DE968362C - Verfahren zum Betrieb von Syntheseanlagen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betrieb von Syntheseanlagen Für verschiedene Syntheseverfahren werden Gasgemische als Ausgangsstoffe verwendet, die zuvor ganz oder teilweise von Kohlenoxyd befreit werden müssen. Man schickt zu diesem Zweck die kohlenoxydhaltigen Gase durch eine sogenannte Konvertierungsanlage, in der das Kohlenoxyd unter Zuführung von Wasserdampf in Kohlendioxyd umgewandelt wird. Zur Entfernung des im Gas dann noch enthaltenen Kohlenoxyds behandelt man die Gase nach Entfernen des Kohlendioxyds mit Kupferlauge, die durch Erwärmen wieder regeneriert wird.
• Die Erzeugung des für die Konvertierung benötigten Wasserdampfes erfolgt vorteilhaft durch Sättigung der zu konvertierenden Gase mit Warmwasser, meist in einem sogenannten Kühler-Sättiger-System, in welchem das konvertierte Gas einen Teil seines Wärme- und Wasserdampfgehaltes unmittelbar an Berieselungswasser abgibt, das über einen Sättiger umläuft, in dem das zu konvertierende Gas durch Berieselung aufgeheizt und mit Wasserdampf Deladen wird.
• Nach dem bisher allgemein verwendeten Verfahren des Warmwasserumlaufes bei der Synthesegasherstellung bedient man sich eines Rieselsättigers, der das Gas mit Wasserdampf aufsättigt, und eines Rieselkühlers, in dem das konvertierte Gas abgekühlt wird. Das vom Kühler ablaufende erwärmte Wasser wird auf den Sättiger zurückgepumpt. Das sich im Sättiger abkühlende Wasser kann nur so viel Wärme zur Aufheizung des Gases abgeben, als der Temperaturspanne zwischen der Eintrittstemperatur des Gases in den Sättiger und der Temperatur der Konvertierungsanlage entspricht. Die gleiche Wärmemenge kann das Wasser im Kreislaufkühler aus dem Gas aufnehmen, wodurch das konvertierte Gas jedoch nur zum Teil abgekühlt wird. Die restliche Abkühlung erfolgt in einem Schlußkühler, der außerhalb des Wasserkreislaufes liegt und mit kaltem Flußwasser betrieben wird. Die dabei in das Wasser übergehenden Wärmemengen gehen, da nur Warmwasser von 30 bis 45 erhalten wird, verloren.
• Wenn man versuchte, das in der letzten Stufe erhaltene Warmwasser mit einer Temperatur von 50 bis 70 0 zu erhalten, un; eine brauchbare Wärmemenge zu erzielen, so mußten diese Versuche wegen der damit verbundenen starken Kalkausscheidungen wieder aufgegeben werden. Auch der Gehalt des Schlußkühlerwassers an Sauerstoff und Kohlendioxyd, der erhebliche Störungen durch Korrosion bewirkte, hat dazu veranlaßt, auf die Schlußkühlerwärmemenge zu verzichten.
• Es wurde nun gefunden, daß man die Wärmewirtschaft einer solchen Konvertierungsanlage in Verbindung mit Syntheseanlagen wesentlich verbessern kann, wenn man die Temperatur des aus dem Sättiger ablaufenden, auf den Kühler aufzubringenden Wassers dadurch erniedrigt, daß man nur den dem Sättigungsbedarf entsprechenden Teil des erwärmten Kühlwassers dem Sättiger zuführt.
• Der andere Teil des Kühlwassers dient dazu, der zur Entfernung des restlichen Kohlenoxyds aus dem Gas verwendeten Kupferlauge die zu deren Regeneration nötige Wärme durch Aufheizen auf 45 bis 500 zuzuführen und bzw. oder die für die Aufarbeitung der Produkte aus einer mit den von Kohlenoxyd ganz oder teilweise befreiten Gasen durchgeführten Synthese erforderliche Wärme zu liefern. Dies gilt z. B. bei der Ammoniaksynthese für die Erwärmung und Verdampfung von Ammoniak, wenn dieses zur Weiterverarbeitung in gasförmigen Zustand gebracht werden muß. Bei der Methanolsynthese z. B. kann die Wärme aus dem Rieselkühler der Konvertierung zur Destillation des Rohmethanols verwendet werden, die bei etwa 700 erfolgt. Das Warmwasser wird dabei in allen Fällen vorteilhaft im Kreislauf zwischen dem Rieselkühler und der Regenerationsanlage für Kupferlauge bzw. den Aufarbeitungsanlagen für Syntheseprodukte geführt.
