DE1131657B

DE1131657B - Verfahren zur Abtrennung von ungesaettigten Kohlenwasserstoffen aus Gasgemischen durch Absorption

Info

Publication number: DE1131657B
Application number: DEF31622A
Authority: DE
Inventors: Dr Guenter Mau; Dr Ulrich Schwenk; Dipl-Ing Heinz Steinroetter; Dipl-Ing Rudolf Wimmer
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1960-07-09
Filing date: 1960-07-09
Publication date: 1962-06-20

Description

Bekanntlich kann man gasförmige ungesättigte Verbindungen mit wäßrigen Schwermetallsalzlösungen aus gasförmigen Gemischen abtrennen. So gelingt es beispielsweise Olefine mit wäßrigen Silbersalzlösungen oder Kohlenoxyd mit ammoniakalischen Kupfersalz lösungen auszuwaschen. Ferner ist es auch bekannt, Kohlendioxyd mit Hilfe von Aminocarbonsäuren bzw. Aminosulfonsäuren, beispielsweise von wäßrigen Alkalitaurinat-Lösungen, zu absorbieren. Ferner absorbiert man NO mit Feⁿ-Salzlösungen.

Im einzelnen verfährt man dabei so, daß man das Gasgemisch unter Druck mit der Salzlösung im Gegenstrom behandelt, wobei die zu absorbierenden Gase praktisch vollständig von der Lösung aufgenommen werden. Aus der beladenen Lösung werden anschließend die absorbierten Gase entweder durch Entspannen auf Normaldruck oder einen unteratmosphärischen Druck ausgetrieben und danach auf Normaldruck oder einen beliebigen anderen gewünschten Druck komprimiert. Man kann den Desorptions- ao Vorgang auch mit einer gleichzeitigen Erwärmung kombinieren. Die von den ungesättigten Verbindungen weitgehend befreite Lösung führt man dann erneut der Absorptionskolonne zu.

Man benötigt bekanntlich bei dem Desorptions-Vorgang des Gases von Unterdruck auf Normaldruck oder Überdruck um so mehr Energie, je niedriger der Unterdruck ist, bei dem das Gas ausgetrieben wird. Deshalb nimmt man technisch die Desorption der gesamten Lösung allgemein in mehreren Stufen vor, wobei man den Druck von Stufe zu Stufe weiter herabsetzt.

Es wurde nun gefunden, daß man in denjenigen Fällen, in denen die Absorption ungesättigter Verbindungen aus Gasgemischen durch Salzlösungen in der Weise erfolgt, daß neben einer reinen Lösung auch chemische Bindung der Gase durch die in Lösung befindlichen Salzkomponenten (sogenannte Chemosorption) eintritt, die Isolierung der ungesättigten Gase vorteilhaft in der Weise erfolgt, daß man die Salzlösung und das Gasgemisch im Gegenstrom miteinander in innige Berührung bringt und bei der anschließenden Desorption der absorbierten Gase aus der Lösung nicht die gesamte, mit Gas beladene Lösung stufenweise und schließlich in der letzten Desorptionsstufe bei stark vermindertem Druck vollständig entgasen muß, sondern daß es günstiger ist, nach jeder Desorptionsstufe den jeweils größeren Teil der teilentgasten Lösung in das Absorptionsgefäß zurückzuführen und nur einen kleineren Teil der Lösung zur nächsten Desorptionsstufe weiterzuleiten. Entsprechend der Anzahl der Desorptionsstufen er-Verfahren zur Abtrennung

