DE724601C

DE724601C - Process for the decomposition of coke oven gas or gas mixtures of the same composition

Info

Publication number: DE724601C
Application number: DEF80519D
Authority: DE
Original assignee: VICTOR FISCHER DR ING
Current assignee: VICTOR FISCHER DR ING
Priority date: 1936-01-09
Filing date: 1936-01-09
Publication date: 1942-08-31

Description

Verfahren zur Zerlegung von Koksofengas oder Gasgemischen gleichartiger Zusammensetzung Es ist bekannt, Koksofengas mit flüssigem Stickstoff zu waschen. Ebenso ist die Anordnung zweier Gegenstromkühler bekannt, von denen der eine vom Koksofengas einerseits, von Methan und einem Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch andererseits, der zweite vom Stickstoff einerseits und einem Kohlenoxyd-Stickstoff-Gemisch andererseits durchströmt wird.Process for the decomposition of coke oven gas or gas mixtures of the same type Composition It is known to scrub coke oven gas with liquid nitrogen. The arrangement of two counterflow coolers is also known, one of which is from Coke oven gas on the one hand, methane and a nitrogen-hydrogen mixture on the other, the second from nitrogen on the one hand and a carbon-nitrogen mixture on the other is flowed through.

Bei diesen bekannten Verfahren werden zur Ausscheidung des Methans aus dem Koksofengas Verdampfer mit eingebauten Heizschlangen verwendet, in denen entspanntes und verdampfendes Methan die Kondensation des Methans aus dem in den Heizschlangen unter Druck befindlichen Koksofengas bewirkt. Die Verdampfungswärme dieses unter Druck befindlichen Methans ist kleiner als die Verdampfungswärme des entspannten Methans. Um nun im Verdampfer die ganze Menge des entspannten Methans zu verdampfen, wird z. B. der zum Waschen des Koksofengases dienende zusätzliche Stickstoff durch den Verdampfer geschickt.In these known processes, the methane is eliminated from the coke oven gas evaporator with built-in heating coils used in which relaxed and evaporating methane the condensation of the methane from the into the Coke oven gas under pressure causes heating coils. The heat of vaporization this pressurized methane is less than the heat of vaporization of the relaxed methane. To get the whole amount of the relaxed methane in the evaporator to evaporate, z. B. the serving for washing the coke oven gas additional Nitrogen sent through the evaporator.

Es ist auch bekannt, das Methan aus dem verdichteten Koksofengas in einem Rücklaufkondensator niederzuschlagen, wobei dieser durch verdampfenden flüssigen Stickstoff gekühlt wird.It is also known to convert the methane from the compressed coke oven gas in precipitate a reflux condenser, this by evaporating liquid Nitrogen is cooled.

In beiden Fällen wird also der Stickstoff nicht nur als Waschflüssigkeit benutzt, sondern auch als Kühlmittel zur Abscheidung des Methans aus dem Koksofengas.In both cases, the nitrogen is not only used as a washing liquid used, but also as a coolant to separate the methane from the coke oven gas.

Beim Verfahren nach der Erfindung- erfolgt das Verdampfen des entspannten Methans und das darauffolgende Erhitzen desselben sowie des bei der Auswaschung mit. flüssigem Stickstoff anfallenden Stickstoff-Wasserstoff-Gemisches im Gegenstrom zu dem von oben nach unten fließenden und zu kühlenden verdichteten Koksofengas, aus dem sich hierbei das Methan niederschlägt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß zusätzlicher Stickstoff als Kühlmittel für die Abscheidung des Methans aus dem Koksofengas nicht benötigt wird. Dies bedeutet eine Ersparnis an Kraft, die für den Mehrbedarf an zusätzlichem Stickstoff aufzubringen ist, wenn dieser nicht nur zum Auswaschen des Kohlenoxydes, sondern auch als Kühlmittel für das Methan verwendet wird. Auf die mögliche rektifizierende Wirkung eines Rücklaufkondensators kann verzichtet werden, da die Rektifikation in einer besonderen Trennsäule vor sich geht, die mit dem zum Auswaschen des Gases dienenden Stickstoff als Waschflüssigkeit beschickt wird.In the method according to the invention, the evaporation of the relaxed takes place Methane and the subsequent heating of the same as well as that of the leaching with. liquid nitrogen accumulating nitrogen-hydrogen mixture in countercurrent to the compressed coke oven gas that flows from top to bottom and needs to be cooled, from which the methane is precipitated. This procedure has the advantage that additional nitrogen as a coolant for the separation of the methane from the Coke oven gas is not required. This means a saving in strength that for the additional need for additional nitrogen is to be met, if not only used to wash out the carbon dioxide, but also as a coolant for the methane will. The possible rectifying effect of a return condenser can be dispensed with because the rectification takes place in a special separation column that is connected to charged to the nitrogen used to scrub the gas as scrubbing liquid will.

