DE1053010B

DE1053010B - Process for the purification of a gaseous mixture, the components of which have different boiling points

Info

Publication number: DE1053010B
Application number: DEC11662A
Authority: DE
Inventors: Warren Jacob Fuchs; Robert David Rayfiel; Edward Sherrill Roberts
Original assignee: Chemical Construction Corp
Current assignee: Chemical Construction Corp
Priority date: 1954-08-06
Filing date: 1955-08-06
Publication date: 1959-03-19

Description

Verfahren zur Reinigung einer gasförmigen Mischung, deren Komponenten verschiedene Siedepunkte haben Die Erfindung betrifft die Trennung von Gasmischungen bei tiefen Temperaturen. Mehr im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf die Aufspaltung oxydierter Kohlenwasserstoff-Brenngasmischungen in eine » Stickstoff «-Fraktion und in eine » Wasserstoff-Stickstoffvr-Fraktiou, wie sie zur Ammoniaksynthese verwendet werden kann. Process for purifying a gaseous mixture, its components have different boiling points The invention relates to the separation of gas mixtures at low temperatures. More specifically, the invention relates to splitting oxidized hydrocarbon fuel gas mixtures into a "nitrogen" fraction and in a "hydrogen-nitrogen fraction" as used in the synthesis of ammonia can be.

Die Trennung einer normalerweise gasförmigen Mischung, beispielsweise von Luft, in ihre Bestandteile kann bekanntlicherweise so vorgenommen werden, daß man ein Beschickungsgas komprimiert und vorkühlt und einen Teil der Mischung bei dem ursprünglichen Druck durch Wärmeaustausch mit den kalten abgetrennten Produkten verfliissigt, einen änderen Teil unter Abgabe von Arbeit ausdehnen läßt, beide Teile in einem gemeinsamen Fraktionierungsturm bei geringem Druck fraktioniert und dann die endgültigen Produkte zurückfiihrt. The separation of a normally gaseous mixture, for example of air, in its constituent parts, can, as is known, be made in such a way that a feed gas is compressed and precooled and a portion of the mixture is added the original pressure through heat exchange with the cold separated products liquefied, let another part expand with submission of work, both parts fractionated in a common fractionation tower at low pressure and then returns the final products.

Die Vorkühlung wird durch zwei oder mehr Regeneratoren in periodisch wechselnden Kreisläufen zwischen dem ankommenden Beschickungsgas und den rückströmenden Produkten vorgenommen. In derartigen Regeneratoren wird auch Wasser, Kohlendioxyd u. dgl. entfernt, die sich an den Oberflächen der Regeneratorfüllung abscheiden, wenn das Beschickungsgas gekühlt wird, und die dann während des Kreislaufes wieder verdampft werden, um ein häufiges Auftauen zu vermeiden. The pre-cooling is carried out periodically by two or more regenerators alternating cycles between the incoming feed gas and the returning gas Products made. Such regenerators also contain water, carbon dioxide and the like removed, which are deposited on the surfaces of the regenerator filling, when the feed gas is cooled, and then again during the cycle evaporated to avoid frequent thawing.

Der Wärmeaustausch zwischen den abwechselnden Strömen hängt vom Wärmespeicherungsvermögen der Regeneratorfüllung ab. Die Regeneratoren haben daher den entschiedenen Nachteil, daß die ankommenden und die austretenden Ströme niemals gleichzeitig miteinander über eine gemeinsame Wänneaustauschgrenze in thermischer Berührung stehen, und aus diesem Grund beeinflußt die Kreislaufzeit im Regenerator sowohl den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung als auch die Menge der abgeschiedenen, in den Regeneratoren angesammelten Verunreinigungen. The heat exchange between the alternating flows depends on the heat storage capacity the replenisher filling. The regenerators therefore have the distinct disadvantage that the incoming and outgoing currents are never simultaneous with each other are in thermal contact via a common heat exchange limit, and off For this reason, the cycle time in the regenerator affects both the efficiency the heat transfer as well as the amount of deposited in the regenerators accumulated impurities.

Es wurde bereits vorgeschlagen, daß man einen selbstreinigenden Wärmeaustauscher, der einen gleichzeitigen Wärmeaustausch zwischen den Führungen für das im Gegenstrom strömende Beschickungsgas und die kalten zurückströmenden Produkte ermöglicht, zum Vorkühlen der gasförmigen Mischung verwenden solle. Der Austauscher weist eine Mehrzahl paralleler Strömungsbahnen für das in den Führungen enthaltene Medium auf. It has already been suggested that a self-cleaning heat exchanger, the simultaneous heat exchange between the guides for the countercurrent flowing feed gas and the cold returning products allows to Pre-cooling the gaseous mixture should be used. The exchanger has a plurality parallel flow paths for the medium contained in the guides.

Die Bahnen grenzen so aneinander, daß eine metallische Berührung über die gesamte Kontaktlänge des Austauschers vorhanden ist. In gleicher Weise sind die verschiedenen Führungen bzw. Führungskanäle durch metallische Zwischenwände miteinander verbunden. Die selbstreinigenden Austauscher dieser Art sind durch eine rasche Wärmeübertragung und einen hohen thermischen Wirkungsgrad gekennzeichnet, die durch die Kreislaufzeit nicht beeinflußt werden, weil sie nur in geringem Maße von der Wärmespeicherung im Metall abhängen. The tracks adjoin each other in such a way that a metallic contact is present over the entire contact length of the exchanger. In the same way are the various guides or guide channels through metallic partitions connected with each other. The self-cleaning exchangers of this type are through a characterized by rapid heat transfer and high thermal efficiency, which are not influenced by the cycle time because they are only to a small extent depend on the heat storage in the metal.

Derartige Austauscher werden meist zur Entfernung aller höhersiedenden Verunreinigungen aus dem Beschickungsgas verwendet. Diese Entfernung erfolgt durch eine periodisch abwechselnde Strömung des warmen ankommenden Beschickungsgases und des rückwärts strömenden Gases in wenigstens zwei Fuhrungen des Austauschers. Während einer Hälfte des Kreislaufes, wenn das Beschickungsgas gekühlt wird, werden Wasser, Kohlendioxyd und andere Verunreinigungen ausgefällt und in fester oder flüssiger Phase auf den Metalloberflächen der Führungen gesammelt, durch welche das Beschickungsgas strömt. Bevor diese Ansammlungen diese Führungen verstopfen, werden die im Gegenstrom strömenden Beschickungsgasströme und die zurückströmenden kalten Gasströme ausgetauscht, so daß das kalte Gas über die angesammelten Abscheidungen strömt, um diese wieder zu verdampfen. In der Zwischenzeit wird das Beschickungsgas gekühlt, und die darin enthaltenen Verunreinigungen werden auf den Metalloberflachen der anderen Führungen niedergeschlagen, durch welche das zurückströmende kalte Gas vorher geströmt ist. Die Wiederverdampfühg der Verunreinigungen, die sich vorher in den Führungen niedergeschlagen haben, erfolgt durch das kalte abgetrermtê Gas, dessen Wiedergewinnung in reinem Zustand unerwünscht ist, obgleich ein Strom des gewünschten zizrückstiömenden gasförmigen Produktes durch eine getrennte, nur in einer Richtung zu durchströmende Leitung des gleichen Austäuschers strömen kann, um die Kälte daraus abzuziehen ; Es sind auch bereits Verfahren bekanntgeworden, bei denen ein dritter, den Wärmeaustauscher beaufschlagender gasförmiger Strom durch Entspannung abgekühlt und dem zweiten gasförmigen Strom zugegeben wird. Bei diesem Verfahren enthält jedoch das Produktgas Kohlendioxyd und Wasserdampf, die sich in dem Umkehrwärmeaustauscher, durch den vorher Luft geströmt war, niedergeschlagen haben. Weiterhin ist auch schon bekannt, auf der Tieftemperaturseite eines Umkehrwärmeaustauschers eine zusätzliche Umschalteinrichtung vorzusehen, durch die eine Wiederverdampfung der Verunreinigungen erzielt werden soll. Jedoch kann auch durch eine Umschalteinrichtung kein völlig reiner Produktstrom erzielt werden.Such exchangers are mostly used to remove all higher boiling points Impurities from the feed gas are used. This removal is done by a periodically alternating flow of the warm incoming feed gas and of the backward flowing gas in at least two guides of the exchanger. While one half of the cycle, when the feed gas is cooled, water, Carbon dioxide and other impurities are precipitated and in solid or liquid Phase collected on the metal surfaces of the guides through which the feed gas flows. Before these accumulations clog these guides, they are countercurrent flowing feed gas streams and the returning cold gas streams exchanged, so that the cold gas flows over the accumulated deposits to bring them back again to evaporate. In the meantime, the feed gas is cooled, and those in it Contaminants will appear on the metal surfaces of the other guides down through which the returning cold gas previously streamed is. The re-evaporation of the impurities that were previously in the guides precipitated, is done by the cold separated gas, its recovery in the pure state is undesirable, although a stream of the desired zizrefriömenden gaseous product by a separate, only one-way flow Line of the same exchanger can flow to withdraw the cold therefrom; Processes have also already become known in which a third, the heat exchanger applied gaseous stream cooled by relaxation and the second gaseous Electricity is added. In this process, however, the product gas contains carbon dioxide and water vapor residing in the reversing heat exchanger through which air previously passed was knocked down. Furthermore, it is already known on the low-temperature side a reversing heat exchanger to provide an additional switching device by which a re-evaporation of the impurities is to be achieved. However can a completely pure product stream cannot be achieved even with a switching device.

