DE918745C

DE918745C - Verfahren zur Tieftemperaturkondensation von kondensierbaren Anteilen aus Wasserdampf enthaltenden Gasen

Info

Publication number: DE918745C
Application number: DEF9799A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Haltmeier; Dr Walter Harz
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1952-08-30
Filing date: 1952-08-30
Publication date: 1954-10-04

Description

Verfahren zur Tieftemperaturkondensation von kondensierbaren Anteilen aus Wasserdampf enthaltenden Gasen Zur Gewinnung von kondensierbaren Anteilen aus Wasserdampf enthaltenden Gasen durch Tieftemperaturkondensation werden die Gase an der Oberfläche von mit Kältemittel gekühlten Flächen, vorzugsweise Rippenrohren, abgekühlt, wobei die kondensierbaren Anteile ausfallen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Reifbildung an den Kühlflächen, die durch den Wasserdampfgehalt der Gase bedingt ist. Hierdurch wird es notwendig, den Tiefkühler zwei- oder dreimal auszuführen und in wechselweisem Betrieb einen davon abzutauen, während ein anderer in Betrieb ist.
Man kann diesem Mangel begegnen, wenn man die Tiefkühlung der Gase in unmittelbarer Berührung mit einer nicht gefrierenden wäßrigen Flüssigkeit, z. B. mit Salz- oder Glykollösung, vornimmt. Danti tritt keine Reifbildung ein, da das niedergeschlagene Wasser von der Kühlflüssigkeit aufgenommen wird. Man ist aber hierbei vor die Notwendigkeit gestellt, die Kühlflüssigkeit laufend nachzukonzentrieren, entweder durch weitere Zugabe von Gefrierschutzmittel unter Abstoßung der überschüssigen Lösungsmenge oder durch Verdampfung des aufgenommenen Wassers.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Tieftemperaturkondensation von kondensierbaren Anteilen aus Wasserdampf enthaltenden Gasen, welches darin besteht, daß die Gase in unmittelbarer Berührung mit einer im Gegenstrom zu ihnen geführten Flüssigkeit bis in die Nähe des Taupunktes der zu gewinnenden Komponente abgekühlt, dann unter Kondensation dieser Komponente tiefgekühlt und dann schließlich in unmittelbarem Gegenstrom mit der gleichen Flüssigkeit, mit welcher sie vorher abgekühlt wurde, wiedererwärmt werden.
Bei diesem Verfahren wird der weitaus größte Teil des Wasserdampfgehaltes der ankommenden Gase bereits in der Vorkühlflüssigkeit, die z. B. aus Wasser bestehen kann, abgeschieden, so daß die im Tiefkühler ausfallende Wassermenge nur noch sehr gering ist. Da die zur Vorkühlung dienende Flüssigkeit anschließend in unmittelbarem Gegenstrom zur Wiedererwärmung der aus dem Tiefkühler austretenden Gase dient, wird ein erheblicher Teil des vorher aus den Gasen aufgenommenen Wassers jetzt wieder an diese abgegeben. Auf diese VVeise gelingt es, den größten Teil des in den Gasen enthaltenden Wasserdampfes von der Tiefkühlflüssigkei t fernzuhalten, dadurch, daß man diesen Wasserdampf vorher aus den Gasen entfernt und ihn nachher wieder zuführt.
Gegenüber einem normalen indirekten Wärmeaustauscher, dessen Austauschfläche etwa aus Röhren oder Platten besteht, besitzt der hier beschriebene Flüssigkeitswärmeaustauscher den Vorteil, nicht nur die fühlbare Wärme der Gase vor und nach dem Tiefkühler auszutauschen, sondern auch einen erheblichen Teil der latenten Wärme des in diesen Gasen enthaltenden Wasserdampfes.
Die Zeichnung zeigt eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Kondensationseinrichtung.
