DE1794019C - Verfahren zum Behandeln eines unter Druck stehenden Gasgemisches in einer Vorzerlegungskolonne - Google Patents

Description

F i g. 2 eine Verbindung des Verfahrens gemäß tauschers 14 in die Mitteldruckkolonne 3) entspannt,

F i g. 1 mit einer zweistufigen Rektifikation, in der ein Druck von 25 ata herrscht. Unterhalb der

F i g. 3 eine Variante zu F i g. 2. ' Einspeisestelle dieser Vorfraktion wird die kohlen-

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Verfahren treten dioxidreiche Vorfraktion in Leitung 6 nach Em-100 000 Nm=Vh zu behandelndes kohlendioxidhaltiges 5 spannung im Drosselventil 16 in die Mitteldruck-Erdgas mit einer Temperatur von 20⁰C und unter kolonne 31 geführt. Die im gasförmigen Zustand einem Druck von 42 ata über Leitung 1 in die Anlage herangeführte kohlendioxidfreie Vorfraktion in Leiein und werden im Wärmeaustauscher 2 auf etwa tung 13 wird ebenfalls durch den Sumpf der Mittel-Taupunktstemperatur abgekühlt. druckkolonne 31 und den Wärmeaustauscher 14 ge-

Das Erdgas hat folgende Zusammensetzung: io führt, im Drosselventil 17 entspannt und oberhalb der

N 1ΛΧ.1 Einspeisestelle der Vorfraktion mit der ursprünglichen

CH₄' "!!!λ" λ":.":;;;;:;;; It AT⁶"¹ Zusammensetzung in die Mitteldruckkolonne 31 ge-

rn ³A ^°J^{prozent Ieit}Die in den oberen Teil der Mitteldruckkolonne 31

² · · ^Τ'° Molproant _1S entspannte kohlendioxidfreie Vorfraktion wäscht nun

Anschließend wird das Erdgas in etwa gleich große alles Kohlendioxid in den Sumpf der Mitteldruck-

Teilströme in Leitung 3 und 4 aufgeteilt. Der Teil- kolonne 31. Kein Kohlendioxid kann das Kohlci-

strom4 wird nicht weiterbehandelt, der Teilstrom 3 dioxid-Waschteil 18 passieren. Somit bleibt das Wa^h-

wird in die Vorzerlegungskolonne 5 geleitet. Hier wird Methan, welches sich in der Tasse 19 ansammeln.',

aus dem kohlendioxidhaligen Erdgas eine kohlen- ao frei von Kohlendioxid. Dasselbe gilt für den Wascii-

dioxidfreie und eine kohlendioxidreiche Fraktion Stickstoff, der sich in der Tasse 20 ansammelt. D;is

gewonnen. Die kohlendioxidreiche Fraktion wird Wasch-Methan wird mittels Leitung 21 aus der

mittels Leitung 6 aus dem Sumpf der Vorzerlegungs- Mitteldruckkolonne 31 abgezogen, im Wärmeaus-

kolonne5 abgezogen, und zwar 30 000Nm³/h unter tauscher 22 gekühlt und im Drosselventil 23 in die

42 ata mit folgender Zusammensetzung: 15 Niederdruckkolonne 24 entspannt, die unter einen)

N. ₇n_Mn, , Druck von 1,5 ata steht. Entsprechend verfährt man

CH₄" 85 6Monro7en ^{mit dem} Wasch-Stickstoff, der über Leitung 25.

c" Λ Mo ηZZ, Wärmeaustauscher 26, und Drosselventil 27 in die

CO. nwZ°f Niederdruckkolonne 24 gelangt. Auf diese Wei„-

' Moiprozent _{3o ge},_{jngt es> die Nie}derdruckkolonne völlig frei von

Die Kopffraktion entweicht über Leitung 7 aus der Kohlendioxid zu halten. Nach Wärmeaustausch stehen Vorzerlegungskolonne 5, wird im Kondensator 8 teil- an der Anlagengrenze folgende Produkte mit Umweise verflüssigt und im Abscheider 9 in eine gas- gebungstemperatur zur Verfügung:
förmige und in eine flüssige Phase zerlegt. Ein Teil der a) 60 000 Nm³/h N₂-freie Druckfraktion unter flüssigen Phase fließt über Leitung 10 als Rücklauf- 35 25 ata aus dem Sumpf der Mitteldruckkolonne 31 in flüssigkeit wieder in die Vorzerlegungskolonne, der Leitung 28 mit folgender Zusammensetzung:
andere Teil in Leitung 11 vereinigt sich mit der in

Leitung 12 abströmenden Gasphase in Leitung 13. CH₄ 92,6 Molprozent

Je nach Wärmeentzug befindet sich die Kopffraktion C₁₊ 5,7 Molprozent

in Leitung 13 in gasförmigem oder flüssigem Zustand, 40 CO₂ 1,7 Molprozent

oder sie liegt als Flüssigkeits-Dampf-Gemisch vor. Ihre

Menge beträgt 20 000Nm³/h und ihr Druck 42 ata. b) 14 000 Nm³/h CH₄-freier Stickstoff aus dem Kopf

Sie hat folgende Zusammensetzung: der Niederdruckkolonne 24 unter 1,1 ata in Leitung 29.

