DE835895C

DE835895C - Process for the separation of gas mixtures

Info

Publication number: DE835895C
Application number: DEB10533A
Authority: DE
Inventors: Richmond Hill; Paul Maurice Schuftan
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1939-03-24
Filing date: 1950-09-30
Publication date: 1952-04-07
Also published as: FR864268A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Gasgemischen, speziell zur Abscheidung von Äthylen durch Tiefkühlen von Gasgemischen, wie z. B. Kokereigasen, Tieftemperatur-Schwelgas, karburiertem Wassergas, Krackgasen und anderen, welche Äthylen zusammen mit höher siedenden Bestandteilen, wie z. B. Propylen, Propan, Äthan, Kohlendioxyd, Schwefelwasserstoff, Wasserdampf usw., sowie niedriger siedende, wie z. B. Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxyd, Methan und andere, enthalten.The present invention relates to a method for separating gas mixtures, especially for separation of ethylene by freezing gas mixtures, such as. B. coke oven gases, low-temperature carbonization gas, carburized water gas, cracking gases and others containing ethylene together with higher boiling components, such as B. propylene, propane, ethane, carbon dioxide, hydrogen sulfide, water vapor etc., as well as lower-boiling ones such. B. hydrogen, nitrogen, carbon monoxide, methane and others, included.

Gemäß der Erfindung wird die Abscheidung von Äthylen aus einem solchen Gasgemisch dadurch bewerkstelligt, daß periodisch abwechselnd Regeneratoren (reversible Wärmeaustauscher) verwendet werden, wobei in einem oder in mehreren solcher Regeneratoren das Gasgemisch einleitend gereinigt und tiefgekühlt wird und das Äthylen aus dem den Regenerator oder die Regeneratorenbatterie verlassenden Gas nachfolgend durch weiteres Tiefkühlen und Rektifizieren abgeschieden wird, während das äthylenfreie Gas dazu dient, den anderen Regenerator oder die andere Regeneratorenbatterie herabzukühlen. Mit dem Ausdruck periodisch abwechselnde Regeneratoren sind immer zwei oder mehr Batterien solcher Regeneratoren gemeint, wobei der eine Teil die Gasmischung reinigt und tiefkühlt (weiterhin einfach Kühlregenerator genannt), während der andere Teil der Regeneratoren herabgekühlt wird. Die Regeneratoren werden in regelmäßigen Intervallen umgeschaltet, so daß der Kühlregenerator herabgekühlt wird, während der inzwischen herabgekühlte Regenerator als Kühlregenerator dient.According to the invention, the separation of ethylene from such a gas mixture is thereby brought about that periodically alternating regenerators (reversible heat exchangers) used The gas mixture is initially cleaned in one or more such regenerators and is frozen and the ethylene from the regenerator or the regenerator battery leaving Gas is subsequently separated by further deep-freezing and rectification, while the ethylene-free gas is used for the other Cool down the regenerator or the other regenerator battery. With the expression periodically alternating regenerators always mean two or more batteries of such regenerators, where one part cleans and cools the gas mixture (further on simply called cooling regenerator), while the other part of the regenerators is being cooled down. The regenerators are in switched at regular intervals so that the cooling regenerator is cooled down during the The regenerator, which has since been cooled down, serves as a cooling regenerator.

Enthält das Gasgemisch eine beträchtliche Menge j Kohlensäure, dann wird die Abscheidung des j Äthylens durch den Umstand erschwert, daß bei j der Verflüssigungstemperatur des Äthylens die | Kohlensäure bereits fest wird, wodurch ernstliche Schwierigkeiten in der Anlage, z. B. durch Versetzen von Ventilen oder Fraktioniereinsätzen, entstehen können.If the gas mixture contains a considerable amount of carbonic acid, the separation of the j Ethylene made more difficult by the fact that at j the liquefaction temperature of ethylene the | Carbonic acid already solidifies, causing serious problems in the system, e.g. B. by relocating of valves or fractionation inserts.

Um nun eine hohe Ausbeute an Äthylen sicherzustellen, wenn das Gasgemisch Kohlensäure enthält, wird das Gasgemisch so lange durch den Kühlregenerator geführt, bis die Temperatur desselben so hoch geworden ist, daß so wenig als möglich Äthylen darin zurückgehalten wird, aber immerhin noch nicht so hoch, daß der Kohlensäuregehalt des austretenden Gases so groß würde, daß dadurch in den nachfolgenden Verfahrensstufen durch Niederschlag von fester Kohlensäure Betriebsschwierigkeiten entstehen könnten. Dabei ist ein solches Ausmaß von Schwierigkeiten gemeint, welches die Wirksamkeit des Prozesses wesentlich beeinträchtigt. In order to ensure a high yield of ethylene when the gas mixture contains carbonic acid, the gas mixture is passed through the cooling regenerator until the same temperature has become so high that as little ethylene as possible is retained in it, but still not yet so high that the carbonic acid content of the escaping gas would be so great that in the subsequent process stages operational difficulties due to the precipitation of solid carbonic acid could arise. Such an extent of difficulties is meant that the Effectiveness of the process is significantly impaired.

Das aus dem Kühl regenerator austretende und in kontrollierter Weise noch Kohlendioxyd enthaltende Gas wird λ-orzugsweise in Kontakt mit einer Flüssigkeit von niedriger Temperatur gebracht, um aus dem Gas soviel Kohlendioxyd auszuscheiden, daß bei der darauf folgenden Abkühlung des Gases weitere Schwierigkeiten durch Bildung fester Kohlensäure nicht mehr stattfinden können. Vorzugsweise wird das Gas mit einer Flüssigkeit in einer Kontaktkammer zusammengebracht, wobei die darin befindliche Flüssigkeit ausreicht, um eine im wesentlichen einheitliche Zusammensetzung des daraus austretenden Gases zu sichern. Die Kontaktkammer ist weiterhin daraufhin abgestellt, daß die Wärmekapazität der darin befindlichen flüssigen Phase zusammen mit der festen Phase des Kontaktes genügend groß ist, um das austretende Gas gleichförmig zu temperieren. Mit dem Ausdruck Kontaktkammer wird weiterhin eine Vorrichtung bezeichnet, deren Aufgabe es ist, das aus dem Kühlregenerator austretende Gas in bezug auf Temperatur und Zusammensetzung gleichförmig zu gestalten. The regenerator emerging from the cooling and still containing carbon dioxide in a controlled manner Gas is λ-preferably brought into contact with a liquid of low temperature to to excrete so much carbon dioxide from the gas that during the subsequent cooling of the gas further difficulties due to the formation of solid carbonic acid can no longer take place. Preferably the gas is brought together with a liquid in a contact chamber, the The liquid contained therein is sufficient to ensure a substantially uniform composition of the to secure escaping gas. The contact chamber is still turned off that the Heat capacity of the liquid phase contained therein together with the solid phase of the contact is large enough to uniformly temper the escaping gas. With the expression Contact chamber is also referred to as a device whose task it is to extract from the cooling regenerator to make exiting gas uniform in terms of temperature and composition.

Mit dem Ausdruck · Gleichförmigkeit in Zusammensetzung und Temperatur ist ein solcher Grad von Gleichförmigkeit gemeint, bei dem die Schwankungen so klein sind, daß sie die Wirksamkeit des Verfahrens nicht beeinträchtigen. Die Kontaktkammer ist im wesentlichen durch folgende Merkmale gekennzeichnet: Einen Füllkörper hoher Wärmekapazität, um die Temperatur gleichmäßig zu halten, und eine Kammerflüssigkeit, durch jBy the term · uniformity in composition and temperature is such What is meant is a degree of uniformity in which the fluctuations are so small that they affect effectiveness do not interfere with the procedure. The contact chamber is essentially as follows Features: a high heat capacity packing to keep the temperature uniform to hold, and a chamber fluid, through j

welche die Zusammensetzung des Gases im wesentlichen ausgeglichen wird. |which the composition of the gas is essentially balanced. |

Vorzugsweise wird als Kammerflüssigkeit zur Entfernung der Kohlensäure das Äthylenrohkondensat benutzt, wie es durch die weitere Abkühlung der die Kontaktkammer verlassenden Gase in einem Aggregat von Kühlern, in welchem wenigstens einer als Rückflußkühler arbeitet, anfällt.The raw ethylene condensate is preferably used as the chamber liquid for removing the carbonic acid used, as it is due to the further cooling of the gases leaving the contact chamber in an aggregate of coolers, in which at least one works as a reflux condenser, accrues.

