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Verfahren zur getrennten Gewinnung von Propan und Butan aus Gasen,
wie z. B. Erdgas. Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom z. Juni igii
die Priorität auf Grund der Anmeldungen in den Vereinigten Staaten von Amerika vom
z. Juni und 5. August 19 16 beansprucht. Die Erfindung bezweckt die Gewinnung
von Propan und Butan aus Gasen, wie Erdgas, die außerdem noch verwandte Stoffe enthalten,
unter Benutzung des an sich bekannten Verfahrens, daß das Gas unter Druck einem
absorbierenden Lösungsmittel ausgesetzt wird, das dann destilliert wird, um die
absorbierten Kohlenwasserstoffe abzutreiben.
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Propan und Butan sind diejenigen Bestandteile, die bei für die Großtechnik
in Frage
kommenden Temperaturen und Drucken verflüssigt werden können,
beim Aufhören des Druckes aber wieder restlos in den gasförmigen Zustand übergehen.
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Hierdurch wird es ermöglicht, diese wertvollen Stoffe in flüssiger
und darum hochkonzentrierter Form ohne Verwendung übermäßig starker Druckgefäße
wirtschaftlich auf beliebige Entfernungen transportieren und am entlegenen Verbrauchsort
in gasförmigem Zustande verwenden zu können, ohne daß komplizierte Vergasungseinrichtungen
nötig wären, und ohne daß man befürchten müßte, daß empfindliche Hähne, Druckminderventile
o. dgl. durch minder flüchtige Kondensate verstopft werden, die obendrein auch den
Nutzraum der Transportgefäße verringern würden.
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Die Erfindung fußt auf der überraschenden Erfahrung der Erfinderin,
daß es nur dann möglich ist, aus einem Gemisch von Propan und Butan jeden dieser
beiden Stoffe getrennt abzuscheiden, wenn dieses Gemisch keinerlei andere verwandte
Stoffe als Verunreinigungen enthält.
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Die Erfindung wird in der Weise durchgeführt, daß als absorbierendes
Lösungsmittel mit Naphtha gesättigte Kohlenwasserstoffe verwendet werden, deren
anfängliches spezifisches Gewicht bei i6'zwischen 32' bis 55°B6 schwankt, worauf
das Lösungsmittel destilliert wird, um das Propan und Butan in Dampfform abzutreiben,
und daß die Mischung von Propan und Butan in eine Kammer gedrückt wird, bis der
Kondensationsdruck des Butans erreicht ist und das flüssige Butan zum Boden der
Kammer sinkt, von dem es abgezogen wird, während das Propan in der Kammer bis zu
seinem Kondensationspunkt weiter zusammengedrückt und schließlich aus der Kammer
in flüssiger Form durch Einführung einer Flüssigkeit weggedrückt wird, welche schwerer
als flüssiges Propan ist.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt Abb. i
ist eine schematische Darstellung einer vollständigen Einrichtung in Aufriß. Abb.
2 ist ein Aufriß einer abgeänderten Ausführungsform eines Destillierapparates. Abb.
3 ist ein Grundriß einer Kammer zur fraktionierten Kondensation der durch die Destillierapparate
erhaltenen Mischung.
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Das Gas wird, falls sein Druck nicht genügt, durch einen Kompressor
2 verdichtet und im Bedarfsfalle dann durch einen Kühler 3 geschickt. Um es dem
absorbierenden Lösungsmittel auszusetzen, sind zwei Behälter und 5 übereinander
angeordnet. Das Gas tritt in den Behälter 4 durch ein gelochtes Rohr 6 und strömt
durch das Lösungsmittel aufwärts. Der dabei nicht absorbierte Gasrest wird in einer
Haube 7 aufgefangen und durch ein Rohr 8 zu einem durchlochten Rohr g im unteren
Teile des Behälters 5 gefülirt, um durch das in diesem Behälter enthaltene Lösungsmittel
hindurchzufließen. Schließlich wird der nicht absorbierte Gasrest, der fast vollständig
aus Methan und Äthan besteht, in einer Haube io abgefangen und fließt durch ein
Rohr ii ab.
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Das Lösungsmittel strömt durch die Behälter 4 und 5 nacheinander dem
Gas entgegen, tritt durch Rohr 12 am rechten Ende des Behälters 5 ein, strömt durch
ein Rohr i,, zum linken 1?nde des Behälters d. und fließt schließlich in ein Rohr
14 am rechten Ende letzteren Behälters. Stauwände i5 und 16 sorgen für gleichbleibenden
Flüssigkeitsstand. Das an Propan und Butan reichere Gas wird hierbei im Behälter
4 mit einem Lösungsmittel behandelt, das im Behälter 5 bereits eine bestimmte Menge
dieser Bestandteile aus einem Gas aufgenommen hat, das an eben diesen Bestandteilen
ärmer ist.
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Aus dem Lösungsmittel wird das in den Behältern 4 und 5 absorbierte
Propan und Butan in zwei hintereinander geschalteten Destillierapparaten 17 und
18 abgetrieben. Diese stehen tiefer als der Absorptionsbehälter 4, so daß ihnen
das Lösungsmittel ohne Pumpe zufließt. Um zu verhindern, daß das Gas aus Behälter
4 in den Destillierapparat 17 fließt und die Dämpfe aus diesem zum Behälter 4 strömen,
ist in der Leitung 14 ein Siphonrohr ich vorgesehen.
