DE1114475B

DE1114475B - Kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung reiner, gasfoermiger, ungesaettigter Kohlenwasserstoffe aus einer wenigstens ternaeren Gasmischung mittels Extraktion durch Loesungsmittel

Info

Publication number: DE1114475B
Application number: DEM18597A
Authority: DE
Inventors: Giulio Natta
Original assignee: Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1952-05-21
Filing date: 1953-05-15
Publication date: 1961-10-05
Also published as: BE520083A; GB750323A; US2791290A; FR1083549A

Description

Die Absorption mittels Lösungsmittel zur Extraktion von löslichen Komponenten aus Gasmischungen wird in der chemischen Industrie weitgehend angewendet. Sind aber in solchen Mischungen mehrere lösliche Komponenten enthalten, dann ist die Gewinnung einer Komponente in reinem Zustande besonders schwierig, falls man nicht komplizierte und kostspielige Operationen verwendet.

Bei solchen Operationen muß im allgemeinen das Lösungsmittel vor seiner Wiederverwendung zum Zwecke seiner Entgasung erwärmt werden, um Verluste der Gaskomponente A, die extrahiert und in reinem Zustande gewonnen werden soll, zu vermeiden. In anderen Fällen wird das Lösungsmittel im Vakuum entspannt.

Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung gestattet, die gewünschte Komponente in reinem Zustande, stark angereichert und mit günstiger Ausbeute, bei Anwendung eines selektiven Lösungsmittels zu erhalten, auch wenn die anzureichernde Komponente zusammen mit anderen löslichen Gasen (Gas B), die in dem angewandten Lösungsmittel Q weniger löslich sind, als die Komponente A, vorkommt.

Das Verfahren kann praktisch isotherm, d. h. ohne äußere Wärmezufuhr, durchgeführt werden. Zum Unterschied von anderen bekannten Verfahren bewirkt der vorliegende Prozeß die relative Anreicherung der gewünschten Komponente in einem Lösungsmittel, indem sie von anderen in dieser Lösung löslichen Gaskomponenten durch Abstreifen dieser letzteren mittels eines inerten Gases abgetrennt werden.

Unter inertem Gas ist ein in dem vorher gewählten Lösungsmittel praktisch unlösliches Gas gemeint.

Überraschenderweise ist es nach der Erfindung möglich, die gelösten Gase (Gas B), die weniger löslich sind, mittels einer Gasmischung / + A abzustreifen, ohne die Lösung an der Komponente A merklich zu verarmen. Diese kann daher in einem darauffolgenden Arbeitsgang in reinem oder hochkonzentriertem Zustande rückgewonnen werden.

Solch ein Ergebnis kann vorzugsweise in der Weise erhalten werden, daß man das Gas B aus der Lösung mittels einer Gasmischung abstreift, die vorwiegend aus inertem Gas /, dem eine relativ kleine Menge des Gasest hinzugefügt ist, besteht, wobei diese Gasmischung aus der letzten Rückgewinnungsphase des Lösungsmittels kommt.

Das neue Verfahren zur Trennung einer Komponente A, von einer wenigstens ternären Gasmischung, die außer A eine andere weniger lösliche Komponente B und praktisch unlösliche Gase / enthält, enthält, wird nachfolgend näher erläutert. In den

zur Gewinnung reiner, gasförmiger,

ungesättigter Kohlenwasserstoffe aus einer

wenigstens ternären Gasmischung mittels Extraktion durch Lösungsmittel

Anmelder:

Montecatini Societä Generale per l'Industria Mineraria e Chimica, Mailand (Italien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dr. phil. Dr. techn. J.Reitstötter, Patentanwalt, München 15, Haydnstr. 5

Beanspruchte Priorität: Italien vom 21. Mai 1952 (Nr. 6378)

Giulio Natta, Mailand (Italien), ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 und 2 sind der Arbeitsgang und die zur Durchführung des neuen Verfahrens erforderliche Apparatur schematisch dargestellt.

