DE1963297C3 - Verfahren zum Erzeugen von Kälte - Google Patents

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der Druck des «inen Gasstromes den *5 Drude des Gemisches um nicht mehr ds 10% über-

■* 3. Verfahren nach Anspruch f oder 2. dadurch Die bisher bekannten . -

g gekennzeichnet daß einer der Gasströme vorwie- bedienen sich der Tatsache, daß ein verdichtetes Gas.

1 gend aus Wasserstoff oder Helium, der zweite vor- » dessen Temperatur unter der Inversionstemperatur

% wiegend aus Stickstoff. Argon. Kohlenmonoxvd. Hegt bei der Entspannung eine Abkühlung erfähr . Die-

ί! Methan. Äthan oder Äthylen bestem. * se Entspannung wird entweder in einem Drosselventil

W 4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3 oder in einer arbeitsleistenden Vorrichtung durchge-

^l" «um Gewinnen von Ammoniaksynthesegas durch führt. Es ist also erforderlich, das zu kühlende Gas auf

, Abkühlen von Rohwasserstoff und Stickstoff im 95 einen Druck zu verdichten, der erheblich über demjeni-

% Wärmeaustausch mit Zerlegungsprodukten. Behan- gen Druck liegt bei dem das Gas bzw. seine Zerle-

Ä dein des Rohwasserstoffs in einer Säule im Gegen- gungsprodukte später zur Verfugung stehen. Im Falle

% «rom mit nüssigem Stickstoff und Zumischen von der arbeitsleistenden Entspannung kommt hinzu, daß

t abgekühltem Stickstoff zu dem die Säule verlassen- eine Expansionsmaschine benötigt wird die wegen ih-

JI den gereinigten Gas in der für das Einstellen eines 30 rer beweglichen Teile nicht wartungsfrei und im Tief-

t Wasserstoff-Stickstoff-Verhäiinisses von 3 :1 erfor- temperaturteil nur schwer zugänglich ist. Diese Nach-

derlichen Menge, dadurch gekennzeichnet daß der teile fallen vor allem dann ins Gewicht, wenn nur eine

;. Rohwasserstoff dem Tieftemperaturteil mit einem geringe Kälteleistung benötigt wird, wenn also z. B. bei

^ Druck von mindestens 35 at vorzugsweise etwa 45 einem Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung lediglich

bis 85 at zugeführt wird und daß der Stickstoff vor 35 die Isolationsverluste der Anlage und die Austauscher-

I dem Eintritt in den Tieftemperaturteil auf einen Verluste gedeckt werden sollen.

f Druck verdichtet wird, der nicht wesentlich größer Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfah-

I ist als der Druck des gereinigten Gases, der aber ren zur Kälteerzeugung insbesondere für kleine Kälte- I ausreicht, um diesem den abgekühlten Stickstoff zu- leistungen pro Nm¹ zu schaffen, welches bei geringem I lumischen. 40 apparativem Aufwand wenig Energie erfordert. I 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

i zeichnet daß es bei einem Druck von nicht mehr ais löst, daß zwei Gasströme, deren Hauptkomponenten

I 150 at, vorzugsweise von nicht mehr als 180 at stark unterschiedliche Siedetemperaturen aufweisen,

1 durchgeführt wird. unter im wesentlichen dem gleichen Druck, der größer

! b. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der 43 ist als der höchste der kritischen Drücke der Haupt-

ί Stickstoff aus einer Luftzerlegungsanlage stammt, komponenten, auf eine Temperatur, die tiefer liegt als

ί in der in flüssigem Zustand verdichteter Sauerstoff die höchste der kritischen Temperaturen der Haupt-

I durch Wärmeaustausch mit verdichtetem Kreislauf- komponenten, abgekühlt und anschließend gemischt

j stickstoff angewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, werden.

