DE2538611C2 - Verfahren zur Abkühlung eines verschieden siedende Kohlenwasserstoffe enthaltenden Rohgasgemisches - Google Patents
Verfahren zur Abkühlung eines verschieden siedende Kohlenwasserstoffe enthaltenden RohgasgemischesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abkühlung eines verschieden siedende Kohlenwasserstoffe enthaltenden
Rohgasgemisches, wobei das Rohgasgemisch im -to direkten Wärmeaustausch mit Wasser gekühlt und die
hierbei auskondensierenden Kohlenwasserstoffe ausgewaschen werden.
Bei der thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise vorwiegend paraffinischen Kohlen-Wasserstoffen
mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, fällt auf hohem Temperaturniveau, z. B. zwischen 800 und
100O0C. ein Spaltgas an, welches sich aus einem breiten
Spektrum verschieden siedender Kohlenwasserstoffe zusammensetzt. Zur Vermeidung von Sekundärreaktionen
wird dieses Spaltgas in sogenannten Quench- oder Spaltgaskühlern zunächst auf eine mittlere Temperatur,
z. B. etwa 3500C. abgeschreckt.
Die weitere Abkühlung dieses Rohgasgemisches, welches in erster Linie Kohlenwasserstoffe mit 1 bis
8 Kohlenstoffatomen enthält, aber auch mit geringeren Mengen höher siedenden Kohlenwasserstoffen sowie
Koks und Teer verunreinigt ist. auf etwa Umgebungstemperatur erfolgt normalerweise im direkten Wärmeaustausch
mit Wasser, welches in einer geeigneten Säule mit dem Rohgasgemisch in Kontakt gebracht wird.
Im Sumpf dieser Säule fällt ein aus Wasser, flüssigen
Kohlenwasserstoffen sowie Teer und Koks bestehendes Gemisch an, welches in einem Schwerkraftabscheider
einer Wassertrennung unterzogen wird. Das anfallende b5
Wasser wird in einem oder mehreren Wärmeaustauschern im indirekten Wärmeaustausch mit einem
Kältemittel erneut gekühlt und daraufhin wieder in die Säule eingespeist. Der Nachteil dieser Verfahrensweise
liegt darin, daß sich in dem Schwerkraftabscheider nur eine unvollkommene Trennung von Kohlenwasserstoffen
und Wasser erreichen läßt. Dies hat zur Folge, daß die nicht abgetrennten festen ur.ü flüssigen Kohlenwasserstoffe
im Kühlkreislauf zu einer Verlegung der Heizflächen der Wärmetauscher führen. Diese müssen
daher häufig gereinigt und mit Reserveeinheiten ausgeführt werden, was mit einem nachteilig hohen
zusätzlichen technischen und apparativen Aufwand verbunden ist
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Abkühlung eines Rohgasgemisches zu entwickeln, welches einfach durchführbar ist und bei
dem keine Heizflächen von Wärmeaustauschern verlegt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abkühlung in mindestens zwei Stufen
durchgeführt wird, wobei die Kühlung in der ersten Stufe durch Verdampfung des Wassers und in der
zweiten Stufe durch Zufuhr von Fremdkälte erfolgt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es. zu verhindern, daß im Zuge der Kühlung des Rohgasgemisches
auskondensierende Kohlenwasserstoffe bzw. feste Verunreinigungen, wie Teer und Koks, sich an
Heizflächen von Wärmeaustauschern ablagern und diese verlegen. Dies wird dadurch erreicht, daß bereits
in der ersten Kh'ilstufe, in der die Kühlung durch
verdampfendes Wasser erfolgt, die Kohlenwasserstoffe und feste Verunreinigung, die zu einer Verlegung von
Wärmeaustauscher-Heizflächen führen würden, auskondensiert bzw. ausgewaschen werden. Da die
Kühlung in der ersten Kühlstufe in direktem Wärmeaustausch mit verdampfendem Wasser erfolgt, verläuft sie
praktisch adiabatisch. Der ersten Kühlstufe braucht somit keine Fremdkälte zugeführt werden; daher sind
auch keine Heizflächen zur Übertragung der Kälte erforderlich, welche durch auskondensierende schwere
Kohlenwasserstoffe bzw. feste Verunreinigungen, wie Teer und Koks, verlegt werden körnten.
