DE1618620C - Verfahren zur Gewinnung von Acetylen und Äthylen - Google Patents

Description

Es ist zur Aufarbeitung von Spaltgasen mit dem Ziele der Gewinnung von Reinacetylen bekannt (Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, Nr. 17, S. 15 ff), die Spaltgase nach Verdichtung, Vorkühlung und Abscheidung höhersiedender Bestandteile, wie CO₂, H₂O und höheren Acetylenen, mit einem flüssigen organischen Lösungsmittel, z. B. Methanol, zu waschen, in dem sich das Acetylen mit Vorzug vor allen anderen Bestandteilen des Spaltgases löst. Bis zu einem gewissen Grad wird vom S Waschmittel auch noch Äthylen gelöst, welches jedoch leicht durch Entspannen oder Erwärmen des beladenen Waschmittels abgetrieben werden kann, so daß das beladene Waschmittel nur noch Acetylen gelöst enthält. Die anschließende Gewinnung des gelösten Acetylens geschieht durch vollständige Regenerierung des Waschmittels, wobei das Acetylen in reiner Form ausgetrieben wird. Das regenerierte Waschmittel kehrt sodann wieder in den Prozeß zurück.

Bei diesem bekannten Verfahren kommt es, wie bereits erwähnt, lediglich darauf an, Acetylen möglichst wirtschaftlich zu gewinnen. Infolgedessen wird die Behandlung mit dem Acetylenlösungsmittel so vorgenommen, daß sich im Lösungsmittel, aus dem das Acetylen schließlich gewonnen wird, nur ein Mi- > nimum anderer Bestandteile, z. B. Äthylen, löst. Eine solche Verfahrensweise bringt es jedoch mit sich, I daß in dem aus der Waschsäule ungelöst entweichenden Gas einige Prozent Acetylen verbleiben. i Das heißt aber nichts anderes, als daß die abziehende ■ Fraktion nicht acetylenfrei ist.

Enthält jedoch eine solche Fraktion noch so viel Äthylen, daß sich seine Aufarbeitung auf Reinäthylen lohnt, dann muß das Äthylen anschließend von seinen Begleitstoffen, insbesondere aber von Acetylen, bis auf einige ppm befreit werden. Eine solche Nach- bzw. Feinreinigung kann nach dem in der deutschen Patentschrift 953 700 beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Bei diesem bekannten |

Verfahren wird aus einem im wesentlichen aus C₂- j Kohlenwasserstoffen bestehenden Gasgemisch, das einige Prozent Acetylen enthält, das Acetylen bei tiefer Temperatur mit einem organischen Lösungsmittel, insbesondere mit Aceton, ausgewaschen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, das Acetylen bis auf einige ppm aus dem übrigen Gasgemisch, das sodann durch Rektifikation aufgearbeitet wird, zu entfernen. Die Regenerierung des Acetons erfolgt in üblicher Weise in einer Regeneriersäule, wonach das

Aceton wieder als Waschmittel zur Verfügung steht. Es ist weiterhin im Zusammenhang mit der Reinigung von thermisch hergestelltem Acetylen bekannt (deutsche Patentschrift 834 722), die höheren Homologen des Acetylens in einer zweistufigen Wäsche in

zwei voneinander getrennten Säulen auszuwaschen. Bei diesem bekannten Verfahren kommt es jedoch nur darauf an, die höheren Homologen möglichst quantitativ zu entfernen, nicht aber, sie in irgendeiner Weise rein zu gewinnen. Außerdem wird die Regenerierung der in den beiden Waschsäulen beladenen Waschmittel streng getrennt voneinander in zwei separaten Kreisläufen vorgenommen.

Die bloße Hintereinanderschaltung dieser bekannten Verfahren zum Zwecke der Aufarbeitung eines

Gasgemisches sowohl auf Reinacetylen als auch auf Reinäthylen ist jedoch apparativ so aufwendig, daß die Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage fraglich erscheint.

Es ist demzufolge die Aufgabe der vorliegenden

Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, die unabhängig voneinander eingesetzten Verfahren zur Acetylen- und Äthylen-Gewinnung in wirtschaftlicher Hinsicht entscheidend zu verbessern.

