DE1443597A1 - Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff aus Methan,anderen niederen Kohlenwasserstoffen oder Erdgas - Google Patents

Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff aus Methan,anderen niederen Kohlenwasserstoffen oder Erdgas

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DE1443597A1
DE1443597A1 DE19631443597 DE1443597A DE1443597A1 DE 1443597 A1 DE1443597 A1 DE 1443597A1 DE 19631443597 DE19631443597 DE 19631443597 DE 1443597 A DE1443597 A DE 1443597A DE 1443597 A1 DE1443597 A1 DE 1443597A1
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Description

Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff aus Methan, anderen niederen Kohlenwasserstoffen oder Erdgas.
Die Erfindung betrifft das Entfernen von Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff oder auch anderen bei tiefen Temperaturen festwerdendenBestandteilen wie beispielsweise Neopentan aus niederen Kohlenwasserstoff oder Erdgasen.
Es ist bereits durch das französische Patent 1 283 ein Verfahren zum Entfernen einer Komponente aus einem aus mindestens zwei Komponenten bestehenden Strömungsmittelstrom bekannt, bei dem die eine Komponente in fester Form abgetrennt wird, indem der Strömungsmittelstrom in einer Kühlungsstufe abgekühlt und die dadurch festgewordenen Stoffe aus
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dor Strönung entfernt werden. Diese Stoffe werden dann nit einem Trägermittel voraiacht und zu3annen alt dioser Trägemischung der Kühlunsaatufe eua Zweck des iVärneauntaüs&Ii&i> nit dea Ströaungsnittelstroo zugeführt, wobei ©in Phasenübergang der festen Stoffe verbunden nit einer entsprechen-, den Wänaeaufnahoe aus dem Strösun^saittelatron erfolgt·
Per geaä3 den bekannten Verfahren dea franzö3iachen Pateuta 1 283 43f durch die Kischung aus festen Stoffen und Trägemittel erzielte Wiiraeauatausch in dor iCUhlun.saotufo kann sehr wirkaaa sein, wobei auch ein Verstopfen der Kühlungöfltufe völlig veraaidbar ist. \ienn ein jTO-eignetes Tr/irjernittel und eine geeigenete Strb'mungcgecchwindiskeit für die Mischung aus festen Stoffen und dea Trägerraittel gewählt werden·
Ss hat sich jedoch gezeigt» da3 der Y/irkunr;3£rail des Wämeauoti^a3chö3 vermindert wird, wenn das Trä^eroittol in dea Geniisch bereita zu verdampfen begimit, ehe der Phasenübergang dea festen StoffC3 erfolgt. Eestoht a#B. die in die Kühlungsatufe eingeleitete Hlechung aus einer Aufi3chläciung von festes Kohlendioxid und/oder festera Schwefelwa3aeratoff in flüasigea Methan, so kann das flüssige Hethan verdampfen, ehe der Phasenübergang dea festen Kohlendioxyda und/oder dea feston Schwefelwasserstoffs erfolgt, wodurch eine Anhäufung von festen üCohlen-
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dioxyd und/oder festea Schwefelwasserstoff ohne Trägernittel in der KUhlungsstufe auftritt· Licaer Vorhang würde ru einor Verstopfung der Kühlunc;o3tufe führen·
Der Erfindung liest die Aufgate zugrunde, bei einen Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff aus K*than, anderen niederen Kohlenwasserstoffen oder Erdgas, bei den das Kohlendioxyd bzw· der Schwefelwasserstoff in fester Fora als Aufechlänaung aus den verflüssigten Kohlenwasserstoff oder Erdgae abgetrennt werden, den oben aufgezeigten Kachteil wirksaa zu beseitigen·
Aufgabe wird genU3 der H^finduns boi dca obigen ;
Verfahren dadurch gelöst, daß nach dem Abtrennen in einen > cusätrlichon V erfahr ens schritt die Aufschlämmung von festea Kohlondioxyd bsw· Schwefelwasserstoff in ein geleitet wird, welches unter eolchen TJruck- und bedin/^ingen gehalten wird, da3 das Kohlendioxyd bnw, der Schwefelwasserstoff sowie die restlichen Kohlenwasserstoffe daraus, in Danpffora entweichen·
Eine für das Bnd geeienete Flti33iG*coit soll bei der Arbeit st caper«, tür des Bades eino niedrige Viskosität und einen niedrigen Tanpfdruck aufweisen, td© Bidtonpcratur nuß ihreraeitn ao gerc«~elt werden, dn.4 die Mischunij aus festen Kohlcndioxyd oder Schwefclwaaseratoff in den vor-
r.rdG^s oder niederes Xohlcnvaoaeratoff vor-909881/115/.
