DE1166799B - Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung niedrigsiedender Verunreinigungen aus niedrigsiedenden Gasen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung niedrigsiedender Verunreinigungen aus niedrigsiedenden Gasen

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DE1166799B
DE1166799B DEU9002A DEU0009002A DE1166799B DE 1166799 B DE1166799 B DE 1166799B DE U9002 A DEU9002 A DE U9002A DE U0009002 A DEU0009002 A DE U0009002A DE 1166799 B DE1166799 B DE 1166799B
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Alan Melvin Bekelman
Harry Cheung
Ladislas Charles Matsch
David I-Jaw Wang
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Union Carbide Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung niedrigsiedender Verunreinigungen aus niedrigsiedenden Gasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Abscheidung niedrigsiedender Verunreinigungen bei tiefen Temperaturen aus einem Gas mit einem Siedepunkt von unter -245° C, insbesondere von Stickstoff und Kohlenmonoxyd aus Rohwasserstoff, bei welchem ein Speisestrom des Gases bei einem verhältnismäßig hohen Arbeitsdruck und einer Temperatur unterhalb -150° C einer Waschflüssigkeit, insbesondere einem Propan-Propylen-Gemisch, zwecks Absorption der Verunreinigungen ausgesetzt wird, worauf durch Druckabsenkung der Waschflüssigkeit die Verunreinigungen aus der Waschflüssigkeit entfernt werden, und nach Trennung der Verunreinigungen von der gereinigten Waschflüssigkeit diese wieder auf den Arbeitsdruck gebracht und zur Wiederverwendung zurückgeführt wird.
  • Eine geeignete Quelle für große Wasserstoffmengen ist die teilweise Oxydation von Brennstoffen, wie z. B. Naturgas und Öl, gefolgt von dem sogenannten »Wasser-Gas-Verschiebungsverfahren«. Dieses Verfahren wandelt den größten Teil des durch die teilweise Oxydation erzeugten Kohlenmonoxyds in Kohlendioxyd um, wobei gleichzeitig zusätzlicher Wasserstoff freigegeben wird. Der mit diesem Verfahren erhaltene gasförmige unreine Wasserstoff kann Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Methan, Stickstoff und Argonverunreinigungen enthalten, die entfernt werden müssen, so daß der Wasserstoff für viele industrielle Zwecke verwendbar ist. Es ist beispielsweise der Wirkungsgrad gewisser metallurgischer Verfahren, z. B. Direkt-Reduktion von Eisenerz, erheblich größer, wenn derartige Verunreinigungen entfernt sind. Außerdem muß der zur Verflüssigung bestimmte Wasserstoff außerordentlich rein sein, da praktisch alle normalerweise auftretenden Unreinheiten in der Verflüssigungsvorrichtung erstarren und die kontinuierliche Arbeitsweise der Vorrichtung behindern. Es ist bekannt, den verunreinigten Wasserstoff teilweise durch ausreichendes Kühlen zu reinigen, so daß die Unreinheiten mit höherem Siedepunkt, z. B. Kohlendioxyd, kondensiert werden, und der Wasserstoff, der Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt enthält, wird dann mit einem flüssigen Lösungs- oder Waschmittel wie z. B. Stickstoff, Methan oder Propan bei hohem Druck und niedriger Temperatur, z. B. -170° C gewaschen, so daß ein Teil der Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt darin absorbiert wird. Dann wird die die Verunreinigung enthaltende Waschflüssigkeit regeneriert, und zwar durch Herabsetzung des Drucks auf einen Druck gleich oder höher als der atmosphärische Druck, ferner durch Erhitzen und durch Abziehen von Produktwasserstoff oder verdampfter Waschflüssigkeit mit Luft. Wird beispielsweise Wasserstoff durch Waschen bei -190° C mit Binärgemischen aus Propan und Propylen oder Propan und Äthan gereinigt, muß bei dem bekannten Regenerierverfahren die angereicherte Waschflüssigkeit von - 190 auf -130° C erwärmt werden, so daß die Verunreinigungen wirtschaftlich bei 1 at ausgeschieden werden können. Um die Waschflüssigkeit durch diesen Temperaturbereich zu führen und die Wärme aus der Lösung von -190 auf -130° C herauszuziehen, ist ein ziemlich hoher Kühlaufwand erforderlich.
