DE1296723B - Verfahren zur Abtrennung von Wasser, Propan und schwereren Kohlenwasserstoffen aus einem Erdgasstrom mittels Adsorption - Google Patents

Verfahren zur Abtrennung von Wasser, Propan und schwereren Kohlenwasserstoffen aus einem Erdgasstrom mittels Adsorption

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DE1296723B
DE1296723B DES78399A DES0078399A DE1296723B DE 1296723 B DE1296723 B DE 1296723B DE S78399 A DES78399 A DE S78399A DE S0078399 A DES0078399 A DE S0078399A DE 1296723 B DE1296723 B DE 1296723B
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Adsorptionsverfahren zur wirksamen Entfernung von Wasserdampf, Propan und schweren Kohlenwasserstoffen aus einem Erdgasstrom.
Die Verwendung von festen, porösen Adsorptionsmaterialien, wie aktiviertem Aluminiumoxyd, Siliciumdioxydgel, zur Entwässerung von Erdgas ist allgemein bekannt.
Jedoch hatten die bisher dazu benutzten Adsorptionsmittel im allgemeinen Porositäten, die bis zu einem Maximum von etwa 45% des Volumens betrugen. Dies bedeutet, daß 45°/0 des Volumens aus einem offenen Volumen besteht, das fähig ist, kondensiertes Adsorbat darin festzuhalten. Die restlichen 55% des Volumens werden von festem Material gebildet. Es wurde gefunden, daß im Umgang mit derartigen Systemen die Adsorptionskapazität weiterhin gesteigert werden kann, indem das Porenvolumen auf oberhalb 45% erhöht und der Prozentgehalt des festen Aufbaustoffes in dem Adsorptionsmittel erniedrigt wird. Dies kann durch Verminderung der Dichte des Adsorptionsmittels erreicht werden.
Theoretisch wird, falls ein mikroporöses Adsorptionsmittel sich im Gleichgewicht mit einer gasförmigen, adsorbatgesättigten Atmosphäre befindet, das gesamte Porenvolumen innerhalb des Adsorptionsmittels mit dem kondensierten, flüssigen Adsorbat gefüllt. Weiterhin kann, falls die Poren innerhalb des Adsorptionsmittels ausreichend klein sind, d. h. einen ausreichend kleinen durchschnittlichen Porendurchmesser besitzen, das Porenvolumen vollständig mit dem Adsorbat gefüllt werden, selbst wenn die Sättigung des Adsorbats in der Dampfphase weniger als 100% beträgt. Im allgemeinen kann die Sättigung des Adsorbats, bei der das Porenvolumen noch mit flüssigem Adsorbat gefüllt wird, um so niedriger sein, je kleiner die Porengröße ist.
Es ist deshalb ersichtlich, daß bei der Entfernung von Adsorbat aus einem adsorbatreichen Gasstrom die Verwendung eines Adsorbens erwünscht ist, dessen Poren ausreichend klein sind, damit sie in wahrnehmbaren Ausmaß mit dem bei der vorliegenden Sättigung von Adsorbat in dem gasförmigen Strom kondensierten Adsorbat gefüllt werden können, während jedoch gleichzeitig das Porenvolumen ausreichend groß sein soll, um ein maximales Arbeitsvolumen für das Festhalten der kondensierten Flüssigkeit zu ergeben. Es wäre zu erwarten, daß üblicherweise ein hohes Porenvolumen von großen Porendurchmessern begleitet wird.
