DE435587C - Verfahren zur Abscheidung von Bestandteilen aus Gasgemischen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Abscheidung von Bestandteilen aus Gasgemischen. Die Abscheidung von wertvollen Bestandteilen aus geringerwertigen Gasen, wie beispielsweise von Benzol aus Koksofengas, von Äthylen aus Leuchtgas, von Kohlensäure aus Kalkofen- oder Verbrennungsgasen, geschieht durch Absorption in der Weise, daß man die Gase mit geeigneten Flüssigkeiten in Berührung bringt, welche diese Bestandteile aufnehmen. Die auf diesem Wege abgeschiedenen Bestandteile «-erden dann durch Erhitzen der erhaltenen Lösungen in annähernd reiner oder doch brauchbarer Form zurückgewonnen.
• Da die höher wertigen Bestandteile in den meisten Fällen nur in geringer Menge in den sie enthaltenden Gasgemischen vorkommen, so <<erden durch die Absorptionsmittel nur Lösungen von niedrigem Gehalt erzielt.
• Der Grad der Absorptionsfähigkeit eines Gases durch eine Flüssigkeit kann jedoch, ähnlich wie dies bei Gewinnung v=on reiner schwefliger Säure nach Patent421725 geschieht, gesteigert «-erden sowohl durch Herabsetzung der Temperatur, bei welcher die Absorption vorgenommen wird, als auch durch Erhöhung des Partialdrucks des zu absorbierenden Bestandteils im Gasgemisch.
• Die Erniedrigung der Temperatur, wesentlich unter Lufttemperatur, kann bei der Absorption der Gase durch Flüssigkeiten meist nicht in Anwendung kommen, weil diese, wenigstens soweit es sich um Wasser oder wäßrige Lösungen handelt, gefrieren würden und ihre Beweglichkeit verlören. Dagegen ist die Erhöhung des Partialdrucks eines Gasbestandteils durch Steigerung des absoluten Drucks des gesamten Gasgemisches ein in fast allen Fällen gangbarer Weg.
• Infolge des Umstandes, daß zu diesem Zwecke neben dem zu gewinnenden Bestandteil große Mengen nicht absorbierbarer Gase komprimiert werden müssen, ist das Verfahren mit wirtschaftlichem Vorteil nur durchführbar, wenn die zur Kompression dieser Gase aufgewendete Kraft möglichst vollkommen wieder zurückgewonnen wird.
• Die Wiedernutzbarmachung der Spannkraft der nicht absorbierten Gase geschieht nach (lern neuen Verfahren in der Weise, daß sie zur Unterstützung der den Kompressor antreibenden Kraft in einer besonderen, mit dem Kompressor verbundenen Kraftmaschine zur Expansion gebracht wird.
• Es ist aber zu berücksichtigen, daß bei der Kompression der Gase ein erheblicher Teil der Energie in Wärme übergeführt wird, der ohne Nutzen verlörengeht, wenn die Gase in gewöhnlicher Weise zur Erzielung einer günstigen Absorptionstemperatur heruntergekiihlt werden. Ferner ergibt sich durch die weitere starke Temperaturverminderung der schon kalt aus dem Absorber austretenden Gase bei ihrer Expansion ein abermaliger erheblicher Energieverlust. Diese Umstände bringen es mit sich, daß aus den Restgasen ohne Steigerung ihrer Temperataur nur noch etwa ein Drittel der Kraft zurückgewonnen werden kann, welche für die Kompression aufgewendet ist, auch in denjenigen Fällen, in welchen nur ein geringer Teil des Gases durch die Absorption aus der Gasmasse ausgeschieden wurde. Es ist daher von erheblichem Vorteil, die Kompressionswärme der Gase vor ihrem Eintritt in den Absorber auf die aus diesem austretenden Gase in einem Wärmeaustauscher zu übertragen. Auf diesem Wege kann bereits eine Rückgewinnung von 5o Prozent der aufgewendeten Kraft erreicht werden.
• Es können aber noch weitere Energiemengen, die sonst verlorengehen, in gleicher Weise zur Erhöhung der Temperatur der zu expandierenden Gase nutzbar gemacht werden, wie beispielsweise die Wärme der Abgase von Dampfkesseln, Schmelzöfen o. dgl., oder der Gase vom Schwefelsäurekontaktprozeß. Vielfach besitzen die zu behandelnden Gase selbst hohe Temperaturen, wie Koksofengas, Röstgas und andere, die man durch Übertragung auf das zu expandierende Gas verwerten kann.
• Das Verfahren bietet die Möglichkeit, noch verhältnismäßig niedrige Temperaturgrade nicht nur auszunutzen, sondern auch mit einem hohen Nutzeffekt, der größer als der ist, welcher beim Betriebe einer Dampfmaschine erzielt werden kann.
• Obwohl der Druck auf dem Wege zwischen Absorber und Expansionszylinder nicht erhöht werden kann, so dienen die durch Erhitzen der Gase hinzutretenden Energiemengen doch einer erheblichen Vergrößerung des Gasvolumens, so daß mit einem höheren Füllungsgrad des Expansionszylinders oder einem wesentlich größeren Durchmesser desselben gearbeitet werden kann als bei kalten Gasen. Auf diesem Wege, der nur beschränkt ist durch die Temperaturgrenze, welche das Material des Erhitzers und der Maschinen noch ohne Schaden ertragen kann, ist es möglich, die Kraft der zu expandierenden Gase so zu steigern, daß sie schon allein für die Kompression der nachfolgenden Gase ausreicht, wodurch unter günstigen Verhältnissen die Kompression fast kostenlos oder doch nur mit einem geringen Dampfaufwand bewirkt werden kann.
