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Verfahren zur Gewinnung von Leichtbenzin Es ist bekannt, aus Gasgemischen,
wie Erdgas, Spaltgas, Schwelgas usw., die als l@Zotörenbrennstoff verwendbaren Bestandteile
(nachstehend kurz Leichtbenzin genannt) durch Kompression und Abkühlung auszuscheiden.
Das auf diese Weise gewonnene flüssige Produkt enthält jedoch erhebliche Mengen
leicht flüchtiger Bestandteile, wie Propan und Butan, die vor seiner Verwendung
als Motorenbrennstoff ausgetrieben werden müssen, eine Maßnahme, die man meist als
Stabilisation bezeichnet. Zur Austreibung der leichtest flüchtigen Bestandteile
wurde bisher allgemein eine mit Dampf beheizte Rektifikationssäule verwendet.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren, das in besonders
einfacher und wirtschaftlicher Weise die Kondensation des Leichtbenzins mit seiner
Stabilisierung kombiniert. Erfindungsgemäß erfolgt das Austreiben der leicht flüchtigen
Bestandteile aus dem Leichtbenzin mit Hilfe des Kreislaufes eines Kälteträgers oder
eines Kältemittels in mittelbarem Wärmeaustausch mit dem Frischgas, so daß die Verdampfungskälte
der leichtsiedenden Bestandteile zur Kondensation von Leichtbenzin aus dem Frischgase
ausgenutzt wird. Das Verfahren wird für ein Ausführungsbeispiel an Hand der Figur
näher erläutert.
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Der Kompressor i saugt das zu verarbeitende und gegebenenfalls vorgereinigte
Gasgemisch an und fördert es auf den Zerlegungsdruck von 3 bis 4 at. Die Kompressionswärme
wird in dem Wasserkühler a abgeführt. Daraufhin wird das Gasgemisch in dem auswechselbarenKühler3abzw.3b
in Gegenstromwärmeaustausch mit leichtbenzinfreiem Gas gebracht und die bei dieser
Abkühlung anfallenden Kondensate werden in dem Abscheider 4a gesammelt. Einer der
beiden Kühler 311 bzw. 3b dient hierbei in bekannter Weise zur Kühlung des Gases,
während der andere erwärmt wird, um die in ihm fest ausgeschiedenen Kondensate,
insbesondere das Eis, abzutauen. Die weitere Kühlung des leichtbenzinhaltigen Gases
erfolgt in dem Kühler 5 in Wärmeaustausch mit unter Unterdruck verdampfendem Ammoniak,
wodurch sich eine Abkühlung bis etwa -50° erzielen läßt. Die sich bei dieser Temperatur
ausscheidenden Kondensate werden in dem Abscheider 4b aufgefangen.
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Der Rest an Leichtbenzin, den das Gasgemisch bei -5o° noch enthält,
wird durch Entspannen des Gases unter Leistung äußerer
Arbeit kondensiert.
Die Entspannung erfolgt in der Expansionsmaschine 6, die, wenn man Kolbenmaschinen
verwendet, unmittelbar mit dem Kompressor i gekuppelt wird. In glei cher Weise läßt
sich. eine Turbine mit einem.. Turbokompressor kuppeln. Bei der Expan=: sion des
Gases läßt sich eine Endteinperatux von etwa -8o° erreichen, bei der praktisch alle
als Leichtbenzin verwertbaren Gasbestandteile kondensiert sind. Die bei der Expansion
anfallenden Kondensate werden in dem Abscheider 4c aufgefangen.
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Die Stabilisierung des in den Abscheidern 4a bis 4c gesammelten Rohproduktes
vor seiner Verwendung als Motorenbrennstoff erfolgt in der Rektifikationssäule 7,
in die die Kondensate aus 4a bis 4c in einer ihrer Zusammensetzung entsprechenden
Höhe eingeführt werden und in der Propan, Butan und die eigentlichen Leichtbenzin-Kohlenwasserstoffe
getrennt gewonnen werden können.
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Die zur Verdampfung der leicht flüchtigen Kondensate erforderliche
Wärme soll erfindungsgemäß dem Frischgas entzogen werden. Würde man das -Frischgas
unmittelbar zur Beheizung der Säule 7 verwenden, so ergäbe sich die Schwierigkeit,
daß sich die Heizrohre durch die Kondensation von Eis usw. in kurzer Zeit verlegen.
Für kontinuierlichen Betrieb müßte man infolgedessen zwei Rektifikationssäulen verwenden,
-die in gleicher Weise wie die Kühler 3a und 3b abwechselnd zur Kühlung des Frischgases
dienen bzw. aufgetaut werden. Erfindungsgemäß kann man jedoch mit einer Rektifikationssäule
auskommen, wenn man den Wärmeaustausch zwischen Frischgas und rohem Leichtbenzin
mittelbar vornimmt. Bei der Arbeitsweise nach Fig. i wird die Kälte der Rektifikationssäule
auf das Frischgas durch einen Kälteträger, z. B. Sole, oder zweckmäßiger durch das
als Endprodukt gewonnene Leichtbenzin übertragen. Zu diesem Zweck wird der Kälteträger
durch die Kühler 3a bzw. 3b in Gegenstrom zu dem Frischgas geführt und dabei angewärmt
und dann unter Beheizung der Säule 7 wieder gekühlt. Der Kreislauf des Kälteträgers
zwischen der Säule 7 und dem Kühler 311 bzw. 3b wird durch die Pumpe io bewirkt.
