DE909568C

DE909568C - Process for the production of propellant gases

Info

Publication number: DE909568C
Application number: DEG2377D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Rudolf Becker
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1941-04-04
Filing date: 1941-04-04
Publication date: 1954-04-22

Description

Verfahren zur Gewinnung von Treibgasen Für die in steigendem Maß für die Motor- und Fahrzeugantriebe zur Verwendung gelangenden Treibgasgemische (Flüssiggas, Gasol) bestehen zwar keine allgemein gültigen Normen hinsichtlich ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften, vielfach werden dagegen bereits von den Motorfirmen bestimmte Anforderungen an das Treibgas gestellt. Jedoch auch unabhängig davon wird es mit steigender Anwendung der Treibgase notwendig, die zweckmäßige Zusammensetzung derselben, ihre Siedegrenzen und andere für die Verbrennung wichtige Eigenschaften streng einzuhalten.Process for the production of propellant gases For the increasing measure for the engine and vehicle drives for the use of propellant gas mixtures (liquid gas, Gasol) do not have any generally applicable standards with regard to their physical and chemical properties, many of which are already used by the motor companies placed certain requirements on the propellant gas. However, it will also be independent of it With the increasing use of propellant gases it is necessary to find the appropriate composition the same, their boiling limits and other properties important for combustion strictly to be observed.

Diese Forderung ist, wenn man auf umständliche und kostspielige Nachbehandlungen der gewonnenen Treibgase verzichten will, schon bei ihrer Gewinnung nach Möglichkeit zu berücksichtigen. Zwar stellen die Treibgase, im Vergleich zu anderen Treibstoffen, vor allem Benzingemischen, verhältnismäßig billige Brennstoffe dar. Trotzdem aber liegt es im Interesse der allgemeinen Wirtschaft, ihre Herstellung mit steigendem Bedarf trotz zunehmender Qualitätsverbesserung nicht zu verteuern, sondern sogar nach Möglichkeit zu verbilligen.This requirement is when looking at cumbersome and costly follow-up treatments wants to do without the propellant gases obtained, as early as possible when extracting them to consider. In comparison to other fuels, the propellant gases especially gasoline mixtures, relatively cheap fuels. Nevertheless, however it is in the interest of the general economy to keep their production rising as the economy grows In spite of increasing quality improvement, the need is not to be made more expensive, but rather cheaper if possible.

Es sind verschiedene Verfahren zur Abtrennung der z. B. unter dem Namen Gasol zusammengefaßten Kohlenwasserstoffe mit 2 und mehr Kohlenstoffatomen aus Schwelgas, Erdgas oder den Restgasen der Benzinsynthese bekannt; sie erfordern fast ausnahmslos die Anwendung besonderer Kälteanlagen, z. B. NT H3 Anlagen, um die für die Abscheidung erforderlichen tiefen Temperaturen zu erreichen. Diese Kälteanlagen stellen sowohl in der Investition wie im Betrieb einen wesentlichen Unkostenfaktor dar.There are various methods for separating the z. B. under the The name Gasol is a group of hydrocarbons with 2 or more carbon atoms known from carbonization gas, natural gas or the residual gases from gasoline synthesis; they require nearly without exception the use of special refrigeration systems, e.g. B. NT H3 systems to the for to achieve the required low temperatures for the deposition. These refrigeration systems represent a significant expense factor both in the investment and in the operation represent.

Durch die Erfindung wird die Abtrennung der Treibgase aus dem jeweils zur Verfügung stehenden, meist wasserstoff- und stickstoffhaltigen Rohgas wesentlich vereinfacht und verbilligt bei gleichzeitiger Gewinnung von untereinander scharf abgetrennten Fraktionen, ohne daß grundsätzlich zusätzliche Kälteanlagen benötigt werden, so daß die eingangs erwähnten Forderungen weitgehend erfüllt werden können.The invention, the separation of the propellant gases from each available, mostly hydrogen and nitrogen-containing raw gas is essential simplified and cheaper with simultaneous extraction of each other sharp separated fractions without the need for additional refrigeration systems so that the aforementioned requirements can largely be met.

