DE60313149T2 - Verfahren und anlage zur anreicherung mindestens einer komponente eines brennbaren gasgemisches - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anreichern mindestens eines ersten Bestandteils einer Verbrennungsgasmischung, die mindestens einen zweiten aktiven Bestandteil umfasst und in einer Gasleitung bei einem ersten Druck zirkuliert.
• Derartige Leitungen für Verbrennungsgas bestehen in zahlreichen chemischen oder petrochemischen Einrichtungen, wo sie für die Versorgung von Gasbrennern und anderen Wärmestellen dienen.
• Verfahren zur Anreicherung von Verbrennungsgasmischungen an den brennbaren Bestandteilen, welche am Auslass der Herstellungseinheiten für aktives Gas als Hilfsgas verfügbar sind, sind bekannt, wobei das Hilfsgas der in der Leitung zirkulierenden Gasmischung zugefügt wird.
• In US-A-5,137,547 wird ein solches Verfahren beschrieben.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Anreicherung der in der Leitung zirkulierenden Verbrennungsgasmischung durch Extrahieren ihrer Bestandteile und Wiedereinspritzen des ersten Bestandteils in die Leitung.
• Dazu umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte:
• – Ableiten eines Teilstroms von der Gasleitung,
• – Komprimieren dieses abgeleiteten Stroms bei einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist,
• – Behandeln dieses abgeleiteten komprimierten Stroms in einer Gastrenneinheit, die von einer zu trennenden Gasmischung bei einem Druck gespeist wird, der höher als der erste Druck ist, vorteilhafterweise nahe des zweiten Drucks, und die an einem ersten Auslass eine an dem zweiten aktiven Bestandteil reiche Gasmischung bereitstellt, und Wiedereinspritzen des behandelten Stroms von einem zweiten Auslass der Einheit in die Leitung im Wesentlichen bei dem ersten Druck.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist auch eine Einrichtung zur Umsetzung dieses Verfahrens, umfassend:
• – eine Leitung für Verbrennungsgasmischung,
• – eine Gastrennungseinheit mit einem Einlass für zu trennende Gasmischung, einem Auslass für Herstellungsgas, einem Zwischenauslass, der mit dem Auslass eines Kompressors verbunden ist, dessen Einlass mit einem stromaufwärtigen Ableitungspunkt der Leitung und dem Zwischenauslass der Einheit verbunden ist, und einem Nebenauslass, der mit einem stromaufwärtigen Punkt der Leitung verbunden ist.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Umsetzungsverfahrens, welche beispielhaft, aber keineswegs einschränkend, gegeben wird und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erfolgt, in der:
• – in der einzigen Figur eine Einrichtung für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt wird.
• In der einzigen Figur wird eine Verteilungsleitung 1 einer Verbrennungsgasmischung dargestellt, welche allgemein als „Brennstoffgas" bezeichnet wird und verschiedene Verbrauchsstellen speist, wie Gasbrennergruppen 2 für die Erhitzung aktiver oder passiver Elemente einer Industrieanlage.
• In der hier beabsichtigten Anwendung umfasst diese Industrieanlage eine Einheit 3, typischerweise vom Adsorptionstyp „PSA", welche ein gereinigtes Herstellungsgas 4, in der Regel aus Wasserstoff, an Verbrauchsstellen 5 der Anlage zuführt, ausgehend von einem Synthesegas 6, welches in der Regel von einer katalytischen Reformationseinheit 7 hergestellt wird. Die Einheit 3 umfasst somit einen Haupteinlass 8, der das Gas 6 bei einem hohen Druck empfängt, und einen Auslass 9, welcher das Herstellungsgas 4 im Wesentlichen bei diesem hohen Druck abgibt. Die Einheit 3 umfasst außerdem mindestens einen Zwischenauslass 10, von wo ein Rezirkulierungsgas bei einem unter dem hohen Druck liegenden Druck an einen Zwischeneinlass 11 der Einheit 3 zugeführt wird.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Zwischeneinlass 11 mit einem Auslass eines Kompressors 12 verbunden, dessen Einlass selektiv mit dem Zwischenauslass 10 und einem stromaufwärtigen Ableitungspunkt 13 der Leitung 1 verbunden ist. Dementsprechend umfasst die Einheit 3 einen Nebenauslass 14, der mit einem stromabwärtigen Einspritzungspunkt 15 der Leitung 1 verbunden ist. Genauer umfasst die Einheit 3 mindestens drei, in der Regel mindestens vier, Adsorber, deren Einlässe selektiv mit dem Einlass 8 des zu trennenden Gases und mit dem Zwischeneinlass 11 verbunden werden können und deren Auslässe selektiv mit dem Auslass 9 des Herstellungsgases und dem Zwischenauslass 10 verbunden werden können.