  • Gemäß einem weiteren bekannten Regenerierverfahren wird der Druck der Waschflüssigkeit auf eine Atmosphäre herabgesetzt und die Verunreinigungen ausgeschieden. Dabei werden Erhitzung und Abkühlung zwar vermieden aber unverhältnismäßig große Mengen an Produktwasserstoff oder anderen kalten Reinigungsgasen erforderlich.
  • Schließlich können einige Waschflüssigkeiten einfach dadurch regeneriert werden, daß der Druck auf 1 at unter Abscheidung oder Erwärmung, wie z. B. beim Ausscheiden von Kohlendioxyd aus Gas vermittels Wasser, herabgesetzt wird.
  • Dieses Verfahren ist jedoch nur dann erfolgreich, wenn das Waschen mit Wasser unter hohen Drücken stattfindet. Dieses einfache Verfahren durch Druckherabsetzung läßt sich durch weiteres Herabsetzen des Drucks auf weniger als 1 at absoluter Druck verbessern, wobei jedoch alle Verunreinigungen wieder auf 1 at komprimiert werden müssen, so daß sie ausgeschieden werden können. Die Kosten für die erneute Komprimierung der Verunreinigungen sind unverhältnismäßig hoch.
  • Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zu dessen Durchführung, wobei die verunreinigte Waschflüssigkeit in wirksamer Weise regeneriert werden kann. Erreicht wird dies dadurch, daß die Druckherabsetzung in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen erfolgt, wobei zumindest in einer Stufe Unterdruck erreicht wird. Beispielsweise kann die angereicherte Waschflüssigkeit bei Waschtemperatur regeneriert werden, indem zunächst der Druck auf 0,3 at absolut, sodann auf 0,1 at und schließlich auf 0,03 at herabgesetzt wird. Durch die stufenweise Drucksenkung ist das Volumen, das vom niedrigsten Druckpegel aus komprimiert werden muß, wesentlich kleiner, als wenn der Druck der angereicherten Flüssigkeit unmittelbar auf 0.03 at abgesenkt wird. Außerdem erfordert die Waschflüssigkeit keine Erwärmung, und es ist, falls überhaupt, nur eine verhältnismäßig kleine Menge an Abscheidegas erforderlich.
  • Durch die Erfindung wird insbesondere ein Verfahren geschaffen, bei dem ein Speisegasstrom den Hauptbestandteil und kleinere Mengen an niedrigersiedenden Verunreinigungen bei einem verhältnismäßig hohen Arbeitsdruck und einer Temperatur von -150 5 C enthält. Ferner wird eine Waschflüssigkeit bei derselben niedrigen Temperatur und dem gleichen Arbeitsdruck vorgesehen und mit dem Speisegas in Berührung gebracht, wodurch die niedrigsiedendenVerunreinigungen durch Absorption in die Waschflüssigkeit überführt werden. Der Druck der erhaltenen, Verunreinigungen aufweisenden Waschflüssigkeit wird auf einen ersten niedrigeren Druck herabgesetzt, wodurch ein Teil der Verunreinigungen verdampft wird. Das erhaltene Zweiphasengemisch wird dann in einen ersten, Verunreinigungen enthaltenden Gasstrom und eine erste, teilweise gereinigte Waschflüssigkeit getrennt.
  • Der Druck der ersten, teilweise gereinigten Waschflüssigkeit wird dann auf einen zweiten Druck, und zwar einen Unterdruck abgesenkt, wodurch ein weiterer Teil der niedrigsiedenden Verunreinigungen verdampft wird.
  • Das sich ergebende Zweiphasengemisch wird in einen zweiten, verunreinigtes Gas enthaltenden Ausfluß und eine zweite, weiter gereinigte Waschflüssigkeit abgetrennt. Letztere wird erneut auf den Arbeitsdruck und als Waschflüssigkeit zurückgeführt, um mit dem kalten Zufuhrstrom in Berührung zu treten. Der erste und zweite Verunreinigungen enthaltende Gasausfluß wird zumindest wieder auf atmosphärischen Druck gebracht, um ihn aus der Vorrichtung auszuscheiden.