Die Apparatur zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Absorptionskolonne 1, die in Fig. 1 zusammenhängend mit der Anreicherungskolonne 2, in Fig. 2 getrennt von derselben dargestellt ist. In· der Kolonne 1 der Fig. 2 wird die Frischgasmischung A + B + /, die in den unteren Teil der Kolonne 1 eintritt, mit einer Rücklaufmischung A + B + / der gleichen qualitativen, aber etwas verschiedenen quantitativen Zusammensetzung, die aus der Anreicherungskolonne 2 kommt, vermischt und dem Lösungsmittel, das noch mit einer gewissen Menge des einen Gases B beladen ist, ausgesetzt. Bei der Arbeitsweise nach Fig. 1 wird die Frischgasmischung A + B + I etwa in halber Höhe der zusammenhängenden Kolonne 1-2 eingeführt, wo etwa die gleiche Gaszusammensetzung vorliegt wie am Kopf der Anreicherungskolonne 2 der Fig. 2. In der Anreicherungskolonne 2 kann bei demselben Druck (Fig. 1) oder vorzugsweise bei einem etwas niedrigeren Druck (Fig. 2) wie in der Kolonne 1 gearbeitet werden. Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 wird die aus der Kolonne 1 kommende Lösung am Kopf der Kolonne 2

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und im Gegenstrom hierzu ein Gasrücklauf, der aus einer Mischung I + A eines inerten Gases I und der Anreicherungskomponente A besteht, von unten in die Kolonne 2 eingeführt.

Weiterhin ist ein Entgaser 3 vorgesehen, der gewohnlich bei einem niedrigeren Druck als dem der Fraktionierkolonne 2 arbeitet und welcher als Endprodukt die reine und stark angereicherte Gaskomponente A liefert.

In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist sodann eine Abstreifkolonne 4 vorgesehen, die mit einem unlöslichen Gas/ beschickt wird und dazu dient, das noch einen Teil gelöstes Gas A enthaltende Lösungsmittel zu regenerieren und eine Mischung des unlöslichen Gases und der anzureichernden Komponente / + A zu liefern, die nach erfolgter Kompression auf den in der Anreicherungskolonne herrschenden Druck als Rückflußgas zugeführt wird.

Es ist auch noch ein Trennwäscher 5 vorgesehen, um durch Behandlung mit Lösungsmittel Q von einem Teil der Fraktion B + I, die Komponente B abzutrennen, worauf das von B befreite Inertgas / als Abstreifgas der Kolonne 4 zugeführt wird.

Das Überraschende an dem neuen Kreisprozeß ist, daß die Zusammensetzung des Rücklaufgases kein höheres Verhältnis All als die Frischgasmischung aufweisen muß, um eine hochkonzentrierte und von anderen gelösten Gasen befreite oder fast befreite Lösung der gewünschten Komponente A zu erhalten.

Man braucht deshalb verhältnismäßig geringe Mengen-, um ein praktisch B-freies Lösungsmittel Q zu erhalten, was im Widerspruch zu den Erfahrungen steht, wenn man mittels den bekannten extrahierenden Destillationsprozessen eine flüssige Phase an einer bestimmten Komponente anreichern will.

Falls wie in der Fig. 2 die Fraktionierkolonne 2 von der Absorptionskolonne 1 getrennt ist, kann die Fraktionierkolonne 2 unter einem Druck p₂ arbeiten, der niedriger ist als der Druck P₁ der Absorptionskolonne.

Demzufolge kann die Konzentration der Komponente A in der gasförmigen Rücklaufmischung A + I erhöht, während die Menge des Inertgases I merklich reduziert werden kann.

Infolgedessen, da die Rücklaufmischung A + / eine höhere Konzentration an Gas A aufweist, wird man in diesem Falle eine geringere Menge an Rücklaufmischung A -r I benötigen.

Andererseits ist es zweckmäßig, mit der Fraktionierkolonne 2 unter einem höheren Druck zu arbeiten, wenn Gasmischungen getrennt werden sollen, die eine verhältnismäßig niedrige Konzentration der leichter löslichen Komponente A aufweisen.

Auf jeden Fall ist bei Anwendung eines Inertgases / die Menge von A, die erforderlich ist, um 2? aus der in der Fraktionierkolonne 2 enthaltenen Lösung abzustreifen, als jene, die notwendig wäre, wenn das schwererlöliche Gas B in Abwesenheit eines Inertgases/ durch extraktive Destillation oder normale fraktionierte Absorption verdrängt werden sollte.

Die Menge an Inertgas /, welches in der gasförmigen Rücklaufmischung enthalten ist, kann geringer sein als jene, die erforderlich wäre, um dieselbe Menge des weniger löslichen Gases B unter einem Druck p₂ von einer hypothetischen Lösung, die kein lösliches Gas A enthält, abzustreifen.