Die vorliegende Erfindung richtet sich unter anderem auf die Ausbildung derartiger Bedingungen, die für die vollständige Wiederverdampfung der Verunreinigungen erforderlich sind, die sich in den Kälteaustauschern niedergeschlagen haben. Diese Bedingungen hängen vom Gasvolumen ab, in das die Abscheidungen verdampft werden und von dem sie aufgenommen werden können, und von einem ausreichenden Dampfdruck der abgeschiedenen Verunreinigungen, der durch die Temperatur des rückströmenden kalten Gases in dem Gebiet dieser abgeschiedenen Verunreinigungen bestimmt wird. Im allgemeinen werden die Verunreinigungen üblicherweise bei einer bestimmten Temperatur abgeschieden und bei einer etwas geringeren Temperatur entfernt. Je geringer daher die Differenz zwischen diesen beiden Temperaturen ist, um-so größer ist die Geschwindigkeit der Wiederverdampfung. The present invention is directed to education, among other things such conditions necessary for the complete re-evaporation of the impurities are required that have precipitated in the cold exchangers. These Conditions depend on the volume of gas into which the deposits are vaporized and from which they can be absorbed, and of sufficient vapor pressure the separated impurities caused by the temperature of the backflow cold gas in the area of these deposited impurities is determined. In general, the impurities are usually at a certain temperature deposited and removed at a slightly lower temperature. The lower therefore the difference between these two temperatures, the greater the speed of re-evaporation.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, dafür zu sorgen, daß man derartige kleine Temperaturdifferenzen in jeder gewünschten Zone eines im Gegenstrom arbeitenden, selbstreinigenden Austauschers oder Regenerators erhält, in dem die Verdampfung verfestigter höhersiedender Verunreinigungen durchgeführt wird. One aim of the present invention is to provide that such small temperature differences in each desired zone of an im Counter-current, self-cleaning exchanger or regenerator, in which the evaporation of solidified higher boiling impurities is carried out will.

Andere Ziele und Vorteile erkennt man aus der folgenden Beschreibung.Other goals and advantages can be seen from the description below.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Abtrennung eines kleineren Anteils, etwa 5 bis 20°/o, des komprimierten, im folgenden als Synthesegas bezeichneten Gases aus einer getrennten Führung eines Austauschers bei einem vorbestimmten Temperaturniveaü. The inventive method relates to the separation of a smaller one Share, about 5 to 20%, of the compressed, hereinafter referred to as synthesis gas Gas from a separate line of an exchanger at a predetermined temperature level.

Diesen Anteil läßt man dann ausdehnen, so daß die e nötige Abkühlung unter Arbeitsabgabe entsteht.This portion is then allowed to expand, so that the necessary cooling arises under work delivery.

Das ausgedehnte Gas wird dann in das kalte verunreinigte Gas, im folgenden als Abgas bezeichnet, in einem oder verschiedenen Punkten des Verfahrens eingeleitet. The expanded gas is then converted into the cold contaminated gas, im hereinafter referred to as exhaust gas, in one or several points of the process initiated.

Zum ersten kann es zu dem Abgas gegeben werden, unmittelbar nachdem dieses aus einer Fraktionierungskolonne abgezogen wurde. Zum zweiten kann dieses expandierte Gas zu dem Abgas gegeben werden, nachdem dieses letztere durch einen Unterkühler geführt wurde.First, it can be added to the exhaust immediately after this was withdrawn from a fractionation column. Second, this can expanded gas to be added to the exhaust gas after this latter through a Subcooler was performed.

Zum dritten kann das expandierte Gas direkt in die Führung eingeleitet werden, durch welche das Abgas vorher strömte. Irgendwelche angesammelten Verunreinigungen, die bei dem Reinigungskreislauf übrigbleiben, werden durch das expandierte Gas vollkommen entfernt. Das expandierte Gas wird dann mit Vorteil wieder komprimiert und zu dem ankommenden Be- schickungsgas gegeben. Zum vierten kann das expandierte Gas in eine getrennte, nur in einer Richtung durchströmbare Führung im Austauscher geleitet werden, um Wärme aus diesem System abzuziehen. Anschließend wird das so erwärmte expandierte Gas komprimiert. Das komprimierte gasförmige Produkt wird dann gekühlt und zu dem Synthesegas geleitet, das aus dem Kälteaustauscher ausströmt.Third, the expanded gas can be introduced directly into the duct through which the exhaust gas previously flowed. Any accumulated impurities, those left over from the cleaning cycle are made perfect by the expanded gas removed. The expanded gas is then compressed again and to the advantage incoming Charge gas given. Fourth, the expanded gas can be converted into a separate, only one-way flow-through guide in the exchanger to extract heat from this system. Then the so heated expanded gas compressed. The compressed gaseous product is then cooled and fed to the synthesis gas flowing out of the cold exchanger.

Zum besseren Verständnis des Wesens und des Gegenstandes dieser Erfindung wird sie im folgenden an Hand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben, in denen eine Vorrichtung dargestellt ist, mit der man das erfindungsgemäße Verfahren durchführen kann. Obwohl der selbstreinigende Austauscher in dei Zeichnung nur als einzelner Austauscher dargestellt ist, so können doch mehrere Austauscher, entweder in Reihe oder parallel, verwendet werden. Die Erfindung kann auf irgendeine normalerweise gasförmige Mischung angewandt werden. Typische Gase sind z. B. Luft, Generatorgas und eine gasförmige Mischung, die man bei der Oxydation von Kohlenwasserstoffbrennstoffen durch Luft erhält und die insbesondere für eine Ammoniaksynthese u. dgl. brauchbar ist. To better understand the nature and object of this invention it is described in detail below with reference to the drawings in which an apparatus is shown with which one can carry out the method according to the invention can. Although the self-cleaning exchanger in the drawing only as a single one Exchanger is shown, so can several exchangers, either in series or in parallel. The invention can be applied to any normally gaseous mixture can be applied. Typical gases are e.g. B. air, generator gas and a gaseous mixture produced in the oxidation of hydrocarbon fuels obtained by air and which are particularly useful for an ammonia synthesis and the like is.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform erkennt man, wie ein nach rückwärts strömendes Synthesegas bei einer mittleren Temperatur auf einem nur in einer Richtung zu durchströmenden Weg aus dem Austauscher abgezogen wird. Man läßt dieses Gas dann entspannen und führt es an einer Stelle in den Abgasstrom ein, die vor dessen Einleitung in einen Unterkühler liegt. In the embodiment shown in Fig. 1 you can see how a backward flowing synthesis gas at a medium temperature on one only is withdrawn from the exchanger in one direction to be flown through. Man then lets this gas relax and introduces it at one point into the exhaust gas flow, which is before its introduction into a subcooler.