Das Gasgemisch wird eingangs vorteilhafterweise auf einen Druck komprimiert, welcher im wesentliehen nicht größer ist als notwendig, um das im Kühl regenerator zurückgehaltene Kondensat während des Herabkühlens wieder zu verdampfen.The gas mixture is initially compressed advantageously to a pressure which is essentially is not greater than necessary to remove the condensate retained in the cooling regenerator to evaporate again during the cooling down.

In der Hauptsache wird die für das Verfahren notwendige Kälte durch adiabatische Expansion des bereits äthylenfreien Gases erzeugt, das vorteilhafterweise vor der Expansion etwas vorgewärmt wird, um die Bildung eines Kondensats während derselben zn vermeiden.In the main, the cold necessary for the process is generated by adiabatic expansion generated by the already ethylene-free gas, which is advantageously preheated a little before expansion is to avoid the formation of a condensate during the same zn.

Ein anderer Teil der notwendigen Kälte wird durch einen Kältemittelkreislauf gewonnen, welcher die bei der Kondensation des Äthylens aus dem den Kühlregenerator verlassenden Gas frei werdende Wärme aufnimmt und an die äthylenhaltigen Kondensate abgibt. Als Kältemittel in diesem Kreislauf wird vorteilhafterweise das aus dem Gasgemisch isolierte Methan benutzt. Um eine konzentrierte und gereinigte Äthylenfraktion aus dem Rohkondensat des Äthylens zu erhalten, sind eine oder mehrere Rektifizierkolonnen vorgesehen, wobei die Rektifikation gleichzeitig dazu dient, den erforderlichen Methanbedarf zu decken, welcher für den Kältekreislauf notwendig ist. Das dazu erforderliche Methan wird zu einem Teil aus dem Äthylenrohkondensat und zum anderen aus einer Methanrohfraktion gewonnen, wie sie durch eine weitere leichte Abkühlung des im wesentlichen äthylenfrei aus dem Kühlaggregat austretenden Gases gewonnen wird.Another part of the necessary cold is obtained by a refrigerant circuit, which those released during the condensation of the ethylene from the gas leaving the cooling regenerator Absorbs heat and gives it off to the ethylene-containing condensates. As a refrigerant in this cycle the methane isolated from the gas mixture is advantageously used. To a focused and to obtain purified ethylene fraction from the raw condensate of ethylene are one or more rectification columns are provided, the rectification simultaneously serving to the to cover the required methane demand, which is necessary for the refrigeration cycle. The necessary for this Methane is obtained partly from the Äthylenrohkondensat and partly from a methane raw fraction, as it is obtained by a further slight cooling of the essentially ethylene-free emerging from the cooling unit Gas is obtained.

In den meisten Fällen wird es notwendig sein, eine Anreicherung von höher oder niedriger^ siedenden Bestandteilen in dem Methankreislauf zu vermeiden.In most cases it will be necessary to increase or decrease the accumulation ^ to avoid boiling components in the methane cycle.

Die Erfindung wird nun des weiteren an Hand der Zeichnung, welche beispielsweise die schematische Anordnung einer geeigneten Anlage zur Gewinnung von Äthylen aus Kokereigasen zeigt. beschrieben.The invention will now be further based on the drawing, which shows, for example, the schematic Arrangement of a suitable plant for the production of ethylene from coke oven gases shows. described.

Das Kokereigas wird der Anlage durch eine Druckpumpe 1 zugeführt, dabei gleichzeitig auf einen Druck von vorzugsweise 1V₂ bis 3 Atm. (absolut) gebracht. Im Kühler 2 wird die Kompressionswärme vernichtet und Wasser und Naphthaline kondensiert. Anschließend wird das Gas dem einen oder dem anderen der beiden abwechselnd no eingeschalteten Regeneratoren 3" und 3* zugeführt, wobei der Mechanismus zur periodischen Schaltung dieser Regeneratoren durch die Vorrichtung 4 angedeutet ist. Kühler 2 ist ein Waschturm, dem das eingespritzte Kühlwasser durch die Pumpe 5 zugeführt wird.The coke oven gas is fed to the system by a pressure pump 1, at the same time to a pressure of preferably 1V ₂ to 3 atm. (absolute) brought. The heat of compression is destroyed in the cooler 2 and water and naphthalenes are condensed. The gas is then fed to one or the other of the two alternately no switched on regenerators 3 "and 3 *, the mechanism for periodically switching these regenerators being indicated by device 4. Cooler 2 is a washing tower to which the injected cooling water is pumped 5 is fed.

Vorteilhafterweise durchströmt das Gas den Kühlregenerator von unten nach oben; der freie Querschnitt des Füllmaterials des Regenerators ist dabei so gewählt, daß die Kondensate frei nach unten zusammenfließen können. Unter solchen Umständen wird nicht verdampftes, flüssiges Kondensat, der Schwerkraft folgend, den wärmeren Zonen nahe der Eintrittsstelle des Gases in den Kühlregenerator zufließen und dort verdampft werden.The gas advantageously flows through the cooling regenerator from bottom to top; the free one The cross-section of the filling material of the regenerator is chosen so that the condensates freely after can flow together below. Under such circumstances, non-evaporated liquid condensate, following the force of gravity, the warmer zones near the point of entry of the gas into the cooling regenerator flow in and are evaporated there.

Mit zunehmender Konzentration innerhalb desWith increasing concentration within the

Kühlregenerators werden die im Füllkörper des Regenerators niedergeschlagenen Kondensate nach abwärts in die wärmeren Zonen fließen, wo sie wieder verdampfen, und so einer Rektifizierung unterworfen. Bei einem abwärts gerichteten Gas- j strom durch den Kühlregenerator würden die flüssigen Kondensate in die kälteren Zonen fließen und dadurch eine gewisse Menge des Äthylens in Lösung halten, wodurch die Ausbeute an demselben verringert würde. Der aufwärts gerichtete Gasstrom hat den weiteren Vorteil, daß jeglicher Überschuß von Wasser in den wärmeren Zonen des Kühlregenerators verbleibt, aus dem es dann bei der Umschaltung des Regenerators leicht entfernt werden kann.The condensates deposited in the filler body of the regenerator are used in the cooling regenerator flow downwards into the warmer zones, where they evaporate again, and so a rectification subject. In the case of a downward flow of gas through the cooling regenerator, the liquid condensates flow into the colder zones and thereby a certain amount of the ethylene in Hold solution, which would reduce the yield of the same. The upward gas flow has the further advantage that any excess of water in the warmer zones of the cooling regenerator remains, from which it can then easily be removed when switching over the regenerator.