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danpfen lcann. Venn das Verfahren ζ·3« für dio Abtrennung von Kohlendioxyd vorgesehen iat, und wenn das lad bei AtaoapMrendruck betrieben wird, liegt die geeignete Teaperatur bei etwa -730C, und ala Flüssigkeit fUr das Bad ist ein Kohlenwasserstoff oder eine Mischung aus Kohlenwasserstoffen geeignet, die schwerer sind als Äthan, ζ,Ί5· Pztpan, Butan oder eine Miaohung aus C^- , Kohlenwasserstoffen und ^,-Kohlenwasserstoffen, etwa Pentan und Butan·
Vorzugsweise wird die Flü.Jsickeitsteaperatur in dea 2ad auf dor gewünschten Höhe gehalten, indoia dass Bad nit dem Kohlenwasserstoff- oder Erd£so erwärat wird, wolchoa an« :-chlie3ond gej3Ü3 der Erfindun:; weiterbehandelt werden soll· Die aua den Bad abd-mpfondon G'iae werden vorcugsweiae ebenfalls nit dea Kohlenwasaerstoff- oder Erdsaßotroci euca tfämeaustauaoh gebracht· Dabei iot es insbesondere swecknä3ig, daa aun Betrieb dea W&rneaustauschers verwendete Gas anschließend auch zur Hrwürriunj des Bades zu verwenden·
Bei Anwendung dea erfindunsagenäOen Verfahren3schrittes iia liahuon eines Verfahrene sun Entfernen von Kohlendioxyd aus Erdgas wird sunächat ein Stroia auo lcohlendioxydhaltieea Erdgaa gokühlt, wobei ein £ruck beibehalten wird, bei dem dao Erdgas vollständig verflüaoi^t wird; das gesante Kohlondioxyd bleibt dabei in den verflüssigten Drdgao gelöst» wie eü ε·Β· in dea U3-?atent 2 900 797 beschrieben i3t· I5er Truck
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der Lösung wird dann erniedrigt, inden nan den su^elilhrten Stroa expandieren 133t» dadurch wird auch die Tenporatur des «Ußoiilhrten 3trone3 weiter erniedrigt und das Sohlendioxyd scheidet sich in fein verteilter Fora aus*
Erfindung wird ia Tollenden am Beispiel der Entfernung von Kohlendioxyd beschrieben» das in einer Konzentrat!c-: von 0,23 Kolprozent in einen Stroa auo verflüssigtem Erdgas ait einer Temperatur von etwa -1350C und einem Iruck von etwa 52,7 ata enthalten ist, wobei außerdem etwa 5t44 Hol— Prozent Stickstoff in dca Stroci enthalten eind·
Srfindung wird in folgenden anhand achonatiach.Gr £eichnun/son sm nohrorcn Ausführungsboioplelon näher erläutert»
Fig· 1 zeigt ein Blockdlasraoa einor Anlage für ein Verfahren gexaäß der Erfindung·
Pig· 2 ßeigt eine andere AusfUhrangsfora oinea Toila der in Piß· 1 dargestellten Anlage·
Tig· 1 gelangt dor Erdgacstroa durch die . Leitung ι in eine ilxpan3ionaturbine 2, in der der üruok dea sugefUhrten Strous von etwa 52,7 ata auf etwa 9»* ata unter Ärboitaleiotung aber ohne Verdampfung erniedrigt wird· Auo der Ilxpaneionotrubino gelangt der sugcführte Stroa nit einen !Tuck von etwa 9» 1 ata durch die leitung 3 zu einca
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Expansionsventil 4, In deä der Truck auf etwa 3,5 ata gesenkt wird, wobei ein. Teil des verflüssigten Stickstof fa als 0^3 aboiedet und eine entsprechende Temperaturerniedrigung iuf etwa -«5.J, C erfolgt; bei dieser Teaperatur gefriert daa Kohlendioxyd, und es bildet eich eine Mischung aua festen Kohlendioxydteilchen, verflUeaigtea Erdgas, gasförnigea Stickstoff und gasförmigen Kohlenwasserstoff, Diese Mischung wird durch einen Ejektor ^a und durch eine Leitung 3a in ein GefäS 5 geleitet, welches als Trcnnkanaer arbeitet.
