DE3247782C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerlegen eines Wasserstoff, C1+-Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasgemisches bei tiefen Temperaturen zur weiteren Verarbeitung in der Methanolsynthese.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, Nr. 51, 1982, Seiten 7 bis 9 beschrieben. Vorgereinigtes, d. h. von CO₂, H₂S und gegebenenfalls COS-befreites Gas wird nach adsorptiver Entfernung von Spurenverunreinigungen soweit abgekühlt, daß CO sowie die Begleitkomponenten Ar, N₂ und CH₄ auskondensieren. Das Kondensat wird zur Abtrennung von noch mitgelöstem Wasserstoff eine Wasserstoffstripper zugeführt. Das entgaste Kondensat wird sodann in eine Methan-CO-Trennsäule eingespeist. Das als Sumpfprodukt gewonnene Methan wird als Brenngas abgegeben. Rein-CO, das vom Kopf der Trennkolonne abzieht, wird nach Anwärmung auf den Abgabedruck verdichtet. Ein CO-Kreislaufstrom wird in den Prozeß zurückgeführt und verflüssigt. Er dient teils als Rücklauf für die Methan-CO-Trennkolonne, teilt als Kältemittel.
Bei diesem Verfahren wird das im Rohgas enthaltende Kohlenmonoxid getrennt vom Wasserstoff unter reduziertem Druck gewonnen und wieder komprimiert. Soll jedoch das bei der Tieftemperaturzerlegung gewonnene CO für die Methanolsynthese verwendet werden, so bedeutet dies einen zusätzlichen Energieaufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem auf energetisch günstige und somit kostensparende Weise das Kohlenmonoxid möglichst weitgehend in dem für die Methanolsynthese zu verwendenden Druckgas verbleibt und der mit den C1+-Kohlenwasserstoffen abgetrennte und bei reduziertem Druck gewonnene Kohlenmonoxidanteil minimiert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gasgemisch abgekühlt und anschließend einer Waschsäule zur Auswaschung der C1+-Kohlenwasserstoffe mit flüssigem CO zugeführt wird, das mit C1+-Kohlenwasserstoffen beladene CO als Sumpfprodukt von der Säule abgezogen und zu einer C1+-Trennsäule geführt und ein Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendes Kopfprodukt aus der Waschsäule gewonnen wird.
Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung einer CO-Wäsche der Kohlenmonoxidanteil des Rohgases im gewaschenen Gas gehalten werden kann. Dabei liegt die Kopftemperatur der Waschsäule höher und somit energetisch günstiger einstellbar. Weiterhin ist der von den C1+-Kohlenwasserstoffen abzutrennende Kohlenmonoxidanteil reduziert, wodurch sich eine kleinere Trennsäule und geringerer Energieaufwand ergeben.
Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das verwendete flüssige CO aus einem CO-Kreislauf zugeführt wird.
Bevorzugt werden die C1+-Kohlenwasserstoffe bis auf einen Restgehalt von 0,05 bis 0,2 Mol-%, vorzugsweise 0,08 bis 0,12 Mol-%, ausgewaschen. Das auf diese Weise gewonnene Kopfprodukt kann damit direkt einer Methanolsyntheseanlage zugeführt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, das Sumpfprodukt der Waschsäule auf einen Zwischendruck zu entspannen, der so gelegt wird, daß durch diese Verfahrensweise noch mitgelöste Anteile von Wasserstoff vor der Trennung des CO von den C1+-Kohlenwasserstoffen weitgehend abgetrennt werden. Die dabei freigesetzte gasförmige Fraktion wird abgezogen und in das Rohgas zurückgeführt. Die verbleibende Flüssigkeit wird der C1+-CO-Trennsäule zugeführt. Um gelösten Wasserstoff noch vollkommener aus der Flüssigkeit zu entfernen, wird vorgeschlagen, die zwischenentspannte Flüssigkeit zu beheizen.
Das als Kopfprodukt von der C1+-CO-Trennsäule abgezogene CO wird angewärmt, verdichtet und nach erneuter Abkühlung zum Teil als Heizmedium für die Trennsäule und zum Teil zur Kälteerzeugung verwendet. Insbesondere wird der bei der Beheizung der Trennsäule kondensierte CO-Strom als Rücklaufflüssigkeit für die Waschsäule und die C1+-CO-Trennsäule verwendet.
Für den Fall, daß der Verfahrensdruck in der Waschsäule über dem auf die Bedürfnisse der Sumpfheizung der Trennsäule einzustellenden CO-Kreislaufdruck liegt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das flüssige CO vor Einspeisung in die Waschsäule auf den gegenüber dem des Kreislauf-CO erhöhten Verfahrensdruck zu fördern.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, bei der Abkühlung des Gasgemisches ein mit C1+-Kohlenwasserstoffen angereichertes Vorkondensat zu gewinnen und separat in die C1+-CO-Trennsäule einzuführen. Hierdurch ergeben sich Verbesserungen der Rektifikationsverhältnisse und damit Einsparungen an Energieaufwand bei der C1+-CO-Trennung.
Zur Reduzierung des Wasserstoff- und Kohlenmonoxidgehaltes im Sumpfprodukt der Waschsäule ist überdies vorgesehen, den Sumpf der Waschsäule mittels Rohgas oder CO-Kreislaufgas zu beheizen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere bei der Gewinnung eines methanfreien H₂-CO-Gemisches aus Rohmethanolsynthesegas angewendet.
