DE459348C

DE459348C - Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen

Info

Publication number: DE459348C
Application number: DEG59185D
Authority: DE
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1923-06-01
Filing date: 1923-06-01
Publication date: 1928-05-02

Description

Verfahren -zur Zerlegung von Gasgemischen. Bei der Zerlegung von Gasgemischen durch teilweise oder vollständige Verflüssigung mit oder ohne nachfolgende Rektifikation treten bekanntlich erhebliche Störungen auf. sobald Bestandteile bei der erforderlichen Abkühlung auf tiefe Temperaturen in fester Form sich ausscheiden und die Rohre der Wärmeaustauschapparate, Ventile oder Rektifikationseinrichtungen verstopfen. Deshalb war man bisher genötigt, entweder die in fester Form sich ausscheidenden Bestandteile vor Eintritt des Gases in den Verflüssigungsapparat auf chemischem Wege zu entfernen, oder man mußte die Mischung der in fester und flüssiger Form abgeschiedenen Anteile vor ihrer Entspannung so weit erwärmen, bis alle ausgeschiedenen Stoffe in den flüssigen Zustand übergehen. Das erste Verfahren, das z. B. bei der Verflüssigung von Luft zur Entfernung des Kohlendioxyds in Gebrauch ist, verursacht erhebliche Kosten durch den Verbrauch ein Absorptionsmitteln, das zweite Verfahren, das für die Leuchtgaszerlegung angewendet worden ist, bedeutet eine nicht unwesentliche Komplikation des Verflüssigungsapparates und ist nur innerhalb der durch Löslichkeit und Dampfdruck gezogenen Grenzen anwendbar.
Durch Versuche wurde nun die überraschende Tatsache festgestellt, daß gewisse Gasgemische mit einem erheblichen Gehalt an Bestandteilen, deren Erstarrungspunkt weit oberhalb der tiefsten Temperaturen liegt, auf welche das Gemisch gekühlt wurde, sich glatt verflüssigen ließen, ohne zu irgendwelchen Störungen durch Abscheiden fester Stoffe Art-1a1, zu geben. Die Ursache dieser Erscheinung wurde in einer weitgehenden Löslichkeit der festen Teile in solchen Bestandteilen des ursprünglichen Gemisches, die sich flüssig ausscheiden, gefunden. Durch nähere Untersucbung wurde insbesondere festgestellt, daß die verflüssigten Kohlenwasserstoffe der Metlranäthylen- und Acetylenreihe eine sehr weitgehende gegenseitige Löslichkeit aufweisen und auch die Fähigkeit besitzen. zahlreiche andere bei den in Frage kommenden Temperaturen feste Stoffe zu lösen.
Auf diese Beobachtung gründet sich nun das Verfahren, das den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet. Es besteht im wesentlichen darin. daß man die Ausscheidung von Bestandteilen in fester Form durch gleichzeitige Anwesenheit von flüssigen Teil°n, welche die festen aufzulösen vermögen, verhindert. Man hat also dafür Sorge zu tragen, daß das Gasgemisch in dem Temperaturbereich, in welchem die Kondensation von Bestandteilen unterhalb ihres Erstarrtrngspunktes stattfindet, stets eine genügende Menge von flüssigen Anteilen antrifft, um die ersteren Bestandteile in Lösung zu halten.
Für die Durchführung des Verfahrens ist zu unterscheiden zwischen den Fällen, in welchen das ursprüngliche Gasgemisch bereits genügend Bestandteile enthält, welche die @erforderliche Lösefähigkeit besitzen, und denjenigen Fällen, in welchen solche Bestandteile gar nicht oder nur in unzureichendier Konzentration im Rohgas vorhanden sind.
In .ersterem Falle leitet man den Verflüssigungsvorgang in der Weise, daß die als Lösungsmittel dienenden Bestandteile praktisch gleichzeitig mit den in -fes,ter Form kondensierenden Anteilen aus dem Gasgemisch ausgeschieden weiden.