Während der letzten Jahre wurde eine Anzahl von technischen Adsorptionseinheiten entwickelt, sowohl zur Entwässerung als auch zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus Erdgas. Diese Einheiten besitzen sehr kurze Adsorptionskreisläufe von der Größenordnung von 45 Minuten oder weniger. Während eines solchen kurzen Kreislaufs werden im allgemeinen weit mehr flüssige Kohlenwasserstoffe gewonnen, als vergleichsweise Wasser adsorbiert wird. Im Gegensatz dazu arbeiteten die bisherigen zur Adsorption verwendeten Einheiten bei Kreisläufen von einigen Stunden so, daß die Menge gewonnener Kohlenwasserstoffe auf Grund der bevorzugten Adsorption großer Volumina Wasser, die durch das Adsorptionsmittel während dieses langen Kreislaufs auftrat, vergleichsmäßig niedrig lag.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines technisch vorteilhaften Verfahrens zur Abtrennung von Wasser, Propan und Kohlenwasserstoffen aus Erdgas, wobei relativ weniger Adsorptionsmittel (bezogen auf das Gewicht) für die Abtrennung benötigt wird, als es bisher erforderlich war.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Abtrennung von Wasser, Propan und schwereren Kohlenwasserstoffen aus einem Erdgasstrom ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser Strom durch eine Zone, die ein festes, poröses anorganisches Oxyd-Adsorptionsmittel mit einer Porosität zwischen 46 und 58 % des Volumens und einem durchschnittlichen Porendurchmesser zwischen 15 und Ängströmeinheiten enthält, geleitet wird. Zweckmäßig wird dabei ein festes poröses siliciumdioxydhaltiges Adsorptionsmittel verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren bei einer Temperatur zwischen —6,6 und 8O0C und einem Druck von 21,1 bis 141 atü durchgeführt, wobei die Geschwindigkeit des Stromes durch das Adsorptionsmittel zwischen 0,015 bis 3,04 m je Sekunde, bezogen auf den gesamten Querschnittsbereich der das Adsorptionsmittel enthaltenden Zone, beträgt.
Tabelle I
Gleichgewichtsadsorptionskapazitäten eines Adsorptionsmittels mit 97% Siliciumdioxyd und 3% Aluminiumoxyd
Dichte des Adsorptionsmittels JTUL UaI Ld ty
% des		 Theoretische maximale Experimentell gemessene
Teilchen berechnete Volumens Adsorptionskapazität2) Adsorptionskapazität3)
Adsorptions
mittel Nr.		 dichte Packungsdichte1) Gramm Wasserdampf,
adsorbiert aus Luft
g/cm3 g/cm3 45,6 g/cm3 mit 80% Feuchtigkeit
1,22 0,78 47,8 0,291 je cm3 Trocknungsmittel
1 1,77 0,75 54,9 0,307 0,292
2 1,01 0,64 59,0 0,345 0,308
3 0,92 0,59 59,4 0,379 0,344
4 0,89 0,56 63,7 0,376 0,351
5 0,81 0,51 0,404 0,376
6 0,281
*) Packungsdichte = 0,64 mal Teilchendichte.
s) Berechnet unter Annahme einer Gerüstdichte von 2,2 g/cm3.
3) Test MIL-D-3716 (Military Specification D-3716, gebilligt vom Department of Defense).
Bei jeder technisch durchgeführten Adsorption ist es wünschenswert, die höchste Adsorptionskapazität zu verwirklichen. Das Ausmaß von hohen Kapazitäten, das unter Verwendung von Adsorptionsmitteln mit niedriger Dichte verwirklicht werden kann, ist in Tabelle I aufgezeigt. Zu Vergleichszwecken ist die
theoretische maximale Kapazität, die erzielt werden kann, wenn man annimmt, daß das gesamte Porenvolumen mit Adsorbat gefüllt ist, ebenfalls in der Tabelle aufgeführt. Die beim Versuch erhaltenen Kapazitäten für Luft bei 80% Sättigung und die theoretischen maximalen Kapazitäten für jede Dichte, entsprechend der Adsorptionskapazität, in mit Wasser gesättigter Luft stimmen im wesentlichen überein, was anzeigt, daß bei 80%iger Sättigung das gesamte Porenvolumen des Adsorptionsmittels mit Wasser ge- ίο füllt ist. Mit Ausnahme von Adsorptionsmittel Nr. 6, das das Adsorptionsmittel mit der niedrigsten Dichte darstellt und dementsprechend die höchste Porosität aufweist, ergibt sich bei einer Abnahme der Dichte und einem Anstieg der Porosität eine höhere Adsorptionskapazität. Wenn jedoch die Dichte des Adsorptionsmittels auf 0,81 g je Kubikzentimeter (Adsorptionsmittel 6) vermindert wurde, fiel die Adsorptionskapazität tatsächlich ab. Dies zeigt an, daß die Poren nicht ausreichend klein waren, um mit kondensiertem so Adsorbat in Gegenwart von Luft mit 80%iger Sättigung gefüllt zu werden. Wenn natürlich die Luft eine 100%ige Sättigung aufgewiesen hätte, würde das Adsorptionsmittel Nr. 6 dann die höchste Adsorptionskapazität aufgewiesen haben.
