DE2130774A1 - Synthesis gas sepn process by autorefrigeration - Google Patents

Synthesis gas sepn process by autorefrigeration

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Abstract

In a superatmospheric autorefrigeration process for separating a gaseous mixture comprising hydrogen and carbon dioxide in to an enriched hydrogen product steam and unenriched carbon dioxide product steam, the gaseous feed stream is at a pressure of about 40 to 250 atmos. and is cooled so that 30 to 95% of the carbon dioxide is condensed by non contact counter-flow with the two departing product streams which are separately employed to cool the fractions of the feed stream. The temp. of the enriched carbon dioxide product steam and the temp. of the enriched hydrogen product stream are futher reduced by expansion to about the triple point of carbon dioxide without solid formation. A portion of the enriched carbon dioxide is recycled and combined with the feed to improve separation efficiency of the system.

Description

Verfahren zur Abtrennung von Kohlen.dioxid aus einein Prozeßgas Diese Erfindung betrifft ein automatisches Kühlverfahren zur Trennung einer Gasmiscllung.in einen angereicherten niedrig siedenden und einen angereicherten höher siedenden Produktstrom. In einer besonderen Ausführungsform wird in einer automatischen Hochdruckkühlung die im wesentlichen aus C02 und 112 bestehende Gasmischung soweit abgekühlt, daß ein beträchtlicher C02-Anteil selektiv kondensiert und abgetrennt wird. Process for the separation of carbon dioxide from a process gas The invention relates to an automatic cooling method for separating a gas mixture in one enriched low boiling point and one enriched higher boiling point Product flow. In a particular embodiment, automatic high-pressure cooling is used the gas mixture consisting essentially of C02 and 112 is cooled to such an extent that a considerable amount of CO 2 is selectively condensed and separated.

In den bekannten Verfahren zur H2-Herstellung wird zuerst eine II2 und CO enthaltende und als Synthesegas bekannte Gasmischung durch z.B. Partialoxidation von kohlenwasserstoffhat teigen Brennstoffen oder Dampf-Kohlenwasserstoff-Reforming erzeugt. In der Wassergasgleichgewichtsreaktion setzt sich das mit Dampf vermischte in einer Gasmischung enthaltene CO beim Überströmen eines Katalysators um. Die erhaltene Gasmischung besteht im wesentlichen aus CO2 und H2 und kann geringe Anteile Wasserdampf, gasförmige Kohlenwasserstoffe, CO und t12S enthalten. Schließlich wird der angereicherte H2-Produktstrom aus der Gasmischung erhalten, wenn der CO2-Anteil und andere Verunreinigungen entfernt oder herabgesetzt werden mit Hilfe der bekannten Verfahren chemischer Behandlung oder der Lösungsmitteladsorption.In the known processes for H2 production, an II2 and CO-containing gas mixture known as synthesis gas by, for example, partial oxidation of hydrocarbonaceous fuels or steam-hydrocarbon reforming generated. In the water gas equilibrium reaction, what is mixed with steam settles CO contained in a gas mixture when flowing over a catalyst. The received Gas mixture consists essentially of CO2 and H2 and can be small Shares Contains water vapor, gaseous hydrocarbons, CO and t12S. Finally will the enriched H2 product stream obtained from the gas mixture if the CO2 fraction and other impurities can be removed or reduced with the aid of the known Process of chemical treatment or solvent adsorption.

Gängige chemische Verfahren zur CO2-Verminderung aus Gasmischungen betreffen die CO2-Adsorption in wässerigem Mono-oder Diäthanolamin. Gefolgt von einer Laugenwäsche ebenso, wie die Behandlung mit heißer Pottaschelösung oder Wasserwäsche und nachfolgender Adsorption in wässerigem Monoäthanolamin. Die gasförmigen Verunreinigungen, z.B. COS, CS2 und H2S, die gewöhnlich im Synthesegas vorhanden sind, können mit Lösungsmitteln, die kein CO2 adsorbieren, nichtregenerierbare Verbindungen bilden.Common chemical processes for reducing CO2 from gas mixtures concern the CO2 adsorption in aqueous mono- or diethanolamine. Followed by a lye wash as well as the treatment with hot potash solution or water wash and subsequent adsorption in aqueous monoethanolamine. The gaseous impurities e.g. COS, CS2 and H2S, which are usually present in the synthesis gas, can be used with Solvents that do not adsorb CO2 form non-regenerable compounds.

In den derzeit angewendeten Verfahren wird C02 aus einer strömenden Gasmischung durch Kühlung auskondensiert, wobei sich Eis- und C02-Partikel auf den Reaktorwänden absetzen und die Wärmetauschleistung herabsetzen. Ferner verstopfen diese Partikel die Durchgänge und verhindern dadurch einen Flüssigkeitsdurchtritt. Auch können die beweglichen Apparate teile, z.B. Ventile, nicht benutzt werden. Weitere Nachteile der gegenwärtigen Verfahren bestehen darin, daß die Abtrennung des C02-Anteils aus dem Gasstrom nur bei Drucken bis zu 57 atü erfolgen kann.In the processes currently used, C02 is produced from a flowing Gas mixture condensed out by cooling, with ice and C02 particles on the Lower the reactor walls and reduce the heat exchange performance. Also clog these particles block the passages and thereby prevent the passage of liquid. The moving parts of the apparatus, e.g. valves, cannot be used either. Further disadvantages of the current processes are that the separation of the C02 portion from the gas flow can only take place at pressures up to 57 atmospheres.

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten automatischen Küblverfahrens zur Trennung großer Mengen umgewandelten (shifted) Synthesegases oder ähnlicher Gasmischungen in zwei Fraktionen: Eine verflüssigte Fraktion angereichert mit C02 und eine gasförmige Fraktion angerei chert mit H2.A main object of the present invention is to provide an improved automatic tubing process for the separation of large quantities (Shifted) synthesis gas or similar gas mixtures in two fractions: One liquefied Fraction enriched with C02 and a gaseous fraction enriched with H2.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft ein wirkungsvoll es automatisches Kiihlverfahren zur Trennung eines Hochdruckgasstromes von umgewandeltem Synthesegas, wobei die Verfahrensdrucke im wesentlichen den Synthesegasdrucken entsprechen.Another object of the present invention is to provide an effective one it automatic cooling process for the separation of a High pressure gas flow of converted synthesis gas, the process pressures being essentially the synthesis gas pressures correspond.

Eine weitere Aufhabe ist die Ausarbeitung eines Verfahrens zum Entwässern eines umgewandelten Synthesegasstromes bei Überdrucken und dem Auskondensieren von 30-95 % des C02 und des H2S ohne Anwendung externer Kühlanlagen.Another task is the development of a drainage method a converted synthesis gas stream with overpressure and the condensation of 30-95% of the C02 and H2S without the use of external cooling systems.

Eine andere Aufgabe ist die Ausarbeitung eines Verfahrens zum Entfernen des C02 aus einem umgewandelten Synthesega sstrom, wobei Temperaturen unter dem Tripelpunkt des C02 angewendet werden ohne Bildung einer festen Phase.Another task is to devise a method of removal of the C02 from a converted synthesis gas stream, with temperatures below the Triple point of C02 can be applied without the formation of a solid phase.