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Im oberen Teil des Destillierapparates 17 fließt das Lösungsmittel
aus einem Brauserohr 2o über die Heizfläche. Unten strömt das Lösungsmittel durch
ein Rohr 21 zum linken Ende des Destillierapparates 18, durch den es in wegen der
Prellplatten 22 geschlängeltem Wege zu einem Rohre 23 und zu einer Pumpe 24 fließt.
Dampf oder heißes Wasser strömt aus einem Rohr 25 durch ein Rohr 26, den Destillierapparat
18, Rohr 27, durch den Destillierapparat 17 und zum Abführungsrohr 28. Soll aber
Apparat 17 ebenso oder noch stärker wie Apparat 18 geheizt werden, so sind beide
getrennt zu heizen. Hierzu geht ein mit Ventil versehenes Rohr 29 vom Rohr 26 zu
dem Rohr 27 jenseits eines Ventils 30. Rohr 27 hat ein Abflußrohr 31. Auf diese
Weise kann die Heizung für jeden Destillierapparat unabhängig geregelt werden.
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Wie schon erwähnt, sind die Temperaturen und Drücke in den Destillierapparaten
17 und z8 so bemessen, daß das Propan und Butan, die aus dem Erdgas in den Behältern
4 und 5 absorbiert wurden, von dem Lösungsmittel abdestilliert werden. Die Dämpfe
fließen aus den Behältern 17 und 18 durch Rohre 32 und 33 in ein Rohr 34, das zu
der Kondensationsanlage führt.
Der Destillierapparat nach Abb. 2
gleicht dem nach Ahb. i, nur daß er Rohrverbindungen aufweist, um die Dämpfe aus
dem Destillierapparat i811 durch den Destillierapparat i7#z zu führen. Das Rohr
33a hat ein Ventil 38 und ist mit Rohr 39 verbunden. Dieses hat mehrere Auslässe,
die durch den Boden des Destillierapparates 1711 ragen und sich etwas oberhalb dieses
Bodens öffnen. Die Dämpfe aus beiden Destillierapparaten fließen dann durch das
Rohr 32a vereint zur Kondensation.
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Das Lösungsmittel aus dem Destillierapparat 18 kann durch einen Kühler
40 und dann durch Rohr 12 in das Absorptionsgefäß 5 gepumpt werden, so daß ein stetiger
Kreislauf entsteht, oder es kann auch durch ein Rohr 41 zu einem zweiten Destillierapparat
zwecks Entfernung seines Naphthagehalts geleitet werden.
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Um aus der Mischung von Propan und Butan alle Spuren der gewöhnlichen
flüssigen Bestandteile des Ursprungsgases, d. i. Naphtha oder Gasolin, zu entfernen,
kann die Mischung vor der Verdichtung einer Waschung durch ein diese Spuren absorbierendes
Lösungsmittel unterworfen werden. Hierfür wird vorzugsweise ein flüssiger Kohlenwasserstoff
der Paraffinreihe benutzt, der bei i6° eine Schwere von ungefähr 33,7° B6 besitzt.
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Die von den Destillierapparaten kommende gasförmige Mischung fließt
durch ein Rohr 68 (Abb. 3) in einen Druckbehälter 69 in Form eines Rohres von 125
mm Weite und 37 m Länge, das an einen Abhang aufwärts und abwärts verlegt ist, so
daß die schwereren Bestandteile der Mischung dank der Schwerkraft von den leichteren
Bestandteilen b157 weg dem unteren Ende des Rohres zustreben. Der Behälter ist anfangs
bis auf den Einlaß 68 verschlossen, durch den das Gemisch in steigenden Mengen und
mit steigendem Druck eingeführt wird, bis eine Verflüssigung eingetreten ist. Diese
wird mittels Probierhähnen 7o festgestellt, die längs des ganzen Druckbehälters
69 in Abständen angebracht sind. Bei einer Mischung von Butan und Propan in wesentlich
gleichem Verhältnis tritt bei ungefähr g Atm. die Verflüssigung des Butans ein,
während das Propan bei diesem Drucke gasförmig bleibt. Das verflüssigte Butan sammelt
sich am unteren Ende des Behälters 69, von wo es durch eine mit Ventil versehene
Leitung 71 zu einem Sammelbehälter 72 fließt. Das Einlaßrohr 68 ist inzwischen vorzugsweise
geschlossen worden.
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In dem Behälter 69 bleibt handelsmäßig reines Propan in Gasform zurück,
das nun bis zur Verflüssigung verdichtet wird. Hierzu wird beispielsweise Wasser
am unteren Ende des Behälters 69 durch ein Rohr 73 eingedrückt. Dadurch wird das
Propan am oberen Ende der Kammer zusammengedrückt, bis etwa 46 Atm. erreicht sind.
Alsdann verflüssigt sich das Propan, was wieder durch die Probierhähne feststellbar
ist, und wird durch eine jetzt geöffnete Leitung 74 mittels der steigenden Wassersäule
durch einen Kühler 75, falls nötig, zu einem Sammelgefäß 76 getrieben.