In dieser Beschreibung wird Porosität ausgedrückt als Prozent Porenvolumen je Gesamtvolumen. Dadurch wird es unnötig, Korrekturen für verschiedene Gerüstdichten und für Variationen im Leerraum auf Grund der Teilchenform beim Vergleich von verschiedenen Adsorptionsmitteln vorzunehmen. Dementsprechend bezieht sich Porosität auf die Mikroporenstruktur allein und nicht auf große Poren, die durch die Bildung von Kügelchen oder durch Strangpressen eingeführt wurden. »Teilchendichte« wird auf der Basis des gesamten Teilchenvolumens berechnet, d. h. das durch das Adsorptionsmaterial eingenommene Volumen plus dem Volumen der inneren Mikroporen. Sie ist von der »wirklichen« oder »Gerüstdichte« zu unterscheiden, die allein auf der Basis des durch das Adsorptionsmaterial selbst eingenommenen Volumens berechnet wird und das Volumen der darin enthaltenen Mikroporen ausschließt.
Die Porosität entsprechend der hier gegebenen Definition wird unter Anwendung der nachstehenden Gleichung berechnet.
1 1
dessen eine niedrigere Kapazität zur Trocknung dieses Gases.
Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan mit niedrigeren Konzentrationen an Äthan, Propan, Butan, Pentan, Hexan und einigen schwereren Kohlenwasserstoffen. Etwas Kohlendioxyd, Stickstoff und Wasser sind üblicherweise ebenfalls vorhanden. In den meisten Fällen ist das Erdgas mit schwereren Kohlenwasserstoffen gesättigt oder nahezu gesättigt. Die in einer Adsorptionseinheit gewonnenen Kohlenwasserstoffe sind Propan und schwerere Kohlenwasserstoffe. Es wurde gefunden, daß zur wirksamen Entfernung von Adsorbat aus einem adsorbatreichen Gasstrom mittels eines festen porösen Adsorptionsmittels aus anorganischem Oxyd sowohl ein optimaler Porositätsbereich als auch ein optimaler durchschnittlicher Porendurchmesserbereich für dieses Adsorptionsmittel besteht, bei dem die wirksamste Adsorbatentfernung bewirkt werden kann. So wurde gefunden, daß eine außergewöhnlich wirksame Trennung von Kohlenwasserstoffen und/oder Wasser aus Erdgas erzielt wird, wenn dieses adsorbatreiche Erdgas in Berührung mit einem festen anorganischen Oxydadsorptionsmittel mit einer Porosität zwischen 46 bis 58 Volumprozent und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 15 bis zu einem Maximum von 40 Ängströmeinheiten gebracht wird.
Der durchschnittliche Porendurchmesser wird auf Grund der Annahme berechnet, daß die Poren des Adsorptionsmittels im wesentlichen zylindrisch sind. Demgemäß steht der durchschnittliche Porendurchmesser eines gegebenen Adsorptionsmittels in Beziehung zum Porenvolumen und Oberflächenbereich auf Grund der Gleichung:
d =
AV
Porosität =
D8
1
DP
100
Hierbei bedeutet
Dp = Teilchendichte, spezifisches Gewicht des Teilchens oder scheinbare Teilchendichte in g/cm3 und
Dg — wahre Dichte oder Gerüstdichte des Materials im Gerüst des Teilchens in g/cm3.
Obwohl Adsorptionsmittel mit niedriger Dichte und hoher Porosität die höchste Gleichgewichtskapazität in Luft mit 100 °/o relativer Feuchtigkeit zeigen, weisen sie niedrigere Kapazitäten bei niedrigeren Sättigungsgraden auf. Wenn man z. B. die Entwässerung eines Gases betrachtet, wird bei einem gewissen Punkt in dem Adsorptionsmittelbett die Feuchtigkeit des dadurch gehenden Gases auf beispielsweise 60% vermindert. Der restliche Teil des Adsorptionsmittels zeigt infolgeworin V das Porenvolumen, A der Oberflächenbereich und d der Durchmesser ist. Diese Gleichung verwendet das gesamte Porenvolumen und den Oberflächenbereich des Adsorptionsmittels.