von ungesättigten Kohlenwasserstoffen

aus Gasgemischen durch Absorption

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45

Dr. Günter Mau, Dr. Ulrich Schwenk,

Frankfurt/M.rUnterliederbach,

Dipl.-Ing. Heinz Steinrötter, Eppstein (Taunus),

und Dipl.-Ing. Rudolf Wimmer,

Bobingen bei Augsburg,
sind als Erfinder genannt worden

hält man also mehrere, verschieden weitgehend entgaste Teilströme der Salzlösung, die nun an entsprechenden Stellen entlang der Absorptionskolonne erneut zum Einsatz gelangen.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Arbeitsweise unterscheidet sich also gegenüber bekannten Verfahren in apparativer Hinsicht durch das Vorhandensein mehrerer Flüssigkeitszuläufe entlang der Absorptionskolonne, wodurch diese in Absorptionsstufen unterteilt wird, und einer gleichen Anzahl von Desorptionsstufen mit von Stufe zu Stufe abnehmender Größe. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise gegenüber bekannten Arbeitsweisen, besteht nun darin, daß das Ausgangsgemisch nicht nur in stets zunehmendem Maße von der bzw. den abzutrennenden ungesättigten Verbindungen befreit wird, sondern daß man darüber hinaus weniger absorbiertes Gas bei sehr niedrigen Drücken desorbieren muß, was eine beträchtliche Energieeinsparung bedeutet. Dies wird erreicht durch das Auswaschen des Gasgemisches mit einer großen Menge wenig entgaster Lösung im unteren Teil der Absorptionskolonne und mit sehr geringen Mengen weitergehend bzw. völlig entgaster Lösung im oberen Teil bzw. am Kopf der Absorptionskolonne.

Im Sinne der obengenannten besonderen Bedingungen ist die Erfindung immer dann anwendbar,

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wenn der Partialdruck des zu absorbierenden Gases in dem zu reinigenden, sich mit der Salzlösung in Berührung befindlichen Gasgemisch in einem Bereich liegt, in dem eine wesentliche Änderung des Partialdruckes in der Gasphase keine oder nur eine unwesentliche Änderung der Konzentration des absorbierten Gases in der. Salzlösung zur Folge hat.

Es liegt ferner im Wesen der Erfindung, daß der erreichte wirtschaftliche Vorteil gegenüber bekannten Verfahren um so.größer ist, je weiter sich der Partialdruck des auszuwaschenden Gases in dem Gasgemisch von dem für geringe Partialdrücke linearen Teil der Kurve entfernt, die beim Auftragen des Partialdruckes des zu absorbierenden Gases als Ordinate gegen die Kapazität der Salzlösung für dieses Gas als Abszisse resultiert und die von einem gewissen Sättigungspunkt an sehr steil und nicht mehr linear ansteigt.

Der Druck, unter dem die Desorption erfolgt, soll zwischen dem in der Absorptionskolonne herrschenden Partialdruck des zu absorbierenden Gases und dem Siededruck der kohlenwasserstofffreien Salzlösung liegen.

Mit besonderem Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren auf die Isolierung von Olefinen, insbesondere Äthylen, mit Hilfe wäßriger Silbersalzlösungen, beispielsweise Silberperchlorat- und vorzugsweise Silberfluoboratlösungen, angewendet. In der Figur ist die erfindungsgemäße apparative Anordnung für den Fall einer Desorption in zwei Stufen dargestellt.

Das bei 1 eintretende Gasgemisch wird im unteren Teil der Absorptionskolonne 2 einer Salzlösung 3, im oberen Teil der Absorptionskolonne 2 einer Salzlösung 4 entgegengefiihrt. Die Salzlösungen 3 und 4 haben jeweils einen bestimmten, vom Unterdruck der Desorptionskolonnen 8 und 15 abhängigen Partialdruck in bezug auf das zu absorbierende Gas. Entsprechend diesen Partialdrücken der Lösungen 3 und 4 wird das Gemisch weitgehend von der zu absorbierenden Komponente befreit. Das Restgas, entweicht bei 5. Die am Fuß der Kolonne ablaufende gasreiche, die gesamte eingesetzte Salzlösung umfassende Lösung 6 tritt ungeteilt bei 7 in die erste Desorptionskolonne 8 ein, in der der größte Teil des Gases bei 9 durch die Vakuumpumpe 10 bei geringerem Unterdruck abgesaugt wird. Die Lösung wird bei 11 abgenommen und bei 12 so geteilt, daß ein größerer Teil über die Pumpe 13 als Lösung 3 zur Absorptionskolonne zurückgeführt wird, während ein kleinerer Teil bei 14 in die zweite Desorptionskolonne 15 eintritt, in der bei sehr geringem Druck der Rest des Gases bei 16 durch die Vakuumpumpe 17 ausgetrieben wird. Die von absorbiertem Gas praktisch freie Lösung läuft bei 18 ab und kehrt über die Pumpe 19 als Lösung 4 in die Absorptionskolonne zurück.

Selbstverständlich kann man die Schaltung auch so ausführen, daß man mehr als zwei Desorptionsstufen einsetzt, indem man z. B. einen Teil der Lösung 18 einer dritten Desorptionskolonne, die unter noch geringerem Druck steht, zuführt, und mit der aus dieser Kolonne ablaufenden Lösung das Restgas 5 behandelt usw.