  • Bei einer bevorzugten Arbeitsweise besteht das Zufuhrgas entweder aus Wasserstoff oder Helium,. während Stickstoff, Kohlenmonoxyd und Methan in den Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt enthalten sind. Außerdem haben sich drei Reduktionsstufen unterhalb Atmosphärendruck als besonders vorteilhaft für diese spezielle Reinigung erwiesen. Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen für N2, CO und CH,, enthaltenden Wasserstoff beschrieben, ist jedoch ebenso geeignet für die bei niedriger Temperatur erfolgende Abscheidung von Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt aus anderen Gasen, wie z. B. Neon.
  • Die Zeichnung zeigt die Zufuhr von verunreinigtem Wasserstoffgas bei ziemlich hohem Arbeitsdruck und einer Temperatur unterhalb --150° C. Der Einlaßdrück liegt vorzugsweise zwischen 15 und 30 at, am besten bei 21,5 at. Diese Bedingungen schaffen ein günstiges Gleichgewicht zwischen Anlage- und Leistungskosten und gestatten die Expansion des Produktgases für Kühlung auf niedrigere Temperaturen, falls erwünscht, auf einen niedrigeren Druck, der jedoch ausreichend hoch ist, um das Produkt wirtschaftlich zu behandeln; in diesem letzteren Fall wären, wenn das Produkt nicht unter Druck zu stehen braucht, niedrigere Produktabgabedrücke praktisch bis herab zu 1 at möglich.
  • Das verunreinigte Wasserstoffzufuhrgas enthält Stickstoff, Kohlenmonoxyd und Methanverunreinigungen und kann ferner andere Verunreinigungen, wie z. B. Argon, Sauerstoff, Äthan und Propan, enthalten. Das verunreinigte Zufuhrgas wird der Leitung 10 bei beispielsweise -190° C und 21,5 at zugeführt und durch das Einlaßventil11 in den unteren Teil der Waschkolonne 12 eingeleitet, um mit der abwärts fließenden Waschflüssigkeit in Berührung zu treten, wobei entsprechende Flüssig-Dampf-Kontaktmittel, wie z. B. Böden 13, vorgesehen sind. Die Waschflüssigkeit, z. B. ein Propan-Propylen-Gemisch, kann bei - l90° C und 21,5 at zugeführt und durch die Leitung 14 in den oberen Teil der Waschkolonne eingeführt werden, um mit dem steigenden Zufuhrgas im Gegenstrom in Berührung zu treten. Die Waschflüssigkeit absorbiert die obenerwähnten Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt und wird durch die Leitung 15 aus dem unteren Teil der Waschkolonne abgezogen, während das von Verunreinigungen freie Produktwasserstoffgas aus dem oberen Teil der Waschkolonne 12 durch die Leitung 16 abgezogen wird. Letzteres kann beispielsweise auf einen verhältnismäßig niedrigen Druck expandiert und den Verbrauchern zugeführt oder aber bei verhältnismäßig hohem Arbeitsdruck gespeichert und bei Bedarf aus dem Speicherbehälter abgezogen werden.
  • Die aus dem unteren Teil der Waschkolonne 12 durch die Leitung 15 abgezogene, Verunreinigungen enthaltende Waschflüssigkeit, wird durch ein Ventil 17 auf einen ersten Unterdruck, beispielsweise 0,3 at, herabgesetzt und in einen Abscheider 18 eingeführt. Letzterer enthält vorzugsweise ein Füllmaterial 19, z. B. Raschigringe oder Berlplatten, so daß genügend Zeit und Oberfläche für dieses Gas vorhanden ist, um aus der Flüssigkeit herauszudiffundieren. Ein erster Verunreinigungen enthaltender Gasabfluß wird durch die Leitung 20 aus dem Abscheider 18 ausgeschieden, der in dem Wärmeaustauscher 21 mit einem wärmeren Medium in dem thermisch zugeordneten Kanal 22 erwärmt und dann in dem Verdichter 23 auf zumindest 1 at erneut komprimiert wird.
