DE3801712A1 - Process for purifying a gas mixture - Google Patents

Process for purifying a gas mixture

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Abstract

A process is described for purifying a gas mixture which is essentially composed of hydrogen and which contains, e.g., carbon monoxide, methane and argon as impurities, by scrubbing with liquid nitrogen in a scrubbing column composed of two sections. In order to be able to further process, simply and without high capital expenditure, the residual gases formed in the scrubber which contain, in particular, CO, argon and CH4, it is proposed that the liquid nitrogen is added in an amount which is sufficient to almost completely scrub out the carbon monoxide and that a carbon monoxide-enriched portion of the scrubbing liquid is taken off between the upper and lower sections, the amount taken off being measured in such a way that the residual amount of scrubbing medium remaining in the lower section of the scrubbing column is sufficient to scrub the methane out of the gas mixture but to leave the majority of the carbon monoxide still in the gas mixture. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines im wesentlichen aus Wasserstoff bestehenden Gasgemisches, das z.B. Kohlenmonoxid, Methan und Argon als Verunreinigungen enthält, durch Wäsche mit flüssigem Stickstoff in einer aus zwei Abschnitten bestehenden Waschkolonne. Dabei wird der flüssige Stickstoff auf den oberen Abschnitt der Waschkolonne aufgegeben. Des weiteren wird zumindest eine der bei der Wäsche entstehenden Fraktionen einer Synthese oder einer weiteren Auftrennung zugeführt.The invention relates to a method for cleaning a im essentially consisting of hydrogen gas mixture, e.g. Contains carbon monoxide, methane and argon as impurities, by washing with liquid nitrogen in one of two Sections existing scrubbing column. This is the liquid Nitrogen on the upper section of the wash column given up. Furthermore, at least one of the laundry resulting fractions of a synthesis or another Separation supplied.

Ein derartiges Verfahren wird in der DE-PS 9 47 711 beschrieben. Insbesondere wird in dem bekannten Verfahren etwa im oberen Teil der unteren Hälfte der Waschsäule über einen Seitenabzug eine kohlenmonoxidarme Stickstofffraktion in flüssiger Form entnommen, um so die Kohlenmonoxidkonzentration in der verunreinigten Waschflüssigkeit, welche am Sumpf der Waschsäule abgezogen wird, zu erhöhen.Such a method is described in DE-PS 9 47 711. In particular, in the known method approximately in the upper Part of the lower half of the wash column via a side take-off a low carbon monoxide nitrogen fraction in liquid form taken to the carbon monoxide concentration in the contaminated washing liquid, which at the bottom of the washing column is deducted, increase.

Da es sich bei dem bekannten Verfahren um ein Verfahren aus den 50iger Jahren handelt, wird dabei aus Sicherheitsgründen und mangelnder Berechenbarkeit mit einem wesentlichen Überschuß an flüssigem Stickstoff gearbeitet, was einerseits die Waschsäulen­ höhe günstig beeinflußt, andererseits aber zu einer erheb1ichen CO-Verdünnung im Sumpf der Waschsäule führt. Der Seitenabzug hat daher in dem bekannten Verfahren den Zweck, den überschüsssigen Waschstickstoff abzuführen. Dieses kommt auch darin zum Ausdruck, daß die Kohlenmonoxidkonzentration in der entnommenen Fraktion nur maximal 5% beträgt.Since it is in the known method is a method from the 50s, it is worked for safety reasons and lack of predictability with a substantial excess of liquid nitrogen, which on the one hand affects the wash column height low, but on the other hand to a levy 1 COEN dilution in the bottom of the wash column leads. The side draw has therefore in the known method the purpose to dissipate the excess scrubbing nitrogen. This is also expressed by the fact that the carbon monoxide concentration in the withdrawn fraction is only a maximum of 5%.