Fig. 2 zeigt gegenüber der Fig. 1 eine abgeänderte Ausführungsform in einem Fließschema, wobei expandiertes Gas an einer Stelle in den Abgasstrom eingeleitet wird, die entweder vor oder nach der Stelle liegt, wo das Abgas durch Unterkühler strömt, bevor es an einer kälteren Stelle in den Austauscher eingeführt wird. Weiterhin erkennt man in Fig. 2, daß das expandierte Gas entweder unmittelbar in eine getrennte Führung des Austauschers neben dem Rückführungskanal für das Abgas eingeleitet wird oder vor seiner Einleitung in eine getrennte Führung des Austauschers in Unterkühler geleitet wird. Das expandierte Gas wird dann am wärmeren Ende des Austauschers abgezogen, komprimiert und gekühlt. Der Gasstrom wird dann in das Synthesegas eingeleitet, das am wärmeren Ende des Austauschers abgezogen wird. FIG. 2 shows a modified embodiment compared to FIG in a flow diagram, with expanded gas being introduced into the exhaust gas stream at one point either before or after the point where the exhaust gas passes through subcoolers flows before it is introduced into the exchanger at a colder point. Farther can be seen in Fig. 2 that the expanded gas either directly into a separate Management of the exchanger is initiated next to the return duct for the exhaust gas or before its introduction into a separate line of the exchanger in subcooler is directed. The expanded gas is then drawn off at the warmer end of the exchanger, compressed and chilled. The gas stream is then introduced into the synthesis gas, which is drawn off at the warmer end of the exchanger.

Aus Fig. 1 erkennt man, wie ein Beschickungsgas, das später näher beschrieben wird, durch die Leitung 1 in die Leitung 3 durch ein Vierwegumkehrventil 2 oder ein entsprechendes technisches Äquivalent eingeleitet wird. Die Betätigung des Ventils erfolgt in vorbestimmten Zeitabschnitten, beispielsweise alle 3 Minuten, und das Gas wird in die Führung 4 eingeleitet. Während das Gas durch die Führung 4 im Austauscher 40 strömt, wird es in zunehmendem Maße gekühlt, da in der Führung 5 kaltes Abgas strömt. Infolgedessen tritt hier ein Wärmeaustausch auf. Das gekühlte Beschickungsgas wird durch die Abscheidung von Verunreinigungen gereinigt ; beispielsweise von Wasser und Kohlendioxyd, die sich an den Wänden dieser Führung niederschlagen : Das Beschickungsgas wird dann durch die Leitung 6 zu der Leitung 8 durch ein Vierwegumkehrventil 7 in einen Teilkondensator abgelassen, der im folgenden näher beschrieben wird. Das Abgas wird am wärmeren Ende des Austauschers durch die Leitungen 17 und 18 über das Vierwegumkehrventil 2 abgezogen. From Fig. 1 it can be seen how a feed gas, which will be more detailed later is described, through line 1 into line 3 through a four-way reversing valve 2 or a corresponding technical equivalent is introduced. The operation of the valve takes place in predetermined time intervals, for example every 3 minutes, and the gas is introduced into the duct 4. While the gas through the lead 4 flows in the exchanger 40, it is increasingly cooled because in the guide 5 cold exhaust gas flows. As a result, heat exchange occurs here. The chilled Feed gas is cleaned by removing impurities; for example of water and carbon dioxide deposited on the walls of this tour : The feed gas is then passed through line 6 to line 8 through a four-way reversing valve 7 drained into a partial condenser, which is described in more detail below. The exhaust gas is passed through lines 17 and 18 at the warmer end of the exchanger the four-way reversing valve 2 withdrawn.

Der Teilkondensator 70 weist eine Zweistufenkolonne auf. Der untere Abschnitt 72 wird bei einem Druck betrieben, der annähernd gleich dem Druck des Beschickungsgases ist. Der obere Abschnitt 71 wird bei einer tieferen Temperatur bei etwa 0, 2 bis 0, 7 atü, vorzugsweise bei etwa 0, 28 bis 0, 35 atü, betrieben. Diese Kolonne ist mit Fraktionierplatten ausgestattet. Der untere Abschnitt 72 der Kolonne 70 ist mit dem Kondensator 73 verbunden, und er hat eine Sammelschale 74 für die Flüssigkeit, die unmittelbar unterhalb des Kondensators 73 angeordnet ist und zur Sammlung von Flüssigkeit oder Kondensat dient. Wenn das Beschickungsgas bei dem unteren Abschnitt 72 durch die Leitung 8 in den Kondensator eintritt, dann findet eine teilweise Kondensation statt, da die Abkühlung sehr rasch erfolgt. The partial condenser 70 has a two-stage column. The lower Section 72 is operated at a pressure approximately equal to the pressure of the Feed gas is. The upper section 71 is at a lower temperature at about 0.2 to 0.7 atmospheres, preferably at about 0.28 to 0.35 atmospheres. These The column is equipped with fractionation plates. The lower Section 72 of column 70 is connected to condenser 73 and has one Collecting bowl 74 for the liquid, which is immediately below the condenser 73 is arranged and is used to collect liquid or condensate. If that Feed gas at lower section 72 through line 8 into the condenser occurs, then a partial condensation takes place because the cooling is very rapid he follows.

Dies erfolgt unter Verwendung der Flüssigkeit oder des Kondensats, das von der Schale 74 durch die Leitung 19 abgezogen wird. Dieses Kondensat wird in den unteren Teil eines Unterkühlers 50 eingeleitet. In diesem wird es gekühlt, da ein im Gegenstrom erfolgender Wärmeaustausch zwischen ihm und dem Abgas erfolgt, wie später erläutert wird. Das Kondensat wird dann von der Leitung 20 abgezogen und in den oberen Teil eines zweiten Unterkühlers 60 eingeleitet, wo dieses Kondensat weiterhin gekühlt und von wo es durch die Leitung 21 abgezogen und im Reduzierventil 22 entspannt wird. Die entspannte Flüssigkeit wird durch die Leitung 23 geführt und in den Teilkondensator 70 in eine mit 71 bezeichnete Abteilung eingeführt, wo ein geringerer Druck herrscht. This is done using the liquid or condensate, which is withdrawn from shell 74 through conduit 19. This condensate will introduced into the lower part of a subcooler 50. In this it is cooled since there is a countercurrent heat exchange between it and the exhaust gas, as will be explained later. The condensate is then withdrawn from line 20 and introduced into the upper part of a second subcooler 60, where this condensate further cooled and from where it is withdrawn through line 21 and in the reducing valve 22 is relaxed. The relaxed liquid is passed through line 23 and introduced into the partial capacitor 70 in a compartment designated 71, where there is less pressure.

Das Kondensat oder die Flüssigkeit wird in Gas umgewandelt, da in der Abteilung 71 Wärme absorbiert wird. The condensate or liquid is converted into gas because in Department 71 heat is absorbed.

