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Verfahren zur selektiven Ausscheidung von Kohlenwasserstoffen mit
zwei oder mehr Kohlenstoffatomen aus Gasgemischen Gegenstand vorliegender Erfindung
ist ein durch Einfachheit und Wirtschaftlichkeit ausgezeichnetes Verfahren zur selektiven
Gewinnung der Kohlenwasserstoffe mit zwei und mehr Kohlenstoffatomen, welche mitunter
auch als Gasol bezeichnet zu werden pflegen, aus Gasgemischen, wie z. B. Schwelgas,
Erdgas und Koksofengas. Gemäß der Erfindung wird das Gasgemisch bei erniedrigter
Temperatur unter erhöhtem Druck einer mehrstufigen Gegenstromwaschung mit in den
einzelnen Stufen steigender Waschmittelmenge unterworfen. Die in den ersten Waschstufen
anfallende Flüssigkeit wird dann mittels der bei der Entgasung der Waschflüssigkeit
der letzten Waschstufen freiwerdenden Dämpfe entgast.
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Das Verfahren wird für das Beispiel der Gasolingewinnung aus einem
Steinkohlenschwelgas an Hand der Abbildungen näher erläutert.
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In Abb. i stellt i den Kompressor dar, welcher das Gasgemisch auf
etwa 5 at verdichtet. Es wird hierauf in Gegenstrom mit gasolfreiem Gas in den Kühlern
:2 und 4 und dem dazwischengeschalteten Wasserkühler 3 auf die Temperatur von etwa
o° abgekühlt, bei der die Waschung durchgeführt werden soll. Bei dieser Abkühlung
scheidet sich ein Teil des in dem Gas enthaltenen Benzins in flüssiger Form aus,
es wird in dem Abscheider 5 abgetrennt.
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Als Waschmittel für das Gasol wird zweckmäßig ein Schwerbenzin mit
den Siedegrenzen 13o bis 150' verwendet, welches einen bei der Waschtemperatur ausreichenden
niedrigen Dampfdruck besitzt, so daß Verluste an Waschflüssigkeit praktisch nicht
eintreten.
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Das kalte Gas wird nun zunächst in der Säule 6 einer Vorwaschung mit
einer Flüssigkeitsmenge unterworfen, welche nur etwa i bis ?,0/, der gesamten zur
Waschung verwendeten Flüssigkeitsmenge beträgt. Hierbei gelingt es, praktisch alle
als Benzin-verwertbaren Kohlenwasserstoffe in konzentrierter Form aus dem Gas auszuscheiden,
ohne d:aß größere Mengen leichter flüchtiger Bestandteile von der Waschflüssigkeit
aufgenommen werden. Zur Ableitung der Lösungswärme des in 6 kondensierenden Benzins
wird die Säule in geeigneter Weise, z. B. durch eine Kühlschlange 1a, gekühlt. Die
Waschflüssigkeit, welche das Benzin aufgenommen bat, wird bei 16 abgelassen und
in einer Stabilisierungsanlage von leichten
flüchtigen Bestandteilen
befreit. Das anfallende Benzin kann zum Teil dem Waschprozeß wieder zugeführt werden.
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Das aus 6 abziehende Gasgemisch wird hierauf den weiteren Waschsäulen
7 und 8 zugeführt. In der Säule 7 wird mit etwa 1/4 b@. 1/B der gesamten verwendeten
Menge Wasch= flüssigkeit gewaschen und dabei der schwerer flüchtige Anteil des Gasols
ausgeschieden, während in 8 die Auswaschung der Teichtest flüchtigen Bestandteile
bis zu Kohlenwasserstoffen mit zwei Kohlenstoffatomen mit der Gesamtmenge der Waschflüssigkeit
durchgeführt wird. Ein Teil der im Sumpf der Waschsäulen 7 und 8 anfallenden Flüssigkeit
wird hierbei als Waschflüssigkeit mittels der Pumpen io" und lob auf die vorhergehenden
Säulen 6 bzw. 7 aufgegeben.. Das aus der Säule 8 abziehende, von den Kohlenwasserstoffen
mit zwei und mehr Kohlenstoffatomen praktisch vollständig befreite Gasgemisch wird
in den Gegenstromwärmeaustauschern q. und 2 aufgeheizt und hierauf in der zweckmäßig
unmittelbar mit dem Kompressor gekuppelten Expansionsmaschine 17 unter Rückgewinn
eines Teiles der Verdichtungsarbeit auf Atmosphärendruck entspannt.
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Die Waschflüssigkeit hat bei dem Waschprozeß neben den Gasol-Kohlenwasserstoffen
auch Methan aufgenommen, welches für eine Reihe von Verwendungszwecken störend ist.
