DE1551616A1 - Trennverfahren fuer Gase bei niederen Temperaturen - Google Patents

Trennverfahren fuer Gase bei niederen Temperaturen

Info

Publication number
DE1551616A1
DE1551616A1 DE19671551616 DE1551616A DE1551616A1 DE 1551616 A1 DE1551616 A1 DE 1551616A1 DE 19671551616 DE19671551616 DE 19671551616 DE 1551616 A DE1551616 A DE 1551616A DE 1551616 A1 DE1551616 A1 DE 1551616A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
column
heat
compressor
reflux
heat pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19671551616
Other languages
English (en)
Inventor
Haslam Alan Alfred
Charlesworth Paul Lane
Stanley Mercer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Petrocarbon Developments Ltd
Original Assignee
Petrocarbon Developments Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Petrocarbon Developments Ltd filed Critical Petrocarbon Developments Ltd
Publication of DE1551616A1 publication Critical patent/DE1551616A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0223—H2/CO mixtures, i.e. synthesis gas; Water gas or shifted synthesis gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0219—Refinery gas, cracking gas, coke oven gas, gaseous mixtures containing aliphatic unsaturated CnHm or gaseous mixtures of undefined nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0261—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/028—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases
    • F25J3/0285—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases of argon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F25J2200/06—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system in a classical double column flow-sheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/76—Refluxing the column with condensed overhead gas being cycled in a quasi-closed loop refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/12—Refinery or petrochemical off-gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/08—Internal refrigeration by flash gas recovery loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/24—Quasi-closed internal or closed external carbon monoxide refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/88—Quasi-closed internal refrigeration or heat pump cycle, if not otherwise provided