• Dementsprechend wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein abgeleiteter Teil des Verbrennungsgasstroms in der Leitung 1 behandelt, indem er in dem Kompressor 12 in einer Einheit 3 wie ein von dieser Einheit 3 rezirkuliertes Reinigungsgas komprimiert wird, und gleichzeitig Wasserstoff von diesem abgeleiteten Strom extrahiert wird, um den Ertrag an Wasserstoff zu erhöhen und über den Hilfsauslass 14 den behandelten abgeleiteten Strom zurückzuführen, der folglich im Wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen besteht, um diese Letzteren wieder in die Leitung 1 einzuspritzen und somit die Wärmeleistung des den Gasbrennern 2 zugeführten Gases zu erhöhen.
• In der Regel beträgt der Druck in der Leitung 1 in der Größenordnung von 6 bar, während der Druck des Zuführungsgases 6 am Einlass 8 der Einheit 3 im Bereich von 25 bar beträgt, wobei der Kompressor 12 eine Kompressionsrate von ungefähr 5 aufweist.
• Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben worden ist, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern für Modifikationen und Varianten geeignet, die dem Fachmann im Rahmen der folgenden Ansprüche ersichtlich sind.

Claims (6)

1. Verfahren zum Anreichern mindestens eines Bestandteils einer Verbrennungsgasmischung, die mindestens einen zweiten aktiven Bestandteil enthält und in einer Gasleitung (1) bei einem ersten Druck zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Ableiten (13) eines Teilstroms von der Leitung (1), – Komprimieren (12) dieses abgeleiteten Stroms bei einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, – Behandeln dieses abgeleiteten komprimierten Stroms in einer Gastrenneinheit (3), die von einer zu trennenden Gasmischung (6) bei einem Druck gespeist wird, der höher als der erste Druck ist, und die an einem ersten Auslass (9) eine Mischung bereitstellt, die reich an dem zweiten aktiven Bestandteil ist und – Wiedereinspritzen (15) des behandelten Stroms von einem zweiten Auslass (14) der Einheit (3) in die Leitung (1) im Wesentlichen bei dem ersten Druck.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zweiten aktiven Bestandteil um Wasserstoff handelt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zu trennenden Gasmischung (6) um ein Reformierungsgas handelt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gastrennungseinheit (3) vom Adsorptionstyp ist.
5. Einrichtung zur Umsetzung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: – eine Leitung (1) für Verbrennungsgasmischung, – eine Gastrennungseinheit (3) mit einem Einlass (8) für zu trennende Gasmischung (6), einem Auslass (9) für Herstellungsgas (4), einen Zwischenauslass (10), einem Zwischeneinlass (11), der mit dem Auslass eines Kompressors (12) verbunden ist, dessen Einlass mit einem stromaufwärtigen Ableitungspunkt (13) der Leitung (1) und dem Zwischenauslass (10) der Einheit und einem Nebenauslass (14) verbunden ist, der mit einem stromabwärtigen Punkt (15) der Leitung (1) verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinheit (3) mindestens drei Adsorber umfasst, deren Einlässe selektiv mit dem Einlass (8) der zu trennenden Gasmischung (6) und dem Zwischeneinlass (11) verbunden werden können, und die Auslässe selektiv mit dem Auslass (9) des Herstellungsgases (4) und dem Zwischenauslass (10) verbunden werden können.