Verfahren zur Abscheidung schwer kondensierbarer Bestandteile aus
Gasgemischen . Es ist bekannt, die Entfernung des Kohlenoxyds durch Waschung des
Rohwasserstotis mit flüssigem Stickstoff vorzunehmen. Dieser flüssige Stickstoff,
der unter Druck benötigt wird, mußte bisher in besonderen Anlagen erzeugt werden.Process for the separation of difficult to condense constituents
Gas mixtures. It is known to remove the carbon monoxide by washing the
Make raw water stotis with liquid nitrogen. This liquid nitrogen
which is required under pressure had to be produced in special systems up to now.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren ermöglicht, ohne
eine derartige Anlage- auszukommen, weil der flüssige Druckstickstoff in der Apparatur
selbst gewonnen werden kann, und zwar derart, daß die durch Entspannung der schwer
kondensierbaren Anteile nach vorheriger Anwärmung unter Leistung äußerer Arbeit
erzielte Kälteleistung übertragen wird auf ein unter Druck stehendes, zweckmäßig
vorgekühltes Hilfsgas unter Verflüssigung desselben und die so erhaltene Flüssigkeit
zur Auswaschung unerwünschter Bestandteile aus dem @schwerst kondensierbaren Anteil
des Gases vor Entspannung und Anwärmung desselben verwendet wird.The method forming the subject of the invention allows without
Such a system get by because of the liquid nitrogen pressure in the apparatus
itself can be won, in such a way that the difficult by relaxation
condensable parts after prior heating while performing external work
Achieved cooling capacity is transferred to a pressurized, expedient
precooled auxiliary gas with liquefaction of the same and the liquid thus obtained
to wash out unwanted constituents from the extremely difficult to condense part
of the gas is used prior to expansion and heating of the same.
Der flüssige Druckstickstoff dient bei vorliegendem Verfahren einerseits
zur Auswaschung des Kohlenoxyds, anderseits zur teilweisen Deckung der Kälteverluste
der Anlage. Zum anderen Teil wird als Kältequelle die bekannte Expansion des kohlenoxydfreien
Wasserstoffs unter äußerer Arbeitsleistung herangezogen; als besonderer Vorteil
gegenüber dem bisherigen Verfahren ist dabei zu buchen, daß die Expansionsmaschine
bei erheblich höheren Temperaturen in bekannter Weise betrieben werden kann und
infolgedessen einen größeren Energierückgewinn ermöglicht. In der Tat mußte man
bisher, um eine möglichst starke Kondensation des Kohlenoxyds zu erreichen, mit
der Entkühltemperatur so tief -als möglich gehen - ohne übrigens dabei eine
völlige Kohlenoxydfreiheit auch nur entfernt zu erreichen -, wobei der Betrieb der
Expansionsmaschine unterhalb der Kondensationstemperatur der Luft ganz erhebliche
Schwierigkeiten bot.In the present method, the liquid nitrogen under pressure serves on the one hand to wash out the carbon oxide and on the other hand to partially cover the cold losses of the system. On the other hand, the well-known expansion of carbon-oxide-free hydrogen under external work is used as a source of cold; A particular advantage over the previous method is that the expansion machine can be operated in a known manner at considerably higher temperatures and, as a result, enables greater energy recovery. In fact, you had been to the strongest possible condensation reach of carbon monoxide, with the Entkühltemperatur so deep - going as possible - without, however, thereby achieving a complete Kohlenoxydfreiheit even remotely - wherein the operation of the expander below the condensation temperature of the air presented quite considerable difficulties.
Die Durchführung des Verfahrens werde an Hand der beiliegenden Zeichnung
erläutert, wobei die Gewinnung eines Wasserstoff-Stickstoff-Gemisches, wie es für
die Zwecke der Ammoniaksynthese benötigt wird, und zwar mit Koksofengas als Ausgangsprodukt,
als Beispiel behandelt werden soll. Das zu zerlegende Gas tritt bei i in den Gegenstromtemperaturaustauscher
a ein, wird im Abscheider 3 von den leichter zü verflüssigenden Anteilen (Äthylen,
Methan) befreit und in dem Zusatzgegenströmer 4 noch weiter vorgekühlt, wobei der
Rest des Methans kondensiert und zweckmäßig in einem nicht gezeichneten Abscheider
gesammelt wird. Das Gas tritt sodann bei 5 in die. Waschsäule 6 ein, alles unter
einem Druck von beispielsweise io Atm. Die in dem Abscheider 3 sowie im unteren
Teil der.'Säule 6 sich sammelnden Flüssigkeiten werden nach Entspannung zur Wiedergewinnung
ihrer Kälte durch den Gegenströmer a zurückgeschickt. Der oben aus der Säule austretende,
durch Waschen mit Stickstoff vom Kohlenoxyd
befreite Wasserstoff
geht durch den Zusatzgegenströmer q. hindurch, um etwas Kälte an das eintretende
Gas abzugeben, und wird sodann in der Expansionsmaschine unter Arbeitsleistung entspannt.
