DE855696C - Verfahren zur Abtrennung einer Gaskomponente aus einem Gasgemisch in reiner Form - Google Patents

Description

• Verfahren zur Abtrennung einer Gaskomponente aus einem Gasgemisch in reiner Form Gase bzw. Gasgemische mit Lösungsmitteln, beispielsweise Wasser, Öl od. dgl., unter Druck zu waschen, um die löslichen Gaskomponenten aus dem Gasgemisch mehr oder weniger vollkommen zu entfernen, ist an sich ein bekanntes Verfahren der Technik. Beispielsweise wird Koksgas unter Druck mit Wasser gewaschen, um die Kohlensäure- und Schwefelwasserstoffanteile dieses Gases mehr oder weniger auszuwaschen, wobei das so vorgereinigte Koksgas anschließend einer Wäsche mit beispielsweise Alkalilösung, Ammoniakwasser od. dgl. unterworfen wird, um die Kohlensäure und den Schwefelwasserstoff in chemische Bindung zu überführen und somit praktisch vollkommen, zumindest jedoch his auf geringe Spuren, zu entfernen. Es ergibt sich also die Tatsache, daß die die Druckwasserwäsche verlassenden Gase keineswegs von den auszuwaschenden Gasbestandteilen vollkommen befreit sind und andererseits die Entgasungsgase, die bei der Entspannung aus dem Waschmittel entweichen, nicht ausschließlich aus den auszuwaschenden (, asbestandteilen bestehen, sondern auch Inertgase enthalten, die entsprechend ihrer Löslichkeit naturgemäß ebenfalls im Waschwasser gelöst werden und somit den auszuwaschenden Gasbestandteil verunreinigen. Es ist also auf diese Weise keine scharfe Trennung der Gasbestandteile zu erreichen, da auf der einen Seite das gewaschene (,as iioch Anteile an auszuwaschender Gaskomponeilte enthält, und auf der anderen Seite der ausgewaschene Anteil durch nicht auszuwaschende Gaskomponenten verunreinigt ist. Auch eine stufen- weise Entspannung des Waschmittels ermöglicht es nicht, den auszuwaschenden Gasbestandteil in reiner Frm zu gewinnen, weil bei der Entspannung gleichzeitig, entsprechend den Partialdrücken, auch andere Gasbestandteile als die auszuwaschende Komponente mit entgasen.
• Es wurde nun gefunden, daß man mit Hilfe einer mehrstufigen Wäsche ein Gasgemisch von einem Gasbestandteil, der in dem angewandten Waschmittel genügende Löslichkeit aufweist, praktisch befreien kann, wobei gleichzeitig der ausgewaschene Bestandteil in reiner Form gewonnen wird. Zu diesem Zweck wird das Gasgemisch unter geeigneten Druck- und Temperaturverhãltnissen in mehreren Stufen jeweils mit einer solchen . Nfenge, Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, Öl od. dgl., gewaschen, daß der zu entfernende Gasbestandteil vollkommen in Lösung geht, worauf durch Entspannung die in Lösung gegangenen Gasbestandteile wieder ausgetrieben und der nächsten \N ; aschstufe zugeführt werden. Hierbei wird der Druck, unter dem die Gaswaschung erfolgt, so gewählt, daß möglichst nur die auszuwaschende Gaskomponente in Lösung geht, und entsprechend dem zunehmenden Tee druck der auszuwaschenden Komponente in der jeweils nächstfolgenden Stufe niedriger eingestellt. Dabei sind die aus der Wäsche austretenden Gase von den zu entfernenden Gasbestandteilen praktisch vollkommen befreit.
• Die in den einzelnen Stufen nicht gelösten Gasanteile, von den auszuwaschenden Gasbestandteilen praktisch befreit, werden vereinigt und können einem beliebigen Verwendungszweck zugeführt werden. Es geht also bei diesem Verfahren von den nicht auszuwaschenden Bestandteilen nichts verloren. Gleichzeitig fällt infolge der mehrstufigen Wäsche in der oben angedeuteten Weise die aus dem Ausgangsgasgemisch herauszulösende Gaskomponente nach Passieren der verschiedenen Stufen der Wäsche in reiner Form und in praktisch voller Menge, also verlustlos, an und kann dann ihrerseits einem beliebigen Verwendungszweck zugeführt werden.