I daß der zur Durchführung der Flüssigstickstoffwä- 50 Der Druck vor dem Mischventil braucht nur um den

j tche und zur Einstellung des gewünschten H2: N2- zur Überwindung des Druckabfalls dieses Ventils nöti-

i Verhältnisses benötigte Stickstoff vom Kreislauf- gen Druck höher zu liegen als der Druck nach dem

: kompressor der Luftzerlegungsanlage verdichtet Mischen. Zweckmäßigerweise übersteigt daher der

\ und daß als Kreislaufkompressor ein Turboverdich- Druck des einen Gasstromes den Druck des Gemisches

' ter eingesetzt wird. 55 um nicht mehr als 10%.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis b. Die Erfindung beruht auf der durch Auswerten von dadurch gekennzeichnet daß der zum Anfahren der Messungen des Joule-Thomson-Effekts an Gemischen Flüssigstickstoffwäsche benötigte flüssige Stickstoff gewonnenen Erkenntnis, daß Kälte nicht aliein durch der Luftzerlegungsanlage entnommen wird. Drosselentspannung eines Gases auf einen wesentlich

8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens 60 niedrigeren Druck erzeugt werden kann, sondern auch nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Lei- dadurch, daß ein Gas bei genügend hohem Druck mit tungen für verdichteten Rohwasserstoff, etwas hö- einem anderen gemischt, d. h, bei gleichbleibendem Syher verdichteten Stickstoff, Synthesegas und Rest- stemdruck auf seinen Partialdrück, im Gemisch entgas (1; 2; 13; 16), durch Wärmeaustauscher (3; 4; 6; spannt wird. Voraussetzung dafür, daß dieser Effekt in 7; 8) zum Abkühlen von Rohwasserstoff und Stick- «3 nennenswertem Maß auftritt, ist lediglich, daß die — stoff im Gegenstrom zu Synthesegas und Restgas, auf gleichen Druck bezogenen — Siedepunkte der durch eine Stickstoffwaschsäule (10) mit einer An- Hauptkomponenten eines jeden der zu mischenden schlußstelle (U) für das kalte Ende der Rohwasser- Gasströme genügend weit auseinanderliegen, d. h., daß

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^,jenjge Bestandteil der in dem einen Gasstrom in löst, daß der Rohwasserstoff dem Tieftemper*turtei!

de, größten Konzen^on vorbjt, wesentlich tiefer mit einem Dwck von mindestens 3S at, vorzugsweise

stedet als deqn«B Bestandteil der m der, anderen etwa 45 bis 85 at. zugeführt wird und daß der Stickstoff

Gassmm m der größten KonzeflöWion vorliegt Vor- vor dem Eintritt in den Tiefteraperaturteil auf einen

gugsw«seibesteht daher der emeGasstr jm hauptsäch- 5 Druck verdichtet wird, der nieht wesentiidh größer ist

lieh aas W^emoroderHeBum,der andere Gasstrom als der Druck des gereinigten Gases, der-aber ausreicht

. ^.w«_u ^ Stickstoff, Argon, Kohlenmonoxyd, um diesem den abgekühlten Stickstoff zuzuirasclien.

Meftan. AAylen oder Athan. Jeder der beiden G*,- ©ie auf diese Weise gewonnene Kätte reicht aus, die StPÖjne kann auch em Gemisch darstellen, solange nur iCälteverluste der Anlage zu decken.

φχ eine verwiegend eine oder mehrere der genannten *o Im Vergleich zu den bekannten Verfahren mit ar-

jtöaersiedenden, der andere vorwiegend eine oder beitsleistender Entspannung des Synmesegases oder

,aehfer* der genannten tiefersiedenden Komponenten des Stickstoffs liegt der Vorteä darin, daß im Tieftem-

enthält- ... peratnrteä mit Ausnahme von Regelventilen keine be~

Der Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung be- wegS«hen Teüe vorhanden sind und daß weder der

sieht darm, daß keiner der beiden Gasströme einen we- 15 Rohwasserstoff noch der Stickstoff einen wesentlichen

sentfichen Druckverlust erleidet and daß man im Tief- Druckverlust erleiden. Ein Vergleich mit den mit Hoch-

temperawrteil der Anlage außer Regehren*Hen keine drudcsöckstoff arbeitenden Verfahren, bei denen der

Vorrichtungen mit beweglichen Teilen benötigt JonJe-Tliomson-Eifekt des Stickstoffs zur Deckung der

Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet der Kälteverluste herangezogen wird, ergibt daß es nun Erfindung stellt die Herstellung eines Wasserstoff- »q nicht mehr nötig ist den Stickstoff auf ein?n wesentlich Stickstoff-Gemisches für die Ammoniaksynthese im höheren Druck als den Waschdruck zu verdichten, daß Anschluß an die Flüssigstickstoffwäsche dar. Da die die produzierten Gasgemische also, abgesehen vom Ammoniaksynthese bei Drücken in der Größenord- Druckverlust des Tieftemperaturteils, mit dem gleichen nung von 200 at durchgeführt wird, ist man bestrebt Druck zur Verfügung stehen, mit dem der Rohwasserden Druck, unter dem der Wasserstoff erzeugt wird, in as stoff und der Stickstoff in die Anlage eingeführt worden nachfolgenden Reinigungsschritten so weitgehend den sind.

wie möglich aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grunde Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen wird auch die Flüssigstickstoffwäsche in zunehmendem von Ammoniaksynthesegas wird vorzugsweise bei Maß unter erhöhtem Druck durchgeführt. Je nachdem, einem Druck von nicht mehr als 250 at insbesondere welchem der eingangs erwähnten Verfahren zur Kai- 30 von nicht mehr als 180 at durchgeführt Bei Drücken teerzeugung der Vorzug gegeben wird, stehen dabei im von mehr als 180 at ist nämlich über der flüssigen Phase wesentlichen zwei Verfahren zur Wahl: Bei dem einen eine Gasphase mit 75% Hz und 25% N2 nur dann exiwird der Waschstickstoff unter niedrigem Druck ver- stent wenn die Temperatur am Kopf der Waschkolonflüssigt und dann mit einer Pumpe auf den Waschdruck ne unter der Siedetemperatur des Stickstoffs bei Atmogefördert; die Kälteverluste werden durch arbeitslei- 35 Sphärendruck liegt, d. h., die benötigte tiefe Temperatur stende Entspannung des Synthesegases oder eines am Kopf der Waschsäule könnte nur z. B. durch unter Stickstoffteilstroms gedeckt (vgl. zum Beispiel die Vakuum verdampfenden Stickstoff erreicht werden. US-PS 3 312 075). Die zweite Möglichkeit besteht dar- Soll die Waschsäule unter noch höheren Drücken bein, daß man den Stickstoff auf etwa 200 at verdichtet, trieben werden, so muß deren Kopftemperatur noch abkühlt und auf den erheblich niedrigeren Waschdruck 40 weiter abgesenkt werden. Die obere Druckgrenze liegt entspannt wobei der Stickstoff in den flüssigen Zustand dort, wo die gewünschte Zusammensetzung der Gasübergeht (vgl. zum Beispiel Linde-Berichte aus Technik phase erst bei Temperaturen zu erreichen wäre, die unu. Wissenschaft Nr. 4,1958, S. 27 und 28). ter dem Festpunkt des Stickstoffs liegen.

Beide Verfahren besitzen die für die jeweilige Art Der Rohwasserstoff für die Ammoniaksynthese kann

der Kälteerzeugung typischen Nachteile: Dus erste er- 45 durch partielle Verbrennung von Kohlenwasserstoffen

fordert Flüssigkeitspumpen und Expansionsmaschinen erzeugt werden. Der hierzu benötigte Sauerstoff wird

im Tieftemperaturteil. Beim zweiten ist der Druckver- in einer Luftzerlegungsanlage gewonnen, die auch den

tust des Stickstoffs beträchtlich; dies bedingt nicht nur für die Flüssigstickstoffwäsche und für die Einstellung

einen erhöhten Aufwand für Anlage und Betrieb des des gewünschten H2 ·. N2-Verhältnisses erforderlichen