• Der Füllungsgrad des Expansionszylinders muß unter Berücksichtigung der verschiedenen Temperaturzustände stets so bemessen werden, daß zur dauernden Erhaltung eines bestimmten Druckes im Absorber nicht mehr Gas aus demselben hinweggenommen wird, als der Kompressionszylinder fortlaufend zuführt.
• Die Verfahren, welche zur Erzielung von chemischen Bindungen von Gasbestandteilen durch Flüssigkeiten bei hoher Temperatur unter Druck in der Weise durchgeführt werden, daß das den wirksamen Bestandteil enthaltende komprimierte Gasgemisch vor dem Eintritt in den Absorber mit dem für die Reaktion erforderlichen gespannten Dampf gemischt und das Gemisch von Gas und Dampf nach dem Verlassen des Reaktionsraums für den Betrieb des Kompressors verwertet wird, sind schon wegen der im Apparat herrschenden hohen Temperatur für die reinen Absorptionsverfahren nicht anwendbar. Sie unterscheiden sich auch prinzipiell von dem vorbeschriebenenVerfahren dadurch, daß bei ihnen die durch die Kompression erzielte Erhöhung des Partialdrucks des zu absorbierenden Bestandteils durch Beimischung von gespanntem Dampf vor der Absorption sowie auch durch die damit verbundene starke Temperatursteigerung wieder aufgehoben wird.
• Eine für die Ausführung des Verfahrens geeignete Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt _d ist ein Kompressor mit drei Zylindern, und zwar dem Dampfzylinder a, dem Kompressionszylinder b und dem Rückgaszylinder (Antriebszylinder) c, in welchem die Kraft des nicht absorbierten Druckgases nutzbar gemacht wird. B ist ein Absorptionsturm, welcher mit auf einem Rost d ruhenden Füllkörpern angefüllt ist, die durch die Absorptionsflüssigkeit berieselt werden. Diese Flüssigkeit wird mittels einer Druckpumpe durch Leitung e in den oberen Teil des Turmes eingespritzt. Im unteren Teile sammelt sich die gewonnene Lösung an und gelangt durch Rohr f zur weiteren Verarbeitung.
• Das vom Kompressor kommende, unter höherem Druck stehende Gas strömt durch Leitung g in den aus einem Röhrenkessel bestehenden Wärmeüberträger C, in welchem es den außerhalb der Rohre liegenden Kesselraum von oben nach unten passiert, und tritt dann durch Rohr h in den Absorber über, um hier beim Aufstieg den zu gewinnenden Bestandteil an die herabrieselnde Flüssigkeit abzugeben. Das Gas verläßt den Absorber oben und kehrt durch Rohr i in den Wärmeüberträger zurück, in welchem es beim Aufwärtsströmen durch die inneren Rohre durch die heißen Kompressionsgase erwärmt wird. Zur Erreichung höherer Temperaturgrade können noch weitere Gaserhitzer eingeschaltet werden, in welchen die Wärme anderer Herkunft nutzbar gemacht wird. Diese Wärmeüberträger können ebenfalls Röhrenkessel sein, wie der in der Zeichnung dargestellte, oder auch einfache Röhrensysteme, welche in einem Heizkanal angeordnet sind. Schließlich gelangt das erhitzte Druckgas durch Rohr k in den Antriebszylinder c der Kompressionsmaschine, in welchem seine Kraft nutzbar gemacht wird.
• An Stelle des Absorptionsturmes kann man geeignetenfalls auch Kolonnensysteme oder einfache Tauchapparate zur Anwendung bringen. Ebenso kann der Dreizylinderkompressor durch andere für den gleichen Zweck geeignete Kompressionsmaschinen ersetzt werden.
• Da der Dampfzylinder a bei dieser Anlage in vielen Fällen nur anfänglich zur Erzielung des erforderlichen Kompressionsdruckes in Tätigkeit tritt und die Anlage darauf ausschließlich unter Zuhilfenahme von Abwärme betrieben werden kann, so wird es zweckmäßig sein, das Anlassen der Anlage in solchen Fällen durch einen kleinen Elektromotor zu bewirken, um so die ganze Dampfanlage zu erübrigen.

Claims (2)

1. PATEN T-A\SPR-Ü CHE: z. Verfahren zur Abscheidung von Bestandteilen mit Ausnahme von Schwefeldioxyd aus Gasgemischen, z. B. von Benzol aus Koksofengas, von Äthylen aus Leuchtgas, von Kohlensäure aus Kalkofen- oder Verbrennungsgasen, durch Absorption mittels Flüssigkeiten unter Überdruck und unter Rückgewinnung nicht verbrauchter Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck befindlichen, nicht absorbierten Gase zur Steigerung der zurückgewinnenden Kraft auf dem Wege zur Kraftmaschine wieder erwärmt werden, entweder durch die Kornpressionswärme der vom Kompressionszylinder kommenden nachfolgenden Gase oder durch andere Wärmequellen, gegebenenfalls auch in mehreren Stufen.
2. 2. Maschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß in eine geschlossene Gasleitung ein Antriebszylinder und ein Kompressionszylinder sowie ein Apparat zur Temperaturerhöhung des komprimierten Gases auf dem Wege vom Kompressions- zum Antriebszvlinder zwecks Vergrößerung des Gasvolumens eingeschaltet Ist.