Description

DR. EULE DR. BERG DIPL.-iNG. STAPF
PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O f V V 1 O ' Q
• Dr, Eul« Df. B«rg Dipl.-Ing, Stopf. 8 MOndwn 1, Hilbl«»»rofl« 20 ·
Ihr Zaldwn Unstr Ztiditn Dolum
20,F9b. 1967
Anwalts-Akte Nr. 14 83o
Petrooarbon Developments Limited London Wl, England
Trennverfahren für Grase bei' niederen Temperaturen*
Diese Erfindung betrifft die Trennung von Gasen durch Fraktionierung bei niederen Temperaturen»
Die Trennung eines gasförmigen Gemische von drei oder mehr 009812/UOe -2-
» (0811) *S U 20 81 Ttl«grammt: PATENTEUIE MOndiM tank: Bayamdi· V«rwinb<»fc MOndMn 453100 Pmltdwdc MOndwn «53
Beetandteilen in drei oder mehr unterschiedliche Produkte durch fraktionierte Destillation erfordert normalerweise wenigstens zwei Destillationekolonnen, und diese Erfindung befaßt sich in besonderer Weise mit Trennungen dieser Art, die zwei Destillationskolonnen verwenden· Der Ausdruck "Produkte" umfaßt nicht nur die zu gewinnenden Produkte, sondern auoh Abfall-Produkte.
Es ist bekannt Wiedererwärmung und Rückfluß für eine Destillationskolonne, die unter Zimmertemperaturen arbeitet, mittels einer Wärmepumpe zu bewirken. Bei dieser Anordnung wird ein kühlender Dampf in einem Kompressor auf einen geeigneten Druck verdichtet, dann in dem Wiedererhitzer der Destillationskolonne (unter Zuführung von Wärme hierzu) kondensiert, nachfolgend auf einen niedrigen Druck expandiert und in dem Rückflußkühler der Kolonne (unter Absorbieren von Wärme hiervon) verdampft und schließlich dem Kompressor zur erneuten Verdichtung und Weiterführung in den Kreislauf wiederzugeführt·
Obgleich dieses Verfahren für die Wiedererhitzung und den Rückfluß in vielen fällen für eine einzelne Kolonne geeignet ist, ist es ein unbewegliche« Verfahren, weil es nicht möglich ist den Rückfluß und das Sieden voneinander unabhängig zu variieren. Ib besonderen treten dann Schwierigkeiten auf, wenn mit zwei oder sehr Kolonnen gearbeitet
009812/U06
BAD ORIGINAL
wird, sofern jede mit ihrem eigenen Wärmepumpenkreislauf ausgestattet ist, weil die Kolonnen nicht in wirksamer Weise betrieben werden können, da das genaue Wärmegleichgewicht bzw. Wärmeausgleich für jede Kolonne nicht geschaffen werden kann·
Es wurde nunmehr gefunden, daß sehr zufriedenstellende Ergebnisse erhalten werden können, wenn man awei Destillationskolonnen verwendet, wobei jede mit ihrem eigenen Wärmepumpenkreislauf ausgestattet ist, sofern die beiden Kolonnen mit einem gemeinsamen Kühler/Verdampfer arbeiten, die gleichzeitig den Rückfluß für die eine Kolonne und die Wiedererwärmung für die andere Kolonne schaffen» Durch Arbeiten in dieser Weise werden die beiden Kolonnen zusammen in einer solchen Weise thermisch verbunden, daß es möglich ist den Wärmeausgleich der beiden Kolonnen, sowohl zusammen als auch in jeder Kolonne getrennt, durch geeignete Auswahl der Temperatur, Beschaffenheit und folglich der Enthalpie der Beschickung der ersten Kolonne sicherzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht daher in der Trennung durch Fraktionieren bei niederen Temperaturen eines Gemische von drei oder mehr G-asen., zur Herstellung von drei oder mehr Produkten, unter Verwendung von zwei
0Q9812/U06
BAD ORtGINAt
Deetillationekolonnen, wobei das Wiedererhitzen unter Rückfluß jeder Kolonne durch einen Wärmepumpenkreielauf geschaffen wird, ein getrennter Wärmepumpenkreielauf für jede Kolonne verwendet wird und zusätzlich die Kolonnen zusammen durch einen gemeinsamen Kühler/Verdampfer für den Rückfluß der ersten Kolonne, in welcher das Beechickungsgemisch eingeführt und für die Wiedererhitzung der «weiten Kolonne thermisch verbunden werden·
Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche zwei Destillationskolonnen umfaßt, die mit einem gemeinsamen Kühler/Verdampfer, zur Schaffung des Rückfluß« für eine Kolonne und das Wiedererhitzen für die andere Kolonne, ausgestattet ist und wobei jede mit ihrem eigenen Wärmepumpenzyklus für Wiedererhitzen und Rückfluß versehen ist.
Die Erfindung wird durch die begleitenden Zeichnungen erläutert, in welchen:
Pig. 1 und 2 allgemein und schematisch zwei unterschiedliche Anordnungen des erfindungsgemäßen ßastrennverfahrens erläutert, wobei nur solche Teil· an- ' gegeben sind, die für die Erläuterung des Arbeitsverfahrens das System in jedem Falle notwendig sind; und
'- 5 009812/UOe
Fig· 3 echematisch eine spezifische Ausführungsform der Erfindung, wie sie zur Trennung eines gegebenen Gasgemisches verwendet wird, erläutert·
Unter Bezugnahme auf Pig. 1 sind 11 und 12 zwei Kolonnen, die als eine Doppelkolonne angeordnet sind, eine über der anderen mit einem gemeinsamen Kühler/Verdampfer 13.