Es ist gefunden worden, daß der Porositätsbereich von äußerster Wichtigkeit und Bedeutung ist, da, wenn die Porosität des Adsorptionsmittels 58% des Volumens übersteigt, der durchschnittliche Porendurchmesser dann zu groß wird, d. h. mehr als 40 Ängström, und derartige große Poren sind zur wirksamen Adsorption des Adsorbates, falls es in Konzentrationen von weniger als 100 % vorliegt, nicht geeignet. Wenn andererseits die Porosität des Adsorptionsmittels unter 46%, bezogen auf Volumen, abfällt, nimmt die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels beträchtlich ab, und das Verfahren verläuft nicht mehr wirksam.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet, wenn das Adsorbat, d. h. Wasser, Propan und schwerere Kohlenwasserstoffe, in dem Erdgasstrom in ziemlich hoher Sättigung vorhanden ist. Das bedeutet, das Verfahren ist besonders wirksam, wenn die Anfangskonzentration des Wassers in dem Erdgasstrom mindestens 40 % von dessen Sättigung ausmacht oder wenn die Anfangskonzentration von mindestens einem der Kohlenwasserstoffbestandteile von Propan und schwereren Kohlenwasserstoffen in dem Erdgasstrom mindestens 40% von dessen Sättigungskonzentration beträgt. Falls eine derartige hohe anfängliche Sättigung des Adsorbates vorliegt, ergibt das Verfahren nach der Erfindung eine bedeutende Verminderung des Gehalts
an Adsorbat in dem schließlich abströmenden Gasstrom, d. h. 25 % oder weniger der Sättigungskonzentration. In den folgenden Beispielen ist die Adsorption von Wasser, Propan und schwereren Kohlenwasserstoffen erläutert. Sämtliche Teile sind auf das Gewicht bezogen, falls nichts anderes angegeben ist.
Beispiel 1
In diesem Beispiel wurde jeder Versuch durchgeführt, indem ein Strom, der aus 32 Volumprozent Methan und 68 Volumprozent Pentan bestand, durch das Adsorptionsmittelbett geleitet wurde. Das Gesamtvolumen des verwendeten Adsorptionsmittels wurde bei jedem Versuch konstant gehalten. Die Adsorptionskolonne bestand aus einem Aluminiumrohr von 1,82 m Länge mit einem inneren Durchmesser von 2,659 cm. Die Versuche wurden bei Atmosphärendruck und 26,70C durchgeführt. Die Gasströmungsgeschwindigkeit betrug 0,00538 m3 (entsprechend einem Volumen von 0,0283 m3 bei 15,6°C und Atmosphärendruck) je Minute. Die Dauer des Adsorptionskreislaufes betrug 20 Minuten. Es wurden drei Ver suche durchgeführt, bei denen das Gas durch Adsorptionsmittel aus Siliciumdioxyd—Aluminiumoxyd (97,7 °/o Siliciumdioxyd, 2,3 % Aluminiumoxyd) geleitet wurde. Ein vierter Versuch wurde unter Verwendung einesSiliciumdioxydgel-Adsorptionsmittels durchgeführt. Nach jedem Versuch wurde das Adsorptionsmittel gewogen, um die Menge des adsorbierten n-Pentans zu bestimmen.
Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle II
ίο aufgeführt. Es zeigte sich, daß bei Verwendung eines Siliciumdioxyd - Aluminiumoxyd - Adsorptionsmittels mit einer Porosität und einem durchschnittlichen Porendurchmesser innerhalb der bezeichneten Bereiche (Versuch 1) sich eine entschieden größere Adsorption von Pentan ergab, als sie bei jedem der anderen Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd-Adsorptionsmittel (Versuch 2 und 3) oder aus dem Siliciumdioxydgel-Adsorptionsmittel (Versuch 4) erhalten wurden, die sämtlich eine Porosität außerhalb der angegebenen 46 bis 58 % besaßen, obwohl sie einen durchschnittlichen Porendurchmesser innerhalb des Bereiches zwischen 15 und 40 Ängström besaßen.