  • Eine zunächst teilweise gereinigte Waschflüssigkeit wird durch den unteren Teil des Abscheiders 18 in die Leitung 24 abgegeben, durch ein Ventil 25 auf einen zweiten niedrigeren Unterdruck, z. B. 0,1 at, herabgesetzt, wodurch ein weiterer Teil der Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt verdampft, und schließlich in den Abscheider 26 eingeführt, um einen zweiten Verunreinigungen enthaltenden Gas-#luß von einem zweiten weiter gereinigten Teil der Waschflüssigkeit zu trennen.
  • Der zweite Verunreinigungen enthaltende Gasabfluß wird durch die Leitung 27 in den Wärmeaustauscher 28 abgelassen, in dem er durch das obenerwähnte wärmere Medium in dem zugeordneten Kanal 22 erwärmt wird. Der erwärmte zweite Abfluß wird dann teilweise in dem Verdichter 29 komprimiert und zur Verbindungsleitung 20 für eine weitere Kompression in dem Verdichter 23 zusammen mit dem ersten Abfluß zumindest auf atmosphärischen Druck geleitet.
  • Ist die Propan-Propylen-Waschflüssigkeit noch immer nicht genügend frei von Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt, wird sie aus dem Abscheider 26 in die Leitung 30 abgelassen, und zwar als eine zweite weiter gereinigte Waschflüssigkeit, deren Druck in einem Ventil 31 auf einen dritten Unterdruck, z. B. 0,03 at, herabgesetzt wird. Weitere Teile von Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt werden verdampft und aus der Flüssigkeit im Abscheider 31' abgesondert, wodurch sich ein dritter verunreinigter Gasabfluß und eine dritte gereinigte Waschflüssigkeit bilden. Der Gasabfluß wird durch die Leitung 32 in den Wärmeaustauscher 33 abgelassen, in dem er durch Wärmeaustausch mit dem wärmeren Medium in dem thermisch zugeordneten Kanal 22 erhitzt wird. Der erhitzte dritte verunreinigte Gasabfluß wird in dem Verdichter 34 teilweise unter Druck gesetzt, in die Verbindungsleitung 27 eingeleitet, um den Druck in dem Verdichter 29 zu erhöhen, und zwar zusammen mit dem zweiten verunreinigten Gasabfluß, und wird schließlich auf einen Druck zumindest gleich dem Atmosphärendruck in dem Verdichter 23 gebracht, bevor er an die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Ein Enddruck von etwa 0,03 at ist ausreichend niedrig, so daß praktisch das gesamte Kohlenmonoxyd und der gesamte Stickstoff aus der Flüssigkeit entfernt werden. Unter einem solchen Enddruck kann der Stickstoff- plus Kohlenmonoxydgehalt in dem Produktwasserstoff bis herab zu 0,5 Molprozent betragen.
  • Methan, das in Propan-Propylen löslich ist und einen niedrigeren Dampfdruck als Kohlenmonoxyd besitzt, wird sich möglicherweise bei 0,03 at nicht ausreichend entfernen lassen. Wenn kleine Methanmengen nicht in dem Wasserstoff geduldet werden können, kann ein entsprechendes Abscheidegas durch die Leitung 35 eingeführt und dem Boden des dritten Abscheiders 31' zugeführt werden, um das verbleibende Methan zu entfernen. In. diesem Falle wird das Methan enthaltende Abscheidegas zusammen mit dem dritten Abflußgas durch die Verbindungsleitungen 32, 27 und 20 aus der Anlage abgelassen.
  • Die bevörzugte Quelle von Abscheidegas ist das aus der Waschkolonne 12 durch die Leitung 16 bei Arbeitsdruck abgelassene Produkt-Wasserstoff-Gas. Ein kleiner Teil eines derartigen Gases kann durch die Zweigleitung 36 umgeleitet und im Ventil 37 auf einen Unterdruck etwas oberhalb demjenigen in dem dritten Abscheider 31' herabgesetzt werden. Das auf Unterdruck befindliche Wasserstoffabscheidegas wird dann durch die Verbindungsleitung 35 für die oben beschriebene Verwendung geleitet. Andererseits kann kalter gereinigter Stickstoff aus einer entsprechenden Quelle, wie z. B. einer Luftzerlegungsvorrichtung, gekühlt und als Abscheidegas verwendet werden. Obgleich Stickstoff eine der zu entfernenden Verunreinigungen sein kann, ist es die unter den normalerweise auftretenden Verunreinigungen am wenigsten lösbare und verunreinigt die Waschflüssigkeit bei dem im Abscheider herrschenden niedrigen Druck nicht. Im allgemeinen wird bei Verwendung von Waschflüssigkeiten mit stärkeren Absorptionseigenschaften die Verwendung von Wasserstoff (oder Helium) als Abscheidegas bevorzugt.