Jede Kolonne ist mit einem geschlossenen Wärmepumpenzyklus ausgestattet. Der der unteren Kolonne 11 umfaßt den Kompressor 14, Wiedererhitzer 15, Expansionsventil 16 und Rückflußkühler 17, die durch die leitungen 18, 19, 20 und 21 verbunden sind. Der der oberen Kolonne 12 umfaßt den Kompressor 22, Wiedererhitzer 23» Expansionsventil 24 und den Rückflußkühler 25, die durch die Leitungen 26, 27, 28 und 29 verbunden sind. Beim T»ennen eines ternären Gemische von Gasen A+B+O wird die untere Kolonne mit einem höheren Druck als die obere Kolonne betrieben und die Beschickung wird an einem Punkt der Kolonne 11 in Zwischenhöhe über die Leitung 30 eingebracht. Ein flüssiger Strom, der vorherrschend aus der Komponente A besteht, wird vom Sumpf der Kolonne 11 über die Leitung 31 abgeführt· Ein Gemisch von B und 0 in gasförmiger Fora wird von dem oberen Ende der Kolonne 11 über die Leitung 32, das Expansionsventil 33 und die Leitung 34 in die obere Kolonne 12 geleitet, in welcher es in die Komponente B
- 6 -009812/U06
als Flüssigkeit und C ala Gas getrennt werden kann. Wenn gewünscht, kann B als Flüssigkeit von der Leitung 35 (in Pig. 1 aufgezeigt) oder als Dampf, wenn es von der Dampfleitung 36 über der Flüssigkeitsleitung entnommen, abgezogen werden. Gas 0 verläßt den Kopf der Kolonne 12 über die Leitung 37.
Die Wärme verläuft von der unteren zu der oberen Kolonne durch Rückflußkondensieren in dem gemeinsamen Kühler/Verdampfer 13 unter gleichzeitiger Herstellung der Wiedererhitzung für die obere Kolonne. Das Gas, das vom Kopf der unteren Kolonne 11 über die Leitung 38 entfernt wird, wird unter Rückfluß im Kühler 17 des Wärmepumpenzyklus der unteren Kolonne 11 kondensiert und als Rückflußflüssigkeit zur unteren Kolonne 11 über die Leitung 39 zurückgeführt. Weitere Flüssigkeit vom Sumpf der oberen Kolonne 12 wird dem Umlauf wieder zugeführt über die Leitung 35 durch den Wiedererhitzer 23 des Wärmepumpenzyklus der oberen Kolonne 21, die über die Leitung 36 als Gas zurückkehrt, wobei eine zusätzliche Erhitzung für die obere Kolonne 12 auf diese Weise geschaffen wird« In dem unteren Wärmepumpenzyklus wird das umlaufende Kühlmittel im Kompressor 14 verdichtet, über die Leitung 18 dem Wiedererhitzer 15 zugeführt und hierin verflüssigt, um die Wiedererhitzung für die Kolonne 11 zu schaffen· Das verflüssigte Kühlmittel verläßt den Wiedererhitzer 15 über
009812/U06
die Leitung 19, wird durch dae Ventil 16 expandiert und durch die Leitung 20 dem· Rückflußkühler 17 zugeführt, in welchem es verdampft wird und wird dann ale Gas über die Leitung 21 der Zuführungsseite dee Kompressors 14 wiederzugeführt. Der Wärmepumpenzyklue der oberen Kolonne 12 arbeitet in ähnlicher Weise.
Es ist klar, daß ein System, wie es in Pig. I erläutert ist, dahingehend flexibel ist, daß es möglich ist die Zirkulation durch jeden Wärmepumpenzyklus getrennt zu variieren, während zur selben Zeit der Wärmeausgleich wegen der thermischen Verbindung, die «wischen den beiden Kolonnen 11 und 21 durch den Kühler/Verdampfer 13 geschaffen wird, erhalten bleibte
Die in Pig· 1 aufgezeigten Wärmepumpenzyklen sind geschlossene Umläufe, jedoch wurde gefunden, daß diese Zyklen vorteilhaft als offene Umläufe in der erfindungsgemäßen Anordnung betrieben werden können, die als Kühlmittel von der Beschickung in dem Trennverfahren abgetrennten Bestandteile verwenden. So wurde gefunden, daß in dem in Fig. 1 aufgezeigten System die Komponente B, die einen Siedepunkt zwischen derjenigen von A und 0 hat, als Kühlmittel für den Wärmepumpenzyklus der unteren Kolonne und die Komponente G als Kühlmittel für den Wärmepumpenzyklue der oberen Kolonne 12 verwendet werden kann«,
- 8 009812/U06
Eine solche Modifikation wird schematiech in Pig. 2 der begleitenden Zeichnungen aufgezeigt, in welcher wiederum nur solche Teile aufgezeigt sind, die für die Erläuterung des Verfahrens wesentlich sind, die aber zusätzlich ein Verfahren zur Schaffung der Kühlung erläutern, wie es für die Arbeit des Trennverfahrens erforderlich ist·
Unter Bezugnahme auf Pig. 2, in welcher ähnliche Teile unter den gleichen Bezugszahlen, wie in Pig. I angegeben werden, entnimmt der Kompressor 14 mit seiner Ansaugseite über die Leitung 21 reinen Dampf der Komponente B9 nahe dem Sumpf der oberen Kolonne 12, während die Flüssigkeit von reinem B, die in dem Wiedererhitzer 15 der unteren Kolonne 11 gebildet wird nach leiten durch die leitung 19» das Expansionsventil 16 und die Leitung 20 in die obere Kolonne 12 nahe dem gleichen Punkt, geführt wird. Das Abziehen von Dampf von,und die Zuführung von Flüssigkeit zu der Basis der oberen Kolonne 12 ist äquivalent der Entfernung von Wärme und hat den Rückfluß in der unteren Kolonne 11 durch die Übertragung der Wärme durch die Oberfläche des Rückflußkühlers 13 zur Präge. Darüber hinaus zieht der Kompressor 22 des Wärmepumpenzyklus der oberen Kolonne 12 über die Leitung 29 einen Teil des reinen Produkte ab, das vom Kopf der oberen Kolonne 12 austritt· , Der verdichtete Dampf wird über die Leitung 26 zu dem Verdampfer/Kühler 23 geleitet, in welchem er kondensiert
