Verfahren zum Abscheiden von Gemischbestandteilen Es ist bekannt,
daß sich bei der Tiefkühlung von Gasgemischen in Wärmeaustaus,ch!ern, infolge Teilkondensation
Gemischbestandteile ausscheiden. So wird z. B. bei der Tiefkühlung von Koksofengas
in den Gegenströmern eine Methan-hal;tige Äthylenfraktion ausgeschieden. Die Gewinnung
einer hochprozentigen Fraktion, in der z. B. praktisch. das gesamte Äthylen des
Ausgangsgemisches enthalten ist, ist bei dem bekannten Tiefkühlverfahren nicht möglich.Process for separating mixture components It is known
that in the deep freezing of gas mixtures in heat exchange, ch! ern, as a result of partial condensation
Eliminate mixture components. So z. B. in the freezing of coke oven gas
a methane-containing ethylene fraction was deposited in the countercurrents. The extraction
a high percentage fraction in which z. B. practical. all of the ethylene des
Starting mixture is contained, is not possible with the known deep-freezing process.
Die Erfindung ermöglicht es, eine hochprozentige Fraktion bei praktisch
vollständiger Ausbeute des ausscheidenden Stoffes im Verlaufe der Tiefkühlung von
Gasgemischen zu erzielen und besteht in dem Verfahren, während des Wärmeaustausches
in einem Gegenströmer diesen zusätzlich am warmen, unteren Ende zu erwärmen und
am kalten, oberen Ende- zu kühlen. Hierdurch wird einerseits vom kalten Ende zum
warmen Ende des Gegenströmers ein so starker Kondensatrücklauf mit rektifizierender
Wirkung erzielt, daß das Durchbrechen des auszuscheidenden Stoffes am kalten Ende
des Gegenströmers verhindert wird, und anderer-
seits :ine hohe Eindanipfung der Fraktion
am warin:ti Ende -bewirkt. wo die Fraktion
dann flüssig abgezogen werden kann.
Eine Ausführungsform des Verfahrens
nach der Erfindung bestellt z. B. darin. dali
mittels eines an sieh lielcaiiiit@°n Kältelkreis-
]aufs eitle: Hilfsstoffe:. z. D. Stickstoff oder
Methan. das untere. «-arme Ende des Gegen-
strömers vor der Entspannung des Hilfs-
stoffes beheizt und (las obere, kalte Ende
nach der Entspannung des Hilfsstoffes ge-
kühlt wird.
Das Verfahren nach der Erfindung kann
auch ohne Zuhilfenahme eines zusätzlichen
Kältekreislaufs z. B. in der \\'eise durch-
geführt «-erden, (Iala den dem Rollgas ent-
gegenströmenden Zerlegungsprodukten am
kalten Ende des Gegenströmers ein kaltes
Gas zwecks Herabsetzung der Temperatur
zugesetzt und das warme Ende des Gegen-
strömers durch Zwischenentnahme eines Teil
der kalun Zerlegtuigsprodulcte erwärmt wird,
sofern davon abgesehen wird. etwa ein
wärmeres Gas zuzusetzen.
Bei beiden Ausführungsfällen wir<] die
Kondensation am kalten Ende und die Ein-
dampfung ain warmen Ende innerliall) der
ans d:ni Rollgas anfallenden Fraktion ver-
stärkt und die erfindungsgemäße rektifi-
zierende Wirkung erreicht. Zwecks weiterer
Verstärkung der rektifizierenden Wirkung
kann der Gegenströmer auf der Roligasseite
auch mit Zwischenlxiden (Rektiflzierliiden)
od. dgl. versehen tverden.