Durch das bekannte Verfahren wird zwar die CO-Konzentration im Sumpf und damit der Heizwert dieser Restgasfraktion maximiert, der heute aus wirtschaftlichen Gründen erwünschte Einsatz des CO für andere als Heizzwecke wird durch das bekannte Verfahren jedoch nur unwesentlich erleichtert, da die Sumpffraktion nach wie vor das gesamte im Einsatzgas enthaltene Argon und Methan enthält und das CO daher vor einer Wiederverwendung erst aufwendig abgetrennt werden muß.Although the CO concentration in the Sump and thus the calorific value of this residual gas fraction maximized, the today for economic reasons desired use of the CO for purposes other than heating is by the known method However, only slightly relieved, since the bottom fraction after as before all the argon and methane contained in the feed gas Therefore, the CO is not reused until it is reused consuming must be separated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Aufarbeitung des Restgases aus der Stickstoffwäsche wesentlich vereinfacht und damit kostengünstiger wird, insbesondere daß die CO-Rückgewinnung und die weitere Auftrennung des Sumpfes erleichtert werden.The invention is therefore based on the object, a method of the type mentioned above to improve so that the Processing of the residual gas from the nitrogen scrubbing essential simplified and thus cheaper, in particular that CO recovery and further separation of the sump be relieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der flüssige Stickstoff in einer Menge aufgegeben wird, die zur nahezu vollständigen Auswaschung des Kohlenmonoxids ausreicht und daß zwischen dem oberen und unteren Abschnitt eine mit Kohlenmonoxid angereicherte Teilmenge der Waschflüssigkeit entnommen wird, wobei die Entnahmemenge so bemessen wird, daß die auf dem unteren Abschnitt der Waschkolonne aufgegebene Waschmittelrestmenge ausreicht, um aus dem Gasgemisch zwar das Methan auszuwaschen, aber den Großteil des Kohlenmonoxids noch im Gasgemisch zu belassen.This object is achieved in that the liquid nitrogen is added in an amount to the almost complete leaching of the carbon monoxide is sufficient and that between the upper and lower section one with Carbon monoxide-enriched subset of the washing liquid  is removed, wherein the removal amount is measured so that the discontinued on the lower portion of the wash column Detergent residue is sufficient to from the gas mixture while the Methane, but most of the carbon monoxide still to remain in the gas mixture.

Grundlage der Erfindung ist die Überlegung, daß beim bekannten Verfahren das Kohlenmonoxid zusammen mit den Verunreinigungen Argon und Methan aus dem Sumpf der Waschsäule abgezogen wird. Damit ist eine direkte Weiterverwendung nur als Heizgas möglich, was aber aufgrund des relativ hohen CO-Anteils im Restgas wirtschaftlich ungünstig ist. Die weitere CO-Abtrennung bedeutet erheblichen zusätzlichen apparativen Aufwand, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden kann.Basis of the invention is the consideration that in the known Process the carbon monoxide along with the impurities Argon and methane is withdrawn from the bottom of the wash column. This is a direct re-use only as a heating gas possible, but due to the relatively high proportion of CO in the Residual gas is economically unfavorable. The further CO separation means considerable additional equipment expense, with the method according to the invention can be avoided.

Als besonders günstig im Hinblick auf die Weiterverarbeitung hat es sich erwiesen, daß die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt der Waschkolonne entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit mindestens 20% CO enthält.As particularly favorable in terms of further processing it has been proven that the between the upper and the Lower portion of the wash column removed subset of Washing liquid contains at least 20% CO.

