DE1544022B2 - Verfahren zur Anreicherung eines Bestandteiles in Gasgemischen - Google Patents
Verfahren zur Anreicherung eines Bestandteiles in GasgemischenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung eines Bestandteiles in Gasgemischen
und ist ein Zusatz zum Patent 1 259 857.
Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von sauerstoffreicher Luft, bei dem Luft
über Speichermassen gekühlt und getrocknet wird bis zu einem Wassergehalt von weniger als
— mg/Nm3 (wobei ρ den Druck in kg/cm"2 bedeutet),
anschließend über ein Adsorptionsmittel, das Stickstoff bevorzugt vor Sauerstoff adsorbiert,
so lange geführt wird, wie das austretende Gas mehr Sauerstoff enthält als Luft, der auf dem Adsorptionsmittel
befindliche Ns-reichere Anteil der Luft vom Adsorptionsmittel entfernt wird und die
Zerlegungsprodukte durch die Speichermasse unter solchem Druck herausgeführt werden, daß das auf
der Speichermasse abgeschiedene Wasser absublimiert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, nach dem in dem Hauptpatent für Luft
beschriebenen Verfahren Bestandteile in Gasgemischen anzureichern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gasgemisch bis zu einem Wassergehalt
von weniger als — mg/Nm3 (wobei ρ den
Druck in kg/cm2 bedeutet), in an sich bekannter
Weise über Speichermassen gekühlt und getrocknet und anschließend über ein Adsorptionsmittel, das
den einen Bestandteil A bevorzugt vor dem anderen Bestandteil B adsorbiert, so lange geführt wird, wie
das austretende Gas mehr B enthält als das ursprüngliche Gemisch, der auf dem Adsorptionsmittel
befindliche Α-reichere Anteil des Gemisches vom Adsorptionsmittel entfernt wird und die Zerlegungsprodukte durch die Speichermasse unter solchem
Druck herausgeführt werden, daß das auf der Speichermasse abgeschiedene Wasser absublimiert.
Beim vorliegenden Verfahren wird also zunächst hauptsächlich der Bestandteil A adsorbiert, während
ein B-reicheres Gemisch als das Ausgangsgas das Adsorptionsmittel verläßt. Nach einer bestimmten
Zeit ist das Adsorptionsmittel mit A gesättigt, und das austretende Gemisch hat dieselbe Zusammensetzung
wie das Ausgangsgas. Spätestens zu diesem Zeitpunkt wird das überleiten des Gases über das
Adsorptionsmittel unterbrochen und das auf dem Adsorptionsmittel befindliche Α-reiche Gemisch durch
Erhitzen und/oder Evakuieren entfernt. Das so behandelte Adsorptionsmittel kann dann erneut für die
Gastrennung verwendet werden.
Als Adsorptionsmittel werden, wie in dem Hauptpatent, Silicagel, Tonerdegel oder künstliche Zeolithe
angewandt.
Der Vorteil des Verfahrens liegt wie bei dem
Hauptpatent in der Kombination von Trocknung und Gastrennung zu einem technisch vorteilhaften
und wirtschaftlichen Verfahren.
Der für eine gute Wirksamkeit des Adsorptionsmittels benötigte Trockenheitsgrad des Gases wird
gemäß dem Erfindungsgedanken auf besonders wirtschaftliche Weise dadurch erreicht, daß das
Gas vor der Adsorption über kalte Speichermassen geführt, dabei gekühlt und getrocknet und der
Wassergehalt bis auf weniger als —— mg/Nm3 entfernt
wird. Dabei bedeutet ρ den Druck in kg/cm2, unter dem sich das zu trennende Gasgemisch befindet.
Um einen Wert von 20 mg H-iO/Nm3 Gasgemisch
zu erreichen, muß das Gas in den Speichermassen bei einem Druck von 1 ata auf —53° C, bei
höheren Drucken auf unter -530C gekühlt werden.
Anschließend wird dieses trockene Gas bei derselben Temperatur über das Adsorptionsmittel geführt.
Als Adsorptionstemperatur wird deshalb eine Temperatur unter — 600C gewählt. Das auf der
ίο Speichermasse niedergeschlagene Wasser wird während
der Desorptionsphase dadurch entfernt, daß die Zerlegungsprodukte unter solchem Druck durch
die Speichermasse herausgeführt werden, daß das Wasser absublimiert.