Andererseits, wenn der Gasrücklauf des erfindungsgemäßen Verfahrens nur aus Inertgas / bestünde, so würde er aus der Lösung nicht nur das weniger lösliche Gas B, sondern auch den größten Teil der löslichen Komponente A abstreifen.

Der Zusatz einer gewissen Menge der Komponente^ zu dem Gasrückfluß setzt daher die Menge des aus der Lösung verdrängten Gases A herab.

Nachdem die Menge des löslicheren) Gases A in der Rücklaufmischung A + I bestimmt worden ist, bleibt das Verhältnis zwischen diesen zwei Gasen während des ganzen Rücklaufprozesses konstant.

Andererseits ist es nicht vorteilhaft, einen bestimmten Prozentgehalt von A im Rücklauf/ + A zu überschreiten, da man dadurch keine merklichen Vorteile erzielt.

Aus der Lösung Q + A, welche die Anreicherungskolonne 2 verläßt, erhält man durch darauffolgende Entgasung im Entgaser 3 mittels Druckverminderung, auch ohne Erwärmung der Lösung, die gewünschte Komponente^ praktisch in reinem Zustande, in hoher Konzentration und im Gaszustande.

Der Kreislauf in Fig. 2 kann auf den in Fig. 1 dargestellten Kreislauf zurückgeführt werden, wenn man annimmt, daß die Absorptions-1 und die Anreicherungskolonne 2 in einer einzigen Kolonne vereinigt sind, wobei unter dem gleichen Druck gearbeitet wird (Pi = P₂)-

In Fig. 2 wird das zu fraktionierende Gas

A + B + I zusammen mit jenem aus Kolonne 2 kommenden Gas A + B + / am unteren Ende der Kolonne 1 komprimiert; dieser wird am oberen Ende das Lösungsmittel Q, das etwas B gelöst enthalten kann, zugeführt. Die so erhaltene Lösung Q + A +B wird zu dem oberen Ende der Anreicherungskolonne 2 geleitet, wo sie im Gegenstrom mit dem von unten aufsteigenden Gasrückfluß, bestehend aus einer Mischung von A und /, behandelt wird.

In dieser Kolonne wird B entfernt, und die A enthaltende Lösung wird dem Entgaser 3 zugeleitet, der bei isothermen Arbeiten unter einem niedrigeren Druck p_s steht.

Ein großer Teil von A, welcher die Ausbeute darstellt, wird hier in Freiheit gesetzt.

Die teilweise entgaste Lösung wird einer Abstreifkolonne 4 zugeleitet, in welche das Inertgas / eingeführt wird.

Das regenerierte Lösungsmittel, welches nicht mehr merkliche Mengen gelöster Gase enthält, kehrt im Kreislauf zur Kolonne 1 zurück. Nur wenn man der Absorptionskolonne 1 eine Lösung ohne A zuführt, wird man keine Verluste an dieser Komponente haben.

Das Inertgas kann aus der zu fraktionierenden Mischung A + B + / erhalten werden, wobei es aber in der Kolonne 5 ausgewaschen werden muß. Diese Waschkolonne kann bei dem Druck p₅, der ungefähr gleich dem Druck- ist, mit dem für die Kolonne 1 bestimmten Lösungsmittel Q arbeiten zur Erzielung einer gewissen Menge Inertgases, das frei von B ist.

Das Gas, welches die Abstreifkolonne 4 verläßt, gegebenenfalls mit korrigierter Zusammensetzung, wird komprimiert und dem unteren Teil der Kolonne 2 der Fig. 2 bzw. 1-2 der Fig. 1 zugeführt.

Wenn die Entgasung im Apparat 3 durch Erwärmen gefördert wird, verringert man die Inertgasmenge, die zur Entgasung des Lösungsmittels notwendig ist, so daß der Druck in der Anreicherungskolonne 2 vermindert werden kann. Dazu braucht

man das Lösungsmittel im allgemeinen nicht stark zu erwärmen, aber es kann vorteilhaft sein, bei Temperaturen von 30 bis 40° C zu arbeiten, was oft leicht und wirtschaftlich durchführbar ist, wenn man dazu warmes Abwasser aus anderen Betriebsabteilungen benutzt.