Es wird dann als kaltes Abgas durch die Leitung 12 abgezogen und zu der Leitung 14 über die Stelle 13 geführt. Das kalte Abgas wird dann in eine getrennte Führung in den Unterkühler 60 eingeleitet, wo es im Gegenstrom zum flüssigen Kondensat strömt. Das leicht erwärmte Abgas wird dann aus dem Unterkühler 60 abgezogen und durch die Leitung 15 in eine getrennte Führung des Unterkühlers 50 geführt, den es zusätzlich abgekühlt, um das durch diesen strömende Kondensat zu kühlen. Es wird dann durch die Leitung 16 abgezogen und über das Ventil 7 zum kälteren Ende des Austauschers 40 geführt. Die Temperatur des Abgases nähert sich dann der Temperatur des vorgekühlten Beschickungsgases, obgleich das Abgas etwas kälter ist als das Beschickungsgas. Üblicherweise liegt die Temperaturdifferenz zwischen etwa 1, 7 und 6, 7°C. Während das Abgas durch den Austauscher 40 strömt, kühlt es das ankommende warme Beschickungsgas vor. Das Abgas wird durch die Leitungen 17 und 18 abgezogen, die durch das Ventil 2 gesteuert werden. In der Zwischenzeit wird das Synthesegas, das man durch die Kühlung des Beschickungsgases in dem Kondensator 73 erhielt, durch die Leitung 9 abgezogen und auf getrenntem Weg in den Unterkühler 50 eingeleitet. Es wird dort auf Grund des Wärmeaustausches mit dem verhältnismäßig warmen Kondensat erwärmt. Das abgezogene und in die LeitunglO eingeführte Gas nähert sich der Temperatur des Abgases, wobei die Differenz so ist, daß das Synthesegas unter positivem Druck steht, der sich dem Druck des ankommenden Beschickungsgases nähert, während der Druck des Abgases etwas geringer ist und üblicherweise nahe bei dem atmosphärischen Druck ist. Das Synthesegas wird dann auf einem nur in einer Richtung zu durchströmenden Weg 24 durch den Austauscher40 geführt und von dessen wärmendem Ende durch die Leitung 11 abgezogen. An einem vorbestimmten Punkt jedoch wird ein kleiner Teil des Synthesegases aus der Führung im Austauscher 40 abgezweigt und in die Leitung 25 geführt, die zu einer Ausdehnungsanordnung 26 führt. Das so expandierte Gas wird durch die Leitung 27 abgezogen und bei 13 in den Abgasstrom eingeführt. Das Volumen des Abgasstromes wird dadurch vergrößert, um eine zusätzliche Abkühlung zu schaffen und um sicherzustellen, daß alle angesammelten oder abgeschiedenen Verunreinigungen entfernt werden. In dem Rückstromkreislauf wird das Beschickungsgas in den Austauscher 40 durch die Leitungen 1 und 17 (in der Figur mit gestrichelten Linien angedeutet) durch das Ventil2 eingeleitet. Das Abgas wird dann über das Ventil 2 durch die Leitungen 3 und 18 abgezogen (in gleicher Weise durch gestrichelte Linien angedeutet). Das vorgekühlte Beschickungsgas am kälteren Ende des Austauschers wird durch die Leitungen 16 und 8 über das Riickschlagventil 7 abgezogen. Das Abgas wird dann an dieser Stelle durch die Leitungen 16 und 6, die von dem Ventil 7 gesteuert werden, in den Austauscher eingeleitet.It is then withdrawn as cold exhaust gas through line 12 and closed the line 14 passed through the point 13. The cold exhaust gas is then separated into a Lead into the subcooler 60, where it is countercurrent to the liquid condensate flows. The slightly warmed exhaust gas is then withdrawn from the subcooler 60 and passed through the line 15 in a separate guide of the subcooler 50, the it is additionally cooled in order to cool the condensate flowing through it. It will then withdrawn through line 16 and via valve 7 to the colder end of the Exchanger 40 led. The temperature of the exhaust gas then approaches the temperature of the pre-cooled feed gas, although the exhaust gas is slightly colder than that Feed gas. Usually the temperature difference is between about 1.7 and 6, 7 ° C. As the exhaust gas flows through exchanger 40, it cools the incoming warm feed gas. The exhaust gas is withdrawn through lines 17 and 18, controlled by valve 2. In the meantime, the synthesis gas, obtained by cooling the feed gas in the condenser 73 the line 9 withdrawn and introduced into the subcooler 50 by a separate route. It is there due to the heat exchange with the relatively warm condensate warmed up. The gas withdrawn and introduced into line 10 approaches temperature of the exhaust gas, the difference being such that the synthesis gas is under positive pressure which approaches the pressure of the incoming feed gas during the The pressure of the exhaust gas is somewhat lower and usually close to atmospheric Pressure is. The synthesis gas is then flown through in one direction only Path 24 passed through the exchanger 40 and from its warming end through the line 11 deducted. At some predetermined point, however, a small part of the synthesis gas becomes branched off from the lead in the exchanger 40 and fed into the line 25, the leads to an expansion assembly 26. The gas thus expanded is passed through the pipe 27 withdrawn and introduced at 13 into the exhaust gas stream. The volume of the exhaust gas flow is thereby enlarged to create additional cooling and to ensure that any accumulated or deposited contaminants are removed. In the return circuit the feed gas enters exchanger 40 through the ducts 1 and 17 (indicated in the figure with dashed lines) initiated by the valve2. The exhaust gas is then withdrawn via valve 2 through lines 3 and 18 (in indicated in the same way by dashed lines). The pre-cooled feed gas at the colder end of the exchanger is through the lines 16 and 8 via the non-return valve 7 deducted. The exhaust gas is then at this point through lines 16 and 6, which are controlled by the valve 7, introduced into the exchanger.

