DE3244143A1

DE3244143A1 - Verfahren zur gaszerlegung

Info

Publication number: DE3244143A1
Application number: DE19823244143
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8000 München Becker
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1982-11-29
Filing date: 1982-11-29
Publication date: 1984-05-30
Also published as: ZA838747B; US4559069A

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(H 1244) H 82/92

Bü/bd 29.11.82

Verfahren zur Gaszerlegung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerlegen von unter erhöhtem Druck stehenden Gasströmen durch fraktionierte Kondensation.

Die Zerlegung von Gasströmen durch fraktionierte Kondensation ist ein auch im großtechnischen Rahmen eingesetztes Trennverfahren zur Gewinnung von Fraktionen unterschiedlicher Siedebereiche. Ein solches Verfahren ist beispielsweise beschrieben in Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft,. Heft 45, 1979, Seite 9. Bei diesem bekannten Verfahren werden aus dem Kreislauf einer Fischer-Tropsch-Synthese Kohlenwasserstoff-Fraktionen und Rückführwasserstoff gewonnen, wozu das Rohgas stufenweise abgekühlt und die nach jeder Stufe abgeschiedenen Kohlenwasserstoffkondensate abgetrennt werden. Durch die Anordnung der Kondensationsstufen bei geeigneten Temperaturniveaus lassen sich Fraktionen einer gewünschten Zusammensetzung abziehen.

Häufig fallen im Rahmen von komplexen Großanlagenmehrere zu reinigende bzw. zu zerlegende Gasströme an, die im wesentlichen die gleichen Komponenten, diese aber gegebe -

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nenfalls in unterschiedlichen Konzentrationen, enthalten. Da die einzelnen Gasströme im allgemeinen auch bei unterschiedlichen Druckniveaus anfallen und häufig zumindest in wesentlichen Teilen wieder bei diesem Druckniveau benötigt werden, bieten sich für die Aufarbeitung der verschiedenen Gasströme zwei Verfahrensvarianten an: Zum einen können die Gasströme gemeinsam bei einem geeigneten Druckniveau verarbeitet werden und der gereinigte Gasstrom dann, gegebenenfalls nach einer Aufteilung, wieder auf den geeigneten Druck gebracht und seiner jeweiligen Bestimmung zugeführt werden, oder es können für jeden Verfahrensstrom voneinander getrennte Zerlegungsverfahren eingesetzt werben. Insbesondere bei der Verarbeitung von Gasströmen mit stark voneinander abweichenden Drücken ist die gemeinsame

*° Aufarbeitung ungünstig, da für die Angleichung der einzelnen Verfahrensströme an ein gemeinsames Druckniveau ein hohes Maß an Kompressionsenergie aufzubringen ist, entweder durch Verdichtung von unter niedrigem Druck herangeführtem Rohgas oder durch Rückverdichtung von für äas Reinigungsverfahren entspanntem Hochdruckgas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die einzelnen Komponenten auf möglichst einfache Weise und in möglichst hoher Ausbeute getrennt voneinander gewonnen werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mehrere, unter unterschiedlich hohen Drücken stehende, im wesentlichen aus den gleichen Komponenten bestehende Gasströme jeweils getrennt voneinander unter ihrem jeweiligen Druck einer mehrstufigen fraktionierten Kondensation zugeführt werden, die entstehenden Kondensate aus den Gasströmen abgetrennt, die aus den Gasströmen mit höheren Drücken abgetrennten Kondensate auf den niedrigeren