In dem Austauscher_ ä strömt dem kalten entspannten Wasserstoff komprimierter Stickstoff
entgegen, der nach Vorkühlung in G_ egenströmer a bei 9 in den Kühler eintritt;
dort verflüssigt wird und sodann als Waschflüssigkeit mittels des Ventils i i bei
io auf die Säule aufgegeben wird.The implementation of the procedure will be based on the attached drawing
explained the production of a hydrogen-nitrogen mixture as it is for
the purpose of ammonia synthesis is required, with coke oven gas as the starting product,
should be treated as an example. The gas to be separated enters the countercurrent temperature exchanger at i
a, is in the separator 3 of the more easily liquefied components (ethylene,
Methane) and further precooled in the additional countercurrent 4, the
The remainder of the methane condenses and expediently in a separator (not shown)
is collected. The gas then enters the at 5. Washing column 6 on, everything below
a pressure of, for example, 10 atm. The in the separator 3 as well as in the lower
Liquids that collect in the column 6 become part of the recovery after relaxation
their cold sent back by the countercurrent a. The one emerging from the top of the column,
by washing with nitrogen from carbon monoxide
liberated hydrogen
goes through the additional countercurrent q. through to give a little cold to what is entering
To release gas, and is then expanded in the expansion machine with work performance.
Compressed nitrogen flows into the cold, relaxed hydrogen in the exchanger
contrary, which enters the cooler after pre-cooling in G_ egenströmer a at 9;
is liquefied there and then as a washing liquid by means of the valve i i
io is abandoned on the pillar.
Den Abkühlungs- und Zerlegungsvargang wird man vielfach zweckmäßig
in mehreren Stufen mit getrennter Albscheidung der Kondensate vornehmen.The process of cooling and decomposition is often expedient
in several stages with separate separation of the condensates.
Soll hochprozentiger kohlenoxydfreier Wasserstoff gewonnen werden,
so erfolgt die Abscheidung des dem Wasserstoff beigemischten Stickstoffs vor der
Expansion (also unter Druck) durch Kühlung des aus io austretenden Wasserstoff-Stickstoff-Gemisches
mittels des am Fuße der Säule 6 sich sammelnden Kohlenoxyd- Stickstoff- Gemisches,
das zu diesem Zweck in einen unter vermindertem Druck stehenden Behälter entspannt
wird, in dem eine vom Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch durchströmte Kühlschlange liegt.If high-percentage carbon-free hydrogen is to be obtained,
the nitrogen added to the hydrogen is separated out before the
Expansion (i.e. under pressure) by cooling the hydrogen-nitrogen mixture emerging from io
by means of the carbon dioxide-nitrogen mixture that collects at the foot of the column 6,
which is expanded for this purpose in a container under reduced pressure
in which there is a cooling coil through which the hydrogen-nitrogen mixture flows.
Die zur Durchführung des Verfahrens notwendige Stickstoffmenge kann
aus dem am Fuß der Säule sich sammelnden Stickstoff-Kohlenoxyd-Gemisch erhalten
werden. Das Gemisch wird nach Austritt aus dem Gegenströmer mit einer zur Umsetzung
des Kohlenoxyds gerade ausreichenden Luftmenge verbrannt und die gebildete Kohlensäure
durch bekannte Mittel entfernt. Diese Art der Gewinnung des Stickstoffs ist vorteilhafter
als das oft angewandte Verfahren der Entfernung des Luftsauerstoffs mit Wasserstoff,
da infolge des hohen Stickstoffgehaltes des Kohlenoxyds bedeutend mehr Stickstoff
erhalten und kein Wasserstoff benötigt wird, dagegen das lästige Kohlenoxyd, das
sonst als giftiges Abgas entweichen würde, zugleich vernichtet wird.The amount of nitrogen necessary to carry out the process can
obtained from the nitrogen-carbon oxide mixture that collects at the foot of the column
will. After exiting the countercurrent, the mixture is reacted with a
of the carbon dioxide just enough air is burned and the carbonic acid formed
removed by known means. This way of obtaining the nitrogen is more advantageous
as the often used method of removing oxygen from the air with hydrogen,
because of the high nitrogen content of the carbon monoxide, there is significantly more nitrogen
and no hydrogen is needed, but the annoying carbon oxide that
otherwise it would escape as poisonous exhaust gas, is destroyed at the same time.