• Wenngleich es ein in der chemischen Industrie allgemein angewandtes Prinzip ist, die bei der Durchführung exothermer Reaktionen entstehende Wärme mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad bei dem gleichen oder einem ähnlichen Verfahren zu verwenden, so wurde doch noch nirgends vorgeschlagen, bei der Synthesegasherstellung unter Konvertierung von Kohlenoxyd die Temperatur in dem Kreislaufsystem Sättiger - Kühler dadurch zu regeln, daß nur ein Teil des aus dem Kühler der Konvertierung kommenden Wassers dem Sättiger zugeführt wird.
• Mit besonderem Vorteil läßt sich das Verfahren dann anwenden, wenn zwei oder mehr Synthesen an eine Konvertierungsanlage angeschlossen sind, wobei gleichzeitig von Kohlenoxyd freie Gase und solche mit größerem Kohlenoxydgehalt verwendet werden, wie z. B. in einer Anlage, in welcher gleichzeitig Ammoniak, Methanol und höhere Alkohole erzeugt werden. Die nur teilweise von Kohlenoxyd befreiten Synthesegase ergeben wegen des geringen Wasserdampfbedarfes der Konvertierung niedrige Temperaturen im Sättiger und vor allem im Kühlwasser, so'daß man zu ihrer Aufsättigung zweckmäßig das überschüssige wärmere Kühlwasser aus. der Konvertierung der von Kohlenoxyd freien Gase verwendet. Da für die Aufheizung der Kupferlauge für die Sättigung von Gasen und für die Aufarbeitung von Syntheseprodukten Wärme von verschiedenen Temperaturgraden benötigt wird, wird erfindungsgemäß das Kühler-Sättiger-System in mehrere Einheiten unterteilt und getrennte Warmwasserkreisläufe verschiedener Temperaturhöhe . zu den einzelnen Wärmebedarfsstellen geführt Es können dadurch auch einzelne Verfahren, wie z. B. die Regenerierung der Kupferlauge, wärmewirtschaftlich besonders günstig durchgeführt werden, indem man die Vorwärmung in zwei Stufen bei verschiedenen Temperaturen vornimmt.
• Zur Vereinfachung der Apparaturen ist es vorteilhaft, bei zwei Kühler-Sättiger-Einheiten jeweils die Kühler bzw. die Sättiger übereinander anzuordnen, derart, daß das Wasser vom oberen Sättiger zum unteren Kühler und vom oberen Kühler zum unteren Sättiger durch eigenes Gefälle fließt, wodurch zwei Förderpumpen eingespart werden und die Leitungsführung für die Gase und das Wasser wesentlich vereinfacht wird.
• Die Kühler und Sättiger bestehen z. Bs aus Türmen, die mit Füllkörpern, Lattenrosten oder anderen Wasserverteilungseinrichtungen versehen sind; in ihnen fließt das Wasser von oben nach unten im Gegenstrom zum Gas.
• An Hand der Zeichnungen sei das Verfahren näher beschrieben: In der Gaserzeugungsanlage a (s. Abb. I) werden aus festen, flüssigen oder gasförmigen Rohstoffen kohlenoxydhaltige Gase erzeugt. Diese strömen durch die Leitung b1 zu dem Sättiger c1, in dem sie mit warmem Wasser, das durch Leitung w,1 zugeführt wird, berieselt werden.
• Das mit Wasserdampf gesättigte Gas strömt zu der Konvertierungsanlage d und von da nach Umwandlung des größten Teiles des Kohlenoxyds in Kohlendioxyd zu dem Rieselkühler e, in den oben kaltes Wasser eingeführt wird. Die gekühlten, Gase werden in J von Kohlendioxyd befreit und dann in g mit Kupferlauge zur Entfernung des restlichen Kohlenoxyds gewaschen. Von hier gelangen sie in die Syntheseanlage h. Die dort gebildeten Produkte werden durch die Leitungen it und i2 ausgebracht.
• Zur Sättigung des aus dem Gaserzeuger kommenden Gases mit Wasserdampf verwendet man warmes Wasser, das aus dem Kühler e kommt.