Schließlich ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Trennung einer Gasmischung auszuarbeiten, die im wesentlichen H" und CO2 enthält, indem bei Atmosphärenüb erdruck jeder der abgetrennten Produktströme als Kühlmittel zur Abtrennung des C02 aus dem Eingangs gas eingesetzt wird und ein Teil des abgetrennten CO2 auf den Gaseingang zurückgeführt wird, um eine verbesserte Trennwirkung zu erreichen.Finally, it is the object of the invention to provide a method for separation to work out a gas mixture that essentially contains H ″ and CO2 by adding at Atmospheric pressure of each of the separated product streams as a coolant for the separation of the C02 from the inlet gas is used and part of the separated CO2 is used the gas inlet is fed back in order to achieve an improved separation effect.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgaben betrifft ein Verfahrern zur Abtrennung von CO2 aus einem Prozeßgas, welches CO2 und niedriger siedende Gase, die Wasserstoff enthalten oder daraus bestehen, vermischt enthält, indem a) das Prozeßga s in einer Kühlzone unter erhöhtem Druck oberhalb 7 atü bis unterhalb des Taupunktes des im Prozeßgas enthaltenen C02 durch Gegenstrom-Wärmetausch mit einem Kühlmittel abgekühlt wird, wobei C02 auskondensiert und so sich in einer Trennzone eine verflüssigte Fraktion mit angereichertem C02 und eine gasförmige Fraktion mit angereichertem 112 bilden; b) die verflüssigte mit CO2 angereicherte Fraktion aus der Trennzone abgezogen und der Kühlzone bei relativ zur Trennzone reduziertem Druck als ejn Teil des in der Kühlzone benötigten Kühlmittels zugeführt wird; c) gleichzeitig die mit II2 angereicherte gasförflige Fraktion aus der Trennzone abgezogen und der Kühlzone bei relativ zur Trennzone reduziertem Druck als ein getrennter und unterschiedlicher weiterer Teil des in der Kühlzone benötigten Kühlmittels zugeführt wird und anschließend als Produktstrom abgezogen wird.The solution to these objects according to the invention relates to a method for the separation of CO2 from a process gas, which CO2 and lower boiling gases, which contain or consist of hydrogen, mixed by a) the Process gas in a cooling zone under increased pressure above 7 atü to below the Dew point of the C02 contained in the process gas by countercurrent heat exchange with a Coolant is cooled, whereby C02 condenses out and so is in a separation zone a liquefied fraction with enriched C02 and a gaseous fraction with enriched 112 form; b) the liquefied fraction enriched with CO2 withdrawn from the separation zone and the cooling zone at a pressure which is reduced relative to the separation zone is supplied as part of the coolant required in the cooling zone; c) at the same time the gaseous fraction enriched with II2 is withdrawn from the separation zone and the cooling zone at a reduced pressure relative to the separation zone as a separate one and different further part of the coolant required in the cooling zone is supplied and is then withdrawn as a product stream.

Im erfindungsgerlläßen Verfahren wird eine im. wesentlichen 112 uiid C02 enthaltende Gasmischung in einen angereicherten H2-Produktstrom und einen angereicherten C02-Produktstrom getrennt. Der Hauptanteil des unerwünschten H2S wird zusammen mit dem CO2-Strom abgetrennt Die Gasmischung kann der Anlage bereits in gängiger Weise getrocknet zugeführt werden. Oder es wird eine Trocknung in dem folgenden Verfahren durchgeführt, wobei kein wesentlicher Abfall des Gesamtdruckes auftritt: Der feuchte Gasstrom mit einen Druck von etwa 40-250 atü kann getrocknet werden, indem in einer ersten Kühlzone mit einem später zu beschreibenden Kühlmittel im Gegenstrom Wärmeaustausch der Gasstrom bis auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Wassers abgekühlt wird. In einer ersten Trennzone wird das kondensierte Wasser aus dem Gasstrom abgetrennt. Danach wird der Gasstrom durch Überleiten über Aluminiumoxid vollständig entwässert.In the method according to the invention, an im. essential 112 uiid C02-containing gas mixture into an enriched H2 product stream and an enriched C02 product stream separated. Most of the unwanted H2S comes along with separated from the CO2 stream be fed dry. Or there will be drying in the following procedure carried out, with no significant drop in the total pressure occurs: The wet Gas stream at a pressure of about 40-250 atmospheres can be dried by in a first cooling zone with a coolant to be described later in countercurrent heat exchange the gas stream is cooled to a temperature below the melting point of the water will. The condensed water is separated from the gas stream in a first separation zone. The gas stream is then completely dehydrated by passing it over aluminum oxide.

Der so getrocknete Gasstrom wird in zwei Teile derart aufgespalten, daß sich ein maximaler Wärmetausch ergibt. Nachdem die Einzelströme in einer zweiten und dritten Kühlzone im Gegenstrom-Wärmetauscher mit getrennten Kühlmitteln herabgekühlt wurden, erfolgte die Vereinigung.The gas stream dried in this way is split into two parts in such a way that that there is a maximum heat exchange. After the individual streams in a second and third cooling zone in the countercurrent heat exchanger cooled down with separate coolants were, the union took place.

In einer vierten Kühlzone wird der vorgekühlte Gasstrom im Gegenstrom-Wärmetausch mit einem Kühlmittel auf eine Temperatur von etwa -48 - -50C, unter den C02-Schmel zpun1ct, abgekühlt. Abhängig von jeweiligen Druck werden etwa 30-95 % C02 aus dem Gasstrom zusammen mit etwa 4 % H2, 90 % des H2S und geringen Anteilen CO, CH4, N2 und Ar kondensiert. In einer zweiten Trennzone wird die angereicherte flüssige CO2-Phase von der angereicherten gasförmigen H2-Phase getrennt. Diese beiden Phasen bilden die Produktströme. Wenn die Tripelpunkttemperatur des CO2 in der Trennzone erreicht wird, steigt der kondensierte C02-Anteil an, während der im flüssigen CO gel öse H2-Anteil im wesentlichen unverändert bleibt.In a fourth cooling zone, the precooled gas flow is countercurrently exchanged with a coolant to a temperature of about -48 - -50C, below the C02 melt zpun1ct, cooled down. Depending on the respective pressure, about 30-95% C02 is released from the Gas flow along with about 4% H2, 90% of the H2S and small proportions CO, CH4, N2 and Ar condensed. In a second separation zone, the enriched liquid CO2 phase separated from the enriched gaseous H2 phase. These two Phases form the product streams. When the triple point temperature of the CO2 in the separation zone is reached, the condensed C02 portion increases, while that in the liquid CO dissolved H2 portion remains essentially unchanged.

Die Temperatur des verflüssigten CO2-Produktstroms wird sodann durch adiabatische isenthalpische Expansion mit Hilfe einer ersten Drossel auf etwa -54 - -56,50C, oberhalb des Tripelpunktes des CO2, ohne daß sich eine feste Phase ausbildet, gesenkt. Der so gekühlte Produktstrom wird anschließend durch eine vierte, die zweite und die erste Kiihlzone geschickt, wobei im Gegenstrom-Wärmetausch Kühlmittel und Gasstrom gefiihrt werden.The temperature of the liquefied CO2 product stream is then increased adiabatic isenthalpic expansion with the help of a first throttle to about -54 - -56.50C, above the triple point of CO2, without a solid phase being formed, lowered. The product stream cooled in this way is then passed through a fourth, the second and sent to the first cooling zone, with coolant and in countercurrent heat exchange Gas stream are guided.

In ähnlicher Weise wird, wenn eine stärkere Kühlung, z.B.Similarly, if more cooling, e.g.

bei Verfahrensbeginn, notwendig ist, die Ternperatur des gasförmigen angereicherten H2-Produktstroms auf etwa -54 - -73°C ohne Bilden einer festen Phase durch adiabatische isenthalpische Expansion mit Hilfe einer zweiten Drossel gesenkt. Der so gelcühlte gasförinige H2-Strom strömt sodann durch die dritte Kühlzone, während im Gegenstrom-Wärmeaustausch zwischen einem Teil des Eingangsgasstroms und einem Kühlmittel Wärmetausch erfolgt.at the start of the process, it is necessary to set the temperature of the gaseous enriched H2 product stream to about -54 - -73 ° C without the formation of a solid phase lowered by adiabatic isenthalpic expansion with the aid of a second throttle. The gaseous H2 stream cooled in this way then flows through the third cooling zone during in countercurrent heat exchange between part of the inlet gas stream and one Coolant heat exchange takes place.

Vorsorge wird für das Zurückführen eines Teils des angereicherten C02-Produktstroms auf den Gasstromeingang und das Herstellen eines dem Gaseingangsdruck entsprechenden Drucks getroffen. Dieser zurückgeführte Gasstrom wird mit dem Frischgasstrom vermischt, um eine verbesserte Trennwirkung zu erzielen. Durch adiabatische isentropische Expansion wird ein weiterer Teil des angereicherten CO2-Produktstroms auf eine Temperatur von etwa 7800 und etwa Atmosphärendruck gekühlt ohne Bilden einer festen Phase, um ein zusätzliches Kühl- und teilweise Kondensationsmittel für das entgegenströmende Gas zu erhalten.Provision is made for returning part of the fortified C02 product flow on the gas flow inlet and the production of a gas inlet pressure corresponding pressure. This recirculated gas flow is combined with the fresh gas flow mixed to achieve an improved release effect. By adiabatic isentropic Expansion becomes another part of the enriched CO2 product stream to one temperature cooled from about 7800 and about atmospheric pressure without forming a solid phase, an additional coolant and partially condensation agent for the counterflow To get gas.