N₂ 24 5 Molprozent ^{c) 2}.⁶ °°° ^{Nm3/h N}2"freies Methan aus dem Sumpf

CH 7s'<5 Mninrn^nt 45 der Niederdruckkolonne 24 unter 1,1 ata in Leitung 30.

⁴ °'^{3 Mol}P^rozent _{Bei dem} in F i g. 3 dargestellten Verfahren handelt

Es stehen nunmehr drei verschiedene Vorfraktionen es sich um eine Variante des Verfahrens nach Fig. 2.

zur Verfügung, nämlich in Leitung 4 Erdgas mit Gleiche Anlagenteile wurden dabei mit gleichen

ursprünglicher Zusammensetzung, in Leitung 6 kohlen- Bezugszeichen versehen.

dioxidreiches Erdgas, welches etwas an Stickstoff so Bei dieser Variante entfällt das Kohlendioxidverarmt ist und in Leitung 13 kohlendioxidfreies Waschteil 18 und der Wärmeaustauscher 14. Die Erdgas, welches etwas an Stickstoff angereichert ist. kohlendioxidfreie Vorfraktion in Leitung 13 wird Diese Vorfraktion unterwirft man nun der eigent- nicht erst in die Mitteldruckkolonne 31, sondern im liehen Tieftemperaturbehandlung, in diesem Fall einer flüssigen Zustand nach Beheizung des Sumpfes der zweistufigen Rektifikation, welche in F i g. 2 dargestellt 55 Mitteldruckkolonne 31 über Drosselventil 32 direkt •st- in die Niederdruckkolonne 24 gegeben.

Die Vorfraktion mit der ursprünglichen Zusammen- Es entfallen somit auch die Tasse 19, Leitung 21 setzung in Leitung 4 heizt zunächt den Sumpf der und Drosselventil 23 für das Wasch-Methan. Der Mitteldruckkolonne 31, wird im Drosselventil 15 ent- Wasch-Stickstoff wird durch Rektifikation kohlenspannt und nach Durchströmen des Wärmeaus- So dioxidfrei gemacht.

Hierzu 1 Blatl Zeichnungen

Claims (3)

Dabei sollen die tiefsiedenden Bestandteile des Gas-Patentansprüche: gemisches durch die Zerlegung zumindest teilweise in reiner Form gewonnen werden, während das Kohlen-

1. Verfahren zur Zerlegung eines unter Druck dioxid zusammen mit dem übrigbleibenden Teil des stehenden, wenigstens teilweise verflüssigten Gas- 5 Gasgemisches die Tieftemperaturanlage wieder verläßt, gemisches, welches eine oder mehrere Komponen- Aus der USA.-Patentschrift 3 376 709 ist bereits ten enthält, die beim Abkühlen in fester Form ein Verfahren bekannt, welches von unter Druck ausfallen, insbesondere von kohlendioxidhaltigem stehendem flüssigem Erdgas ausgeht, das Kohlen-Erdgas, durch eine Vorbehandlung unter thermi- dioxid in gelöster Form enthält. Das Erdgas wird sehen Bedingungen, bei denen diese Komponenten io so weit entspannt, daß das Kohlendioxid in fester in gelöster Form vorliegen, wobei ein diese Korn- Form ausfällt. Das bei der Entspannung frei werdende ponenten im wesentlichen nicht enthaltender Teil gasförmige Erdgas enthält nur noch wenig Kohlen- und ein im wesentlichen diese Komponenten dioxid. Das ausgefallene Kohlendioxid wird mechaenthaltendei Teil gewonnen wird, und anschließende nisch von dem flüssigen Erdgas getrennt und das Rektifikation des Gasgemisches, dadurch ge- 15 flüssige Erdgas abgezogen. Die mechanische Abkennzeichnet, daß als Vorbehandlung zu- trennung des Kohlendioxids ist mit einem Verlust an mindest ein Teil des Gasgemisches in einer Vor- flüssigem Erdgas verbunden. Bei dem erfindungszerlegungskolonne in eine diese Komponenten im gemäßen Verfahren fällt dagegen kein festes Kohlenwesentlichen nicht enthaltende Vorfraktion und dioxid aus.