Kompressors, sondern es müssen auch zwei verschie- 50 Stickstoff liefert. Da man. wie bereits erwähnt bestrebt

dene Wärmeaustauscherstraßen vorgesehen werden, ist, den Druck der Wasserstofferzeugung anzuheben,

nämlich eine für den Wärmeaustausch mit dem Hoch- muß auch der Sauerstoff unter erhöhtem Druck bereit-

druckstickstoff und eine für den Wärmeaustausch mit gestellt werden. Um gasförmigen Sauerstoff zu ver-

dem unter niedrigerem Druck stehenden Rohwasser- dichten, werden aber aufwendige Maschinen mit einer

stoff. 55 Kolbenverdichterendstufe benötigt, die zudem stark

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, explosionsgefährdet sind. Es wird daher im allgemeinen

ein Verfahren zum Gewinnen von Ammoniaksynthese- vorgezogen, den in der Luftrektifikation gewonnenen gas durch Abkühlen von Rohwassefstoff und Stickstoff flüssigen Sauerstoff durch eine Pumpe auf den ge-

im Wärmeaustausch mit ZerleguttgSprödukten, Behän- wünschten Enddruck zu bringen und erst dann anzü-

deln des Roh Wasserstoffs in einer Säule im Gegen- So wärmen.

strom mit flüssigem Stickstoff und Zumischen von ab- Der verdichtete Sauerstoff kann seinen Kälteinhalt gekühltem Stickstoff zu dem die Säule verlassenden ge- aber nur an ein Gas abgeben, dessen Wärmekapazität reinigten Gas in der für das Einstellen eines Wasser' einen vergleichbaren Wert besitzt; die auf nur 5 bis 6 at stdff-Stickstoff-Verhältnisses von 3 :1 erforderlichen verdichtete Luft kommt hierfür nicht in Frage. Aus die-Menge zu schaffen, das in einer besonders einfachen 85 «em Grund muß die Luftzerlegungsanlage mit einem Apparatur bei gleichzeitig Vermindertem Energieauf- Stickstoffkreislauf ausgerüstet werden; dessen Endwand durchgeführt werden kann. druck so hoch zu wählen ist, daß def komprimierte

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Kreislaüfstickstoff beim Wärmeaustausch mit dem kai-

ten verdichteten' Sauerstoff dessen Kälte aufnehmen kanni Der Kreislaufdruck muß also etwa ebenso hoch sein .Wie der Abgabedruck des Sauerstoffs. Durch die nachfolgende ,Entspannung Hefen der Kreislaufstickstoff außerdem mindestens einen Teil der für die Luftzerlegung notwendigen Kälte. .,

Üblicherweise,Ast die für den, Betrieb der Stickstoff .wasche nötige Stickstoff menge, nicht so groß, daß es sinnvoll wäre, einen Turboverdichter einzusetzen. Bei denjenigen Verfahren der Flüssigstickstoffwäsche, bei denen Stickstoff in gasförmigem Zustand verdichtet, abgekühlt und dann auf den Waschdruck entspannt wird, liegt der erforderliche Enddruck des Stickstoffkompressors außerdem erheblich über dem Enddruck des Stickstoffkreislaufkompressors der Luftzerlegungsanlage, so daß der Stickstoff für die Flüssigstickstoffwäsche bisher zumindest in den letzten Stufen in Hochdruckkolbenverdichtern komprimiert werden mußte.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, bei einem Verfahren zum Gewinnen von Ammoniaksynthesegas aus Rohwasserstoff, bei dem der Stickstoff für die Flüssigstickstoffwäsche und für das Einstellen des gewünschten H2: N2-Verhältnisses einer Luftzerlegungsanlage entnommen wird, in der in flüssigem Zustand verdichteter Sauerstoff durch Wärmeaustausch mit verdichtetem Kreislaufstickstoff angewärmt wird, den apparativen und energetischen Aufwand für die Stickstoffkompression zu vermindern.

Dies geschieht in besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens dadurch, daß der zur Durchführung der Flüssigstickstoffwäsche und zur Einstellung des gewünschten Wasserstoff-Stickstoff-Verhältnisses benötigte Stickstoff vom Kreislaufkomprcssor der Luftzerlegungsanlage verdichtet und daß als Kreislaufkompressor ein Turboverdichter eingesetzt wird.

