DE1794019A1 - Verfahren zum Behandeln eines unter Druck stehenden Gasgemisches,bevor das Gasgemlsch einer Zerlegung unterzogen wird - Google Patents

Verfahren zum Behandeln eines unter Druck stehenden Gasgemisches,bevor das Gasgemlsch einer Zerlegung unterzogen wird

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Description

• MESSER GRIESHEIM GMBH Kennwort: COp-Behandlung
Erfinder: M. Streich 1794019
Ver-fahren zum Behandeln eines unter Druck stehendeofeasgemisch.v;, bevor das Gasgemisch einer Zerlegung unterzogen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines unter Druck stehenden Gasgemisches, welches eine oder mehrere Komponenten enthält, die beim Abkühlen in fester Form, ausfallen, bevor das Gasgemisch seiner eigentlichen Zerlegung unterworfen wird. Durch die Behandlung soll erreicht werden, daß die "genannten Komponenten bei der Zerlegung nicht stören. In erster Linie ist dabei an die Behandlung von COp -haltigeai Erdgas gedacht, doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. ·
Bei der Zerlegung von Erdgas wird in der Regel das im Erdgas vorhandene COp entfernt, da es beim Abkühlen in fester Form ausfällt und Rohrleitungen und Aggregate verstopft. Die gebräuchlichsten Verfahren bestehen darin, das CO ^ durch Adsorption oder durch Auswaschen vor Eintritt in die Tieftemperaturanlage zu entfernen. Ziel der Erfindung ist es, diese auf v/endig en Maßnahmen zu vermeiden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gasgemisch der genannten Art vor seiner eigentlichen Zerlegung so vorzubehandeln, daß das COp in der Tieftemperatüranlage nicht mehr stört. Dabei sollen die tiefsiedenden Bestandteile des Gasgemisches durch die Zerlegung zumindest teilweise in reiner Form gewonnen v/erden, während das COp zusamme:-. mit dem übrig bleibenden Teil des Gasgemisches die Tieftemperaturanlage wieder verläßt.
Es wurde ein Verfahren gefunden, durch \^elches ein unter Druck stehendes Gasgemisch, welches eine oder mehrere Komponenten enthält, die beim Abkühlen in fester Form ausfallen, vor seiner eigentlichen Zerlegung so behandelt wird , daß die genannten Komponenten bei der v/eiteren Behandlung nicht stören. Gemäß der Erfindung wird dazu zumindest ein Teil des Gasgemisches in einer Vor Zerlegungskolonne in eine diese Komponenten" im wesentlicher, nicht enthaltende Vorfraktion und in eine an diesen Komponenten
109834/1347
BAD ORIGINAL
reiche Vorfraktion zerlegt. Q 1794019
Das Verfahren der Erfindung ist besondere für COp -haltiges Erdgas geeignet, dem durch eine Zerlegung, einer zweistufigen Rektifikation, der StiokBtoff und ein Teil des Methans in rej.nor Form entzogen werden soll. Das Verfahren ist. auoh in dem Fall besonders vorteilhaft, wenn die Rektifikation mit einem Verfahren zur Gewinnung von im Erdgas enthaltenem Helium kombiniert wird. Bekanntlich ist CO0 in Methan nur begrenzt löelioh, und zwar nimmt die löslichkeit stark mitT&er Temperatur ab. Außerdem ist die Flüchtigkeit von CO« bei niedrigen Temperaturen äußerst gering. Pur eine bei den Üblioheft Drücken und iCemperatusen stattfindende zweistufige Rektifikation von Erdgas würde dies bedeuten, daß COg ,welches in die, Ifiederdruokköloniiö gelangt, diese nicht wieder-verlassen könnte und eioh dort ansammeln .würde. Das Verfahren der Erfindung gestattet es demgegenüber, die Rektifikation in der üblichen Weise durchzuführen, ohne daß das COp zuvor aus dem Erdgas entfernt werden muß.
Selbstverständlich ist das Verfahren der Erfindung weder auf eine zweistufige Rektifikation beschränkt noch auf Erdgas. Da. erfindungsgemäße Verfahren läßt ,sich z.B. auch bei einer einstufigen Rektifikation durchführen und mit einem anderen Gasgemisch als Erdgas.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigen: ,
Pig. 1 die Vorzerlegung von CO2 -halt ig ein Erdgas in Teilfraktiohen.
gemäß der Erfindung ;
Pig. 2 eine Verbindung des Verfahrens gemäß Pig. 1 mit einer zweistufigen Rektifikation
Pig. 5 eine Variante zu Pig. 2
Bei den Ausführungsbeispielen ist nicht im einzelnen büschritfoun ~ wie die jeweiligen Gasströine abgekühlt und verflüssigt werden, da diese Verfahrensweisen dem Fachmann so gelaufig sind, da;3 »ich eine ins einzelne gehende Darstellung erübrigt.
Bei dem in Pig. 1 dargestellten Verfahren treten 100.000 ϊίκτ/η
behandelndes COp-haltiges Erdgas mit einer Temperatur von d 109834/1347 .
U JAMlOiROCJAa
a SADOfHOJNAL
unter einem Druck von 42vftta über Leitung 1 in die Anlage ein und worden im Wärmeaustauscher 2 auf etwa Taupunktstemperatur abgekühlt.
Dar, Erdgas hat folgende Zusammensetzung:
N2 14 Mol ','■>
CII4 81,.f, » -S
C2+ 5,4
CO2 1,0, " ;.£
Anschließend wird das Erdgas in etwa gleichgroße Teilströme in Leitung 3 und Leitung 4 aufgeteilt. Der Teil.strom 4 wird nicht v/eiter behandelt, der Teilstrom 3 wird in die Vorzerlegungskolonne g 5 geleitet. Hier wird aus dem COp-haltigen Erdgas eine CO2 freie und eine C02-reiche Fraktion gewonnen. Die C02-reiche Fraktion wird mittels Leitung 6 aus dem Sumpf der Vorzerlegungs-kolonne 5 abgezogen, und zwar 30.000 Nur/*1' unter. 42 ata mit folgender Zusammensetzung:
N2 7,0 Mol ;i
CH4 85,6 " ,Ό C2+ 5,7 " ;5 CO2, 1,7 « ji
Die Kopffraktion entweicht über Leitung 7 aus der VorzerlegungR-kolonne 5 , wird im Kondensator 8 teilweise verflüssigt und im Abscheider 9 in eine gasförmige und in eine flüssige Phase zerlegt Ein Teil der flüssigen Phase fließt Über Leitung 10 als Rücklaufflüssigkeit wieder in die Vorzerlegungskolonne, der andere Teil in Leitung 11 vereinigt sich mit der in Leitung 12 abströmenden Gasphase in Leitung 13. Je nach Wärmeentzug befindet sich die Kopffraktion in Leitung 13 in gasförmigem oder flüssigem Zustand, oder sie liegt als Flüssigkeits-Dampf-Gemisch vor. Ihre Menge beträgt 20.000 NmVh und Ihr Druck 42 ata. Sie hat folgende Zusammensetzung:
109834V1347
8AD ORtQiNAL
24,5 Mol $>
CH4 75,5 " $
Es stehen nunmeht drei verschiedene Vorfraktionen zur Verfügung, nämlich in Leitung 4 Erdgas mit ursprunglicher Zusammensetzung, in Leitung 6 COp-reiches Erdgas, welches etwas an Stickstoff verarmt ist und in Leitung 13 COp-freies Erdgas, welches etwas an Stickstoff angereichert ist. Diese Vorfraktion unterwirft man nun der eigentlichen Temperaturbehandlung, in diesem Fall einer zweistufigen Rektifikation, welche in ]?ig. 2 dargestellt ist.
Die Vorfraktion mit der ursprünglichen Zusammensetzung in Leitung 4 heizt zunächst den Sumpf der Mitteldruckkolonne 31» wird im Drosselventil 15 entspannt und naoh Durchströmen des Wärmeaus-P ·tauschers 14 in die Mitteld'ruckkolonne 31 entspannt, in der ein Druck von 25 ata herrscht. Unterhalb der Einspeise-stelle dieser Vorfraktion wird die COp-reiche Vbrfraktion in Leitung 6 nach Entspannung im Drosselventil 16 in die Mitteldruckkolonne 31 geführt. Die im gasförmigen Zustand herangeführte C0o-freie Vorfraktion in Leitung 13 wird ebenfalls durch den Sumpf der Mitteldruckkolonne 31 und den Watrmeaμ^tausoher 14 geführt, im Drosselventil 17 entspannt und oberhalb der EinspeiBe.stelle der Vorfraktion mit der ursprunglichen Zusammensetzung in die Mitteldruckkolonne 31 geleitet.
Die in den oberen Teil der Mitteldruckkolonne 31 entspannte jCOp-freie Verfraktion wäscht nun alles CO2 in den Sumpf der
* 'Mitteldruckkolonne 31. Kein COp kann das CO2 - Waschteil 1B passieren. Somit bleibt das Wasch-Methan, welches sich in der Tasse 19 ansammelt, frei von COp. Dasselbe gilt für den Wasch-Stickstoff, der sich in der Tasse 20 ansammelt. Das Wasch-Methan wird mittels Leitung 21 aus der Mitteldruckkolonne 31 abgezogen, im Wärmeaustauscher 22 gekühlt und im Drosselventil 23 in die
(* Tief-)
109834/ 1 347 ßo am sad original
Niederdruckkolonne 24 entspannt, die unter einem Druck von 1,5 ata steht. Entsprechend verfährt man mit dem Wasch-Stickstoff der über Leitung25» Wärmeaustauscher26,und Drosselventil 27 in die Niederdruckkolonne 24 gelangt. Auf diese Weise gelingt es, die Niederdruckkolonne völlig frei von COp zu halten. Naoh Wärmeaustausch stehen an der Anlagengrenze folgende Produkte mit Umgebungstemperatur zur Verfügung:
a) 60.000 Nnr/h Np-freie Druckfraktion unter 20 ata aus dem Sumpf der Mitteldruckkolonne 31 in Leitung 28 mit folgender Zusammensetzung:
CH4 92,6 -Mol fo O2+ 5,7 " %
CO0 1,7 ■" Io
b) 14.000 Nm?h CH4-freier Stickstoff aus dem Kopf der Nieder-Druckkolonne 24 unter 1,1 ata in Leitung 29.
c) 26.000 Nm/h Np-freies Methan aus dem Sumpf der Niederdruckkolonne 24 unter 1,1 ata in Leitung 30.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich das beschriebene Verfahren besonders dann vorteilhaft einsetzen läßt, wenn aus dem Erdgas auch Helium abgetrennt werden soll.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten·Verfahren handelt es sich um eine Variante des Verfahrens nach Pig. 2 . Gleiche Anlagenteile wurden dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei ■?,:.<—J^;* Variante entfällt das COp-Waschteil 18 urd der Wärme auRtf^.: ier 14. Die CO.,-«.freie Vorfraktion in Leitung ~<1> wird nic;-r. eret in die Mitteldruckkolonne 31, sondern irn flüssigen S:"-r^F. . :;...-:...:j. Beheiaunr des Sumpfes der Mitteldruc'sckolonne 1'\ ^:"'--.. "■.'■:.-■.:■ :2..Ύ^ΓΛλ1 ;^r direkt in die NiederdruckkcloVie ν4 ße-
ι oo mit au::;, cii.e Tasse 19, Leitung21 u.vi Ure o^elvent WaHch-Kexr.ar;. ler Wasch-Stickstoff wird ei arch ..on CO0- fr--: fjG^.acht.
1Q983A/1347
- ■ BAD ORIGINAL