Die räumliche Teilung der Waschkolonne in zwei Abschnitte wird beispielsweise durch einen Kaminboden erreicht, der im mittleren Teil der unteren Hälfte der Waschkolonne installiert ist, und der es ermöglicht, die aus dem oberen Abschnitt anfallende Waschmittelmenge auf den Seitenabzug und auf den unteren Abschnitt aufzuteilen. Es ist günstig, die Waschmittelmenge für den unteren Abschnitt so zu bemessen, daß in diesem aus dem Gasgemisch mindestens das Methan vollständig ausgewaschen wird. Durch entsprechende Wahl der Waschmittelmenge im unteren Abschnitt kann der Seitenabzug, d.h. die CO-reiche Fraktion, beliebig wenig Methan enthalten. The spatial division of the wash column into two sections becomes For example, achieved by a fireplace floor, in the middle part of the lower half of the wash column installed is, and that makes it possible from the top section amount of detergent on the side offtake and on the split the lower section. It is cheap, the Detergent amount for the lower section to be measured so that in this from the gas mixture at least the methane completely is washed out. By appropriate choice of Detergent amount in the lower section may be the side draw, i. the CO-rich fraction, any amount of methane.  

Besonders vorteilhaft ist eine Verfahrensführung derart, daß die CO-reiche Fraktion wenige ppm CH4 enthält, eventuell sogar unter 1 ppm. Dieses wiederum begünstigt es außerordentlich, die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt der Waschkolonne entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit erfindungsgemäß zur Gewinnung einer Rein-CO-Fraktion einer Druckwechseladsorption zuzuführen. ln diesem Zusammenhang ist außerdem vorgesehen, daß die entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit vor Eintritt in die Druckwechseladsorptionsanlage entspannt - beispielsweise in einem Entspannungsbehälter - und der dabei freigesetzte Wasserstoff rückgeführt wird.A process procedure is particularly advantageous such that the CO-rich fraction contains a few ppm CH 4 , possibly even less than 1 ppm. This in turn favors extraordinarily, according to the invention, to supply the subset of the washing liquid withdrawn between the upper and the lower section of the scrubbing column in order to obtain a pure CO fraction of a pressure swing adsorption. In this context, it is also provided that the removed portion of the washing liquid before entering the pressure swing adsorption relaxed - for example, in a flash tank - and the released hydrogen is recycled.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt der Waschkolonne entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit einer CO-Shift-Konvertierung zwecks Gewinnung von Wasserstoff zugeführt.According to a further preferred embodiment of the The method according to the invention is that between the upper and The lower portion of the wash column removed subset of Washing liquid of a CO shift conversion for the purpose of recovery supplied by hydrogen.

lm Hinblick auf eine möglichst vollständige und vielfältige Verwendung der bei der Wäsche entstandenen Fraktionen ist es zweckmäßig, die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt der Waschkolonne entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit zum einen Teil einer CO-Shift-Konvertierung zwecks Gewinnung von Wasserstoff sowie zum anderen Teil zur Gewinnung einer Rein-CO-Fraktion einer Druckwechseladsorption zuzuführen.With a view to as complete and diverse as possible Use of the resulting fractions in the laundry is appropriate, between the upper and the lower section The wash column removed subset of the washing liquid for a part of a CO shift conversion for the purpose of obtaining Hydrogen and the other part to obtain a Pure CO fraction to supply a pressure swing adsorption.

Eine größtmögliche Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich in vorteilhafter Weise erreichen, indem die im Sumpf der Waschkolonne entstehende Fraktion einer Argongewinnung zugeführt wird. The greatest possible efficiency of the invention Method can be achieved in an advantageous manner by the resulting in the bottom of the wash column fraction of a Argon recovery is supplied.  

