DE1925731B1

DE1925731B1 - Verfahren zur Abtrennung von Acetylen aus äthylenhaltigen Gasgemischen

Info

Publication number: DE1925731B1
Application number: DE19691925731
Authority: DE
Inventors: Egon Malow; Erich Dr Schneck; Hartmut Dipl Ing Voigt; Walter Dr Wetzel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1969-05-21
Filing date: 1969-05-21
Publication date: 1970-09-10
Also published as: AT291953B; CH520518A; BR7016123D0; ES374623A1; CS151000B2; RO63751A; BE745975A; NL7000052A; US3557530A; FR2046130A5; YU324469A; GB1248708A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung Weitere wichtige Vorteile des Verfahrens liegen in von Acetylen aus äthylenhaltigen Gasgemischen, die einer Verringerung der Lösemittelverlüste, da die mit durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen erhalten dem Strippgas ausgetragene Lösemittelmenge ohne zuwerden, durch Absorption mittels eines hochsiedenden, sätzlichen Verfahrensschritt zusammen mit dem Kopfselektiv Acetylen aufnehmenden Lösemittels und an- 5 produkt des Absorbers wieder zurückgewonnen wird, schließende mehrstufige Desorption unter Verwendung Als Strippgas können Fremdgase verwendet werden, von Strippgasen. die vom Lösemittel unter den herrschenden Betriebs-

Die Absorption wird bei diesem und ähnlichen be- bedingungen nicht absorbiert werden und mit den kannten Verfahren je nach den Eigenschaften des Gaskomponenten nicht reagieren. Besonders vorteil-Lösemittels unter Drücken zwischen 10 und 20 ata be- ίο haf t ist es jedoch, als Strippgas das leichte Pyrolysetrieben; die Betriebstemperaturen liegen meistens restgas zu verwenden, das in der der Acetylengewinzwischen+30 und-6O⁰C. Unter diesen Bedingungen nung nachgeschalteten Trennanlage für Äthylen annehmen selbst hochselektive Lösemittel, wie Dimethyl- fällt.

formamid und n-Methylpyrrolidon, außer Acetylen Das Lösemittel wird bei dem erfindungsgemäßen noch andere Bestandteile des Pyrolysegases auf. Diese 15 Verfahren thermisch nur gering beansprucht. Zur DeAnteile, im wesentlichen Kohlendioxid, Äthylen und sorption und zur Regenerierung können erheblich Methan, werden in einer ersten Desorptionsstufe höhere Drücke als bei den bekannten Verfahren angehäufig unter Einsatz einer fraktionierenden Desorber- wendet werden, die Rückverdichtungsenergie wird da-Absorber-Säule unter' Rückwaschung des Acetylens durch wesentlich reduziert. Der »Reboiled Absorber« abgetrieben und nach Verdichtung in die Absorptions- 20 kann durch einen einfachen Desorber ersetzt werden, stufe zurückgeführt. Der Energiebedarf in den Verfahrensstufen zur Ab-

Der Betriebsdruck der Desorber-Absorber-Säule trennung des Acetylens beträgt in vielen Fällen nur — auch »Reboiled Absorber« genannt — liegt in der etwa ein Drittel des Bedarfs der konventionellen VerRegel zwischen 0,3 und 5 atü, wobei den niedrigen fahren, bei denen Aceton als Lösemittel verwendet Drücken der Vorzug gegeben wird. Das Aufkochen im 25 wird, und etwa die Hälfte des Energiebedarfs der be- »Reboiled Absorber«, das Rückwaschen des Acetylens kannten Verfahren, bei denen Dimethylformamid als und schließlich das Verdichten der abgetriebenen Gase Lösemittel benutzt wird, wenn bei diesen Verfahren verursachen einen erheblichen Energieaufwand, auch mit sehr niedrigen Desorptionsdrücken und unter Verwenn die Vorgänge in diesem Absorber — wie an sich wendung sogenannter »Reboiled Absorber« gearbeitet bekannt ist — durch Einführen eines Strippgases unter- 30 wird. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber den bekannstützt werden. Der apparative Aufwand zur Durch- ten Verfahren besteht weiterhin darin, daß mit der führung dieser Verfahrensstufe ist besonders groß. Erniedrigung der Acetylengaskonzentration in der

In der nächsten Desorptionsstufe wird das Acetylen ersten Desorptionsstufe eine Erhöhung der Betriebs-

durch ein- oder mehrfaches Aufwärmen des Löse- sicherheit verbunden ist.

mittels freigesetzt. Die völlige Regenerierung des Löse- 35 Die Einflüsse der schonenden thermischen Bean-

mittels erfolgt schließlich — vorzugsweise bei niedrigen spruchung treten bei der Verwendung von Dimethyl-

Drücken —· durch Aufkochen. Soweit man zur Regene- formamid als Lösemittel besonders vorteilhaft in

rierung bisher schon ein Strippgas verwendete, wurde Erscheinung. Im übrigen können aber auch andere

es meist mit dem nicht unbeträchtlichen Acetylenrest Lösemittel, wie z. B. N-Methylpyrrolidon, verwendet

ungenutzt abgeblasen. 40 werden.