Die Erfindung beruht darin, daß sämtliche aus dem Rohgas abzuscheidenden Fraktionen zunächst gemeinsam durch Tiefkühlung unter angemessenem Druck flüssig ausgeschieden werden. Nach derart erfolgter Abtrennung vor allem des Wasserstoffs, Stickstoffs und Methans, die bei der nachfolgenden Rektifikation sehr störend sein würden, gestaltet sich die Zerlegung der Kohlenwasserstoffe in scharf abgetrennte Fraktionen wesentlich einfacher als bisher. Erfindungsgemäß wird die Kälte zur Deckung der Kälteverluste zum Teil durch Entspannung des Restgases und zum Teil durch Entspannung des verflüssigten Anteils erzeugt. Wenn man berücksichtigt, daß der Anteil des Restgases bei den meisten in Frage kommenden Fällen nur in der Größenordnung von doo/o des Rohgases liegt und es nach der Erfindung trotzdem möglich ist, durch dessen Entspannung laufend die Kälteverluste zum wesentlichen Teil ohne zusätzliche Kälteanlagen zu decken, so erhellt ohne weiteres, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch hinsichtlich des Energieaufwandes einen erheblichen Vorteil gewährleistet.The invention is based on the fact that all of the raw gas to be deposited The fractions are initially liquid together by freezing them under appropriate pressure be eliminated. After such a separation, especially the hydrogen, Nitrogen and methane, which are very disturbing in the subsequent rectification the hydrocarbons are broken down into sharply separated ones Fractions much easier than before. According to the invention, the cold is used to cover the cold losses partly through relaxation of the residual gas and partly through relaxation of the liquefied portion generated. If you take into account that the proportion of residual gas in most cases only in the order of doo / o des Raw gas is and it is still possible according to the invention by its expansion the cold losses are constantly increasing, to a large extent without additional refrigeration systems cover, it is clear that the method according to the invention also with regard to the energy consumption guarantees a considerable advantage.

Da die nachfolgende Rektifikation der Kohlenwasserstoffe unter Druck erfolgen muß, so ist es zwar erforderlich, den verflüssigten Anteil nach der Verdampfung und Anwärmung wieder auf den Zerlegungsdruck zu verdichten, jedoch ist die hierbei aufzubringende Arbeit nicht nur geringer als die Kompressionsarbeit für Ammoniak bei anderen Anlagen, sondern der Gesamtbetrieb ist auch wesentlich einfacher. Wenn die Entspannung des Restgases, was zur Erreichung einer guten Kälteleistung bei verhältnismäßig geringem Anfangsdruck, zumal bei erheblichem Wasserstoffgehalt, erforderlich ist, unter Leistung äußerer Arbeit, z. B. in einer Expansionsmaschine, erfolgt, so trägt die hierbei erfolgte Rückgewinnung von Energie zur Senkung der Betriebskosten bei.Because the subsequent rectification of the hydrocarbons under pressure must take place, it is necessary to remove the liquefied portion after evaporation and heating to condense again to the decomposition pressure, but here is The work to be applied is not only less than the work of compression for ammonia with other systems, but the overall operation is also much easier. if the relaxation of the residual gas, which contributes to achieving a good cooling capacity relatively low initial pressure, especially with a considerable hydrogen content, is required under the performance of external work, e.g. B. in an expansion machine, occurs, the recovery of energy carried out here contributes to lowering the Operating costs at.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.The method according to the invention is described below with reference to the drawing explained using an exemplary embodiment.

