DE1643685C2 - Verfahren zur Entfernung von Wasserdampf aus Spaltgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Wasserdampf aus Acetylen und Äthylen enthaltendem Spaltgas durch Behandlung mit Methanol.

Bei der thermischen Spaltung nach dem Tauchflammenverfahren von Kohlenwasserstoffen zur Herstellung von Acetylen entstehen Acetylen, Äthylen und höhere Kohlenwasserstoffe enthaltende Spaltgase. Diese Spaltgase werden durch Verflüssigung der kondensierbaren Anteile wie Acetylene, Äthylen, Propan sowie C3-Kohlenwasserstoffe und höhere Kohlenwasserstoffe von den nichtkondensierten Anteilen, wie Kohlenmonoxid und Wasserstoff, abgetrennt. Damit sich dabei in den Wärmeaustauschern kein Eis bildet, ist es erforderlich, im Spaltgas enthaltenden Wasserdampf bis auf wenige ppm zu entfernen.

Man hat bereits Acetylen enthaltende Spaltgase durch Absorption des Wasserdampfes unter Verwendung von Silikagel, aktivierter Tonerde oder synthetischer Zeolithe getrocknet.

Die Verwendung dieser Adsorbentien hat jedoch den Nachteil, daß auch Gasbestandteile des Spaltgasgemisches aufgenommen werden, deren Entfernung nicht erwünscht ist. Wegen der erforderlichen Regenerierung, die meist mit einem heißen Spülgas geschieht, ist ein Deriodisches Umschalten der Adsorptionstürme

erforderlich.

Es ist ferner bekannt, daß man zum Trocknen von Erdgas und Erdölgas und um Hydratbildung zu vermeiden Di- oder Triäthylenglykol verwenden kann. Das Glykoi wird dabei in einer Sprühstrecke m das Ca5 eingesprüht, wobei der Wasserdampf vom Glykoi absorbiert wird. Das wasserhaltige Glykoi wird dann aus dem Gasstrom ausgeschieden und wieder regeneriert bevor es erneut eingesprüht wird.

Dabei sind, je nach Druck und Temperatur des Gases, Taupunktsenkungen um 5O⁰C möglich. Diese Taupunktsenkung ist für Kondensationstemperaturen von z. B. - 100⁰C nicht ausreichend.

Dabei hängt die mögliche Taupunkterniedrigung noch davon ab, wie vollständig das Wasser aus Di- oder Triäthylenglykol in einer Rektifiziersäule entfernt wird. Die Sumpftemperatur und damit der zulässige Druck sind wegen der Gefahr der Polymerisation und Zersetzung des Glykols begrenzt. Die Regenerierung muß deshalb bei der zulässigen Sumpftemperatur unter vermindertem Druck betrieben werden. Der noch zur Verfügung stehende Druckverlust läßt nur eine begrenzte Anzahl von Trennstufen zu, wodurch die erforderliche wichtige Wasserkonzentration nicht erreicht werden kann.

In der deutschen Auslegeschrift 12 01 829 ist unter anderem angegeben, zur Verhinderung der Hydratbildung in Pipelines den Gasen Alkohole zuzusetzen. Weiter wird ein Stand der Technik geschildert, der die Feinreinigung von Spaltgasen aus Dampfspaltbenzinen zum Gegenstand hat. Vor der eigentlichen Feinreinigung dieser Spaltgase über festen Absorptionsmassen, wie z. B. AI2O3, wird das Spaltgas vorgetrocknet.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daG man in einfacher Weise Wasserdampf aus Acethylen, Äthylen und höhere Kohlenwasserstoffe enthaltenden Spaltgasen, die nach dem Tauchflammenverfahren erhalten worden sind, vor ihrer Zerlegung bei tiefen Temperaturen durch Behandlung mit Alkoholen als flüssigen Trocknungsmitteln und Vorlrocknung des Gasgemisches durch Abkühlung entfernen kann, wenn man das Gas mit Methanol in Berührung bringt, wobei

a) das aus der Methanolbehandlung abziehende Gasgemisch in einem Wärmeaustauscher durch Abkühlung von der Hauptmenge Methanol befreit wird,

