DE4005872A1 - Absorptives abtrennverfahren zur gewinnung niedrigsiedender kohlenwasserstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein absorptives Abtrennverfahren zur Gewinnung niedrigsiedender Kohlenwasserstoffe, bei dem ein Rohgasgemisch, welches niedrig- und hochsiedende Kohlenwasserstoffe enthält, in einer Wäsche mit einem Waschmittel beaufschlagt wird, wodurch die hochsiedenden Bestandteile aus dem Gasgemisch ausgewaschen werden und wonach das beladene Waschmittel einer Regenerierung unterzogen und zur Wäsche rezykliert wird.

Bei der Gasspaltung zur Gewinnung von C₂H₂ (Acetylen) entstehen als Nebenprodukte unter anderem höhere Acetylene, d. h. solche mit mehr als zwei Kohlenstoffatomen im Molekül. Während bei der Spaltung durch partielle Oxidation der Anteil höherer Acetylene und höhersiedender Bestandteile im Rohgasgemisch relativ gering ist, enthält das Spaltgas, das bei Sauerstoffausschluß zum Beispiel in einem elektrischen Lichtbogenofen erzeugt wird, nennenswerte Konzentrationen höherer Acetylene und andere Hochsieder, wie Aromaten. Diese schweren, hochsiedenden Komponenten werden durch partielle Kondensation und/oder durch Auswaschen aus dem Spaltgas entfernt.

Zur Auswaschung können sowohl chemische als auch physika­ lische Wäschen oder Kombinationen von diesen angewandt werden.

In der physikalischen Wäsche wird zur Auswaschung einer Reihe höhersiedender Bestandteile des Rohgasgemisches ein polares Waschmittel eingesetzt. Bekannte Waschmittel dieser Art sind beispielsweise Methanol, NMP (N-Methyl-Pyrrolidon) und DMF (Di-Methyl-Formamid).

Die Regenerierung des mit den ausgewaschenen Komponenten beladenen Waschmittels erfolgt wahlweise durch Strippung mit einem Strippgas, durch Druckabsenkung und/oder mittels Temperaturerhöhung des beladenen Waschmittels, wobei die absorbierten Komponenten ausgetrieben werden. Das regenerierte Waschmittel wird danach wieder der Wäsche zugeführt.

Ist das Waschmittel mit temperaturempfindlichen ungesättigten Kohlenwasserstoffen beladen, die bei höherer Temperatur zu Polymerisation oder zu Zerfall neigen, so empfiehlt es sich, die Regenerierung nurmehr durch Strippung und/oder Druckabsenkung durchzuführen.

Das bisherige Vorgehen hat aber den Nachteil, daß das Waschmittel durch Strippen nur sehr schwer oder nicht vollständig regenerierbar ist, wenn der Dampfdruck der darin gelösten Komponenten - teilweise sogar deutlich - unter dem Dampfdruck des Waschmittels liegt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein absorptives Abtrennverfahren zu schaffen, das hochsiedende schwere Kohlenwasserstoffe, darunter auch Aromaten, wirtschaft­ lich, umweltschonend und sicher aus einem Rohgasgemisch abtrennt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regenerierung des beladenen Waschmittels unter Zusatz eines Mediums erfolgt, welches die Löslichkeit für die ausgewaschenen Kohlenwasserstoffe herabsetzt.

Mit besonderem Vorteil wird ein Medium verwendet, welches mit dem Waschmittel vollständig mischbar ist.

Zur physikalischen Auswaschung einer Reihe hochsiedender Komponenten wird bevorzugt ein polares Waschmittel ver­ wendet. Um dessen vollständige Regenerierung zu erreichen, wird gemäß der Erfindung die Löslichkeit der ausge­ waschenen hochsiedenden Bestandteile im Waschmittel durch Zugabe eines weiteren flüssigen Mediums herabgesetzt. Da ein Medium verwendet wird, worin sich die ausgewaschenen Kohlenwasserstoffe schlechter lösen als im Waschmittel, wird die Regenerierung durch Strippung vorteilhaft erleichtert. Des weiteren sollte das Medium mit dem Waschmittel vollständig mischbar gewählt sein.

Den Erfindungsgedanken weiterbildend wird vorgeschlagen, die Regenerierung mehrstufig durchzuführen, wobei wenigstens in einer Stufe ein Medium zugesetzt wird, welches die Löslichkeit für die ausgewaschenen Kohlenwasserstoffe herabsetzt.

Mit besonderem Vorzug wird ein stark polares Medium, zum Beispiel Wasser, zugesetzt, mit dem man erreichen kann, daß leichte Bestandteile aus dem beladenen Waschmittel ausgasen, während das Waschmittel/Medium-Gemisch und schwere Komponenten eine erste und eine zweite flüssige Phase bilden, die durch Dekantieren voneinander getrennt werden können.

ln Ausgestaltung der Erfindung wird daher die Regenerie­ rung in wenigstens zwei Stufen durchgeführt, wobei das beladene Waschmittel in der ersten Stufe, gegebenenfalls unter Zugabe von Medium, durch Strippung teilweise von gelösten Komponenten befreit und dem teilweise regenerier­ ten Waschmittel in einer zweiten Stufe stark polares Medium zugegeben wird, wodurch weitere Bestandteile aus­ gasen und es zu einer Phasentrennung in eine erste Wasch­ mittel/Medium-haltige Phase und eine zweite, die abgetren­ nten Komponenten enthaltende Phase, kommt, welche durch Dekantieren voneinander getrennt werden.