Tabelle II
Adsorption von Pentan aus einem Methan-Pentan Strom unter Verwendung von Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd-Perlen als Adsorptionsmittel (97,7% Siliciumdioxyd, 2,3 °/0 Aluminiumoxyd) und eines 100% Silicium-
dioxydgel-Adsorptionsmittels
Versuchs-
nunimer		 Adsorptionsmittel-
bezeichnung		 Menge verwendetes
Adsorptionsmittel
g		 Durchschnittlicher
Porendurchmesser
Ä		 Porosität,
% des
Volumens		 Adsorbiertes
Pentan je Gramm
1
2
3
4		 A1)
B 2>
C3)
D4>		 740,4
788,0
545,8
702,0		 22,3
22,0
39,6
21,7		 47,8
44,8
59,4
43,8		 146,2
141,1
128,9
127,0
l) Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd; Teilchendichte = 1,170 g/ cm»; tatsächliche Dichte = 2,24 g/cm3; Porenvolumen = 0,409 cms/g; Oberflächenbereich = 732 m2/g.
a) Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd; Teilchendichte = 1,235 g/ cm3; tatsächliche Dichte = 2,24 g/cm3; Porenvolumen = 0,362 cm3/g; Oberflächenbereich = 658 m2/g.
3) Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd; Teilchendichte = 0,890 g/ cm3; tatsäcnliche Dichte = 2,24 g/cm3; Porenvolumen = 0,667 cm3/g; Oberflächenbereich = 673 m2/g.
4) 100% Siliciumdioxydgel gekörnt; Teilchendichte = 1,19 g/ cm3; tatsächliche Dichte = 2,13 g/cm3; Porenvolumen = 0,368 cm3/g; Oberflächenbereich = 678 m2/g.
Das folgende Beispiel erläutert das Adsorptionsverfahren bei Durchführung im technischen Maßstab. Technische Entwässerungs- und Kohlenwasserstoffgewinnungseinheiten werden im allgemeinen bei etwa 21,1 bis 141 atü und bei etwa —6,6 bis 800C betrieben. Die Geschwindigkeit des eingeleiteten Gases liegt im allgemeinen zwischen etwa 0,015 und 3,04 m je Sekunde, bezogen auf die gesamte Querschnittsfläche des Adsorptionsbettes.
Beispiel 2
Es wurden drei Türme verwendet, einer zur Adsorption, einer zur Kühlung und einer zur Regenerierung. Jeder Turm war 2,7 m hoch und besaß einen inneren Durchmesser von 52 cm. Das Zufuhrgas wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,156 Millionen Kubikmeter je Tag bei 47,1 atü und 28,9° C eingeleitet. Das Volumen des in jedem Turm eingebrachten Ad-Sorptionsmittels betrug 0,626 m3. Die Dauer des Kreislaufes betrug 14 Minuten. Die Zuführgeschwindigkeit für das Regenerierungsgas (das Regenerierungsgas war das gleiche wie das Zufuhrgas; die Regenerierung erfolgte bei Atmosphärendruck) betrug 0,045 Millionen Kubikmeter je Tag und dieses Regenerierungsgas wurde bei einer Temperatur von 299 0C zugeführt. Die Raumtemperatur betrug 36,7° C. Die erhaltenen Ausbeuten sind in Tabelle III aufgeführt und sind graphisch in der Figur dargestellt.
55 Analyse
Kohlendioxyd
Stickstoff
Methan
Äthan
Propan
Isobutan
η-Butan
Isopentan
n-Pentan ....
Hexane + ...
Gesamt
Molprozent
2,83 0,13 86,63 6,22 2,43 0,45 0,54 0,20 0,14 0,43
100,00
Tabelle III
Adsorptionsmittel-
bezeichnung		 Dreitürmige Einheit durchschnittlicher
Porendurchmesser
Angstrom		 Porosität
% des Volumens		 Menge ter
Wasser
B1) 22,0 44,8 an Kohlenwasserstoff
und Wasser, gewonnen		 1,14
Versuchs- E2> Menge des im Turm 28,1 52,4 je Kreislauf 2,27
nummer F3) verwendeten
Adsorptionsmittels
kg		 31,3 56,4 im 3,52-atü-Separator 2,65
483 Li
Kohlen
wasserstoff
5 446 26,5
6 405 37,9
7 33,7
l) Wie Adsorptionsmittel B, Tabelle II.