Damit bietet das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt den Vorteil, daß durch die Abgabe zweiter getrennter Waschmittelströme die Aufarbeitung des Restgases aus der Stickstoffwäsche wesentlich erleichtert bzw. kostengünstiger wird, da der Hauptanteil des Kohlenmonoxids nicht erst mit dem Argon und dem Methan vermischt und als gemeinsamer Strom abgegeben wird. Auch ist der lnvestitionsmehraufwand gegenüber dem bekannten Verfahren gering und es entstehen keine zusätzlichen Betriebskosten.Thus, the inventive method offers the total Advantage that separated by the second dispensing Detergent streams the workup of the residual gas from the Nitrogen washing much easier or cheaper is because the main part of carbon monoxide not only with the Argon and the methane mixed and as a common stream is delivered. Also, the investment overhead is opposite the known method low and there are none additional operating costs.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei allen Verfahren zur Reinigung von im wesentlichen aus Wasserstoff bestehenden Gasgemischen, bei denen eine Wäsche mit flüssigem Stickstoff Bestandteil ist, einsetzbar. Eines der wesentlichen Verfahren ist dabei das Verfahren zur Gewinnung von NH3-Synthesegas.The process according to the invention can be used in all processes for the purification of gas mixtures consisting essentially of hydrogen, in which a wash with liquid nitrogen is a constituent. One of the essential processes is the process for obtaining NH 3 synthesis gas.

Im folgenden sei das erfindungsgemäße Verfahren anhand von drei schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.In the following, the method according to the invention is based on three illustrated schematically illustrated embodiments.

Hierbei zeigtThis shows

Fig. 1 eine Stickstoffwäsche mit H2-Rückführung und Rein-CO-Gewinnung durch Druckwechseladsorption. Fig. 1 is a nitrogen scrubbing with H 2 recycling and pure CO recovery by pressure swing adsorption.

Fig. 2 die Einbindung einer Stickstoffwäsche mit Vorwäsche in eine NH3-Gewinnungsanlage. Fig. 2, the integration of a nitrogen scrubbing with prewashing in a NH 3 extraction plant.

Fig. 3 eine Stickstoffwäsche mit CO-Rückführung und Rein-CO-Gewinnung durch Druckwechseladsorption. Fig. 3 is a nitrogen scrubbing with CO recycling and pure CO recovery by pressure swing adsorption.

Gemäß Fig. 1 wird über Leitung 1 ein Rohgasgemisch bestehend ausReferring to FIG. 1, a crude gas mixture is consisting via line 1

96,72% H₂
 0,18% N₂,
 2,31% CO,
 0,55% Argon und
 0,24% CH₄96.72% H₂
0.18% N₂,
2.31% CO,
0.55% argon and
0.24% CH₄

bei einer Temperatur von 85K und einem Druck von 73,4 bar einer Waschkolonne 2 zugeführt. Der Waschkolonne 2 wird am Kopf über Leitung 3 flüssiger Hochdruck-Stickstoff, der noch mit 0,02% Argon und 0,001% O2 verunreinigt ist, mit einer Temperatur von ebenfalls 85K als Waschmittel aufgegeben.fed at a temperature of 85K and a pressure of 73.4 bar a wash column 2 . The scrubbing column 2 is charged at the top via line 3 liquid high-pressure nitrogen, which is still contaminated with 0.02% argon and 0.001% O 2 , with a temperature of also 85K as a detergent.

Ein Kaminboden 4, der im unteren Drittel der Waschkolonne 2 installiert ist, unterteilt die Waschkolonne 2 in zwei Abschnitte derart, daß oberhalb des Kaminbodens 4 eine theoretische Bodenzahl von 26 und darunter eine theoretische Bodenzahl von 6 erreicht wird. Auf diese Weise verläßt ein Gasgemisch mit 91,19% H2, 8,81% N2 sowie 1 ppm CO und 10 ppm Ar über Kopf die Waschkolonne 2 via Leitung 5 bei einer Temperatur von 80,5K. Bei Einsatz dieses Gasgemisches als Synthesegas für eine NH3-Gewinnung besteht die Möglichkeit mittels über Leitung 6 herangeführtem Hochdruck-Stickstoff ein stöchiometrisches Gemisch herzustellen.A chimney tray 4 , which is installed in the lower third of the wash column 2 , divides the wash column 2 into two sections in such a way that above the chimney tray 4 a theoretical plate number of 26 and below a theoretical plate number of 6 is achieved. In this way leaves a gas mixture with 91.19% H 2 , 8.81% N 2 and 1 ppm CO and 10 ppm Ar overhead the scrubbing column 2 via line 5 at a temperature of 80.5K. When using this gas mixture as synthesis gas for a NH 3 extraction, it is possible to produce a stoichiometric mixture by means of line 6 brought high-pressure nitrogen.