009812/U06
wird, und die kondensierte Flüssigkeit wird über die Leitung 27, das Expansionsventil 24 und die-leitung 28 der oberen Kolonne 12 zugeführt, in welcher es als unmittelbarer Rückfluss eingeführt wird·
In der in Figo 2 gezeigten Anordnung ist dargestellt, daß der durch die über die Leitung 30 eintretende Beschickung eine vierte Komponente D enthält, die vom Kopf des Rückflußkühlers 13 im Gemisch mit Komponente 0 austritt. Damit soll der Fall erläutert werden, in welchem das Besohickungsgas neben den Hauptbestandteilen A, B und C eine begrenzte Menge eines vierten Bestandteils D enthält, der einen bedeutend niederem Siedepunkt hat, als
der von 0, wie beispielsweise Wasserstoff in Verbindung mit leichten Kohlenwasserstoffen. In einem solchen Falle hat es sich möglich erwiesen, als Nebenstrom von einer unteren Kolonne, ein flüssiges Gemisch von B und C, im wesentlichen frei von D, zu entnehmen, das über die Leitung 32, das Expansionsventil 33 und die Leitung 34 zu einem Zwischenpunkt der Kolonne 12 geführt wird und ein· gasförmige Fraktion, die aus C und D besteht, und im wesentlichen frei von der Komponente B ist, vom Kopf des Verdampfers/Kühlere 13 über die Leitung 40 zu entnehmen. Es ist daher möglich die Komponente D von dem Gemisch au entfernen·
- 10 009812/1406
Weiterhin wird in Pig. 2 ein bevorzugtes Verfahren zur Kälteerzeugung für das Hiedertemperaturtrennverfahren beschriebene Bs ist klar, daß solche Kühlung zum Herunterkühlen der Anlage und zum Beibehalten bei niederen Temperaturen gegen unvermeidbare Kälteverluste erforderlich ist. Es ist ebenso verständlich, daß die beiden Wärmepumpen nicht die vollständige Kälte herstellen, weil die auf der Niederdruckseite abgezogene Wärme annähernd gleich, aber im allgemeinen leicht geringer ist, als die Wärme, die auf der Hochdruckseite durck Kondensation des Kühlmittels eingeführt wird.
Ein bevorzugtes Kühlverfahren besteht darin einen Teil der Komponente C, verdichtet durch den Wärmekompressor 22 durch die Leitung 41, abzuziehen und dieses verdichtete Gas durch eine Expansionsturbine 42 zu leiten, in welcher es auf einen geringeren Druck unter Leistung äußerer Arbeit expandiert wird und in welcher es auf
eine geringere Temperatur gekühlt wird und dann dieses Gas über die Leitung 43 durch einen Wär£eaust.v:sol:e:r 44 au leiten, in welchem es die Komponente B unterkühlt, die in dem Wiedererhitzer 15 der unteren Kolonne 11 kondensiert wurde und dabei Wärme von der Anlage abzieht. Sie Komponente 0 kehrt daraufhin, nach Verlassen des
TJnterkühlera . 17 auf die Zuführungseeite des Kompressors 22 über die Leitung 45 zurück.
- 11 -
009812/1406
BAD OFHGlNAL
Es ist klar, daß die verschiedenen, oben beschriebenen Ströme so angeordnet werden, daß sie die Wärme miteinander in geeigneten Wärmeaustauschern in herkömmlicher Weise, in der nachfolgenden Pig. 3 aufgezeigt, austauschen, um ein wirtschaftliches Arbeiten des Verfahrens eicherzustellen. Diese Wärmeaustauscher wurden bei den Fig. und der Beschreibung zur Vereinfachung und besseren Klarheit weggelassen. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, daß der Wiedererhitzer 15 und der Kühler/Verdampfer 13 im Innern der Kolonne angebracht sein müssen, wie dies in den Figo aufgezeigt wird, sondern ebenso gut außerhalb der Kolonnen wie der Kühler 23 angeordnet sein können.
Die offenen, unter Hinweis auf Fig. 2 beschriebenen Wärmepumpenumläufe haben im wesentlichen die gleiche Funktion wie die geschlossenen Wärmepumpenumläufe von Fig. 1, aber ihre Verwendung hat die bedeutenden Vorteile, daß die Rückflußkühler 17 und 25 von Fig. 1 entbehrlich sein können und daß die Wärmepumpenumläufe bei niederen Drücken betrieben werden können, weil die sonst erforderliche Temperaturdifferenz für die Übertragung von Wärme auch die Kühleroberfläche ausgeschaltet wird.
Das erfiiidungsgemäße Trennverfahren kann in geeigneter Weise für die Trennung von Gemischen aufwendet werden,
- 12 -
0 0 9 8 1 2 / U 0 6
BAD ORIGINAL^ ^IrO j
die drei oder mehr Gas enthalten, die in geeigneter Weise in drei oder vier Produkte in zwei Destillationskolonnen getrennt werden können und besonders für Gemische von leichten Kohlenwasserstoffen und so bezeichneten permanenten Gasen, die bis zu ungefähr 10 Vol.jC Wasserstoff enthalten können.
Es kann beispielsweise angewendet werden für
(1) die Trennung von im wesentlichen reinem Argon von einem Gemisch aus Wasserstoff, Stickstoff, Argon und Methan,