• Die nachfolgende schematische Darstellung des Verfahrens erlaubt es, das Verfahren näher zu erläutern und in seinen Einzelheiten zu erklären: Das zu reinigende Gasgemisch wird durch den Kompressor K1 in die Wäsche W1 gedrückt, deren Lösungs- bzw. Waschmittel durch die Pumpe P umgewälzt wird. Das gewaschene, von den auszuwaschenden Komponenten befreite Gas entweicht durch die Leitung G1' in die Sammelleitung L.
• Das Waschmittel tritt am unteren Ende der Wäsche aus, geht durch die Entspannungsturbine T1 in das Entspannungsgefäß Ej, trennt sich dort vom gelösten Gas und fließt zur Umwälzpumpe P. Die ausgewaschenen und durch Entspannung wieder frei gewordenen Gasbestandteile, an den aus dem Ausgangsgasgemisch auszuwaschenden Komponenten angereichert, gelangen durch die Leitung G"zu zu dem Kompressor K2, der die Gase durch die Wäche W2 drückt. Hierbei wird entsprechend dem höheren Teildruck der auszuwaschenden Komponente ein niedrigerer Druck als in der ersten Stufe eingehalten. Die nicht gelösten Anteile entweichen durch die Leitung Grund vereinen sich mit den aus der Wäsche W1 abgehenden Gasen.
• Das Wasch- bzw. Lösungsmittel verläßt die Wäsche W2 unten und gelangt dann, genau wie bei der Wäsche W1, der ersten Stufe, durch die Entspannungsturbine T2 nach dem Entspannungsgefäß E2. Hier trennt sich wieder Gas- und Flüssigkeitsphase voneinander, und die entspannten Gase gelangen durch die Leitung G2' nunmehr, an den zu entfernenden Gasbestandteilen noch weiter angereichert, zum Kompressor K3, der die Gase durch die Wäsche W3 drückt. Hier herrscht wiederum niedrigerer Druck als in Stufe 2. Die ungelösten Bestandteile entweichen durch die Leitung G3' und vereinigen sich mit den aus den vorhergehen. den Waschstufen austretenden Gasen. Das ÄÄ'asch- oder Lösungsmittel tritt in analoger Weise wie in den vorhergehenden Stufen unten aus, gelangt durch die Entspannungsturbine T3 in das Entspannungsgefäß E3, wo wiederum die Trennung der Gas-und Flüssigkeitsphase erfolgt. Die aus dieser Entspannungsstufe austretenden Gase enthalten den oder die auszuwaschenden Bestandteile in praktisch reiner Form und können nunmehr als Reingas dem gewünschten Verwendungszweck zugeführt werden.
• Das Verfahren ist naturgemäß nicht auf einen Dreistufenbetrieb beschränkt, sondern es kann je nach den Betriebsbedingungen und je nach den Löslichkeitsdifferenzen der auszuwaschenden Komponente und der von dieser Komponente zu reinigenden Gase eine beliebige Anzahl Stufen in der geschilderten Weise hintereinandergeschaltet werden, gegebenenfalls auch nur zwei.
• Das geschilderte Verfahren hat den großen Vorteil, daß beide Gaskomponenten, sowohl die nicht hzw. schwer löslichen als auch die im angewendeten Lösungsmittel löslichen, vollkommen voneinander getrennt werden und somit in reiner Form ihrer vollen Menge nach zur Verfügung stehen. Es treten also bei diesem Verfahren keine Verluste an Gas auf. Auf der anderen Seite ist, durch den rein physikalischen Waschvorgang be diiigt, der Kraftaufwand gering und setzt sich nur zusammen aus denKompressionskosten für das zu waschende gasgemisch und die Betriebskosten für die Pumpen, die das Lösungsmittel umpumpen, wobei in an sich bekannter Weise die Energie des unter Druck stehenden Lösungsmittels jeweils in Entspannungsturbinen wieder ausgenutzt wird. Zusätzliche Energie in Form von Wärme zum Austreiben der gelösten Gase braucht nicht angewandt zu werden, sondern es genügt allein die Entspannung, im Gegensatz zu chemischen Verfahren, bei denen die im Lösungsmittel chemisch gebundene Komponente nur durch Spaltung der chemischen Verbindung durch Wärmezufuhr in Freiheit gesetzt und so aus dem Waschmittel ausgetrieben werden kann.