Durch die Zugabe von stark polarem Medium wird erreicht, daß leicht flüchtige, gelöste Komponenten ausgasen, während schwere Kohlenwasserstoffe und das Waschmittel/Me­ dium-Gemisch zwei getrennte flüssige Phasen bilden. Letztere können daher mittels Dekantieren voneinander getrennt werden.

Da in dem bei der Dekantierung gewonnenen Gemisch aus Waschmittel und Medium noch Komponenten gelöst sein können, wird dieser Stufe vorteilhaft eine weitere Regeneration durch Strippung nachgeschaltet.

In diesem Regenerierschritt werden eventuell noch im Waschmittel/Medium-Gemisch gelöste Bestandteile durch Strippung mit einem Gas ausgetrieben und können ebenfalls gewonnen werden.

Steht für die gesamte Regenerierung lediglich eine kleine Menge Strippgas zur Verfügung, wird das bei der Strippung der Waschmittel/Medium-Gemisch-haltigen Phase gewonnene Gasgemisch vorteilhaft als Strippgas in der ersten Stufe der Regenerierung verwendet.

Um das Waschmittel für die Rückführung in die Wäsche vollständig zu regenerieren, d. h. das Medium abzutrennen, wird das von den gelösten Komponenten befreite Wasch­ mittel/Medium-Gemisch erfindungsgemäß rektifikatorisch aufgetrennt.

Falls das Waschmittel/Medium-Gemisch nicht vollständig kohlenwasserstofffrei gestrippt werden kann, beispielsweise aus Mangel an Strippgas, dann enthält das rektifikatorisch zu zerlegende Waschmittel/Medium-Gemisch geringe Anteile von Kohlenwasserstoffen, die sich im Mittelteil der Rektifikationssäule sammeln. Die Erfindung ausgestaltend wird die anfallende Kohlenwasserstofffraktion über einen oder mehrere Mittelanstiche abgezogen und in die zweite Stufe der Trennung durch Dekantierung zurückgeleitet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist anwendbar auf eine Vielzahl von absorptiven Abtrennverfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen. Mit ihm lassen sich die im Wasch­ mittel gelösten Komponenten qualitativ gut fraktioniert gewinnen. Durch eine entsprechende Wahl der Verfahrens­ parameter (Druck, Temperatur, Stripgasmenge etc.) können bei Zugabe von Medium in die erste Strippstufe die im Waschmittel relativ schlecht löslichen leichten Komponen­ ten bereits so gut entfernt werden, daß die in der Dekan­ tierung gewonnenen Phasen nur noch außerordentlich geringe Anteile leichtflüchtiger Bestandteile enthalten. Eine Fraktionierung kann mit Vorteil außerdem in mehreren Unterschritten unter Verwendung mehrerer Strippkolonnen oder Entspannungsbehälter durchgeführt werden.

Ein Verfahren, welches mit dem vorher dargestellten erfindungsgemäßen Ablauf durchgeführt wird, gestaltet sich wie anhand der schematischen Figur beispielhaft erläutert.