Der nachfolgenden Beschreibung wird die in der Zeichnung durch Pfeile angezeigte Strömungsrichtung zugrunde gelegt, wol>ei der Regenerator 3° als Kühlregenerator funktioniert, während der Regenerator 3* gerade durch das äthylenfreie Gas herabgekühlt wird. Die höher siedenden Bestandteile werden zum größten Teil im Regenerator 3⁰ kondensiert und zurückgehalten, während die niedriger siedenden denselben passieren. Äthylen siedet niedriger als Kohlensäure; es wird daher innerhalb bestimmter Temperaturgrenzen möglich sein, im Regenerator die Kohlensäure zum größten Teil von Äthylen zu trennen. Wenn nach einer bestimmten Zeit die Regeneratoren umgeschaltet werden, wird das äthylenfreie Gas durch den Regenerator 3° bei einem so niederen Druck geleitet, daß die Kohlensäure und andere im Regenerator zurückgehaltene Bestandteile während der Kühlung desselben verdampfen. Bei Kokereigasen wird nun, um so wenig als möglich Äthylen im Regenerator 3" zurückzubehalten, die Temperatur nicht so niedrig gehalten, daß alle oder wenigstens der größte Teil der Kohlensäure zurückgehalten wird, denn unter solchen Umständen würde auch ziemlich viel Äthylen zurückgehalten. Die Temperatur des austretenden Gases wird daher innerhalb solcher Grenzen gehalten, daß zu Beginn der Aufwärmeperiode des Regenerators 3" ein großer Teil des Äthylens zusammen mit Kohlensäure und anderen, höher siedenden Bestandteilen kondensiert, in den späteren Stadien der Aufwärmeperiode jedoch wieder verdampft.The following description is based on the flow direction indicated by arrows in the drawing, if the regenerator 3 ° functions as a cooling regenerator, while the regenerator 3 * is being cooled down by the ethylene-free gas. The higher boiling components are condensed and retained while the lower boiling pass the same in the regenerator 3 ⁰ for the most part. Ethylene has a lower boiling point than carbonic acid; it will therefore be possible within certain temperature limits to separate most of the carbonic acid from ethylene in the regenerator. If the regenerators are switched over after a certain time, the ethylene-free gas is passed through the regenerator 3 ° at such a low pressure that the carbon dioxide and other constituents retained in the regenerator evaporate during the cooling of the regenerator. In the case of coke oven gases, in order to retain as little ethylene as possible in the regenerator 3 ″, the temperature is not kept so low that all or at least most of the carbonic acid is retained, because under such circumstances a great deal of ethylene would also be retained escaping gas is therefore kept within such limits that at the beginning of the warm-up period of the regenerator 3 "a large part of the ethylene condenses together with carbonic acid and other, higher-boiling components, but evaporates again in the later stages of the warm-up period.

Dabei sind auch die Regeneratoren auf einen solchen Temperaturbereich zu schalten, daß in einer Periode so viel Kohlensäure den Regenerator 3" als möglich im Hinblick auf die zu verhindernde Äthylenretentioii verlassen kann. Es darf aber nicht so viel sein, daß im weiteren Verlauf des Prozesses durch Bildung fester Kohlensäure die Wirksamkeit der Anlage gestört werden kann.The regenerators are to be switched to such a temperature range that in one Period as much carbonation of the 3 "regenerator as possible with a view to preventing Äthylenretentioii can leave. But it must not be so much that in the further course of the Process by the formation of solid carbonic acid the effectiveness of the plant can be disturbed.

Aus dem den Regenerator 3⁰ verlassenden Gas wird das Äthylen durch weitere Kühl- und Rektifizierprozesse abgeschieden. Zur weiteren Ab- '' kühlung wird das Gas aus dem Regenerator 3" in jFrom the regenerator 3 ⁰ gas leaving the ethylene is deposited by further cooling and Rektifizierprozesse. For further cooling '' the gas from the regenerator 3 "in j

die Kontaktkammer 6 geführt und anschließend daran durch ein Aggregat von Röhrenkühlern geleitet, in welchem die Äthylenrohfraktion kondensiert wird. Das Aggregat besteht aus dem Vorverflüssiger 7, dem Hauptkondensator 8 und einem Nachkühler 9, wobei der Hauptkondensator 8 als Rückflußkühler gebaut ist. Die im Vorverflüssiger 7 und im Hauptverflüssiger8kondensierteÄthylenfraktion wird vereinigt in die Kontaktkammer zurückgeleitet, wo sie als Waschmittel dient. Die Kühler 7 und 8 haben eine niedrigere Temperatur als das Gas beim Eintritt in die Kontaktkammer 6. Die Kontaktkammer 6 besteht aus einer Wasch- oder Rektifizierkolonne mit Füllkörpern, z. B. Raschigringe oder Einsätze, welche einen guten Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit vermitteln. Das Ganze hat eine so hohe Wärmekapazität, daß es praktisch ohne Einbuße an Wirksamkeit möglich ist, jegliche Schwankungen in der Temperatur des Gases, wie es den Regenerator 3" verläßt, auszugleichen. the contact chamber 6 and then passed through a unit of tube coolers, in which the ethylene crude fraction is condensed. The unit consists of the pre-condenser 7, the main condenser 8 and an aftercooler 9, the main condenser 8 as Reflux condenser is built. The ethylene fraction condensed in the pre-condenser 7 and in the main condenser 8 is combined back into the contact chamber, where it serves as a detergent. The coolers 7 and 8 have a lower temperature than the gas entering the contact chamber 6. Die Contact chamber 6 consists of a washing or rectifying column with packing, e.g. B. Raschig rings or inserts that provide good contact between gas and liquid. That The whole thing has such a high heat capacity that it can be done with practically no loss of effectiveness is to compensate for any fluctuations in the temperature of the gas as it leaves the regenerator 3 ".

Die Kontaktkammer sollte so bemessen und notfalls mit perforierten Einsätzen versehen sein, daß die Menge der zurückgehaltenen Flüssigkeit ausreicht, die Zusammensetzung des aus Regenerator 3° eintretenden Gases im wesentlichen gleich zu halten. Auf diese Weise werden für die weiteren Kühl- und Rektifizierstufen des Verfahrens die Bedingungen so einheitlich wie möglich gestaltet. Gleichzeitig verläßt in den späteren Stadien der Aufwärmeperiode ein immer stärker an Kohlensäure angereichertes Gas den Regenerator. Die Kohlensäure wird nun sowohl durch die Kälte kondensiert als auch durch die Flüssigkeit in der Kontaktkammer ausgewaschen, so daß schließlich alle Kohlensäure sich in der Äthylenrohfraktion am Boden der Kontaktkammer 6 befindet. Die Kohlensäure ist in diesem Kondensat in der Hauptsache gelöst, ein Überschuß kann jedoch auch hierin suspendiert in fester Form vorliegen.The contact chamber should be dimensioned and, if necessary, provided with perforated inserts that the amount of retained liquid is sufficient, the composition of the regenerator 3 ° to keep entering gas essentially the same. In this way, for the further cooling and rectifying steps of the process make the conditions as uniform as possible. At the same time, in the later stages of the warm-up period, one gets more and more carbonic acid enriched gas the regenerator. The carbonic acid is now both condensed by the cold as well as washed out by the liquid in the contact chamber, so that eventually all carbonic acid is in the ethylene raw fraction at the bottom of the contact chamber 6. The carbonic acid is mainly dissolved in this condensate, but an excess can also be found in it suspended in solid form.