Bei der Gewinnung voti Ätlivlen aus Koks-
ofengas mittels des Verfahrens nach der Er-
findung wird z. B. durch den Rücklauf
fliissigen Methans praktisch das gesamte
:\thvIen einschließlich der sonstigen KcAilen-
wasserstoffe mit zu-ei oder mehr C Atomen
ausgewaschen, wodurch gleichzeitig die Ge-
winnung von Methan und Wasserstoff hoher
Reinheit vorbereitet wird. Durch die Er-
wärmung des unteren Endes wird eine
stärkere Eindampfung der Äthvlenfraktion
in -an sich bekannter Weise erreicht. Inner-
halb des Gegenströmers Besteht dabei ein
rektifizierender Stoffaustausch zwischen der
Rücldatifflüssigt;cit finit den aufsteigenden
Dämpfen, der es ermöglicht, am unteren,
warmen Ende des Gegenströniers eine
Äthylenfraktion hofier Anreicherung (bis
über 65070 C#-lH4. ) bei höchster Ausbeute zu
entnehmen.
Zwei Ausführungsbeispiele des Verfahrens
nach der Erfindung werden nachstehend an
Hand der Abbildungen, die eine Koksgas-
zerle`'ungsanlage in stark vereinfachtem
Schema darstellen. beschrieben:
Das Koksgas tritt durch L eitung i (Abl).i j
in die Gegenstriinier _-1, D. C ein. die e: der
Reihe nach (lurclistr;itnt, 111111 wird hierbei
im \\'ä rmeaustausch finit den Zerlegungspro-
<lukteii abgekühlt. Aus dein h,-iksgas wird
in dein Kondensator d. Methan al)geschieden.
das die Anlage über Leitung 3 durch die
Gegenströmer _-i, B. C verläßt. Aus dein am
Iwopf der Säule d. abziehenden Gasgemisch
wird in der Sätile; unter Zugabe von kaltem.
entspanntem Stickstoff ein Synthesegas
(1-I, -?- \.,) ge«-onnen. das über die Lei-
tungell t;, a und i= entnommen wird. Das
Restgas, in der Hauptsache Kolilenosvd und
Stickstoff. wird am Boden der Säule
fliissig entnommen, über Leittl"g ; zunächst
dein Gegenstrriiner C ztlgefiilirt. wo es ver-
dampft wird. und darauf über die Gegen-
strönier D und P geleitet. Der als Kälte-
träger dienende Stickstoff wird über Lei-
tung 8, Gegenströrner D und F_ nach Vorent-
spannung dein Kondensator .l zugeführt. iv,i
dieVerfliissigung der -\letlianfraktion erfolgt.
\zicli weiterer 1;tit#pannutig wird der flüssig
anfallende Stickstoa zur Berieselung der
Säule ; verwendet: der ent#pannte gas-
förinige Stickstoff wird über Leitung
(Gegetiströnier P» der erneuten Verdichtung
zugeführt.
Die Anwendung des Verfahrens nach der
Erfindung wird gelcennzeiclinet durch die
Anordnung der Leitung io mit Ventil i i und
der Leitung 12 finit \-entil 13- Die Leitung 1o
ermöglicht eine Umgehung des Gegen-
ströniers C durch einen Teil des Sviltliese-
gases (IH.., -(- Na). Je mehr Gas iil)er die
LeituiMg io aligezwe@igt wird. inn so kälter
wird das obere Ende des Gegenströmers D.
Infolgedessen stellt sich im Koksgas chic
verhältnismäl.ig starke Kondensation von
Uetlian ein, das als Rücklaufflüssigkeit das
Äthylen aus (]ein Gas auswäscht. -Mit Hilfe
(I-> Äthylen i i läßt sich die günstigste Tein-
peratur am kalten Ende des Gegenströniers l;
einstellen. Andererseits wird am Punkt 14
aus I_eitllllg 2 ein Teil des in Säule 3 ge-
@v,iinienen Svntlie:egases über Leitung 12 ab-
reguliert und dein Gegenströnier P ztigefülirt,
w ähi # -end e# normalerweise die Anlage iil>tr
Gegetiströnier A verlassen wurde. Je mehr
v@@u diesem Gas finit Hilfe des Ventils 13 ab-
reguliert wird, umso tv@irmer wird der Gegen-
strömer A am unteren Ende und um so
wiiriner tritt also das Rollgas auch unten in
den Gegenströmer D ein, so daß eine starke
Verdampfung des als Waschflüssigkeit
dienenden --\letlians eintritt. Auf diese Weise
werden die günstigsten Temperaturverhä It-
nisse im Gegenströnier D nach der Erfindung
geschaffen, um eine hocliwertihe :lthv@en-
fraktion zti erhalten.