In besonderen durch Matorial-und Wärmegleicigewich t; bestimmten Fällen können die Aufgaben der verschiedenen Kühlzonen in einer oder mehreren Kiihlzonen kombiniert werden; oder wenn es zweckmäßig ist, kann eine zusätzliche Kühlzone eingebaut werden.In particular through matorial and thermal equilibrium; Certain cases can perform the tasks of the various cooling zones in one or more cooling zones be combined; or if it is appropriate, an additional cooling zone can be built in will.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der beigefügten Zeichnung zu entnehlnen, die die Trennung C02, 1125 und H20 aus wassergesättigtem umgewandelten Synthesegas -darstellt. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf die Trennung und Wiedergewindung anderer einer selektiven Verflüssigung zugänglichen Gase innerhalb der im vorliegenden Verfahren herrschenden Temperaturen und Drucke angewendet werden: Am Eingang (1) strömt eine feuchte Gasmischung mit einem Druck von etwa 98 atü in den Vorkühler (2) , wo ei-ne Temperaturerniedrigung bis unter den Taupunkt des in der Gasmischung enthaltenen Wasserdampfes (etwa 6-1 80C) durch Gegenstrom-Wärmetausch mit dem angereicherten CO2-Produktstrom (3) erfolgt. Im Vorkühler (2) wird der größte Teil des in der Gasmischung enthaltenen Wassers auskondensiert. Das Wasser wird im Separator (4) gesammelt und uoer (5) entfernt.A preferred embodiment of the method according to the invention is the attached drawing shows the separation of C02, 1125 and H20 water-saturated converted synthesis gas -represents. Of course you can the method according to the invention also applies to the separation and rewinding of others a selective liquefaction accessible gases within the present process prevailing temperatures and pressures are applied: At the inlet (1) flows a Wet gas mixture with a pressure of about 98 atü in the pre-cooler (2), where a Temperature decrease to below the dew point of that contained in the gas mixture Water vapor (about 6-1 80C) by countercurrent heat exchange with the enriched CO2 product stream (3) takes place. Most of the gas is in the pre-cooler (2) contained water condenses. The water is collected in the separator (4) and uoer (5) removed.

Der (4) über Kopf verlassende, teilweise getrocknete Gasstrom wird durch (6) in (7) oder (8) geführt, wo der Rest Wasserdampf der Gasmischung an geeigneten Substanzen, wie Aluminiumoxid oder. Silicagel, adsorbiert wird. Das Parallelschalten der beiden Trockner (7) und (8) erlaubt die Regenerierung eines Trockners, während gleichzeitig die Behandlung der Gasmischung im anderen Trockner fortgeführt wird. Diese Anordnung wird später genauer beschrieben. Wird der Gasstrom der Anlage bereits getrocknet zugeführt, indem eine der gängigen Gsstrocknungsmethoden -angewendet wird, kann der die Trocknung beinhaltende Teil der Gesamtanlage weggelassen werden.The (4) leaving overhead, partially dried gas stream is passed through (6) in (7) or (8), where the remainder is water vapor of the gas mixture at suitable Substances such as aluminum oxide or. Silica gel, is adsorbed. The parallel connection the two dryers (7) and (8) allows the regeneration of a dryer while at the same time the treatment of the gas mixture is continued in the other dryer. This arrangement will be described in detail later. Is the gas flow of the plant already supplied dried by using one of the common gas drying methods the part of the overall system that includes drying can be omitted.

Die getrocknete Gasmischung mit einem im wesentlichen dem Eingangsdruck entsprechenden Druck tritt über (5G) in die Trennanlage ein und wird in die Fraktionen (9) und (10) geteilt. Im Kühler (11) erfolgt das Kühlen der Fraktion (9) auf eine Temperatur von etwa -20 - -290C, inden für den Wärmetausch der angereicherte CO2-Produktstrom (12) im Gegenstrom geführt wird. Die Fraktion (10) wird im Kühler (13) auf etwa -17 - -23°C herabgekühlt, wobei in (13) der Gegenstrom-Wärmetausch mit angereichertem H2-Produktstrom (14) erfolgt. Die Fraktionen (9) und (10) werden vereinigt und strömen über (15) in den Kühler (16). Hier wird eine Temperaturerniedrigung bis unterhalb des Taupunktes des C02 (etwa -48 - -5140C), aber oberhalb des CO2-Tripelpunktes (etwa -56,5°C), durch Gegenstrom-Wärmetausch mit angereichertem CO2-Produktstrom (17) vorgenommen. Die Kühler (11), (13) und (16) kondensieren etwa 30-95 Mol-% CO2 und H2S zusammen mit 8-35 Mol-% anderer in der Gasmischung vorhandener gasförmiger Komponenten aus.The dried gas mixture at essentially the same pressure as the inlet pressure corresponding pressure enters the separation system via (5G) and is divided into the fractions (9) and (10) divided. The fraction is cooled in the cooler (11) (9) to a temperature of around -20 - -290C, indene for the heat exchange of the enriched CO2 product stream (12) is guided in countercurrent. The fraction (10) is in the cooler (13) cooled down to about -17 - -23 ° C, with countercurrent heat exchange in (13) takes place with enriched H2 product stream (14). The fractions (9) and (10) are combined and flow via (15) into the cooler (16). Here is a temperature decrease to below the dew point of C02 (about -48 - -5140C), but above the CO2 triple point (about -56.5 ° C), through countercurrent heat exchange with enriched CO2 product flow (17) made. The coolers (11), (13) and (16) condense about 30-95 mol% CO2 and H2S along with 8-35 mol% of other gaseous ones present in the gas mixture Components.

Das angereicherte flüssige CO2 fließt durch (18) zusammen mit dem nicht kondensierten Teil der Gasmischung, welcher etwa 80-95 Mol-% H2 und etwa 65-85 Mol- Ar, CO, N2 und noch 10-35 Mol-% C02 und H2S enthält,in den Separator (19).The enriched liquid CO2 flows through (18) together with the uncondensed part of the gas mixture, which is about 80-95 mol% H2 and about 65-85 Mol- Ar, CO, N2 and still 10-35 mol-% C02 and H2S, into the separator (19).

Bei Beginn ist das Rückschlagventil (20) geschlossen und der angereicherte H2-Produktstrom wird über Kopf bei (19) durch (21), über das Ventil (26) und das Entspannungsventil (22), wo der Druck von etwa 98 atii auf etwa 10 atü erniedrigt wird, geführt. Bei der Entspannung in (22) sinkt die Gastemperatur auf etwa -610C (unter den Tripelpunkt des CO2) ohne Bildung einer festen Phase. Das angereicherte H2-Produktgas strömt durch (14) in (13) und wird hier im Gegenstrom-Wärmetausch als Kühlmittel eingesetzt, um der Fraktion (10) die Wärme zu entziehen. Der aus (13) resultierende angereicherte H2-Produktstrom mit einer Temperatur von etwa 1,5-100C gelangt durch (23) in den Sammler (24) und wird über (25) flir die nachfolgende Verwendung, beispielsweise in der Ölschieferpyrolyse, der nicht-ka talytisch en hydrierung von Erdölprodukten oder in einer gewünschten weiteren Reinigung, abgegeben.At the beginning the check valve (20) is closed and the enriched one H2 product stream is overhead at (19) through (21), via the valve (26) and the Relief valve (22), where the pressure is reduced from about 98 atmospheres to around 10 atmospheres is led. During the expansion in (22), the gas temperature drops to about -610C (below the triple point of CO2) without the formation of a solid phase. The enriched H2 product gas flows through (14) into (13) and is here in countercurrent heat exchange used as a coolant to remove the heat from fraction (10). The out (13) Resulting enriched H2 product stream at a temperature of about 1.5-100C passes through (23) into the collector (24) and is via (25) for the following Use, for example in oil shale pyrolysis, of non-catalytic s hydrogenation of petroleum products or in a desired further purification.