Das Aggregat von Röhrenkühlern 7, 8, 9 wird aus zwei Quellen mit Kälte versorgt. Diejenige der als Gegenstromwärmeaustauscher gebauten Vorkondensatoren 7 und Nachkondensatoren 9 ist das Gas, aus dem das Äthylen bereits extrahiert ist; die des Hauptkondensators 8 ist das flüssige Methan im Kühlmantel 10 als ein Teil des später im einzelnen beschriebenen Methankältekreislaufs. Wie bereits erwähnt, ist der Kondensator 8 ein Rückflußkühler und besteht aus einem senkrechten Röhrenbündel, das von dem zylindrischen Kühlmantel umschlossen ist. Dieser Kühlmantel ist mit einer Mehrzahl von Fraktionierschalen ausgestattet, da gleichzeitig mit dem Kühlprozeß eine fraktionierte Verdampfung des Methans stattfindet, derzufolge höher siedende Verunreinigungen im Methan sich am Boden des Zylindermantels konzentrieren, von wo das Konzentrat abgezogen und, wie später beschrieben, zur Gewinnung eines reineren Methans in einer Rektifizierkolonne behandelt wird. Das das Röhrenbündel im Kondensator 8 passierende Gas strömt aufwärts, iao während das Kondensat im Gegenstrom abwärts fließt. Während dieses Kühlprozesses wird die Temperatur des Gases fortschreitend fallen und immer äthylenärmere Kondensate gebildet werden, so daß das den Kondensator verlassende Gas prak- iss tisch äthylenfrei ist.The unit of tube coolers 7, 8, 9 is supplied with cold from two sources. The one who as Countercurrent heat exchanger built pre-condensers 7 and post-condensers 9 is the gas, from which the ethylene has already been extracted; that of the main condenser 8 is the liquid methane im Cooling jacket 10 as a part of the methane refrigeration cycle described in detail later. As already mentioned, the condenser 8 is a reflux condenser and consists of a vertical tube bundle, which is enclosed by the cylindrical cooling jacket. This cooling jacket has a plurality of Equipped with fractionation dishes, as a fractionated evaporation occurs at the same time as the cooling process of the methane takes place, as a result of which higher-boiling impurities in the methane are at the bottom of the Concentrate cylinder jacket, from where the concentrate is withdrawn and, as described later, for Obtaining a purer methane is treated in a rectification column. That the bundle of tubes Gas passing through the condenser 8 flows upwards, iao while the condensate flows downwards in countercurrent. During this cooling process, the The temperature of the gas gradually falls and condensates with a lower level of ethylene are formed, so that the gas leaving the condenser is practically table is ethylene-free.

Wie bereits erwähnt, wird das im Hauptkondensator 8 gewonnene Kondensat zusammen mit den anderen Kondensaten aus dem Vorverflüssiger 7 gemeinsam der Kontaktkammer 6 zugeführt, wo es als Waschmittel dient. Im Kessel 11 am Boden der Kontaktkammer 6 sammelt sich eine Rohfraktion von Äthylen, die von dort aus zur Gewinnung einer konzentrierten und gereinigten Äthylenfraktion einer weiteren Fraktionierungunterworf en wird.As already mentioned, the condensate obtained in the main condenser 8 is used together with the other condensates from the pre-condenser 7 jointly fed to the contact chamber 6, where it serves as a detergent. A crude fraction collects in the boiler 11 at the bottom of the contact chamber 6 of ethylene, which is used from there to obtain a concentrated and purified ethylene fraction is subjected to further fractionation.

Anstatt das Regeneratorgas von der Kohlensäure vor dem Passieren der Wärmeaustauscher durch die obenerwähnte Kontaktkammer vorbeugend zu befreien, kann dies auch auf eine andere, entsprechende Weise erreicht werden, indem z. B. eine Kühlflüssigkeit fein verstäubt in das Regeneratorgas eingespritzt wird.Instead of the regenerator gas from the carbonic acid before passing through the heat exchanger To free the above-mentioned contact chamber preventively, this can also be done on another, corresponding one Way can be achieved by e.g. B. finely atomized a coolant in the regenerator gas is injected.

Das praktisch äthylenfreie Gas aus dem Kondensator 8 wird anschließend in zwei Stufen weiter herabgekühlt. In der ersten Stufe wird das Gas in dem Nachkühler 9 nur leicht herabgekühlt, wodurch sich eine kleine Menge von Methan im Separator 12 ansammelt, das als flüssige Methanrohfraktion, wie später beschrieben, noch weiter gereinigt und konzentriert wird. In einer zweiten Stufe wird das den Separator verlassende Gas adiabatisch expandiert und mit diesem kalten, expandierten Gas der Nachkühler 9 und der Vorkühler 7 betrieben. Diese adiabatische Expansion wird mit einer Turbine 14 bewerkstelligt, die in üblicher Weise mit einem Gebläse gekuppelt ist und elektrisch oder mit einer anderen Kraft angetrieben wird (nicht dargestellt). Bevor das Gas die Turbine passiert, wird es im Erhitzer 13 vorteilhafterweise leicht erwärmt, um einen zu großen Temperaturfall während der Expansion, welche zur Bildung von Kondensaten führen könnte, zu vermeiden. Nachdem der Vorkondensator 7 passiert ist, wird das Gas zurückströmend in den Regenerator 3* geleitet, welcher dadurch gekühlt wird und wobei gleichzeitig die aus der vorhergehenden Periode verbliebenen Kondensate verflüchtigt werden.The practically ethylene-free gas from the condenser 8 is then continued in two stages chilled down. In the first stage, the gas is only slightly cooled down in the aftercooler 9, as a result of which a small amount of methane collects in separator 12, which is the liquid methane crude fraction, as described later, is further purified and concentrated. In a second stage that will The gas leaving the separator expands adiabatically and with this cold, expanded gas the Aftercooler 9 and the pre-cooler 7 operated. This adiabatic expansion is achieved with a turbine 14 accomplished, which is coupled in the usual way with a fan and electrically or with a other power is driven (not shown). Before the gas passes through the turbine, it is in the Heater 13 advantageously slightly heated in order to avoid too great a temperature drop during expansion, which could lead to the formation of condensates. After the precondenser 7 has happened, the gas flows back into the regenerator 3 *, which is thereby cooled and at the same time the condensates remaining from the previous period to be volatilized.

Vorteilhafterweise werden Vorkehrungen getroffen, um die Temperatur des rückströmenden Gases beim Eintritt in den Regenerator zu regeln, um i. eine vollständige Verdampfung der verbliebenen Bestandteile des Gasgemisches und 2. einen solchen Temperaturabfall zu garantieren, daß der Regenerator 3* am Schluß seiner Kühlperiode erneut als Kühlregenerator geschaltet bei Temperaturen arbeitet, die innerhalb des erforderlichen Bereiches die gewünschte Wirkungsweise gewährleisten. Die Regelung kann mit Hilfe einer Umleitung durch das Ventil 15 bewirkt werden, das automatisch einen Tejl des Kühlgases über den Vorkondensator 7 leitet, während der andere Teil dem Regenerator 3* direkt zugeführt wird. Durch allmähliches öffnen des Ventils 15 während der Kühlperiode des Regenerators 3* kann die Temperatur dieses Gases so geregelt werden, daß sie am höchsten zu Beginn der Herabkühlperiode ist und zum Ende der Periode allmählich tiefer wird. Zusätzlich zu dem Vorkondensator, welcher in bezug auf den Regenerator als Erhitzer wirkt, kann ein eigener Erhitzer für das zurückströmende Gas notfalls vorgesehen werden, welcher automatisch mit zunehmender Abkühlung des Regenerators gedrosselt wird.Advantageously, precautions are taken to reduce the temperature of the backflow To regulate the gas entering the regenerator in order to i. a complete evaporation of the remaining Components of the gas mixture and 2. to guarantee a temperature drop such that the regenerator 3 * at the end of its cooling period switched again as a cooling regenerator at temperatures works that ensure the desired mode of action within the required range. The regulation can be effected with the help of a diversion through the valve 15, the automatically a part of the cooling gas passes through the precondenser 7, while the other part is fed directly to the regenerator 3 *. By gradually opening the valve 15 during the Cooling period of the regenerator 3 *, the temperature of this gas can be controlled so that it is highest at the beginning of the cool-down period and gradually decreases towards the end of the period. In addition to the pre-condenser, which acts as a heater in relation to the regenerator, can If necessary, a separate heater for the gas flowing back can be provided, which is automatic is throttled as the regenerator cools down.