·) 97,7% Siliciumdioxyd, 2,3% Aluminiumoxyd; Teilchendichte = 1,061 g/cm3; tatsächliche Dichte = 224 g/cm3; Porenvolumen = 0,494 cm'/g; Oberflächenbereich
= 704 ma/g.
a) 97,7% Siliciumdioxyd, 2,3% Aluminiumoxyd; Teilchendiente = 0,975 g/cm3; tatsachliche Dichte = 2,24 g/cm3: Porenvolumen = 0,578 cms/g; Oberflächenbereich
= 740 ma/g.
Adsorptionsmittel B von Versuch 5 hatte eine Poro- ao sität von nur 44,8 °/0, d. h. unterhalb des angegebenen Minimums von 46%, während die Adsorptionsmittel E und F (Versuch 6 und 7) Porositäten von 52,4 bzw. 56,4 % aufwiesen, d. h. innerhalb des angegebenen Bereiches zwischen 46 und 58 % lagen. Wie zu as erwarten, war die Menge an gewonnenen Kohlenwasserstoffen und Wasser merklich weniger, wenn das Adsorptionsmittel B verwendet wurde, als wenn entweder Adsorptionsmittel E oder F verwendet wurden. Die optimale Porosität betrug etwa 52,4%, wobei die höchste Kohlenwasserstoffgewinnung, nämlich 37,91 erhalten wurde. Weiterhin ergibt sich aus den aufgetragenen Werten in der Kurve, daß optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn die Porosität des Adsorptionsmittels zwischen 46 und 58 % des Volumens betrug.
Das dreitürmige Adsorptionssystem ist gebräuchlich, wobei der vollständige Kreislauf dafür drei aufeinanderfolgende Stufen, Adsorption, Regenerierung und Kühlung, umfaßt. In der Praxis läuft ein Turm auf Adsorption, ein zweiter wird regeneriert, und der dritte wird gekühlt. Die in jedem Turm ablaufenden Stufen werden der Reihe nach abgewechselt, so daß der auf Adsorption stehende Turm anschließend regeneriert und dann zur Beendigung des Kreislaufes gekühlt und dann erneut zur Adsorption gebracht wird usw. Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich auch für andere übliche Adsorptionssysteme, z. B. zweitürmige Systeme, und für Einzelturmsysteme. Im ersteren Fall ist ein Turm auf Adsorption, während der zweite regeneriert und gekühlt wird. Bei einem Einturmsystem (für Einzelansatzverfahren) ist es erforderlich, daß nach der Adsorptionsstufe eine Unterbrechung der Adsorption von ausreichender Dauer eintritt, um die Regenerierung und Kühlung zu ermöglichen.
Die optimale Porosität für das Adsorptionsmittel ist in gewissem Ausmaß von den speziellen Bedingungen des Betriebs der Adsorptionseinheit abhängig.