Oberhalb des Kaminbodens 4 wird eine mit Kohlenmonoxid angereicherte Fraktion über einen Seitenabzug 7 abgezogen und nachdem ein Teilstrom 8 hiervon wieder in den unteren Teil der Waschkolonne 2 rückgeführt worden ist, einem Entspannungsbehälter 9 mit einer Temperatur von 80,6K zugeführt. Nach der Entspannung auf z.B. 25 bar wird über Leitung 10 ein im wesentlichen nur noch Wasserstoff enthaltender Gasstrom mit folgender Zusammensetzung:Above the chimney tray 4 , a carbon monoxide-enriched fraction is withdrawn via a side draw 7 and after a partial stream 8 thereof has been returned to the lower part of the wash column 2 , fed to a flash tank 9 with a temperature of 80.6K. After the expansion to, for example, 25 bar, a substantially only hydrogen-containing gas stream having the following composition is introduced via line 10 :

90%90% H₂,H₂, 6,37%6.37% N₂,N₂, 3,28%3.28% CO,CO, 0,36%0.36% Argonargon

abgezogen und beispielsweise zu einer - nichtdargestellten - Sauergaswäsche innerhalb einer NH3-Gewinnungsanlage rückgeführt.withdrawn and recycled, for example, to a - not shown - acid gas scrubbing within a NH 3- recovery plant.

Vom Boden des Entspannungsbehälters 9 wird eine nahezu CH4-freie kohlenmonoxidreiche Fraktion (Leitung 11) abgezogen, welcheFrom the bottom of the flash tank 9 , a nearly CH 4 -free carbon monoxide-rich fraction (line 11 ) is withdrawn, which

4,89%4.89% H₂H₂ 51,01%51.01% N₂,N₂, 37,48%37.48% COCO 6,61%6.61% Argon undArgon and 20 ppm20 ppm CH₄CH₄

enthält, und einer nicht näher dargestellten Druckwechseladsorption (DWA) 12 zur Gewinnung von Rein-CO zugeführt wird. Über Leitungen 13 und 14 werden das Rein-CO als Produkt und ein verbleibendes Restgas aus der DWA abgeführt.contains, and a pressure swing adsorption (DWA) 12, not shown, for the production of pure CO is supplied. Via lines 13 and 14 , the pure CO are discharged as a product and a residual gas remaining from the DWA.

Die dritte bei der Stickstoffwäsche entstehende Fraktion wird am Sumpf der Waschkolonne 2 mit 82,8K und und 73,4 bar abgezogen (Leitung 15) und hat folgende Zusammensetzung: The third fraction resulting from the nitrogen scrubbing is withdrawn at the bottom of the scrubbing column 2 at 82.8K and 73.4 bar (line 15 ) and has the following composition:

 9,48% H₂,
 2,15% N₂,
43,45% CO,
21,48% Argon und
23,45% CH₄.9.48% H₂,
2.15% N₂,
43.45% CO,
21.48% argon and
23.45% CH₄.

Somit wird deutlich, daß die Sumpffraktion praktisch das gesamte Methan enthält.Thus, it is clear that the bottom fraction practically the contains entire methane.