Höhere Kühlleistungen sind dann möglich, wenn das aus (21) kommende unter-hohem Druck stehende Gas nicht einer Expansion bei konstanter Enthalpie in (22) unterworfen, sondern bei konstanter Entropie expandiert wird. Das bedeutet, daß das Gas ene Expansionsmaschine oder den Rotor eines hier nicht gezeigten turbo-elektrischen Generators antreibt.Higher cooling capacities are possible if that comes from (21) Under-high pressure gas does not undergo expansion at constant enthalpy in (22), but is expanded at constant entropy. That means, that the gas is an expansion machine or the rotor of a turbo-electric, not shown here Generator drives.

Nach Beginn des Verfahrens ist es infolge abnehmender Beschickung des Kühlers (13) nicht mehr notwendig, (13) ein -68°C kaltes Kühlmittel zuzuleiten. Ventil (26) ist dann geschlossen und das angereicherte H2-Produktgas wird durch (21) über das Rückschlagventil (20) in den Kühler (13) mit einer Temperatur von etwa -48 - -540C eingeleitet. Dieses Vorgehen vermeidet einen großen Druckabfall 1 über das Entspannungsventil (22). Das angereicherte Produktgas wird dann über (25) mit einer Temperatur von etwa 1,5-10°C abgeführt bei einem Druck, der im wesentlichen gleich dem Druck der bei (i) eintretenden Gasmischung, vermindert um die im Verfahrensablauf auftretenden Druckverluste, ist. Das angerei cherte H2-Produktgas enthält: 75-85 Vol-% H2; 9-18 Vol-% CO2; 3-7 Vol-% CO; 1-3 Vol- Methan; 0,04-0,2 Vol-% H2S; 0,1-0,2 Vol-% N2 und 0,02-0,1 Vol- Ar.After the start of the process it is due to decreasing loading of the cooler (13) is no longer necessary, (13) to supply a coolant at -68 ° C. Valve (26) is then closed and the enriched H2 product gas is through (21) via the check valve (20) into the cooler (13) with a temperature of about -48 - -540C initiated. This procedure avoids a large pressure drop 1 via the expansion valve (22). The enriched product gas is then over (25) discharged at a temperature of about 1.5-10 ° C at a pressure that is essentially equal to the pressure of the gas mixture entering in (i), reduced by that in the course of the process occurring pressure losses, is. The enriched H2 product gas contains: 75-85 Vol% H2; 9-18 vol% CO2; 3-7% by volume CO; 1-3 vol methane; 0.04-0.2 vol% H2S; 0.1-0.2 Vol-% N2 and 0.02-0.1 Vol- Ar.

Das angereicherte flüssige CO2 wird am Boden von Separator (19) durch (27) bei etwa -48 - -54°C abgezogen und passiert das Entspannungsventil (28). Bei der Expansion über (28) kühlt sich das flüssige, angereicherte CO2 auf etwa -550C ohne Bildung einer festen Phase ab, während der Druck von etwa 98 atü auf etwa 5,5 atü absinkt. Wie bereits beschrieben, erfolgt nun eine Reihe von drei aufeinanderfolgenden Gegenstrom-Wärmeaustauschvorgängen in den Kühlern (i6), (11) und (2) zwischen dem angereicherten CO2-Produktstrom und der entgegenströmenden Gasmischung, bis der CO2-Strom die Anlage verläßt. Im Kühler (16) verdampft der flüssige, angereicherte C02-Produktstrom, gelangt von (16) über (12) in (11) mit einer Temperatur von etwa -45 - -54°C. In (11) wird der angereicherte CO2-Produktstrom erwärmt, bevor er (11) über (60) verläßt. Bei geschlossenen Ventilen (61) und (80) tritt der CO2-Strom in (2) über (81) und (3) mit einer Temperatur von etwa -21°C ein.The enriched liquid CO2 passes through the bottom of the separator (19) (27) is withdrawn at about -48 - -54 ° C and passes through the expansion valve (28). at the expansion via (28) cools the liquid, enriched CO2 to around -550C without formation of a solid phase, while the pressure from about 98 atü to about 5.5 atü drops. As already described, there is now a series of three successive ones Countercurrent heat exchange processes in the coolers (i6), (11) and (2) between the enriched CO2 product stream and the counter-flowing gas mixture until the CO2 electricity leaves the system. The liquid, enriched one evaporates in the cooler (16) C02 product stream, arrives from (16) via (12) in (11) with a temperature of approx -45 - -54 ° C. In (11) the enriched CO2 product stream is heated before it (11) via (60) leaves. When the valves (61) and (80) are closed, the CO2 electricity in (2) via (81) and (3) with a temperature of about -21 ° C.

Die Temperatur des umgewandelten Synthesegases im Vorkühler (2) wird oberhalb des Gefrierpunktes des kondensierten Wassers gehalten, um die Leitung zum Separator (4) vor dem Vereisen und der Blockierung zu schützen. Die Temperaturkontrelle in (2) geschieht mit Hilfe der Nebenschlüsse (82) und (83) und des Ventils (80).The temperature of the converted synthesis gas in the pre-cooler (2) is kept above the freezing point of the condensed water to the line to To protect the separator (4) from icing and blocking. The temperature control in (2) takes place with the help of the shunts (82) and (83) and the valve (80).

Ein Nebenstrom von etwa 0,028-0,085 m3/Minute angereicherten CO2-Produktstroms durch (60) kann zur Abführung des in den Trocknern (7) und (8) im Reaktivierungskreislauf adsorbierten Wassers dienen. Die Trockner (7) und (8), bestehend aus' wei Adsorbern, sind miteinander über ein Wechselventil mit Handschaltung verbunden, un die nach acht Stunden erfolgende Umkehr im kontinuierlichen Verfahren durchführen zu können.A side stream of approximately 0.028-0.085 m3 / minute of enriched CO2 product stream through (60) can be used to discharge the in the dryers (7) and (8) in the reactivation circuit serve adsorbed water. The dryers (7) and (8), consisting of 'white adsorbers, are connected to each other via a shuttle valve with manual switching, and the after to be able to perform eight hours reversal in a continuous process.

Jeder Adsorber enthält genügend aktivierte Adsorptions mittel um Wassertaupunkte im Temperaturbereich von -67°C zu erreichen, wenn Wasser mit der Sättigungstemperatur bis zu 37°C eintritt.Each adsorber contains enough activated adsorbent around water dew points Can be reached in the temperature range of -67 ° C when water is at the saturation temperature up to 37 ° C.

Die Reaktivierung wird durch Erhitzen des erschöpften Adsorhers in etwa vier Stunden mit hilfe von im Adsorptionsmittel angeordneten Ileizeiementen crreich t. Während dieser Zeit führt das Klärgas das zurückgebliebene Wasser ab. Anschließend erfolgt Kühlen unter fortgesetzter Gasspülung für weitere vier Stunden. Eine genügende Anzahl Ventile im das die Adsorber verbindende Verteilerstück sorgt für die Lenkun« der zur Adsorption oder zur Reaktivierung herangeführten Gasströme und zum Ablassen von Überdruck oder zum Aufbau höherer Drucke. Beispielsweise wird der Trockner -(7) durch Öffnen.der Ventile (61) - (62) - (63) - (64), sowie Schliessen der Ventile (65) - (66), und Einleiten von angereichertem CO2-Produktgas in (7) über (67) - (68) - (69) - (70), reaktiviert. Das mit Wasser beladene Spülgas verläßt (7) sodann iiber (71) - (72) - (73) - (74) und kann, falls benötigt, dem Kreislauf (33) wieder zugeführt werden.The reactivation is achieved by heating the exhausted adsorber in about four hours with the help of ileice elements arranged in the adsorbent rich t. During this time, the sewage gas removes the remaining water. This is followed by cooling with continued gas purging for a further four hours. A sufficient number of valves in the manifold connecting the adsorbers ensures for the control of the gas streams brought in for adsorption or reactivation and to release excess pressure or to build up higher pressures. For example, will the dryer - (7) by opening the valves (61) - (62) - (63) - (64) and closing of the valves (65) - (66), and introduction of enriched CO2 product gas into (7) via (67) - (68) - (69) - (70), reactivated. The flushing gas laden with water leaves (7) then via (71) - (72) - (73) - (74) and can, if necessary, the circulation (33) are fed back.