Selbstverständlich ist die chemische Zusammensetzung des als Adsorptionsmaterial bei dem Verfahren der Erfindung verwendeten anorganischen Oxyds unwesentlich, solange das Adsorptionsmittel die erforderlichen physikalischen Eigenschaften, nämlich eine Porosität zwischen 46 und 58°/0 des Volumens und einen durchschnittlichen Porendurchmesser zwischen 15 und 40 Ängströmeinheiten aufweist. Das anorganische Oxyd kann in der Form eines echten Hydrogels eines gelatinösen Niederschlags od. dgl. vorliegen. Zu den geeigneten anorganischen Oxyd-Adsorptionsmitteln gehören Siliciumdioxyd enthaltende Materialien, wie Siliciumdioxyd, Siliciumdioxyd—Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd—Magnesiumoxyd, Siliciumdioxyd—Zirkonoxyd, Siliciumdioxyd—Thoriumoxyd, Siliciumdioxyd—Titanoxyd, Siliciumdioxyd—Eisenoxyd und nicht siliciumhaltige Metalloxyde, wie Aluminiumoxyd. Natürlich vorkommende Tone und chemisch modifizierte Tone können ebenfalls verwendet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Abtrennung von Wasser, Propan und schwereren Kohlenwasserstoffen aus einem Erdgasstrom, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Strom durch eine Zone, die ein festes, poröses anorganisches Oxyd-Adsorptionsmittel mit einer Porosität zwischen 46 und 58% des Volumens und einem durchschnittlichen Porendurchmesser zwischen 15 und 40 Ängströmeinheiten enthält, geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein festes poröses siliciumdioxydhaltiges Adsorptionsmittel verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Temperatur zwischen —6,6 und 8O0C und einem Druck von 21,1 bis 141 atü durchgeführt wird, wobei die Geschwindigkeit des Stromes durch das Adsorptionsmittel zwischen 0,015 und 3,04 m je Sekunde, bezogen auf den gesamten Querschnittsbereich dieser Zone, beträgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909 '
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0018183A1 (de) * 1979-04-18 1980-10-29 Cjb Developments Limited Verfahren zur Reinigung von Erdgas
EP0030921B1 (de) * 1979-12-17 1983-11-16 Ciba-Geigy Ag Verfahren zur Abtrennung von Nitrobenzol, Di- und/oder Trichlorbenzol aus Abluftdämpfen
DE3306371A1 (de) * 1983-02-24 1984-08-30 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur erzeugung eines methanreichen gasgemisches, insbesondere aus grubengas
EP0908508A1 (de) * 1997-09-16 1999-04-14 Air Products And Chemicals, Inc. Verfahren zur Abtrennung von Wasser, C02, Ethan und C3+-Kohlenwasserstoffen aus einem Gasstrom

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3435591A (en) * 1966-09-09 1969-04-01 Continental Oil Co Process and apparatus for purifying gas
US4194884A (en) * 1978-11-24 1980-03-25 Thermo Electron Corporation Method and apparatus for air sampling and filtration
US6444012B1 (en) * 2000-10-30 2002-09-03 Engelhard Corporation Selective removal of nitrogen from natural gas by pressure swing adsorption
IT1392165B1 (it) * 2008-12-01 2012-02-22 Eni Spa Processo per la separazione di gas
IT201600081851A1 (it) 2016-08-03 2018-02-03 Danieli Off Mecc Metodo ed apparato per produrre ferro di riduzione diretta utilizzando un pretrattamento catalitico di idrocarburi come una sorgente di gas di riduzione

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2093454A (en) * 1934-10-01 1937-09-21 Samuel S Kistler Method of producing aerogels
US2698305A (en) * 1951-03-23 1954-12-28 Socony Vacuum Oil Co Inc Process for controlling pore size
US2746934A (en) * 1952-06-18 1956-05-22 Exxon Research Engineering Co Process for making spherical silicaalumina catalysts
US2823764A (en) * 1957-02-08 1958-02-18 Jefferson Lake Sulphur Co Cyclic adsorption processes for removal and/or recovery of condensable hydrocarbons from natural gas
US2910139A (en) * 1957-04-03 1959-10-27 Phillips Petroleum Co Drying of gases
US2988521A (en) * 1957-11-19 1961-06-13 American Cyanamid Co Process for preparing a silicamagnesia catalyst

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0018183A1 (de) * 1979-04-18 1980-10-29 Cjb Developments Limited Verfahren zur Reinigung von Erdgas
EP0030921B1 (de) * 1979-12-17 1983-11-16 Ciba-Geigy Ag Verfahren zur Abtrennung von Nitrobenzol, Di- und/oder Trichlorbenzol aus Abluftdämpfen
DE3306371A1 (de) * 1983-02-24 1984-08-30 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur erzeugung eines methanreichen gasgemisches, insbesondere aus grubengas
EP0908508A1 (de) * 1997-09-16 1999-04-14 Air Products And Chemicals, Inc. Verfahren zur Abtrennung von Wasser, C02, Ethan und C3+-Kohlenwasserstoffen aus einem Gasstrom

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