Das Rohgas, z. B. ein Syntheserestgas mit etwa 70 bis 8o0% Gehalt an zum größten Teil gesättigten Kohlenwässerstoffen und etwa 15'/o Wasserstoffgehalt, wird in dein Kompressor K1 auf beispielsweise 2o at verdichtet und nach Ableitung der Kompressionswärme im Kühler Ks durch Leitung 5 in dem Gegenströmer i bis auf eine Temperatur von etwa - i5o°' oder tiefer abgekühlt. Hierbei werden nahezu sämtliche Kohlenwasserstoffe mit 2 und mehr C-Atomen verflüssigt und in dem Abscheider 2 vom Restgas getrennt. Das Restgas, z. @B. Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenoxyd, Methan, wird auf etwa Atmosphärendruck entspannt, und zwar vorzugsweise in der Expansionsmaschine E oder in einer Expansionsturbine, die die rückgewonnene Arbeit z. B. an die Kompressoranlage abgeben kann. Das entspannte Restgas verläßt die Anlage durch Leitung 8, nachdem es im Gegenströmer i seine Kälte auf das eintretende Rohgas übertragen hat. Um günstige Temperaturverhältnisse zu erzielen, wird das durch Leitung 7 aus dem Abscheider 2 austretende Restgas vor Eintritt in die Expansionsmaschine im Gegenströmer i zweckmäßig etwas angewärmt. Die im Abscheider 2 anfallende Flüssigkeit, welche nahezu sämtliche Kohlenwasserstoffe enthält, wird im Regulierventil 9 auf etwa Atmosphärendruck entspannt und im Gegenströmer i, ebenfalls im Wärmeaustausch mit dem eintretenden Rohgas, verdampft und auf etwa Raumtemperatur angewärmt, um daraufhin im Kompressor K2 auf einen Zerlegungsdruck von etwa 25 bis 3o at verdichtet zu werden. Hinter dem Kompressor K, befindet sich der Kühler K4 zur Ableitung der Kompressionswärme. Durch Leitung io tritt daraufhin das verdichtete Gas in die Rektifiziersäule 3, in der die Zerlegung erfindungsgemäß bei einer Temperatur von etwa -E- 2o° oder mehr erfolgt. In dieser Säule werden die Kohlenwasserstoffe mit i und 2 Kohlenstoffatomen ausgeschieden und können am Kopf der Säule entnommen werden (Äthanfraktion), während die Kohlenwasserstoffe mit 3 und mehr Kohlenstoffatomen vom Boden der Säule 3 durch Leitung i i der Rektifiziersäule q. zugeführt werden, welche z. B. unter einem Druck von etwa 15 at und etwa gleicher Temperatur betrieben wird. In dieser Säule werden dann die Treibgase mit 3 Kohlenstoffatomen (Propanfraktion) und die mit q. und mehr Kohlenstoffatomen (Butanfraktion) entnommen.The raw gas, e.g. B. a residual synthesis gas with about 70 to 80% content of mostly saturated hydrocarbons and about 15 '/ o hydrogen content is compressed in your compressor K1 to, for example, 2o atm and after the heat of compression has been dissipated in the cooler Ks through line 5 in the countercurrent i cooled down to a temperature of about - 150 ° or lower. Almost all hydrocarbons with 2 or more carbon atoms are liquefied and separated from the residual gas in the separator 2. The residual gas, e.g. @B. Hydrogen, nitrogen, carbon oxide, methane, is expanded to about atmospheric pressure, preferably in the expansion machine E or in an expansion turbine, which z. B. can deliver to the compressor system. The relaxed residual gas leaves the system through line 8 after it has transferred its cold to the incoming raw gas in the countercurrent i. In order to achieve favorable temperature conditions, the residual gas exiting from the separator 2 through line 7 is appropriately warmed up somewhat in the countercurrent i before it enters the expansion machine. The liquid occurring in the separator 2, which contains almost all hydrocarbons, is expanded in the regulating valve 9 to around atmospheric pressure and in the countercurrent i, also in heat exchange with the incoming raw gas, evaporated and warmed to around room temperature, and then in the compressor K2 to a decomposition pressure of about 25 to 3o at to be compressed. The cooler K4 is located behind the compressor K to dissipate the heat of compression. The compressed gas then passes through line io into rectification column 3, in which, according to the invention, the decomposition takes place at a temperature of about -E- 20 ° or more. In this column, the hydrocarbons with i and 2 carbon atoms are separated and can be removed at the top of the column (ethane fraction), while the hydrocarbons with 3 and more carbon atoms from the bottom of column 3 through line ii of rectification column q. are supplied, which z. B. is operated under a pressure of about 15 at and about the same temperature. The propellant gases with 3 carbon atoms (propane fraction) and those with q. and more carbon atoms (butane fraction) removed.