Die Wiederbelebung der in den verschiedenen Stufen der Auswaschung anfallenden Waschflüssigkeiten
geschieht daher gemäß der Erfindung in folgender Weise: Die sich am Boden der Säule
8 sammelnde Waschflüssigkeit, welche neben den Teichtest flüchtigen Bestandteilen
des Gasols auch noch eine beträchtliche Menge Methan aufgenommen hat, wird zunächst
in dem Abscheider 13 vom Zerlegungsdruck aus soweit entspannt, daß ohne nennenswerte
Gasolverluste die Hauptmenge des Methans entweicht, welche dann abgezogen und gegebenenfalls
dem gasolfreien Restgas zugemischt wird. Die Flüssigkeit aus dem Abscheider 13 wird
in den unter Unterdruck wirkenden Entgasungsturm 9 unten eingeführt. Die sich bei
dieser erneuten Entspannung der Flüssigkeit bildenden Dämpfe werden zur Entgasung
der in der Säule 7 anfallenden und in dem Abscheider 14. einer Vorentgasung unterworfenen
Flüssigkeit verwendet, welche zu diesem Zweck auf den Kopf des Entgasungsturmes
aufgegeben wird. Hierbei gelingt es, in einer einzigen Arbeitsstufe eine außerordentlich
weitgehende Trennung von Waschbenzin und Gasol zu erreichen und gleichzeitig die
Lösungswärme des Gasols wiederzugewinnen. Das Gasol wird mittels der Vakuumpumpe
15 wieder auf Atmosphärendruck verdichtet und zusammen mit dem in dem Abscheider
1.4 gewonnenen Gasgemisch der weiteren Verwendung zugeführt. Am Boden des Entgasungsturmes
9 sammelt sich ein praktisch vollständig wieder-,belebtes Waschbenzin. Es wird mittels
einer :Weckmäßig mehrstufigen Pumpe io, erneut auf den Turm 8 aufgegeben. Zur Deckung
der Kälteverluste wird die Waschflüssigkeit vor Eintritt in den Turm 8 in dem Kühler
i i mittels einer Kältemaschine, z. B. flüssigen Ammoniaks, auf mehrere Grade unter
die Waschtemperatur abgekühlt, so daß es durch seinen Kälteinhalt die gesamten Kälteverluste
in den einzelnen Waschstufen decken kann.
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Das bei 15 abziehende Gasol enthält, wie erwähnt, einen beträchtlichen
Prozentgehalt Methan, der für eine Reihe von Verwendungszwecken hinderlich ist und
der nach dem in Abb. 2 beispielsweise dargestellten Verfahren unter geringem zusätzlichen
Energieaufwand entfernt werden kann. Zu diesem Zwecke wird das Gasol in dem Kompressor
2o auf etwa 5o at verdichtet, in dem Wasserkühler 21, dem Gegenstromkühler 22 und
dem mittels einer (nicht gezeichneten) Kältemaschine gekühlten Kühler 23 auf etwa
o° abgekühlt und in den Abscheider 2¢ eingeführt. Der aus 24. abziehende gasförmige
Anteil enthält praktisch die gesamte Menge des in dem Gasol noch verbliebenen Methans.
Er wird nach weiterer Verdichtung auf etwa ioo at in dem Kompressor 25 in den Kühlern
26 und 27 erneut auf etwa o° abgekühlt und in den Rücklaufkondensator 28 eingeführt,
welcher durch die Entspannung des oben abziehenden Methans von ioo at aus gekühlt
wird. Die am Boden des Rücklaufkondensators 28 anfallende praktisch völlig methanfreie
Flüssigkeit wird in dem Ventil 29 auf 5o at entspannt und mit der in dem Abscheider
2¢ anfallenden Flüssigkeit vereinigt, wobei sie zweckmäßig durch die in 2.1. aufsteigenden
Dämpfe eine weitere Entgasung erfährt, welche bei einem wesentlich niedrigeren Druck
mit Methan im Gleichgewicht stehen. Das Gasol kann hierauf unmittelbar in Stahlflaschen
abgefüllt werden, nach Abgabe seiner Kälte in Austauscher 22.
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Es ist an sich schon vorgeschlagen worden, gasförmige Kohlenwasserstoffe
aus dem bei der Kohlehydrierung anfallenden Gasgemisch mittels Benzins auszuwaschen.
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Die Vorteile des neuen Verfahrens bestehen darin, daß es mit sehr
geringem Energieaufwand möglich ist, in hoher Ausbeute die Kohlenwasserstoffe mit
zwei und mehr Kohlenstoffatomen aus Gasgemischen auszuscheiden und gleichzeitig
die schwer kondensierbaren Gasbestandteile, wie Methan und Wasserstoff so weitgehend
abzutrennen, daß das
Gasol in Stahlflaschen in flüssiger Form bei
relativ niedrigen Drucken von etwa 25 at gespeichert werden kann. Das neue Verfahren
besitzt den weiteren Vorteil, daß eine Reinigung des Gases von Schwefelwasserstoff
und Kohlensäure vor der Abscheidung des Gasols nicht erforderlich ist. Die Hauptmenge
der sauren Gasbestandteile verbleiben in dem abziehenden Restgas, und nur ein Bruchteil
gelangt in das abziehende Gasol, aus .dem sie leicht entfernt werden können, was
zweckmäßig anschließend an seine Verdichtung auf Atmosphärendruck nach der unter
Unterdruck erfolgenden Entgasung stattfindet. Bei dem neuen Verfahren wird schließlich
Methan als Nebenprodukt in so reiner Form gewonnen, daß es unmittelbar weiteren
Verwendungszwecken zugeführt werden kann.
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Die angegebenen Temperaturen, Drucke und Waschmittelmengen gelten
für das spezielle Ausführungsbeispiel, sie können je nach den Bedürfnissen verändert
werden. Die angegebene Temperatur von o° ist deshalb besonders günstig, weil bei
ihr einerseits eine schon recht hohe Löslichkeit des Gasols in der Waschflüssigkeit
vorhanden ist, andererseits das in dem Gas enthaltene Wasser sich noch nicht als
Eis ausscheiden und Verstopfungen bedingen kann. Der Druck von 5 at ist von Vorteil,
weil er unmittelbar in einer einstufigen Verdichtung erreicht werden kann. Bei '
höheren Drucken würde man dagegen mit geringeren Mengen an Waschmittel auskommen.
Als Waschflüssigkeit kommen vorzugsweise Gemische von Kohlenwasserstoffen in Frage,
welche bei den angewendeten Temperaturen einerseits genügend dünnflüssig sind, um
eine gute Verteilung in den Waschsäulen zu ermöglichen, andererseits einen so niedrigen
Dampfdruck haben, daß das abziehende Restgas keine nennenswerten Mengen von Waschflüssigkeit
mit sich führt.