Es ist auch: ein Verfahren bekannt, bei dem das verdichtete Koksofenga:s in zwei hintereinandergeschalteten Gastrennern gekühlt wird, wobei in dem ersten Gastrenner das I@oksofengas im Gegenstrom von oben nach unten zu der aus ihm abgeschiedenen Methanfraktion geführt wird.It is also: a process known in which the compacted coke oven gas: s is cooled in two gas separators connected in series, in the first Gas separator the I @ oksofengas in counterflow from the top to down to the methane fraction separated from it is conducted.

Während nun beim Verfahren nach der Erfindung die gesamte Methanfraktion in einem einzigen Gegenstromkühler durch Abkühlung des Kol:sofengases sowohl durch die entspannte Methanfraktion als auch durch die gesamte aus dem eigentlichen Trennapparat entweichende Stickstoff-Wasserstoff-Fraktion am galten Ende des Kühlers aus dem Koksofengas- abgeschieden wird, wird bei der bekannten Zerlegungsanlage die Methanfraktion in zwei Gegenstromkühlern ausgeschieden. Der erste Kühler arbeitet ähnlich wie der einzige Gegenstromkühler beim Verfahren nach der Erfindung, nur mit dem Unterschied, daß dort nur ein Teil der Stickstoff-Wasserstoff-Fraktion als Kühlmittel Anwendung findet und daß andererseits auch die aus dem Trennapparat entweichende Stickstoff-Kohlenoxyd-Fraktion, vermischt mit der aus dem zweiten Gegenstromkühler abgeschiedenen Methanfraktion, zur Kühlung des Koksofengases herangezogen wird. Die Arbeitsweise des zweiten Gegenstromkühlers ist eine andere als bei dem Verfahren nach der Erfindung, da in ihm das Methan an seinem warmen Ende ausgeschieden wird und da dort das Koksofengas von unten nach oben strömt. Als kaltes Gas- findet hier die Stickstoff-Kohlenoxyd-Fraktion des Trennapparates Anwendung.While now in the method according to the invention, the entire methane fraction in a single countercurrent cooler by cooling the Kol: sof gas through both the relaxed methane fraction as well as through the entire from the actual separator escaping nitrogen-hydrogen fraction at the end of the cooler from the Coke oven gas is deposited, the methane fraction is used in the known separation plant excreted in two countercurrent coolers. The first cooler works similarly to that only countercurrent cooler in the method according to the invention, only with the difference, that there only part of the nitrogen-hydrogen fraction is used as a coolant finds and that, on the other hand, the nitrogen-carbon oxide fraction escaping from the separator, mixed with the methane fraction separated from the second countercurrent cooler, is used to cool the coke oven gas. How the second counterflow cooler works is different from the method according to the invention, since the methane is present in it its warm end is excreted and there the coke oven gas from below above flows. The nitrogen-carbon oxide fraction is found here as a cold gas Separation apparatus application.

Da beim Verfahren nach der Erfindung die gesamte Methanfraktion am kalten Ende eines einzigen Gegenstromkühlers abgeschieden wird, so hat dies neben dem Vorteil der Einfacheit den weiteren Vorteil, daß die Methanfraktion bei einer tieferen Temperatur, z. B. bei - i75° C, abgeschieden wird, als dies bei dem bekannten Verfahren durch die obenbeschriebene Art der Hintereinanderschaltung zweier Gegenstromkühler geschieht. Die tiefere Temperatur ergibt eine bessere Abscheidung.Since the method according to the invention, the entire methane fraction on cold end of a single countercurrent cooler is deposited, so this has next the advantage of simplicity the further advantage that the methane fraction at a lower temperature, e.g. B. at -175 ° C, is deposited than is the case with the known Method by the above-described type of series connection of two counterflow coolers happens. The lower temperature results in better separation.