Da das durch Leitung io zu den Rektifizierapparaten geleitete Gas praktisch frei von Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenoxyd ist, so läßt sich die Rektifikation unter den geschilderten, verhältnismäßig einfachen Arbeitsbedingungen mit besserem Erfolg und schärferer Abtrennung der einzelnen Fraktionen voneinander in den Säulen 3 und q. durchführen, als dies selbst in ammoniakgekühlten Rektifikationssäulen bei der Verarbeitung weniger reiner Gasgemische möglich wäre.Since the gas passed through line io to the rectifiers is practically free of hydrogen, nitrogen and carbon monoxide, the Rectification under the described, relatively simple working conditions with better success and sharper separation of the individual fractions from one another in pillars 3 and q. perform than this even in ammonia-cooled rectification columns would be possible when processing less pure gas mixtures.

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich auch auf die Gewinnung der Kohlenwasserstoffe mit 2 C-Atomen ausdehnen, wenn das am Kopf der Säule 3 abziehende Kohlenwasserstoffgemisch mit i und 2 C-Atomen in an sich bekannter Weise auf Methan, Äthan und Äthylen aufgearbeitet wird. In den dafür erforderlichen Rektifizierapparaten sind dann allerdings tiefere Temperaturen erforderlich, für die eine zusätzliche Kälteanlage benötigt wird. Auf diese Weise kann das Verfahren gegebenenfalls zur alleinigen Gewinnung der Kohlenwasserstoffe mit 2 C-Atomen verwendet werden.The method according to the invention can also be applied to the extraction of hydrocarbons with 2 carbon atoms expand when the at the top of the column 3 is withdrawn Hydrocarbon mixture with 1 and 2 carbon atoms in a known manner on methane, Ethane and ethylene is worked up. In the rectifying apparatus required for this However, lower temperatures are then required for which an additional Refrigeration system required will. In this way the procedure can be used if necessary are used for the sole production of hydrocarbons with 2 carbon atoms.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of propellant gases from residual gases the synthesis of gasoline, from lignite sulfur gas or similar, hydrocarbons with 2 or more carbon atoms in sufficient quantities containing raw gas mixtures, thereby characterized in that the pressurized raw gas before rectification in one Countercurrent, reflux condenser od. The like. Is frozen so far, z. B. to -6o to -18o 'that a complete liquefaction of the hydrocarbons to be obtained occurs, and that then a separation of the same after relaxation, Heating and compression into several fractions by rectification at one temperature of about 20 ° or more.

2. The method according to claim i, characterized in that that the non-liquefied part in the heat exchange with the incoming raw gas is warmed up and then relaxed in a manner known per se while performing work.

3. The method according to claim i, characterized in that the decomposition of the liquefied Share in two rectification columns in three fractions with i to 2 or 3 or q. Carbon atoms as the main components. q .. method according to claim i, characterized in that the gas mixture withdrawn at the top of the column (3) in is broken down into two or more fractions in a manner known per se. Referred publications: Fuel Chemistry 6 (1925), p. 169; Ges.-Dep. Renntu. Coal, Vol. Io (193o), p. 340; Handbook Butane-Propane Gases 2nd edition 1938, pp.83/84.