  • Es wurde oben ausgeführt, daß der erste, zweite und dritte Verunreinigungen enthaltende Gasstrom vorzugsweise durch Wärmeaustausch mit einem wärmeren Medium im Kanal 22 erwärmt werden, wodurch zumindest ein Teil der Eigenkälte aus solchen Strömen zurückgewonnen wird. Das wärmere Medium kann beispielsweise der verunreinigte Wasserstoffspeisestrom sein, bevor er in die Waschkolonne 12 eintritt.
  • Die dritte noch weiter gereinigte Waschflüssigkeit in dem dritten Abscheider 31' wird aus der Leitung 38 abgezogen und in der Pumpe 39 wieder auf den Arbeitsdruck der Waschkolonne 12 gebracht, bevor sie in den oberen Teil der Kolonne zur Verarbeitung in oben beschriebener Weise eintritt. Ein Wärmeaustauscher 40, der von einer Kältequelle in dem zugeordneten Kanal 41 gekühlt wird, kann in der Leitung 14 vorgesehen sein, um Kälteverluste und Unwirksamkeit der Pumpe auszugleichen.
  • Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele erläutert, in denen verunreinigtes Wasserstoffgas mit einem Propan-Propylen-Gemisch gewaschen und anschließend in drei Phasen im Vakuum entgast wurde. Das verunreinigte Wasserstoffspeisegas setzte sich aus 100 Mol wie folgt zusammen:
    Tabelle 1
    Molprozent
    Wasserstoff ............ 96,16
    Stickstoff .............. 0,05
    Kohlenmonoxyd . . . . . . . . 2,34
    Argon ................. 0,47
    Methan . . . . . . . . . . . . . . . . 0,98
    Zusammen .... 100,00
    " Dieses Speisegas wurde bei -191,7° C und einem Druck von 20 at mit der folgenden Waschflüssigkeit gewaschen:
    Tabelle 2
    Propan ........... 83,3 Mol
    Propylen . . . . . . . . . . 83,3 Mol
    Kohlenmonoxyd ... 0,4 Mol
    Argon . . . . . . . . . . . . 0,1 Mol
    Methan . . . . . . . . . . . 2,7 Mol
    Zusammen .... 169,8 Mol pro 100 Mol
    verunreinigten
    Wasserstoff
    Die Waschkolonne hatte zehn theoretische Böden und der Produktwasserstoff die folgende Zusammensetzung: ,
    Tabelle 3
    Molprozent
    Wasserstoff ............ 99,36
    Stickstoff .............. 0,03
    Kohlenmonoxyd . . . . . . . . 0,50
    Argon ....:............ 0,10
    Methan................ 0,01
    . Zusammen .... 100,00
    Der Druck der an Verunreinigungen reichen Waschflüssigkeit wurde auf 0,3 at herabgesetzt und die Flüssigkeit in einen ersten Füllkörperabscheider geleitet, der 0,45 Mol der Verunreinigungen verdampfen ließ. Die gesamte Druckherabsetzung wurde bei -191,7° C bewirkt. Die gasförmige Verunreinigung wurde auf Raumtemperatur erwärmt und auf Umgebungsdruck gebracht. Der Druck der ersten Teilwaschflüssigkeit wurde dann weiter auf einen Druck von 0,1 at herabgesetzt und in einen zweiten Füllkörperabscheider geleitet, in dem 1,31 Mol Verunreinigungen ausgeschieden wurden. Die letzte Druckherabsetzung auf 0,03 at entfernte die restlichen Verunreinigungen. Unter diesem Druck konnte genügend Kohlenmonoxyd aus der Waschflüssigkeit entfernt werden, die damit den Wasserstoff in gewünschtem Maße reinigte. Zur Entfernung des in der Waschkolonne aufgenommenen Materials war eine Reinigung des Wasserstoffproduktgases um 1,63 Mol durch den dritten Füllkörperabscheider erforderlich.
