DE1122087B

DE1122087B - Verfahren und Einrichtung zum Zerlegen von Gasgemischen in einer Tieftemperaturtrennanlage

Info

Publication number: DE1122087B
Application number: DEG27194A
Authority: DE
Inventors: Fritz Jakob; Dr Hermann Linde
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1959-06-03
Filing date: 1959-06-03
Publication date: 1962-01-18

Description

Verfahren und Einrichtung zum Zerlegen von Gasgemischen in einer Tieftemperaturtrennanlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Zerlegen von unter Druck anfallenden Gasgemischen, insbesondere Konvertgas, in einer vorzugsweise mit Regeneratoren arbeitenden Tieftemperaturtrennanlage mit nachfolgender Komprimierung mindestens eines Zerlegungsprodukts, insbesondere des Synthesegases.
Man kann Wasserstoff, wie er beispielsweise zur Ammoniaksynthese gebraucht wird, durch Druckvergasung von Kohlenwasserstoffen und anschließende Konvertierung des dabei erhaltenen Gases mit Wasserdampf gewinnen. Aus dem dabei anfallenden Rohkonvertgas, das einen Druck von etwa 30 ata hat, muß der Wasserstoff in reiner Form gewonnen und anschließend auf den zur Synthese notwendigen hohen Druck komprimiert werden. Die Zerlegung von Gasgemischen in Tieftemperaturanlagen mit Regeneratoren und anschließender Stickstoffwäsche ist bekannt. Das Gas muß hierbei von Kohlendioxyd weitgehend befreit sein und sich auf einem Druck befinden, mit dem es in den Regeneratoren wirtschaftlich verarbeitet werden kann. Dies wird bei bekannten Verfahren dadurch erreicht, daß zunächst das Kohlendioxyd aus dem Rohgas bei hohem Druck durch eine Druckwasser- oder Laugenwäsche entfernt wird. Anschließend wird das Gas entspannt und sodann der Tieftemperatur-Zerlegungsanlage zugeführt. Die Wäsche ist bei hohem Druck am wirtschaftlichsten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von reinem Hochdruckwasserstoff zu schaffen, das energetisch günstiger arbeitet, unabhängig davon, ob in der Tieftemperatur-Zerlegungsanlage Regeneratoren oder andere Wärmeaustauscher verwendet werden. Dies wird dadurch erreicht, daß das Gasgemisch vor Eintritt in die Trennanlage zunächst arbeitsleistend entspannt und erst anschließend von höhersiedenden Verunreinigungen, insbesondere Kohlendioxyd und Wasser, befreit wird.
Durch diese arbeitsleistende Entspannung hinter der Konvertierungsanlage wird der Vorteil erreicht, daß alle im Ausgangsgas unter Druck vorhandenen Gase, also auch die später abzuscheidenden Gase, bei der verhältnismäßig hohen Konvertierungstemperatur zur Arbeitsleistung verwendet werden und damit zur Energiegewinnung beitragen, bevor in dem anschließenden Reinigungsprozeß die unerwünschten Bestandteile ausgeschieden werden. Außerdem lassen sich für die weitere Reinigung des entspannten Gases Regeneratoren verwenden. Gegenüber einem Verfahren, bei dem das von der Konvertierungsanlage komrnende Gas ohne Entspannung gereinigt und weiter komprimiert würde, ergibt das Verfahren nach der Erfindung nicht nur keinen Energieverlust, sondern es tritt - besonders beim Konvertgas infolge des hohen Anteils der zu entfernenden Gase - sogar ein Energiegewinn ein. Das Roh-Konvertgas enthält einen großen Anteil an C02 und überschußwasserdampf. Der Energiegewinn beträgt bei einem technischen Beispiel etwa 8»/o der gesamten zur Ammoniakgewinnung notwendigen Energie.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist gemäß einer besonderen Ausführung des Erfindungsgedankens unmittelbar hinter der Konvertierungsanlage eine Entsparmungsturbinc vorgesehen, in der die Entspannung des Konvertgases auf den für den Regenerator zweckmäßigen Betriebsdruck arbeitsleistend erfolgt.
In den Zeichnungen sind Ausführungsformen von Gaszerlegungseinrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Mit ihrer Hilfe soll das Verfahren näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage, in der die Abscheidung der Fremdgase in einer Tieftemperaturtrennanlage mit Regeneratoren und nachfolgender Stickstoffwäsche nach Patent 955 867 erfolgt, wobei eine CO.,-Waschvorrichtung vorgeschaltet ist: Fig. 2 zeigt eine Anlage, in der eine teilweise Abscheidung der Fremgase in einer Turbine erfolgt.
