DE478927C - Verfahren zur Befreiung von Gasen von Benzol - Google Patents

Description

• Verfahren zur Befreiung von Gasen von Benzol Bei den üblichen Verfahren zur Benzolauswaschung z. B. aus Koksofengas durch Waschöl verbleiben etwa 4 bis 5 g Benzol in i cbm des Gases. Dieses Benzol besteht nur zu einem Teil aus C,;H,; und enthält je nach der Herkunft des Gases wechselnde Mengen von anderen flüchtigenDämpfen, wie ungesättigte oder carbozyklische Kohlenwasserstoffe, Naphthalin und selbst Spuren von Anthracen. Dieses Benzol scheidet sich bei der Zerlegung des Koksofengases durch partielle Verflüssigung (z. B. zwecks Gewinnung von Wasserstoff) bei der Abkühlung in fester Form aus und verstopft nach einer gewissen Betriebsperiode die Kühlrohre des Trennungsapparates, so daß der Betrieb unterbrochen und der Apparat angewärmt werden muß, um das Benzol usw. abzuschmelzen und zu entfernen. Da der Prozeß der Zerlegung des Koksofengases, beispielsweise zur Wasserstoffgewinnung für die Ammoniaksynthese, meist vollkommen kontinuierlich erfolgen muß, bedeutet die Betriebsunterbrechung eines Zerlegungsapparates eine empfindliche Störung des Betriebes, die nur durch Aufstellung kostspieliger Reserveaggregate verhindert werden kann, dann aber immer noch durch die erforderlichen Umschaltvorrichtungen den Betrieb bedeutend- kompliziert.
• Es ist vorgeschlagen worden, die Abscheidung des Benzols durch Tiefkühlung unter Zusatz so großer Mengen eines Lösungsmittels -Toluolzu bewirken, daß die Kondensation in flüssiger Form erfolgt und eine Ausscheidung in fester Form verhindert wird. Der hierbei erforderliche beträchtliche Toluolzusatz ist mit erheblichen Kosten verknüpft, zu denen noch hohe Betriebskosten kommen infolge des großen Kältebedarfes für die Abkühlung der Toluolmengen auf die benötigte tiefe Temperatur. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, daß das Benzol in einem Gemisch mit viel Toluol ausgeschieden wird, so daß also zur Reingewinnung des Benzols ein besonderer Destillationsprozeß erforderlich ist.
• Demgegenüber wird nach vorliegendem Verfahren das Benzol in verhältnismäßig reiner Form gewonnen, und alle Schwierigkeiten der bisherigen Verfahren werden dadurch umgangen, daß man den Gegenstromwärmeaustauscher, in dem das Koksofengas heruntergekühlt wird, an einer Stelle unterbricht, an welcher die Hauptmenge des Benzols abgeschieden ist. Im Falle einer Verstopfung durch sich fest ausscheidendes Benzol braucht nur der erste Teil des Gegenstromkühlers umgewechselt zu werden, wogegen im übrigen Teil des Kühlers sowie in dem eigentlichen Zerlegungsapparat Verstopfungen nicht zu befürchten sind und der Betrieb unverändert weitergehen kann.
• Durch Versuche wurde nämlich gefunden, daß bei Koksofengas mittlerer Zusammensetzung eine Benzolmenge von etwa o,o5 g/cbm, bezogen auf entspanntes Gas, von den gleichzeitig vorhandenen und bei tiefer Temperatur sich ausscheidenden schweren Kohlenwasser stoffen, insbesondere denen der Olefinreihe und carbozyklischen Reihe, bei den in Frage kommenden Temperaturen vollständig in Lösung gehalten wird. Diese Zahl verschiebt sich naturgemäß mit wechselnder Zusammensetzung des Koksofengases und ist außerdem von dem angewendeten Zerlegungsdruck abhängig.
• Zur Abscheidung der Hauptmenge des Benzols verwendet man zweckmäßig einen Vorkühlen der aus mehreren Ästen besteht, von denen einer stets im Betrieb ist, während die anderen gleichzeitig aufgetaut werden; meist wird es genügen, zwei auswechselbare Aste vorzusehen.