  • Der Verdichter 34 mit dem niedrigsten Saugdruck (0,03 at) verarbeitete 3,07 Mol Gas oder 1120 ms pro 100 Mol verunreinigten Wasserstoff mit einem Kompressionsverhältnis von 3,3. Die Zwischen- und Hochdruckverdichter konnten das Gas aus dem unteren Verdichter verarbeiten. Tabelle 4 zeigt die von jedem Verdichter verarbeiteten Gasmengen, das Kompressionsverhältnis und die theoretische adiabatische Verdichterleistung. Außerdem ist die Wirkung der Druckherabsetzung der Flüssigkeit direkt auf die Waschkolonne bei 0,03 at veranschaulicht.
    Tabelle 4
    Tatsächliches Leistung der Pumpe
    Mol an Gas Volumen des Gases Kompressions- bei 100 Mol
    zur Pumpe bei Saugdruck verhältnis pro Stunde unreinen
    Wasserstoffs
    m$ kW
    Niederdruck-Vakuumpumpe ...... 3,07 1120 3,3 1,34
    Mitteldruck-Vakuumpumpe ...... 4,38 480 3,0 1,75
    Hochdruck-Vakuumpumpe ....... 4,83 175 3,3 2,11
    Insgesamt für drei Vakuumpumpen 4,83 5,2
    Druckherabsetzung in einer Stufe . . 4,83 1750 33 9,0
    Da die Kosten der Vakuumpumpen zum großen Teil von der erforderlichen Leistung abhängen, ergibt sich aus der Tabelle 4, daß eine stufenweise Druckherabsetzung beträchtliche Kosten- und Leistungsersparnisse mit sich bringt. Die für die stufenweise Druckherabsetzung erforderlichen Wärmeaustauscher sind kleiner als diejenigen, die für eine Druckherabsetzung in einer einzigen Stufe notwendig wären.
  • Es erwies sich außerdem als vorteilhaft, die aufeinanderfolgende Druckherabsetzung unter praktisch gleichem Kompressionsverhältnis vorzunehmen, um damit die gesamten Leistungskosten auf ein Minimum herabzusetzen. Dieses Merkmal ist in der Tabelle 4 mit den drei Kompressionsverhältnissen 3,3; 3,0 bzw. 3,3 dargestellt. Hat eine Pumpe ein bedeutend größeres Kompressionsverhältnis als die anderen Pumpen, wird die erforderliche Leistung für diese spezielle Pumpe in größerem Maße gesteigert als die für die anderen Pumpen erforderliche Leistung reduziert wird.
  • Diese stufenweise Druckregenerierung einer Verunreinigungen enthaltenden Waschflüssigkeit erwies sich als besonders vorteilhaft zum Ausscheiden weniger löslicher Gase, wie z. B. Stickstoff und Kohlenmonoxyd, aus der Waschflüssigkeit, da eine Wärmepumpe zwischen Wasch- und Regeneriertemperaturen nicht erforderlich ist, wie z. B. im Falle von Waschreinigungsprozessen bei niedrigen Temperaturen.
  • Obgleich die bevorzugte Waschflüssigkeit ein Propan-Propylen-Gemisch ist, sind auch einzelne Waschverbindungen, wie z. B. Chlortrifluormethan, Tetrafluormethan, Bromtrifluormethan, Dichlordifluormethan und Monochlordifluormethan, geeignet. Im allgemeinen werden drei Stufen bevorzugt, obgleich mehr oder weniger Stufen auch möglich sind. Der erforderliche niedrigste Druck hängt von der Lösbarkeit jeder Verunreinigung in der Waschflüssigkeit, gegebenenfalls der Menge des Abscheidegases und der gewünschten Reinheit des Produkts ab.