Der mit einer Temperatur von etwa -9°C aus (2) entweichende angereicherte CO2-Strom wird über (29) in (30) zugeführt und dort gesammelt. Von (30) über (31) und dem Ausgang (32) kann das CO2 für eine anschließende Verwendung eingesetzt werden, beispielsweise in der Harnstoffherstellung (nach vorheriger weiterer Reinigung), für die Schwefelrückgewinnung oder zur Energiegewinnung verbrannt werden. Das angereicherte CO2-Produk@gas ist am Ausgang (32) mit einer Temperatur von etwa -9,0°C und einem Druck von etwa 5,5 atü verfügbar. Es enthält; 70-80 Vol-% CO2; 15-30 Vol-% H2; 2-4 Vol-% CO; 0,2-0,9 Vol-% H2S; 0,5-1,9 Vol-% Methan; 0,02-0,10 Vol-% N2 und 0,03-0,08 Vol-% Ar.The one escaping from (2) at a temperature of about -9 ° C enriched CO2 stream is fed into (30) via (29) and collected there. From (30) to (31) and the outlet (32) the CO2 can be used for subsequent use, for example in urea production (after further cleaning beforehand), incinerated for sulfur recovery or for energy generation. The enriched CO2-Produk @ gas is at the exit (32) with a temperature of about -9.0 ° C and a Pressure of about 5.5 atm available. It contains; 70-80 vol% CO2; 15-30 vol% H2; 2-4 Vol% CO; 0.2-0.9 vol% H2S; 0.5-1.9% by volume methane; 0.02-0.10 vol% N2 and 0.03-0.08 Vol% Ar.

Um die "Trennwirkung" des Systems, definiert als Zahl der CO2-Mole im angereicherten CO2-Produktstrom dividiert durch die Gesamtzahl CO2-Mole im umgewandelten Synthesegaseingangsstrom multipliziert mit 100, zu verbessern, wird eill Teil des abgetrennten C02 als Nebenstrom auf den Eingang zurückgeführt. Ein Teil des angereicherten CO2-Produktgasstroms kann über (31) und (33) zum Kreislaufkompressor (34) zurückgeführt werden, wo das C02-Gas wieder- den nötigen Prozeßdruck erhält. Von (34) erfolgt über (35) die Rückführung auf (1), wo es mit dem einströmenden umgewandelten Synthesegas vermischt wird. Die Vorteile dieser Arbeitsweise werden später diskutiert.About the "separating effect" of the system, defined as the number of CO2 moles in the enriched CO2 product stream divided by the total number of CO2 moles in the converted To improve syngas input flow multiplied by 100, eill becomes part of the The separated C02 is returned to the input as a bypass flow. Part of the enriched CO2 product gas stream can be returned to the cycle compressor (34) via (31) and (33) where the C02 gas receives the necessary process pressure again. Takes place from (34) via (35) the return to (1), where it is converted with the incoming syngas is mixed. The advantages of this mode of operation are discussed later.

Wenn während des Betriebes eine niedrigere Temperatur zum Auskondensieren von mehr C02 gewünscht ist, wird vom Temperaturgeber (36) ein Signal auf die Temperaturkontrolle (37) zum Öffnen des Ventils (28) gegeben, um mehr flüssiges C02 über (17) bei (16) bereitzustellen. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel in (19), erfolgt ein SteLlsignal von der Niveaumessung (38) auf die Niveaukontrolle' (39), um das Kontrollventil (40) zu öffnen. Hierdurch wird aus (33) ein größerer Rücklaufstrom erreicht. Das Steigen der Rücklaufgeschwindigkeit bedingt ein Anwachsen des CO2-Anteils und es steht mehr CO2 zur Kühlung und Kondensation in (2), (11), (16) und (19) zur Verfügung. Ist der Flüssigkeitsspiegel in (19) zu hoch, wird ein Stellsignal von der Niveaumessung (38) auf die Niveaukontrolle (39) zum Schließen des Kontrollventils (40) gegeben. Hiermit fällt die Rücklaufgeschwindigkeit und der zurückgefübrte CO2-Teil, so daß weniger CO2 auf (1) gegeben wird. In dieser besonderen Rücklaufkontrolle wird die Niveauhöhe in (19) durch die Menge des Rücklaufstromes und die Temperatur Iii (19) kontrolliert.If a lower temperature to condense out during operation If more C02 is required, the temperature sensor (36) sends a signal to the temperature control (37) given to open the valve (28) to release more liquid C02 via (17) at (16) provide. If the liquid level in (19) falls, a control signal is given from the level measurement (38) to the level control '(39) to the control valve (40) open. As a result, a larger return flow is achieved from (33). That An increase in the return speed causes an increase in the proportion of CO2 and it more CO2 is available for cooling and condensation in (2), (11), (16) and (19). If the liquid level in (19) is too high, becomes a control signal from the level measurement (38) to the level control (39) to close the control valve (40) given. This reduces the return speed and the returned CO2 part, so that less CO2 is given to (1). In this particular return control the level in (19) is determined by the amount of return flow and the temperature III (19) controlled.

Durch Erniedrigen der Temperatur in (19) wird ein anwachsender Betrag C02 und H2S aus dem Gasstrom auskondensiert, wobei der H2-Verlust im angereicherten CO2-Produktstrom relativ konstant, ist. Beispielsweise werden bei einem Druck von 98-99 atü und einer Separatortemperatur in (19) von -51°C 82 % CO2 und 85 % H2S erhalten, während bei einer Temperatur von -s4 c 90 % CO2 und 92 ao H2S erhalten werden.By lowering the temperature in (19) becomes an increasing amount C02 and H2S condensed out of the gas stream, with the H2 loss in the enriched CO2 product flow is relatively constant. For example, when printing 98-99 atü and a separator temperature in (19) of -51 ° C, 82% CO2 and 85% H2S obtained while at a temperature of -s4 c 90% CO2 and 92 ao H2S are obtained will.

Die Aufgabe des Rücklaufstromes besteht darin, den Anteil kondensierbaren C02 aus dem Gasstrom zu erhöhen. Mehr in (19) kondensiertes flüssiges CO2 erlaubt eine Temperaturerniedrigung im Separator. Der Rücklauf ist bei Drucken unterhalb 98 atii wirksamer als bei höheren Arbeitsdrucken, weil hierdurch der zur C02-Taupunlitte1nperatur gehörige Druck becinflußt wii d. Der C02-Taupunkt ist direkt vom Partialdruck und umgekehrt proportional von der Separatortempera tur abhängig.The task of the return flow is to make the portion condensable Increase C02 from the gas stream. More in (19) condensed liquid CO2 allowed a drop in temperature in the separator. The return is below when printing 98 atii more effective than at higher working pressures, because this increases the temperature to the C02 Taupun middle temperature appropriate pressure influenced wii d. The C02 dew point is directly from the partial pressure and inversely proportional to the separator temperature dependent.

Das Volumen des angereicherten CO2-Rücklaufstromes (33), welches für eine Beeinflussung der gewünschten CO2-Kondensation benötigt wird, kann mit Hilfe bekannter Methoden bestimmt werden.The volume of the enriched CO2 return flow (33), which for an influence on the desired CO2 condensation is required, can be done with the help of known methods can be determined.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Kühlwirkung durch adiabatische isentropische Expansion des gesamten oder eines Teiles des angereicherten CO2-Produktgases aus (32) verbessert werden kann, wodurch das Kühlmittel - ohne ausbilden einer festen Phase - eine Temperatur von etwa -79°C und einen Druck von 1 Atmosphäre erreicht. Dieses Kühlmittel kann im Gegenstrom-Wärmetausch mit dem Gasstrom in (2), (11), (13) oder (16) eingesetzt werden oder ein Teil ijiervon steht den zu (34) gehörigen Kühlern zur Verfügung.Another embodiment of the present invention is that the cooling effect by adiabatic isentropic expansion of the whole or a part of the enriched CO2 product gas from (32) can be improved, whereby the coolant - without the formation of a solid phase - a temperature of about -79 ° C and a pressure of 1 atmosphere reached. This coolant can be used in countercurrent heat exchange with the gas flow in (2), (11), (13) or (16) or a part of it is available for the coolers belonging to (34).

Die folgenden Beispiele sind zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfingung wiedergegeben, stellen aber keine Beschränkung der Erfindung auf diese dar. Stoffströme, , Gasanalysen und Verfahrensbedingungen sind in der zu Beispiel 1 gehörigen Tabelle I angegeben.The following examples are provided to aid understanding of the present Invention reproduced, but do not limit the invention to this . Material flows,, gas analyzes and process conditions are in the for example 1 associated Table I is given.