Was die Betriebsdrücke der verschiedenen Kolonnen anlangt, so können sie in weiten Grenzen variieren, wobei sich natürlich auch die Lösungsmittelmengen und die Menge und Zusammensetzung des Rücklaufes ändern.

Um daher die besten und vorteilhaftesten Bedingungen/ zu wählen und vor allem um die Menge Rücklauf festzustellen, ist es notwendig, die Löslichkeit der verschiedenen Komponenten der zu fraktionierenden Gasmischung in dem betrachteten Lösungsmittel zu kennen.

Da Tabellen, welche die Wirkung des Abstreifens von mehrere gelöste Komponenten enthaltenden Lösungen mittels eines Gasrücklaufes, welches Inertgase enthält, zu berechnen erlauben, nicht bekannt waren, war es erforderlich, graphische Darstellungen für Systeme, die aus drei Gasen bestehen, ein inertes Gas und zwei unlösliche Gase und ein Lösungsmittel, herzustellen.

In dem Diagramm in Fig. 3 wird mit A die erwünschte leichter lösliche Komponente, mit B die unerwünschte Komponente, welche in dem zu fraktionierenden Gase vorkommen, mit/ die unlösliche Komponente (Inertgas) und mit Q das Lösungsmittel bezeichnet.

Das in Fig. 3 beispielsweise dargestellte Diagramm betrifft den Fall, daß das Verhältnis γ zwischen dem Löslichkeitskoeffizienten β des Gases .B und α des Gases A gleich ein Drittel ist und die Gase dem Henryschen Gesetz folgen. Wenn dieses Gesetz dagegen nicht befolgt wird, muß das Diagramm experimentiell Punkt für Punkt bestimmt werden.

Die in dem Diagramm voll ausgezogenen Kurven stellen in den angenommenen Variablen die Gleichgewichtsbedingungen zwischen Gas und flüssiger Phase für die verschiedenen Verhältnisse A/B in der Gasphase dar. Die Ordinaten des Diagramms bedeuten die Summe der Mol des löslichen Gases, die in der Gasphase vorhanden sind, ausgedrückt in Löslichkeitsäquivalenten Ae und Be, bezogen auf das leichterlösliche Gas A, dividiert durch die Mol / des in der Gasphase anwesenden Inertgases.

Um die Mol eines jeden löslichen Gases in Löslichkeitsäquivalenten, bezogen auf das am leichtesten lösliche Gas, auszudrücken, genügt es, wenn man die Zahl der in der Mischung anwesenden Mol mit dem Verhältnis zwischen der Löslichkeit des leichterlöslichen Gases und des zu berechnenden multipliziert. (Über den Begriff Löslichkeitsäquivalent siehe auch Natta und Mattei: Chimica&Industria, 24, S. 271 [1942].)

Als Abszissen sind die Summen über die Grammmol der gelösten Gase eingetragen, ebenfalls in Löslichkeitsäquivalenten ausgedrückt, dividiert durch die Lösungsmittelmenge, in konventionellen Einheiten Qe.

Um das reale Volumen des Lösungsmittels Q in solchen konventionellen Einheiten Qe auszudrücken, genügt es, wenn man das Volumen des Lösungsmittels Q mit α (Löslichkeitskoeffizient des leichterlöslichen Gases) oder mit der Anzahl reduzierter Volumina des leichterlöslichen Gases, die die Volumeinheit des Lösungsmittels aufzunehmen vermag, multipliziert, wenn der Partialdruck eines solchen Gases gleich dem Gesamtdruck ist.

In dem Diagramm in Fig. 3 sind die Zusammen-Setzungen des Gases und der Flüssigkeit im Gleichgewichtszustand, die den konstanten Verhältnissen A/B entsprechen, mittels stark gezeichneten Kurven dargestellt. Aus einem solchen Diagramm gelingt es daher mit Leichtigkeit, die Zusammensetzung der

ίο flüssigen Phase, die mit einer beliebigen Gasphase von im voraus gewählter Zusammensetzung im Gleichgewicht steht, zu finden.

