Verfahren zur Gewinnung von Äthylen bzw. Äthan, gegebenenfalls neben
anderen Kohlenwasserstoffen aus Gasen; die neben diesen Stoffen noch Kohlensäure
enthalten Es ist bekannt, daß man aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen die Kohlenwasserstoffe
durch Adsorption an Aktivkohle oder Kieselgel und durch nachfolgende Desorption
mittels Wasserdampfbehandlung oder indirekter Erhitzung wieder abtreiben kann. Hierbei
fällt ein Gas bzw. ein Gas,dampfgemisch an, das die adsorbierten Kohlenwasserstoffe
in mehr oder minder starker Anreicherung enthält. Der Grad der Anreicherung ist
abhängig von der Zusammensetzung des Ausgangsgases und von den Bedingungen, unter
denen die Adsorption und Desorption durchgeführt werden, d. h. also vom Druck, von
der Temperatur, der Gasgeschwindigkeit und anderen Faktoren während der Adsorption
und Desorption. Diese Faktoren haben jedoch nicht nur bestimmenden Einfluß auf den
Grad der Anreicherung der Wertstoffe im Desorptionsgemisch, sondern es ist von ihnen
auch die Belaidungshöhe des Adsorptionsmittels mit Wertstoffen abhängig. Mit zunehmendem
Druck, abnehmender Temperatur und zunehmender Wertstoffkonzentration im Ausgangsgas
steigt erfahrungsgemäß .die pro Einheit Adsorptionsmittel abscheidbare Wertstoffmenge.
Dies hat zur Folge, daß die zur Desorption pro Mengeneinheit Wertstoff erforderliche
Energie in gleicher Richtung a?)-nimmt. Aus diesem Grunde führt man, wo dies möglich
ist, die Adsorption unter höherem Druck durch. Die Anwendung höherer Drucke bietet
aber natürlich nur dann einen Vorteil, wenn durch Druckerhöhung eine so erhebliche
Beladungssteigerung zu erwarten ist, daß die für die Erzeugung des höheren Druckes
erforderlichen Anlage- und Energiekosten gerechtfertigt sind.
Aus
den vorstehend wiedergegebenen Gründen führt man die Adsorption von leichtflüchtigen
Kohlenwasserstoffen, wie Äthan, Äthylen, Propan oder Propylen, vorteilhaft unter
höherem Druck durch, da bei ihnen die Druckadsorption eine erhebliche Steigerung
der Beladbarkeit regelmäßig zur Folge hat. In diesem Zusammenhang war es Überraschend,
feststellen zu müssen, daß bei Kohlenwasserstoffgasen mit hohem CO.-Gehalt, beispielsweise
bei Abgasen der Fischer-Synthese mit einem C O.,-Gehalt bis zu 2o Volumprozent,
die Abscheidung des Äthylens und Äthans - und teilweise auch der C.,-hohlenwasserstoffe
- durch höheren Druck nicht nennenswert begünstigt wird. Bei Gegenwart von mehr
als io Volumprozent CO. ist ein geringer _Anstieg nur bis zu einem Druch von ata
zu verzeichnen, während bei einem geringeren CO.-Gehalt von z. B. 3 bis 1o Velumprozent
bis zti einem Druck von > ata ein beträchtlicher Beladungsanstieg eintritt, den,;
dann wieder ein Abfall folgt. Es ergibt sich hieraus, daß für Äthylen und Äthan
in Gegenwart von Kohlensäure ein vom CO"-Gehalt abhängige; optimales Druckgebiet
bestellt, in dem ihre Adsorptionsbedingungen besonders giinstig liegen.Process for the production of ethylene or ethane, optionally in addition to other hydrocarbons from gases; which contain carbonic acid in addition to these substances It is known that the hydrocarbons can be driven off again from gases containing hydrocarbons by adsorption on activated carbon or silica gel and by subsequent desorption by means of steam treatment or indirect heating. This produces a gas or a gas / vapor mixture which contains the adsorbed hydrocarbons in a more or less strong concentration. The degree of enrichment depends on the composition of the starting gas and on the conditions under which the adsorption and desorption are carried out, that is to say on the pressure, on the temperature, the gas velocity and other factors during the adsorption and desorption. However, these factors not only have a determining influence on the degree of enrichment of the valuable substances in the desorption mixture, but also the level of the adsorbent with valuable substances depends on them. Experience has shown that with increasing pressure, decreasing temperature and increasing concentration of valuable substances in the starting gas, the amount of valuable substance that can be separated per unit of adsorbent increases. This has the consequence that the energy required for desorption per unit quantity of valuable material increases in the same direction a?) -. For this reason, where possible, the adsorption is carried out under higher pressure. The use of higher pressures, of course, only offers an advantage if the increase in the pressure is expected to increase the load so considerably that the system and energy costs required to generate the higher pressure are justified. For the reasons given above, the adsorption of volatile hydrocarbons, such as ethane, ethylene, propane or propylene, is advantageously carried out under higher pressure, since with them the pressure adsorption regularly results in a considerable increase in the loadability. In this context it was surprising to find that with hydrocarbon gases with a high CO. Content, for example with exhaust gases from Fischer synthesis with a CO., Content up to 20 percent by volume, the separation of ethylene and ethane - and partially also the C., - hydrocarbons - is not significantly favored by higher pressure. In the presence of more than 10 percent by volume of CO. a slight increase can only be recorded up to a pressure of ata, while with a lower CO. content of z. B. 3 to 1o velum percent up to a pressure of> ata a considerable increase in load occurs; then another fall follows. It follows from this that for ethylene and ethane in the presence of carbonic acid an optimal pressure range is established, which depends on the CO "content and in which their adsorption conditions are particularly favorable.