Die gasförnigen Bestandteile einschließlich des Erdgasea und £5,0 Iioi-$ wurden au3 den Gefäß 5 durch die Leitung 6 abgeleitet, durch welche aiö alt Hilfe des Gebläses 6a in den Kondensator 7 gßl^ngen, in dem sie in indirekten wanaeauatausch nit verflüssigten .Erdgas gebracht werden, wobei dio aus dca Ge:2&3 5 abgezogenen gasförmigen Bestandteile teilweise kondensiert werden. Tas 0,09 K01-$ feetes CO^ und 6,8 KoI-^ H9 enthaltende Kondensat wird durch die Lsittmg 8 au3 dea V/ärneaustauscher 7 cJit entsprechenden Uruck in die Bioderdsrackaeit© dea J^ektora 4a weitergeleitet. Bei Bedarf können die auf 52,0 Kol-# nit 2ig angereicherten Gas© in Leitung 8 durch die Leitung in eine Srennkanaer 10 umgeleitet werden, daait daa Stickatoffgaa aua der Tresnk^Eier "0 durch die Leitung 1 ί und das Ventil Λ2 in die Leitung 2\ abgeleitet werden kann, während flüaaiges Brdgaa oder nndoro Kohlenwasserstoff© aua der frennkaasaer Ό in öi© Leitung 13 nur EückfUhrimg In die Leitung 8 ablaufen· Daa als Kühlnittel in deza
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eator 7 benutzte verflüssigte Methan oder verflüssigte Erdgas wird den Kondensator durch die Leitung f4 Bit einer Temperatur von etwa -·53°Ο zugeleitet und verlüat den Kondensator durch die Leitung 15· Eas verflüssigte Erdgas oder der verflüssigte Kohlenwasser et off kann für diesen Zweck aus der Uauptveflüssigungsanlage zur Verfügung gestellt werden·'
sch
Di· AufAänoung aus festen Kohlendioxydteilchen und
verflüssigten jSrdsas wird aus den G β la Q 5 durch die Leitung 16 über ein Entapannungsventil 17 abgeleitet, wobei der Druck bis sun Atnoophärendruck von etwa 1 ata herabgesetzt wird« ein Teil dee verflüssigten Gases absiedet und die Tcnperatur auf etwa ->65°C weiter eeswikt wird, wodurch weitere Mengen von Kohlendiozyd niedergeschlagen werden· r-ie Mischung aus festen Teilchen von Kohlendioxyd, r.rd/^as in gasföralgoa Zustand und ixdgaa in VGrflUselijtca Zustand wird durch die Leitung 16a in das Gcfää 18 weitcrgolcitot, welches als Tronnkanner diont· lie gasfüraisen Kohlcnvasjeretoffe werden aus den GefäS 18 Über die Leitung 19 abgeleitet und durch das Gebläse 20 in das stlckstoffrciche Gas in Leitung 21 oingeblaaen, so da3 eine Gasaischun^ entsteht, welche als Vrennstoff verbrannt werden kann, nachdea cuvor die in den Gas enthaltende Kälte durch V.ärneauatausch nit dea sugeführten Btroa surücksewonnen worden lot (in dor ?ig. nicht dareestollt)· Ia Gefä3 18 wird der flüssige Kohlen-
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wasserstoff, der noch 0,04 Mol-j£ featee COg enthält« als Bndprodukt Über die Leitung 22 abgezogen, während eine Aufschlämmung nit einen höheren Gbhalt an Kohlendioxyd in verflüssigt ea Kohlenwasserstoff Über die Leitung 23 cinea Verdampfer 24 zugeführt wird· Der Verdaapfer iat teilweise cit eines Bad 2<fa aus flüssigen Propan gefüllt, dessen Tcoperatur auf etwa -760C gehalten wird. Bei einer Temperatur von etwa -760C erfolgt der Phasenübergang des festen Kohlendioxyde aus einen festen Stoff in ein Gas während das verflüssigte Erdgas ebenfalls durch einen Phasenübergang voa flüssigen Zustand in ein Ga3 übergeht; für beide Phasenübergang wird Värae verbraucht·