Außerdem gestattet das Diagramm, wenn man es anzuwenden weiß, wenigstens qualitativ voraus-

»5 zusagen, was geschieht, wenn, Flüssigkeits- und Gasmischungen verschiedener Zusammensetzung für das berücksichtigte System in Kontakt kommen. (Für den besonderen Fall ist in Fig. 3 für γ = V₃ gesetzt.)
Eine analoge graphische Darstellung kann natürlich

ao an Hand experimentieller Gleichgewichtsangaben für jedes andere System aufgezeichnet werden. Eine sehr interessante Charakteristik der erläuterten graphischen Darstellung ist, daß jede Gerade, die durch den kennzeichnenden Punkt z. B. F des Diagramms geht, eine den konstanten Lösungsmittel- und Inertmengenverhältnissen entsprechende Arbeitsweise anzeigt.

Von solchen Arbeitsweisen ist es notwendig, diejenigen zu kennen, durch die B aus der Lösung bei einer unendlichen Bodenzahl im Idealfall unter Gleichgewichtsbedingungen zwischen Kopf und Boden der Fraktionierkolonne extrahiert werden kann.

In vielen Fällen kann die genannte Gerade als Tangente der Kurve für A/B = konst. im kennzeichnenden Punkt F betrachtet werden.

Wird eine Lösung betrachtet, die im Oberteil der Fraktionierkolonne eingeführt wird, so wird im Diagramm ein Punkt F vorhanden sein, welcher angibt, wann die Lösung und die Inertgas enthaltende Gasmischung im Gleichgewicht miteinander stehen.

Um in solchen Fällen die Menge und Zusammensetzung des im Gasrückfluß anwesenden Inertgases, das in den Unterteil der Fraktionierkolonne eingerührt werden soll, als auch für den idealen Gleichgewichtsfall am unteren Ende der Kolonne, zu bestimmen, zeichnet man die Tangente in F zu der Kurve, die durch F geht, und die Bedingung A/B = konst. darstellt.

Die Neigung solcher Geraden gibt das Verhältnis zwischen Lösungsmittelmenge und dem reinen Rückflußinertgas, wobei das Lösungsmittel in konventionellen Einheiten ausgedrückt ist.

Die Zusammensetzungen des Rücklaufes für den idealen Fall sind durch die Ordinaten der Punkte R₁ und R₂ (in Fig. 3) dargestellt, in welcher die Tangente im Punkt F die repräsentative Kurve für A in reinem Zustand schneidet. Das geradlinige Segment F-R₁ hat die Eigenschaft, daß all seine Punkte den Gleichgewichtsbedingungen entsprechen, und zwar zwischen Flüssigkeits- und Gasphasen, die sich in der Fraktionierkolonne im Gegenstrom bewegen, für den Idealfall mit unendlicher Bodenzahl.
Der wichtigste Fall ist durch R₁ dargestellt.
In den realen Fällen wird man sich mehr oder weniger dem theoretischen Resultat nähern können, je nach der Bodenzahl der Fraktionierkolonne und der Äquivalenz zu den theoretischen Böden, wenn man einen Überschuß an Rücklauf gegenüber dem theoretischen anwendet.

Mit einem 20 %-Überschuß an Rücklauf, der aber dieselbe Zusammensetzung des idealen Rückflusses hat, ergibt sich die Arbeitslinie R₁-N, die eine kleinere Neigung als die Gerade F-R₁ besitzt, weil ihr Winkelkoeffizient durch das Verhältnis der Lösungsmittelmenge und des gestiegenen Rücklaufes von / bestimmt ist.

Um die Mindestmenge an Lösungsmittel, die für einen idealen Fall notwendig ist, zu bestimmen, kann man sich folgender Formel bedienen:

Q =

worin ^₁ den Druck in der Kolonne bedeutet.

Die Menge an Inertgas, welches im Rücklauf vorhanden sein muß, ist durch die Beziehung

Ir =

8-//
1 -8

gegeben, worin γ = — und // die Menge Inertgas, die

mit dem Zulauf eingeführt werden soll, bedeutet.

Wenn man durch F eine Gerade zieht, die als Neigung das Verhältnis P₁:/_r hat, dann zeigen die Schnittpunkte dieser Geraden mit der kennzeichnenden Gleichgewichtskurve des aus A und/bestehenden Gases, das frei von B ist (Kurve A in Fig. 3), die Zusammensetzung des Gases, das als Rückfluß verwendet werden soll. Sie erlaubt daher, die Menget zu bestimmen, welche als Rücklauf dem unteren Ende der Kolonne zurückgeführt werden soll.

