DE1519598A1 - Verfahren zur Zerlegung eines Stoffgemisches durch Rektifikation - Google Patents
Verfahren zur Zerlegung eines Stoffgemisches durch RektifikationInfo
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Description
Verfahren zur Zerlegung eines Stoffgemisches durch Rektifikation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerlegung eines Stoffgeraisches
durch Rektifikation, wobei die Unterschiede im Siedeverhalten eines Geniischbestandteiles oder einer Gruppe von Gemischbestandteilen
einerseits und dem Rest des Stoffgemisches andererseits, groß sind.
Derartige Verfahren sind bekannt. Bei ihnen wird das zu zerlegende Stoffgemisch flüssig einer Rektifikationssäule am
Kopf als Rücklaufflüssigkeit aufgegeben. Der dem Rücklauf entgegenströmende Dampf wird durch eine Beheizung des Sumpfes der Rektifikationssäule
erzeugt. Die Aufgabe des flüssigen Gemisches am Kopf der Säule wird durch das unterschiedliche Siedeverhalten
009809/1318 BADOWQINM.
der im flüssigen Gemisch enthaltenen Stoffe ermöglicht. Denn
selbst wenn das Gemisch einen erheblichen Gehalt an Hochsiedendem hat, ist die mit dem siedenden Gemisch im Gleichgewicht
stehende Gasphase, also das Kopfprodukt der Säule, so arm an
Hochsiedendem, daß keine untragbaren Verluste an demselben entstehen.
Bei den bekannten Verfahren treten jedoch thermodynamische
Schwierigkeiten auf, die auf die großen Unterschiede im Siedeverhalten der Gemischbestandteile zurückzuführen sind.
Denn bedingt durch die großen Unterschiede sind auch die auftre-
tenden Temperaturdifferenzen zwischen dem Kopf und dem Sumpf der Rektifikationssäule sehr groß. So muß z.B. bei einer Tieftemperaturrektifikation
die Sumpfflüssigkeit - fast reines Hochsiedendes - bei einer Temperatur verdampft werden, die erheblich
über der Temperatur liegt, bei der das der Säule am Kopf zugeführte
Stoffgemisch kondensiert wurde, d.h. Kälte muß bei einer wesentlich tieferen Temperatur zur Verfügung stehen, als sie
bei der Verdampfung der Sumpfflüssigkeit wiedergewonnen werden kann. Daher ist man bei den bekannten Verfahren gezwungen, zusätzlich
eine Wärmepumpe anzuordnen, mit deren Hilfe die Kälte transformiert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Verfahren auftretenden thermodynamischen Schwierigkeiten
wesentlich herabzusetzen und damit die Investitionsund Betriebskosten zur Durchführung eines Verfahrens zur Zerle-
009809/1318 BADOfUQ(NAL
gung eines Stoffgemisches durch Rektifikation, wobei die Unterschiede
im Siedeverhalten eines Gemischbestandteiles oder einer Gruppe von Gemischbestandteilen einersdts und dem Rest des
Stoffgemisches groß sind, wesentlich zu vermindern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Teil des flüssigen Gemisches verdampft und in den Fuß einer Rektifikationssäule
eingeblasen und der Rest auf den Kopf dieser Rektifikationssäule als Rücklauf aufgegeben wird.
Es wird also nicht das gesamte flüssige Gemisch der Säule am Kopf als Rücklaufflüssigkeit aufgegeben, sondern nur
noch ein Teil davon. Der andere Teil wird verdampft und dampfförmig in die Rektifikationssäule am Fuß eingeblasen. Der in
der Säule aufsteigende Dampf wird also nicht mehr durch eine Verdampfung der Sumpfflüssigkeit, sondern durch ein Verdampfen
eines Teiles des Stoffgemisches erzeugt. Damit wird aber z.B.