Eao 50 HoI-^ Kohlendiozyd und Erdgas enthaltende Gaogeniöch gelangt au3 den Yerd^pfer 24 in die Leitung und zu eineia Wärneauatauscher 26, in den die gaoförnigon Stoffe Qit Krdg^Q zua Käraeauatausch gebracht werden, volchcs aus der Leitung 28 durch den Wärneaustauocher in die Leitung 28a struct, welche weiter durch den Verdampfer führt, eo daö das Erdgas nit dea Kohlendioxid und dea verflü3Qi^tcn Gaa während des PhasenUber^'in^a aua Viärcieau3tnuecb gebracht wird, wie eo welter obon beschrieben wurde. Das gasfcraige Kohlendioxyd und Srdga3 verlassen don Vr'äraeaustauscher durch die ieituns 27, aie können je nach Bedarf verwondet werden, z.B. als Heizgas,
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Von dea Erdgas wird in Verdspfer 24 und im Warneiiutauoober 26 Vänae in folgender V.eiae aufsenonnen: &λο-föraigee Ürdgae oit einem Gehalt von 0,23 Kolprosent Kehlen« dioxyd und 5,44 Molprozent Stickstoff gelangt Über die Leiturs 28 nit einra Pruck von etwa 52,7 ata und einer Temperatur von etwa 380C in da» Syateia. Vna Srdgae otröat durch den Wärmeaustauscher 26, in den oa durch indirekten üänaeauatauach Värae an daa gasförmige Kohlcndioxyd und die g.ibförnison Kohlcnwaaaerstoffo, welche aua Leituns 25 in den Vänaonuotßuacher ströwen, abgibt· Sa gelangt anschließend durch don Verdaapfer 24, in den es durch indircktsn 'Aäraeauätauach an dio Auf3chl!Unn.un~ aua festem Kohlendioxyd in flUasigen Kohlonwaesorotoff auf den fcVge über daa Propanbad 24a abgibt; ά·χα Brdgao wird dnnn Eilt einer Temperatur von etwa -730C, nit welcher eo den Verdampfer verläßt, «u einer nicht dfirgeatollton Yerflüasigunsaanlr.ge weitcrgelcitsti hier wird 08 verflüssigt und bildet später den sugefUhrten Strom in Leitung i.
?ig· 2 zeigt ein bevorzugtes, erfindung3gcnä3os Verfahren, bei dom der in Fi^· \ dargeatellte Vorsang von dea Punkt -m abGcändort wird, an des die Äufschlännuns au» foeton Kohlondioxyd in vorflüHsißten Srdsao als Konzentrat aus dea unterteil dea Gefä3ea in die l>itun.5 23 atröa^t»
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Geaä3 dor in Pig. 2 dargestellten. Abandoning gelangt die Auf3ciilännun5 aus verflüesigtca Erdgaö und festen Kohlendioxydteilchon durch dio Punpe 30 in oincn ersten Zyklon-B eparat or 32, in den eine stärkere Trennung doo vorflünoigtcn Srdga3e» und des festen Kohlendioxyda erfolgt, wobei von festen Eohlendioxyd freies,, verflüssigtes Erdgas über einen Auslaß in die Leitung 34 abgezogen wird, vährend eine eingedickte Aufschiäoisuns aus verflüsoigten Srar/xa, welchen festes Kohlendiosyd in viel höherer Konzentration enthält, als üntorströrruni; aua den Zyklon in die Leitung 36 abgezogen wird. In der Leitung 34 wird das verllüasigte Krdg.ts in den d-ispfförsiigren 2u3tr.nd zurückveruandelt und wird dann als üissigee Endprodukt absog
Die eingGdicite. Unter strömung ?.us dara ersten Zyklon wird durch dio Punpe 33 über die Leitung ^O in einen awoiten Zyklon-Separator t-2 sedrückt, wo eine weitere Trennung; er- . folgt, so äßJS verflüssigtes Erdgas durch öle Leitung -X^ den Produkt des £yklon-3eparatore 32 in Leitung 3A su^cführt werden kann, während die weiter eingedickte Au
der Onteraträrsing durch die Leitung 46 Über die Punpe 48 in die Zyklon—Separatoren 50 und 52 gefördert wird. In Syklon 50 wird dia eingedickte AufschlUnnuns in eins Unterströnüüg alt einen noch höheren Gehalt an fostea Sohlendioxyd in verflüsaigtea Erdgas und einen flüssigen Anteil getrennt, welcher