über die Zuleitungen 1 und 2 wird öl bzw. Sauerstoff der Druckvergasungsan-lage 3 zugeführt. über eine Entschwefelungsanlage 4, die nach einem der bekannten Verfahren arbeitet, wie' sie beispielsweise in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Bd. 6, S. 743, und Bd. 3, S. 568, beschrieben sind, gelangt das Gas ' in die Konvertierungsanlage 5, in der die Konvertierung des Gases mit Wasserdampf, der über Leitung 6 zugeführt wird, erfolgt. Der Druck beträgt hierbei etwa 30 Atmosphären, die Temperatur etwa 400' C. Das entstandene Konvertgas wird der Entspannungsturbine 7 zugeführt und dort auf den für die Regeneratoren notwendigen Druck von etwa 6 Atmosphären entspannt. Aus dem entspannten Gas wird in einer C 0.,-Waschanlage 8 ein großer Teil der CO,-Bestandteiie ausgewaschen, da der Anteil dieses Gases mit etwa 35% so hoch ist, daß er in gebräuchlichen Regeneratoren nicht vollständig abgeschieden werden kann, ohne zu Störungen durch Verstopfung des Regenerators zu führen. Diese CO.-Waschanlage kann nach einem ebenfalls bekannten Verfahren, wie es beispielsweise in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 9. Auflage, Bd. 3, S. 570, beschrieben ist, arbeiten. Das vorgereinigte Gas tritt dann durch Leitung 48 in eine Zerlegungsanlage mit Regeneratoren und nachfolgender Stickstoffwäsche 9 ein, wie sie in der deutschen Patentschrift 955 867 beschrieben ist.
Der Einfachheit wegen wurde diese Anlage als Block gezeichnet, die Bezugszeichen der erwähnten Patentschrift aber übernommen. Durch die Leitung 46 wird Druckluft von etwa 5,5 ata zugeführt, über die Lei ' tung 51 strömt Heizgas, das aus N, + CO be- steht, ab. über die Leitungen 52 und 60 wird der bei der Luftzerlegung anfallende Stickstoff abgeleitet.
Das Synthesegas verläßt die Anlage durch die Leitung 54; es wird in einem Kompressor 10 verdichtet und über die Leitung 11 der Synthesekammer 12 zugeführt. über die Leitung 53 wird der in der Tieftemperaturtrennanlage anfallende Reinsauerstoff abgenommen, in einem Kompressor 14 verdichtet und der Druckvergasungsanlage 3 über die Leitung 2 zugeführt. Ein Gasometer 13 dient zur Pufferung der Leitung 53.
In Fig. 2 ist im wesentlichen dieselbe Anordnung dargestellt, jedoch ist zwischen Konvertierungsanlage 5 und Expansionsturbine 7 ein Kühler 15 geschaltet, der die mit etwa 4001 C anfallenden Rohgase so weit vorkühlt, daß in der Entspannungsturbine eine teilweise Ausscheidung der kondensierbaren Fremdgase eintritt. Die Turbine ist zu diesem Zweck besonders konstruiert und enthält einen Abscheider 16 für die kondensierten Gasbestandteile. Die C 0.-Waschanlage 8 wird dadurch zumindest entlastet, wenn nicht sogar überflüssig.
Diese Anordnung ist auch für andere Verwendungszwecke brauchbar, bei denen kondensierbare Fremdgase durch Abkühlung mittels Expansion aus Gasgemischen abgeschieden und das gereinigte Gas weiter verdichtet werden soll. Es ist dazu nicht notwendig, daß der Ausgangsdruck und die Ausgangstemperatur so hoch sind wie bei der beschriebenen Anlage. Unter Umständen läßt sich gerade hier die CO 2 -Waschanlage8 einsparen, wenn keine großen Anforderungen an die Reinheit des Gases gestellt werden.
Auch bei der Verwendung von Reversing Exchangers an Stelle von Regeneratoren ist das Verfahren sinnvoll, denn Reversing Exchangers lassen sich in der üblichen Ausführung für hohe Drücke überhaupt nicht bauen.

Claims

PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zum Zerlegen von unter Druck anfallenden Gasgemischen, insbesondere Konvertgas, in einer vorzugsweise mit Regeneratoren arbeitenden Tieftemperaturtrennanlage mit nachfolgender Komprimierung mindestens eines Zerlegungsprodukts, insbesondere des Synthesegases, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch vor Eintritt in die Trennanlage zunächst arbeitsleistend entspannt und erst anschließend von höhersiedenden Verunreinigungen, insbesondere Kohlendioxyd und Wasser, befreit wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß sich das Gas vor der Entspannung auf Konvertierungstemperatur befindet. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Entspannung eine zumindest teilweise Abscheidung mindestens einer Komponente des Gases erfolgt. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entspannungsturbine (7) unmittelbar hinter der Konvertierungsanlage (5) angeordnet ist. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsturbine (7) zwischen die Konvertierungsanlage (5) und eine C 0.-Waschanlage (8) geschaltet ist. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Konvertierungsanlage (5) und der Entspannungsturbine (7) ein Kühler (15) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 955 867.