In -Verfolg der vorstehend wiedergegebenen Erkenntnisse wird die Adsorption
von Äthylen und Äthan in Gegenwart von Kohlensäure erfindungsgemäß unter einem Druck
durchgeführt, der dein Kohlensäuregehalt umgekehrt proportional ist, wobei bei einem
Kohlensäuregehalt von 5 Volumprozent ein Druck von maimal 6 ata als Vergleichswert
zugrunde gelegt wird. Danach wäre also ein Gas mit beispielsweise io Volumprozent
CO. ,
bei einem Druck von etwa 3 ata der Adsorption zu unterwerfen.
Für ein Gas von bei--,pielc@VeiSe 2; Voltttnprozerit CO, käme danach ein Druck von
etwa i ata in Betracht.As a result of the findings presented above, the adsorption of ethylene and ethane in the presence of carbonic acid is carried out according to the invention under a pressure which is inversely proportional to the carbonic acid content, with a carbonic acid content of 5 percent by volume being based on a pressure of at most 6 ata as a comparison value. According to this, a gas with, for example, 10 percent by volume would be CO. to be subjected to adsorption at a pressure of about 3 ata. For a gas of at -, pielc @ VeiSe 2; Voltttnprozerit CO, then a pressure of about i ata would come into consideration.
Die Desorption kann in bekannter Weise durch direktes oder indirektes
Erhitzen, z. B. durch Spülen des Adsorptionsmittels mit Wasserdampf, vorgenommen
werden. So kann unter dein gleichen Druck wie die -1#,clso-ptioii oder aber auch
bei einem niedereren Druck, z. B. bei Atmosphärendruck, desorbiert «-erden. Was
die Höhe des Druckes an sich angeht-, so ist es vorteilhaft, die Adsorption und
Desorption bei einem gleichen niederen Arbeitsdruck durchzuführen, da die Wertstoftanreicherung
im Desorbat dann größer ist. Eine weitere Anreicherung der Wertstofie iiri Desorhat
kann sodann noch erzielt «-erden. wenn man die Desorption fraktioniert, und zwar
zweckmäßig in der Beladungsrichtung. vornimmt. Schließlich kann man eine Steigerung
noch dadurch hervorrufen, daß man die Desorptionsgeschwindigkeit niedrig hält. Es
hat sich gezeigt, daß es genügt, wenn eine Lineargeschwindigkeit des Desorptionsgases
von 25 cm/Sek. nicht überschritten wird.The desorption can be carried out in a known manner by direct or indirect
Heating, e.g. B. by flushing the adsorbent with water vapor
will. So under the same pressure as the -1 #, clso-ptioii or also
at a lower pressure, e.g. B. at atmospheric pressure, desorbed «-erden. What
the level of pressure per se is concerned, so it is advantageous to the adsorption and
Carry out desorption at the same low working pressure, since the valuable material enrichment
in the desorbate is then greater. A further enrichment of the valuable material iiri desorhat
can then still be achieved. when one fractionates the desorption, namely
useful in the loading direction. undertakes. After all, you can get a boost
can still be caused by keeping the desorption rate low. It
it has been shown that it is sufficient if a linear velocity of the desorption gas
of 25 cm / sec. is not exceeded.