Beispiel I: Etwa 169 kg/Stunde schweres Heizöl mit der API-Dichte 12,8, einem Verbrennungswert von 10 kcal/kg und dem Analysenergebnis (in Gew.-%) von C:84,08; H2:10,60; S:4,51, werden mit 169 kg/Stunde O2 (95 Vol-) in einem Synthesegasgenerator, der beispielsweise dem im US-Patent Nr. 2.582.938 beschriebenen entspricht, umgesetzt. Die Temperatur betrug in der Reaktionszone 933dC, der Druck 103 atü.Example I: About 169 kg / hour heavy fuel oil with the API density 12.8, a combustion value of 10 kcal / kg and the analysis result (in% by weight) of C: 84.08; H2: 10.60; S: 4.51, are with 169 kg / hour O2 (95 vol-) in a synthesis gas generator, which corresponds, for example, to that described in US Pat. No. 2,582,938. The temperature in the reaction zone was 933dC, the pressure 103 atm.

Etwa 385 kg/Stunde rohes Synthesegas enthaltend im wesentlichen 48,58 Mol-Qp 112 und 40,23 Mol-% CO lieferte der Generator, welches durch direktes Quenchen mit Wasser unter 316°C abgekühlt wurde. Die gekühlten Gase wurden mit Wasser gewaschen, auf etwa 400 C aufgeheizt und in einen Konverter (Shift-Konverter) bei etwa 105 atü mit Dalnpf vermischt über einen geeigneten Katalysator, z.B. Eisenoxid, geleitet.About 385 kg / hour of crude synthesis gas containing essentially 48.58 Mol-Qp 112 and 40.23 mol% CO were supplied by the generator, which was quenched directly was cooled with water below 316 ° C. The cooled gases were washed with water, heated to around 400 C and put into a converter (shift converter) at around 105 Atü mixed with Dalnpf passed over a suitable catalyst, e.g. iron oxide.

Etwa 179 kg/Stunde wassergesättigtes umgewandeltes (shifted) Synthesegas und etwa 2,3 kg/Stunde im Kreislauf geführtes CO2 werden gemäß Zeichnung bei (i) in die CO2-Kondensationsanlage eingeführt. Etwa 36 Gramm/Stunde Wasser wurden bei (2) aus der Gasmischung kondensiert und in (4) aus der Anlage entnommen. Zusätzlich 8,9 Gramm/Stunde Wasserdampf wurden in den Trocknern (7) und (8) entfernt. Die Trockengasanalyse ist in der Tabelie I angegeben.About 179 kg / hour of water-saturated shifted synthesis gas and about 2.3 kg / hour of CO2 circulated are according to drawing at (i) introduced into the CO2 condensation plant. About 36 grams / hour of water were used at (2) condensed from the gas mixture and removed from the system in (4). Additionally 8.9 grams / hour of water vapor was removed in dryers (7) and (8). The dry gas analysis is given in Table I.

TABELLE I Stoffströme m3/h kg/h Mole/h Synthesegas bei (1) 232 180 21,6 anger. CO2-Produktstrom bei (32) 81 110 7,5 anger. H2 - " " bei (25) 118 44 10,9 Fra-ktion (9) 65 50 6,0 Fraktion (10) 188 145 17,4 Trockengasanalyse Eingansgas anger.CO2-Produkt- anger.H2-Produktstrom strom Vol.-% kg-Mole/h Vol.-% kg-Mole/h Vol.-% kg-Mole/h H2 57,07 4,78 25,34 0,87 78,93 3,91 CO2 34,66 2,90 68,82 2,35 10,74 0,53 CO 5,06 0,43 3,62 0,10 6,49 0,32 CH4 2,91 0,24 1,87 0,06 3,56 0,18 H2S 0,06 0,005 0,25 0,008 0,04 0,002 N2 0,16 0,014 0,04 0,001 0,16 0,008 Ar 0,08 0,007 0,06 0,002 0,08 0,004 Gesamt 100,0 8,376 100,00 3,391 100,00 4,954 Mitt- leres Molge- wicht 18,3857 32,2328 8,7972 Verfahrensbedingungen a) Temperaturen in °C Kühler (2) (11) (13) (16) Mantel,innen -21,1 -54 -61,1 55,6 aussen 11,7 -21,1 3,3 -54 Kühlschlagen, innen 21,1 8,9 8,9 -20,6 ausse 8,9 -26,7 -20,0 -54 b) Druck in atü Eingangsstrom bei (1) : 99,8 anger.CO2-Produktstrom bei (32) : 5,6 anger.H2-Produktstrom bei (25) : 9,8 zu Beginn 98 während des Betriebs TABELLE II Rücklauf Temperatur CO-Tau- Eingangsgas Eingangsgas anger. anger. CO2-über (33) in (19) punkt mit Rücklauf CO2-Produkt H2-Produkt Trennwirkung m3/h °C °C % CO2 % H2 % CO2 % H2 % CO2 % H2 % CO2 % H2 % 0 -38,9 -3,55 33,30 62,33 33,30 62,33 74,09 22,03 16,69 78,49 62,2 2,5 -41,2 -3,17 33,30 62,33 33,69 61,93 72,97 21,97 17,20 78,70 63,2 4,8 -43,6 -2,72 33,30 62,33 34,02 61,59 75,61 22,27 15,58 79,10 67,0 6,8 -45,6 -2,33 33,30 62,33 34,46 61,29 78,11 22,56 13,92 79,53 70,8 8,7 -47,8 -1,95 33,30 62,33 34,85 61,03 80,48 22,84 12,23 79,97 74,6 10,5 -47,2 -1,50 33,30 62,33 35,24 60,79 82,73 23,09 10,51 80,42 78,4 11,3 -51,1 -1,28 33,30 62,33 35,43 60,68 83,80 23,21 9,64 80,65 80,3 Der Trockengasstrom wurde in die Fraktion (9), etwa 50 kg/ Stunde und die Fraktion (10), etwa 145 kg/Stunde, aufgeteilt.TABLE I material flows m3 / h kg / h moles / h synthesis gas at (1) 232 180 21.6 anger. CO2 product flow at (32) 81 110 7.5 anger. H2 - "" at (25) 118 44 10.9 fraction (9) 65 50 6.0 fraction (10) 188 145 17.4 dry gas analysis Inlet gas activated CO2 product activated H2 product stream current % By volume kg-mole / h% by volume kg-mole / h% by volume kg-mole / h H2 57.07 4.78 25.34 0.87 78.93 3.91 CO2 34.66 2.90 68.82 2.35 10.74 0.53 CO 5.06 0.43 3.62 0.10 6.49 0.32 CH4 2.91 0.24 1.87 0.06 3.56 0.18 H2S 0.06 0.005 0.25 0.008 0.04 0.002 N2 0.16 0.014 0.04 0.001 0.16 0.008 Ar 0.08 0.007 0.06 0.002 0.08 0.004 Total 100.0 8.376 100.00 3.391 100.00 4.954 Mid- leres Molge weight 18.3857 32.2328 8.7972 Process conditions a) Temperatures in ° C cooler (2) (11) (13) (16) Jacket, inside -21.1 -54 -61.1 55.6 outside 11.7 -21.1 3.3 -54 Cool beating, inside 21.1 8.9 8.9 -20.6 outside 8.9 -26.7 -20.0 -54 b) Pressure in atmospheric inlet stream at (1): 99.8 anger. CO2 product stream at (32): 5.6 anger. H2 product stream at (25): 9.8 at the beginning of 98 during operation TABLE II return temperature CO dew inlet gas inlet gas anger. anger. CO2 above (33) in (19) point with return CO2 product H2 product Separation effect m3 / h ° C ° C% CO2% H2% CO2% H2% CO2% H2% CO2% H2% 0 -38.9 - 3.55 33.30 62.33 33.30 62.33 74.09 22.03 16.69 78.49 62.2 2.5 -41.2 -3.17 33.30 62.33 33.69 61.93 72.97 21.97 17.20 78.70 63.2 4.8 -43.6 -2.72 33.30 62.33 34.02 61.59 75.61 22.27 15.58 79.10 67.0 6.8 -45.6 -2.33 33.30 62.33 34.46 61.29 78.11 22.56 13.92 79.53 70.8 8.7 -47, 8 -1.95 33.30 62.33 34.85 61.03 80.48 22.84 12.23 79.97 74.6 10.5 -47.2 -1.50 33.30 62.33 35 .24 60.79 82.73 23.09 10.51 80.42 78.4 11.3 -51.1 -1.28 33.30 62.33 35.43 60.68 83.80 23.21 9 , 64 80.65 80.3 The drying gas stream was divided into fraction (9), about 50 kg / hour and fraction (10), about 145 kg / hour.