Es ist auch bekannt, den verdichteten flüssigen Stickstoff nur zum Teil als Waschflüssigkeit am Kopf einer Trennsäule aufzugeben, einen zweiten Teil als Kühlflüssigkeit über einem Kondensator zu entspannen und mit ihm den verdichteten Stickstoff in einem Gegenstromkühler zu kühlen. Da dies zur Kühlung nicht ausreicht, wird das Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch teils durch den Koksofengaskühler, teils durch den Stickstoffkühler geschickt. Beim Verfahren nach der Erfindung wird der ganze verdichtete und verflüssigte Stickstoff am Kopf der Trennsäule aufgegeben. Es entfällt die Teilung einer Fraktion des Koksofengases, was eine Vereinfachung der Bedienung und der Bauart bedingt. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird ferner der verdichtete Stickstoff durch das entspannte Kolilenoxyd-Stickstoff-Gemisch verflüssigt und auch unterkühlt. Die Unterkühlung des Waschstickstoffes wird daher ohne Kondensator erreicht. was ein weiterer Vorteil gegenüber dem bekannten Verfahren ist.It is also known to use the compressed liquid nitrogen only Part as a washing liquid at the top of a separation column, a second part to relax as cooling liquid over a condenser and with it the compressed Cool nitrogen in a countercurrent condenser. Since this is not enough for cooling, the hydrogen-nitrogen mixture is partly through the coke oven gas cooler, partly sent through the nitrogen cooler. In the method according to the invention is the abandoned whole compressed and liquefied nitrogen at the top of the separation column. There is no need to divide a fraction of the coke oven gas, which is a simplification the operation and the design conditional. In the method according to the invention furthermore the compressed nitrogen through the relaxed colylene oxide-nitrogen mixture liquefied and also subcooled. The supercooling of the washing nitrogen is therefore achieved without a capacitor. which is another advantage over the known method is.

Verdampfung und Überhitzung des in der Trennsäule flüssig abgeschiedenen und entspannten Kohlenoxyd-Stickstoff-Gemisches erfolgt bei dem Verfahren nach der Erfindung im Gegenstrom zu dem von oben nach unten fließenden und zu kühlenden verdichteten Stickstoff. Die Verflüssigung des Stickstoffes geschieht daher lediglich durch Wärmeaustausch mit dem Kolilenoxyd-Stickstoff-Gemisch, und der verflüssigte Stickstoff dient nur als Waschflüssigkeit zum Auswaschen des Kohlenoxyds aus dem zu gewinnenden Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch.Evaporation and overheating of the separated liquid in the separation column and relaxed carbon oxide-nitrogen mixture takes place in the process according to the Invention in countercurrent to the compacted flow that flows from top to bottom and needs to be cooled Nitrogen. The liquefaction of the nitrogen therefore only takes place through heat exchange with the colylene oxide-nitrogen mixture, and the liquefied nitrogen only serves as a washing liquid for washing out the carbon monoxide from the nitrogen-hydrogen mixture to be obtained.

Dadurch, daß die Kühlung des Koksofengases und die Verdampfung des Methans sowie die Kühlung des Stickstoffes und die Verdampfung des Kohlenoxyd-Stickstoff-Gemisches getrennt voneinander durchgeführt sind und nicht mittels Verdampferschlangen, Rücklaufkondensatoren u. dgl. ineinandergreifen, ergeben sich auch einfache thermodynamische Zusammenhänge, und es lassen sich unter gegebenen Bedingungen die günstigsten Betriebsdaten einfach ermitteln (vgl. Verfahrenstechnik, Heft 2, z936).Because the cooling of the coke oven gas and the evaporation of the Methane as well as the cooling of the nitrogen and the evaporation of the carbon oxide-nitrogen mixture are carried out separately from each other and not by means of evaporator coils or return condensers and the like interlock, there are also simple thermodynamic relationships, and the most favorable operating data can easily be obtained under given conditions determine (see process engineering, volume 2, z936).

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ergibt sich aus der Vereinfachung der Apparatur, dem Fortfall von Flüssigkeitsspeichern und der Verringerung der Kälteverluste durch Wärmeeinströmung.Another advantage of the method results from the simplification the apparatus, the elimination of liquid storage and the reduction of cold losses due to the influx of heat.