(2) die Trennung von im wesentlichen reinem Kohlenmonoxid aus einem Gemisch von Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid und Methan,
(3) die Trennung von leichten Kohlenwasserstoffen, die keine Azeotrope bilden, und welche Wasserstoff und/oder Helium enthalten können·
Die Reinheit der getrennten Produkte kann innerhalb weiter Grenzen auf die entsprechenden Forderungen eingestellt werden.
Das Kühlverfahren oder di· Kälteherstellung durch Expandieren eines Teils der Komponente C durch eine Sx- / pansionaturbine, nach dessen Verdichtung in dem Kom-
- 13 009812/U06
pressor des Wärmepumpenzyklue der oberen Kolonne, ist für die erfindungsgemäße Anordnung brauchbar, es können jedoch auch andere, bekannte Verfahren für die Kälteherstellung verwendet werden.
Das Niedertemperaturtrennsystem der Erfindung umfaßt im wesentlichen zwei Destillationskolonnen, wobei jede ihren eigenen Wärmepumpenumlauf, versehen mit Wiedererhitzer und Rückfluß, hat, und die Destillationskolonnen einen gemeinsamen Kühler/Verdampfer für den Rücifluß der ersten Kolonne, in welche das gasförmige oder teilweise flüssige Beschickungsmaterial eingeführt wird und für Wiedererhitzung der zweiten Kolonne haben. Die Wärmepumpenumläufe können geschlossene Zyklen sein, wo aber geeignete Produkte verfügbar sind, sind die Wärmepumpenumläufe vorzugsweise offene Zyklen, unter Verwendung von zwei der Abtrennungs-Produkte, wobei jeder ein gasförmiges Produkt von den System abnimmt und dieses in verflüssigter Porm zu dem System zurückführt· Die von dem Wärmepumpenumlauf der ersten Kolonne zurückgeführte Flüssigkeit kann den Sumpf der zweiten Kolonne oder dem entsprechenden Teil des gemeinsamen KühlersAerdampfer zugeführt werden, um den Rückfluß für die erste Kolonne durch indirekten Wärmeaustausch zu schaffen«,
Die beiden Kolonnen können geeigneterweise ale eine
- 14 009812/1406
doppelte Praktionierungskolonne, eine über der andern, angeordnet sein, obwohl dies nicht wesentlich ist. Norö malerweise wird die erste Kolonne (oder untere Kolonne) mit einem höheren Druck betrieben als die zweite (oder obere) Kolonne, wobei beide Kolonnen bei überatmosphärischem Druck arbeiten.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise beschrieben, wobei auf die Pig« 3 der begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird«.
Beispiel
In diesem Beispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung eines Gasgemischs verwendet, das aus Wasserstoff, Stickstoff, Argon und Methan besteht, wobei in erster linie bezweckt wird im wesentlichen reines Argon zu gewinnen· Ein schematisches Pliefldiagramm des Verfahrens wird in der Pig. 3 der begleitenden Zeichnungen aufgezeigt«
Das Beschickungsgemisch tritt bei einem Druck von 5 Atmosphären absolut über die Leitung 100 ein und wird nach vorausgegangenem Kühlen oder vorausgegangenem Kühlen und teilweiser Kondensation im Wärmeaustauscher 101, im Gegenstrom mit den Produkten, über die Leitungen 102 der unteren Kolonne 103 den beiden Praktionierungskolonnen 103 und 104 zugeführt, die thermisch durch einen gemein-
-15 009812/U06
samen Kühler /Verdampf er 105 verbunden sind«. Die im Sumpf der Kolonne 103 sioh ansammelnde Flüssigkeit besteht vorherrschend aus Methan und wird über die Leitung 106 abgezogene Ein Gas, das im wesentlichen den gesamten Wasserstoff enthalt, wird vom Kopf des Kühlers 105 über die Leitung 107 abgezogen und kann mit dem Methan der Leitung 106 vereinigt werden und zusammen damit dem Wärmeaustauscher 101 zugeführt werden. Ein Seitenstrom von Argon und Stickstoff wird von der Kolonne 103, einige wenige Böden unterhalb von dem Kopf derselben, abgezogen und über die Leitung 108, den Wärmeaustauscher 109 und das Expansionsventil 110, wobei sie hierin auf 1,3 Atmosphären absolut expandiert werden, zu der oberen Kolonne 104 geleitet, in welcher die Zufuhr in im wesentlichen reines flüssiges Argon und Stickstoffdampf, der etwas Argon enthält, getrennt wird. Das flüssige Argon verläßt den Sumpf der Kolonne 104 über die Leitung 111, um als Produkt gesammelt zu werden und kann, wenn gewünscht, einer weiteren Behandlung unterworfen werden. Der Teil, des den Kopf der Kolonne 104 verlassenden Stickstoffdampfes wird über die Leitung 112 durch Wärmeaustauseher 109 und 101, zum indirekten Wärmeaustausch mit dem unteren Seiten-Strom (Vereinigung der Ströme von den Leitungen 106 und 107)* der über die Leitung 113 und den hinzukommenden Gasen über die Leicmg 100 eintreten.
- 16 -
009812/ U06
Der offene Wärmepumpenzyklus, der mit den Kolonnen 103, bzw. 104 verbunden ist, arbeitet wie folgt ι