Die bei der Wäsche entstehenden Fraktionen (Leitungen 5, 10, 11 und 15) werden allesamt in einem Wärmetauscher 16 zur Abkühlung des Rohgasgemisches 1 sowie des Hochdruck-Stickstoffs 3 auf die Arbeitstemperatur der Stickstoffwäsche eingesetzt. Bei entsprechend hohem Abgabedruck der Restgasströme (Leitung 11 und 15) kann es erforderlich sein, die Kältebilanz der Anlage durch Zuführung von flüssigem Stickstoff über Leitung 17 auszugleichen.The fractions formed in the washing (lines 5 , 10 , 11 and 15 ) are all used in a heat exchanger 16 for cooling the crude gas mixture 1 and the high-pressure nitrogen 3 to the operating temperature of nitrogen scrubbing. With a correspondingly high discharge pressure of the residual gas flows (lines 11 and 15 ), it may be necessary to compensate the cold balance of the system by supplying liquid nitrogen via line 17 .

Fig. 2 zeigt schematisch die Einbindung einer erfindungsgemäßen, vorstehend anhand von Fig. 1 bereits beschriebenen Stickstoffwäsche (im gestrichelten Bereich) in eine NH3-Synthesegasanlage, wobei die einzelnen Anlagenteile nicht näher dargestellt sind. Gleiche Elemente der Stickstoffwäsche haben dabei die gleiche Bezeichnung erhalten wie in Fig. 1. Fig. 2 shows schematically the integration of a nitrogen wash according to the invention, based already described above of Fig. 1 (the hatched area) in an NH 3 -Synthesegasanlage, wherein the individual system parts are not shown in detail. The same elements of nitrogen scrubbing have been given the same designation as in FIG. 1.

Der Rohstoff (z.B. Kohle oder Öl) aus Leitung 30 der dargestellten Ammoniakanlage wird durch partielle Oxidation 27 vergast. Der hierfür notwendige Sauerstoff wird über Leitung 29 vom Luftzerleger 28 herangeführt. Dieser liefert gleichzeitig den für die Wäsche notwendigen Stickstoff (Leitung 3). Das so erzeugte Rohgas wird einer CO-Shift-Konvertierung 23 und einer Sauergasentfernung durch eine kalte Methanolwäsche 26 unterworfen. The raw material (eg coal or oil) from line 30 of the ammonia plant shown is gasified by partial oxidation 27 . The necessary oxygen is supplied via line 29 from the air separator 28 . This supplies at the same time the nitrogen necessary for the laundry (line 3 ). The raw gas thus produced is subjected to a CO shift conversion 23 and an acid gas removal by a cold methanol washing 26 .

In der Methanolwäsche 26 bereits vorgekühlt, gelangt das Rohgas dann über Leitung 1 in die Stickstoffwäsche, deren Ausführung praktisch identisch ist mit der bereits gemäß Fig. 1 beschriebenen, nur wird bei dieser Anwendung der Seitenstrom 7 nicht entspannt um eine Wasserstoffrückführung zu gewinnen, vielmehr wird der Seitenstrom 7 durch die Pumpe 31 auf einen so hohen Druck gepumpt, daß die CO-reiche Fraktion über Leitung 22 vor die CO-Shift-Konvertierung 23 zurückgeführt werden kann. Außerdem kann bei Bedarf das Sumpfprodukt der Waschkolonne 2 über Leitung 15 einer nicht näher dargestellten Argongewinnung 18 zugeführt werden. In diesem Fall wird über Leitung 13 flüssiges Argon als Produkt abgegeben, während das verbleibende Restgas über Leitung 20 abgeführt wird.In the methanol wash 26 already pre-cooled, the crude gas then passes via line 1 in the nitrogen scrubbing, whose execution is virtually identical to that already described in FIG. 1, only in this application, the side stream 7 is not relaxed to win a hydrogen recirculation, but rather the side stream 7 pumped by the pump 31 to such a high pressure that the CO-rich fraction via line 22 before the CO shift conversion 23 can be recycled. In addition, if necessary, the bottom product of the scrubbing column 2 can be supplied via line 15 to an argon production 18, not shown. In this case, liquid argon is discharged as product via line 13 , while the remaining residual gas is removed via line 20 .

