Claims (2)
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Verfahren zur Tieftemperatur-Rektifikation eines Durch die erfindungsgemäße Herstellung eines käl-Process for the low-temperature rectification of a By the inventive production of a cold
Gasgemisches, bei dem das zu zerlegende Gas- teren und eines wärmeren Speisestromes wird ohne
gemisch in zwei Teilströme verschiedenen spezifischen zusätzliche Exergiezufuhr erreicht, daß sich die Rek-Hüssigkeitsgehaltes
aufgeteilt und der Teilstrom mit tifikationslinien in zwei Punkten unterhalb der Gleichdem
höheren Flüssigkeitsgehalt einige Böden ober- 5 gewichtskurve schneiden, die Rektifikation somit
halb der Einspeisestelle des Teilstromes mit dem möglich ist. In F i g. 2 ist ζ die Zusammensetzung des
niedrigeren Flüssigkeitsgehalt in eine Rektifikations- zu zerlegenden Gasgemisches und FID das Verhältkolonne
entspannt wird. nis Flüssigkeitsmenge zu Dampfmenge eines Teil-Bekanntlich
läßt sich die Rektifikation leichter stromes. Die beiden aus dem zu zerlegenden Gasdurchführen,
wenn man das zerlegende Gasgemisch io gemisch hergestellten Naßdampfströme haben beim
vor Eintritt in die Kolonne in zwei Teilströme mit Eintritt in die Kolonne zwar die gleiche Zusammenverschiedenem
Flüssigkeitsgehalt aufteilt. Dies wird Setzung und zusammen auch die gleiche Energie
erreicht, indem der eine Teilstrom durch eine (Enthalpie) wie der unauf geteilte Gasstrom, sie haben
Wärmequelle erwärmt und der andere durch eine aber eine größere Exergie als ein ohne Aufteilung
Kältequelle abgekühlt wird. Der erste Teilstrom be- 15 entspannter Speisestrom. Entsprechend ihrem untersteht
dann aus flüssigkeitsarmem Naßdampf, der schiedlichen Verhältnis von Flüssigkeitsmenge zu
zweite aus flüssigkeitsreichem Naßdampf. Der zweite Dampfmenge haben sie unterschiedliche Temperatu-Teilstrom
wird einige Böden oberhalb des ersten in ren. Die nicht umkehrbare Drosselung des zu zerdie
Rektifikationskolonne geleitet. legenden Gasgemisches auf Kolonnendruck wird Bei diesem Verfahren wird mit der erwähnten 20 durch die Aufteilung reversibler durchgeführt, so daß
Wärme- und Kältequelle dem zu zerlegenden Gas- weniger Arbeitsfähigkeit bei der Drucksenkung vergemisch
Exergie zugeführt. Die Erfindung hat die lorengeht und so mehr Exergie für die Rektifikation
Aufgabe, ein Rektifikationsverfahren mit Speise- zur Verfügung steht.Gas mixture in which the gas to be broken down and a warmer feed stream is achieved without a mixture in two partial streams of different specific additional exergy supply, so that the rec-liquid content is divided and the partial stream is divided into two points below the level of the higher liquid content a few floors above. 5 cut weight curve, the rectification half of the feed point of the partial flow with which is possible. In Fig. 2 is ζ the composition of the lower liquid content in a rectification gas mixture to be separated and FID the ratio column is expanded. nis amount of liquid to amount of vapor of a part-It is well known that rectification is easier to stream. The two wet steam streams produced from the gas to be broken down, when the gas mixture to be broken down is mixed, have the same liquid content, which is different together before entry into the column, into two substreams with entry into the column. This is achieved by settling and together also the same energy, in that one partial flow is heated by a (enthalpy) like the undivided gas flow, they have a heat source and the other is cooled by a greater exergy than a cold source without a split. The first partial flow is a relaxed feed flow. According to their subordinate to then from low-liquid wet steam, the different ratio of the amount of liquid to the second from liquid-rich wet steam. The second amount of steam they have different temperatu-partial flow is some trays above the first in ren. The irreversible throttling of the rectification column passed to the rectification column. In this process, the above-mentioned 20 is carried out more reversibly due to the division, so that the heat and cold source are mixed with exergy when the pressure is reduced, so that the heat and cold source are mixed with the gas to be separated. The invention has the problem and so more exergy for the rectification, a rectification process with food is available.
Stromaufteilung durchzuführen, ohne daß dem Speise- Fig. 3 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren mitCarry out current division without the feed Fig. 3 shows the method according to the invention
strom Exergie zugeführt werden muß, wobei unter 25 einer Aufteilung des Speisestromes in drei Teilströme.
