DE1467073A1 - Verfahren zur Abtrennung von Kohlenmonoxyd aus oxydiertem Konvertergas - Google Patents

Description

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ENpL-lng. R. Beetz u. DipL-lng. Lamprecht

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-3, Sep. 1968 P 14 67 073.6 (H 53 792 IVa/12 X)

Verfahren zur Gewinnung von Kohlenreonoxyd hoher Reinheit aus Konvertergas

Die Erfindung besieht sich auf Verfahren zur Gewinnimg von Kohlemnonoxyd hoher Reinheit aus Konvertergas durch Ab- trennung von Kohlendioxyd.,

Ib allgemeinen besteht oxydiertes Konvcrte:<;gas hauptsächlich aus Kohlenmonoxyd- und Kohlendioxydgo.s und in seiner typischen Zusammensetzung enthält ss beispielsweise 85 - 90$ CO, 7 - 12$ CO«, 2# Η« und 1$ andere Stoffe. Kohlenmonoxid hoher Konaen- tration ist daher aus oxydiei^tcra Konverter^as leicht erhältlich, Indem man einfach das Kohlendioxydgas daraus entfernt. Für die chemische Industrie ist daher das oxydierte Konvertergas als Rohstoff zur Herstellung von Essigsäure, nur Synthese von Methanol ., äußerst wertvoll α

Ein Nachteil der bisher gebräuchlichen Crewinnung von Kohlen« monoxyd aus oxydiertem Konvertsrgas sind die hohen Kosten,, die für die Entfernung des darin in verhältnismäßig großer Menge enthaltenen Kohlendioxyds aufgewandt werden müssen .> Normalerweise wird das Kohlendioxyd aus dem Konvertergas durch Absorptionsmittel wie Monoäthanolamin oder Ammoniakwasser abgetrennt. Die bekannten Verfahren für die industrielle Gewinnung von Kohlen» monoxyd aus Konvertergas sind Jedoch in wirtschaftlicher Hinsicht

,, _t , 809813/0787 Unterlagen -·-----■ - ■-* — - '-

ziemlich ungünstig, vjeil der hohe Gehalt an Kohlendioxydgas notwendigerweise einen hohen Dampfverbrauch für die Reaktivisrung des Absorptionsraittels erfordert und diü Konstruktion der entsprechenden Vorrichtung sehr kostspielig ist. Auf diese Weise stollen die Kosten für das Entfernen von Kohlendioxydgas einen großen Anteil der bei der Herstellung von Kohlenmonoxid entstehenden Gesawstkosfcen dar«.

Durch die vorliegende Erfindung sollen die oben genannten, bisherigen Nachteile besfcitigt und sin nou«s und verbessorfcös Verfahren zur industriellen Gewinnung von Kohlonmonoxyd aus Konvertargas geschaffen iserdsn, und awar durch Anwendung eines Regenerators zur Abscheidung des Kohlandioxyds (bei tiefer Temperatur), der durch Gin Freaidgas reaktiviert wird«

Wie allgemein bekannt ist, werden Regeneratoren in groSem Umfang in Luftverflüssigung«- und -Trennanlagen verwendet und zwar zur Tiericühlabsoheidung von Feuchtigkeit und Kohlend!oxydgas; für einen einwandfreien Betrieb dieser Regeneratoren werden jedoch große Mengen an Reaktivierungsgas benötigt, um das auf den Oberflächen der Regenerator-Füllstoffe kondensierte Kohlendioxid und/oder die Feuchtigkeit durch Sublimation wieder zu entfernen_o

In LuftverflüssigungS" und ~Trennanlagen v/ird hierfür der in der Anlage anfallende Stickstoff, dessen Anteil in der normalen Lift etwa 79$ beträgt, verwendet; bei Konvertergas-Trennanlagen ist es jedoch unmöglich, die notwendige Menge an Reaktlvierungsgas zu erhalten, weil der größere Teil des Rohgases

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aus Kohlenmonoxyd besteht, das als Produkt gewonnen werden soll, als Reak'civierungsgas also ausscheidet. Nach der bisherigen Auf fessung sind also Regeneratoren fü? den Einbau in Konvertergas-Trennanlagen nicht geeignet.