Der Kreislaufstickstoff der Luftzerlegungsanlage und der für die Synthesegasherstellung erforderliche Stickstoff werden also in der gleichen Maschine verdichtet wodurch die Baubarkeitsbedingungen für Turboverdichter leicht zu erfüllen sind. Dies ist möglich auf Grund der Tatsache, daß der Stickstoff für die Synthesegasherstellung in gasförmigem Zustand erfindungsgemäß nicht mehr auf Drücke von etwa 200 at, sondern nur mehr auf den Druck der Wasserstofferzeugung, sofern dieser 55 at überschreitet, verdichtet werden muß, auf einen Druck also, der in dem gleichen Bereich liegt wie der Abgabedruck des vom Luftzerleger produzierten Sauerstoffs.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bietet noch eine zweite Möglichkeit, die Synthesegasgewmnangsanlage in vorteilhafter Weise ent der Luftzerlegnngsanlage zu verbinden: Die zum Anfahren der Flüssigstickstoffwäsche benötigte Spitzenkälte wird durch flSssigen Stickstoff aas der Laftzeiiegungsamage geliefert Flüssiger Stickstoff wird dabei aus der Drucksätde des Luftzeriegers abgezogen, auf wenig mehr als Atmosphärendruck entspannt und dem letzten Wärmeaustauscher zugeführt den der Rohwasserstoff and der Stickstoff auf ihrem Weg zn* Flüssigstickstoffwaschsäule durchströmen. Der verdampfte Stickstoff wird zusammen mit äeta aas dem Kopf der Njederdrucksäule des Doppdrektifikators abziehenden Stickstoff aber die Wärmeaustauscher der Luftzerlegungsarriage nach außen geehrt

Die Vorrichtung zum Durchfuhren des Verfahrens zum Herstellen von Ammoniaksynthesegas gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch Lehmigen für verdichteten Rohwasserstoff, etwas höher- verdichteten Stickstoff, Synthesegas und Restgas, durch Wärmeaustauscher zum Abkühlen von Rohwasserstoff und Stickstoff im Gegenstrom zu Synthesegas' und Restgas, durch eine Stickstoffwaschsäule mit einer Anschlußstelle für .das kalte Ende der Rohwasserstoffleitung, mit einer Entnahmestelle für Restgas im Sumpf, die über mindestens ein Entspannungsventil mit dem kalten Ende der Restgasleitung verbunden ist, mit einer Anschlußstelle für das kalte Ende der Synthesegasleitung im Kopf sowie mit einer öffnung zum Einspeisen von Stickstoff in den Kopf und durch zwei vom kalten Ende der Stickstoffleitung ausgehende Leitungen, die über je ein Entspannungsventil mit der öffnung zum Einspeisen von Stickstoff bzw. mit der die Stickstoffwaschsäule verlassenden Synthesegasleitung verbunden sind

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nunmehr an Hand dreier schematischer Darstellungen beispielsweise erläutert

ao Der Rohwasserstoff gelangt gemäß F i g. 1 mit einem Druck von etwa 73 ata und Umgebungstemperatur durch Leitung 1 in die Anlage und wird zusammen mit einem Teilstrom des durch Leitung 2 ankommenden, auf 80 at verdichteten Stickstoffs in den Wärmeaustau-

«5 schern 3 und 4 im Gegenstrom zu Synthesegas gekühlt während der restliche Stickstoff in den Wärmeaustauschern 5 rand 6 im Gegenstrom zu entspanntem Restgas geführt wird. Die beiden Stickstoffströme werden vereinigt und passieren zusammen mit dem Rohwasserstoff die Wärmeaustauscher 7, 8 und 9. Im Wärmeaustauscher 7 ist Synthesegas das kälteabgebende Medium, im Wärmeaustauscher 8 entspanntes Restgas aus dem Sumpf der Stickstoffwaschsäule 10. Der Wärme austauscher 9 wird nur während des Anfahrens der An-'age gekühlt und zwar mit flüssigem Stickstoff aus einer anlagefremden Quelle.