• Die Durchführung des Verfahrens werde an Hand beiliegender Abb. = erläutert; Das von dem Kompressor A angesaugte und auf den gewünschten Druck geförderte Koksofengas wird nach Entziehung der Kompressionswärme in dem Wasserkühler B in den Vorkühler C eingeführt. Es tritt z. B. durch das Dreiwegventil i in den aufzutauenden (linken) Ast ein und geht durch den Abscheider D von unten in den (rechten) Ast des Kühlers. Die aus dem Trennungsapparat E austretenden kalten Zerlegungsprodukte strömen in entgegengesetzter Richtung nur durch einen (rechten) Ast des Kühlers und kühlen das Koksofengas auf die gewünschte Temperatur. Dabei scheidet sich das Benzol usw. in fester Form im Kühler aus.
• Das von der Hauptmenge des Benzols befreite Gas tritt durch das Ventil e aus dem Kühler aus und wird dem Trennungsapparat E zugeführt, in welchem es nach weiterer Abkühlung auf tiefe Temperatur in der gewünschten Weise zerlegt wird. (Der Einfachheit halber ist in der Abbildung nur eine Säule des Trennungsapparates gezeichnet.) Nach einer gewissen Zeit wird mittels der Ventile x, 2 und 3 die Strömungsrichtung der Gase in dem Vorkühler umgekehrt. Dabei wird durch das warme eintretende Koksofengas das in dem einen (rechten) Ast des Kühlers abgeschiedene Benzol abgetaut und in dem Abscheider D gesammelt. Die Abkühlung des Koksofengases und Abscheidung des Benzols findet nunmehr in dem anderen (linken) Kühlerast statt. Es ist also auf diese Weise ein vollkommen kontinuierlicher Betrieb des Zerlegungsapparates möglich.
• Eine Abart des Verfahrens besteht darin, den Vorkühler mit einem geeigneten Lösungsmittel von tiefem Schmelzpunkt zu berieseln und auf diese Weise auch das in dem ersten Teil des Gegenstromkühlers sich abscheidende Benzol in Lösung zu halten. Dabei wird gleichzeitig eine vollkommenere Entfernung des Benzols erreicht, da der Dampfdruck des Benzols in der verdünnten Lösung geringer ist als der der festen Substanz. Als geeignetes und billiges Lösungsmittel erwies sich z. B. der bei der Benzolgewinnung mittels des Waschölverfahrens vor der eigentlichen Benzolfraktion anfallende bis etwa -E- 40 ' C siedende Vorlauf, der einen sehr tiefen Schmelzpunkt besitzt. In gleicher Weise können als Lösungsmittel auch andere Flüssigkeiten, wie z. B. Äthyläther, benutzt werden, sofern sie nur ein genügendes Lösungsvermögen und einen genügend tiefen Schmelzpunkt besitzen.
• Die im Abscheider des Vorkühlers gesammelte Benzollösung wird in bekannter Weise durch Rektifikation in Benzol und das leichter siedende Lösungsmittel getrennt und die Waschflüssigkeit mittels einer Pumpe dem Prozeß wieder zugeführt.
• Die Abkühlung des Lösungsmittels auf die gewünschte Temperatur erfolgt zweckmäßig durch die im Trennungsapparate abgeschiedenen höheren Kohlenwasserstoffe - C,H4, C,H, und Homologe -, wobei diese gleichzeitig verdampft werden.