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Druck eines anderen Gasstromes entspannt und diesem zugeführt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die einzelnen Gasströme getrennt voneinander verarbeitet, wodurch sich zwar ein appartiver Mehraufwand gegenüber der Verarbeitung in einer einzigen Anlage ergibt, was jedoch durch die unter den jeweils günstigsten Verfahrensbedingungen mögliche Reinigung bzw. Zerlegung in sehr vielen'Fällen mehr als ausgeglichen wird. Hinzu kommt beim erfindungsgemäßen Verfahren die Möglichkeit, die leichteste Komponente in besonders hoher Ausbeute zu gewinnen. Die Ausbeutesteigerung ergibt sich aus der vorgesehenen Rückführung der abgetrennten Kondensate aus höheren Druckstufen in jeweils tiefer liegende Druckstufen. Diese Rückführung, die vorzugsweise in die jeweils nächst niedrigere Druckstufe erfolgt, bewirkt ein zumindest teilweises Ausgasen von leichten Komponenten, die sich bei der jeweils höheren Druckstufe bereits im Kondensat gelöst haben. Diese Bestandteile werden daher zusätzlich, wenn auch bei einem geringeren Druckniveau, zurückgewonnen und führen zu einer Äusbeutesteigerung.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Hochdruckhydrierung, beispielsweise auf die hydrierende Behandlung von flüssigen oder festen kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen zur Gewinnung von leichter siedenden flüssigen Produkten. Derartige Hydrierreaktionen werden mit einem erheblichen Überschuß an Wasserstoff durchgeführt. Vor der Rückführung dieses Wasserstoffs in die Hydrierstufe ist eine Reinigung erforderlich, weil der Wasserstoff Verunreinigungen aufweist, die im wesentlichen aus gasförmigen Neben-

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produkten der Hydrierung bestehen. Neben diesem unreinen Hochdruckwasserstoff fallen im Rahmen der Aufarbeitung der Reaktionsprodukte auch noch verunreinigte Wasserstoff-^ Fraktionen bei einem mittleren Druckniveau sowie bei elinem niedrigen Druckniveau an.

Die drei Rohgasströme werden über die Leitungen 10 _r 20 und 30 bei Drücken von etwa 300 bar in Leitung 10; etwa 55 ^!bar in Leitung 20 und etwa 25 bar in Leitung 30 in drei parallel laufende Reinigungsstränge geführt. Der unreine Hochdruckstrom wifd nach einer eventuell aus konstruktiven Gründen notwendigen Entspannung auf z.B. 80 bar einer Reinigungsstufe 12,in der im Gas enthaltenes Ammoniak entfernt wird, und danadh einer Wäsche 13 zur Entfernung von Sauergasen zugeführt.

Das derart vorgereinigte Gas tritt dann in einen ersten Wärmetauscher 14, in dem es auf eine Temperatur zwischen 5 und 20° C abgekühlt wird. Dabei kondensieren Wasser und höhere Kohlenwasserstoffe weitgehend aus und werden nachfolgend im Abscheider 15 abgetrennt. Das verbleibende Gas wird im Trockner 16 von letzten Wasserdampfspuren, die im Tieftemperatur-Zerlegungsteil stören,würden, befreit und wird dann im Wärmetauscher 40 gegen anzuwärmende Verfahrensströme sowie gegen einen Kältekreislauf gekühlt. Die Kühlung kann mit einem mehrstufigen C^-Kältekreislauf, der schematisch durch die Leitung 41 dargestellt ist, erfolgen. Nach Abkühlen des Gasstroms auf eine Temperatur zwischen etwa -30 und -40° C wird das neuerlich gebildete Kondensat, das im wesentlichen aus (^-Kohlenwasserstoffen besteht, im Abscheider 17 abgetrennt. Das verbleibende Gas wird durch den Wärmetauscher 42 geführt, in dem eine weitere Abkühlung im Wärmetausch gegen kalte Verfahrensströme und einen durch Leitung 43 angedeuteten Kältekreislauf erfolgt. Der Kältekreislauf 43 kann beispielsweise aus einem mehrstufigen C₂-Kreislauf bestehen, wodurch sich eine Abkühlung des Gasstroms auf Temperaturen zwischen etwa -90 und -100° C erreichen läßt. Das bei dieser weiteren

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Abkühlung erneut gebildete Kondensat wird im Abscheider vom gasförmig verbliebenen Anteil, der im wesentlichen nur noch aus Wasserstoff, Methan und anderen sehr leicht flüchtigen Komponenten besteht, abgetrennt und einem letzten Wärmetauscher 44 zugeführt, in dem es gegen kalte Verfahrensströme soweit abgekühlt wird, daß die nicht kondensierte Fraktion, die im Abscheider 19 schließlich abgetrennt wird, die gewünschte Wasserstoffreinheit aufweist. Der auf diese Weise gereinigte Flochdruckwasserstoff wird über Leitung 11 abgezogen und nach Erwärmung in den Wärmetauschern 44, 42 und 40 und eventueller Rückverdichtung zur Hydrierung zurückgeführt.