  • Obgleich die Waschflüssigkeit gemäß vorliegender Beschreibung nach der stufenweisen Druckherabsetzung ausgeschieden wurde, kann sie auch vor dieser Druckherabsetzung auf Unterdruck ausgeschieden werden. Dieses wäre dann vorteilhaft, wenn große Mengen eines Abscheidemediums, wie z. B. Stickstoff, bei Waschtemperatur vorhanden sind. Um in dem gegebenen Beispiel Methan auszuscheiden, sind etwa 0,5 Mol Stickstoff pro Mol Produktwasserstoff erforderlich, wenn sich das Methanabscheidegas unter einem Druck von 13 at befindet. Vorherige Abscheidung hat den Vorteil, daß die mit der Niederdruckvakuumpumpe zu komprimierende Gasmenge reduziert wird.
  • Bei einer weiteren Möglichkeit kann jeder der beiden Verdichter 29 und 34 direkt an Atmosphärendruck abgeben statt an den Saugdruck von in Reihe geschalteten Vakuumpumpen.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Abscheidung niedrigsiedender Verunreinigungen bei tiefen Temperaturen aus einem Gas mit einem Siedepunkt von unter -245°C, insbesondere von Stickstoff und Kohlenmonoxyd aus Rohwasserstoff, bei welchem ein Speisestrom des Gases bei einem verhältnismäßig hohen Arbeitsdruck und einer Temperatur unterhalb -150°C einer Waschflüssigkeit, insbesondere einem Propan-Propylen-Gemisch zwecks Absorption der Verunreinigungen ausgesetzt wird, worauf durch Druckherabsetzung der Waschflüssigkeit die Verunreinigungen aus der Waschflüssigkeit entfernt werden, und nach Trennung der Verunreinigungen von der gereinigten Waschflüssigkeit diese wieder auf den Arbeitsdruck gebracht und zur Wiederverwendung zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckherabsetzung in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen erfolgt, wobei zumindest in einer Stufe Unterdruck erreicht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckherabsetzung drei Stufen vorgesehen sind, welche alle bei Unterdruck arbeiten.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Reinigungsgasstrom zugeführt wird, um die restlichen Verunreinigungen aus der Waschflüssigkeit zu entfernen.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckherabsetzung auf 0,3 at, die zweite Druckherabsetzung auf 0,1 at und die dritte Druckherabsetzung auf 0,03 at erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionsverhältnisse zwischen dem ersten, zweiten. und dritten Unterdruck annähernd gleich sind.
  6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine Waschkolonne (12) mit einer am unteren Teil befindlichen Zuleitung (10) für verunreinigtes Gas, einer am oberen Teil befindlichen Zuleitung (14) für Waschflüssigkeit, einer oberen Ableitung (16) für gereinigtes Gas und einer unteren Flüssigkeitsableitung (15), die durch ein Druckreduzierventil (17) mit einem Satz in Reihe geschalteter Abscheider (18, 26, 31') in Verbindung steht, wobei jeder Abscheider über ein Druckreduzierventil (25, 31) mit dem oberen Teil des nächstfolgenden Abscheiders verbunden ist, jeder Abscheider an seinem oberen Teil zusätzlich eine Ableitung (2Q, 27, 32) aufweist, die über Wärmeaustauscher (21, 28, 33) zur Wiedererwärmung mit je einem druckerhöhenden Verdichter (23, 29, 34) in Verbindung steht, und der untere Auslaß (38) des letzten Abscheiders (31') über eine Druckpumpe (39) und einen gekühlten Wärmeaustauscher (40) mit der Waschflüssigkeitszufuhrleitung (14) der Waschkolonne (12) verbunden ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Abscheider (31') der Reihe an seinem unteren Teil mit einer Zufuhrleitung (35) für ein Abscheidegas versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften; Deutsche Auslegeschrift Nr. 1074 064.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1074064B (de) * 1957-09-06 1960-01-28 Union Carbide Corporation New York N Y (V St A) Verfahren zum Ab scheiden niedrig siedender Verunreim gungen einschließlich Stickstoff und Kohlenmonoxyd bei niedriger Temperatur aus gasformigem Rohwasserstoff

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