Die weitere Abkühlung des Röhgasgemisches auf etwa Umgebungstemperatur erfolgt nunmehr in der
zweiten Kühlstufe durch Zufuhr von Fremdkälte, z. B.
über einen Kühlwasserkreislauf. Hierbei wird im indirekten Wärmeaustausch mit einem Kälteträger
gekühltes Wasser innerhalb der Kühlstufe in direktem Wärmeaustausch mit dem Rohgasgemisch angewärmt.
Im unteren Bereich der Kühlstufe, z. B. einer mit Einbauten zur Verbesserung des Wärmeaustausches
versehenen Säule, fällt eine Mischung aus Kreislaufwasser,
auskondensiertem Wasser und auskondensierten Kohlenwasserstoffen an. Das Kreislaufwasser wird
durch Zufuhr von Fremdkälte wieder gekühlt und erneut in die zweite Kühlstufe eingeführt. Da alle
schweren Kohlenwasserstoffe bzw. Verunreinigungen wie Teer und Koks bereits in der ersten Kühlstufe aus
dem Rohgasgemisch abgetrennt worden sind, ist eine Verlegung der Wärmeaustauscher, in denen die
Kühlung des Kreislaufwassers der zweiten Kühlstufe erfolgt, nicht mehr zu befürchten. Alle Wärmeaustauscher
können daher ohne Reserveeinheiten ausgeführt werden. Darüber hinaus entfällt ein Schwerkraftabscheider
im Wasserkreislauf der zweiten Kühlstufe.
Die Kühlung des Rohgasgemisches in der ersten Kühlstufe erfolgt bis zur Temperatur des Wassertaupunktes.
Auf diese Weise wird erreicht, daß das die erste Kühlstufe verlassende Rohgasgemisch vollständig mit
Wasser gesättigt ist, wodurch eine maximale Kühlung in
dieser Kühlstufe gewährleistet ist.
Die der ersten Kühlstufe zugeführte Wassermenge wird so bemessen, daß durch den nicht verdampften
Anteil eine effektive Auswaschung der festen Verunreinigungen und kondensierten schweren Kohlenwasserstoffen
in dieser Stufe erreicht wird. Diese Bestandteile können dann zumindest teilweise aus dem Wasser
abgetrennt werden, so daß dieses im Kreislauf in die erste Kühlstufe zurückgeführt werden kann.
Nach einem weiteren Merkmal kann das in der ersten Kühlstufe durch Verdampfung entstehende Wasserdefizit
durch Zufuhr von Wasser aus dem Wasserkreislauf der zweiten Kühlstufe kondensiert werden.
Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel
zu entnehmen.
Gemäß der Figur wird zu behandelndes Rohgasgemisch, welches in erster Linie aus Kohlenwasserstoffen
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen besteht, aber auch noch einige höher siedende Kohlenwasserstoffe sowie feste
Verunreinigungen, wie Teer und Koks, enthält, unter einer Temperatur von etwa 3200C über eine Leitung 1
der Aniage zugeführt und in eine erste Wasserquench
säule 2 eingespeist- In der Wasserquenchsäuie 2, die
einer ersten Kühlstufe entspricht wird das Rohgasgemisch
in direktem Wärmeaustausch mit verdampfendem Wasser, welches der Säule 2 über eine Leitung 5
zugeführt wird, gekühlt. Infolge der Kühlung kondensiert ein Teil der schweren Kohlenwasserstoffe aus dem
Rohgasgemisch aus und sammelt sich zusammen mit den festen Verunreinigungen, wie Teer und Koks, die
durch nicht verdampftes Wasser ausgewaschen werden, im unteren Bereich der Säule Z
Von dort wird das Gemisch aus Wasser, flüssigen Kohlenwasserstoffen und festen Verunreinigungen
einem Schwerkraftabscheider 3 zugeführt, in dem der größte Teil des Wassers erneut aus dem Gemisch
abgetrennt wird. Während die Kohlenwasserstoffe sowie die Verunreinigungen über eine Leitung 4 aus
einer ersten Kammer 13 des Schwerkraftabscheiders 3 abgezogen werden, strömt das Wasser über ein Wehr 14
in eine zweite Kammer 15 und wird mittels einer Pumpe 16 über die Leitung 5 erneut in die Wasserquenchsäuie 2
zurückgeführt. Da die Kühlung in der Säule 2 durch verdampfendes Wasser, also praktisch adiabatisch, d. h.