Wie schon oben angegeben und auch aus dem Diagramm hervorgeht, kann die erwähnte Gerade nur in gewissen Fällen nahe der Tangente im Punkt F sein.

Es kann vorteilhaft sein, wenn man in der Fraktionierkolonne bei bedeutend niedrigeren Drükken arbeitet als die, welche in der Absorptionskolonne herrschen (z. B. ²/₃ und V2 ^₁), doch bei höheren als dem Druck, welcher der freien Entgasung entspricht.

In einem solchen Fall ist es notwendig, die Zusammensetzung der Lösung im Gleichgewicht mit einem Gase anzudeuten, welches dasselbe Verhältnis A/B entsprechend der Zusammensetzung A e/Be der Lösung hat, und das Lösungsmittel in Äquivalenten bei dem in Betracht kommenden Druck der Fraktionierkolonne auszudrücken.

Man wird wie in vorangehendem Fall arbeiten, nur daß der Punkt F nach oben auf die Kurve A/B = konst. verschoben sein wird.

Es werden natürlich die Rückflußmengen und seine Zusammensetzung bezüglich dem vorher in Betracht genommenen Fall variieren.

Solch ein Diagramm gestattet, die ideale Lösungsmittelmenge zu bestimmen, welche der Absorptionskolonne zugeführt werden soll.

Das Verhältnis zwischen Lösungsmittel und Inertgas ist in der Tat gegeben durch die Neigung der Ge radenF-R₃, die parallel zur F'-O ist (s. Diagramm).

Die Ordinate im Punkt i?₃ stellt die ideale Zusammensetzung des Gases dar, welches den Kopf der Absorptionskolonne verläßt.

Beispiel 1

Eine aus der partiellen Oxydation von Methan mit Sauerstoff herrührende Mischung, die 9% Acetylen

04) und 4*/oC0₂ (B) und außerdem 87% anderer Gase (I), vor allem C O und H₂ enthält, wird auf 35 bis 40 at komprimiert und in einer Absorptionskolonne 1 mit 0,31 Raumteilen Äthylenglykoldiacetat für je 100 normale Raumteile Frischmischung im Gegenstrom gewaschen. In derselben Kolonne wird zusammen mit dem Frischgas, das von der Kolonne 2 kommende Rücklaufgas eingeführt. Die so erhaltene Lösung wird dem oberen Ende der mit Böden versehenen Fraktionierkolonne 2 zugeführt. Diese Kolonne arbeitet bei 16 bis 17 at, und der Zulauf zum unteren Ende derselben ist Rückflußgas, bestehend aus einer Mischung von 18 bis 20% Acetylen, der Rest CO und H₂.

Das Rücknußvolumen beträgt 23 Raumteile für je 100 Raumteile des zu fraktionierenden Frischgases, bezogen auf Normalbedingungen.

Die Menge Acetylen, die im Rücklauf enthalten ist, beträgt 4,6 Raumteile, stets auf 100 Raumteile Frischmischung.

Die relativ an A angereicherte Lösung Q wird im Entgaser 3 bei einem Überdruck von 0,2 at (1,2 ata) behandelt. Auf diese Weise wird Acetylen, das praktisch kein CO₂ enthält, in Freiheit gesetzt. Nach Entgasung bei einem Druck von 1,2 at wird das Lösungsmittel einer Abstreifkolonne 4, die mit Füllkörpern gefüllt ist, zugeführt, worin sie im Gegenstrom mit ungefähr 18 reduzierten Raumteilen (bezogen auf 100 Raumteile Frischmischung) einer Mischung aus CO und H₂ unter Atmosphärendruck behandelt wird.

Das am oberen Ende der Abstreifkolonne 4 erhaltene Gas wird auf 17 Atmosphären verdichtet und als Rücklauf der Fraktionierkolonne 2 zugeführt.

Der beschriebene Kreislauf benötigt kein Erwärmen des Lösungsmittels von außen her und kann daher als praktisch isotherm betrachtet werden.

Es ist zu bemerken, daß, wenn zur Entfernung des Kohlendioxyds aus der in die Fraktionierkolonne 2 eintretenden Lösung als Rücklaufgas ein nicht mit einem Inertgas verdünntes Acetylen verwendet würde, diese Kolonne wegen der Explosivität des Acetylene bei einem höheren Druck als 1,4 at nicht betrieben werden könnte.