Infolge der Ausscheidung des Äthylens hat das zurückströmende Regeneratorkühlgas eine viel kleinere Wärmekapazität als das in den Kühl-As a result of the precipitation of the ethylene, the regenerator cooling gas flowing back has a lot smaller heat capacity than that in the cooling

. regenerator eintretende Rohgas. Um daher beim Herabkühlen des Regenerators die erforderliche Kälte zu erzielen und das Rohgas später auf die gewünschte Durchschnittstemperatur abkühlen zu können, müßte das Kühlgas für den Regenerator entsprechend kälter sein. Die dadurch sich ergebende TemperaturdifFerenz an den kalten Enden der Regeneratoren würde jedoch die Wiederverdampfung des Kondensators viel schwieriger machen.. raw gas entering regenerator. Therefore, when cooling down the regenerator, the required To achieve cold and later to cool the raw gas to the desired average temperature can, the cooling gas for the regenerator should be correspondingly colder. The resulting However, temperature difference at the cold ends of the regenerators would reduce re-evaporation make the capacitor much more difficult.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wird ein kleiner Prozentsatz des zu behandelnden Rohgases, weiterhin Hilfsgas genannt, vom Hauptstrom des rohen Kokereigases abgezweigt, von Kohlensäure befreit, durch einen kontinuierlichen Wärmeaustauscher gekühlt und schließlich der Hauptmenge des Gases beim Austritt aus dem Kühlregenerator zugeführt. Das Hilfsgas wird vorzugsweise auf einen höheren Druck als das Hauptstromgas komprimiert, nachdem es von dem Hauptstrom, der ja unter dem Druck der Zufuhrleitung des Rohgases steht, abgeleitet worden ist. Auf diese Weise kann die Wärmekapazität des Regeneratorgases im wesentlichen ziemlich gleich derjenigen des Rohgases, welches den Kühl regenerator passiert, gehalten werden, und infolgedessen wird der Temperaturabfall im Kühl regenerator ziemlich gleich dem Temperaturanstieg im herabgekühlten Regenerator werden. Auf diese Weise wird nicht nur der Temperaturunterschied an den kalten Enden der Regeneratoren ein Minimum, sondern auch das Volumen der austretenden Gase zu gleicher Zeit vergrößert, beides Faktoren, welche die Wiederverdampfung der Kondensate in den Regeneratoren erleichtern. Wie in der Zeichnung gezeigt, wird das Hilfsgas zunächst komprimiert, wobei die Druckpumpe ι die erste Stufe und der Kompressor 16 die zweite Stufe der Verdichtung darstellen. Nachdem das Gas den Nachkühler 17 passiert, wird es im Absorber 18 von Kohlensäure befreit. Das Hilfsgas passiert dann den Wärmeaustauscher 19 im Gegenstrom zu Äthylen und den höher siedenden Stoffen, welche das Endprodukt der Trennung, wie später beschrieben wird, bilden. Beim Passieren des Wärmeaustauschers 19 werden höher siedende Stoffe, wie z. B. Propylen, aus dem Hilfsgas kondensiert und können abgezogen werden. Das Hilfsgas wird dann adiabatisch in einen Zylinder 20 unter Leistung von äußerer Arbeit expandiert, wobei die Temperatur im wesentlichen auf diejenige des den Reinigungs- und Kühlregenerator 3° verlassenden Gases reduziert wird. Die beiden Gase werden dann entweder vor oder nach der Kontaktkammer vereinigt.To eliminate these difficulties, a small percentage of the raw gas to be treated is still called auxiliary gas, from the main stream of the raw coke oven gas, freed from carbonic acid, through a continuous heat exchanger cooled and finally the bulk of the gas when it exits the cooling regenerator fed. The auxiliary gas is preferably compressed to a higher pressure than the main flow gas, after it is from the main stream, which is indeed under the pressure of the feed line of the raw gas stands, has been derived. In this way, the heat capacity of the regenerator gas in essentially pretty much the same as that of the raw gas, which passes through the cooling regenerator, held be, and as a result, the temperature drop in the cooling regenerator will be pretty much the same the temperature rise in the cooled regenerator. This way, not only does the Temperature difference at the cold ends of the regenerators a minimum, but also that Volume of the escaping gases increased at the same time, both factors that cause re-evaporation of the condensates in the regenerators. As shown in the drawing, the Auxiliary gas initially compressed, the pressure pump ι the first stage and the compressor 16 the represent the second stage of compression. After the gas passes the aftercooler 17, it is in the Absorber 18 freed from carbonic acid. The auxiliary gas then passes the heat exchanger 19 in countercurrent to ethylene and the higher-boiling substances, which are the end product of the separation, as later is described, form. When passing the heat exchanger 19 are higher boiling Substances such as B. propylene, condensed from the auxiliary gas and can be withdrawn. The auxiliary gas is then expanded adiabatically into a cylinder 20 under the performance of external work, wherein the temperature essentially to that of the cleaning and cooling regenerator 3 ° leaving Gas is reduced. The two gases are then either before or after the contact chamber united.

Das sich auf dem Boden der Kontaktkammer 6 im Kessel 11 ansammelnde Kondensat enthält praktisch das gesamteÄthylen, welches indem denRegene-The condensate that collects on the bottom of the contact chamber 6 in the boiler 11 contains practically all of the ethylene produced by the

rator verlassenden Gas vorhanden war, zusammen mit einigen höher und nieder siedenden Bestandteilen. Vorteilhafterweise wird die Äthylenrohfraktion im Kessel ii auf die dem herrschenden Betriebsdruck der Rektifizierkolonne entsprechende Gleichgewichtstemperatur erhitzt, bevor es irgendwelche Ventile oder Rektifiziereinrichtungen erreicht. Erhitzt wird das flüssige Äthylen durch die Heizschlange 23 mit komprimiertem Methan. Es ist nur nötig, die Temperatur so hoch zu steigern, daß alle feste Kohlensäure gelöst und alle niedriger siedenden Bestandteile, wie z. B. Kohlenmonoxyd, ausgetrieben werden, jedoch nicht so hoch, daß Methan oder Äthylen in nennenswerter Menge verdampfen.The rator leaving gas was present, along with some higher and lower boiling components. The ethylene crude fraction in boiler ii is advantageously adjusted to the prevailing operating pressure the rectifying column is heated to the corresponding equilibrium temperature before there is any Valves or rectifiers reached. The liquid ethylene is heated by the heating coil 23 with compressed methane. It is only necessary to raise the temperature so high that all solid carbon dioxide dissolved and all lower-boiling components, such as. B. carbon monoxide, expelled but not so high that methane or ethylene evaporate in any appreciable amount.

Das Kondensat kann auch, bevor es der Rektifizierkolonne zugeführt wird, durch einen Wärmeaustauscher geleitet werden, wobei dieser Austauscher gleichzeitig als Kondensator der Rektifizierkolonne dienen kann.Before it is fed to the rectification column, the condensate can also pass through a heat exchanger are passed, with this exchanger at the same time as a condenser of the rectification column can serve.