Die Erfindung besteht demzufolge aus einem Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Acetylen und Äthylen aus einem diese Verbindungen enthaltenden Gasgemisch, wobei das Gasgemisch mit einem Lösungsmittel für Acetylen ausgewaschen, das Acetylen durch Austreiben aus dem beladenen Lösungsmittel, welches regeneriert wieder in den Prozeß zurückkehrt, und das Äthylen aus dem verbleibenden Gas durch Abtrennen der übrigen Bestandteile des Gasgemisches gewonnen wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß aus dem Gasgemisch in einer ersten Waschsäule die Hauptmenge des Acetylens und in einer zweiten Waschsäule der zuvor nicht gelöste Rest des Acetylens mit dem gleichen Lösungsmittel ausgewaschen und die Lösungsmittel beider Waschsäulen gemeinsam regeneriert werden.

Bei dem Verfahren der Erfindung, welches darauf abzielt, aus einem Gasgemisch, das im wesentlichen nur aus C₁- und C₂-Kohlenwasserstoffen und Inertgasen besteht und das sowohl Acetylen als auch Äthylen in hinreichenden Konzentrationen enthält, diese beiden Bestandteile in reiner Form von den übrigen zu isolieren, wird das Rohgas zunächst in einer ersten Waschsäule mit einem für Acetylen spezifischen Lösungsmittel, vorzugsweise organischer Art, wie Aceton, unter Druck bei tiefer Temperatur gewaschen. Die Wäsche erfolgt in einer Säule mit zwei Abschnitten, wobei im unteren Abschnitt mit nicht vollständig regeneriertem Lösungsmittel, im oberen Abschnitt dagegen mit vollständig regeneriertem Lösungsmittel gewaschen wird. Das aus der ersten Waschsäule abströmende Gas, das bis auf wenige Prozent von Acetylen befreit ist, wird sodann in einer Gaszerlegungsanlage durch Rektifikation in zwei Fraktionen zerlegt, wovon die eine als Restgas, das das Methan und die Inertgase umfaßt, abgegeben wird, während die zweite Fraktion, die nur noch aus C-Kohlenwasserstoffen und hochstens einigen Prozent Acetylen besteht, einer zweiten Waschsäule zugeführt wird.

In dieser zweiten Waschsäule wird das Gas mit dem gleichen Lösungsmittel, wie es in der ersten Waschsäule verwendet wird, gewaschen, wobei das Acetylen bis auf wenige ppm von den übrigen ^-Kohlenwasserstoffen (C₂H₄ und C₂H₆) abgetrennt wird.

Die vom Kopf der Waschsäule der zweiten Stufe abströmende, praktisch acetylenfreie C₂-Fraktion wird dann in einer Gaszerlegungsanlage in Reinäthylen und in eine Äthanfraktion zerlegt.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens werden aus dem vom Kopf der ersten Waschsäule abströmenden, aus Inertgasen, Methan und C₂-Kohlenwasserstoffen bestehenden Gemisch die Inertgase und das Methan abgetrennt und das verbleibende C₂-Kohlenwasserstoffgemisch der zweiten Waschsäule zugeführt. Durch die Abtrennung der Inerten und der Cj-Kohlenwasserstoffe aus dem Gasgemisch zwischen der ersten und der zweiten Waschsäule wird nicht nur die Menge des Gases vermindert, die die zweite Waschsäule zu passieren hat, womit diese Säule dimensionsmäßig kleiner werden kann, sondem es wird vor allem eine Konzentrationserhöhung des Acetylens im verbleibenden Gas bewirkt, die zur Folge hat, daß wegen des gestiegenen Partialdrucks des Acetylens mit, geringerem Waschmittelaufwand mehr Acetylen in der zweiten Waschsäule gelöst werden kann. Mit dieser Verfahrensweise ist jedoch noch ein weiterer Vorteil verbunden. Bei der Gewinnung von Reinäthylen müssen die Inertgase und das Methan in jedem Fall von den C₂-Kohlen-Wasserstoffen abgetrennt werden. Würde diese Abtrennung nicht wie beim Erfindungsverfahren zwisehen den beiden Waschsäulen, sondern erst hinter der zweiten Waschsäule vorgenommen werden, dann würde die bereits erwähnte Konzentrationserhöhung des Acetylene erst hinter der zweiten Waschsäule erfolgen. Da aber bei der Herstellung von Polyäthylen sehr scharfe Reinheitsforderungen hinsichtlieh des Acetylengehaltes des Äthylens bestehen (unter 5 ppm), müßte in der zweiten Waschsäule mit einem unwirtschaftlich hohen Waschmittelaufwand auf eine Acetylenkonzentration ausgewaschen werden, die bedeutend unter der geforderten Toleranzgrenze liegt, damit diese nach der Konzentrationssteigerung nicht überschritten wird.