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Uber die Leitung 5* den Zyklon-Separator 52 zugeführt wird« in welches* eine weitere !Trennung stattfindet, so da3 der Anteil on verflüssigten Erdgas, der den Zyklon 52 verläQt, durch die Leitung 56 in die Leitung 3*· eingeleitet und dort nit den in den Separatoren 32 und 42 abgeschiedenen, verflüssigten Krdcas vereinigt wird· Die Aufachläonuni: aus den Unterstronunpjen der Separatoren 52 und 50 gelangt durch die Leitungen 5β und 60 in oine Leitung 25a welche sie zur weiteren Verarbeitung in den Verdampfer 24 leitet, wobei der weitere Verarbeituncogang bereits bei fig· ι beschrieben wurde· Tie durch die Leitung 2^a aus den Zyklonen 50 und 52 in den Verd^iapfer 24 könnende Aufachl&aniung enthält etwa 40 Volunenprosent nn feetca Kohlendioxyd, vährend der Heat von verflUaaigten Kohlenwasserstoff gebildet wird.
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. H43597
    DH. ING. F. WTTESTIIOFF
    Dipl. ing. o. rris P 14. 4.^5 RQ7 ■*,
    DR.E. ν.PKCIIMΛN X ~. . ^.-.^^nrs
    DH. IJVG. I). BEIIKKXS I A-if 5 780
    8 MuTcπ'ίΤβο U 12· November 1968
    SCHWEIGEBSTB. S
    Patentansprüche
    1. Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff aus Kethan« anderen nioderen Kohlenwasserstoffen oder Krdgas, bei dem das Kohlendioxyd bzw· der !Schwefelwasserstoff in feeter Porni als Aufschlämmung aus dea verflüssigten Kohlenwasserstoff oder Erdgas abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet , daß nach defl Abtrennen die Aufschlämmung von festem Kohlendioxyd bzw, Schwefelwasserstoff in ein Flüssigkeitsbad ^Leistet wird, welches unter solchen Durck- und Te:npcraturbedini-ungcn gehalten wird, daß das Kohlendioxyd bzw· der Schwefelwasserstoff sowie die restlichen Kohlenwasserstoffe daraus in Dampffora entweichen·
    2. Verfahren nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur der Eadflüssigkeit rait hilfe de.s zur erfindunz-Gkcratifien behandlung vorgesehenen Kohlenwasserstoffes oder Lrdgases aufrecht erhalten wird,
    3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet f daß die aus deia Ead entweichenden Gase in Wärmeaustausch rait dea zur erfinduncs^eoräßen Rehandliaiü vorgesehenen Kohlenwasserstoff oder /irdgae gebracht werden·
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    k. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 t gekennzeichnet durch die Verwendung von Propan als lUidflüssigkeit.
    5* Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daO die Aufschlämmung durch einen Zyklon-Separator geleitet wird, um die abgeschiedenen festen Teilchen in dea verflüssigten Kohlenwasserstoff oder Erdgas zu konzentrieren und von festen Teilchen freien, verflüssigten Kohlenwasserstoff oder Erdgas abzutrennen,
    6. Verfahrenmch Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung durch einen bat« von Zyklon-Separatoren geleitet wird, wobei die auc einer konzentrierten Aufschlämmung von abgeschiedenen festen Teilchen in verflüssigtem Kohlenwasserstoff oder Erdfc.es bestehende Unterströiaun^ des einen Separators als Stpeisun^ in den nächsten Separator eingeleitet wird und verflüssigter Kohlenwasserstoff bzw. verflüssigtes L'ragas am Ablaß Jedes Separators entnommen wira.
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    Leerseite
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