Reiner Argondampf wird von der oberen Kolonne 104 unter dessen Sumpfboden und über der Plüssigkeits-Oberfläohe abgezogen, wird über die Leitung 114 zum Wärmeaustauscher 115 geleitet, in welchem dieser auf nahezu Zimmertemperatur erwärmt und dann durch den Kompressor 116 geleitet , in welchem er auf 30 Atmosphären absolut verdichtet wird. Das Argon wird dann zu dem Wärmeaustauscher 115 zurückgeführt, in welchem es auf eine Temperatur, nahe seinem Taupunkt, gekühlt wird und dann durch die Leitung 117 zu dem Wiedererhitzer 118 der Kolonne 103 geleitet, in welchem es verflüssigt wird» Das flüssige Argon verläßt den Wiedererhitzer 118 über die Leitung 119 und wird in dem Wärmeaustauscher 120 mit kaltem Stickstoffdampf (hergestellt wie unten beschrieben) unterkühlt. Das unterkühlte flüssige Argon verläßt den Wärmeaustauscher 120 über die Leitung 121, wird auf 1,3 Atmosphären absolut durch das Ventil 122 expandiert und dftnn dem Sumpf der Kolonne 104 über die Leitung 123 wieder zugeführt.
In dem zweiten Wärmepumpenumlauf wird ein Teil des Stickstoffdampfes (der etwas Argon enthält) vom Kopf der Kolonne 104 über die Leitung 124 abgezogen, durch die
-17 009812/1406
Wärmeaustauscher 125 und 126 geleitet, in welchen er auf nahezu Zimmertemperatur erwärmt wird und dann über die Leitung 127 dem Kompressor 128 zugeführt, in welchem er auf 5,5 Atmosphären absolut verdichtet wird. Der verdichtete Stickstoff wird dann über die Leitung 129 durch den Wärmeaustauscher 126 und teilweise über die Leitung 130 durch den Wärmeaustauscher 125 wieder zugeführt, wobei er in dem Verfahren auf eine Temperatur, dicht bei seinem Taupunkt, gekühlt wird. Der gekühlte Stickstoff verläßt den Wärmeaustauscher 125, fließt über die Leitung zujii dem Kühler/Verdampfer 132, in welchem er verflüssigt wird in indirektem Wärmeaustausch mit flüssigem Argon, das durch die Kolonne 104 zirkuliert, wobei das flüssige Argon über die Leitung 133 eintritt und als Dampf über die Leitung 134 wieder zugeführt wird. Der flüssige Stickstoffstrom wird dann über .die Leitung 135 zum Expansionsventil 136 geleitet, in welchem er auf 1,3 Atmosphären absolut expandiert wird und dann über die Leitung 137 dem ^opf der Kolonne 104 als Rückfluß augefuhrt«
Der Teil des gasförmigen Stickstoffs, der den 7/än:eauatausoher 126 verläßt, wird über'die Leitung 138 der Expansionsturbine 139 zugeleitet, durch welche er unter Arbeitsleistung auf 1,3 Atmosphären absolut expandiert und so gekühlt, und dann über die Leitung 140 durch den Wärmeaustauscher 120 zur Unterkühlung durch indirekten
- 18 -
00 98 12/U öS
BAD OfHGiNAL
Wärmeaustausch geleitet wird, wobei das flüssige Argon durch diesen Wärmeaustauscher im Gegenstrom hierzu, geleitet wird. Der, den Wärmeaustauscher 120 verlassende Stickstoff wird der Zuführungsseite des Kompressors über die Leitung 141, dem Wärmeaustauscher 126 und die Leitung 127 wieder zugeführt.
Sämtliche Wärmeaustauscher arbeiten im indirekten Wärmeaustausch mit einem Strom, der durch Gegenstromdurchleiten eines wärmeabsorbierenden Stroms gekühlt werden soll«
Die Arbeitsdrücke der Kolonnen 103 und 104 sind 5 Atmosphären, bzw. 1,3 Atmosphären absolut. Bei der besonderen Gasbeschickung und den erhaltenen, unten ausgeführten Produkten steigt die Temperatur in der Kolonne 103 von 1350K beim Sumpf bis 930K bei der Kopfplatte, und die Temperatur in der Kolonne 104 von 9o°K beim Sumpf bis 79,50K beim Kopf.
Die Zusammensetzung der Beschickung der Produkte, di« die Kolonnen verlassen war wie folgt:
- ic- -
0 0 981 2/ U06
BAD ORIGINAL
15516Ί6
Beschikkung
Volum#
GEL Strom Argonprodukt voffi Sumpf vom Sumpf d. d «.Kolonne Kolonne 104 103 üb.Lei- üb.d.Leitg. tung 106 111
^ Volumji
2 Strom H2 Strom vom Kopf d. vom Kopf der Kolonne 104 Kolonne 103 üb.d.Leitg«, üb.doLeitung 112 107 Volurn^ Volurn^
5,5
47,1
8,1
39,3
o,6
2,0
97,4
0,002
99,997 0,001
96,0
4,0
17,1 81,6
1,3
Der Argonproduktstrom let das Hauptprodukt. Die CH.- und H2-Ströme können getrennt gesammelt oder können, wie in Fig. 3 aufgezeigt, zur Schaffung eines Treibgasgemischs kombiniert werden. Der N2~Strom kann als inerter Gasstrom, wo er für diesen Zweck geeignet ist, verwendet werden.
Das in Pig. 3 erläuterte System kann zur Erhaltung eines im wesentlichen reinen Argonprodukts aus einem gasförmigen Gemisch, das Kohlenmonoxid, zusammen mit den oben im Beispiel angegebenen Gasen, enthält, verwendet werden. In einem solchen Fall wird der größte Teil des Kohlenmonoxids mit dem Stickstoff vom Kopf der Kolonne 104 über die Leitung 112 abgezogen. Das System kann daher für ein gasförmiges Gemisch verwendet werden, das im wesent-
-20-
0 0 9 812/1406
lichen vorherrschend aus Kohlenmonoxid und Stickstoff besteht, aber ebenso Argon, Methan und Wasserstoff enthält. Die Arbeitsbedingungen werden von der Zusammensetzung des Grases abhängen, jedoch ist die Anwendung des in Fig. 3 angegebenen Schemas auf Gase verschiedener Zusammensetzung möglich, wie sie im technischen Arbeitsbereich auftreten.
- 21 Patentanspruch·
00 9812/ U06