Fraktion (9) wurde ill die Kühlschlangen voll (11) und Fraktion (10) in die von (13) eingegeben. Nach dem Kühlen und Vereinigen der Fraktionen erfolgte die Einführung in (16), wo 81,5 % des CO2 und H2S zusammen mit geringen Mengen anderer Gase aus dem Gasstrom kondensiert wurden. Die Analyse dieser kondensierten Gase ist der Tabelle I zu entnehmen und wird dort als "angereicherter CO2-Produktstrom" bezeichnet. Dieser Produktstrom wird von den nicht kondensierten Gasen in (19) getrennt. Die Analyse der nicht kondensierten Gase ist ebenfalls in der Tabelle I gegeben und wird als "angereicherter H2-Produktstrom" bezeichnet. Dieser Produktstrom enthält etwa 87 % des in der Gasmischung vorhandenen 112 Etwa 110 kg/Stunde angereicherter CO2-Produktstrom wurden über (28) expandiert und das gekülilte Produkt wurde nacheinander in die die Kühlschlangen umgebende Mantelung für den mit der Gasmischung zu erfolgenden Gegenstrom-Wärme tausch bei (16), (11) und (2) gegeben. Etwa 43,5 kg/Stunde des angereicherten H2-Produktstroms werden in analoger Weise bei (22) expandiert und das gekühl-te Produkt als Kühlmittel in (13) eingefunrt.Fraction (9) was ill the cooling coils full (11) and fraction (10) entered into that of (13). The fractions were cooled and combined introduced in (16) where 81.5% of the CO2 and H2S along with small amounts of others Gases were condensed from the gas stream. Analysis of these condensed gases can be found in Table I and is there as "enriched CO2 product stream" designated. This product stream is separated from the uncondensed gases in (19). The analysis of the uncondensed gases is also given in Table I. and is referred to as the "enriched H2 product stream". This product stream contains about 87% of the 112 present in the gas mixture. About 110 kg / hour of enriched CO2 product streams were expanded via (28) and the cooled product was sequentially into the jacket surrounding the cooling coils for the one to be carried out with the gas mixture Countercurrent heat exchange given at (16), (11) and (2). About 43.5 kg / hour des enriched H2 product stream are expanded in an analogous manner at (22) and the cooled product is poured into (13) as a coolant.

Die Temperaturen und Drucke der verschiedenen Ströme an den jeweiligen Punkten der Anlage sind in Tabelle I gegeben.The temperatures and pressures of the various streams at the respective Appendix points are given in Table I.

Beispiel II: 10,8 kg-Mole/Stunde eines Gasstroms mit 3,6 kg-Molen/Stunde CO2 wird in die CO2-Kondensationsanlage eingeführt mit einem Druck von 99,86 atü.Example II: 10.8 kg-moles / hour of a gas stream at 3.6 kg-moles / hour CO2 is introduced into the CO2 condensation system at a pressure of 99.86 atmospheres.

Aus den Ergebnissen des Beispiels II, zusammengefaßt in Tabelle II, ergibt sich, daß der auskondensierte CO2-Anteil von 62,2 auf 80,3 % anwachsen kann, wenn der Anteil des im Rücklauf über (33) und (35) geführten angereicherten CO2-Produktgases erhöht wird.From the results of Example II, summarized in Table II, the result is that the condensed proportion of CO2 can grow from 62.2 to 80.3%, if the proportion of the enriched CO2 product gas carried in the return via (33) and (35) is increased.

Wenn das Volumen des im Kreislauf geführten Gases wächst, fällt die Temperatur in (59), die CO2-Trennwirkung steigt und der CO2-Anteil im angereicherten H2-Produktstrom nimmt stark ab, während der H2-Anteil im angereicherten CO2-Produktstrom sich geringfügig ändert.As the volume of the circulating gas increases, the gas drops Temperature in (59), the CO2 separation effect increases and the CO2 content in the enriched H2 product flow decreases sharply, while the H2 portion in the enriched CO2 product flow changes slightly.

Ohne CO2-Rückfüllrung werden 2,93 kg-Mole/Stund e angereichertes CO2-Produktgas enthaltend 2,17 kg-Mole/Stunde CO2 bei -39°C erhalten. Wie bereits ausführlich beschrieben wurde, werden etwa 80 % des in der Eingangsmischung vorhandenen CO2 auskondensiert, wenn in (19) - 51°C erreicht werden. Die tatsächlich benötigte Separatortemperatur in (19) und Rücklaufgeschwindigkeit zur Erzielung einer gewünschten Trennwirkung bei konstanter Separatoranfangs temperatur und Eingangsgeschwindigkeit kann -experimentell oder mit Hilfe belcannter Verfahren berechnet werden.Without CO2 backfilling, 2.93 kg-moles / hour become enriched CO2 product gas containing 2.17 kg-moles / hour of CO2 at -39 ° C. As already described in detail about 80% of the CO2 present in the input mixture is condensed out, if in (19) - 51 ° C are reached. The separator temperature actually required in (19) and return speed to achieve a desired separation effect at a constant initial separator temperature and input speed can -experimentally or calculated with the aid of scanned methods.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde im allgemeinen beschrieben und durch Beispiele, die gasförmige Ausgangsmaterialien verschiedener Zusammensetzung und Drucke verwendeten, belegt, um zu einem besseren Verständnis und einer Veranschaulichung zu gelangen. Aus dem Vorhergehenden wird klar, daß verschiedene Verfahrensabänderungen und andere Ausgangsstoffe angewendet werden können, ohne daß der Bereich der Erfindung verlassen wird.The inventive method has been described in general and by way of examples, the gaseous starting materials of various composition and prints used, backed up for better understanding and illustration to get. From the foregoing it will be clear that various procedural modifications and other starting materials can be used without departing from the scope of the invention is left.

Claims (12)