Hierbei treten die Gase, welche den zu gewinnenden kondensierbaren Anteil, z. B. Benzol, und außerdem Wasserdampf enthalten, mit angenommen 700 bei I in den Turm 2 ein, wo sie zunächst in der Füllung 3 mit einer Vorkühlflüssigkeit, z. B. Wasser, im Gegenstrom behandelt werden. Die Flüssigkeitsmenge wird vorteilhaft so bemessen, daß die durch die Wärmezufuhr aus den zu kühlenden Gasen einschließlich der Kondensationswärme des ausfallenden Wassers bewirkte Temperaturerhöhung der Vorkühlflüssigkeit möglichst der durch die Kühlung bewirkten Temperaturabnahme der zu kühlenden Gase angeglichen wird. Wenn beispielsweise die Gase von 70 auf 100 unter Kondensation vom Wasserdampf abgekühlt werden, wäre die im Gegenstromaustausch mit ihnen unter Kondensationsaufnahme erwärmte Flüssigkeitsmenge so zu bemessen, daß sie möglichst um den gleichen Betrag, z. B. von o auf 600, erwärmt wird. Die Kondensation des zu gewinnenden Anteils aus den in dem Turm 2 aufsteigenden Gasen erfolgt in der Füllung 4, in der die Gase mit einer nicht gefrierenden Tiefkühlflüssigkeit, z. B. Salzwasser oder Glykollösung, behandelt werden. Die Gase werden hier z. B. von +IO auf - zo0 abgekühlt, wobei der zu gewinnende kondensierbare Anteil Benzol zum größten Teil ausfällt und aus dem Scheidegefäß 5 durch die Überlaufleitung 6 abläuft, während die schwerere Kühlflüssigkeit, die sich im unteren Teil des Scheidegefäßes sammelt, mittels der Pumpe 7 durch die Kühlschlange 8, die z. B. durch verdampfendes Ammoniak gekühlt wird, und die Füllung 4 in Umlauf gehalten wird.
Die Umlaufmenge der Tiefkühlflüssigkeit wird zweckmäßig wesentlich größer gehalten als die vorher erwähnte Menge der Vorkühlflüssigkeit. Nachdem die Gase den Tiefliühler 4 passiert haben, gelangen sie in die Füllung, in welcher sie im Gegenstrom mit der durch die Pumpe Io aus dem Vorkühler 3 entnommenen Flüssigkeit, die gemäß den oben getroffenen Annahmen 600 besitzt, erwärmt werden, auf z. B. 500. Mit dieser Temperatur verlassen die Gase die Kondensationseinrichtung 2 durch den Stutzen II. Da die in der Füllung 3 von den Gasen abgegebene Wasserdampfmenge im allgemeinen größer sein wird, als die ihnen in der Füllung 9 wieder zugeführte Wasserdampfmenge, wird die Menge der durch die Pumpe 10 umgepumpten Flüssigkeit langsam anwachsen. Der Flüssigkeitsüberschuß kann z. B. durch die Überlaufleitung I2 entnommen werden. Zur spritzfreien Verteilung der Flüssigkeiten über die Füllung gen 3, 4 und 9 werden vorteilhaft perforierte Schalen 13 verwendet, wobei die durchtretende Flüssigkeit durch die Leitdrähte Iq in die Füllschichten 3, 4 und 9 eingeleitet wird. Zum Schutz gegen Verstopfung der Perforation dienen die eingelegten Gazekörbe 15. Durch die Leitbleche I6 wird die aus den Füllungen ablaufende Flüssigkeit in die Auffangschalen I7, I8 und 19 geleitet. Die von der Auffangschale I7 aus der Füllung g aufgefangene Flüssigkeit gelangt durch Leitung 20 in die perforierte Verteilschale I3, wird durch die Verteildrähte 14 in die Füllung 3 geleitet, in der sie herabläuft, gelangt über die Leitbleche I6 in die Auffangschale 19 und wird mittels der Pumpe 10 durch Leitung 2 wieder der Füllung g zugeführt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Tieftemperaturkondensation von kondensierbaren Anteilen aus Wasserdampf enthaltenden Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase in unmittelbarer Berührung mit einer im Gegenstrom zu ihnen geführten Flüssigkeit bis in die Nähe des Taupunktes der zu gewinnenden Komponente abgekühlt, dann unter Kondensation dieser Komponente tiefgekühlt und schließlich in unmittelbarem Gegenstrom mit der gleichen Flüssigkeit, mit welcher sie vorher abgekühlt wurden, wieder erwärmt werden.