Claims (2)

  1. - 21 -
    Patentansprüche :
    ^\ Verfahren zur Trennung eines Gemische von wenigstens drei Gasen zur Herstellung von wenigstens drei Produkten durch fraktionierte Destillation bei !Temperaturen unter Zimmertemperatur in zwei Destillationskolonnen, wobei das Beechickungsgemisch der ersten Destillationskolonne zugeführt wird, in welcher eine Teiltrennung stattfindet und ein Gemisch von der ersten Kolonne der zweiten Kolonne zugeführt wird, in welcher die Trennung in dem gewünschten Auemaß durchgeführt wird,dadurch gekennzeichnet, daß Rückfluß und Wiedererhitzung für jede Kolonne durch einen getrennten Wärmepumpenumlauf für jede Kolonne geschaffen wird,und daß die beiden Kolonnen thermisch verbunden sind durch einen gemeinsamen Kühler/Verdampfer zum. Übertragen, von Wärme von der ersten Kolonne zur zweiten Kolonne, zur Schaffung von zusätzlichem Rückfluß für die erste Kolonne und Wiedererwärmung für die zweite Kolonne.
  2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpenumläufe geschlossen· Kreislaufs sind, wobei in jedem ein extremer Kühldampf durch einen Kompressor verdichtet, dann in einem Wiedererhitzer seiner Destillationskolonne durch Zufügung von Wärme hierzu
    - 22-
    009812/U06
    kondensiert, nachfolgend auf einen geringeren Druck expandiert und in einem Rückflußkühler seiner Kolonne durch Absorbieren von Wärme hieraus kondensiert und schließlich dem Kompressor zur Wiederverdichtung und zum Wiederumlauf zugeführt wird.
    3ο Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpenumläufe offene Umläufe sind, wobei das Kühlmittel für den Wärmepumpenumlauf der ereten Kolonne eines der Beetandteile des Beschickungsgemischs von einem Zwischensiedepunkt ist, welches vom unteren Ende der zweiten Kolonne als Gras abgezogen, verdichtet, durch Zuführung von Wärme zur Wiedererhitzung der ersten Kolonne verflüssigt, expandiert und dann dem unteren Ende der «weiten Kolonne wieder zugeführt wird, wobei auf diese Weise Wärme vom unteren Ende der zweiten Kolonne abgeführt wird, um den Rückfluß der ersten Kolonne mittels des gemeinsamen Kühlers/Verdampfers zu schaffen und das Kühlmittel für den zweiten Wärmepumpenumlauf ein Bestandteil iet, der vom Kopf der zweiten Kolonne abgezogen, verdichtet, verflüssigt durch Zuführung von Wärme zur Wiedererhitzung der zweiten Kolonne, expandiert und dann als Rückfluß dem Kopf der zweiten Kolonne wieder zugeführt wird.
    4-· Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
    - 23 -
    009812/U06
    BADORlGfHAC
    die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Kühlung geschaffen wird durch Verteilen eines Teils des Kühlmittels des Wärmepumpenumlaufs der zweiten Kolonne nach dessen Verdichtung, um durch eine Expansionsturbine unter Leistung äußerer Arbeit expandiert zu werden, Durchleiten des so expandierten und gekühlten Kühlmittels in indirektem Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel des anderen Wärmepumpenumlaufs, nachdem es durch den Wiedererwärmer der ersten Kolonne geleitet wurde und dann Wiederzuführen desselben zur Wiederverdichtung und Zuführung zum Kreislauf·
    β Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt zwei Destillationskolonnen, die mit einem gemeinsamen Kühler/Verdampfer ausgestattet sind, der die Übertragung von Wärme von einer Kolonne zur andern, zur Schaffung von Rückfluß für die einer Kolonne und Wiedererwärmung für die andere Kolonne ermöglicht und daß jede Kolonne
    mit ihrem eigenen Wärmepumpenumlauf zur Schaffung von Rückfluß und Wiedererwärmung ausgestattet ist.
    6·- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt zwei Destillationskolonneil, die mit einem gemeinsamen Kühler/Verdampfer ausgestattet sind, der die Übertragung
    0098 12/U06
    BAD
    von Wärme von einer Kolonne zu der anderen Kolonne, zur Schaffung von Rückfluß bei der einen Kolonne und Wiedererwärmung bei der anderen Kolonne ermöglicht, einen ersten Kompressor, ein Leitungssystem, das mit dem unteren Ende der Kolonne verbunden ist zur Zuführung eines Gasstrome hiervon zu der Beschickungseeite dee ersten Kompressors, eine Leitung zum Leiten des verdichteten Gases von dem ersten Kompressor durch den Wiedererwärmer der einen Kolonne und Wiederzuführung desselben als Flüssigkeit durch ein Expansionsventil zu dem unteren Ende der anderen Kolonne, einen zweiten Kompressor, eine Leitung zur Zuführung von Gas vom Kopf der anderen Kolonne zu der Beschickungsseite des zweiten Kompressors, eine Leitung zum Leiten des verdichteten Gases von dem zweiten Kompressor durch einen Wiedererhitzer der anderen Kolonne und die Zuführung derselben als Flüssigkeit durch ein Expansionsventil zum Kopf der anderen Kolonneo
    7· Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt einen Wärmeaustauscher, durch welchen die zweiterwöhnte Leitung läuft, nachdem sie den Wiedererhitzer der einen Kolonne verläßt, eine Leitung, die die Verdichtungsseite des zweiten Kompressors mit dem Ein- / laß einer Expansionsturbine verbindet und eine Leitung, die den Auslaß der Expansionsturbine zum Durchleiten
    009812/ 1 406
    des expandierten Gases, das die Expansionsturbine verläßt, zu dem Wärmeaustauscher und von hier zurück zur Zuführungsseite des zweiten Kompressors verbindet,
    Leerseite
DE19671551616 1966-02-22 1967-02-20 Trennverfahren fuer Gase bei niederen Temperaturen Pending DE1551616A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB7708/66A GB1124580A (en) 1966-02-22 1966-02-22 Low temperature separation of a mixture of gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1551616A1 true DE1551616A1 (de) 1970-03-19