b) das aus dem Wärmeaustauscher abziehende Gasgemisch in einer weiteren Kühlstufe auf eine Temperatur, die tiefer als die Festpunktstemperatur des Methanols von -97°C ist, abgekühlt wird,

c) das das Methanol enthaltende Kondensat, gegebenenfalls zusammen mit dem durch weitere Abkühlung von Inertgasen befreiten Kohlenwasserstoffgemisch, in einer Rektifizierkolonne in ein Kopfprodukt, das im wesentlichen aus C2-Kohlenwasserstoffen besteht, und ein aus höheren Kohlenwasserstoffen und Methanol bestehendes Sumpfprodukt getrennt wird,

d) aus dem Sumpfprodukt mit Wasser das Methanol extrahiert wird,

e) das so erhaltene Methanol-/Wasser-Gemisch von Wasser befreit wird und

f) das regenerierte Methanol zurückgeführt wird.
Eine Ausführungsform des Verfahrens besteht darin,

daß man die Methanolbehandlung in einer Waschkolonne vornimmt, aus der ein bereits entwässertes Gas am Kopfteil und ein Mcthano!-/Wasser-Gemisch am Sumpfteil der Kolonne abgezogen wird. Das entwässer-

te Gas wird dann durch einen Wärmeaustauscher geleitet, der das Gas auf Temperaturen unter dem Nullpunkt abkühlt und eine Kondensation der mitgefii.hrten Methanoidämpfe bewirkt.

Nach einer anderen Ausführungs.\>rm der Erfindung verwendet man für die Methanolbehandlung einen Sättiger, in dem sich eine Gleichgewichtskonzentration des Wassers im MethanoN/Wasser-Gemisch zum Wasserdampfgehalt im Spaltgas einstellt, da aus dem Sättiger kein flüssiges Methanol-ZWasser-Gemisch abgezogen wird. Vielmehr wird das Gasgemisch, das Methanol und Wasserdampf enthält, in einen Wärmeaustauscher geleitet, der das Gasgemisch auf Temperaturen unter 0°C abkühlt. Ein Ausfrieren von Wasser in diesem Wärmeaustauscher tritt unter diesen Bedingungen deshalb nicht ein, da Methanol mit Wasser ein bei -138⁰C liegendes Eutektikum der Zusammensetzung 65 Molprozent Methanol/35 Molprozent Wasser bildet. Das in einem Abscheider so erhaltene Meihanol-/Wasser-Gemisch wird dann in die Methanolregenerierstufe zurückgeführt.

Zur Entfernung des im Methanol enthaltenen Wassers können an sich bekannte Methoden, wie Leiten' des Methano!-/Wasser-Gemisches über Adsorbentien oder vorzugsweise eine Rektifikation angewendet werden. Der vom Wasser befreite Strom des Waschmittels enthält noch höh¹?!·" Kohlenwasserstoffe, die nach Abtrennen des Methanols durch Kondensation zdsammen mit dem die Methanolbehandlungsstufe verlassenden Gasstrom in den Wärmeaustauscher geleitet werden, der das Gasgemisch unter 0⁰C abkühlt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im einzelnen an Hand der F i g. 1 und 2 als Beispiel erläutct.