Das zum Teil Bereits im Gegenstr;>tner .-1.
ini übrigen im (;egetistr@nier D attifallen(le
Äthylen wird dem Abscheider 15 zugeführt: die gewonnene flüssige
Äthylenfräktion wird über Leitung 16 und Gegenströmer E und D herausgeführt.The invention makes it possible to achieve a high percentage fraction with a practically complete yield of the precipitating substance in the course of the freezing of gas mixtures and consists in the process of additionally heating the warm, lower end and the cold, upper end during the heat exchange in a countercurrent - to cool. As a result, on the one hand, a condensate return flow with a rectifying effect from the cold end to the warm end of the countercurrent is so strong that the material to be separated out is prevented from breaking through at the cold end of the countercurrent, and on the other hand - on the other hand: a high level of pressure on the parliamentary group
at warin: ti end - effected. where the faction
can then be withdrawn in liquid form.
One embodiment of the method
according to the invention ordered z. B. in it. dali
by means of a see lielcaiiiit @ ° n refrigeration cycle
] on vain: auxiliary materials :. z. D. nitrogen or
Methane. the lower. «-Arm end of the opposite-
strömers before the relief of the auxiliary
heated material and (read upper, cold end
after the auxiliary substance has relaxed
is cooled.
The method according to the invention can
even without the help of an additional
Refrigeration cycle z. B. in the ice
led «-erden, (Iala the
countercurrent decomposition products on
cold end of the countercurrent a cold one
Gas to lower the temperature
added and the warm end of the counter
strömers by temporarily removing a part
the kalun dismantled product is heated,
unless otherwise. about a
add warmer gas.
In both cases we <] the
Condensation at the cold end and the
steaming at the warm end inside
to the d: ni rolling gas fraction
strengthens and the rectifi-
decorative effect achieved. For the sake of further
Enhancement of the rectifying effect
can the countercurrent on the Roligasseite
also with intermediate oxides (rectiflorals)
or the like.
In the extraction of the Ätlivlen from coke
furnace gas by means of the process
finding is z. B. by the return
liquid methane practically all of it
: \ thvIen including the other KcAilen-
Hydrogen with one or more C atoms
washed out, whereby at the same time the
production of methane and hydrogen is higher
Preparing for purity. Through the
warming of the lower end becomes a
stronger evaporation of the ether fraction
achieved in a manner known per se. Inner
half of the countercurrent there is a
rectifying exchange of substances between the
Reverse fluid; cit finite the ascending
Steaming, which makes it possible to
counterflow one warm end
Ethylene fraction court enrichment (up to
via 65070 C # -lH4. ) at the highest yield
remove.
Two embodiments of the method
according to the invention are hereinafter referred to
Hand of figures representing a coke gas
dismantling plant in a greatly simplified
Represent scheme. described:
The coke gas passes through line i (Abl) .ij
in the Gegenstriinier _-1, D.C a. the e: the
One after the other (lurclistr; itnt, 111111 is here
in the exchange of arms finite the decomposition pro-
<lukteii cooled down. Your h, -iksgas becomes
into your capacitor d. Methane al) divorced.
that the system via line 3 through the
Countercurrent _-i, B. C leaves. From your am
Iwopf of the column d. withdrawing gas mixture
is in the Sätile; with the addition of cold.
expanded nitrogen a synthesis gas
(1-I, -? - \.,) Won. that about the line
tungell t;, a and i = is taken. That
Residual gas, mainly Kolilenosvd and
Nitrogen. will be at the bottom of the pillar
Taken in liquid form, initially via duct
your counterflow C is partially filled. where it is
is steaming. and then about the opposite
Strönier D and P headed. As cold
Nitrogen, which serves as a carrier, is
device 8, countercurrents D and F_ after preliminary discharge
voltage your capacitor .l supplied. iv, i
the liquidation of the - \ letlian fraction takes place.