Der Rohwasserstoff wird bei 11 mit einer Temperatur von 83° K in die bei etwa 73 ata arbeitende Waschsäule 10 eingespeist Ein Teil des abgekühlten Stick-

Stoffs wird über das Entspannungsventil 12 auf den Kopf der Säule 10 aufgegeben. Da der kritische Druck des Wasserstoff-Stickstoff-Gemisches wesentlich höher liegt als die kritischen Drücke der Hauptkomponenten und als der Säulendruck, geht der Stickstoff beim Vermischen mit H2 in den flüssigen Zustand über und bildet so die zum Entfernen des CO und CHa nötige Waschflüssigkeit Der restliche Stickstoff, nämlich die zum Einstellen des Verhältnisses von 3H2: IN2 nötige Menge, wird durch das Mischventil 13 dem den Kopf der

So Säule 10 mit etwa 83°K verlassenden gereinigten Geniisch aus Wasserstoff mit 103 Molprozent Stickstoff zugesetzt Es wird also Stickstoff von etwa 80 at mit dem ans der Stickstoffwaschsaide abziehenden gereinigten Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch, dessen Haupt-SS komponente Wasserstoff ist und das unter dem nur wenig niedrigeren Druck von etwa 73 at steht, vereinigt and auf diese Weise der Stickstoff bei im wesentlichen unverändertem Gesamtdrack aaf einen Partialdnick von etwa 18 at entspannt Diese Maßnahme Kefert die en stationären Betrieb zur Deckung der Austauschend IsoJanonsverluste nötige Käftemenge. so daß auf Ftössigkeitspumpen and Eansiaaascfaiwen ebenso wie aef eine Verdichtug auf einen wesentfch aber dem Abgabedruck lieenn Druck verzichtet werden kamt

Das Synthesegas vertäft die Anlage, nachdem es in den Wärmeaustauschern 7.4 und 3 angewärmt worden ist. durch Leitung 14. FaIs das Wasserstoff-Sticfcstofr-

Yerhältnjs im warmen Synthesegas.-,noch nicht genau Fjüssigstickstoffwäsiche erforderlichen Siickstoff zu ge·: dem ,geTöjfderten, Wert entspricht, wird die fehlende winnen, werden 505.000 N mVh;,Luft aufii at verdichtet, .'l^^n^eiSfi^^tp^u^lWitun^iS;zugesetzt,. , durch Leitung 50 in der gezeichneten Schaltphase dem

£3as Sumpfpro$|.ul<t der Wascjisjiule 10, das im we- Strömungsweg einei) ReVersingsExchanger-AnlagetZusentlichln aus §jffiekstplf, (jH^und^jEC) besteht, wird im 5 geführte in_; djes,em.,jm Gegenstrom zu_:!,]ZerJegungsprot Ventil 16 aut den Abgabedruck entspannt, in den War- dukten abgekühlt und dabei getrocknet) und von GO2

r ' meaustauschern 8, 6 und 5 angewärmt und über Lei- befreit Ein Teil der aus dem Strömungsweg 51 kom-

tuhg 17 abgezogen. menden^Luft gelangt nun durch Leitung 52 zur Turbine

Bei dem Verfahren gemäß Fig.2 wird der Erfin- J53, wird Hört auf etwa 1,5at entspannt und dann über dungsgedanke im Rahmen der Aufbereitung des Abga- 10 den Wärmeaustauscher 54 in die obere Säule des Luftses einer Ammoniaksyntheseanlage angewandt. rektifikators 55 eingespeist. Eine weitere Luftmenge