Die völlige Regenerierung des bei den bekannten Besonders günstige Druckbereiche für die völlige Verfahren bevorzugt verwendeten Dimethylformamids Regenerierung des Lösemittels liegen zwischen dem durch Aufheizen bringt erhebliche Nachteile mit sich, 0,2_r und dem 0,9fachen des Druckes, der in der Abweil auf einem Temperaturniveau gearbeitet werden sorptionsstufe herrscht. Der Druck in der ersten Demuß, das einen entsprechenden Energieaufwand erfor- 45 sorptionsstufe kann das l,05fache des Druckes der dert und die Zersetzung des Lösemittels beschleunigt. Absorptionsstufe betragen, er kann aber auch nied-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dem riger gehalten werden; vorteilhaft werden Drücke bis

beschriebenen Verfahren anhaftenden Mängel zu be- herab zum 0,5fachen des Absorptionsdruckes ange-

seitigen, insbesondere den Energie- und Apparateauf- . wandt. In jedem Fall soll der Druck in der ersten

wand zur Durchführung des Verfahrens zu reduzieren 50 Desorptionsstufe größer sein als in der Regenerier-

und die Acetylenverluste mit demStrippgas zu vermeiden. stufe.

Es wurde nun ein" Verfahren gefunden zur Abtren- In der folgenden Abbildung ist der Ablauf des erfin-

nung von Acetylen aus äthylenhaltigen Gasgemischen, dungsgemäßen Verfahrens an Hand eines Fließbildes

die durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen erhalten dargestellt.

werden, durch Absorption mittels eines liochsiedenden, 55 Der Absorber"1 stellt die Absorptionsstufe; der Deselektiv Acetylen aufnehmenden Lösemittels und an- sorber 2 die erste Desorptionsstufe, der Desorber 3 die schließende mehrstufige Desorption, unter Verwen- zweite Desorptionsstufe, die zur Freisetzung des dung von Strippgasen, das dadurch gekennzeichnet ist, Acetylenproduktes dient, und der Desorber 4 die Redaß man das Strippgas durch die Regenerierstufe für generierstufe dar. Mit 5 sind Pumpen, mit 6 Gebläse das Lösemittel, durch die erste Desorptionsstufe, dann 60 bezeichnet. Der Komplex Äthylenabtrennanlage ist durch die Absorptionsstufe und von dort über die symbolhaft durch ein rechteckiges Feld 7 wiederge-Äthylenabtrennanlage zur Regenerierstufe im Kreis- geben. Die einzelnen Wärmeaustauscher im Löselauf führt. mittelkreislauf und Zwischenkühler im Absorber sind

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch beson- zur Vereinfachung der Darstellung nicht in das Fließ-

ders vorteilhaft, daß sich auf Grund der besonderen 65 bild aufgenommen. Die Leitungen für den Kreislauf

Strippgasführung durch die einzelnen Verfahrensstufen des Strippgases sind mit 8, 9,10,11 und 12 bezeichnet,

ein Acetylenverlust mit diesem Gas vollkommen ver- die Leitungen für das Lösemittel mit 13.

meiden läßt. Das Pyrolysegas strömt über Leitung 8 in die Ab-

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sorptionsstufe 1 ein. gleichzeitig mit zurückgeführtem Pyrolyserestgas und/oder Strippgas anderer Herkunft. Die in der Absorptionsstufe vom Lösemittel nicht aufgenommenen Pyrolysegasanteile, die frei von Acetylen sind, strömen über Leitung 9 zur Trennanlage 7.

Neben Äthylen, Wasserstoff, Methan und anderen Nebenprodukten fällt dort ein Restgas an, das als Strippgas, frei von Acetylen und Äthylen, über Leitung 10 durch die Regenerierstufe 4 strömt, dann mit den dort desorbierten Gasanteilen — acetylenhaltig ·— über Leitung 11 und ein Gebläse 6 zur ersten Desorptionsstufe 2 und über Leitung 12 (nötigenfalls über ein zweites Gebläse 6) in den zum Absorber geführten Pyrolysegasstrom. Das Strippgas beschreibt einen Kreislauf, von dem allerdings die zweite Desorptionsstufe 3, in der das Acetylen freigesetzt wird, nicht berührt ist.