Das sich am Fuße der zweiten Waschsäule ansammelnde verunreinigte Lösungsmittel wird im unteren Abschnitt der ersten Waschsäule als Lösungsmittel verwendet. Gemeinsam mit dem aus dem oberen Abschnitt der ersten Waschsäule herablaufenden beladenen Lösungsmittel wird es dann vom Fuß der ersten Waschsäule abgezogen, entspannt und einer ersten Regeneriersäule zugeführt, wo das durch die Entspannung freiwerdende Gas noch einmal mit reinem Lösungsmittel nachgewaschen wird.

Das Entspannen der vereinigten Lösungsmittelmengen aus der ersten Waschsäule und die nachfolgende Waschung der freigesetzten Gase in der ersten Regeneriersäule haben den Zweck, etwa in der ersten Waschsäule mitgelöste Stoffe, wie C₂H₄ und C₂H₆, quantitativ aus dem Lösungsmittel zu entfernen, mit diesen Bestandteilen während der Entspannung aber mitabgehende Reste von C₂H₂ weitgehend wieder in das Lösungsmittel zurückzuspülen. Dabei empfiehlt es sich, die freigesetzten Gase zur Vergrößerung der Äthylenausbeute wieder vor die erste Waschsäule zum Rohgas zurückzuführen.

Der Sumpf der ersten Regeneriersäule wird auf den Kopf einer zweiten Regeneriersäule aufgegeben, deren Fuß beheizt wird, so daß das gesamte im Lösungsmittel gelöste Acetylen abgetrieben und in reiner Form vom Kopf dieser zweiten Regeneriersäule abgezogen werden kann.

Das vollständig regenerierte Lösungsmittel dient dann in der ersten und in der zweiten Waschsäule und in der ersten Regeneriersäule zur Auswaschung von Acetylen.

Es wäre denkbar, die beladenen Waschmittel der ersten und der zweiten Waschsäule abzuziehen, in einer Regenerieranlage zu vereinigen und gemeinsam zu regenerieren. Dies hätte jedoch gegenüber der Verfahrensweise, bei der das Waschmittel aus der zweiten Waschsäule in die erste Waschsäule übergeführt wird, den Nachteil, daß erstens Waschmittel sehr verschiedenen Beladungsgrades vermengt würden, was immer unwirtschaftlich ist, und zweitens eine besondere Strippanlage einschließlich eines Strippgases bereitgestellt werden müßte, um das in der zweiten Waschsäule stark mitgelöste Äthylen wiederzugewinnen. Beim Verfahren der Erfindung dagegen wird nicht nur die Beladefähigkeit des Waschmittels aus der zweiten Waschsäule im un-

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F i g. 2 zeigt ein Verfahren zur Verarbeitung eines Es wird im Kompressor 15 wieder auf Rohgas-

acetylenreichen und eines äthylenreichen Gases, druck komprimiert und dem durch Leitung 5 ströwobei die C₂H₂-Auswaschung in der ersten Wasch- menden Rohgas beigemischt,
säule lediglich mit teilregeneriertem Lösungsmittel Das sich am Boden der ersten Regeneriersäule 3

erfolgt. 5 ansammelnde, im wesentlichen nur Acetylen ent-

Die in F i g. 1 gezeigte Anlage besteht aus einer haltende Aceton wird durch Pumpe 16 zur zweiten ersten Waschsäule 1, einer zweiten Waschsäule 2, Regeneriersäule 4 gefördert, wobei es im Wärmeeiner ersten Regeneriersäule 3 und einer zweiten austauscher 17 vorgewärmt wird. Die Regenerier-Regeneriersäule 4. Durch Leitung 5 strömt der säule 4, die unter einem Druck von 1,5 ata betrieben Waschsäule 1 ein C₃-freies Gasgemisch folgender io wird, besitzt an ihrem unteren Ende eine Heizung, Zusammensetzung zu (ohne Berücksichtigung des um das im Aceton gelöste Acetylen vollständig ausaus Kompressor 15 zugemischten Gases): zutreiben. Zur Rückkondensation von Lösungs-

H 37 600 Nm³/h mitteldämpfen ist die Regeneriersäule 4 am Kopf

² ι /inn XT -i/i, ™t ^emer °d^er mehreren Kühlungen ausgestattet.

