DE3617280C2

DE3617280C2 - Verfahren zur Gewinnung von Kohlenmonoxid

Info

Publication number: DE3617280C2
Application number: DE3617280A
Authority: DE
Inventors: German Kurz; Joachim Von Dipl Ing Dr Linde
Original assignee: CALORIC ANLAGENBAU GmbH
Current assignee: CALORIC ANLAGENBAU GMBH, 82166 GRAEFELFING, DE
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2006-05-24
Also published as: DE3617280A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Kohlenmonoxid entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (Zeitschrift "Chemie- Anlagen + Verfahren", September 1984, S. 41-42) dem sogenannten Calcor-Prozeß, wird das in dem Rohgas enthaltene CO₂ durch eine Laugenwäsche entfernt und anschließend in einer weiteren Verfahrens stufe das CO von dem H₂ getrennt. Das abgetrennte CO₂ wird in die erste Verfahrensstufe als sauerstoffliefernde Komponente für die Oxidation der Kohlenwasserstoffe zurückgeführt. Dieses Verfahren ist zwar wirtschaftlich, erfordert aber einen erheblichen apparativen Aufwand, der insbesondere bei kleinen oder nicht kontinuierlich be triebenen Anlagen die Herstellungskosten für das Kohlenmonoxid be trächtlich erhöht. Außerdem steht in vielen Fällen CO₂ aus anderen Quellen zur Verfügung, beispielsweise bei der Aufbereitung von Erdgas oder Synthesegas, bei der Herstellung von Ammoniak usw. Oftmals kann CO₂ auch sehr kostengünstig von außen bezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Ober begriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mit dem bei rela tiv geringem apparativen Aufwand ein Kohlenmonoxidgas in einer techni schen Qualität erzeugt werden kann, dessen Reinheit ausreicht, um es beispielsweise zur Herstellung von Phosgen, Polykarbonaten, Ameisen säure, Essigsäure und artverwandten Verbindungen zu verwenden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann gegenüber dem bekannten Ver fahren auf eine Verfahrensstufe, nämlich auf die gesonderte Abtrennung von CO₂ aus dem Rohgas, verzichtet werden, wodurch sich eine erheb lich apparative Vereinfachung ergibt, die eine beträchtliche Kosten senkung sowie eine Halbierung des Platzbedarfs zur Folge hat.

Das durch das Trennverfahren gereinigte Gas hat bereits eine sehr hohe CO₂ Konzentration. Wird eine noch höhere Konzentration von beispiels weise 99 Vol.-% gewünscht, so ist es möglich, in einem zweiten Trennver fahren den bereits im wesentlichen aus CO bestehenden ersten Gasstrom weiter zu reinigen, wobei das dort abgetrennte Gasgemisch wieder dem ersten Trennverfahren unterworfen wird.

Das bzw. die Trennverfahren arbeitet bzw. arbeiten vorzugsweise nach dem Prinzip der semipermeablen Membran.

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Anlage mit einer Trennstufe, und Fig. 2 zeigt eine Anlage mit zwei hintereinander geschalteten Trennstufen.

In Fig. 1 ist ein Reaktor 1 dargestellt, der innerhalb einer Heiz kammer 2 angeordnet ist, die von einem Brenner 3 beheizt wird. Der Brenner 3 wird durch eine Brennstoffleitung 4 beispielsweise mit Butan und durch eine Leitung 5 mit Verbrennungsluft versorgt. In den Reaktor 1 mündet eine Zuleitung 6, der durch eine Leitung 7 ein Kohlenwasserstoff gas, beispielsweise Erdgas, LPG, Naphta oder Methanol, und durch eine Leitung 8 eine sauerstoffliefernde Komponente, wie CO₂ oder CO₂ + Wasserdampf oder Wasserdampf, unter Druck zugeführt wird.