Family

ID=9838248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19671551616 Pending DE1551616A1 (de) 1966-02-22 1967-02-20 Trennverfahren fuer Gase bei niederen Temperaturen

Country Status (9)

Country Link
US (1) US3509728A (de)
BE (1) BE694318A (de)
DE (1) DE1551616A1 (de)
ES (1) ES336803A1 (de)
FR (1) FR1512077A (de)
GB (1) GB1124580A (de)
NL (1) NL6702607A (de)
NO (1) NO121161B (de)
SE (1) SE332007B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0283213A2 (de) * 1987-03-20 1988-09-21 The BOC Group, Inc. Rückgewinnungsverfahren von Argon
FR3120431A1 (fr) * 2021-03-05 2022-09-09 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Purification de monoxyde de carbone par distillation cryogénique

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1619728C3 (de) * 1967-12-21 1974-02-07 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Tieftemperaturrektifikations verfahren zum Trennen von Gasgemischen aus Bestandteilen, deren Siedetemperaturen weit auseinanderliegen
DE2734080A1 (de) * 1977-07-28 1979-02-15 Linde Ag Verfahren zum abtrennen von methan aus einem methanhaltigen rohgas
DE2735588C2 (de) * 1977-08-06 1979-10-04 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zur Trennung von Äthylen enthaltenden Kohlenwasserstoffgemischen durch Rektifikation bei tiefen Temperaturen
JPS5743185A (en) * 1980-08-29 1982-03-11 Nippon Oxygen Co Ltd Production of krypton and xenon
US4336046A (en) * 1980-09-12 1982-06-22 Tenneco Oil Company C4 Separation process
US4753667A (en) * 1986-11-28 1988-06-28 Enterprise Products Company Propylene fractionation
US4773968A (en) * 1986-12-12 1988-09-27 Enterprise Products Company N-butane/isobutane fractionation
FR2903766A1 (fr) * 2006-12-05 2008-01-18 Air Liquide Appareil et procede de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogene par distillation cryogenique
US7981256B2 (en) * 2007-11-09 2011-07-19 Uop Llc Splitter with multi-stage heat pump compressor and inter-reboiler
CN103055527A (zh) * 2013-01-11 2013-04-24 浙江嘉化集团股份有限公司 精馏装置的再沸器的蒸汽冷凝水余热回收装置
CN113289365B (zh) * 2021-07-01 2022-06-17 燕山大学 一种基于中间再沸和中间冷凝的吸收式热泵精馏系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE353298A (de) * 1927-09-30
US2423273A (en) * 1943-12-02 1947-07-01 Air Reduction Separation of the constituents of air
BE480496A (de) * 1947-02-19
BE506725A (de) * 1950-10-30 1900-01-01
US2729954A (en) * 1951-08-01 1956-01-10 Air Liquide Separation of gaseous mixtures
DE1048937B (de) * 1957-10-29 1959-01-22 Adolf Messer G M B H Verfahren zur Gewinnung von Argon aus Syntheserestgas
US3062016A (en) * 1957-12-31 1962-11-06 Air Reduction Maintaining high purity argon atmosphere
US3037359A (en) * 1958-10-21 1962-06-05 American Messer Corp Rare gas recovery process
US3181306A (en) * 1961-01-11 1965-05-04 Air Prod & Chem Argon separation
DE1158534B (de) * 1961-07-05 1963-12-05 Inst Chemie Und Kaelteausruest Verfahren zur Gewinnung eines hochkonzentrierten Krypton-Xenon-Gemisches
US3214926A (en) * 1963-04-15 1965-11-02 Philips Corp Method of producing liquid oxygen and/or liquid nitrogen
DE1250459B (de) * 1963-09-23 1967-09-21 L Air Liquide, Societe Anonyme, Paris Verfahren zur Kaiteerzeugung bei tiefer Temperatur durch Verdampfung von flussigem Stickstoff

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0283213A2 (de) * 1987-03-20 1988-09-21 The BOC Group, Inc. Rückgewinnungsverfahren von Argon
EP0283213A3 (en) * 1987-03-20 1989-03-01 The Boc Group, Inc. Process for the recovery of argon
FR3120431A1 (fr) * 2021-03-05 2022-09-09 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Purification de monoxyde de carbone par distillation cryogénique

Also Published As

Publication number Publication date
SE332007B (de) 1971-01-25
US3509728A (en) 1970-05-05
NL6702607A (de) 1967-08-23
GB1124580A (en) 1968-08-21
FR1512077A (fr) 1968-02-02
NO121161B (de) 1971-01-25
ES336803A1 (es) 1968-06-01
BE694318A (de) 1967-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69920147T2 (de) Erdgasverflüssigung mit Hilfe zweier Kühlmittelgemischkreisläufe
DE3146335C2 (de) Verfahren zum Erzeugen von Sauerstoff-Produktgas
DE3706733C2 (de)
DE2163139C2 (de) Verfahren zum Betreiben eines geschlossenen Kältekreislaufes und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2110417A1 (de) Verfahren zum Verfluessigen und Unterkuehlen von Erdgas
DE2628007C2 (de)
DE1776261A1 (de) Verfahren zur kuehlung eines gasgemisches und zur gewinnung mindestens eines bestandteiles des gemisches im fluessigem zustand
DE2023614A1 (de) Verfahren zum Verflüssigen eines Verbrauchsgasstromes
DE2524179A1 (de) Verfahren und anlage zur kuehlung eines gasgemisches
DE2543291A1 (de) Verfahren zur aufbereitung eines erdgasstromes
DE2614132B2 (de) Tieftemperaturkälteverfahren
DE1501695A1 (de) Verfahren zur Verfluessigung eines fluechtigen Gases
DE1551616A1 (de) Trennverfahren fuer Gase bei niederen Temperaturen
DE2036105A1 (de) Gasverflussigungsverfahren
DE1551581A1 (de) Verfahren zum Abscheiden von Stickstoff aus Luft
DE1619728B2 (de) Tieftemperaturrektifikationsverfahren zum trennen von gasgemischen aus bestandteilen, deren siedetemperaturen weit auseinanderliegen
DE19938216A1 (de) Verflüssigungsverfahren
DE2734080A1 (de) Verfahren zum abtrennen von methan aus einem methanhaltigen rohgas
DE2521724A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von sauerstoff, stickstoff und argon durch luftfraktionierung mit einer einfachen fraktioniersaeule
DE2155366C2 (de) Verfahren zum Trennen einer vorwiegend Stickstoff und Methan enthaltenden hochgespannten Erdgas-Beschickungsmischung
WO2017144151A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kryogenen synthesegaszerlegung
DE2151806A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verfluessigung eines Kaeltemittels
DE2843982A1 (de) Verfahren zum zerlegen eines gasgemisches
DE69908478T2 (de) Trennung von Kohlenmonoxid in Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenden Gasgemischen
DE2932561A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum zerlegen eines gasgemisches