^N2 ^{l 4UU Nm/h} 15 Das vom Kopf der Regeneriersäule 4 durch Leitung

^co 15 580 Nm³/h 18 abströmende Produkt-Acetylen enthält neben

CH₄ 15 540 NnWh 10 130 NmVh Acetylen lediglich noch 5 Nm³/h C₂H₄

C₉H₂ 10140 NmVh und 1 Nm³/h C₂H₆.

Q n ig 940 Nm³/h ^^er ^^u^ ^^er Waschsäule 2 ist mit einer Heizung

²⁴ 20 19 versehen, die dazu dient, den größten Teil des

^C2^H6 SOU JNm /h _{in der Wasc}hsäule 2 mitgelösten Äthylens und Äthans

Das Gas befindet sich unter einem Druck von aus dem Lösungsmittel unter dem Druck der Wasch-15,5 ata. Durch Leitung 6 werden auf den Kopf der säule 2 auszutreiben. Das teilweise regenerierte Waschsäule 1 99 t/h Aceton mit einer Temperatur Lösungsmittel wird dann durch eine Pumpe 20 und von —25° C aufgegeben. Durch Leitung 7 fließt dem 25 durch Leitung 7 zur Waschsäule 1 zurückgeführt. Es Mittelteil dieser Säule teilweise regeneriertes Aceton hat nach Verlassen der Heizung 19 eine Temperatur aus der Waschsäule 2 zu. Beide Mengen bewirken, von etwa 0° C und wird im Kühler 21 wieder auf daß in der Waschsäulei aus dem Rohgas fast das —25° C abgekühlt. Das durch Leitung7 zur Säule 1 ganze darin enthaltene Acetylen ausgewaschen wird. fließende Lösungsmittel enthält 540 Nm³/h C₂H,, Das verbleibende Gas, das vom Kopf der Wasch- 30 821 Nm³/h C₂H₄ und 35 Nm³/h C₂H₆.
säule 1 einer Gaszerlegungsanlage 8 zugeführt wird, Die vollständige Regenerierung der gesamten

enthält in einer Gesamtmenge von 91 260 Nm³/h nur Acetonmengen erfolgt, wie bereits erwähnt, in der noch 550 Nm'/h Acetylen. Regeneriersäule 4. Das regenerierte Aceton wird

In der Gaszerlegungsanlage 8 wird das Gas durch durch Pumpe 22 zum vorderen Teil der Anlage geRektifikation in Restgas, das die gesamten Bestand- 35 pumpt, wobei es zunächst im Wärmeaustauscher 17 teile H₂, N₂, CO und CH₄ und einen geringfügigen und in der im Fuß der Regeneriersäule 3 befind-Teil des C₂H₄ des Rohgases enthält und durch Lei- liehen Rohrschlange 18 mit Acetylen beladenes tung 9 abströmt, und in eine C₂-Fraktion zerlegt, die Aceton erwärmt und anschließend im Kühler 23 neben dem gesamten C₂H₄ und C₂H₆ noch 540 Nm³/h gegen verdampfendes Ammoniak auf —25° C ge-Acetylen enthält. Die C₂-Fraktion wird in den Fuß 40 kühlt wird. Nach Verlassen des Kühlers 23 wird es der Waschsäule 2 eingeblasen. über die Leitungen 6, 14 und 10 auf die Säulen 1, 3

In der Waschsäule 2 wird die C₂-Fraktion unter und 2 verteilt.

einem Druck von 10 ata mit 16 t/h reinem Aceton Zum Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten

gewaschen, das durch Leitung 10 der Säule2 zu- Variante werden in dem in Fig. 2 dargestellten geführt wird. Vom Kopf der Waschsäule 2 strömen 45 Ausführungsbeispiel zwei Gase verarbeitet. Durch durch Leitung 11 18 540 Nm³/h C₂H₄ mit 792 Nm³/h Leitung 5 strömt ein Rohgas in die Anlage, das sehr C₂H₆ ab, die etwa 1 ppm C₂H₂ enthalten. Das acetylenreich ist. Durch Leitung 24 wird ein an-C₂H₄-C₂H₆-Gemisch wird sodann in einer nicht dar- deres Spaltgas zugeführt, welches im Gegensatz zu gestellten Anlage durch Rektifikation in Äthylen und dem Gas in Leitung 5 arm an Acetylen, dafür aber Äthan zerlegt. 5° reich an Äthylen ist. Es wird nicht der Waschstufe 1,