Wie bereits oben erwähnt wurde, zeigt Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform der Erfindung. Dabei kann das Beschickungsgas durch eine Leitung la in den Austauscher strömen, die durch das Ventil 2a oder ein technisches Äquivalent gesteuert wird, wobei der Strom der Gase durch den Austauscher 40a in bestimmten periodischen, genau festgelegten Zeiträumen, beispielsweise alle 3 Minute, erfolgt. Das Beschickungsgas wird dann durch die Leitungen 3 a in die Fiihrung 4a : geleitet, die mit Kiihlrippen ausgestattet ist, die aus einem wärmeleitenden Material, beispielsweise aus Kupfer, bestehen. Die Führungen 5a, 24a und 30a im Austauscher 40a sind in gleicher Weise ausgebildet. Das Beschickungsgas wird durch die Strömung von vorgekühltem Abgas in der Führung5a in zunehmendem Maße vorgekühlt. Kohlendioxyd, Wasser und andere Verunreinigungen werden in der Führung 4 a ausgeschieden und entfernt. Das vorgekühlte Gas wird dann über das Ventil 7a durch die Leitung 6a zur Leitung 8a geführt und in den Teilkondensator 70 geleitet. Dieser letztere hat zwei Abteilungen, eine Abteilung 71 a für geringen Druck und eine Abteilung 72 a für hohen Druck, sowie einen Kondensator 73a zusammen mit einer Flüssigkeitssammelschale 74à. Die in 74a enthaltene Flüssigkeit oder das Kondensat wird durch die Leitung 19a abgezogen und in den unteren Teil eines Unterkühlers 50 a eingeführt, durch den sie dann strömt. Die Flüssigkeit ist in indirektem Kontakt mit getrennten Strömen des Synthesegases und des Abgases, die, wie später erläutert werden wird, aus dem Kondensator 71 a abströmen. Das Kondensat wird gekühlt und aus dem oberen Teil des Unterkühlers 50 a durch die Leitung 20 a abgezogen und in einen Unterkühler 60a geführt, wo es weiterhin abgekühlt wird. Das gekühlte Kondensat wird durch die Leitung 21a durch ein Reduzierventil 22a abgezogen und schließlich in die Abteilung 71 a des Teilkondensators, in der ein geringerer Druck herrscht, durch die Leitung 23a eingeführt. Wegen der Anwesenheit des verhältnismäßig warmen Beschickungsgases im Kondensator 73a verdampft das flüssige Kondensat zu Gas (es wird ini folgenden als Abgas bezeichnet) und wird durch die Leitung 12 a abgezogen. Dieses letztere wird in den Unterkühler 60 a eingefiihrt. Da das Abgas kälter ist als das flüssige Kondensat, so teilt es seine Kälte dem Kondensat mit und entnimmt aus diesem Kondensat Wärme. As already mentioned above, FIG. 2 shows a comparison with FIG. 1 modified embodiment of the invention. The feed gas can pass through a line la flow into the exchanger through the valve 2a or a technical Is controlled equivalently, the flow of gases through exchanger 40a in certain periodic, precisely defined periods of time, for example every 3 minutes, he follows. The feed gas is then through the lines 3a into the guide 4a : conducted, which is equipped with cooling fins made of a thermally conductive material, for example made of copper. The guides 5a, 24a and 30a in the exchanger 40a are designed in the same way. The feed gas is driven by the flow increasingly precooled by precooled exhaust gas in the guide 5a. Carbon dioxide, Water and other impurities are excreted and removed in the guide 4 a. The precooled gas is then via the valve 7a through the line 6a to the line 8a and fed into the partial capacitor 70. This latter has two departments, a division 71 a for low pressure and a division 72 a for high pressure, and a condenser 73a together with a liquid collecting tray 74à. the Liquid contained in 74a or the condensate is drawn off through line 19a and introduced into the lower part of a sub-cooler 50 a, through which it then flows. The liquid is in indirect contact with separate streams of the synthesis gas and the exhaust gas which, as will be explained later, from the condenser 71 a flow away. The condensate is cooled and out of the upper part of the subcooler 50 a withdrawn through line 20 a and passed into a subcooler 60a, where it continues is cooled. The cooled condensate is passed through line 21a through a reducing valve 22a withdrawn and finally in the department 71 a of the partial capacitor, in the a lower pressure prevails, introduced through line 23a. Because of the presence of the relatively warm feed gas in condenser 73a vaporizes the liquid Condensate to gas (hereinafter referred to as exhaust gas) and is converted by the Line 12 a withdrawn. The latter is introduced into the subcooler 60a. Since the exhaust gas is colder than the liquid condensate, it shares its coldness with it Condensate with and takes heat from this condensate.

Das leicht erwärmte Abgas wird dann durch die Leitung 13a in einen Unterkühler 50a eingeführt, wo es weitererwärmt und von wo es dann durch die Leitung 14 a zu dem Ventil 7 a und von dort durch die Leitung 15a über die Führung5a des Wärmeaustauschers 40a geführt wird. Die Temperatur des vorgekühlten Beschickungsgases und die des an diesem Punkt eingeführten Abgases weist eine Temperaturdifferenz in der Größenordnung von 1, 7 bis zu 6, 7° C auf. Das Abgas wird dann durch die Leitungen 16a und 17a abgezogen, die durch das Ventil 2a gesteuert werden. Gleichzeitig wird Synthesegas aus dem Kondensator 73a abgezogen und durch die Leitung 9 a in eine getrennte Führung in den oberen Teil des Unterkühlers 50a geleitet. Dieses letztere Gas wird von dem Unterkiihler 50 a durch eine Leitung 1U a geführt und am kälteren Ende des Austauschers 40 a in die Führung 24a geleitet. Das Synthesegas wird in zunehmendem Maße erwärmt, während es in dieser Führung zu dem wärmeren Ende gelant, und es wird schließlich durch die Leitung lla abgelassen. Ein kleinerer Teil des Gases wird jedoch bei einer vorbestimmten Temperatur über die Leitung 25 a zu einer Ausdehnungsanordnung 26 a geführt. Das unter Arbeitsabgabe expandierte Gas wird durch ein Dreiwegventil41a zur Leitung27a geführt.The slightly heated exhaust gas is then through the line 13a in a Subcooler 50a introduced where it is further heated and from where it is then passed through the pipe 14 a to the valve 7 a and from there through the line 15 a via the guide 5 a of the Heat exchanger 40a is performed. The temperature of the precooled feed gas and that of the exhaust gas introduced at that point has a temperature difference on the order of 1.7 up to 6.7 ° C. The exhaust gas is then through the Lines 16a and 17a withdrawn, which are controlled by the valve 2a. Simultaneously synthesis gas is withdrawn from the condenser 73a and through line 9 a in a separate duct is directed into the upper part of the subcooler 50a. This latter Gas is from the subcooler 50 a through a line 1U a and passed into the guide 24a at the colder end of the exchanger 40a. The synthesis gas is increasingly heated while it is in this lead the warmer end and it is eventually drained through the line lla. However, a smaller part of the gas is over at a predetermined temperature the line 25 a led to an expansion assembly 26 a. That under work submission expanded gas is fed to line 27a through a three-way valve 41a.

Eine Strömung des Gases durch die Leitung 27b ist dann nicht zulässig. Vom Punkt 36 a wird es dann entweder durch ein offenes Ventil 37a in die Abgasleitung über die Leitung 38a geführt, während das Steuerventil 28a geschlossen ist, oder wenn das Steuerventil 37a geschlossen ist, wird das expandierte Gas von der Stelle 36 a durch die Leitung 29 a, durch das Ventil 28 a in eine getrennte, im Austauscher 40 a angeordnete Fiihrung 30 a geleitet. Andererseits kanii an der Stelle 26a expandiertes Gas in zwei Teilströme zerlegt werden, die man dann durch die offenen Ventile 28a und 37a strömen läßt.A flow of the gas through the line 27b is then not permitted. From point 36 a it is then either through an open valve 37 a into the exhaust pipe guided via the line 38a while the control valve 28a is closed, or when the control valve 37a is closed, the expanded gas is released from the site 36 a through the line 29 a, through the valve 28 a in a separate, in the exchanger 40 a arranged guide 30 a passed. On the other hand, there can be expanded at the point 26a Gas can be split into two partial flows, which are then passed through the open valves 28a and 37a flow.