Beispiel

a) In einer gewöhnlichen Absorptionskolonne werden bei 20° C stündlich 17,6Nm³ eines Gasgemisches, das unter einem Druck von 17 at steht und das 25 Volumprozent Äthylen und 75 Volumprozent Wasserstoff enthält, mit 461 einer Silberfluoboratlösung ausgewaschen. Das stündlich in die Absorptionskolonne · eintretende Frischgasgemisch enthält 5.5 kg Äthylen. Die Lösung gelangt anschließend nacheinander in zwei Desorptionskolonnen, in denen stündlich 2,9 kg Äthylen bei 0,5 at und 2,55 kg Äthylen bei 0,05 at abgesaugt werden, und schließlich zurück zur Absorptionskolonne. Das stündlich abströmende Restgas enthält 0,05 kg Äthylen (0,3 Volumprozent). Insgesamt werden also 5,45 kg Äthylen pro Stunde isoliert.

b) Der gleiche Absorptionsvorgang, wie unter a) beschrieben, wird mit der gleichen Menge des Gasgemisches unter sonst gleichen Bedingungen in der in der Fig. 1 skizzierten Apparatur durchgeführt. Man wäscht mit 79 1 einer Silberfluoboratlösung aus, wobei die Zuläufe so bemessen sind, daß 111/Std. Lösung am Kopf und 681/Std. Lösung in der Mitte der Kolonne zugegeben werden. Die Lösung gelangt in die erste Desorptionskolonne, in der stündlich 5,0 kg Äthylen bei 0,5 at abgesaugt werden. 681 der teilentgasten Lösung werden zur Absorptionskolonne zurückgeführt, der Rest (111) gelangt in die zweite Desorptionskolonne, in der stündlich 0,45 kg bei. 0,05 at gewonnen werden. Die entgasten 111 Lösung werden zur Absorptionskolonne zurückgeleitet. Das Restgas enthält wie bei Versuch a) 0,3 Volumprozent Äthylen. Der Wascheffekt ist also in beiden Fällen gleich.

Man sieht, daß bei der unter b) beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensweise wesentlich weniger Äthylen bei geringem Druck ausgetrieben werden muß als bei der unter a) beschriebenen Verfahrensweise.

Die Vergleichszahlen der beiden Versuche sind in übersichtlicher Weise in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt:

Isolierung von 5,45 kg C₂H₄ je Stunde

aus 17,6 Nm³ Gasgemisch je Stunde

einer Zusammensetzung von 25 Volumprozent C₂H₄

und 75 Volumprozent H₂ bei 20° C

und 17 at Absorptionsdruck

Versuch	Kilogramm C2 H₄ je Stunde bei Desorption 0,5 at I 0,05 at	2,55 0,45	Liter Ag B F₄ je Stunde	Gas- kompresskm und Lösungs- umlauf Leistung
a b	2,90 5,00	46 79	0,26 kW 0,18 kW

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Abtrennung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen aus Gasgemischen durch Absorption mit Hilfe wäßriger Salzlösungen unter gleichzeitiger Lösung und Chemosorption und anschließender Desorption der absorbierten Gase, wobei die wäßrige Salzlösung und das die kohlenstoffhaltigen ungesättigten Gase enthaltende Gemisch im Gegenstrom miteinander in innige Berührung gebracht werden, dadurch gekennzeich net, daß man die Desorption und Absorption in mehreren, jeweils gleich vielen Stufen in der Weise durchführt, daß die Desorption bei von

Stufe zu Stufe vermindertem Druck, die Absorption mit von Stufe zu Stufe weitergehend desorbierten Salzlösungen vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus den einzelnen Desorptionsstufen ablaufenden, mit Gas beladenen Salzlösungen zum kleineren Teil der nächsten Desorptionsstufe, zum größeren Teil der entsprechenden Absorptionsstufe und den Ablauf der letzten Desorptionsstufe ungeteilt der obersten Absorptionsstufe zuführt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kontaktabläufe der einzelnen Absorptionsstufen der jeweils nachgeschalteten Absorptionsstufe und den die gesamte eingesetzte Salzlösung umfassenden Ablauf der untersten Absorptionsstufe ungeteilt der ersten Desorptionsstufe zuführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Desorption bei Drükken, die zwischen dem Druck in der Absorptionskolonne und dem Siededruck der kohlenwasserstofffreien Metallsalzlösung liegen, durchführt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man aus olefinische Kohlenwasserstoffe enthaltenden Gasgemischen die Olefine mit Hilfe einer wäßrigen Silberfluoboratlösung auswäscht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen