei Temperaturen über 293 K, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 293 K und 323 K durchgeführt und dabei eine bekannte Waschflüssigkeit, beispielsweise Monoethanolamin, verwendet wird»

   5« Verfahren nach Punkt 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Adsorptionsanlage zur Entfernung der restlichen Verunreinigungen an hochsublimierenden Komponenten aus der Roh-itfas se rs toff-Fraktion Silicagel und/oder Molekularsiebe verwendet werden,

   6« Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegung der gereinigten Eoh-\7asserstoff-Fraktion in eine Viasserstoff- und eine Brenngasfraktion nach dem mit dem V/P 47120 bzw· mit dem V/P 84-031 geschützten Verfahren vorgenommen wird.

   7· Verfahren nach Punkt 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Zerlegung der gereinigten Koh-rWasserstoff-Fraktion anfallende Wasserstoff-Fraktion stoffwirtschaftlich, beispielsweise bei der Ammoniak- bzw· der Methanolsynthese bzw» der Erdölverarbeitung, genutzt wird·

   8· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des in der fraktion hochsublimierender Bestandteile enthaltenen Schwefelwasserstoffs und ggf. auch Kohlendioxids durch eine bekannte VTäsche, beispielsweise mittels Y Monoethanolamin oder R-Methyl-epsilon-Caprolactam oder IT-Methyl-Pyrolidon, erfolgt und das bei der Regeneration der Waschflüssigkeit anfallende Schwefelwasserstoffreiche Desorptionsgas im wesentlichen zu Schwefeldioxid und/oder elementarem Schwefel oxidiert und weiterverwendet wird·

   9· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierbaren Bestandteile der Fraktion hochsublimierender Bestandteile zu Schwefeldioxid und/oder elementarem Schwefel und anderen Verbrennungsprodukten oxidiert und weiterverwendet werden·

   10,Verfahren nach Punkt 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß ) die nach der Entfernung des Schwefelwasserstoffs, ggf. auch des Kohlendioxids, verbleibenden Komponenten als weitgehend Schwefelwasserstoff-freies Abgas zur weiteren Verwendung, vorzugsweise zur stoffwirtschaftlichen Nutzung, ggf. zur Einspeisung in die Brenngasfraktion, abgezogen werden

   11. Verfahren nach Punkt 1,8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation der oxidierbaren Bestandteile bzw, des schwefelwasserstoffreichen Desorptionsgases zu elementarem Schwefel nach dem bekannten Claus-Prozeß vorgenommen wird·

   12» Verfahren nach Punkt 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ggf · vorzunehmenden Waschprozesse für die Fraktion hochsublimierender Bestandteile gemäß Punkt 8, als auch - für die Roh-Wasserstoff-Fraktion gemäß Punkt 4, mit derselben Waschflüssigkeit und in miteinander gekoppelten Einrichtungen vorgenommen v/erden»

   Hierzu gehören 2 Blatt Zeichnungen