Unter solchen Bedingungen ist ein isothermer Kreislauf nicht anwendbar oder nur dann, wenn man die Durchführung der Entgasungsstufe bei niedrigeren Drücken als dem atmosphärischen arbeitet.

Beispiel 2

Eine Acetylen enthaltende Gasmischung, von gleicher Zusammensetzung wie im vorangehenden Beispiel, wird bei einem Druck von 18 at in einer Absorptionskolonne mit 0,65 Raumteilen desselben Lösungsmittels auf 100 reduzierte Raumteile Frischgas im Gegenstrom gewaschen. Derselben Kolonne wird gleichzeitig das die Fraktionierkolonne verlassende Gas zugeführt.

Die erhaltene Lösung wird dem oberen Ende einer Fraktionierkolonne, die bei einem Druck von 7 bis 8 at arbeitet, zugeführt, in deren Unterteil man einen ungefähr 20% Acetylen enthaltenden Gasrückfluß einleitet.

Die Lösung, welche die genannte Kolonne verläßt, wird auf Atmosphärendruck entspannt, und die Entgasung wird durch Erwärmung auf ungefähr 50⁰C gefördert.

Durch solche Maßnahmen erhält man fast kohlensäurefreies Acetylen. Die in dieser Weise partiell entgaste Lösung wird durch eine Kohlensäure-Wasserstoff-Mischung, indem man 18 Raumteile inertes Gas auf je 100 Raumteile behandeltes Frischgas verwendet, durch Abstreifen vollständig entgast. Das durch Abstreifen anfallende Gas wird auf 8 at komprimiert und vollständig dem Unterteil der Fraktionierkolonne (2) zugeführt.

Beispiel 3

Eine Gasmischung von gleicher Zusammensetzung wie in den vorangehenden Beispielen wird auf 32 bis 34 at komprimiert und zusammen mit dem aus der Fraktionierkolonne kommenden Gase in einer Ab-Sorptionskolonne, der als Zulauf 0,11 Raumteile Dimethylformamid auf je 100 Raumteile Frischmischung zugeführt werden, behandelt.

Die Lösung wird dem Kopf der Fraktionierkolonne, die bei einem Druck von 12 at arbeitet, zugeführt.

Der entsprechende Gasrücklauf, welcher von unten in die Kolonne eintritt, enthält ungefähr 20% Acetylen.

Das Gasrückflußvolumen beträgt ungefähr 8 Raumteile auf je 100 Raumteile Frischmischung. Die Lösung, welche die Fraktionierkolonne verläßt, wird auf normalen Druck entspannt und auf 65° C erwärmt; fast kohlensäurefreies Acetylen wird frei. Die Lösung wird dann in einer Abstreifkolonne 4 mit einer Mischung von C O und H₂ behandelt. Das zum Abstreifen benötigte Gasvolumen entspricht ungefähr 6,5 reduzierten Raumteilen auf ein Raumteil der zu fraktionierenden Frischmischung.

Beispiel 4

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Eine aus der katalytischen Dehydrierung der Butane herrührende Mischung die 5,7% Butadien (A), 11,8% 2-Buten (B) und 82,5% anderer Gase (T), vor allem N₂ (begleitet von geringen Mengen CO₂ und Butan) enthält, wird auf 11 Atmosphären komprimiert und in einer Bodenkolonne 1 mit 0,29 Raumteilen Dimethylformamid für je 100 normale Raumteile Frischmischung im Gegenstrom gewaschen.

In derselben Kolonne wird zusammen mit dem Frischgas, jenes von der Kolonne 2 kommende eingeführt. Die so erhaltene Lösung wird dem oberen Ende einer Fraktionierkolonne 2 (ebenfalls mit Böden) zugeführt.

Diese Kolonne arbeitet bei 4 at, und der Zulauf zum unteren Ende derselben ist Rückflußgas, bestehend aus einer Mischung von 62% Butadien, während der Rest praktisch aus N₂ besteht.

Das Rückflußvolumen beträgt 34 Raumteile für je 100 Raumteile des zu fraktionierenden Frischgases, bezogen auf Normalbedingungen. Die an A angereicherte Lösung wird im Entgaser bei einem Überdruck von 1,4 at (2,4 ata) behandelt, und es wird fast reines Butadien in Freiheit gesetzt.