Zur weiteren Reinigung und Konzentrierung wird die Äthylenrohfraktion aus dem Kessel 11 durch ein Ventil 21 der Rektifizierkolonne 22 zugeführt. Letztere besteht aus der nötigen Anzahl von Rektifizierschalen oder anderen Einrichtungen, um den gewünschten Grad der Rektifizierung zu bewerkstelligen, sowie Einrichtungen zum Verdampfen der Flüssigkeiten im unteren Teil der Kolonne, was mit Hilfe von komprimiertem Methan in entsprechenden Verdampferschlangen bewerkstelligt wird. Diese Verdampfer können an der Außen- oder Innenseite der Kolonne angeordnet sein, eine bevorzugte Anordnung zeigt die Zeichnung, in der eine Heizschlange 29 im unteren Teil der Kolonne angeordnet ist, wie auch jede der unteren Rektifizieretagen der Kolonne mit einer zusätzlichen Heizschlange 35 ausgerüstet ist. Im Ergebnis der Rektifizierung verdampft zunächst Methan aus dem Kondensat, mit dem die Kolonne beschickt wird, wobei das in den Dämpfen en.t-For further cleaning and concentration the ethylene crude fraction from the boiler 11 is fed through a valve 21 to the rectification column 22. The latter consists of the necessary number of rectifying trays or other devices in order to to achieve the desired degree of rectification, as well as devices for evaporation of the liquids in the lower part of the column, which is done with the help of compressed methane is accomplished in appropriate evaporator coils. These vaporizers can be attached to the Be arranged on the outside or inside of the column, a preferred arrangement is shown in the drawing, in which a heating coil 29 is arranged in the lower part of the column, as well as each of the The lower rectifying floors of the column are equipped with an additional heating coil 35. in the Result of the rectification first evaporates methane from the condensate with which the column is charged, whereby this is en.t-

^₀ haltene Äthylen aus dem Methan im oberen Teil der Kolonne 22 durch das Rückflußkondensationsmittel 36, das im obersten Teil der Kolonne, wie später beschrieben, zugeführt wird, ausgeschieden wird. Methangas mit nur geringen Beimengungen von Äthylen tritt am oberen Ende der Kolonne durch das Regulierventil 37 aus und dient zunächst dazu, den Methankältekreislauf zu vervollständigen.^ _0- held ethylene is separated from the methane in the upper part of the column 22 by the reflux condenser 36 which is fed in the uppermost part of the column as described later. Methane gas with only a small amount of ethylene emerges at the upper end of the column through the regulating valve 37 and initially serves to complete the methane refrigeration cycle.

Die höher siedenden Bestandteile werden aus derThe higher boiling components are from the

Äthylenrohfraktion im unteren Teil der Kolonne ausgeschieden. Sie werden aus den aufsteigenden Dämpfen durch das herabfließende Rückflußkondensationsmittel niedergeschlagen. Um die Beheizung der Kolonne entsprechend zu regeln, kann die Heizschlange 29 mit den Schlangen 35 in Serien geschaltet angeordnet und eine durch ein Ventil regelbare Umleitung 38 zur Regelung des Methandurchflusses durch 35 vorgesehen werden. Crude ethylene fraction separated in the lower part of the column. You will be ascending from the Vapors precipitated by the downflowing reflux condenser. To the heating To regulate the column accordingly, the heating coil 29 can be connected in series with the coils 35 arranged and a by-valve controllable bypass 38 for regulating the methane flow through 35 can be provided.

Durch die Leitung 24 verläßt die gereinigte Äthylenfraktion, nur mit Äthan und etwas Methan und Kohlensäure vermischt, im Gaszustand die Kolonne 22 und wird durch das Hilfsgas im Wärmeaustauscher 19 auf nahezu die Temperatur des Kühlwassers im Kühler 17 gebracht.The purified ethylene fraction, mixed only with ethane and a little methane and carbonic acid, leaves the column 22 in the gas state through the line 24 and is brought to almost the temperature of the cooling water in the cooler 17 by the auxiliary gas in the heat exchanger 19.

Vom Boden der Kolonne 22 wird durch die Leitung 25 eine Fraktion aus evtl. vorhandenen höher siedenden Bestandteilen abgezogen und ebenso durch den Wärmeaustauscher 19 zur Kühlung des Hilfsgases abgeführt.From the bottom of the column 22, a fraction of any existing fraction is raised through the line 25 withdrawn boiling components and also through the heat exchanger 19 for cooling the Auxiliary gas discharged.

Der Kühlmittelkreislauf besteht aus einem Vierstufenkompressor 26, durch den Methan auf einen Druck von 560 bis 840 Atm. gebracht wird, ferner aus den üblichen Zwischenkühlern (nicht gezeichnet) zusammen mit dem Nachkühler 27 und einem Wärmeaustauscher 28, den das komprimierte Methan im Gegenstromwärmeaustausch mit expandiertem Methan passiert. Aus dem Wärmeaustauscher 28 tritt das Methan in die Heizschlangen 29 und 35 der Kolonne 22 ein und passiert dann die Heizschlange 23 der Kontaktkammer 6. Das Methan passiert weiter den Erhitzer 13, in welchem das Gas, das die Turbine 14 zu durchströmen hat, vorgewärmt wird. Das so yorgekühlte, verflüssigte und unterkühlte Methan wird dann vom Drosselventil 30 auf etwa Atmosphärendruck expandiert und die dabei gebildete Flüssigkeit dem Zylindermantel 10 zur Kühlung des Hauptkondensators 8 zugeführt. Das darin verdampfte Methan wird mit dem Methandampf aus Kolonne 22 vereinigt und zu dem Kompressor 26, nachdem es den Wärmeaustauscher 28 passiert hat, zurückgeführt. Auf diese Weise wird die Kälte, welche das Methan beim Erhitzen des Kessels 11 aufgenommen hat, auf den Hauptkondensator mit der erforderlichen Temperatur zum Kondensieren des Äthylens übertragen.The coolant circuit consists of a four-stage compressor 26, through the methane on one Pressure from 560 to 840 atm. is brought, also from the usual intercoolers (not shown) together with the aftercooler 27 and a heat exchanger 28 which the compressed Methane happens in countercurrent heat exchange with expanded methane. From the heat exchanger 28 the methane enters the heating coils 29 and 35 of the column 22 and then passes through the heating coil 23 of the contact chamber 6. The methane continues to pass through the heater 13, in which the gas that has to flow through the turbine 14 is preheated. That so yorge-cooled, liquefied and subcooled methane is then expanded by throttle valve 30 to about atmospheric pressure and the liquid formed in the process to the cylinder jacket 10 for cooling the main condenser 8 fed. The methane evaporated therein is combined with the methane vapor from column 22 and to the compressor 26 after it has passed the heat exchanger 28. To this Way, the cold that the methane has absorbed when the boiler 11 was heated, on the Transfer the main condenser with the required temperature to condense the ethylene.

Die Methanmenge, die notwendig ist, diesen Kreislauf zu starten, wird mit Hilfe des Hilfsgaszyklus gewonnen, der dabei so geführt wird, daß entweder reines Methan oder ein methanreiches Gas, aus welchem dann durch fraktionierte Verdampfung im Zylindermantel 10, wie später noch beschrieben, _ioo ein reines Methan gewonnen wird. Nachdem einmal eine genügende Menge Methan gewonnen ist, wird der Hilfsgaskreis auf seine normale Funktion geschaltet. The amount of methane that is necessary to start this cycle is obtained with the aid of the auxiliary gas cycle, which is guided in such a way that either pure methane or a methane-rich gas, from which then by fractional evaporation in the cylinder jacket 10, as will be described later, _io o a pure methane is obtained. Once a sufficient amount of methane has been obtained, the auxiliary gas circuit is switched to its normal function.