Das zu zerlegende Gas, bestehend aus Wasserstoff, durchströmt von der Leitung 52 aus zunächst den Wär-Stickstoff, Argon und Methan, strömt der Anlage durch meaustauscher 56 und wird dann zum Teil direkt über Leitung 20 mit einem Druck von 50 bis 80 at zu. Es wird die Leitung 57, zum Teil nach Passieren des Wärmeausin den Wärmeaustauschern 21 und 22 im Gegensirom 15 tauschers 58 durch Leitung 59 der unteren, bei etwa zu Zerlegungsprodukten so weit gekühlt, daß alle Be- 6 at arbeitenden Säule des Luftrektifikators 55 zugestandteile mit Ausnahme des Wasserstoffs kondensie- führt. Die restliche Luftmenge wird im Strömungsweg ren. Die Flüssigkeit wird im Abscheider 23 abgetrennt, 60 der Reversing-Exchanger-Anlage etwa auf Verflüsin die Säule 24 entspannt und dort rektifiziert. Das flüs- sigungstemperatur gebracht und gelangt durch Leitung sig im Sumpf sich sammelnde Methan wird über Lei- ao 61 ebenfalls in die untere Säule des Luftrektifikators 55. tung 25 dem Wärmeaustauscher 21 zugeführt; das Sauerstoffreiche Flüssigkeit aus dem Sumpf der unte-Kopfprodukt, ein Gemisch aus Stickstoff und Argon. ren Säule wird über Leitung 62, Unterkühlungsgegenwird in einer weiteren Säule 26 zerlegt in gasförmigen strömer 63 und Entspannungsventil 64 der oberen Säu-Stickstoff als Kopfprodukt und flüssiges Argon als Ie zugeführt um dort in reinen Sauerstoff und unreinen Sumpfprodukt, welches in den Wärmeaustauschern 22 »5 Stickstoff zerlegt zu werden. Die hierzu erforderliche und 21 angewärmt und durch Leitung 27 abgegeben Rückflüssigkeit wird der unteren Säule bei 65 entnomwird. men und über den Wärmeaustauscher 63 und das Ent-

Der Stickstoff aus dem Kopf der Säule 26 wird in den spannungsventil 66 auf die obere Säule aufgegeben. Kältekreislauf des Systems eingespeist: Er wird in den Der vom Kopf der oberen Säule durch Leitung 67 abWärmeaustauschern 28, 29 und 30 angewärmt, im 30 ziehende unreine Stickstoff, 136 676NmVh, wird in den Kompressor 31 verdichtet und im Wärmeaustauscher Wärmeaustauschern 63 und 58 und dann in der Rever-30 wieder abgekühlt. Ein Teil des Stickstoffs wird nun sing-Exchanger-Anlage, in der dargestellten Schaltphain der Expansionsmaschine 32 arbeitsleistend ent- se in den Strömungswegen 68 und 69, auf Umgebungsspannt. gibt in der Schlange 33 Wärme an den Sumpf temperatur angewärmt; er führt dabei das in der vorder Säule 26 ab und wird schließlich in den Flüssigstick- 35 hergehenden Schaltphase aus der Luft niedergeschlastoffbehälter 34 entspannt Der restliche Stickstoff wird gene Wasser und Kohlendioxyd mit sich fort, im Wärmeaustauscher 29 abgekühlt, beheizt in der Der im Sumpf der oberen Säule produzierte flüssige

Schlange 35 den Sumpf der Säule 24, wird dabei ver- Sauerstoff wird über Leitung 70 entnommen und in der flüssigt im Wärmeaustauscher 28 weiter abgekühlt und Pumpe 71 auf einen Druck von 95 at gebracht. Um dieebenfalls in den Flüssigstickstoffbehälter 34 entspannt 40 sen verdichteten Sauerstoff anwärmen zu können, ist Aus diesem wird Flüssigstickstoff zum Teil als Wasch- ein Stickstoffkreislauf vorgesehen: 112 800 NmVh gasflüssigkeit auf die Säule 26 aufgegeben und zum ande- förmigen Stickstoffs werden aus der unteren Säule ren Teil in der Schlange 36 verdampft um den Kopf durch Leitung 82 abgezogen, im Wärmeaustauscher 54 der Säule 24 zu kühlen. Der nunmehr gasförmige Stick- gegen turbinenentspannte Luft erwärmt und dann gestoff wird zusammen mit dem im Behälter 34 ver- 45 teilt Der eine Teil wird in den ungewechselten Querdampften Stickstoff und dem Kopf produkt der Säule 26 schnitten 72 und 73 der Reversing-Exchanger-Anlage; Über die Wärmeaustauscher 28, 29 und 30 wieder dem der andere in den Wärmeaustauschern 74 und 75 ange-Kompressor 31 zugeführt wärmt Beide Stickstoff teilströme werden dann zusam-