• Ein Teil dieses warmen Wassers aus dem Kühler e dient dazu, in der Regenerationsanlage I die Kupferlauge zu erwärmen und in der Aufarbeitungsanlage m, die bei dem- Syntheseverfahren in h gewonnenen Produkte zu verdampfen. Ein weiterer Teil des aus dem Kühler e kommenden warmen Wassers wird zu dem zweiten Sättiger c2 geführt, um auch die in diesen eintretenden, in a erzeugten Gase mit Wasserdampf zu sättigen.
• Das aus den beiden Sättigern c1 und c2 nach Abgabe seiner Wärme ausfließende Wasser wird durch die Leitungen k1, k2 und k zum Kühler e geleitet, um dort die aus der Konvertierungsanlage kommenden Gase zu kühlen. Dem gleichen Zweck dient auch das aus der Regenerationsanlage I und der Verdampferanlage m kommende Wasser, das durch die Leitungen ks, k4 und k ebenfalls. dem Kühler e zugeführt wird.
• Eine Anordnung einzelner Kühlungs- und Ver dampfereinheiten übereinander zeigt die Abb. 2.
• In dem Turm c befinden sich übereinander zwei Sättiger, die durch einen Sammelteller t1 für das abgekühlte Wasser getrennt sind. In der gleichen Weise enthält der Turm e zwei übereinander angeordnete Rieselkühler. Das aus dem oberen Sättiger des Turmes c ausfließende gekühlte Wasser gelangt durch die Leitung o zu dem unteren Kühler des Turmes e und bewirkt dort eine Abkühlung der Konvertierungsgase. Mit Hilfe der Pumpe po wird das erwärmte Wasser in den oberen Teil des Sättigers c gefördert. Das im oberen Teil des Kühlers e auf dem Teller t2 sich sammelnde warme Wasser fließt durch die Leitung zu dem unteren Teil des Sättigers c und dient dort zur Sättigung des Generatorgases mit Wasserdampf.
• Das im unteren Teil dieses Sättigers sich ansammelnde gekühlte Wasser wird durch die Pumpe P2 in den oberen Teil des Kühlers e geleitet.
• Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß nur zwei Pumpen zur Herstellung des Kreislaufes zwischen den vier Sättiger- und Kühlereinheiten benötigt werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Betrieb von Syntheseanlagen unter Konvertierung von Kohlenoxyd zu Kohlendioxyd und gegebenenfalls Auswaschen des restlichen Kohlenoxyds mit Kupferlauge, wobei das zu konvertierende Gasgemisch vor Eintritt in den Reaktionsofen durch Berieselung mit dadurch Abkühlen des konvertierten Gases gewonnenem Warmwasser im Gegenstrom mit Wasserdampf gesättigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des aus dem Sättiger ablaufenden, auf den Kühler aufzubringenden Wassers dadurch erniedrigt wird, daß nur der dem Sättigungsbedarf entsprechende Teil des erwärmten Kühlwassers dem Sättiger zugeführt wird, während der restliche Teil dazu dient, der zur Entfernung des restlichen Kohlenoxyds aus dem Gas verwendeten Kupferlauge die zu deren Regeneration nötige Wärme zuzuführen und/ oder die für die Aufarbeitung der Produkte aus einer mit den von Kohlenoxyd ganz oder teilweise befreiten Gasen durchgeführten Synthese erforderliche Wärme zu liefern, wobei das Wasser vorteilhaft im Kreislauf zwischen Kühler und Regenerations- bzw. Aufarbeitungsanlage fließt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kühler und Sättiger in zwei oder mehr Einheiten mit getrennten Wasserkreisläufen unterteilt werden und die dabei erhaltenen Wassermengen verschiedener Temperaturen über getrennte Kreisläufe für eine stufenweise Regeneration der Kupferlauge oder für die Aufarbeitung der Syntheseprodukte der wendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühler- und Sättigereinheiten übereinander angeordnet sind derarf, daß das Wasser von einem höher gelegenen Sättiger zu einem tiefer gelegenen Kühler und von einem höher gelegenen Kühler zu einem tiefer gelegenen Sättiger durch eigenes Gefälle fließt.
4. 4 Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkreisläufe zwischen den Anlageteilen verschiedener Syntheseverfahren durchgeführt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Warmwasser aus den Kühlern für das konvertierte Gas eines Syntheseverfahrens zur Sättigung der zu konvertierenden Gase eines anderen Syntheseverfahrens verwendet wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 703 IOI, 704232; USA.-Patentschrift Nr. 2 280 674; Deutsche Patentanmeldung U 500 IVb/ r2g.