Das sich am Fuß der Waschsäule 1 ansammelnde sondern direkt der Gaszerlegungsanlage 8 zugeführt, beladene Lösungsmittel wird durch Leitung 12 ab- wo es zusammen mit vom Kopf der Waschsäule 1 gezogen, in einer Drossel 13 auf einen Druck von abströmendem Gas in eine das Methan und die 1,5 ata entspannt und in die erste Regeneriersäule 3 Inertgase enthaltende Restgasfraktion und in eine eingespeist. Den während der Entspannung frei- 55 C₂-Fraktion zerlegt wird. Die Restgasfraktion zieht werdenden Gasen fließen von oben durch Leitung 14 durch Leitung 9 ab, während die C₂-Fraktion der 35 t/h reinen Acetons entgegen. Das vom Kopf Waschsäule 2 zugeführt wird,
dieser Säule abströmende Gas hat folgende Zu- Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten

sammensetzung: Variante wird das beladene Lösungsmittel aus der

60 Waschsäule 2 nicht erwärmt, sondern in einer Dros-

H₂ 57 Nm³/h _sei 25 entspannt und einem Abscheider 26 zugeführt.

N₂ 3 Nm³Zh Die während der Entspannung freigewordenen Gase,

83 Nm³/h die bevorzugt aus schlechter löslichem Äthylen und

250 Nm³/h Äthan bestehen, werden im Kompressor 27 auf den

P * „. -j _s, 65 Druck der C₂-Fraktion komprimiert und mit dieser

^2 2 ' zusammen in die Waschsäule 2 eingespeist. Das teil-

C₂H₄ 3130 Nm³/h weise regenerierte Lösungsmittel aus dem Abscheider

C₂H₆ 132 NnWh 26 wird mit Hilfe der Pumpe 20 durch Leitung 7 in

Richtung der ersten Waschsäule gepumpt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird jedoch nicht das gesamte teilregenerierte Lösungsmittel zur Waschsäule 1 gegeben. Vielmehr findet bei 28 eine Teilung der Lösungsmittel statt, wobei der eine Teil auf den Kopf der Waschsäulei und der andere auf den

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Kopf der ersten Regeneriersäule 3 aufgegeben wird. Bei dieser Verfahrensvariante wird also in der Waschsäule 1 und in der Regeneriersäule 3 nur mit teilregeneriertem Lösungsmittel, nicht aber zusätzlich noch mit vollständig regeneriertem Lösungsmittel gewaschen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Acetylen und Äthylen aus einem im wesentlichen aus C₁- und (!!,-Kohlenwasserstoffen und Inertgasen bestehenden Gasgemisch, wobei das Gasgemisch in zwei Stufen mit einem Lösungsmittel für Acetylen gewaschen, das Acetylen durch Austreiben aus dem beladenen Lösungsmittel, welches regeneriert wieder in das Verfahren zurückkehrt, und das Äthylen gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem Gasgemisch in einer an sich bekannten ersten Waschsäule, die gegebenenfalls in zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei im oberen Abschnitt mit reinem Lösungsmittel und im unteren mit aus einer an sich bekannten zweiten Waschsäule kommendem, teilregeneriertem Lösungsmittel gewaschen wird, die Hauptmenge des Acetylene und in der zweiten Waschsäule das restliche Acetylen unter Gewinnung von Äthylen mit dem gleichen Lösungsmittel auswäscht und das Lösungsmittel unter Gewinnung von Acetylen aufarbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem vom Kopf der ersten Waschsäule abströmenden, aus Inertgasen und C₁- bzw. ^-Kohlenwasserstoffen bestehenden Gemisch die Inertgase und die Cj-Kohlenwasserstoffe abtrennt und das verbleibende C₂-Kohlenwasserstoffgemisch der zweiten Waschsäule zuführt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lösungsmittel der ersten Waschsäule zusammen mit dem aus der zweiten Waschsäule in die erste Waschsäule übergeführten Lösungsmittel vollständig regeneriert und beide als reine Lösungsmittel der ersten und der zweiten Waschsäule zuführt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufarbeitung des Lösungsmittels in zwei hintereinandergeschalteten Regeneriersäulen durchführt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das in der ersten Regeneriersäule freigesetzte Gas wieder zum Rohgas zurückführt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Waschsäule lediglich mit teilregeneriertem Lösungsmittel der zweiten Waschsäule beaufschlagt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Verarbeitung eines acetylenreichen und eines äthylenreichen Gases das erste vor und das letztere hinter der ersten Waschsäule in das Verfahren einführt.