\ zicli another 1; tit # pannily it becomes liquid
accruing stickstoa for irrigation of the
Pillar ; used: the relaxed gas
Fine nitrogen is piped over
(Gegetiströnier P »the renewed compression
fed.
The application of the procedure according to the
Invention is labeled by the
Arrangement of the line io with valve ii and
of the line 12 finite valve 13- The line 1o
allows bypassing the opposite
ströniers C through part of the Sviltliese-
gases (I H .., - (- Na). The more gas iil) he the
LeituiMg io is branched. inn so colder
the upper end of the counterflow D.
As a result, coke gas is chic
relatively strong condensation of
Uetlian, which uses the
Ethylene washes out (] a gas. -With help
(I-> ethylene ii can be the cheapest component
temperature at the cold end of the counterflow l;
to adjust. On the other hand, at point 14
from I_eitllllg 2 a part of the in pillar 3
@ v, iinienen Svntlie: egases via line 12
regulated and your countercurrent pounded,
w ähi # -end e # normally the plant iil> tr
Gegetiströnier A was left. The more
v @@ u from this gas finitely with the help of valve 13
is regulated, the more tv @ irmer the counter
stream A at the lower end and so on
The rolling gas also kicks in below
the counterflow D a, so that a strong
Evaporation of the washing liquid
serving - \ letlians enters. In this way
the most favorable temperature ratios
nisse in Gegenströnier D according to the invention
created to a hocliwertihe: lthv @ en-
faction zti received.
That partly already in the counterflow;> tner.-1.
ini rest of the (; egetistr @ nier D attifallen (le
Ethylene is fed to separator 15: the liquid ethylene fraction obtained is discharged via line 16 and countercurrent E and D.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, die Beeinflussung der Temperaturen
des Gegenströmers b' mit Hilfe des Synthesegases vorzunehmen. Gegebenenfalls können
auch andere Zerlegungsprodukte hierfür herangezogen werden.It is not absolutely necessary to influence the temperatures
of the countercurrent b 'to be carried out with the aid of the synthesis gas. If necessary, can
other decomposition products can also be used for this purpose.
Trotzdem erfindungsgemäß dem Gegenströmersystem A, B, C an
einer Stelle ein zu kaltes Zerlegungsprodukt - zugesetzt wird, und an anderer Stelle
ein Teil eines Zer-.lea,-ungsproduktes wieder entnommen wird, läßt sich die Einregulierung
der Temperaturen im allgemeinen doch so durchführen, daß am warmen Ende des Gegenströmers
A die Temperaturdifferenz nicht nennenswert erhöht wird. Sollte in gewissen Fällen
trotzdem der Kälteverlust steigen, so entspricht eben dem höheren Energieaufwand
der Gewinn einer, besonders wertvollen Äthylenfraktion.Despite the fact that, according to the invention, a decomposition product that is too cold is added to the countercurrent system A, B, C at one point, and part of a decomposition product is withdrawn at another point, the temperature can generally be regulated as follows: that at the warm end of the countercurrent A, the temperature difference is not significantly increased. If, in certain cases, the loss of cold should nevertheless increase, the gain in a particularly valuable ethylene fraction corresponds to the higher expenditure of energy.
Im Beispiel der Abb.2 wirr. die Durchführung des Verfahrens nach der
Erfindung mit Hilfe: eines zusätzlichen Käl'"tkikreislaufs z. B. Methan gezeigt.