Das für die NH3-Synthese notwendige Stickstoff-Wasserstoff­ hältnis wird durch Zugabe von weiterem Stickstoff (über Leitung 6) in die Leitung 5 zum Kopfprodukt der Waschkolonne 2 eingestellt. Das so erzeugte NH3-Synthesegas wird zunächst im Wärmetauscher 16 auf die Arbeitstemperatur der Sauergaswäsche 26 angewärmt. Die weitere Anwärmung des Synthesegases auf Umgebungstemperatur erfolgt teilweise im Tauscher 21 gegen Stickstoff, teilweise innerhalb der Sauergaswäsche 26 gegen Rohgas, bevor der wiedervereinigte Gesamtstrom über Leitung 33 der nicht näher dargestellten NH3-Synthese 25 zugeführt wird.The necessary for the NH 3 synthesis nitrogen-hydrogen ratio is adjusted by addition of further nitrogen (via line 6 ) in the line 5 to the top product of the wash column 2 . The NH 3 synthesis gas thus produced is first heated in the heat exchanger 16 to the working temperature of the sour gas scrubber 26 . The further heating of the synthesis gas to ambient temperature is carried out partially in the exchanger 21 against nitrogen, partially within the sour gas wash 26 against crude gas, before the reunited total flow through line 33 of the not shown NH 3 synthesis 25 is supplied.

Das Verfahren gemäß Fig. 3 ist praktisch identisch mit dem gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme, daß die mit Kohlenmonoxid angereicherte Fraktion 7 nicht entspannt wird, sondern daß ein Teilstrom 18 hiervon vor die CO-Shift-Konvertierung einer NH3-Gewinnung (nicht dargestellt) rückgeführt und der verbleibende Teilstrom 11 - analog Fig. 1 - einer Druckwechseladsorption 12 zugeführt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dabei das Rohgasgemisch über Leitung 1 mit 83K und 45 bar aufgegeben. The process of FIG. 3 is virtually identical to that of FIG. 1, except that carbon monoxide-enriched fraction 7 is not depressurized, but that a substream 18 thereof before the CO shift conversion of a NH 3 extraction (not shown) and the remaining partial flow 11 - analogous to FIG. 1 - a pressure swing adsorption 12 is supplied. In the present embodiment, while the crude gas mixture is fed via line 1 with 83K and 45 bar.

Die Zusammensetzungen der in die Waschkolonne 2 ein- oder austretenden Fraktionen sind dabei folgende:The compositions of the fractions entering or leaving the scrubber column 2 are as follows:

Claims (7)