• Eine Ausführung dieses Verfahrens sei an Hand von Abb. 2 erläutert: Das komprimierte Gas wird hinter dem Wasserkühler B bei i in die gekühlte Waschsäule C geführt und in dieser durch die von 3 nach q. strömenden kalten Zerlegungsprodukte auf die gewünschte Temperatur gekühlt und gleichzeitig durch Berieselung mit der bei 3 auf die Säule aufgegebenen kalten Waschflüssigkeit vom Benzol befreit. Nach Austritt aus der Säule C durchläuft das Koksofengas den Gegenstromwärmeaustauscher E des Zerlegungsapparates, wird dort durch die aus dem Trennungsapparat F austretenden kalten Zerlegungsprodukte weiter abgekühlt und tritt in die Säule des Trennungsapparates ein. (Der Einfachheit halber wurde nur eine Säule gezeichnet.) Die flüssig abgeschiedenen schweren Kohlenwasserstöffe sammeln sich in dem Verdampfungsgefäß unter der Säule, während die leichter siedenden Anteile bei 2 austreten und im Gegenströmer E sowie der Waschsäule C ihre Kälte abgeben. Die sich bei 5 in der Waschsäule sammelnde Lösung des Benzols wird bei 6 in eine mit Dampf beheizte und mit wassergekühltem Kondensator versehene Rektifikationssäule aufgegeben und dort zerlegt. Das Benzol sammelt sich bei 7, während das Lösungsmittel flüssig bei 8 von der Pumpe H angesaugt wird, die es durch die Verdampferschlange 9 drückt und wieder auf die Waschsäule C fördert. In 9 wird das Lösungsmittel durch das Gemisch der aus dem Koksofengas abgeschiedenen Kohlenwasserstoffe stark abgekühlt, wobei gleichzeitig die Verdampfung dieser Kohlenwasserstoffe erfolgt, die durch io den Trennungsapparat verlassen. -Zur Vereinfachung der Darstellung sind die zu der Säule G gehörenden Wärmeaustauscher weggelassen.
• Statt das Lösungsmittel in flüssiger Form auf den Vorkühler aufzugeben, kann man auch so verfahren, daß man das Lösungsmittel dampfförmig dem Gase zusetzt, also z. B. sich das Koksofengas mit dem flüssigen Lösungsmittel sättigen läßt, so daß sich das Benzol im Vorkühler gleichzeitig mit dem Lösungsmittel, also in flüssigem Zustande abscheidet.
• Soll das Benzol quantitativ entfernt werden, was bei kohlenwasserstoffarmen Gasen notwendig sein kann, so sieht man zweckmäßig einen weiteren Rieselkühler hinter dem Vorkühler vor, in dem eine weitere Waschung mit tiefer siedenden Kohlenwasserstoffen, z. B. Äthylen und Propylen, bei tieferer Temperatur erfolgt. Diese Kohlenwasserstoffe haben gleichzeitig die Eigenschaft, Kohlensäure zu lösen, so daß die bei der Zerlegung von Koksofen-gas sonst notwendige und kostspielige Absorptionseinrichtung für Kohlensäure ganz oder zum Teil fortfallen kann.
• Ein besonderer Vorteil des vorstehend beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß unter Umständen- eine vorherige Benzolwäsche des Gases mit Waschöl ganz fortfallen kann, da bei höheren Benzolgehalten ein großer Teil bereits bei der Kompression flüssig abgeschieden wird, während der Rest leicht auf die beschriebene Weise entfernt werden kann.
• Es sei ausdrücklich bemerkt, daß das Verfahren in gleicher Weise, wie vorstehend für Koksofengas als Beispiel beschrieben, für die Entfernung von Benzol und ähnlichen Kohlenwasserstoffen mit hohem Schmelzpunkt aus anderen Gasgemischen Anwendung finden kann, z. B. Leuchtgas, Schwelgas, Bergingas oder Ölgas.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Befreiung von Gasen, insbesondere von Kokereigas von Benzol zwecks deren Weiterzerlegung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in einem besonderen Kühler, vor Eintritt in den Trennungsapparat, durch die aus letzterem austretenden kalten Zerlegungsprodukte so weit gekühlt wird, daß die Hauptmengen des Benzols kondensiert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausscheidung des Benzols ein aus mehreren Ästen bestehender Kühler verwendet wird, dessen Äste abwechselnd gekühlt und abgetaut werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß tiefer als Benzol siedende Lösungsmittel für Benzol dem Gas zugesetzt werden, um die Ausscheidung des Benzols in fester Form zu vermeiden, und daß die Lösungsmittel im nachfolgenden Zerlegungsprozeß wieder abgeschieden werden. q..
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in oder hinter dem Benzolkühler einer Waschung mit Lösungsmitteln nach Anspruch 3- bei so tiefer Temperatur unterworfen wird, daß eine möglichst vollständige Abscheidung des Benzols bewirkt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i und q., dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des Waschmittels durch die im Trennungsapparat abgeschiedenen höheren Kohlenwasserstoffe erfolgt, wobei diese gleichzeitig verdampft werden.