Die Abbildung zeigt im Schema als Beispiel eine Ausführung des vorliegenden Verfahrens zur Gewinnung eines Gemisches aus Stickstoff und Wasserstoff. Das auf 12 bis 15 at verdichtete, von Kohlensäure und Benzol befreite Koksofengas tritt bei a in den Gegenstromkühler II ein, durchströmt diesen und gelangt bei b in den Metlianabscheider, auf dessen Boden sich ein in II durch die erfolgte Tiefkühlung aus dem Koksofengas flüssig ausgeschiedenes methanreiches Gemisch sammelt. Dieses verläßt den Abscheider bei c, wird vor seinem Eintritt in den Gegenstromkühler II in d auf ungefähr r at entspannt, durchströmt II, in dein es gleichzeitig verdampft, und tritt bei e aus II aus. Der gasförmig gebliebene Teil des Koksofengases kommt bei f aus dem Abscheider und bei g in die Trennsäule I, in der ein Druck von ungefähr ro at herrscht. Er steigt durch die Böden der Trennsäule hoch, wobei sich das in ihm enthaltene Kohlenoxyd in lierabrieselndem flüssigem Stickstoff niederschlägt, so daß schließlich am Kopf der Trennsäule bei k lediglich ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff abzieht. Dieses Gemisch geht unter dem Druck der Trennsäule durch den Gegenstromkühler II und verläßt ihn bei k. Dem Gegenstromkühler III wird bei l verdichteter Stickstoff unter einem Druck von ungefähr 2o at zugeführt, der III durchströmt und sich dabei bis zur Verflüssigung abkühlt. Er wird bei an auf den Kopf der Trennsäule I entspannt, um als Waschflüssigkeit über die Böden von I nach abwärts zu rieseln. Das sich am Fuße der Trennsäule I sammelnde Gemisch von flüssigem Kohlenoxyd und Stickstoff wird ihr bei, ia entnommen, in o auf ungefähr r at entspannt, durchströmt den Gegenstromkühler III, in dem es verdampft, und tritt aus diesem bei p aus.The diagram shows an example of an embodiment of the present invention Process for obtaining a mixture of nitrogen and hydrogen. That on 12 to 15 atm compressed coke oven gas, freed from carbonic acid and benzene, occurs at a into the counterflow cooler II, flows through it and arrives at b into the Metal separator, on the bottom of which there is a in II due to the deep freezing that has taken place collects a methane-rich mixture excreted in liquid form from the coke oven gas. This leaves the separator at c, before entering the counterflow cooler II in d to about r at relaxed, flows through II, in which it evaporates at the same time, and exits from II at e. The remaining gaseous part of the coke oven gas comes at f from the separator and at g into the separation column I, in which a pressure of approximately ro at prevails. It rises through the bottoms of the separation column, with the in the carbon dioxide it contains precipitates in liquid nitrogen trickling down from the water, so that finally at the top of the separation column at k only a mixture of nitrogen and withdraws hydrogen. This mixture passes under the pressure of the separation column the counterflow cooler II and leaves it at k. The counterflow cooler III is at l compressed nitrogen supplied under a pressure of about 20 at, the III flows through and cools down until it liquefies. He will be at on on the Head of the separation column I relaxed to as washing liquid over the floors of I after to trickle downwards. The mixture of liquid that collects at the foot of the separation column I Carbon oxide and nitrogen are taken from it at, ia, relaxed in o to about r at, flows through the countercurrent cooler III, in which it evaporates, and emerges from it at p off.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the decomposition of coke oven gas or gas mixtures similar composition, in which nitrogen is used as a washing liquid and both the nitrogen and the gas mixture through a special countercurrent cooler each and a separation apparatus are conducted, with cooling of the one countercurrent cooler from top to bottom flowing through coke oven gas through the separated from it Methane fraction and the gaseous nitrogen-hydrogen fraction escaping from the separator, characterized in that the entire methane fraction, at the cold end of the first @ eg @ .h @@ zomkühlers deposited in a liquid state, relaxed to atmospheric pressure and together with the entire gaseous nitrogen-hydrogen fraction in the separator is used to cool the compressed coke oven gas, during which only as a scrubbing liquid used compressed nitrogen in the other countercurrent condenser from top to bottom led below and only through the liquid nitrogen-carbon oxide fraction that occurs in the separator is cooled to atmospheric pressure after relaxation.