DE625658C

DE625658C - Verfahren zur Ausscheidung von Daempfen aus Gasen

Info

Publication number: DE625658C
Application number: DEG87052D
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Schuftan
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1929-08-19
Filing date: 1933-12-10
Publication date: 1936-02-13

Description

Verfahren zur Ausscheidung von Dämpfen aus Gasen _ Nach dem bekannten Verfahren des Hauptpatents werden Dämpfe, insbesondere Wasser und Kohlendioxyd, aus Gasen durch Abkühlung und Wiedererwärmung derselben in periodisch gewechselten Kältespeichern ausgeschieden. Zu diesem Zweck wird durch die Kältespeicher abwechselnd das zu reinigende Gas und ein Hilfsgas, insbesondere Luft, in der Weise geführt, daß die in einer Periode in den Kältespeichern niedergeschlagenen Dämpfe in der darauffolgenden Umschaltperiode von dem in entgegengesetzter Richtung strömenden, kohlensäurefreien Hilfsgas wieder verdampft und hinausgeführt werden.
Soll das Verfahren benutzt werden, um hoksofengas oder andere Brenngase vor ihrer Zerlegung durch Tiefkühlung von Kohlensäure und Wasserdampf zu befreien, so ist es einerseits infolge der Explosionsgefahr nicht ohne weiteres möglich, Luft als Hilfsgas zu verwenden, anderseits würden zusammen mit dem Wasserdampf und der Kohlensäure hochwertige Bestandteile der Gase, insbesondere Äthylen, Propylen und höhere hohlenwasserstoffe, ausgeschieden werden und mit dem Hilfsgas, in dem sie sehr verdünnt sind, verlorengehen. Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren, bei welchem diese Schwierigkeiten vermieden werden. Erfindungsgemäß werden hochwertige brennbare Gase, insbesondere Koksofengas, vor ihrer Zerlegung mittels Abkühlung und teilweiser Verflüssigung zunächst auf einen von den Zerlegungsbedingungen unabhängigen Druck von nur Wenigen atü gefördert und sodann durch Abkühlung in Regeneratoren von Wasserdampf und Kohlensäure befreit, wobei Drucke und Temperaturen so gewählt werden, daß letztere Bestandteile sich weitgehend kondensieren, die wertvolleren Gasbestandteile, insbesondere Äthylen, aber noch im Gas verbleiben. Zur Entfernung der Kondensate wird in der folgenden Umschaltperiode zunächst eine Fraktion der Zerlegungsprodukte unter etwa z ata durch den Regenerator geführt. Die restliche Kältemenge, die für die Aufrechterhaltung des Beharrungszustandes notwendig ist, wird den Regeneratoren dadurch zugeführt, daß nach der Zerlegungsfraktion ein Teil des durch Abkühlung vorgereinigten Frischgases in ihnen wieder erwärmt wird, wiihrend der Rest des Frischgases in den kontinuierlich -wirkenden Gegenströmern des Zerlegungsapparates erwärmt wird und darin die durch die Regeneratoren hindurchgegangenen Zerlegungsprodukte ersetzt, denen er kalorisch; -d. h. hinsichtlich der Änderung seines Wärmeinhalts, bei der Erwärmung gleichzusetzen ist.
Das Verfahren wird für das Beispiel der Vorreinigung von Koksofengas zwecks Gewinnung von Wasserstoff und Äthylen durch Tiefkühlung an Hand der Abbildung näher erläutert. Das Koksofengas wird nach Verdichtung in dem Kompressor i auf etwa 3 atü und Abführung der Kompressionswärme in den Kühler -, durch die Umschaltorgane 3a und 3b in den Regenerator 4a geleitet und in ihm auf eine Temperatur von etwa -i45° gekühlt, bei der noch keine Kondensation des Äthylens erfolgt, während Wasser und Benzol praktisch vollständig und die Kohlensäure zu etwa 9o °/o ausgeschieden werden. In der darauffolgenden Umschaltperiodewird durch den Regenerator 4a zwecks Verdampfung der Kondensate in umgekehrter Richtung eine bei der Zerlegung aus dem l1,oksofengas gewonnene Fraktion geleitet, die mit Kohlensäure, Wasserdampf usw. verunreinigt werden darf. Soll bei der Zerlegung reiner Wasserstoff oder ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch für die Ammoniaksvnthese gewonnen werden, so verwendet man zur Sublimation der Kondensate also die Restfraktion. Will man dagegen die reinen Kohlenwasserstoffe gewinnen, so benutzt man die Wasserstofffraktion für die Verdampfung der Kondensate. Das Volumen der zur Verdampfung verwendeten Fraktion müß hierbei stets größer als das Volumen des Frischgases sein, da andernfalls eine vollständige Sublimation der Kondensate nicht stattfinden kann.