Gemäß der Erfindung wird diese?.? Vorurteil üben milden, indem ein Premdgas für die Reglet ivi ermiß des Regenerators verwandet wird, und so das Kohlendioxid Kit geringen Kosten entfernt werden kannο

Als "Frercdgarj" i:ird d-ibul c*in Iv-. der Anlage selbst nicht einfallendes Gas bezeichnet.« das in dur Lage ist, den mit COg boladenen Re gene raters zu r

Zu diesem Zweck wi.vd insb-r-aoniies=?- Stickstoff verwendet-_fc Weitere Merkmale der lirfindun?? ergelifn sich au.3 der folgenden Beschreibung in Verbindung wit der lücichnune, in der ein Schema für eine bevorzugte AunftShrungsform einer Vori'inhtung zur Durchführung de3 erfindunßsßerfiäßon VeriabA^vis dargestellt ist,

Im allgemeinen benötigen StahXei•aeugtiriii.a-Anlagen, bei denen Konv^rtergas eraoupU wird, eino tiroiJe Menge Sauerstoff? sie sind daher gei.'öhiiliaii mit Giner Luftlvonnönlage zur Gm;innunv, von Sauerstoff üus Luft tiusiiestattc^:t_u Der dabei anfallende Stickstoff ist in dor Stahlorzeugunssanluge nur wenig dienlich und mrm entläßt daher gewöhnlich den grÖSsrcn Teil des Stickstoffs wieder in die freie Atmosph?^J.y»e, Die V3nv(.ndung dieses Stickstoffe« als Mittel zur Realctivieruiifi; düs TiefkUhlabscheider-Regenerators bedeutet daher kaum einen Vorlv.st'an VJi.ri schaft.lichkeit in einer

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aolchen Anlage zur Stahlerzeugungο Außerdem muß des zuzuführende Stickstoffgas nicht von hohei' Reinheit sein, es ist lediglich erforderlich, daß sein Sauerstoffgehalt unterhalb einer gewissen Grenze liegt, damit ein Vermischen des Sauerstoffs mit dem Kohlenmonoxyd und die Bildung von explosiblen Gasgemischen vermieden wird.

Aus einer Lufttrennanlage werden gewöhnlich 30,-i von Sauerstoff befreiter normaler Luft in einem von ,Cohliinciü.Q'd und Feuchtigkeit freien Zustand entnommen und vorzugsweise al« Reaktivier m für den Regenerator verwendet, um t5ie /i;ior*dmuiE 'ler Trennanlage erheblich zu vereinfachen und aiii kotapGkt xu können. Selbst wenn nicht zu βικηχΐ&η istj daß eine besondere behandelte, von Sauerstoff befreitf; normal« LuJt Vor- wendung findet, kann das aus dar Luf trennanlage-, abströmende. Überflüssige Stickstoffgas für die HeAktivierung des Regenerators benutzt werden. In diesen letzteren Fall enthält das überflüssige Stloketoffgas eine im wesentlichen der Sättigung entsprechende Peuchtlgkeitemenge und Kohlehdioxydga» in der Größenordnung von >50 bis 450 ppm (Teile pro 10 Teile), und es wird notwendig,, diese 8toffe vorher zu entfernen_o D&o Entfernen von nur >50 bis ppm Kohlendiotxyd aus diesem überflüssiger^ völlig kostenlos zu «rh«lt«nd«n Sticketoffgas, das bisher nutzlos ar: die Umgf himga- luit «beigeben wurde, ist jedoch weitaus leichter und vorteilhafter, als das Entfernen des im Konvertergas in einer Menge von 7 - 12Jf enthaltenen Kohlendioxydgases

Irflndung «oll nunmehr anhand der Zaltrnunß bosihrleban 809813/0787 '""bad J

werdenο In die Anlage wird durch die Leitung 1 Konvertergas zugeführt« das auf einen Druck von etwa 6 ata komprimiert ist. Daraufhin wird das Konvertergas In zwei gleiche Ströme geteilt, . die durch die Leitungen 2 und 3 und gegebenenfalls noch Wärmetauscher enthaltende Umechaltvorrlchtungen A und B in entsprechende TiefkUhlabscheider-Regeneratoren D und, B geleitet werden· Wie man aus der Zeichnung erkennt« sind die Regeneratoren C und D, und E und F Jeweils paarweise angeordnet« und die Regeneratoren eineβ Jeden Paares sind so angeordnet« daß man wechselweise von einem auf den anderen umschalten kann. In dem in der Zeichnung dargestellten Zustand 1st in den Regeneratoren D und I« welche im vorhergehenden Zyklus durch ein Reaktivlerungsgas abgekühlt worden waren« Kälte gespeichert« während die aus dem Konvertergas im vorhergehenden Zyklus durch Kondensation entfernte Feuchtigkeit und das Kohlendioxyd in gefrorenem Zustand in den Regeneratoren