Diese Beeinflussung der Ausbeute und Zusammensetzung der Wertstoffe
(C., = C.,-Kohlenwasserstoffe) durch den Arbeitsdruck je nach Partialdruck der Kohlensäure
wird .-.in besten aus dein nachfolgenden Beispiel ersichtlich: Es wurde ein Gas
mit 5 Volumprozent C_ H" .4,3 Volumprozent C3-Kohlenwasserstoffen mit unterschiedlichen
C O.,-Gelialten (Rest CH, CO, N., H.,) bei verschiedenen Drucken der
Behandlung mit .-hohle unterworfen. Dabei ergaben sich in Abhängigkeit vorn Arbeitsdruck
folgende Verhältnisse hinsichtlich
a Ausbeute
C0_ o 1 15 5 1o 2o b'0 atü
5,6 9I -> 92 Y 94 <._ 80 < - 75 <-_ 7I
i3,0 88 <-> 88 < - 84 <- 80 <- 71 -@ -_66
2 7 ,0 65 <62 < - 53.8 <52.5 <- <-_
52,5
b Wertstoffkonzentration (C, 1- C3)
5,6 49 > 49 _> 50 -45 -<--37-<---35
I3,0 43 ->46------44 <._43 --38---,35
3 7;0 29,o <-- 28 <26,9 <- 26,o <-
<26,2
Wie aus der vorstellenden Tabelle ersichtlich ist, nimmt die Ausbeute und die Konzentration
der Wertstoffe im Gegensatz zu den sonstigen Erfahrungen bei Gegenwart von Kohlensäure
mit zunehmendem Arbeitsdruck ab. In ähnlicher Weise verhält es sich finit dein Dampfverbrauch
bei der Desorption.This influencing of the yield and composition of the valuable substances (C., = C., - hydrocarbons) by the working pressure depending on the partial pressure of the carbonic acid can be seen best from the following example: A gas with 5 percent by volume C_H ". 4.3 percent by volume of C3 hydrocarbons with different CO., Gels (remainder CH, CO, N., H., ) at different pressures subjected to treatment with hollow a u sbe ute
C0_ o 1 15 5 1 o 2o b'0 atü
5.6 9I -> 92 Y 94 <._ 80 <- 75 <-_ 7I
i3,0 88 <-> 88 <- 84 <- 80 <- 71 - @ -_66
2 7 , 0 65 <62 <- 53.8 <52.5 <- <-_ 5 2 , 5
b Recyclable substance concentration (C, 1- C3)
5.6 49> 49 _> 50 -45 - <- 37 - <--- 35
I3.0 43 -> 46 ------ 44 <._ 43 --38 ---, 35
3 7; 0 29, o <- 28 <26.9 <- 26, o <- <26.2
As can be seen from the introductory table, the yield and the concentration of the valuable substances, in contrast to other experiences in the presence of carbonic acid, decrease with increasing working pressure. Your steam consumption during desorption behaves in a similar way.
Um nun das Optimum in Ausbeute, Konzentration und Dampfverbrauch auszunutzen,
das sich bei der Verarbeitung von Gasen finit
niedrigem 5C02 Gehalt
durch die Wahl des durch die Erfindung gekennzeichneten optimalen Arbeitsdruckes
ergibt, kann man die Verarbeitung von unter hohem Druck stehenden Gasen mit hohen
Kohlensäuregehalten so vornehmen, daß man einen Teil der Kohlensäure bis auf mittlere
Kohlensäurekonzentration (etwa 5 Volumprozent) mittels Druckwasserwäsche herauswäscht
und hieran die adsorptive Weiterverarbeitung der Gase anschließt, da sich erfahrungsgemäß
der Betrieb von C 02-Druckwasserwäschen erst bei Entfernung,der in geringerer Konzentration
vorhandenen CO,-Mengen verteuert, wo große Mengen Waschflüss.i.gkeit erforderlich
werden. Eine völlige C02 Entfernung hätte deswegen keinen Sinn, weil durch das Waschen
große Olefin-, insbesondere Äthylenverluste eintreten würden, die bei partiellem
Waschen weitgehend vermieden werden. Die Entfernung eines größeren Teiles der Kohlensäure
vor der adsorptiven Behandlung hat den Vorteil, daß infolge der noch niedrigen Olefinkonzentrationdie
Verluste beim Waschen sehr gering sind, was nicht der Fall wäre, «-enn man das durch
Ad-sorption mit anschließender fraktionierter Desorption angereicherte Gas mit hohem
Wertstoffgehalt rler Druckwasserwäsche unterwerfen würde.In order to use the optimum in yield, concentration and steam consumption,
which is finite when processing gases
low 5C02 content
by the choice of the optimum working pressure characterized by the invention
results, one can process gases under high pressure with high
Carry out carbon dioxide levels in such a way that part of the carbon dioxide is reduced to medium
Washes out the carbonic acid concentration (about 5 percent by volume) by means of a pressurized water wash
and this is followed by the adsorptive processing of the gases, as experience has shown
the operation of C 02 pressurized water washes only after removal, which is in a lower concentration
Existing CO, quantities are more expensive where large quantities of washing liquid are required
will. A complete C02 removal would therefore make no sense, because by washing
large olefin, especially ethylene losses would occur with partial
Washing should be avoided to a large extent. The removal of a larger part of the carbonic acid
before the adsorptive treatment has the advantage that due to the still low olefin concentration
Losses in washing are very low, which would not be the case if you can do that
Ad-sorption with subsequent fractional desorption enriched gas with high
Recyclable content rler would be subjected to pressure water washing.