Nach Fig. 1, die der einen Ansführun^sform des Verfahrens entspricht, wird das Acetylen und Äthylen enthaltende Spaltgas bei ungefähr 8 bis 14 ata in dem Wärmeaustauscher 1 auf +5"C abgekühlt und durch Abscheidung größerer Mengen Wasser in dem Abscheider 2 vorgetrocknet. Darauf wird das Spaltgas in der Waschsäule 3 mit Methanol gewaschen und der restliche Wasserdampf entfernt. Das im getrockneten Spaltgas mitgeführte Methanol wird im Wärmeaustauscher 4 durch Abkühlen auf etwa -20⁰C kondensiert und über den Verdichter 5 gemeinsam mit aus dem Wärmeaustauscher 6 zurückgeführten Kohlenwasserstoffen in einer Rektifiziersäule 7 zerlegt. Während über Kopf ein Gemisch aus C2-Kohlenwasserstoffen abgezogen wird, besieht das Sumpipröduki aus einer Mischung aus Methanol und höheren Kohlenwasserstoffen. Zur Trennung des Methanols von diesen Kohlenwasserstoffen fügt man Wasser hinzu und isoliert im Trenngefäß 8 eine Mischung aus Methanol und Wasser, die zusammen mit dem Wasser enthaltenden Sumpfprodukte der Waschkolonne 3 einer Rektifizierkolonne 9 zugeführt wird. Aus dieser Kolonne wird ein Kopfprodukt abgezogen, das aus Methanol und höheren Kohlenwasserstoffen besteht, die nach Kondensation und Rückführung des Methanols in die Waschkolonne 3 mit dem die Waschkolonne verlassenden Spaltgas vereinigt werden.

Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ( F i g. 2) verwendet man für die Methanolbehandiung einen Sättiger fO. Aus dem diesen Sättiger 10 verlassenden Wasser und Methanoldämpfe enthaltenden Gasgemisch wird im Wärmeaustauscher 11 durch Kondensation ein Methanol-/Wasser-Gemisch. das noch Kohlenwasserstoffe enthält, ausgeschieden, im Trennbehälter 12 aufgefangen und über den Wärmeaustauscher 11 und den Kompressor 13 in die Rektifizierkulonne 14 geleitet. Aus dem Sumpfprodukt dieser Kolonne wird wiederum durch Zusatz von Wasser das Methanol extrahiert und das so erhaltene Methanol-/Wasser-Gemiseh der Regeneriersäule 15 zugeführt, in der weitgehend wasserfreies Methanol erzeugt und in den Sättiger 10 zurückgeführt wird.

Bei beiden Varianten des erfindungsgeimilien Verfahrens werden die Spaltgase in einem weiteren Wärmeauslauscher 16 auf Temperaturen von ungefähr - 100⁰C abgekühlt. Da nach Verlassen des Wärmeaustauschers 11 noch Spuren von Methanol im Spaltgas verbleiben und Methanol bei —97"C fest wird, hätte man erwarten sollen, daß im Wärmeaustauscher 16 sich festes Methanol abscheidet, das allmählich diesen Wärmeaustauscher verstopfen würde. Dies ist nun übcrrascnenderw eise nicht der Fall.

Man ist daher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Lage, den im Spaltgas enthaltenen Wasserdampf wirkungsvoll und wirtschaftlich zu entfernen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren ?ur Rntfernung von Wasserdampf aus Acetylen, Äthylen und höhere Kohlenwasserstoffe enthaltenden Spaltgasen, die nach dem Tauchflammenverfahren erhalten worden sind, vor ihrer Zerlegung bei tiefen Temperaturen durch Behandlung mit Alkoholen als flüssigen Trocknungsmitteln und Vortrocknung des Gasgemisches durch Abkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas mit Methanol in Berührung bringt, wöbet

a) das aus der Methanolbehandlung abziehende Gasgemisch in einem Wärmeaustauscher durch Abkühlen von der Hauptrnenge Methanol betreit wird,

b) das aus dem Wärmeaustauscher abziehende Gasgemisch in einer weiteren Kühlstufe auf eine Temperatur, die tiefer als die Festpunktstemperatur des Methanols von -97°C ist, abgekühlt wird,

c) das das Methanol enthaltende Kondensat, gegebenenfalls zusammen mit dem durch weitere Abkühlung von Inertgasen befreite Kohlenwasserstoffgemisch, in einer Rektifizierkolonne in ein Kopfprodukt, das im wesentlichen aus C2-Kohlenwasserstoffen besteht, und ein aus höheren Kohlenwasserstoffen und Methanol bestehendes Sumpfprodukt getrennt wird,

d) aus dem Sumpfprodukt mit Wasser das Methanol extrahiert wird,

e) das so erhaltene Methanol-/Wasser-Gemisch von Wasser befreit wird und

f) das regenerierte Methanol zurückgeführt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, man für die Methanolbehandliing einen Sättiger verwendet.

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