Da die Wärmemenge, welche die zum Verdampfen der Kondensate dienende Fraktion aus jedem Regenerator aufnehmen kann, kleiner ist als diejenige, welche das abzukühlende Frischgas an den Regenerator abgibt, werden erfindungsgemäß drei Regeneratoren vorgesehen und in der auf die Sublimation der Kondensate folgenden Umschaltperiode eine solche Menge kalten, von Kohlens* iure befreiten Frischgases in den Regeneratoren erwärmt, als erforderlich ist, uni die Differenz der beiden \Värinernengen auszugleichen. Die Reg eneratoren erreichen also erst nach je drei Umschaltperioden den gleichen Zustand, von denen in der ersten warmes Gas gekühlt wird (Warmperiode), w iihrend in der zweiten und dritten (die zusammen die Kaltperiode bilden) kalte Gase im Regenerator erwärmt werden. In (fier ersten Periode gebt z. B. durch den Regenerator 4a (las zu reinigende Frischgas, durch den lZegenerator 4b eine Fraktion der Zerlegungsprodukte und durch den Regenerator 4r ein Teil des in 4a gekühlten und hierbei vorgereirrigten Frischgases. Nach dem Umschalten strömt das Frischgas durch den Regenerator 4e, während die Fraktion der Zerlegungsprodukte in 4a die Kondensate verdampft und ein Teil des vorgereinigten Gases durch 4b geführt wird. In der dritten Periode strömt das Frischgas durch den Regenerator 4b, während die Zerlegungsprodukte in 4c die Kondensate verdampfen und das vorgereinigte Gas in 4a wieder erwärmt wird.
Der nicht in den Regeneratoren wieder erwärmte Teil des vorgereinigten Frischgases, dessen Menge kalorisch gleich der zum Verdampfen der Kondensate verwendeten Menge Zerlegungsprodukte ist, wird erfindungsgemäß in dem kontinuierlich wirkenden Gegenstromer 6 angewärmt. Die beiden Teilströme des vorgereinigten und wieder erwärmten Gases werden vereinigt, in dem Kompressor 7 auf den Zerlegungsdruck von i- atü verdichtet und die Kompressionswärme in den Kühler 8 abgeführt. Da der Taupunkt des Äthylens nicht unterschritten werrien darf, ist die Ausscheidung der CO. nicht vol 1-ständig; die letzten Reste Kohlendioxyd werden in üblicher Weise durch Waschung finit Natronlauge in 9 aus dem Gasgemisch entfernt. Das feingereinigte Gas wird in (lern Gegenstromer 6 abgekühlt, und zwar im Gegenstrom zu einem Teil des vorgereinigten Gases und derjenigen Fraktion der Zerlegungsprodukte, die in reinem Zustand gewonnen werden soll. Bei der Abkühlung des Gasgemisches auf etwa -1q5° scheidet sich unter dem Zerlegungsdruck von 1z atü die Hauptmenge des Äthylens in flüssiger Form ab und kann bei i r entnommen werden. Es ist hierbei zweckmäßig, den Teil des Gegenstromers, in dem die Kondensation des Ätiivlens stattfindet, abweichend von der Zeichnung als Rücklaufkondensator auszubilden, um Verstopfungen durch festes Acetylen zu vermeiden und das Äthylen in höherer Konzentration zu erhalten. Das kalte, unter Zerlegungsdruck stehende Gasgemisch n ird nach Verlassen des Kühlers 6 in bekannter Weise durch weitere Tiefkühlung zerlegt. Der l-infachheit halber sind in der Abbildung nur zwei Zerlegungsfraktionen angedeutet und keine Wiedererwä rrnung der bei i i entspannten Ätliylenfraktion vorgesehen.
Das neue Verfahren bietet gegenüber den bisherigen Methoden zur Vorreinigung von Gasen eine Reihe von Vorteilen. Gegenüber einer Waschung des Gases mit Wasser unter Druck fallen die Gasverluste fort, weiche durch die Löslichkeit der Gase in dem Nasser unter hohen Drucken bedingt und besonders bei Äthylen und höheren I@<@ltlcnwasserstotten sehr beträchtlich sind. Gegenüber chemischen Reinigungsmethoden besitzt das neue Verfahren den Vorteil, daß die kostspielige Regenerierung der Waschlaugen und die durch die starken Laugen bedingte Korrosion der Apparaturen vermieden wird. Weiterhin werden bei dem neuen Verfahren ohne besondere Hilfsmittel die in dem Gas enthaltenen Stickoxyde mit ausgeschieden; Bestandteile, wie Benzol, welche sich bei der Abkühlung in fester Form ausscheiden und sonst bei der Zerlegung besondere Vorkehrungen erfordern, werden bei der Vorreinigung in Regeneratoren ohne weiteres mit entfernt und finden sich finit ihrem vollen Heizwert im Restgas wieder.
Das Verfahren ist nicht auf die Vorreinigung von Koksofengas beschränkt, sondern läßt sich in grundsätzlich gleicher Weise auf die Befreiung anderer Gasgemische, die mittels Tiefkühlung zerlegt werden sollen, von störenden Bestandteilen anwenden. Unter Umständen kann auch der aus einer Luftzerlegungsanlage abfallende Stickstoff zur Sublimation der Kondensate aus den Kältespeichern mit herangezogen werden, insbesondere wenn die Preisgabe der Kondensate, die mit dem Stickstoff mitgeführt werden, keinen unzulässigen Heizwertsverlust bedeutet.