Die Reinigung der über die Leitungen 20 und 30 herangeführten Mittel- bzw. Niederdruckströme erfolgt in der

" gleichen Weise in parallel betriebenen Reinigungsstufen.

Die den oben beschriebenen Bauteilen 11 bis 19 entsprechenden Merkmale sind für den über Leitung 20 herangeführten Strom durch die Positionen 21 bis 29 und für den über Leitung 30 herangeführten Niederdruckstrom durch die Positio-

^O nen 31 bis 39 gekennzeichnet.

Die aus dem Hochdruckstrom abgetrennten Kondensate werden in den Mitteldruckstrom geführt. Dazu wird das über Leitung 45 aus dem Abscheider 15 abgezogene Kondensat im Ventil 46 auf den Mitteldruck entspannt und in den Abscheider 25, der beim gleichen Temperaturniveau betrieben wird wie der Abscheider 15, geführt. In entsprechender Weise werden die Kondensate aus den Abscheidern 17, 18 und 19 nach jeweiliger Entspannung in den Ventilen 47, 48, 49 auf den Mitteldruck entspannt und danach in die Abscheider 27, 28 bzw. 29 eingespeist. Die in den Kondensaten, des Hochdruckstroms gelösten leichten Komponenten gasen bei der Entspannung auf den Mitteldruck zum größten Teil' aus und können dadurch als Ausbeutesteigerung in den gereinigten Mitteldruckstrom 21 eingebracht werden.

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Die aus dem Mitteldruckstrom in den Abscheidern 25, 27, 28 und 29 abgetrennten Kondensate werden in völlig analoger Weise in den Ventilen 50 _r 51,.52 bzw. 53 auf den Druck des Niederdruckstroms entspannt und in die Abscheider 35, 37, 38 bzw. 39 eingespeist. Der bei der Entspannung aus den Kondensaten ausgasende Wasserstoff wird somit als Ausbeutesteigerung wiederum im gereinigten Gasstrom in Leitung 31 zurückgewonnen. _F

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Aus dem im Niederdruckstrom angeordneten Abscheider 35 wird über Leitung 54 ein Wasser und schwere Kohlenwasserstoffe enthaltendes Kondensat abgetrennt und kann einer nicht dargestellten Trennanlage zur Gewinnung von einzelnen Kohlenwasserstoff-Fraktionen zugeführt werden. Die in den Abscheidern 37 und 38 abgetrennten, an C₃- bzw. an C₂" Kohlenwasserstoffen reichen Kondensate werden durch Pumpen 55 bzw. 56 durch den Wärmetauscher 40 bzw» durch die Wärmetauscher 42 und 40 geführt, woraufhin diese Fraktionen beispielsweise einer weiteren Aufarbeitung zugeführt werden können. Die im Abscheider 39 anfallende flüssige Fraktion·, wird schließlich über Leitung 57 abgezogen, im Ventil 58 entspannt und nach Anwärmung in den Wärmetauschern 44, 42 und 40 als Heizgasfraktion abgezogen»

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Claims

(H 1244) H 82/92 Bü/bd 29.11.82 Patentansprüche ' r~ - ' ti

1. Verfahren zum Zerlegen von unter erhöhtem Druck stehenden Gasströmen durch fraktionierte Kondensation, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, unter unterschiedlich hohen Drücken stehende, im wesentlichen aus den gleichen Komponenten bestehende Gasströme jeweils getrennt voneinander unter ihrem jeweiligen Druck einer mehrstufigen fraktionierten Kondensation zugeführt werden, die entstehenden Kondensate aus den Gasströmen abgetrennt, die aus den Gasströmen mit höheren Drücken abgetrennten Kondensate auf den niedrigeren Druck eines anderen Gasstroms entspannt und diesem zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensate in die jeweils nächste niedrigere Druckstufe geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensate in Abscheider für die Abtrennung der Kondensate einer niedrigeren Druckstufe geführt werden.

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