Die Durchführung des vorliegenden Verfahrens zur Anreicherung eines Bestandteiles in Gasgemischen
erfolgt in derselben Weise und in derselben Apparatur, wie sie schematisch in dem Hauptpatent
beschrieben ist.
Die vorliegende Erfindung sei weiterhin an Hand eines Beispiels erläutert.
Das Beispiel bezieht sich auf die Trennung von Äthylen (Bestandteil A) und Wasserstoff (Bestandteil
B) in einem äthylenhaltigen Restgas folgender Zusammensetzung:
79,6% H·»,
7,6% C-Hi,
9,3% CR1,
7,6% C-Hi,
9,3% CR1,
3,1% G)Hn und höhere Paraffine,
0,4% CO,
Rest Ν·2.
0,4% CO,
Rest Ν·2.
Dieses Gasgemisch wird bei einem Druck von 3,5 ata über Speichermassen auf eine Temperatur
von —63"C abgekühlt und dabei getrocknet. Nach
der Trocknung hat es einen Wassergehalt von 5,7 mg HoO/Nm3.
Das Äthylen hat in diesem Gasgemisch einen Partialdruck von 0,27 ata. Die Gleichgewichtsbeladung für G2R4 beträgt bei diesem Druck etwa
60 Nm3/t Silicagel. Die Desorption wird bei einem Druck von 40 Torr durchgeführt. Bei diesem Druck
beträgt die CiHa-Gleichgewichtsbeladung etwa
10 Nm3/t Silicagel. Diese Menge bleibt als Grundbeladung
auf dem Gel und kann nur durch Regenerieren bei höheren Temperaturen und/oder niedrigeren
Drucken gewonnen werden. Eine einfache Rechnung ergibt, daß in jeder Evakuierphase 60-10 = 50 Nm3
CoHj/t Silicagel desorbiert und in jeder Uberleitphase
adsorbiert werden. Wegen der gleichzeitigen Anwesenheit anderer adsorbierbarer Gaskomponenten
(Mischadsorption) und weil die Gleichgewichtsbeladung Tür C2H4 praktisch nicht erreicht
wird, rechnet man statt mit 50 Nm3 C2H^t Silicagel
nur etwa mit 30 Nm3/t, die in jeder Uberleitphase
adsorbiert werden.
Unter Verwendung der in dem Hauptpatent beschriebenen Vorrichtung, deren Adsorber mit 1,2 bis
1,3 t Silicagel zu beschicken wären, ergäben sich in jeder Schaltphase (5 Minuten) beispielsweise folgende
Gasmengen:
Beschickungsgas (Restgas): 500Nm3;
von den Adsorbern abströmender, CO, CHi und etwas CoHc, enthaltender Wasserstoff:
von den Adsorbern abströmender, CO, CHi und etwas CoHc, enthaltender Wasserstoff:
450Nm3;
abgepumptes äth'ylenreiches Desorbat: 50 Nm3.
abgepumptes äth'ylenreiches Desorbat: 50 Nm3.
Claims (5)
1. Verfahren zur Anreicherung eines Bestandteiles in Gasgemischen, durch überleiten über
ein Adsorptionsmittel und anschließende Desorption der adsorbierten Bestandteile, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gasgemisch bis
zu einem Wassergehalt von weniger als — mg/
Nm3 (wobei ρ den Druck in kg/cm2 bedeutet)
in an sich bekannter Weise über Speichermassen gekühlt und getrocknet und anschließend über
ein Adsorptionsmittel, das den einen Bestandteil A bevorzugt vor dem anderen Bestandteil B
adsorbiert, so lange geführt wird, wie das austretende Gas mehr B enthält als das ursprüngliche
Gemisch, der auf dem Adsorptionsmittel befindliche Α-reichere Anteil des Gemisches vom
Adsorptionsmittel entfernt wird und die Zerlegungsprodukte durch die Speichermasse unter
solchem Druck herausgeführt werden, daß das auf der Speichermasse abgeschiedene Wasser
absublimiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch bei einer
Temperatur von unter —60"C über das Adsorptionsmittel geführt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der A-reichere
Anteil des Gases durch Abpumpen vom Adsorptionsmittel entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Α-reichere Anteil des
Gases durch Erhitzen vom Adsorptionsmittel entfernt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Verarbeitung eines äthylenhaltigen Restgases,
dadurch gekennzeichnet, daß Äthylen den Bestandteil A und Wasserstoff den Bestandteil B
darstellt.
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