Der Austauscher wird so abgekühlt, und man erhält das Gas, indem man es durch die Leitung 31 a über einen Kompressor 32a zur Leitung 33a führt. Das komprimierte Gas wird durch Wasser in einem Wärmeaustauscher 34a abgekühlt und aus diesem letzteren durch die Leitung 35a abgezogen. Das gekühlte komprimierte Gas wird dann in die Synthesegasleitung 11 eingefiihrt.The exchanger is thus cooled, and the gas is obtained by it leads through line 31a via a compressor 32a to line 33a. The compressed Gas is cooled by water in a heat exchanger 34a and from the latter withdrawn through line 35a. The cooled compressed gas is then fed into the Synthesis gas line 11 introduced.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das expandierte Gas, das aus der Entspannungsvorrichtung 26a abgezogen wurde, auch abwechselnd durch das Dreiwegventil 41 a in die Leitung 27b geführt. Eine Strömung durch die Leitung 27a darf dann nicht erfolgen. Dieses Verfahren ist insofern vorteilhaft, als das expandierte Gas entweder mit dem Abgas, das den Teilkondensator70a verläßt, gemischt wird, oder es wird direkt in die Unterkühler eingeleitet, um diesen Unterkiihlem eine zusätzliche Abkühlungs-und Reinigungskapazität zu erteilen. Das expandierte Gas in der Leitung 27b kann jedoch auch so in zwei Teilströme verzweigt werden, daß es gleichzeitig durch die Leitungen 29b und 12a strömt. Bei dei einen Ausführungsform der Erfindung strömt das expandierte Gas in Leitung 27b durch ein Steuerventil 37b, während das Ventil 28 b geschlossen ist. Es wird in der Leitung 12 a an der Stelle 36b mit dem Abgas vermischt, und diese Mischung der Gase wird auf einem getrennten Weg durch die Leitung 12a am unteren Teil des Unterkühlers 60a eingeführt. Von dort wird es durch die Leitung 13a abgezogen, in den oberen Teil des Unterkühlers 50a eingeführt, durch die Leitung 14a abgezogen und in eine getrennte Gegenstromführung des Austauschers 40a durch das Ventil 7a eingeleitet. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung strömt das expandierte Gas durch die Leitung 27b, und es wird dann durch die Leitung 29b über das offene Ventil 28b geführt, während das Ventil 37b geschlossen ist. Das expandierte Gas wird auf einem getrennten Weg in den unteren Teil des Unterkühlers 60 a eingeführt und wird von dessen oberem Teil durch die Leitung 29 c abgezogen. Es wird dann in den oberen Teil des Unterkühlers 50a auf getrenntem Weg eingeführt und durch die Leitung 29d abgezogen, die in die Leitung 29a an der Stelle 29e mündet. Das expandierte Gas wird dann in den getrennten und nur in einer Richtung zu durchströmenden Weg 30 a in dem Austauscher 40 a geführt. Die dritte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das expandierte Gas durch die Leitungen 12a und 29b gleichzeitig strömt, während die Ventile 28b und 37b offenbleiben. Bei diesen Ausführungsformen strömt das expandierte Gas, das ent-Wedei an der Stelle 36b in das Abgas eingeleitet wird oder das ungemischt bleibt, durch die Unterkühler im Gegenstrom in indirektem Wärmeaustausch mit dem Kondensat aus der Flüssigkeitsschale 74a. Temperatur und Druck des expandierten Gases werden so eingestellt, daß annähernd die Temperatur und der Druck des durch die Leitung 12a strömenden Abgases erreicht wird. Die Einstellung dieser Verhältnisse wird vorgenommen, indem man einen Teil des Synthesegases von dem nur in einer Richtung zu durchströmenden Weg von dem Austauscher 40a bei einer vorbestimmten Temperatur abzweigt und zu der Entspannungsvorrichtung 26a führt. Dieses Verfahren wird später näher im einzelnen erläutert. As shown in Fig. 2, the expanded gas emerging from the Relaxation device 26a was withdrawn, also alternately through the three-way valve 41 a led into line 27b. A flow through the line 27a is then not allowed take place. This method is advantageous in that the expanded gas is either is mixed with the exhaust gas leaving the partial condenser 70a, or it becomes direct introduced into the subcooler to give this subcooler an additional cooling and Grant cleaning capacity. However, the expanded gas in line 27b can can also be branched into two partial streams that it passes through the lines at the same time 29b and 12a flows. In one embodiment of the invention, the expanded flows Gas in line 27b through a control valve 37b, while valve 28b is closed is. It is mixed with the exhaust gas in line 12 a at point 36 b, and this mixture of gases is on a separate path through line 12a at the bottom Part of the subcooler 60a introduced. From there it is withdrawn through line 13a, introduced into the upper part of the subcooler 50a, withdrawn through line 14a and in a separate countercurrent flow of the exchanger 40a through the valve 7a initiated. In the second embodiment of the invention, the expanded one flows Gas through line 27b, and it is then through line 29b via the open Valve 28b out while the valve 37b is closed. The expanded gas is introduced on a separate path in the lower part of the subcooler 60 a and is withdrawn from its upper part through line 29 c. It will then be in the upper part of the subcooler 50a introduced in a separate way and through the Line 29d withdrawn, which opens into line 29a at point 29e. That expanded Gas is then in the separate and only one way to flow through 30 a performed in the exchanger 40 a. The third embodiment of the invention consists in that the expanded gas flows through lines 12a and 29b simultaneously, while valves 28b and 37b remain open. In these embodiments flows the expanded gas which is introduced into the exhaust gas at point 36b or that remains unmixed, through the subcoolers in countercurrent in indirect heat exchange with the condensate from the liquid tray 74a. Temperature and pressure of the expanded Gas are adjusted so that approximately the temperature and pressure of the through the line 12a flowing exhaust gas is reached. The setting of these relationships is done by taking some of the synthesis gas from it in one direction only path to be flowed through from the exchanger 40a at a predetermined temperature branches off and leads to the expansion device 26a. This procedure is later explained in more detail.

Als Abänderung gegenüber der Einleitung des expandierten Gasstromes durch die Leitung 27a direkt in den Abgasstrom (vgl. Fig. 2) kann das expandierte Gas in die Leitung 14a eingeführt werden, bevor der Kreislauf im Austauscher 40a umgekehrt wird, jedoch nachdem man die Strömung des Abgases durch die Leitung 14a unterbrochen hat. Auf diese Weise verdampfen Verunreinigungen, die von dem vorherigen Durchlauf in der Führung 5 eingeschlossen sind, und nach anfänglicher Wiederverdampfung kondensierbarer Substanzen werden die Verunreinigungen zusammen mit dem expandierten Gas entfernt. Das Ventil 37a kann durch einen Zeitgeber so eingestellt werden, daß es nach der Unterbrechung des Abgasstromes geöffnet wird. Das Ventil 28 a ist natürlich während dieses Arbeitsvorganges geschlossen. As a modification to the introduction of the expanded gas stream the expanded Gas can be introduced into line 14a before the circuit in exchanger 40a is reversed, however, after stopping the flow of exhaust gas through line 14a interrupted. In this way, impurities evaporate from the previous one Passage included in the guide 5, and after initial re-evaporation condensable substances are the impurities along with the expanded Gas removed. The valve 37a can be set by a timer so that it is opened after the exhaust gas flow has been interrupted. The valve 28 a is natural closed during this process.

Die Vorteile, welche die vorliegende Erfindung bietet, sind sehr zahlreich. Wenn ein Abgas durch teilweise Oxydation eines Abfallbrennstoffes mit Luft erzeugt wird, so kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet werden, daß der darin enthaltene Stickstoff leicht auf einen Betrag eingestellt wird, wie er für die Ammoniakerzeugung erforderlich ist. Weiterhin ergibt die~ Expansion eines Teils des Synthesegases, das aus der nur in einer Richtung zu durchströmenden Führung des Austauschers durch eine Expansionsmaschine oder Expansionsturbine abgezweigt wird, eine Abkühlung, ohne daß sich feste Verunreinigungen in dieser Maschine ablagern. Ein verunreinigtes Abgas führt zum Hängenbleiben von Ventilen oder zur Erosion der Rotoren in den Maschinen. Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung darin ein Synthesegas expandiert. Darüber hinaus erhöht das expandierte Gas die effektive Wärmekapazität und die Wiederverdampfung von Kohlendioxyd, wenn es dem Abgas zugeführt wird. Diese Erhöhung ist jedoch von großer Bedeutung. Außerdem wird die Dampfbildung bei der Expansion durch eine Unterkühlung des flüssigen Kondensates auf ein Minimum herabgesetzt. Das unterkühlte Abgas, das zusammen mit dem begleitenden warmen Abgas durch den Unterkühler strömt, ergibt eine enge Annäherung der Temperatur in der kalten Zone des Austauschers, wo die Verunreinigungen wieder verdampft werden müssen. The advantages offered by the present invention are great numerous. When an exhaust gas by partial oxidation of a waste fuel with Air is generated, the inventive method can be used to that the nitrogen contained therein is easily adjusted to an amount such as it is necessary for the production of ammonia. Furthermore, the ~ expansion gives a Part of the synthesis gas that comes from the guide, which can only be flown through in one direction of the exchanger branched off by an expansion machine or expansion turbine a cooling without solid impurities being deposited in this machine. Contaminated exhaust gas causes valves to stick or to erode Rotors in the machines. In contrast, according to the invention, a synthesis gas is used therein expands. In addition, the expanded gas increases the effective heat capacity and the re-evaporation of carbon dioxide as it is added to the exhaust gas. These However, increase is of great importance. In addition, the formation of steam in the Expansion reduced to a minimum by undercooling the liquid condensate. The supercooled exhaust gas that, together with the accompanying warm exhaust gas, passes through the Subcooler flowing gives a close approximation of the temperature in the cold zone of the exchanger, where the impurities have to be evaporated again.