Wie vorher schon erwähnt, ist die Anreicherung von höher und niedriger siedenden Bestandteilen als Methan im Kältekreislauf zu vermeiden. Zur Entfernung der niedriger siedenden Bestandteile kann ein Separator hinter dem Methanexpansionsventil 30 eingeschaltet werden. Bevorzugterweise no werden jedoch die niedriger als Methan siedenden Bestandteile aus den Methan- und Äthylenrohfraktionen vor ihrer weiteren Behandlung abgetrennt. Eine solche diesbezügliche Reinigungsmaßnahme ist bereits für die Rohäthylenfraktion, wie sie im Kessel 11 mit Hilfe der Heizschlange 23 bewerkstelligt wird, beschrieben worden. Die Abscheidung der niedriger siedenden Bestandteile aus der Methanrohfraktion wird dadurch bewerkstelligt, daß man gasförmiges Methan in den Separator 12 einleitet. Wie in der Zeichnung gezeigt, wird eine kleine Menge komprimiertes Methangas aus dem Methankreislauf abgezogen und durch das Ventil 32 expandiert und, nachdem das expandierte Gas im Gegenstrom zum Hauptmethanstrom den Wärmeaustauscher 33 passiert hat, direkt der Rohmethan-As mentioned before, the enrichment is from higher and lower boiling components than methane in the refrigeration cycle. To remove the lower-boiling components a separator can be switched on downstream of the methane expansion valve 30. Preferably no however, the constituents from the methane and ethylene crude fractions which have a lower boiling point than methane separated before further treatment. Such a cleaning measure in this regard is already for the raw ethylene fraction, as done in the boiler 11 with the help of the heating coil 23 has been described. The separation of the lower boiling components from the The crude methane fraction is achieved in that gaseous methane is fed into the separator 12 initiates. As shown in the drawing, a small amount of compressed methane gas is released from the Methane circuit withdrawn and expanded through valve 32 and, after the expanded gas in Countercurrent to the main methane flow has passed the heat exchanger 33, directly the raw methane

fraktion im Separator 12 zugeführt. Das eingeleitete Methangas verflüssigt sich im kälteren Kondensat, und die dabei frei werdende latente Wärme treibt die niedriger siedenden Bestandteile, wie Kohlenmonoxyd und Wasserstoff, aus dem Kondensat aus.fraction in the separator 12 supplied. The methane gas introduced liquefies in the colder condensate, and the latent heat released in the process drives the lower-boiling components, such as carbon monoxide and hydrogen, out of the condensate.

Nachdem die niedriger siedenden Bestandteile eliminiert worden sind, wird das flüssige Methan aus dem Separator 12 durch die Leitung 36 dem oberen Teil der Kolonne 22 zugeführt, wo es als das vorerwähnte Rückflußkondensationsmittel dient, wobei es als solches gleichzeitig von höher siedenden Verunreinigungen befreit wird. Während diese Flüssigkeit die Kolonne herunterrinnt, schlägt es alles Äthylen, welches in den aufsteigenden Dämpfen enthalten ist, nieder, wobei gleichzeitig ein entsprechender Teil Methan verdampft.After the lower boiling components have been eliminated, the liquid methane becomes from the separator 12 through the line 36 to the upper part of the column 22, where it is as the aforesaid reflux condensing agent is used, and as such it is used at the same time of higher boiling points Impurities is freed. While this liquid runs down the column, beats it all of the ethylene, which is contained in the rising vapors, down, at the same time a corresponding part of methane evaporates.

Auf diese Weise ist es nun möglich, das am oberen Ende der Rektifizierkolonne erhaltene Methan praktisch frei von niedriger siedenden Bestandteilen zu erhalten und eine Anreicherung solcher Bestandteile im Methankältekreislauf zu xermeiden. In this way it is now possible to obtain the methane obtained at the upper end of the rectification column practically free of lower-boiling components and to avoid an accumulation of such components in the methane refrigeration cycle.

Die Ausscheidung von höher als Methan siedenden Bestandteilen im Kältezyklus wird soweit als möglich durch die bereits in der Kolonne 22 erfolgte Ausscheidung solcher Bestandteile, wie bereits beschrieben, vermieden.The excretion of components that boil higher than methane in the refrigeration cycle is as far as possible through the elimination of such constituents already carried out in the column 22 as already described, avoided.

Beim Starten der Anlage wie auch während des normalen Betriebes können höher siedende Bestandteile in den Kreislauf eintreten und dort sich anreichern, wodurch die Temperatur des siedenden Methans erhöht wird, demzufolge das Gas im Hauptkondensator 8 ungenügend gekühlt würde.When starting the system as well as during normal operation, components with a higher boiling point can occur enter the circuit and accumulate there, increasing the temperature of the boiling Methane is increased, as a result of which the gas in the main condenser 8 would be insufficiently cooled.

Aus diesem Grunde ist der Kühlmantel io, welcher diesen Kondensator umgibt, vorzugsweise mit Fraktioniereinsätzen ausgestattet, so daß das flüssige Methan fraktioniert verdampfen kann. Sollten irgendwie nennenswerte Mengen höher siedender Bestandteile im Kreislauf vorhanden sein, so würden diese Bestandteile an der Basis des Kühlzylinders des Kondensators angereichert werden. Eine solche angereicherte Fraktion wird dann durch die Leitung 31 in die Kolonne 22 übergeführt, wo sie in Methan und höher siedende Bestandteile geschieden wird.For this reason, the cooling jacket is io, which surrounds this condenser, preferably equipped with fractionation inserts, so that the liquid Methane can vaporize fractionally. Should somehow significant amounts of higher boiling points If components were present in the circuit, these components would be at the base of the cooling cylinder of the capacitor are enriched. Such an enriched fraction is then through the Line 31 is transferred to column 22, where it is separated into methane and higher-boiling components will.

In dem angeführten Beispiel ist die gleichzeitige Herstellung einer Methan- und einer Äthylenfraktion in einer einfachen Verbundkolonne beschrieben, wobei die Kolonne mit komprimiertem Methan beheizt wird und Rohfraktionen, wie sie aus dem Röhrenkühleraggregat erhalten werden, als Rückflußkondensationsmittel dienen. Auf diesem Weg wird ein Methan von genügender Reinheit für den Kältekreislauf erhalten und eine Äthylenfraktion mit 65 bis 85% Äthylen erzielt; der Fraktion sind hauptsächlich nur noch höher siedende Bestandteile, wie z. B. Äthan, und kleinere Mengen von Propylen und Kohlendioxyd usw. beigemengt.In the example given, the simultaneous production of a methane and an ethylene fraction described in a simple composite column, the column being heated with compressed methane is and crude fractions, as they are obtained from the tube cooler aggregate, as reflux condensation agent to serve. In this way a methane of sufficient purity for the refrigeration cycle and an ethylene fraction is obtained obtained with 65 to 85% ethylene; of the fraction are mainly only higher-boiling components, such as B. ethane, and smaller amounts of propylene and carbon dioxide, etc. added.

Wird eine Äthylenfraktion von höherer Konzentration und Reinheit verlangt, dann sind die Methan- und Äthylenfraktionen in zwei getrennten Kolonnen zu rektifizieren. In der ersten Kolonne wird das Methan aus den verschiedenen Rohfraktionen, wie sie aus dem Röhrenkühleraggregat anfallen, abgeschieden, während die auf diese Weise erhaltene rohe, methanfreie Äthylenfraktion in einer zweiten Kolonne weiter rektifiziert wird, wobei reines Äthylen einerseits und höher siedende Bestandteile andererseits erhalten werden. Eine solche zweite Kolonne wird vorteilhafterweise durch kondensierendes, reines Äthylen erhitzt, wobei die erhaltene Flüssigkeit als Rückrlußkondensationsmittel dient. Ein Teil des hergestellten Äthylens wird in einem Gegenstromaustauscher erwärmt und zum mindesten auf den Sättigungsdruck komprimiert, welcher der Temperatur der flüssigen Bestandteile mit höherem Siedepunkt, wie sie sich im Grunde der Kolonne ansammeln, entspricht, und als solches zum Teil in' den Kreislauf genommen.If an ethylene fraction of higher concentration and purity is required, then they are To rectify methane and ethylene fractions in two separate columns. In the first column the methane from the various raw fractions as they arise from the tubular cooler unit, deposited, while the crude, methane-free ethylene fraction obtained in this way in a second column is further rectified, with pure ethylene on the one hand and higher boiling point Components are obtained on the other hand. Such a second column is advantageous heated by condensing, pure ethylene, the resulting liquid being used as a reflux condensing agent serves. Part of the ethylene produced is heated in a countercurrent exchanger and compressed to at least the saturation pressure, which is the temperature of the liquid Components with a higher boiling point, as they basically accumulate in the column, corresponds to, and as such partly taken into the cycle.