bei einer Tieftemperaturrektifikation die Kälte nicht mehr bei der relativ hohen Verdampfungstemperatur des Sumpfes gewonnen,
sondern bei der gleitenden Verdampfungstemperatur des Gemisches,
die im Mittel wesentlich tiefer liegt als diejenige des Sumpfes. Dadurch benötigt das erfindungsgemäße Verfahren - gegenüber
den bekannten Verfahren - wesentlich weniger aufwendigere Mittel zur Transformation der Kälte. Das und die durch die günstigeren
Wärmeaustauschverhältnisse mögliche Verwendung von
kleineren Heizflächen bringt eine erhebliche Verminderung der Investitions- und Betriebskosten mit sich. Entsprechendes gilt
009809/1318 BAD ORIGINAL
für eine bei höheren Temperaturen durchgeführte Rektifikation.
Infolge des vorteilhafterweise sehr unterschiedlichen Siedeverhaltens eines Gemischbestandteiles oder einer Gruppe von Gemischbestandteilen einerseits und dem Rest des Stoffgemisches andererseits 1st die am Fuß der Rektifikationssäule alt
dem eingeblasenen Dampf im Gleichgewicht stehende und in den Sumpf ablaufende Flüssigkeit so reich an Hochsiedendem , daß
sie nicht zu hohen Reinheitsforderungen als Produkt genügt·
Liegen mehrere Gemischfraktionen mit unterschiedliohem Gehalt an Hochsiedendem vor, so wird vorteilhaft der Teil
des Gemisches, der verdampft und in die Rektifikationssäule eingeblasen werden soll, aus der Gemischfraktion gebildet, dl·
am reichsten an dem hochsiedenden Gemischbestandteil oder der hochsiedenden Gruppe von Gemischbestandteilen ist, um so das
in diesem Fall mögliche reinste Hochsiedende zu gewinnen.
Gemäß einer Auebildung des Erfindungegtdanktn* kann
b«i der Gewinnung von Nethan aus einem Gemisch, wie es bei der
Abkühlung von Koksofengas bei tiefen Temperaturen flüssig anfällt, der eine Teil des Gemisches im Wärmeaustausch mit Kokaofengae verdampft werden.
Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erflndungsgedantoae können weiterhin bei der Gewinnung von Nethan aus Koks*
ofeogts die vom Kopf der Rektiflkatlonesäule abziehenden ti«f-Beetandteile unmittelbar den kalten Reetgae zug·«!*»)*
OOMOB/131·
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung können dem in der Zeichnung schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispiel entnommen werden. Das Ausführungsbeispiel zeigt den für die Gewinnung von Methan aus Koksofengas wichtigen Teil einer Koksofengas-Zerlegungsanlage zur Gewinnung eines Wasserstoff-Stickstof f-Oemieches für die Ammonlaksynthese.
Das vorgekühlte Koksofengas wird mit der Leitung 1
der Anlage zugeführt und in den Wärmeaustauschern 2 und j5 weiter abgekühlt. Dabei kondensiert ein Teil des Koksofengases und
zwar in wesentlichen CH^, CO und H2. Dieses Kondensat wird in
dem Flüssigkeit«abscheider 4 von Übrigen Koksofengas getrennt
und In zwei Teilen auf verschiedenen Wegen der Rektifikation*-
säule 5 zugeführt. Der eine Teil wird der SSuIe 5 durch die Leitung 6 unmittelbar als Rüoklaufflüssigkeit aufgegeben· Der andere
Teil wird mit der Leitung 7 zu» Wärmeaustauscher 3 geführt, dort
verdampft und aniohlieSend in die SHuIe 5 ex Fut eingeblasen·
Di* Flüssigkeit am Eintritt de« Dampfes 1st Infolge der günstigen Siedeverhlltni3se von CH^ einerseits und CO + K2 andererseits sehr stark mit Methan angereichert und kann demzufolge direkt am Fuß der SKuIe mit der Leitung 8 als Produkt abgesegelt
werden·
Wenn i.B. eine 60%-igts Methanfraktion vorliegt, von
der ein Teil verdampft und in die Rektifikationaslule eingeiö:*-
sen wird» so ist die mit diesen Dampf im Gleichgewicht stehende
Flüssigkeit auf ee. 95# mit Methan angereichert· Das erfindungs-
Θ09809/ 1 31· BAD ORIGINAL
gemäße Verfahren könnte also in diesem Fall höchstens 95#-iges
Methan liefern.