In dem Reaktor 1 wird durch endotherme katalytische Oxidation ein Roh gas erzeugt, das im wesentlichen aus CO, H₂, CO₂ und Wasserdampf be steht. Dieses Rohgas verläßt den Reaktor 1 durch eine Auslaßleitung 9 und durchströmt einen Kühler 10, in dem es etwa auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Das abgekühlte Rohgas durchströmt darauf einen Wasser abscheider 11, in welchem das kondensierte Wasser entfernt wird. Das Rohgas gelangt nun in eine Trennstufe 12, die eine semipermeable Mem bran 13 enthält und in der das Rohgas in einen ersten Gasstrom, be stehend im wesentlichen aus CO, und in einen zweiten Gasstrom, bestehend im wesentlichen aus H₂ und CO₂, getrennt wird. Das durch die Leitung 14 abströmende CO-reiche Gas hat einen CO-Anteil von etwa 90 Vol.-% Mit 15 ist die den zweiten Gasstrom führende Leitung bezeichnet.

Die Anlage gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß der Trennstufe 12 eine zweite Trennstufe 16 nachgeschaltet ist, die in der das CO-reiche Gas führenden Leitung 14 angeordnet ist und in der ein Gas mit noch höherer CO-Konzen tration bis beispielsweise 99 Vol.-% erzeugt wird. Diese Trennstufe weist wiederum eine semipermeable Membran 17 auf. Das Permeat wird aus der Trennstufe 16 durch eine Leitung 18 in die Zuleitung 19 zur ersten Trennstufe 12 zurückgeführt. In der Zuleitung 19 ist zwischen der Ein mündung der Leitung 18 in die Leitung 19 und der Trennstufe 12 ein Ver dichter 20 vorgesehen, um die Gase auf den für die Trennung erforderli chen Druck zu bringen. Die Zuführung des Kohlenwasserstoffgases und der sauerstoffliefernden Komponente durch die Leitungen 7 und 8 kann in die sem Fall mit geringen Drücken zur Überwindung des Strömungswiderstandes des Reaktors 1 erfolgen.

Das aus der ersten Trennstufe 12 durch die Leitung 15 austretende Permeat wird in diesem Fall in die Brennstoffleitung 4 des Brenners 3 zurückgeführt, da es durch den Anteil an H₂ einen Brennwert aufweist.

Falls die semipermeable Membran 13 in der ersten Trennstufe 12 wasser empfindlich ist, empfiehlt sich die Anordnung eines Trockners 22 in der Zuleitung 19 zur ersten Trennstufe 12.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit einer semipermeablen Membran hat den Vorteil, daß der Systemdruck des Rohgases für das CO-reiche Gas erhalten bleibt, so daß eine Nachverdichtung desselben bei Verfahren, die CO-Gas unter hohem Druck benötigen, wie beispielsweise Verfahren zur Herstel lung von Ameisensäure, entfällt.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Kohlenmonoxid durch endotherme katalytische Oxidation von Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von CO₂ oder in Gegenwart von CO₂ und Wasserdampf oder in Gegenwart von Wasserdampf als sauerstoffliefernder Komponente, wobei ein im wesentlichen aus CO, H₂, CO₂ und Wasserdampf bestehendes Rohgas erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas zunächst auf etwa Umgebungstemperatur abgekühlt, das dabei kondensierte Wasser abgeschieden, und dann das Gasgemisch in einem anschließenden ersten Trennverfahren in einen ersten Gasstrom, bestehend im wesentlichen aus CO, und in einen zweiten Gasstrom, bestehend im wesentlichen aus H₂ und CO₂, getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gasstrom in einem zweiten Trennverfahren in einen dritten, fast ausschließlich aus CO bestehenden Gasstrom und einen vierten, ein Gasgemisch enthaltenden Gasstrom aufgeteilt und auch der vierte Gasstrom wieder dem ersten Trennverfahren unterworfen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Trennverfahren nach dem Prinzip der semipermeablen Membran arbeitet bzw. arbeiten.