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Eine etwas abweichende Arbeits-,veise ist in Fig.2 dargestellt. In
diesem Falle wird die Verdampfungswärme der leicht flüchtigen Kondensate nicht durch
einen Kälteträger, sondern durch ein Kältemittel, wie Kohlensäure, Äthylen, das
aus dem Gas gewonnene Propan oder insbesondere Ammoniak, auf das Frischgas übertragen
und hierbei gleichzeitig ein Teil der zur Durchführung des Verfahrens notwendigen
Kälte gewonnen. Die Säule 7 wird bei dieser Arbeitsweise durch die Kondensation
des in 8 verdichteten bzw. durch die Unterkühlung des in dem Wasserkühler 9 kondensierten
Kältemittels beheizt, ßsen Verdampfung dann zur Kühlung des @,lers 5 dient. Diese
Arbeitsweise läßt sich 'Hetz ihrer Einfachheit und ihrer besonders .günstigen Kälteausnutzung
jedoch nur dann anwenden, wenn die in der Säule 7 frei werdende Kältemenge zur Kondensation
oder Unterkühlung 'des Kältemittels ausreicht. Andernfalls müßte man das Kältemittel
auf zwei Kreisläufe verteilen von denen nur der eine zur Beheizung der Säule 7 dient.
In diesem Falle ist es jedoch einfacher, die.Kälteül5ertragung wie bei der Arbeitsweise
nach Fig. i mittels eines Kälteträgers vorzunehmen. Im allgemeinen wird man die
Arbeitsweise nach Fig. i anwenden, wenn nur eine relativ geringe. Kältemenge übertragen
werden soll, also nur wenige leicht flüchtige Bestandteile auszutreiben sind. Steht
jedoch bei der Beheizung der Säule 7 eine relativ große Kältemenge zur Verfügung,
weil das Leichtbenzin reich an flüchtigen Bestandteilen ist, dann ist die Arbeitsweise
nach Fig. - vorzuziehen.
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Bei hohem Gehalt des Gases an tiefsiedenden Leichtbenzinbestandteilen
tritt bei der Entspannung des Gases in der Expansionsmaschine eine starke Kondensation
ein, die leicht Störungen beim Lauf der Maschine verursacht. In diesem Falle wird
das aus dem Abscheider 4b austretende Gas in etwas abweichdnder Arbeitsweise nicht
unmittelbar in die Expansionsmaschine eingeleitet, sondern zunächst mit dem kalten
entspannten, aus der Expansionsmaschine kommenden Gas in Wärmeaustausch gebracht,
bevor letzteres in die Kühler 3a bzw. 3b eingeleitet wird. Da die Kälteleistung
und derArbeitsrückgewinn in der Expansionsmaschine mit sinkender Eintrittstemperatur
des Treibmittels abnehmen, wird erfindungsgemäß das Frischgas in dem Kühler, in
dem es mit dem expandierten Gas in Wärmeaustausch kommt, wieder zurückgeführt, so
daß es nur intermediär abgekühlt wird und in die Expansionsmaschine praktisch mit
der gleichen Temperatur eintritt, als ob es ihr unmittelbar nach dem Ammoniakkühler
zugeführt worden wäre. Dafür ist das Gas aber stark ungesättigt, da bei der intermediären
Abkühlung eine weitere Kondensation von Leichtbenzin stattgefunden hat, so daß die
Expansionsmaschine wesentlich entlastet ist.
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Wenn ein Gas zu verarbeiten ist, das bei Temperaturen unter ungefähr
-50°, also nach. dem Ammoniakkühler, nur noch geringe Mengen von als Motorbrennstoff
brauchbaren Kondensaten liefert, dann ist die Entspannung des Gases nicht mehr zum
Zwecke der Kälteleistung bzw. einer starken Temperatursenkung
nötig,
da die Kälteerzeugung durch eine Ammoniakmaschine im allgemeinen wirtschaftlicher
ist als durch Expansion des Gases. In diesem Falle ist dagegen bei der" Entspannung
des Gases ein möglichst hoher Energierückgewinn anzustreben. Hierzu wird das Gas
vor der Entspannung in Gegenstromwärmeaustausch mit dem Frischgas erwärmt. Nutzt
man auch noch die Kompressionswärme aus, so läßt sich eine Aufwärmung bis auf mehr
als ioo° erreichen. Bei der Entspannung von dieser Temperatur aus wird ein beträchtlich
höherer Energierückgewinn in der Expansionsmaschine erzielt als bei der Entspannung
bei tiefen Temperaturen.
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Durch das neue Verfahren wird es möglich, nicht nur die normalen Leichtbenzinbestandteile
außerordentlich vollständig abzuscheiden, sondern daneben noch eine beträchtliche
;Menge an tiefer siedenden Stoffen, wie Butan und Propan, zu gewinnen. Diese können
für sich weiterverwendet werden, z. B. für chemische Prozesse; da aber bei vorliegendem
Verfahren die Butanfraktion vollständig frei von noch tiefer siedenden Stoffen erhalten
wird, wird es möglich, diese ganz oder zum großen Teil in dem Leichtbenzin zu belassen,
ohne dadurch dessen Siedebeginn in unzulässiger Weise zu erniedrigen. So erklärt
es sich, daß man bei dem vorliegenden Verfahren zu Ausbeuten an handelsfähigem flüssigem
Brennstoff gelangt, die bis zu 33 °/o höher liegen als bei den üblichen Wasch- oder
Kompressionsverfahren.