Exergie der Teil der Energie verstanden wird, der Es wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie
sich in Arbeit verwandeln läßt (technische Arbeits- in Fig. 1, soweit es sich um gleiche Anlagenteile
fähigkeit). handelt. Das Gasgemisch 12 wird zunächst in zweiflow exergy must be supplied, with a division of the feed flow into three sub-flows under 25.
Exergy that part of the energy is understood that the same reference numerals have been used as
can be transformed into work (technical work in Fig. 1, as far as the same system parts
capability). acts. The gas mixture 12 is initially in two
Dies wird dadurch erreicht, daß der eine Teilstrom Teilströme aufgeteilt. Der erste wird im Drosselnach
seiner Entspannung Kälte an den anderen Teil- 30 ventil 1 auf Kolonnendruck entspannt, im Wärmestrom
abgibt und dann in die Kolonne geleitet wird, austauscher 2 angewärmt und über Leitung 3 in die
während der andere, nunmehr abgekühlte Teilstrom Rektifizierkolonne 4 geleitet. Der zweite wird im
ebenfalls entspannt wird und einige Böden oberhalb Wärmeaustauscher 2 abgekühlt und dann erneut in
des ersten Teilstromes in die Kolonne strömt. zwei Teilströme aufgeteilt. Von diesen wird der eineThis is achieved in that one partial flow divides partial flows. The first will be in Drosselnach
its relaxation cold on the other part valve 1 relaxed to column pressure, in the heat flow
releases and is then passed into the column, heated exchanger 2 and via line 3 in the
while the other, now cooled, substream is passed to rectification column 4. The second is in the
is also relaxed and cooled some floors above heat exchanger 2 and then again in
of the first substream flows into the column. split two streams. Of these, the one will be
Eine geringfügige Verbesserung dieses Verfahrens 35 im Drosselventil? auf Kolonnendruck entspannt, woläßt
sich dadurch erreichen, daß der zweite ab- bei er sich abkühlt, im Wärmeaustauscher 8 wieder
gekühlte Teilstrom vor dem Entspannen ebenfalls etwas erwärmt und über Leitung 9 einige Böden
in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen der oberhalb der Zuflußstelle des ersten Teilstromes in
eine wiederum nach Entspannung Kälte an den an- die Rektifizierkolonne 4 geleitet. Der andere wird im
deren abgibt und in die Kolonne geht, und der an- 40 Wärmeaustauscher 8 abgekühlt, im Drosselventil 10
dere danach ebenfalls entspannt und einige Böden auf Kolonnendruck entspannt und über Leitung 11 in
weiter oben in die Kolonne geführt wird. die Rektifizierkolonne 4 geleitet. Dies ist der kältesteA slight improvement to this method 35 in the throttle valve? relaxed at column pressure, wolasst
can be achieved by the fact that the second cools down again in the heat exchanger 8
cooled partial stream also warmed up somewhat before the expansion and some floors via line 9
is divided into two substreams, of which the one above the inflow point of the first substream in
one in turn, after relaxation, passed cold to the other rectifying column 4. The other will be in
which emits and goes into the column, and the adjacent heat exchanger 8 is cooled in the throttle valve 10
which then also relaxed and some trays relaxed to column pressure and via line 11 in
is passed further up in the column. the rectification column 4 passed. This is the coldest
Die Erfindung wird nun an Hand eines Beispiels, Teilstrom mit dem höchsten Flüssigkeitsgehalt. Er
der Zerlegung eines Zweistoffgemisches, näher erläu- wird deshalb einige Böden höher als die beiden antert.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf 45 deren Teilströme in die Rektifizierkolonne 4 geführt.
Zweistoffgemische beschränkt. In der Zeichnung zeigt Als praktisches Beispiel für die Anwendung desThe invention is now based on an example, partial flow with the highest liquid content. He
the decomposition of a two-component mixture, which is why a few floors higher than the two are explained in more detail.
The invention is of course not directed to the rectification column 4 on the substreams thereof.