Nach Entgasung wird das Lösungsmittel einer Ab-Streifkolonne 4 (mit Böden) zugeführt, worin es im Gegenstrom ungefähr 13 reduzierten Raumteilen (bezogen auf 100 reduzierte Raumteile Frischgasmischung) inertem Gas (praktisch N₂) unter Atmosphärendruck behandelt wird.

Das am oberen Ende der Abstreifkolonne erhaltene Gas wird auf 4 at verdichtet und als Rücklauf der Fraktionierkolonne 2 zugeführt.

Der beschriebene Kreislauf benötigt eine Erwärmung des Lösungsmittels auf 50° C in der Mitte der Kolonne 2 und ein Abkühlen nach dem Abstreifen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung reiner, gasförmiger, ungesättigter Kohlenwasserstoffe aus einer wenigstens ternären Gasmischung (A + B + T) mittels Extraktion durch Lösungsmittel (Q) zur Trennung der Komponenten G4} von der Komponente (B), wobei die Komponente (B) aus einem oder mehreren Gasen, welche in dem gewählten Lösungsmittel (Q) weniger löslich sind, als Komponente (A) und die Komponente (Z) aus einem oder mehreren in dem Lösungsmittel unlöslichen oder sehr wenig löslichen Inertgasen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Behandlung der Frischgasmischung (A + B + T) mit dem Lösungsmittel (Q) in der Absorptionskolonne (1) bei einem höheren als dem Atmosphärendruck erhaltene Lösung von (A) in dem Lösungsmittel (Q), die auch einen Teil von B enthält, in einer Fraktionierkolonne (Anreicherungskolonne 2) im Gegenstrom mit einer aus einer Abstreifkolonne (4), in der (A) durch das Inertgas (Z) abgestreift wurde, zurückgeführten Gasmischung (/ + A) behandelt wird, die zur Abstreifung von (B) ausreicht, worauf die hierbei erhaltene Lösung (Q -f- A) zur Abtrennung und Gewinnung von (A) dem Entgaser (3) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die (A, B und I) enthaltende und vom Fraktionierapparat (2) nach erfolgter Abstreifung von (B) aus der Lösung (A + B) in (Q) kommende Gasmischung (A -f B + T), zusammen mit der Frischgasmischung in eine Absorptionskolonne (1) zurückgeführt und die so erhaltene Lösung (Q + B + A) dem Fraktionierapparat zugeführt wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Trennung der Fraktionierkolonne (2) von der Absorptionskolonne (1), vorteilhafterweise die Fraktionierkolonne (2) bei einem niedrigeren Druck als die Absorptionskolonne (1) arbeitet und daß die den Kopf der Kolonne (2) verlassenden Gase auf denjenigen Druck komprimiert werden, der im Unterteil der Absorptionskolonne (1) herrscht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreifen von (A) aus dem Lösungsmittel (Q) durch inerte Gase (T) in Abstreifkolonne (4) bei dem niedrigsten Druck des ganzen Kreislaufes erfolgt und hierbei die erhaltene Mischung (A + T) auf denjenigen Druck verdichtet wird, der im Unterteil der Anreicherungskolonne (2) herrscht, und gegebenenfalls vor ihrer Zuführung zur Kolonne (2) durch Zugabe von (A) oder Inertgas (T) aufgebessert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas (I) die in dem Lösungsmittel (Q) unlöslichen Komponenten der ursprünglichen zu fraktionierenden Mischung (A + B + T), die aus der Absorptionskolonne (1) abgeführt werden, verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas (T) vor seiner Verwendung zum Abstreifen von (A) aus der Lösung (Q + A) im Gaswäscher (5) mit dem verwende-

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ten Lösungsmittel (Q) von der löslichen Komponente (JS) befreit wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Absorptionskolonne (1) und im Wäscher (5) bei den Drücken p_x undp₅, die höher als 10 at sind, im Entgaser (3) und in der Abstreifkolonne (4) bei Drücken p_s und p_i nahe dem atmosphärischen und bei Trennung der Kolonnen (1 und 2) in der Fraktionierkolonne (2) bei einem dazwischenliegenden Druck p₂ arbeitet.

8. Verfahren nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß man praktisch isotherm arbeitet oder gegebenenfalls die Lösung im Entgaser vorerwärmt, bevor sie der Abstreifung mittels der Inertgase zugeführt wird, bei welcher Erwärmung die Entgasung beschleunigt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 821 340, 824 786.

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