C und P festgehalten wird*

Die Konvertergasströme werden also durch dia In den entsprechenden Regeneratoren D und B gespeichert· Kälte auf eine Temperatur von -17O⁰C abgekühlt und ansohlleBend durch die Schalt- btw. Absperrventile H und I in die Leitungen 4 und 5 und Bohliellloh in eine gemein·««· Leitung 6 geleitet« Un Toll des in der Leitung 6 gesammelten Konv*rtergas*s wird gleiohmäilg über die Leitung 8 In dl· Kühlschlangen 9« 10« 11 und 18 in dan entsprechenden Regeneratoren C« D, t und F verteilt, und dort auf ein· Temperatur von -10O⁰C erwärmt»

Das rohrseitig duroh dl· Regeneratoren hindurohftlait·*·

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Konvertergas wird in einer Leitung 13 gesammelt und mit dem Rest des Konvertergases der Leitung 7 vereinigt« Durch Passleren einer Leitung 14 und einer Rohrschlange 15 in einen Wärmeaustauscher L wird ee auf Raumtemperatur erwärmt und schließlich durch die Leitung 16 aus der Anlage als Produkt abgegeben« Das die Anlage verlassende Konvertergas-CO ist völlig frei von Feuchtigkeit und Kohlendloxyd, die duroh Kondensation in den Regeneratoren entfernt wurden.

Andererseits wird Stlckstoffgas aus einer Lufttrennanlage über die Leitung 17 in einen Kompressor K eingeleitet, wo es ^; derart komprimiert wird, daß die durch anschließende adiabatische Expansion dea Stickstoffgases in einer Expansionsturbine M erzeugte Kältemenge im wesentlichen der Menge des Kälteverluetes in der

i gesamten Anlage entspricht. Das komprimierte Stickstoffgas wird | durch eine Leitung 18 zunächst in den Wärmeaustauscher L geleitet,

ί damit es duroh Wärmeaustausch mit dem aus dem Konvertergas abgetrennten Kohlenmonoxyd vorgekühlt wird. Im Anschluß daran wird :| das Stlcketoffgas durch eine Leitung 19 in die Expansionsturbine M

ο ' geleitet, wo es adlabatiaoh auf eine tiefe Temperatur von -175 C expandiert wird. Das Stloketoffgas wird dann durch die Leitimg 20, Schaltventil« α und J und die Leitungen 21 und 22 den entsprechenden Itefenetatoren C und F sufefUhrt, um die Feuchtigkeit und das Kohlendioxyd duroh Sublimation au· den Regeneratoren C und F zu * entfernen und «■ glelohteitls erneut Kälte auf die Regenerator-UUletotfe su übertragenο Das schließlich wieder auf Atmosphären- ' temperatur gebrachte Stlokstoffgas wird duroh die Umschaltvorrichtungen A und B und die Leitungen 23 und 24 aus der Anlage

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entfernt.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß Kohlendioxyd aus Konvertergas mittels KUhlkondensatlon und Sublimation durch Verwendung von Regeneratoren auf einfache Weise entfernt werden kann, und zwar besonders billig, wenn man für die Reaktivierung der Regeneratoren Stickstoff verwenden kann, der in einer anderen Anlage wie z,B. bei der Stahlerzeugung als "Abfallprodukt" gebildet wird.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Kohlenmonoxyd hoher Reinheit aus Konvertergas durch Abtrennung von Kohlendioxyd, g e -kennzelchn et durch die Anwendung eines Regenerators zur Abscheidung des Kohlendloxyds, der durch ein Preradgas reaktiviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktivierungsgas Stickstoffgas 1st, welches vorzugsweise aus einer Luft trennanlage stammt.

3· Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, ge« kennzeichnet durch zumindest ein Paar von mit zugehörigen Umschaltmltteln (A und B bzw. G bis J) kombinierten wechselseitig umschaltbaren Generatoren (C bis F), die umschichtig alt frischem Konvertergas bzw« mit auf etwa -170⁰C vorgekühltem Stickstoff beaufschlagt werden; sowie durch Mittel zur Abtrennung von Stickstoff aus Luft und dessen Kompression (bei K); Wärmeaustauscher (L) für den Austausch von Kulte zwischen dem von dem oder den Regeneratoren herkommenden kalten Kohlenmonoxyd und dem komprimierten Stickstoff und Mitteln (M) für die adiabatische Expansion des so vorgekühlten Stickstoffes, der dann durch den zuvor für die Abtrennung von Kohlendioxyd und Feuchtigkeit benutzten Regenerator geleitet wird.

Itoferiagen /a,w 51 41» 2 * t Setz 9 *. AnOmna**. v. 4 9. t 8098 13/0787