Limited two-component mixtures. The drawing shows As a practical example of the application of the
Fi g. 1 das Verfahrensschema einer Aufteilung in erfindungsgemäßen Verfahrens sei die Zerlegung
zwei Teilströme, eines Gemisches aus 50 Molprozent N2 und 50 MoI-Fi g. 1 the process scheme of a division in the process according to the invention is the separation of two substreams, a mixture of 50 mol percent N 2 and 50 mol
Fig. 2 das zugehörige McCabe-Thiele-Diagramm prozent CH4 genannt (Stickstoffentfernung aus Erd-
und 50 gas). Der kostensparende Doppelsäulenprozeß, wie erFig. 2 the associated McCabe-Thiele diagram called percent CH 4 (nitrogen removal from natural and 50 gas). The cost-saving twin pillar process, like him
Fig. 3 das Verfahrensschema einer Aufteilung in für die Luftzerlegung bekannt ist, läßt sich trotz des
drei Teilströme. hohen CH4-Gehaltes durchführen, indem der für dieFig. 3 is the process scheme of a division in known for the air separation, can be despite the three partial flows. high CH 4 content by using the
Nach F i g. 1 wird das zu zerlegende Gasgemisch Niederdrucksäule vorgesehene Speisestrom aufgeteilt
12 in zwei Teilströme aufgeteilt. Der erste gelangt wird. Der Speisestrom für die Niederdrucksäule ist
nach Entspannung im Drosselventil I und Anwär- 55 das flüssige Rohmethaö aus dem Sumpf der Mittelmung
im Wärmeaustauscher 2 als flüssigkeitsarmer drucksäule. Ohne diese Aufteilung könnte das
Naßdampf 3 in die Rektifizierkolonne 4. Der zweite N2/CH4-Gemisch nur unter Mitwirkung eines Kreis-Teilstrom
wird zunächst im Wärmeaustauscher 2 ab- laufes in reines Methan und reinen Stickstoff zerlegt
gekühlt, dann im Drosselventil 5 entspannt und ge- werden.According to FIG. 1, the gas mixture to be broken down is divided into the feed stream provided for the low-pressure column, 12 divided into two substreams. The first arrives. The feed flow for the low-pressure column is after expansion in the throttle valve I and an increase in the liquid raw methaö from the sump of the averaging in the heat exchanger 2 as a low-liquid pressure column. Without this division, the wet steam 3 could enter the rectification column 4. The second N 2 / CH 4 mixture, only with the assistance of a circuit substream, is first cooled in the heat exchanger 2, broken down into pure methane and pure nitrogen, then released in the throttle valve 5 and become.
langt als flüssigkeitsreicher Naßdampf 6 einige Böden 60 τ»,,+=«+™««·™,··,.!,»,as liquid-rich wet steam 6 reaches some bottoms 60 τ »,, + =« + ™ «« · ™, ··,.!, »,
ι. t. it. j % α ο j. 11 j j. m ·, f" ■ .Patentansprüche:ι. t. it. j % α ο j. 11 j j. m ·, f "■. Patent claims:
oberhalb der Zuflußstelle des ersten Teilstromes in r above the inflow point of the first substream in r
die Rektifizierkolonne 4. 1. Verfahren zur Tieftemperatur-Rektifikationthe rectification column 4. 1. Process for low-temperature rectification
Im zugehörigen McCabe-Thiele-Diagramm nach eines Gasgemisches, bei dem das zu zerlegendeIn the associated McCabe-Thiele diagram for a gas mixture in which the
Fig. 2 erkennt man, daß eine Rektifikation ohne Gasgemisch in zwei Teilströme verschiedenen
Speisestromaufteilung oder zusätzliche Kolonnen- 65 spezifischen Flüssigkeitsgehaltes aufgeteilt undFig. 2 shows that a rectification without a gas mixture in two different substreams
Feed stream distribution or additional column 65 specific liquid content and divided
kopfkühlung und Kolonnenfußheizung nicht möglich der Teilstrom mit dem höheren Flüssigkeitsgehalthead cooling and column foot heating not possible the partial flow with the higher liquid content
ist, da sich die zwei äußeren Rektifikationslinien jen- einige Böden oberhalb der Einspeisestelle desis because the two outer rectification lines are located a few floors above the feed point of the
seits der Gleichgewichtskurve im Punktet schneiden. Teilstromes mit dem niedrigeren Flüssigkeits-cut on the side of the equilibrium curve at the point. Partial flow with the lower liquid
gehalt in eine Rektifizierkolonne entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eine
Teilstrom nach seiner Entspannung Kälte an den anderen Teilstrom abgibt und dann in die
Kolonne geleitet wird, während der andere, nunmehr abgekühlte Teilstrom ebenfalls entspannt
wird und einige Böden oberhalb des ersten Teilstromes in die Kolonne strömt.content is relaxed in a rectifying column, characterized in that the one
Partial flow releases cold to the other partial flow after its relaxation and then into the
Column is passed, while the other, now cooled substream is also expanded
and some trays above the first substream flows into the column.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite abgekühlte Teilstrom
vor dem Entspannen ebenfalls in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen der eine
wiederum nach Entspannung Kälte an den anderen abgibt und in die Kolonne geht und der andere
danach ebenfalls entspannt und einige Boden weiter oben in die Kolonne geführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the second cooled partial flow
is also divided into two substreams prior to expansion, one of which
again after relaxation gives off cold to the other and goes into the column and the other
then also relaxed and a few trays is passed further up in the column.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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