Im folgenden sei das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
CO₂- und H₂O-freies Rohgas, das Wasserstoff, C1+-Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid enthält, wird über Leitung 1 herangeführt und in einem Wärmetauscher 2 gegen kaltes Zerlegungsprodukte abgekühlt. Hierbei tritt eine Teilkondensation der C1+-Kohlenwasserstoffe auf.
Der abgekühlte Gasstrom tritt sodann über Leitung 3 mit einer Temperatur von 108 K in eine Waschsäule 4 ein. Am Kopf der Waschsäule wird flüssiges CO aus Leitung 5 mit einer Temperatur von 100 K aufgegeben. Das flüssige CO nimmt aus dem nach oben strömenden Gas C1+-Kohlenwasserstoffe und etwas Wasserstoff und Inerte, wie Stickstoff auf. Am Kopf der Waschsäule 4 wird über Leitung 6 ein Wasserstoff- und Kohlenmonoxid sowie noch 0,1 Mol-% C1+-Kohlenwasserstoffe enthaltendes Kopfprodukt abgezogen und einer Methanolsyntheseanlage zugeführt.
Das Sumpfprodukt der Waschsäule 4 abgezogen, auf einen Zwischendruck von 6 bar entspannt (8) und einem Abscheider 9 zugeführt. Das bei der Entspannung freiwerdende wasserstoffreiche Gas wird über Leitung 10 abgezogen. Die verbleibende Flüssigkeit, C1+-Kohlenwasserstoffe und CO, wird teilweise über Leitung 11 nach weiterer Entspannung (12) auf 3 bar direkt einer Trennsäule 13 zugeführt. Ein anderer Teil der Flüssigkeit wird über Leitung 14 nach teilweiser Verdampfung im Wärmetauscher 2 ebenfalls in die Trennsäule 13 eingespeist.
Vom Sumpf dieser Trennsäule 13 werden über Leitungen 15 a und 15 b die reinen C1+-Kohlenwasserstoffe teils gasförmig, teils flüssig abgezogen und als SNG abgegeben.
Das Kopfprodukt in Leitung 16 der Trennsäule ist CO. Der größte Teil des CO wird zusammen mit Entspannungsgas aus einer Expansionsturbine 17 und Leitung 18 über Leitung 16 in Wärmetauscher 19 und 20 angewärmt. Der andere Teil kann über Leitung 21 in Wärmetauscher 2 angewärmt werden. Nach der Anwärmung wird das CO verdichtet (22) und vorwiegend wieder in die Anlage zurückgeführt. Ein kleiner Teilstrom kann über Leitung 23 dem Methanolsynthesegas zur Feineinstellung der Synthesegaszusammensetzung in Leitung 6 zugemischt werden.
Der komprimierte CO-Kreislaufstrom in Leitung 24 dient nach Abkühlung im Wärmetauscher 20 teils der Kälteerzeugung in der Expansionsturbine 17, teils über Leitung 24 der Beheizung der Trennsäule 13. Der im Verdampfer 26 der Trennsäule 13 kondensierte CO-Strom bildet die Rücklaufflüssigkeiten für die beiden Säulen 13 und 4 über Leitung 27 bzw. 5. Gegebenenfalls kann das über Leitung 5 der Waschsäule 4 zugeführte CO mit einer gestrichelt dargestellten Pumpe 28 auf den Verfahrensdruck gefördert werden.
In der folgenden Tabelle ist eine Stoffbilanz für das erfindungsgemäße Verfahren zusammengestellt.
Tabelle

Claims (10)

1. Verfahren zum Zerlegen eines Wasserstoff, C1+-Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasgemisches bei tiefen Temperaturen zur weiteren Verarbeitung in der Methanolsynthese, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch abgekühlt und anschließend einer Waschsäule zur Auswaschung der C1+-Kohlenwasserstoffe mit flüssigem CO zugeführt wird, das mit C1+-Kohlenwasserstoffen beladene CO als Sumpfprodukt von der Säule abgezogen und zu einer C1+-Trennsäule geführt und ein Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendes Kopfprodukt gewonnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte flüssige CO aus einem CO-Kreislauf zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die C1+-Kohlenwasserstoffe bis auf einen Restgehalt von 0,05 bis 0,2 Mol-%, vorzugsweise 0,08 bis 0,12 Mol-% ausgewaschen werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sumpfprodukt auf einen Zwischendruck entspannt, die dabei freigesetzte gasförmige Fraktion abgezogen und in das Rohgas zurückgeführt und die verbleibende Flüssigkeit der C1+-Trennsäule zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischenentspannte Sumpfprodukt beheizt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das als Kopfprodukt von der C1+-CO-Trennsäule abgezogene CO angewärmt, verdichtet und nach erneuter Abkühlung zum Teil als Heizmedium für die Trennsäule und zum Teil zur Kälteerzeugung verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Beheizung der Trennsäule kondensierte CO-Strom als Rücklaufflüssigkeit für die Waschsäule und die C1+-CO-Trennsäule verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige CO vor Einspeisung in die Waschsäule auf einen gegenüber dem des Kreislauf-CO erhöhten Verfahrensdruck gefördert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abkühlung des Gasgemisches ein mit C1+-Kohlenwasserstoffen angereichertes Vorkondensat gewonnen und separat in die C1+-CO-Trennsäule eingeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung des Wasserstoff- und Kohlenmonoxidgehaltes in dem Sumpfprodukt die Waschsäule am Sumpf mittels Rohgas oder Kreislauf-CO beheizt wird.
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