ohne Zufuhr von Fremdkälte erfolgt, sind kein.2 weiteren Wärmeaustauscher zur Abkühlung des umgewälzten
Wassers erforderlich. Es können daher auch keine Heizflächen durch schwere Kohlenwasserstoffe
und feste Verunreinigungen, welche infolge der relativ unvollständigen Trennung im Schwerkraftabscheider 3
immer noch in dem durch die Leitung 5 umgewälzten Wasser enthalten sind, verlegt werden.
Zur weiteren Kühlung wird das im Kopf der Wasserquenchsäuie 2 unter einer Temperatur von etwa
900C anfallende, nunmehr wassergesättigte Rohgasgemisch
über eine Leitung 7 einer zweiten Wasserquenchsäuie 8 zugeführt. Auch in dieser zweiten Kühlstufe
erfolgt die Kühlung im direkten Wärmeaustausch mit im Kreislauf geführtem Wasser, welches in Wärmeaustauschern
10 im indirekten Wärmeaustausch mit einem Kältemittel gekühlt und dann über Leitungen 17 und 18
in die Wasserquenchsäuie 8 eingespeist wird. Im Sumpf der Säule 8 fällt ein Gemisch aus Wa*T.er und flüssigen
Kohlenwasserstoffen an, welches mittels einer Pumpe 19 teilweise über die Leitung 9 erneut durch die
Wärmeaustauscher 10 gefördert wird. Ein weiterer Teil wird zur Deckung der Wasserverluste über eine Leiiung
6 der erc-ten Wasserquenchsäuie 2 zugeführt, während der Rest zur erneuten Aufbereitung über eine Leitung
12 aus der Anlage abgezogen wird.
Dadurch, daß in der ersten Wasserquenchsäuie 2 bereits alle schweren Kohlenwasserstoffe sowie die
festen Verunreinigungen aus dem Rohgasgemisch abgetrennt worden sind, ist eine Verlegung der
Wärmeaustauscher 10 im Wasserkreislauf der zweiten Wasserquenchsäuie 8 nicht zu befürchten, so daß diese
nur einfach, d. h. ohne Ersatzeinheiten ausgebildet zu werden brauchen. Außerdem ist die Anordnung eines
weiteren Schwerkraftabscheiders im Wasserkreislauf der Säule 8 nicht erforderlich.
Das gekühlte Rohgasgemisch wird unter einer Temperatur von etwa 35° C über eine Leitung 11 vom
Kopf der zweiten Wasserquenchsäuie 8 abgezogen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Abkühlung eines verschieden siedende Kohlenwasserstoffe enthaltenden Rohgasgemisches,
wobei das Rohgasgemisch im direkten Wärmeaustausch mit Wasser gekühlt und die hierbei
auskondensierenden und festen Kohlenwasserstoffe ausgewaschen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abkühlung in mindestens zwei Stufen durchgeführt wird, wobei die Kühlung in der
ersten Stufe durch Verdampfung des Wassers und in der zweiten Stufe durch Zufuhr von Fremdkälte
erfolgt
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der ersten Stufe das Rohgasgemisch bis zur Temperatur des Wassertaupunktes gekühlt
wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Stufe
nicht verdampfte Wassermenge zum Auswaschen kondensir-ter höhersiedender Kohlenwasserstoffe
sowie voa festen Verunreinigungen aus dem
Rohgasgemisch verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in der ersten Stufe anfallende
Gemisch aus Wasser, flüssigen Kohlenwasserstoffen und festen Verunreinigungen in eine an Kohlenwasserstoffen
und Verunreinigungen angereicherten und in eine wasserreiche Fraktion zerlegt und die
wasserreiche Fraktion zusammen mit einem Teil der jo
in der zweiten Kühlstufe anfallenden Fraktion aus Wasser und Kohlenwasserstoffen erneut in die erste
Stufe zurückgeführt wird.
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