Um die Arbeitsweise des Austauschers, des Unterkühlers, der Entspannungsanlage, des Kompressors und des Teilkondensators im einzelnen klarzulegen, wird im folgenden ein typisches Beispiel beschrieben. Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung nicht auf dieses-Beispiel beschränkt ist. To ensure that the exchanger, the subcooler, the expansion system, of the compressor and the partial condenser in detail will be explained below a typical example is described. It goes without saying that the invention is not limited to this example.

Ein Beschickungsgas, das man durch teilweise Oxydation von Brennöl vermittels komprimierter Luft erhält, wird mit Wasser abgeschreckt, und die Kohlenmonoxydmenge, die bei der teilweisen Oxydation entsteht, wird im wesentlichen in Wasserstoff und Kohlendioxyd umgewandelt. Die teilweise Oxydation wird unter überatmosphärischem Druck vorgenommen. Das dabei entstehende Beschickungsgas wird durch Wasser auf etwa 35°C abgekühlt, der Druck wird annähernd 11, 3 kg/ : cT' gehalten. A feed gas obtained by partial oxidation of fuel oil obtained by means of compressed air, is quenched with water, and the amount of carbon monoxide, which arises from the partial oxidation is essentially converted into hydrogen and Carbon dioxide converted. The partial oxidation is under superatmospheric Pressure made. The resulting feed gas is increased by water to about 35 ° C cooled, the pressure is held approximately 11.3 kg /: cT '.

Das Beschickungsgas hat die folgende Zusammensetzung in Molprozent, bezogen auf das Trockengewicht. The feed gas has the following composition in mole percent, based on dry weight.

Kohlenmonoxyd (CO) ................ 4,0 Wasserstoff (H2) 31, 5 Kohlendioxyd (CO2) 15, 1 Methan (CH4) . ................ 0, 4 Stickstoff (N2) 48, 1 Argon (A).......................... 0, 6 Schwefelwasserstoff (H, S) Schwefelkohlenstoff (CS2) }................ 0, 3 Kohlenoxysulfid (C 0 S) Wie in Fig. 1 dargestellt, tritt das obenerwähnte Beschickungsgas, mit Wasserdampf gesättigt, in den Austauscher 40 durch die Leitung 1 mit einer Geschwindigkeit von 2, 83 m3/Min bei 11, 3 atü und 35°C. Carbon monoxide (CO) ................ 4.0 hydrogen (H2) 31, 5 carbon dioxide (CO2) 15, 1 methane (CH4). ................ 0, 4 nitrogen (N2) 48, 1 argon (A) .................... ...... 0, 6 hydrogen sulfide (H, S) carbon disulfide (CS2)} ................ 0, 3 Carbon Oxysulfide (C 0 S) As shown in Fig. 1, the above-mentioned feed gas occurs saturated with water vapor, into exchanger 40 through line 1 at a rate of 2.83 m3 / min at 11.3 atm and 35 ° C.

Es wird dann durch die Leitung 3 geführt, die durch ein Vierwegumkehrventil 2 gesteuert wird, und tritt in die Führung 4 des Austauschers 40 ein, wo es von 35° C bis auf-177, 2°C, dem Taupunkt des in der Mischung enthaltenen Stickstoffs, abgekiihlt wird. Das H2 O, CO2, H, S, C S, und COS werden an der Warmeaustauscliflache kondensiert und lassen 2, 39 m3 Gas mit folgender Zusammensetzung in Molprozent übrig : CO.................. 4, 73 h2 ................ 37, 23 CH4................ 0, 47 Na.................. 56, 86 A................... 0, 71 Das gekühlte Beschickungsgas von-177, 2° C wird durch die Leitungen6 und 8, die durch das Vierwegumkehrventil 7 gesteuertwerden, abgezogen. Es wird dann in die Hochdruckabteilung 72 des Teilkondensators 70 eingeführt, wo 1, 20 m3 kondensiert werden und 1, 19 m3 gasförmiges Produkt übrigbleiben. Die Zusammensetzung des flüssigen Kondensats, das sich in der Schale 74 angesammelt hat, ist in Molprozent : CO. 9, 13 CH4 ................ 0, 92 N2........... 88, 61 A............. 1, 34 H2............. eine kleinere Menge (entsprechend ihrerLöslichkeit in diesem Kondensat).It is then passed through line 3 passing through a four-way reversing valve 2 is controlled, and enters the guide 4 of the exchanger 40, where it is from 35 ° C to -177.2 ° C, the dew point of the nitrogen contained in the mixture, is cooled. The H2 O, CO2, H, S, C S, and COS are at the heat exchange area condenses and leave 2.39 m3 of gas with the following composition in mol percent remaining: CO .................. 4, 73 h2 ................ 37, 23 CH4 ..... ........... 0, 47 Well .................. 56, 86 A ................... 0, 71 The chilled Feed gas -177.2 ° C is supplied through lines 6 and 8 passing through the four-way reversing valve 7 are subtracted. It is then fed into the high pressure compartment 72 of the partial condenser 70, where 1.20 m3 is condensed and 1.19 m3 of gaseous product remains. The composition of the liquid condensate that accumulates in the tray 74 is in mole percent: CO. 9, 13 CH4 ................ 0, 92 N2 ........... 88, 61 A ............. 1, 34 H2 ............. a smaller amount (according to its solubility in this condensate).

Der Teil des vorgekühlten Beschickungsgases, der nicht kondensiert, das sogenannte Synthesegas, hat folgende Zusammensetzung in Molprozent: CO ................ 0,28 CH4 ................ 0, 03 N,............ 24, 7 H2............. 74, 95 A....... 0, 04 Das Synthesegas ist daher ein ausgezeichneter Ausgangsstoff für die Ammoniaksynthese, da es annähernd die Zusammensetzung des Ammoniaks aufweist, weil das Verhältnis von Stickstoff zu Wasserstoff ungefähr gleich 1 : 3 ist. The portion of the pre-cooled feed gas that does not condense the so-called synthesis gas has the following composition in mol percent: CO ................ 0.28 CH4 ................ 0, 03 N, ............ 24, 7 H2 ......... .... 74, 95 A ....... 0, 04 The synthesis gas is therefore an excellent starting material for the ammonia synthesis, since it has approximately the composition of ammonia, because the ratio from nitrogen to hydrogen is approximately equal to 1: 3.