Einen Kreislauf beschreibt auch das Lösemittel, das z. B. Dimethylformamid sein kann. Es strömt — völlig regeneriert — in die Absorptionsstufe 1 ein, nimmt bevorzugt Acetylen und daneben einige schwerer lösliche Gase auf, welch letztere dann in der ersten Desorptionsstufe2 wieder bis auf geringe Reste desorbiert werden. Die Freisetzung des Acetylens erfolgt in der zweiten Desorptionsstufe 3 unter Wärmezufuhr bei Drücken, die mit 1,1 bis 1,3 ata wesentlich tiefer als die in den übrigen Desorptionsstufen liegen. Der weitere Weg des Lösemittels führt über die Regenerierstufe 4 zum Absorber zurück.

Dem Lösemittelkreislauf wird als Ersatz für Lösemittelverluste frisches Lösemittel zugeführt. Die umlaufende Restgasmenge wird zweckmäßig durch Abziehen einer Teilmenge auf einem annähernd konstanten Wert gehalten.

35 Beispiel 1

In den Absorber 1 werden 20 000_Nm7h Pyrolysegas, das Wasserstoff, CO. Methan, Äthylen, Kohlendioxid und Acetylen enthält, bei einem Druck von 19 ata und einer Temperatur von 0⁰C eingeführt. Auf den Kopf des Absorbers 1 werden 40 t/h Dimethylformamid mit einer Temperatur von —5°C gegeben. Die Ablauftemperatur des Lösemittels aus dem Absorber wird durch Zwischenkühlung auf -M8°C eingestellt. Das Lösungsmittel durchströmt adiabat und bei ebenfalls 19 ata die erste Desorptionsstufe 2. Hierbei kühlt es sich auf 11 ° C ab und dient anschließend zur Kühlung des regenerierten Lösemittels. Das Kopfprodukt dieser Stufe strömt ohne Gebläse dem Absorber 1 zu. Jn der zweiten Desorptionsstufe 3 wird das Lösemittel auf einen Druck von 1,2 ata entspannt und auf 12O⁰C erwärmt, wodurch das Acetylenprodukt freigesetzt wird. Es enthält nur noch Spuren Kohlendioxid und Äthylen. Das weitgehend vom Acetylen befreite Lösemittel wird anschließend in die Regenerierstufe 4 gepumpt, welche es adiabat bei einem Druck von 17 ata durchströmt. Der Regenerierstufe werden 5000 Nm³/h Restgas zugeführt, welches aus der Trennanlage 7 mit einem Druck von 17 ata zur Verfügung steht, so daß sich ein Gebläse auch hier erübrigt. Das Kopfgas der Regenerierung wird mittels Gebläse von 17 auf 19 ata verdichtet und dem Sumpf der ersten Desorptionsstufe 2 zugeführt. Hierbei wird der zulässige Acetylenpartialdruck nicht überschritten, da wegen des hohen Partialdrucks des inerten Strippgases der Acetylenzerfall verhindert wird.

Beispiel 2

In die gleiche Apparatur wie im Beispiel 1 werden 20 000 Nm³/h Pyrolysegas, welches Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Äthylen und Acetylen enthält, also frei von Kohlendioxid ist, unter den gleichen Bedingungen eingeführt. Die Menge an Dimethylformamid beträgt 35 t/h. Die Desorptionsstufen 2 und 3 arbeiten wie in Beispiel 1 beschrieben. Für das Desorbieren des mitgelösten Äthylens sind jedoch nur 2500 Nm³/h Strippgas erforderlich. Um mit der verringerten Strippgasmenge eine ausreichende Regenerierung des Lösemittels in der Desorptionsstufe 4 durchführen zu können, muß diese bei einem Druck von 8 ata und einer Temperatur von 12O⁰C betrieben werden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Abtrennung von Acetylen aus äthylenhaltigen Gasgemischen, die durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen erhalten werden, durch Absorption mittels eines hochsiedenden, selektiv Acetylen aufnehmenden Lösemittels und anschließende mehrstufige Desorption, unter Verwendung von Strippgasen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Strippgas durch die Regenerierstufe für das Lösemittel, durch die erste Desorptionsstufe, dann durch die Absorptionsstufe und von dort über die Äthylenabtrennanlage zur Regenerierstufe für das Lösemittel im Kreislauf führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen