DE2840126C2

DE2840126C2 -

Info

Publication number: DE2840126C2
Application number: DE2840126A
Authority: DE
Inventors: Frans Van Essen Be Deyck; Victor Merksem Be Hens; Gerald Dipl.-Chem. Dr. Kapellen Be Neubauer; Franz Dipl.-Ing. 6942 Moerlenbach De Schubert
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1978-09-15
Filing date: 1978-09-15
Publication date: 1988-01-28
Also published as: NL7906708A; BE878800A; DE2840126A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adsorptiven Reinigung verdichte ter, Wasserstoff enthaltender Gase von Restmengen an Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf mit Hilfe von Molekularsieben in zyklisch umschaltbaren Adsorbern, bei dem aus dem Prozeßgasstrom eine bestimmte Gasmenge in einem entsprechend bemessenen Pufferbehälter gespeichert wird, und das gespeicherte Gas bei Bedarf aus dem Puffer behälter in dem Maße abgegeben wird, daß der Druck in der Gasleitung zur nachgeschalteten Gastrennanlage konstant gehalten wird.

Es sind eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Spaltung von Kohlenwasserstoffen bekannt. Bei der katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen nach dem Steam-Reforming-Verfahren wird das im Spaltgas enthaltene Kohlendioxid üblicherweise in einer Druckgaswäsche mit einem geeigneten Waschmittel aus dem Spaltgas entfernt. Geringe Mengen an Kohlendioxid sowie Spuren nichtumgesetzter Kohlenwasserstoffe verbleiben jedoch im Spaltgas. Diese Gasanteile sowie der Wasserdampf im Spaltgas wirken bei der Weiterbehandlung störend. Man hat daher nach geeigneten Methoden der Feinreinigung des Spaltgases gesucht; eine davon ist die Adsorption mittels Adsorbentien, z. B. Molekularsieb. Bekannte Verfahren, die sich der Feinreinigung durch Adsorption bedienen, arbeiten diskontinuierlich mit thermischer Regeneration des Adsorbens, wobei Regenerations- und Betriebsphase in zyklischer Folge wechseln. Diese Arbeitsweise hat eine Reihe von Nachteilen (vgl. z. B. Ullmanns Encyklopädie der techn. Chemie; 4. Auflage, Bd. 14; Weinheim: Verlag Chemie 1977, S. 442-444).

Ein Nachteil besteht darin, daß nach erfolgter Regeneration des Adsorbens feingereinigtes Spaltgas für den Druckaufbau des regenerierten Adsorbers aus dem kontinuierlich erzeugten Spaltgasstrom abgezweigt wird und als Folge hiervon Schwankungen in Druck und Menge sowie in der Zusammensetzung der hergestellten Produkte entstehen. Diese Schwankungen können z. B. dadurch vermieden werden, daß der für den Druckaufbau erfor derliche Mehrbedarf an Spaltgas durch entsprechend höhere Gaserzeugung bereitgestellt wird. Nachteil dieser Betriebsweise ist jedoch, daß der allein für den Druckaufbau benötigte Spaltgas-Mehrbedarf während der Druckabbau- und Regenerationsphase als Überschuß in ein Heizgasnetz abgeregelt werden muß.

Aus der DE-OS 20 58 933 ist es bereits bekannt, in adsorptiven Verfahren zur Reinigung wasserstoffhaltiger Gase einen Produktgaspuffer einzusetzen, um konstante Bedingungen am Ausgang der Anlage zu gewährleisten. Dieser Puffer ist jedoch in den Hauptstrom des Prozesses geschaltet, bietet kaum Regelungsmöglichkeiten und stellt für den Druckaufbau in den Adsorbern nur gereinigtes Produktgas zur Verfügung. Gemäß Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl., Band 14, Weinheim: Verlag Chemie 1977, S. 444-445, werden in Pressure-Swing-Adsorptions-Verfahren zur Gewinnung von hochreinem Wasserstoff zwar jeweils die nicht in der Regenerations- bzw. Bespannungsphase befindlichen Adsorber als Puffer für die Bespannung anderer Adsorber verwendet. Auch hier wird jedoch mit gereinigtem Gas bespannt ohne besondere Regelungsmöglichkeiten in Kopplung mit dem Produktstrom.

Es wurde nun gefunden, daß man den Nachteil der vorgenannten Betriebs weise vermeidet, wenn man kontinuierlich erzeugte Spaltgase aus der katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen nach einer Kohlendioxid wäsche während der Druckabbau- und Regenerationsphase eines Adsorberbetts an der Druckseite des den Adsorberbetten vorgeschalteten Verdichters 2 in den Puffer 7 über ein durch den Regler 6 gesteuertes Ventil abzweigt und während des Druckaufbaus an seiner Saugseite über ein durch den Regler 9 gesteuertes Ventil wieder zugibt, wobei der Druck, im auf Adsorption geschalteten Adsorber und in der Produktleitung 12 zur nachgeschalteten Gastrennanlage durch den Druckregler 13 konstant gehalten wird, welcher Spaltgas von der Druckseite zur Saugseite des Verdichters 2 entspannt.

Die Spaltgaszufuhr zum Pufferbehälter erfolgt von der Druckseite des Verdichters über eine Mengenregelung. Der Sollwert des Reglers wird dabei so eingestellt, daß das Auffüllen des Pufferbehälters über das ganze Zeitintervall während der Druckabbau- und Regenerationsphase geschieht. Hierbei wird der Pufferbehälter auf den gleichen Druck gebracht, der auf der Verdichter-Druckseite herrscht. Der Verdichtungs-End druck und damit auch der Druck des jeweils auf Adsorption geschalteten Adsorbers wird in der Weise konstant gehalten, daß Spaltgas druckgeregelt von der Druckseite zur Saugseite des Verdichters entspannt wird.

Während der Druckaufbauphase des regenerierten Adsorbers wird (als Folge der Druckregelung auf der Verdichter-Druck seite) ein Druckabfall auf der Verdichter-Saugseite verur sacht. Der saugseitige Druckabfall wird nun dadurch ausge glichen, daß Gas aus dem Pufferbehälter entnommen wird. Die Gasentnahme aus dem Pufferbehälter erfolgt ebenfalls über eine auf der Verdichter-Saugseite angeordnete Druckregelung.

Die Vorteile der neuen Arbeitsweise sind eine gleichbleiben de Qualität des hergestellten Endproduktes, gleichmäßige Be lastung aller Anlagenteile sowie auch ein gleichbleibender Mengenanfall an Endprodukten.

In der Abbildung ist ein Verfahrensschema für die Durchfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur adsorptiven Rei nigung von Gasen wiedergegeben. Über die Leitung 1 und den Verdichter 2 gelangt das Spaltgas aus der Steam-Reforming- Anlage alternierend in die Adsorber 3 und 4, in denen die in der nachfolgenden Tieftemperatur-Trennanlage störenden Gasbestandteile abgetrennt werden. Durch Leitung 5 wird von der Druckseite des Verdichters 2 ein Teilstrom des Spaltga ses über einen Mengenregler 6 in den Gaspuffer 7 abgezweigt. Durch Leitung 8 wird Gas aus dem Gaspuffer 7 während der Druckaufbauphase von Adsorber 3 und 4 über einen Druckreg ler 9 in die Spaltgasleitung 1 zurückgeführt. Mit dem Druck schreiber 10 wird die im Gaspuffer 7 gespeicherte Menge kon trolliert.

Über Leitung 11 wird das während der Druckabbauphase aus den Adsorbern 4 und 3 freiwerdende Gas in das Heizgasnetz gegeben. Durch Leitung 12 gelangt das gereinigte Spaltgas in die nachgeschaltete Tieftemperatur-Trennanlage. Der Druck wird durch den Druckregler 13 konstant gehalten.

Claims

1. Verfahren zur adsorptiven Reinigung verdichteter, Wasserstoff enthaltender Gase von Restmengen an Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf mit Hilfe von Molekularsieben in zyklisch umschalt baren Adsorbern, bei dem aus dem Prozeßgasstrom eine bestimmte Gas menge in einem entsprechend bemessenen Pufferbehälter gespeichert wird, und das gespeicherte Gas bei Bedarf aus dem Pufferbehälter in dem Maße abgegeben wird, daß der Druck in der Gasleitung zur nachge schalteten Gastrennanlage konstant gehalten wird, dadurch gekenn zeichnet, daß kontinuierlich erzeugte Spaltgase aus der katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen nach einer Kohlendioxidwäsche während der Druckabbau- und Regenerationsphase eines Adsorberbetts an der Druckseite des den Adsorberbetten vorgeschalteten Verdichters 2 in den Puffer 7 über ein durch den Regler 6 gesteuertes Ventil abgezweigt werden und während des Druckaufbaus an seiner Saugseite über ein von Regler 9 gesteuertes Ventil wieder zugegeben werden, wobei der Druck, im auf Adsorption geschalteten Adsorber und in der Produktleitung 12 zur nachgeschalteten Gastrennanlage durch den Druckregler 13 konstant gehalten wird, welcher Spaltgas von der Druckseite zur Saugseite des Verdichters 2 entspannt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltgas zufuhr zum Pufferbehälter über eine Mengenregelung erfolgt, so daß das Auffüllen des Pufferbehälters über das ganze Zeitintervall während der Druckabbau- und Regenerationsphase geschieht.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Druckabbau- und Regenerationsphase der Adsorber kein Spaltgas abgefackelt wird, ausgenommen diejenige Gasmenge, die beim Druckabbau entspannt und während der Regenerationsphase aus dem Adsorbens ver drängt wird.