DE1619724A1 - Verfahren zur Verminderung der Verdichterarbeit in einem Rektifikationskreislauf - Google Patents

Verfahren zur Verminderung der Verdichterarbeit in einem Rektifikationskreislauf

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Description

MESSER GRIESHEIM GMBH 1619724 MG 562 Kennwort· Verminderte Verdichterarbeit EM 164· Erfinder: 0. Kaiser
Verfahren zur Verminderung der Verdichterarbeit in einem Rektifikationskreislauf
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Verdichterarbeit für das Kreislaufgas eines Rektifikationsprozesses, bei dem der Sumpf der Zerlegungskolonne durch ein kondensierendes Gas geheizt und ihr Kopf durch ein verdampfendes Gas gekühlt wird. Im folgenden ist unter Kreislaufgas ein Gas oder ein Gasgemisch zu verstehen.
Es ist bekannt, bei derartigen Rektifikationsverfahren die Sumpfheizung und Kopfkühlung mittels eines Kreislaufgases vorzunehmen. Fig. 1 zeigt dieses bekannte Verfahren:
Das zu zerlegende Gasgemisch strömt durch Leitung 1 in das Drosselventil 2, wo es in die Zerlegungskolonne 3 entspannt wird. Im Sumpf 4· der Zerlegungskolonne 3 reichert sich das höhersiedende Zerlegungsprodukt an, im Kopf 5 das niedrigersiedende. Für die Rektifikation wird der Sumpf 4· beheizt und der Kopf 5 gekühlt. Dies geschieht mit einem Kreislaufgas, welches im Kompressor 6 verdichtet wird und durch den Wärmeaustauscher 7 in die Heizschlangen 8 im Sumpf 4 gelangt, wo es kondenoiert und Kondensationswärme an die Sumpfflüssigkeit abgibt. Dabei kühlt sich das Kreislaufgas fast bin auf die Temperatur im Sumpf 4 der Zerlegungskolonne ab. Anschließend wird das Kreislaufgas im Drosselventil 9 entspannt, wobei eo sich weiter abkühlt und in die Kühlschlangen 10 im Kopf 5 geführt. Hier verdampft es und entzieht dem Kopf 5 Wärme. Danach strömt das Kreislaufga3 durch den Wärmeaustauscher 7 zurück zum Kompressor 6. Sumpf- und Kopfprodukt werden durch die Leitungen 11 bzw. der Zerlegungnkolonne 3 entnommen.
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Die Erfindung hat die Aufgabe,' die Verdichterarbeit für das Kreislaufgas zu vermindern. Nach der Erfindung geschieht dies dadurch, daß zur Sumpfheiziing das ankommende, zu zerlegende Gasgemisch verwendet wird, welches anschließend entspannt und über einen Wärmeaustauscher in die Zerlegungskolonne geführt wird,und daß ferner zur Kopfkühlung ein Kreislaufgas dient, welches, vom Kompressor kommend, im genannten Wärmeaustauscher durch das entspannte Gasgemisch verflüssigt wird und danach in bekannter Weise entspannt, im Kopf der Zerlegungskolonne verdampft und zurück zum Kompressor gefördert wird.
Die Erfindung wird nun in einem Beispiel näher erläutert.
Fig. 2 zeigt das Verfahrensschema. Es wurden dabei die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet, soweit es sich um identische !Teile handelt.
Das zu zerlegende Gasgemisch strömt durch Leitung 1 in die Heizschlangen 13 im Sumpf 4 der Zerlegungskolonne 3· Dort gibt es Wärme an die Sumpfflüssigkeit ab und verläßt die Zerlegungskolonne 3 mit einer Temperatur, die nur wenig über der Temperatur der Sumpfflüssigkeit liegt. Im Drosselventil 14 wird das flüssige Gasgemisch entspannt, wobei Naßdampf mit tieferer Temperatur entsteht. Dann fließt es durch den Wärmeaustauscher 15 und Leitung 16 in die Zerlegungskolonne 3·
Die Kühlung des Kopfes 5 der Kolonne 3 geschieht mit einem Kreislaufgas. Dieses wird im Kompressor 17 verdichtet und strömt über den Wärmeaustauscher 7 in den Wärmeaustauscher Hier wird es gegen verdampfende Flüssigkeit verflüssigt, deren Temperatur niedriger ist als die Temperatur im Sumpf der Kolonne 3· In bekannter Weise wird es dann im Drosselventil 9 entspannt, in den Kühlschlangen 10 verdampft und über die Wärmeaustauscher 7 zurück zum Kompressor 17 gefördert.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man gegenüber dem bekannten "Verfahren Verdichterarbeit spart. Da das Kreislaufgas im Wärmeaustauscher 15 bei niedrigerer Temperatur verflüssigt werden kann als im Sumpf 4-, läßt sich sein Druck entsprechend verkleinern.
In bestimmten Fällen, insbesondere bei kleineren Kreislaufgasmengen, kommt ein weiterer Vorteil hinzu. Infolge des niedrigeren Druckes kann man anstelle des teuren Kolbenverdichters einen billigeren Turboverdichter verwenden.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf den in Fig. 2 dargestellten Fall mit einem geschlossenen Kreislauf, sondern betrifft auch Eektifikationsverfahren mit offenem Kreislauf. In diesem Fall dient als Kreislaufgas z. B. ein Teil des bei 12 entnommenen KopfProduktes. Er wird erfindungsgemäß über den Kompressor 1? und die Wärmeaustauscher 7 und 15 über das Drosselventil 9 in den Kopf 5 eier Kolonne entspannt. Die Kühlschlangen 10 entfallen dann.
Die durch die Erfindung ermöglichte Drucksenkung beim Kreislaufgas ist erheblich. Bei der Zerlegung eines Gemisches aus 30 Mol-% N2 und 70 Mol-% OH^ (Stickstoffentfernung aus Erdgas) mit Stickstoff als Kreislaufgas (offener Kreislauf) muß der Stickstoff beim erfindungsgemäßen Verfahren auf 12,2 ata verdichtet werden. Bei direkter Verflüssigung des Kreislaufstickstoffes im Kolonnensumpf wäre ein Druck von 25 ata erforderlich.
Ein'Turboverdichter, der üblicherweise bei einem Druckstrom ab 500 nr/h wirtschaftlich eingesetzt werden kann, arbeitet bei 25 ata daher erst bei einer Gasmenge von 25 x 500 = 12 500 NmVh wirtschaftlich, bei 12,2 ata dagegen schon bei 12,2 χ 500 = 6 100 Nnr/h, also einer bedeutend geringeren Gasmenge.
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Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches in einer Zerlegungskolonne, bei dem der Kolonnensumpf durch ein sich verflüssigendes Gas geheizt und der Kopf durch ein verdampfendes Gas gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sumpfheizung das ankommende, zu zerlegende Gasgemisch verwendet wird, welches anschließend entspannt und über einen Wärmeaustauscher in die Zerlegungskolonne geführt wird und daß ferner zur Kopfkühlung ein Kreislauf gas dient, welches, vom Kompressor kommend, im genannten Wärmeaustauscher durch das entspannte Gasgemisch verflüssigt wird und danach in bekannter Weise entspannt, im Kopf der Zerlegungskolonne verdampft und zurück zum Kompressor gefördert wird.
    19- Juni 1967
    DI Ba/zdl
    owe»**1
    10 9 8 13/1291
DE19671619724 1967-06-22 1967-06-22 Verfahren zur Verminderung der Verdichterarbeit in einem Rektifikationskreislauf Pending DE1619724A1 (de)

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