Das Produkt wird dann bei einer relativ hohen Temperatur (Siedetemperatur des mäßig reinen Methans) im Wärmeaustauscher 2 verdampft; liefert also da nur Kälte bei einer relativ hohen Temperatur· Das im PlUssigkeitsabscheider abgetrennte
Kondensat muß aber bsi einer tieferen Temperatur im Wärmeaustauscher 3 gebildet werden. Um das asu erreichen« wird zusätzlich
der ein· Teil des Kondensates in wärmeaustauscher 3 verdampft.
Da das Kondensat noch wesentliche Anteil· an CO und M2 enthält,
ist seine mittlere Siedetemperatur wesentlich niedriger als die
Siedetemperatur der Sumpfflüssigkeit bzw. des Produktes, d.h.
dl· Verdampfung des einen Teiles des Kondensates liefert im Wärmeaustauscher 3 KIlte bei einer tieferen Temperatur.
Da· von Kopf der Säule 5 abziehende Restga», best··
hend au« CO» V2 und geringen Teilen an Methan, wird dem vorder
Stickstoffwäsohe der Koksofenga·-Zerlegungsaniage kommenden und
durch die Leitung 9 strömenden Reetgas vor dem Wärmeaustauscher
3 zugemlscht und zusammen mit ihm in den Wärmeaustauschern 3
und 2 erwärmt. Ebenfall· durch diese Wärmeaustauscher wird das
von a*r Stickstoffwäsche kommende Wasserstoff-Stickstoff-Gemlsoh
mit der Leitung 10 geführt.
Besonders vorteilhaft kann die Erfindung z.B. auch
bei der Ofewinnung von Xthylen angewendet werden« wo die Siedeverhältnisse zwisohen Xthylen einerseits und Methan andererseits
•benfall· für die Gewinnung eines mäßig reinen Produkt·« günstig
sind.
4 fM^iilppH^^ 8AD omtNAl!
Claims (4)
1. Verfahren zur Zerlegung eines Stoffgemisches durch Rektifikation, wobei die Unterschiede im Siedeverhalten eines Gemischbestandteiles oder einer Gruppe von Gemischbestandteilen
einerseits und dem Rest des Stoffgemisches andererseits,
groß sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des flüssigen
Gemisches verdampft und in den PuB einer Rektifikationssäule
eingeblasen und der Rest auf den Kopf dieser Rektifikation -säule al» Rücklauf aufgegeben wird.
2. Verfahren^zur Zerlegung eines Stoffgemisches nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeiehnet, daß beim Vorliegen von mehreren Gemischfralctionen der eu verdampfende Teil des Gemisches aus
der Geaischfraktion gebildet wird, die am reichsten an dem
hochsiedenden Geaischbestandteil oder der hochsiedenden Gruppe von Geraischbestandteilen 1st.
3. Verfahren jtur Zerlegung eines Stoff gemische β nach Anspruch
1 und 2, insbesonder« zwr Gewinnung von Methan aua eines
Gejfiedh, wie θβ bni 4er Abkühlung von Kofcsofeagftg bei tiefen Te*per«$ör ^Ussig «nfmit, daduroh gejcemoMrtehmet, daß
der eine Teil des ÖSilsohäS im WärweaustsusjCii mit
009809/ _ „_. ;%
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
4. Verfahren zur Zerlegung eines Stoffgemisches nach Anspruch
1 bis 3i insbesondere zur Gewinnung von Methan aus einem
Gemisch, wie es bei der Abkühlung von Koksofengas bei tiefen Temperaturen flüssig anfällt, dadurch gekennzeichnet, daß
die vom Kopf der Rektifikationssäule abziehenden leichter flüchtigen Bestandteile unmittelbar dem kalten Restgas zugemischt
werden.
009 809/1 318
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