Dem aus dem Abscheider 23 entweichenden Wasser- men im Kompressor 76 auf etwa 80 at verdichtet stoff hmjB mm noch Stickstoff in dem für Ammoniak- 50 75 476 NmVh werden im Wärmeaustauscher 75 gegen synthesegas erforderlichen Verhältnis beigemischt wer- Stickstoff aus der enteren SMe and gegen kompnden. Zu diesem Zweck wird ein entsprechender Teil des näerten Sauerstoff abgekühlt end dam geteilt: Der er im Kompressor 31 verdichteten und abgekehlten Stick ste Teilstrom passiert den Wärmeaustaescher S6. der Stoffs vor dem Ensis in den Behälter 34 abge- zweite Teistrora wed im Wärmeaustauscher 77 durch zweigt end derch Leiteng 37 end Mischventil 38 dem 55 komprimierten Sauerstoff end der dritte Teistrom im Wasserstoff zugesetzt. Auf diese Weise wird der Stick- Wärmeaustauscher 74 durch den Kreistaefstickstoff aus stoff ohne wesel Änderung des Gesamtdruckes der enteren Säule bgekehl. Die drei Teflströme wer auf semen Ftiahhck m end durch die dabei den dann gemeinsam im Ventil 78 auf den Druck dei erzeugte Kälte ein Te» des Kältebedarfs des Verfah- enteren Säiee entspannt end aef diese aufgegeben, rens gedeckt. Das Synthesegas verläßt die Anlage 60 Der restliche Antefl des vom Kompressor 76 ver durch Leiteng 39. dichteten Stickstoffs von 37 324 NmVh wed der Lei

F i g. 3 zeigt die Kombination der FlüssJgsiickstoff- tung 2 der Ftessigstickstoffwaschawage zugeführt am wäsche nach F i g. 1 mit einer Laftzertegungsamage. dort in der im Zusammenhang mit F i g. 1 geschidertei Gleiche TeMe sind mit gleichen Be/egszifferi versehen. Art und Weise weiterbehaedeb. Die durch Lefceng

Der Rohwasserstoff wird derch partiefte Verbren· «5 ankommende Rsseniiwgl· betrag mmg eines Kohlenwasserstoffs bei etwa 95 at erzeugt H» 252 NmVh; derch Leitung M werde Der merze nötige Sauerstoff ist also ebenfalls mit 95 at 136400Nm¹Zh Sysegabo, dessen Drec< zer Verfügeng tu steten. Um diesen end den für die sich durch den DrackabfaP der FBsagstickstoffwäsch

1 96S&97

ίο

nuimnweserttlieh vermindert hat. Das Restgas wird der Leitung 17 in einer Menge von 1*0 176 NmVh mit einem Drück von wenig über f at entnommen;

•Die aim Anfahren der Flüssigstickstoffwäsche nötige^Krälte wird dem Wärmeaustauscher 9 dadurch zugeführt, daß der unteren Säule des Luftrektifikators 55 bei 79 flüssiger Stickstoff entnommen; im Ventil 80 auf den Dttick der obgrefi Säule entspannt und im Wärmeaustauscher 9 verdampft wird. Der gasförmige Stickstoff wird über Leitung 81 mit dem aus dem kopf der oberen Säule durch Leitung 67 abziehenden Stickstoff vereinigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ■ψ —

   stoffleituog ffl, B& einer Eotnatoesteöe for Rest-

   * "' ehe SiedetemperaGireD aufweisen, unter iiD wesent- — .

   ^r ~ Beben dem gleichen Djuck. der größer ist als der E&de der Stickstofftotung

   Beben denTg&m Drack. der größer ist als de

   Höchste der kritischen Drücke der Hauptfcompo- gen. die ober je ein

   «emeiuaof eine Temperatur, die tiefer üe^t als die » ^Ο*^*>η&^^

   höchste der kriiiscb^TeinjjeratureB der Haupt- der die Stickstoff^chsäule (Wissenden Sya-

   komponenfee. abgekpÄt Ä anschließend ge- *esegasleßang{14) verbunden sind.

   mischt werden.