Claims (1)

  1. Ansprüche . ;
    1) Verfahren zum Behandeln eines unter Druck stehenden Gasgemische a , welches eine oder mehrere Komponenten enthält, die
    beim Abkühlen in fester Form ausfallen, insbesondere von CO^- haltigem Erdgas, bevor das Öaegeraiacfh seiner «igentliohon Zerlegung unterworfen wird, derart, daß die genannten Komponenten bei der Weiteren Behandlung nioht stören, dadurch gekennzeichnet, daß man zumindest einen Teil des Gasgemisches in einer Vorzerlegungskolonne in eine diese Komponenten im wesentlichen nicht enthaltende Vorfraktion und eine an dienen Komponenten reiche Vorfraktion zerlegt.
    2) Verfahren zuia Zerlegen von COp-haltigem Erdgas nach Anspruch 1, bei dem die Zerlegung aus einer zweistufigen Rektifikation in einer Mitteldruck- und in einer Niederdruckkolonne besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Vorzerlegungskolonne kommende CO^-freie Vorfraktion in die Mitteldruokkolonne entspannt wird.
    3) Verfahren zuä- Zerlegen von COp-rhaltigem Erdgas nach Anspruch
    1, bei dem die Zerlegung aus einer zweistufigen Rektifikation in einer Mitteldruck- und in einer Niederdruckkolonne besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Vorzerlegun^ kolonne kommende C02-freie Vorfraktion in den mittleren Teil der Niederdruckkolonne entspannt wird und die COg-reiche Vorfraktion in den unteren Teil der Mitteldruckkolonne entspannt wird, während Erdgas oberhalb der Einspeisstelle der COp-reichen Vorfraktion in die Mitteldruckkolonne entspannt wird.
    21.8.63
    109834/1347 6AO ORlQiNAL
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