P a t e n t a n 9 p r ii c b eP a t e n t a n 9 p r ii c b e 1. Verfahren zur Abtrennung von CO2 aus einem Prozeßgas, welches CO2 und niedriger siedende Gase, die Wasserstoff enthalten oder daraus bestehen, vermischt enthält, dadurch gekennzeichnet, daß a) das Prozeßgas in einer Kühlzone unter erhöhtem Druck oberhalb 7 atü bis unterhalb des Taupunktes des im Prozeßgas enthaltenen C02 durch Gegenstrom-Wärmetausch mit- einem Kiihlmittel abgekühlt wird, wobei C02 auskondensiert und sich in einer Trennzone eine verflüssigte Fraktion mit angereichertem C02 und eine 6-dsförmige Fraktion mit angereichertem H2 bilden; b) die verflüssigte mit CO2 angereicherte Fraktion aus der Trennzone abgezogen und der Kühlzone bei rela tiv zur Trennzone reduziertem Druck als ein Teil des in der Kühlzone benötigten Kühlmittels zugeführt wird; c) gleichzeitig die mit 112 angereicherte gasförmige Fraktion aus der Trennzone abgezogen und der Kühlzone bei relativ zur Trennzone reduziertem Druck als ein getrennter und unterschiedlicher weiterer Teil des in der Kühlzone benötigten Kühlmittels zugeführt wird und anschließend als Produktstrom abgezogen wird.1. Process for the separation of CO2 from a process gas, which CO2 and lower boiling gases containing or consisting of hydrogen, mixed contains, characterized in that a) the process gas in a cooling zone under increased Pressure above 7 atü to below the dew point of the C02 contained in the process gas is cooled by countercurrent heat exchange with a coolant, with CO 2 condensing out and a liquefied fraction with enriched C02 and form a 6-ds-shaped fraction with enriched H2; b) the liquefied with CO2-enriched fraction withdrawn from the separation zone and the cooling zone at rela tively reduced pressure to the separation zone as part of that required in the cooling zone Coolant is supplied; c) at the same time the gaseous one enriched with 112 Fraction withdrawn from the separation zone and the cooling zone at relative to the separation zone reduced pressure as a separate and distinct further part of the in the cooling zone required coolant is supplied and then as a product stream is deducted. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gek ennze lehne t, daß ein Teil des mit CO2 angereicherten Kühlmittelstroms der aus der Kühlzone kommt, zum Aufrechterhalten eines gleichmäßigen Drucks des Prozef3gasstremes wieder komprimiert wird und der so komprimierte CO 2-Strom mit dem eintretenden Prozeßgas zur Verbesserung der CO2-Trennwirkung vermischt wird.2. The method according to claim 1, characterized ennze lehne t that a part to maintain the flow of coolant enriched with CO2 that comes out of the cooling zone a uniform pressure of the process gas flow is compressed again and the thus compressed CO 2 stream with the incoming process gas to improve the CO2 separation effect is mixed. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreduzierung der verflüssigten mit C02 angereicherten Fraktion durch Expansion über eine Drossel bewirkt wird, wobei die C02-Fraktion auf etwa -48 - -56°C abkühlt.3. The method according to claim 1, characterized in that the pressure reduction the liquefied fraction enriched with C02 by expansion through a throttle is effected, the CO 2 fraction cooling to about -48 - -56 ° C. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreduzierung der gasförmigen mit H2 angereicherten Fraktion durch Expansion bewirkt wird, wobei die gasförmige mit 112 angereicherte Fraktion auf etwa -54 - -79°C abgekühlt wird, ohne daß sich dabei eine feste Phase bildet.4. The method according to claim 1, characterized in that the pressure reduction the gaseous fraction enriched with H2 is effected by expansion, wherein the gaseous fraction enriched with 112 is cooled to about -54 - -79 ° C, without a solid phase being formed. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der gasförmigen mit H2 angereicherten Fraktion durch Expansion in einer Expansionsvorrichtung auf etwa -54 - -79°C abgekühlt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that at least part of the gaseous fraction enriched with H2 by expansion in a Expansion device is cooled to about -54 - -79 ° C. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der gasförnigen mit 112 angereicherten Fraktion durch Expansion über eine Drossel auf etwa -54 - -73°C abgekühlt wird.6. The method according to claim 4, characterized in that at least a part of the gaseous fraction enriched with 112 by expansion over a The throttle is cooled to around -54 - -73 ° C. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte mit C02 angereicherte Kühlmittel, das aus der Kühlzone kommt, oder ein Teil desselben auf -54 --79°C abgekühlt und auf niedrigen Druck reduziert wird durch adiabatische isentropische Expansion in einer Gasturbine ohne Bildung einer festen Phase, wodurch zusätzliches Kühlmittel zur Prozeßgaskühlung zur Verfügung steht.7. The method according to claim 1, characterized in that the entire C02-enriched coolant coming from the cooling zone or part of it is cooled to -54 --79 ° C and reduced to low pressure by adiabatic isentropic expansion in a gas turbine without the formation of a solid phase, whereby additional Coolant is available for process gas cooling. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit H2 angereicherte gasförmige Produktstrom bei einem Druck abgezogen wird, der nicht wesentlich niedriger als der Prozeßgasdruck ist.8. The method according to claim 1, characterized in that the with H2-enriched gaseous product stream is withdrawn at a pressure that is not is significantly lower than the process gas pressure. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine Trocknung des Prozeßgases in einer Kühlzone erfolgt.9. The method according to claim 1, characterized in that first one The process gas is dried in a cooling zone. IO.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknen durch Kühlen in der Kühlzone bis unterhalb des Taupunktes des Wasserdampfes aber oberhalb des Taupunktes des im Prozeßgas enthaltenen CO2 durch Gegenstrom-Wärmetausch mit dem Kühlmittel erfolgt, wobei die Kondensation eines Teils des Wassers eintritt, das Wasser aus den nicht-kondensierten Gasen in einer Trennzone abgetrennt und die nicht-kondensierten Gase in einer Trockenzone entwässert werden.IO.Verfahren according to claim 9, characterized in that the drying however, by cooling in the cooling zone to below the dew point of the water vapor above the dew point of the CO2 contained in the process gas through countercurrent heat exchange takes place with the coolant, whereby the condensation of part of the water occurs, the water is separated from the non-condensed gases in a separation zone and the non-condensed gases are dewatered in a dry zone. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein umgewandeltes (shifted) Synthesegas in einen mit CO2 angereicherten Produktstrom und einen gasförmigen mit H2 angereicherten Produktstrom aufgetrennt wird, indem a) ein Synthesegasstrom bei Überdruck im Gegenstrom-Wärme tausch schrittweise in einer Vielzahl von getrennten Kühlzonen abgekühlt wird, b) in jeder getrennten Kuhlzone eine von zwei Kühlflüssigkeiten mit verschiedenen Zusammensetzungen, die nachfolgend im Verfahren hergestellt werden, in Wärmetausch mit einem Synthesegasstrom tritt, wobei die Kühlung des Synthesegasstromes bis unterhalb des Taupunktes bei gegebenem Synthesegasdruck erfolgt, c) in mindes-tells einer der getrennten Kühlzonen der Synthesegasstrom in Einzeiströne aufgespalten wird und jeder Einzelstrom mit getrennten Produktströmen verschiedener Zusammensetzung in Wärmetausch tritt und d) die Trennung in einen verflüssigten mit C02 angereicherten Produktstrom und einen gasförmigen mit H2 angereicherten Produktstrom in einer Gas-Flüssigkeits-Trennzone erfolgt; e) mindestens ein Teil des verflüssigten mit C02 angereicherten Produktstromes aus der Trennzone abgezogen sowie im wesentlichen bei gleicher Temperatur, bei welcher der CO2-Strom abgezogen wurde, expandiert und der expandierte Strom durch mindestens eine Kühlzone als Kühlflüssigkeit bei einem relativ zur Trennzone reduzierten Druck geleitet und schließlich der mit C02 angereicherte Produktstrom als gasförmige Phase mit einer höheren als in der Trennzone herrschenden Temperatur abgezogen wird; f) gleichzeitig mindestens ein Teil des gasförmigen mit H2 angereicherten Produktstroms aus der Trennzone abgezogen und als zweiter Kühlmittelstrom durch mindestens eine Kühlzone, die von den Kühlzonen erschieden und getrennt ist, welche durch den ersten Kühlmittelstrom gelcühlt wird, geschickt wird, und g) der gasförmige mit H2 angereicherte Produkt strom bei einer Temperatur, welche höher als die Temperatur der Trennzone ist, abgezogen wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that a converted (shifted) synthesis gas into a product stream enriched with CO2 and separating a gaseous H2-enriched product stream by a) a synthesis gas flow at overpressure in countercurrent heat exchange step by step in a plurality of separate cooling zones is cooled, b) in each separate cooling zone one of two cooling liquids with different compositions, the following are produced in the process, enters into heat exchange with a synthesis gas stream, the cooling of the synthesis gas stream to below the dew point at a given Synthesis gas pressure takes place, c) in mindes-tells one of the separate Cooling zones the synthesis gas stream is split into individual tones and each individual stream enters into heat exchange with separate product streams of different composition and d) separation into a liquefied CO 2 enriched product stream and a gaseous product stream enriched with H2 in a gas-liquid separation zone he follows; e) at least part of the liquefied C02-enriched product stream withdrawn from the separation zone and at essentially the same temperature at which the CO2 stream was withdrawn, expanded and the expanded stream through at least a cooling zone as a cooling liquid at a pressure which is reduced relative to the separation zone and finally the product stream enriched with C02 as a gaseous phase is withdrawn at a higher temperature than that prevailing in the separation zone; f) at the same time at least part of the gaseous product stream enriched with H2 withdrawn from the separation zone and as a second coolant stream through at least one Cooling zone, which is different and separated from the cooling zones, which by the first Coolant flow is cooled, is sent, and g) the gaseous enriched with H2 Product stream at a temperature which is higher than the temperature of the separation zone is withdrawn. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der umgewandelte Synthesegasstrom einen geringen H2S-Gehalt aufweist, der im wesentlichen aus dem Synthesegasstronl durch Kondensation und Vermisc1ien mit dem an C02 angereicherten Produktgasstrom entfernt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the converted Synthesis gas stream has a low H2S content, which essentially consists of the Synthesis gas flow through condensation and mixing with that enriched in C02 Product gas stream is removed.
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