• Das Entgasergas der ersten Stufe enthält naturgemäß eine wesentlich größere Menge der abzu- trennenden Gaskomponente, oder mit anderen Worten, der Partialdruck dieser auszuwaschenden Komponente bzw. Komponenten ist gegenüber dem Partial, druck im Rohgas ganz wesentlich angestiegen. Dadurch ergibt sich die Zweckmäßigkeit, die Wäsche in der zweiten Stufe und in den darauffolgenden Stufen entsprechend der Zunahme des Partialdruckes entweder mit geringeren Drücken bei gleichbleibenden Lösungsmittelmengen oder mit geringeren Waschmittelmengen bei gleichbleibenden Drücken zu betreiben. Welches dieser @eiden Verfahren man anwendet, wird sich nach len betrieblichen Erfordernissen richten; unter Umständen kanu es zweckmäßig sein, beide Verfahren zu kombinieren. Hierbei ist zu erwähnen und besonders scharf herauszustellen, daß die rein ZU ge nuende Gaskomponente nicht immer die löslichere zu sein braucht, sondern der Fall auch ebenso gut umgekehrt liegen kann. Zur Erläuterung sei kurz folgendes ausgeführt: 1. Handelt es sich darum, beispielsweise aus den Restgasen der Fischer-Tropsch-Synthese die Kohlensaure rein zu gewinnen, so ist entsprechend <1er wesentlich höheren Löslichkeit der Kohlensäure in Wasser gegenüber den anderen Gasbestandteilen die Kohlensäure selbst das Entgasergas.
• 2. Handelt es sich beipielsweise darum, Äthylen voii Acetylen zu befreien, wobei das Äthylen gereinigt werden soll, so ergibt sich, da in diesem Fall das Acetylen die löslichere Gaskomponente darstellt, daß die Sache genau umgekehrt liegt; das rein ZU gewinnende Äthylen fällt als nicht gelöster Gasbestandteil hinter der Wäsche an, wohingegen ilie unerwünschte, zu entfernende Gaskomponente, das Acetylen, als Entgasergas bei der Entspannung anfällt.

Claims (4)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zum Abtrennen einer Gaskomponente aus einem Gasgemisch in reiner Form durch Waschen des Gasgemisches mit einem umlaufenden Lösungsmittel in einem geschlossenen Kreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch unter geeigneten Druck-und Temperaturbedingungen in mehrstufiger Wäsche gewaschen wird, wobei die Lösungsmittelmenge so bemessen wird, daß die abzutrennende Gaskomponente völlig, in Lösung geht und hinter jeder Stufe zur Wiedergewinnung der gelösten Gasbestandteile eine Entspannung erfolgt und in die nachfolgende Stufe nur die Gasmenge gelangt, die in der vorhergehenden Stufe gelöst war und durch Entspannung gewonnen wurde, wobei die rein zu gewinnende Gaskomponente je nach der Zusamneu setzung des Gasgemisches entweder in dem in Lösung gegangenen oder in dem nicht gelösten Gasteilstrom gewonnen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrstufenwäsche unter verhältnismäßig niedrigen Drücken erfolgt, um die Mitlösung der weniger löslichen Gasbestandteile nach Möglichkeit zu verringern und somit die Reinheit der löslichsten Gaskomponente bei der nachfolgenden Entspannung zu erhöhen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem größeren Teildruck der herauszulösenden Gaskomponente der Betriebsdruck in der nachfolgenden Stufe jeweils niedriger eingestellt wird als in der vorhergehenden Stufe.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem größeren Teildruck der herauszulösenden Gas komponente in der nächstfolgenden Stufe bei konstant eingehaltenem Druck eine jeweils geringere Lösungs- bzw. Waschmittelmenge zur Anwendung kommt als in der vorhergehenden Stufe.