- Durch Veränderung des Druckes, unter welchem das Gasgemisch behandelt wird, sowie der Geschwindigkeit, mit welcher die verschiedenen Abkühlungsgebiete durchlaufen werden, hat man es in der Hand, die Temperaturbereiche, innerhalb welcher die einzelnen Bestandteile des Gemisches kondensieren, in weiten Grenzen zu verschieben. je höher der Arbeitsdruck ist, um so höher ist der Partialdruck der einzelnen Bestandteile, und um so höher liegen die Temperaturen, bei welchen die Kondensation der Bestandteile beginnt und praktisch beendet ist. Die C*eschwindigkeit, mit welcher die verschiedenen Temperaturgebiete durchlaufen werden, läßt sich durch entsprechende Bemessung der Kühlflächen und Temperaturen der kühlenden Medien ebenfalls innerhalb weiter Grenzen veriiiadern. Durch diese Maßnahmen läßt sich erreichen, daß eine Ausscheidung der unterhalb ihres Erstarrungspunktes kondensierenden Anteile in nennenswerter Menge erst dann eintritt, wenn die - als Lösungsmittel dienenden Bestandteile in flüssigem Zustande durch vorherige oder praktisch gleichzeitige Kondensation in genügender Menge vorhanden sind, um die erstgenannten Bestandteile in Lösung zu halten.
Liegt ein Gasgemisch zur Behandlung vor, dessen Gehalt an flüssig ausfallenden Bestandteilen nicht ausreicht, um die unterhalb ihres Erstarrungspunktes .auszuscheidenden in Lösung zu halten, so setzt man dem ursprünglichen Gemisch eine genügende Menge eines oder mehrerer Bestandteile von genügendem Lösungsvermögen zu. Es ist hierbei besonders zweckmäßig, solche Stoffe zu wählen; welche ohnedies im ursprünglichen Gemisch vorhanden sind, und ihren Gehalt dadurch zu erhöhen, daß man sie (im @Beharrungszustande) nach erfolgter Zerlegung des Gemisches zum Teil wieder in das Rohgas zurückführt. Diese Lösestoffe beschreiben also einen Kreislauf, welcher nur in den ersten Minuten nach Ingangsetzung der Apparate .eine Entziehung von Zerlegungsprodukten bedeutet, im Beharrtulgszustande jedoch lediglich eine Erhöhung der Konzentraticin der fraglichen Bestandteile im Rohgas bewirkt.
Für die Durchführung des Kreislaufes ist der .einfachste Weg der, daß man die in Frage kommenden Zerlegungsprodukte zunächst im Gegenstrom zu dem zu zerlegenden Gemisch auf Zimmertemperatur erwärmt und sie sodann in erforderlicher Menge in die Leitung des Rohgasgemisches vor der Kompression einführt. Ein anderer Weg besteht darin, daß man die kalten Zerlegungsprodukte in flüssigem Zustande mit Hilfe einer Flüssigkeitspumpe oder eines Druckfasses unmittelbar auf den Druck des Rohgasgemisches bringt und sie an geeigneter Stelle in die Leitung des entsprechend vorgekühlten Rohgases einspritzt.
Das vorliegende Verfahren gestattet, auch solche Gasgemische, welche größere Mengen von Stoffen mit hochliegendem Erstarrungspunkt enthalten, auf beliebig tiefe Temperaturen abzukühlen unter Vermeidung einer Ausscheidung in fester Form. Es ist daher möglich, das in der Regel unter höherem iDruck stehende Gasgemisch durch ein Ventil auf niedrigeren Druck zu entspannen, ohne Verstopfungen in dem Entspannungsventil oder den anschließenden Teilen des Apparates befürchten zu müssen. Hierdurch wird ein Arbeitsverfahren ermöglicht, das sich gegenüber dem bisher üblichen Verfahren durch besondere Einfachheit auszeichnet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen, welche, abgesehen von Wasserdampf, Bestandteile .enthalten, deren Erstarrungspunkt bei der Abkühlung unterschritten wird, mittels Abkühlung und teilweiser oder vollständiger Kondensation bzw. Rektifikation, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gasgemisch in dem Temperaturbereich, in welchem Bestandteile unterhalb ihres Erstarrungspunktes kondensieren, mit Flüssigkeiten unmittelbar in Berührung bringt, welche die ersteren Bestandteile in Lösung zu halten vermögen, und zwar indem man die Lösungsmittel durch Kondensation von Gasen und Dämpfen, die dem ursprünglichen Gasgemisch entnommen sind, bildet. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung der gewünschten Gaszusammensetzung ein Teil der Zerlegungsprodukte, die bei der Abkühlung sich flüssig ausscheiden, nach Wiederverdampfung in das Rohgas zurückgeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Zerlegungsprodukte in flüssiger Form in das entsprechend vorgekühlte Rohgas eingespritzt wird.