eine an diesen Komponenten reiche Vorfraktion 20 Es wurde nun gefunden, daß ein Verfahren zur

aufgetrennt wird. Zerlegung eines unter Druck stehenden, wenigstens

2. Verfahren zur Zerlegung von kohlendioxid- teilweise verflüssigten Gasgemisches, welches eine oder haltigem Erdgas nach Anspruch 1, bei dem die mehrere Komponenten enthält, die beim Abkühlen Rektifikation in einer zweistufigen Anlage, be- in fester Form ausfallen, insbesondere von kohlenstehend aus einer Mitteldruck- und einer Nieder- 35 dioxidhaltigem Erdgas, durch eine Vorbehandlung druckkolonne, durchgeführt wird, dadurch gekenn- unter thermischen Bedingungen durchgeführt werden zeichnet, daß die aus der Vorzerlegungskolonne kann, bei denen diese Komponenten in gelöster Form kommende kohlendioxidfreie Vorfraktion in die vorliegen, wobei ein diese Komponenten im wesent-Mitteldruckkolonne entspannt wird. liehen nicht enthaltender Teil und ein im wesentlichen

3. Verfahren zur Zerlegung von kohlendioxid- 30 diese Komponenten enthaltender Teil gewonnen wird, haltigem Erdgas nach Anspruch 1, bei dem die und anschließende Rektifikation des Gasgemisches, Rektifikation ineinerzweistufigen Anlage, bestehend wenn gemäß der Erfindung als Vorbehandlung aus einer Mitteldruck- und einer Niederdruck- zumindest ein Teil des Gasgemisches in einer Vorkolonne, durchgeführt wird, dadurch gekenn- zerlegungskolonne in eine diese Komponenten im zeichnet, daß die aus der Vorzerlegungskolonne 35 wesentlichen nicht enthaltende Vorfraktion und eine an kommende kohlendioxidfreie Vorfraktion in den diesem Komponenten reiche Vorfraktion aufgetrennt mittleren Teil der Niederdruckkolonne, die kohlen- wird.

dioxidreiche Vorfraktion in den unteren Teil der Das Verfahren der Erfindung ist besonders für Mitteldruckkolonne und unverändertes Erdgas kohlendioxidhaltiges Erdgas geeignet, dem durch eine oberhalb der Einspeisstelle der kohlendioxid- 40 Zerlegung, einer zweistufigen Rektifikation, der Stickreichen Vorfraktion in die Mitteldruckkolonne stoff und ein Teil des Methans in reiner Form ententspannt wird. zogen werden soll. Das Verfahren ist auch in dem Fall

besonders vorteilhaft, wenn die Rektifikation mit

einem Verfahren zur Gewinnung von im Erdgas

45 enthaltenem Helium kombiniert wird. Bekanntlich ist Kohlendioxid in Methan nur begrenzt löslich, und

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln zwar nimmt die Löslichkeit stark mit fallender

eines unter Druck stehenden Gasgemisches, welches Temperatur ab. Außerdem ist die Flüchtigkeit von

eine oder mehrere Komponenten enthält, die beim Kohlendioxid bei niedrigen Temperaturen äußerst

Abkühlen in fester Form ausfallen, bevor das Gas- 50 gering. Für eine bei den üblichen Drücken und

gemisch seiner eigentlichen Zerlegung unterworfen Temperaturen stattfindende zweistufige Rektifikation

wird. Durch die Behandlung soll erreicht werden, von Erdgas würde dies bedeuten, daß das Kohlen-

daß die genannten Komponenten bei der Zerlegung dioxid, welches in die Niederdruckkolonne gelangt,

nicht stören. In erster Linie ist dabei an die Behandlung diese nicht wieder verlassen könnte und sich dort

von kohlendioxidhaltigem Erdgas gedacht, doch ist die 55 ansammeln würde. Das Verfahren der Erfindung

Erfindung nicht darauf beschränkt. gestattet es demgegenüber, die Rektifikation in der

Bei der Zerlegung von Erdgas wird in der Regel das üblichen Weise durchzuführen, ohne daß das Kohlen-

im Erdgas vorhandene Kohlendioxid entfernt, da es dioxid zuvor aus dem Erdgas entfernt werden muß.

beim Abkühlen in fester Form ausfällt und Rohr- Selbstverständlich ist das Verfahren der Erfindung

leitungen und Aggregate verstopft. Die gebrauch- 60 weder auf eine zweistufige Rektifikation beschränkt

lichsten Verfahren bestehen darin, das Kohlendioxid noch auf Erdgas. Das erfindungsgemäße Verfahren

durch Adsorption oder durch Auswaschen vor Eintritt läßt sich z. B. auch bei einer einstufigen Rektifikation

in die Tieftemperaturanlage zu entfernen. Zweck der durchführen und mit einem anderen Gasgemisch

Erfindung ist es, diese aufwendigen Maßnahmen zu als Erdgas.

vermeiden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, 65 Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen

ein Gasgemisch der genannten Art vor seiner eigent- an Hand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt

liehen Zerlegung so vorbehandeln, daß das Kohlen- F i g. 1 die Vorzerlegung von kohlendioxidhaltigem

dioxid in der Tieftemperaturanlage nicht mehr stört. Erdgas in Teilfraktionen gemäß der Erfindune.