DE2538611C2

DE2538611C2 - Verfahren zur Abkühlung eines verschieden siedende Kohlenwasserstoffe enthaltenden Rohgasgemisches

Info

Publication number: DE2538611C2
Application number: DE2538611A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 8021 Baierbrunn Frank; Hans-Peter Dipl.-Ing. 8023 Pullach Langebach
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1975-08-29
Filing date: 1975-08-29
Publication date: 1983-09-08
Also published as: DE2538611A1; US4040266A; NO148337C; GB1506692A; NO148337B; NO762876L

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 er^c-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

Patentansprüche:

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.