Es kann sich, dabei um eine gleichartige Gaszerlegungsandage handeln wie im Beispiel
der Abb. i. Das verdichtete, gasförmige Kühlmittel tritt durch Leitung 17 in den
Gegenströmer F ein, in dem es sich im Wärmeaustausch mit dem entspannten kalten
Kühlmittel abkühlt, das über Leitung i8 zu dem nicht gezeichneten Verdichter zurückgeführt
wird. Die Heizung des Gegenströmers B durch das noch nicht entspannte Kühlmittel
erfolgt über das am unteren Ende des Gegenströmers eingebaute Rohrsystems i9, die
Kühlung erfolgt nach Entspannung des Kühlmittels im Venti12o über das am oberen
Ende eingebaute Rohrsystem 21. Der Kältebedarf ist verhältnismäßig gering, da er
sich im wesentlichen auf die Kondensabion.skälte für die Äthylenfraktion beschränkt,
ohne daß die Kälteverluste der Anlage nennenswert erhöht werden.In the example of Fig. 2 confused. the implementation of the procedure according to the
Invention with the aid of an additional refrigeration cycle, e.g. methane, is shown.
It can be a gas decomposition bandage of the same type as in the example
of fig. i. The compressed, gaseous coolant passes through line 17 into the
Countercurrent F a, in which it is in heat exchange with the relaxed cold
Coolant cools, which is returned via line i8 to the compressor, not shown
will. The heating of the counterflow B by the coolant that has not yet been expanded
takes place via the pipe system i9 installed at the lower end of the counterflow, the
Cooling takes place after the coolant has been released in the Venti12o via the one at the top
End of built-in pipe system 21. The cooling requirement is relatively low, since it
is essentially limited to the condensation cold for the ethylene fraction,
without the cooling losses of the system being significantly increased.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, durch Veränderung der
maßgebenden Temperaturen in dem als Rücklaufgegenströmer ausgebildeten Wärmeaustauscher
B die Konzentration des Äthylens in der gewonnenen Fraktion weitgehend, und zwar
etwa innerhalb der Grenzen von 25 biis 65'/o oder bis ztt noch höherer Anreicherung
zu beeinflussen. Im wesentlichen liegt der Nutzen der Erfindung natürlich in der
Erzeugung einer möglichst hohen Anreicherung des Äthylens bei gleichzeitig hoher
Ausbeute. Die Temperabur-regulierungen müssen entsprechend der Zusammensetzung des
Rohgases vorgenommen, werden. Es braucht sich bei der Anwendung der Erfindung' nicht
nur um Koksofengas normaler Zusammensetzung zu handeln, sondern es können auch ähnliche
Gase, z. B. Hydrierabgase oder Konvertgase, mit. gleichem Erfolg zur Verarbeitung
kommen. Bei Koksofengas normaler Zusammensetzung beträgt die Temperaturerhöhung
am warmen Ende etwa 15°, die Temperatursenkung am kalten Ende etwa Sc, so daß 'heim
Geaglenströmer B statt der üblichen Temperaturen von -1.f5° am oberen (kalten) Ende
und von --i oo° am unteren (warmen) Ende die Terni)eraturen etwa -150° und. -R5°
betragen.The inventive method makes it possible by changing the
decisive temperatures in the heat exchanger designed as a return countercurrent
B the concentration of ethylene in the fraction obtained largely, namely
approximately within the limits of 25 to 65% or up to an even higher enrichment
to influence. Essentially, of course, the utility of the invention resides in that
Generation of the highest possible enrichment of ethylene with a high concentration at the same time
Yield. The temperature regulations must correspond to the composition of the
Raw gas are made. There is no need to apply the invention
only to act around coke oven gas of normal composition, but it can also be similar
Gases, e.g. B. hydrogenation gases or convert gases, with. same success for processing
come. In the case of coke oven gas of normal composition, the temperature increase is
at the warm end about 15 °, the temperature drop at the cold end about Sc, so that 'home
Geaglenströmmer B instead of the usual temperatures of -1.5 ° at the upper (cold) end
and from --i oo ° at the lower (warm) end the terni) eratures about -150 ° and. -R5 °
be.