Claims

PATEN TANSPRti C.HE i. Verfahren zur Ausscheidung von Kohlensäure und anderen tiefsiedenden Dämpfen aus Gasgemischen durch Abkühlung und Wiedererwärmung in periodisch gewechselten Kältespeichern nach Patent 554 57o, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung dieses Verfahrens zur V orreinigüng in Verbindung mit einer Zerlegung durch Tiefkühlung die Vorreinigung vorzugsweise unter geringerem als Zerlegungsdruck durchgeführt wird und in der Sublimationsper iode durch den Regenerator zunächst eine bei der Zerlegung gewonnene Fraktion, welche die Sublimation der Kondensate bewirkt, ,und anschließend ein Teil des durch Abkühlung gereinigten, jedoch noch unterlegten Frischgases strömt. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zur Subliination der Kondensate verwendeten Fraktion des bereits zerlegten Gases kalorisch rileiche Menge vorgereinigten, aber unterlegten Frischgases nicht in den Regeneratoren, sondern in Gegenstrom zu dem auf Zerlegungsdruck verdichteten kohlenclioxvdfreien Gas erwärmt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zerlegung von Koksofengas Druck und tiefste Temperatur der Vorreitiigung so gewählt werden, daß die Hauptmenge der Kohlensäure ausgeschieden, der Taupunkt des Äthylens _jedoch nicht unterschritten wird. .4. Verfahren nach Anspruch i bzw. i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgereinigte Gas nach seiner Wiedererwärmung auf den Zerlegungsdruck verclichtet und daraufhin in bekannter Wise durch chemische Mittel von dem bei der Abkühlung nicht kondensierten Rest der Kohlensäure befreit wird.