Die methanfreie, flüssige Äthylenrohfraktion kann als solche in die zweite Rektifizierkolonne eingeführt werden oder kann ganz oder teilweise vor dieser Einführung verdampft werden.The methane-free, liquid ethylene crude fraction can be introduced as such into the second rectifying column or can be wholly or partially evaporated before this introduction.

Gestartet wird die Anlage vorteilhafterweise dadurch, indem man das aus dem gerade gekühlt werdenden Regenerator austretende Gas nochmals über die Druckpumpe 1 führt, wofür eine geeignete Verbindung mit dem Ventil 34 vorgesehen ist. Das Gas passiert dann den Reinigungsregenerator, d. h. der Betrieb läuft in einem geschlossenen Kreis. Zum Ausgleich irgendwelcher Verluste ist nur eine kleine Menge von Rohgas zusätzlich erforderlich. Um mögliche Schwierigkeiten durch feste Niederschläge von Wasser oder Kohlensäure zu vermeiden, ist es wünschenswert, diese Stoffe aus der Gasmischung, die zum Starten verwendet wird, vorher zu entfernen, weil sie sonst in andere Teile der Anlage verschleppt werden, wo sie während des normalen Betriel>es nicht mehr verdampft werden können.The system is advantageously started by the fact that it has just been cooled the regenerator leading out gas again via the pressure pump 1, for which a suitable one Connection to the valve 34 is provided. The gas then passes through the purge regenerator, i. H. the operation runs in a closed circuit. To make up for any losses there is only one small amount of raw gas additionally required. To avoid possible difficulties due to solid precipitation To avoid water or carbon dioxide, it is desirable to remove these substances from the Gas mixture, which is used for starting, must be removed beforehand, otherwise it will be in other parts the system, where they are no longer evaporated during normal operation can.

Vor ihrer Einführung in den Reinigungsregenerator sind die Gase, welche erfindungsgemäß behandelt werden sollen, von evtl. vorhandenen Stickstoffoxyden zu reinigen, um die Bildung von Schmieren in der Anlage zu vermeiden. Das Rohgas bzw. wenigstens das Hilfsgas kann auch von Schwefelwasserstoff gereinigt werden.Before being introduced into the cleaning regenerator, the gases are treated according to the invention are to be cleaned of any nitrogen oxides that may be present in order to prevent the formation of Avoid smearing in the system. The raw gas or at least the auxiliary gas can also be from Hydrogen sulfide can be purified.

Naphthaline werden zum großen Teil im Nachkühler 2 der Druckpumpe 1 kondensiert. Die Naphthaline werden dort in Lösung gehalten oder bei Anwendung entsprechender Lösungsmittel vollkommen aus dem Gas ausgeschieden.Most of the naphthalenes are condensed in the aftercooler 2 of the pressure pump 1. the Naphthalenes are kept in solution there or, if the appropriate solvents are used, completely excreted from the gas.

Die Füllkörper der Regeneratoren sollten vorzugsweise aus Aluminium bestehen, welches durch die Gasbestandteile nicht angegriffen wird, während für die anderen Teile Stahl oder Kupfer bzw. verzinntes Kupfer geeignet ist.The fillers of the regenerators should preferably consist of aluminum, which is through the gas components are not attacked, while steel or copper or tin-plated for the other parts Copper is suitable.

Claims

Patent claims:

i. Process for the separation of ethylene from a carbonated gas mixture with the help of periodically alternating regenerators, in which by a regenerator or by a battery of such regenerators

a first purification of the gas mixture is effected and the ethylene subsequently by j further cooling and rectification of the [from this regenerator or battery j gas escaping from such regenerators is separated off, the remaining ethylene-free Gas is used to cool down the other regenerator or the other battery of such regenerators, characterized in that the

ίο The gas mixture is passed through the cooling regenerator (3 °) until the temperature of this regenerator has risen so high that as little ethylene as possible is retained in it, but not so high that problems caused by λ ^{τ due to too much escaping carbon dioxide} Precipitation of solid carbonic acid can be caused in the subsequent part of the process.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the regenerator from the cooling

(3 ⁰ ) escaping gas is brought into contact (6) with a liquid of low temperature in order to eliminate so much carbonic acid from the gas that difficulties due to the formation of solid carbonic acid are avoided when the gas is subsequently cooled.

3. The method according to claim 2, characterized in that the contact chamber (6), in which the gas is brought together with a liquid, is dimensioned so that the The liquid contained therein is sufficient for the composition of the gas flowing out of it essential to standardize.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the contact chamber

(6) is dimensioned so that the heat capacity of the liquid contained therein combined with the chamber itself is so large that the temperature of the gas flowing out of it becomes pretty uniform.

5. The method according to any one of claims 2, 3 or 4, characterized in that the liquid, with which the gas is brought into contact, a raw Äthylenrohkondensat, which is from the gas in one or more coolers (7,8,9), of which at least one is used as a reflux condenser (8) works, is condensed.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the gas mixture is initially compressed to a pressure which is essentially not higher than necessary to the condensates retained in the regenerator (3 *) that is being cooled during cooling not to prevent this regenerator from evaporating.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that a substantial part of the cold necessary to carry out the process adiabatic expansion of the gas from which the ethylene has already been separated will.

8. A method according to any one of the preceding Claims, characterized in that a substantial part of the necessary cold is obtained from a refrigerant circuit which absorbs the heat from the condensation of the ethylene from the cooling regenerator leaving gas has arisen, and gives off to the ethylene-containing condensate.

9. The method according to claim 8, characterized in that the separated from the gas mixture Methane itself is used as a refrigerant in such a cycle.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that part of the to. treating raw gas is branched off from the main stream, freed of any carbon dioxide that may be present, cooled and finally mixed with the main amount of the gas leaving the cooling regenerator in order to reduce the temperature difference between the cooling regenerator (3 ") and the regenerator (3 ⁶ ) that is being cooled.

11. The method according to claim 10, characterized characterized in that the part of the raw gas branched off from the main flow to a higher one Pressure as the main gas stream is compressed that from the compressed gas of the partial stream the carbonic acid is removed and that the partial flow after precooling in a heat exchanger by adiabatic expansion brought to approximately the temperature of the cooling regenerator (3 °) leaving gas will.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the raw gas mixture flows through the regenerators (3 ^e ) from bottom to top, the free cross section of the filler bodies of the regenerators being so large that the condensates formed as a result of the cooling of the gas downwards can flow.

13. A method according to any of the preceding Claims, characterized in that the temperature of the cold, the regenerator (3 *) for cooling again supplied gas is regulated in such a way that it is at its highest is at the beginning of the cooling period and decreases at the end of this period.

14. A method according to any one of the preceding Claims, characterized in that ethylene of impurities such as 115-methane, Propylene, etc., with a higher or lower boiling point than ethylene in an or a plurality of rectifying columns (22) is cleaned, the rectifying columns at their Base or at other places can also be heated outside by iao.

15. The method according to claim 14, characterized characterized in that for the production of a concentrated and purified ethylene fraction and a mainly pure methane fraction tas a composite rectification column is used.

16. The method according to claims 14 and 15, characterized in that part of the methane required for the refrigeration cycle comes from a crude fraction obtained by slightly cooling the mainly ethylene-free Gas is obtained, the condensate obtained being purified in the rectification column.

17. The method according to any one of claims 9 or 14 to 16, characterized in that that higher-boiling impurities contained in the cycle methane continue to do so be deducted that a liquid residue that is enriched in these components is, is removed, said liquid residue by fractional evaporation in the refrigerator jacket of a condenser (10, 8) is obtained, which cools the ethylene-containing gas.

18. The method according to claim 16, characterized in that that before the introduction into the rectification column from fractions by heating components with a lower boiling point be expelled as methane.

19. The method according to claim 17, characterized in, that the heating is accomplished by introducing gaseous methane into the raw methane fraction.

Referred publications:
German patents Xr. 527479, 666578, 620077, 7 ² S ¹ S / -

1 sheet of drawings

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