Ein Rohgas 1, welches die abzutrennenden Komponenten A (A=A₁+A₂+A₃+...) enthält, wird in einer Waschkolonne W mit regeneriertem Waschmittel 2 bei erhöhtem Druck gewaschen. Am Kopf der Waschkolonne wird der von den abzutrennenden Komponenten A gereinigte Gas­ strom 3 abgezogen. Am Sumpf der Waschkolonne füllt das mit den Komponenten A beladene Waschmittel 4 an und wird einer ersten Grobreinigung zugeleitet. Diejenigen der Komponen­ ten A, die die schlechteste Löslichkeit im Waschmittel aufweisen, werden in einem ersten Regenerierschritt R1 durch Druckentlastung, Anwärmung und/oder Einleitung eines Strippgases 5 aus dem Waschmittel freigesetzt und über Kopf 6 abgezogen. Bereits in diesem Regenerierschritt kann dem Waschmittel eine geringe Menge des stark polaren Mediums zugesetzt werden (hier nicht dargestellt) um die Austreibung der Komponenten zu erleichtern. Falls eine Fraktionierung der in diesem ersten Regenerierschritt R1 freigesetzten Komponenten A₁ erwünscht ist, kann diese in mehreren Unterschritten stattfinden (zum Beispiel in zwei oder mehreren Strippkolonnen oder Entspannungsbe­ hältern). Auf diese Weise könnten z. B. niedrigsiedende Komponenten, die eigentlich im gereinigten Gasstrom erwünscht sind, aber durch das Waschmittel in der Wäsche W in geringer Menge koabsorbiert wurden, selektiv aus dem Waschmittel abgetrennt und dem Rohgas wieder zugemischt werden. Das im ersten Regenerierschritt anfallende teil­ regenerierte Waschmittel 7 wird in einem zweiten Regene­ rierschritt D mit stark polarem Medium 8 vermischt, wodurch die Löslichkeit der verbliebenen Komponenten A₂ +A₃ im Waschmittel/Medium-Gemisch so stark herabgesetzt wird, daß sich eine Aufspaltung in zwei flüssige Phasen ergibt. Eine Flüssigphase enthält hauptsächlich das Waschmittel/Medium-Gemisch und nur noch geringe Mengen der Komponenten A₃, während die andere Phase hauptsächlich die Hochsieder unter den Komponenten A, die sich durch Strippen nicht oder nur sehr unwirtschaftlich abtrennen lassen würden, und nur noch geringe Mengen des Waschmittel/Medium-Gemisches aufweist. Die Flüssigphasen werden durch Dekantieren voneinander getrennt und die hauptsächlich die Komponente A₂ enthaltende Phase 9 abgezogen. Das noch mit geringen Mengen der Komponenten A₃ beladene Waschmittel/Medium-Gemisch 10 wird in einem dritten Regenerierschritt R2 von den darin noch enthaltenen Komponenten A₃ durch Strippung mit einem Strippgas 11 vollständig befreit und diese Komponenten über Kopf 12 abgezogen. ln einem vierten Schritt T wird das Waschmittel/Medium-Gemisch 13 rektifikatorisch wieder in die Bestandteile Waschmittel 2 und Medium 8 aufgetrennt. Das vollständig regenerierte Waschmittel 2 wird zur Auswaschung weiterer Komponenten A in die Waschkolonne W rezykliert. Das Medium 8 wird in wenigstens eine der Regenerierstufen zurückgeführt. Wie mit der gestrichelten Leitung 14 angedeutet, können die sich bei der Rektifikation T eventuell ansammelnden Kohlenwasserstoffe abgezogen und zur Stufe der Dekantierung des teilregenerierten Waschmittel/Medium-Gemisches zurückgeleitet werden.

Durch die oben geschilderte vierstufige Regenerierung lassen sich das Waschmittel und das Medium vollständig regenerieren, sowie die abgetrennten Komponenten A fraktioniert gewinnen.

Die nachstehende Tabelle zeigt unter Bezugnahme auf die Numerierung der Figur die Effizienz des Verfahrens für die Befreiung eines Acetylen-Rohgases von höheren Acetylenen und hochsiedenden Kohlenwasserstoffen. Die nachstehend angeführten Begriffe werden wie folgt erläutert:

- Inerte - beinhalten Komponenten wie H₂, N₂, O₂ oder CO;
- KW1 - bezeichnet tiefsiedende Kohlenwasserstoffe mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen im Molekül (gesättigte und solche mit Doppelbindungen);
- KW2 - sind alle hochsiedenden Kohlenwasserstoffe mit 5 und mehr Kohlenstoffatomen;
- KW3 - bezeichnet alle Aromaten.

Tabelle

(alle Mengen in kg/h)

Claims (8)

1. Absorptives Abtrennverfahren zur Gewinnung niedrig­ siedender Kohlenwasserstoffe, bei dem ein Rohgasgemisch, welches niedrig- und hochsiedende Kohlenwasserstoffe enthält, in einer Wäsche mit einem Waschmittel beaufschlagt wird, wodurch die hochsiedenden Bestandteile aus dem Gasgemisch ausgewaschen werden und wonach das beladene Waschmittel einer Regenerierung unterzogen und zur Wäsche rezykliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierung des beladenen Waschmittels unter Zusatz eines Mediums erfolgt, welches die Löslichkeit für die ausgewaschenen Kohlenwasserstoffe herabsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierung mehrstufig durchgeführt wird, wobei wenigstens in einer Stufe ein Medium zugesetzt wird, welches die Löslichkeit für die ausgewaschenen Kohlenwasserstoffe herabsetzt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein stark polares Medium zugesetzt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Regenerierung in wenigstens zwei Stufen durchgeführt wird, wobei das beladene Waschmittel, in einer ersten Stufe gegebenenfalls unter Zugabe von Medium, durch Strippung teilweise von gelösten Komponenten befreit und dem teilweise regenerierten Waschmittel in einer zweiten Stufe Medium zugegeben wird, und die sich bildenden Flüssig-Phasen, bestehend aus Waschmittel/Medium-Gemisch und hochsiedenden Bestandteilen durch Dekantieren voneinander getrennt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschmittel/Medium-Gemisch-haltige Phase der Dekantierung durch Strippung weiter regeneriert wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Waschmittel/Medium-Gemisch rektifikatorisch zerlegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei der rektifikatorischen Zerlegung des Waschmittel/Medium-Gemisches anfallende Kohlenwasserstofffraktion in die zweite Stufe der Trennung durch Dekantierung zurückgeleitet wird.

8. Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strippung der ersten Stufe der Regenerierung mit Strippgas durchgeführt wird, welches bei der Strippung der Waschmittel/Medium-Gemisch-haltigen Phase nach der Dekantierung anfällt.