1. Verfahren zum Reinigen eines im wesentlichen aus Wasserstoff bestehenden Gasgemisches, das z.B. Kohlenmonoxid, Methan und Argon als Verunreinigungen enthält, durch Wäsche mit flüssigem Stickstoff in einer aus zwei Abschnitten bestehenden Waschkolonne, wobei der flüssige Stickstoff auf den oberen Abschnitt der Waschkolonne aufgegeben wird und zumindest eine der bei der Wäsche entstehenden Fraktionen einer Synthese oder einer weiteren Auftrennung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Stickstoff in einer Menge aufgegeben wird, die zur nahezu vollständigen Auswaschung des Kohlenmonoxids ausreicht und daß zwischen dem oberen und unteren Abschnitt eine mit Kohlenmonoxid angereicherte Teilmenge der Waschflüssigkeit entnommen wird, wobei die Entnahmemenge so bemessen wird, daß die auf den unteren Abschnitt der Waschkolonne aufgegebene Waschmittelrestmenge ausreicht, um aus dem Gasgemisch zwar das Methan auszuwaschen, aber den Großteil des Kohlenmonoxids noch im Gasgemisch zu belassen.A process for purifying a substantially hydrogen gas mixture containing, for example, carbon monoxide, methane and argon as impurities by washing with liquid nitrogen in a two-part scrubbing column, wherein the liquid nitrogen is fed to the upper portion of the scrubbing column and at least one of the resulting in the washing fractions of a synthesis or further separation is fed, characterized in that the liquid nitrogen is added in an amount sufficient to almost complete leaching of the carbon monoxide and that between the upper and lower portion of a carbon monoxide enriched Subset of the washing liquid is removed, wherein the removal amount is such that the discontinued on the lower portion of the wash column detergent amount sufficient to wash out of the gas mixture while the methane, but the majority of the carbon monoxide still in Leave gas mixture. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem oberen und unteren Abschnitt der Waschkolonne entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit mindestens 20% CO enthält. 2. The method according to claim 1, characterized in that the between the upper and lower sections of the wash column taken subset of the washing liquid at least 20% CO contains.   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt der Waschkolonne entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit zur Gewinnung einer Rein-CO-Fraktion einer Druckwechseladsorptionsanlage zugeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized that between the upper and the lower section of the Wash column removed subset of the washing liquid for Obtaining a pure CO fraction of a Pressure swing adsorption is supplied. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt der Waschkolonne entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit vor Eintritt in die Druckwechseladsorption entspannt und der dabei freigesetzte Wasserstoff rückgeführt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the between the upper and the lower section of the Washing column removed subset of the washing liquid before Admission to the pressure swing adsorption relaxed and the thereby liberated hydrogen is recycled. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt der Waschkolonne entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit einer CO-Shift-Konvertierung zwecks Gewinnung von Wasserstoff zugeführt wird.5. The method according to claim 1 or 2, characterized that between the upper and the lower section of the Wash column removed subset of the washing liquid a CO shift conversion for the purpose of obtaining Hydrogen is supplied. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt der Waschkolonne entnommene Teilmenge der Waschflüssigkeit zum einen Teil einer CO-Shift-Konvertierung zwecks Gewinnung von Wasserstoff sowie zum anderen Teil zur Gewinnung einer Rein-CO-Fraktion einer Druckwechseladsorption zugeführt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that between the upper and the lower Section of the wash column removed subset of Washing liquid for a part of a CO shift conversion for the production of hydrogen and on the other hand to obtain a pure CO fraction a pressure swing adsorption is supplied. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Sumpf der Waschkolonne entstehende Fraktion einer Argongewinnung zugeführt wird.7. The method according to claim 1 or 2, characterized that formed in the bottom of the wash column fraction an argon recovery is supplied.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0875486A2 (en) * 1997-05-02 1998-11-04 Praxair Technology, Inc. Process producing ammonia and recovering argon using low purity oxygen
EP0937681A1 (en) * 1998-02-20 1999-08-25 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the combined production of a ammoniac synthesis mixture and carbon monoxide
CN103043609A (en) * 2012-12-24 2013-04-17 李红凯 Liquid nitrogen washing device with function of producing natural gas

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0875486A2 (en) * 1997-05-02 1998-11-04 Praxair Technology, Inc. Process producing ammonia and recovering argon using low purity oxygen
EP0875486A3 (en) * 1997-05-02 1999-05-26 Praxair Technology, Inc. Process producing ammonia and recovering argon using low purity oxygen
EP0937681A1 (en) * 1998-02-20 1999-08-25 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the combined production of a ammoniac synthesis mixture and carbon monoxide
FR2775275A1 (en) * 1998-02-20 1999-08-27 Air Liquide PROCESS AND PLANT FOR THE COMBINED PRODUCTION OF A MIXTURE OF AMMONIA SYNTHESIS AND CARBON MONOXIDE
US6178774B1 (en) 1998-02-20 2001-01-30 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and plant for the combined production of an ammonia synthesis mixture and carbon monoxide
CN103043609A (en) * 2012-12-24 2013-04-17 李红凯 Liquid nitrogen washing device with function of producing natural gas
CN103043609B (en) * 2012-12-24 2015-01-21 李红凯 Liquid nitrogen washing device with function of producing natural gas

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