Die Kondensation des Beschickungsgases im Kondensator 73 tritt deshalb auf, weil das nüssige Kondensat ausreichend unterkühlt ist, so daß bei einer Entspannung auf einen verminderten Druck von ungefähr 0, 28 kg/cm2 genügend Kälte an das ankommende Beschickungsgas abgegeben wird, um Stickstoff und andere hochsiedende, in dem Beschickungsgas enthaltende Komponenten zu kondensieren. Die Expansion des fliissigen Kondensats wird folgendermaßen vorgenommen : Das in der Schale 74 gesammelte Kondensat wird durch die Leitung 19 aus dem Teilkondensator 70 abgezweigt und in den unteren Teil des Unterkühlers 50 eingeleitet. Die Temperatur des fliissigen Kondensats beträgt vor der Einführung in den Unterkühler-177, 2° C, wobei diese Temperatur annähernd dem Taupunkt des Stickstoffs entspricht. Es wird hier ungefähr auf-183-, 9° C abgekühlt, durch die Leitung 20 abgezogen und in den oberen Teil des Unterkühlers 60 eingeführt, wo es weiterhin auf-187, 8° C abgekühlt wird. Die Kühlung des Kondensates im Unterkühler erfolgt, weil es sowohl mit dem Synthesegas als auch mit dem Abgas Berührung hat, die aus dem Kondensator herausströmen. Das Synthesegas strömt durch die Leitung 9 auf einem getrennten Weg im Gegenstrom zu dem flüssigen Kondensat, mit dem es im Wärmeaustausch steht. Da das Synthesegas bei-185°C aus dem Kondensator 73 abgezogen wird,-trifft ein Wärmeaustausch zwischen dem auf-180° C erwärmten Synthesegas und dem auf-183, 9° C abgekühlten flüssigen Kondensat auf. The condensation of the feed gas in the condenser 73 therefore occurs because the nutty condensate is sufficiently undercooled, so that with a relaxation at a reduced pressure of about 0.28 kg / cm2 enough cold to the incoming Feed gas is given off, nitrogen and other high boiling points, in the feed gas to condense containing components. The expansion of the liquid condensate is carried out as follows: The condensate collected in the tray 74 becomes through line 19 the partial capacitor 70 branched off and into the lower part of the subcooler 50 initiated. The temperature of the liquid condensate is before introduction to the subcooler-177, 2 ° C, this temperature being approximately corresponds to the dew point of nitrogen. It is cooled down here to approximately -183-.9 ° C, withdrawn through line 20 and introduced into the upper part of subcooler 60, where it is further cooled to -187.8 ° C. The cooling of the condensate in the subcooler occurs because it is in contact with both the synthesis gas and the exhaust gas, that flow out of the capacitor. The synthesis gas flows through the line 9 on a separate path in countercurrent to the liquid condensate with which it is is in heat exchange. Since the synthesis gas is withdrawn from the condenser 73 at -185 ° C heat exchange occurs between the synthesis gas heated to -180 ° C and the liquid condensate cooled to -183.9 ° C.

Die Temperatur des flüssigen Kondensats nimmt weiterhin auf-187, 8° C ab, weil das Abgas vom Kondensator 71 bei etwa-193, 3° C und einem Druck von 0, 28 kg/cm2 abgezogen wird. Dementsprechend erfolgt eine Abkühlung des flüssigen Kondensats im Unterkühler 60. Das Abgas wird durch Leitung 12, nach der Stelle 13, von dem Kondensator abgezogen, durch die Leitung 14 geführt und in den Unterkühler 60 eingeleitet. Der Wärmeaustausch findet zwischen dem unterkühlten Kondensat statt, das bei etwa-183, 9° C in den Unterkühler 60 eintritt und diesen bei etwa 187, 8°C verläßt. Das Abgas wird dadurch auf annähernd185°C erwärmt, und es wird auf getrenntem Weg durch die Leitung 15 in den Unterkühler 50 geführt. Das letztere Abgas wird durch die Leitung 16 bei annähernd-180° C abgezogen.The temperature of the liquid condensate continues to rise to -187.8 ° C from because the exhaust gas from the condenser 71 is at around -193.3 ° C and a pressure of 0, 28 kg / cm2 is deducted. The liquid condensate is cooled accordingly in the subcooler 60. The exhaust gas is through line 12, after the point 13, from the The condenser is withdrawn, passed through the line 14 and introduced into the subcooler 60. The heat exchange takes place between the supercooled condensate, which is at about -183, 9 ° C enters the subcooler 60 and leaves it at about 187.8 ° C. The exhaust is thereby heated to approximately 185 ° C, and it is separated through the Line 15 led into the subcooler 50. The latter exhaust gas is through the pipe 16 withdrawn at approximately -180 ° C.

Das unterkühlte Kondensat, das bei-187, 8° C durch die Leitung 21 abgezogen wird, wird in einem Reduziererventil 22 entspannt, wo seine Temperatur von-187, 8 auf -193, 3°C abnimmt. Das so entspannte flüssige Kondensat wird dann in die Niederdruckabteilung 71 eingeleitet, wo es den Kondensator 73 abkühlt und ihm Wärme entzieht, um so das flüssige Kondensat in ein Gas zu verwandeln, das dann als Abgas bei-193, 3°C durch die Leitung 12 abgezogen wird.The supercooled condensate, which at -187.8 ° C through line 21 is withdrawn, is expanded in a reducer valve 22, where its temperature decreases from -187.8 to -193.3 ° C. The so relaxed liquid condensate is then introduced into the low pressure compartment 71, where it cools the condenser 73 and removes heat from it in order to transform the liquid condensate into a gas, which then is withdrawn as exhaust gas at -193.3 ° C through line 12.

Die Temperatur des Synthesegases und des Abgases, das in das kältere Ende des Austauschers 40 eintritt, sind einander ungefähr gleich, nämlich-180° C, jedoch der Druck des Synthesegases liegt bei etwa 11, 3 kg/cm2, während der Druck des Abgases 0, 28 kg/cm2 beträgt. The temperature of the synthesis gas and the exhaust gas entering the colder Entering the end of the exchanger 40 are approximately equal to each other, namely -180 ° C, however, the pressure of the synthesis gas is around 11, 3 kg / cm2, while the pressure of the exhaust gas is 0.28 kg / cm2.

Das Abgas wird in dem Austauscher zunehmend-erwärmt, und es wird bei 32, 2°C und bei atmosphärischem Druck durch die Leitung 18 abgezogen. Die Erwärmung erfolgt durch den Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem ankommenden Beschickungsgas, wie bereits oben erwähnt wurde. Das Synthesegas wird in gleicher Weise von-180° C in der nur in einer Richtung zu durchströmenden Führung 24 erwärmt und durch die Leitung 11 aus dem Kühler abgezogen. Der Druck beim Abziehen beträgt etwa 10, 6 kg/cm2, was durch den Reibungswiderstand in der Führung bedingt ist. Bei einer vorbestimmten Temperatur von etwa-137, 2° C werden 12'po des Synthesegases aus der Führung 24 des Austauschers 40 abgezweigt und durch die Leitung 25 in die Entspannungsanordnung 26 eingeführt. Das Gas wird bis zu einer Temperatur von-193, 3° C und einem Druck von 0, 28 kg/cm2 entspannt, und es wird dann durch die Leitung 27 an der Stelle 13 in den Abgasstrom eingeleitet.The exhaust gas is increasingly heated in the exchanger, and it is at 32, 2 ° C and withdrawn through line 18 at atmospheric pressure. The warming takes place through the heat exchange between the exhaust gas and the incoming feed gas, as mentioned above. The synthesis gas is in the same way from -180 ° C heated in the guide 24 through which flow is to be carried out only in one direction and through the Line 11 withdrawn from the cooler. The pressure when peeling off is about 10.6 kg / cm2, which is due to the frictional resistance in the guide. At a predetermined A temperature of about −137.2 ° C. becomes 12'po of the synthesis gas from the guide 24 of the exchanger 40 branched off and through the line 25 into the expansion arrangement 26 introduced. The gas is up to a temperature of -193.3 ° C and a pressure relaxed by 0.28 kg / cm2, and it is then through line 27 at the point 13 introduced into the exhaust gas stream.

Die Abzweigung eines Teiles des Synthesegases bei tiefer Temperatur ist bei Gastrenn-und Reinigungsverfahren neu. Da das gemäß diesem Beispiel expandierte Gas an der Stelle 13 in den Abgasstrom eingeleitet wird, kann die Zwischentemperatur in : der Führung24 zum Abzug des Synthesegases aus thermodynamischen Daten oder, wenn solche Daten nicht vorliegen, aus einerFormel für Temperatur, Druck und isentropische Expansion abgeleit t werden, die durch den Wirkungsgrad der Ausdehnungsanordnung 26 modifiziert ist. Die Formel lautet folgendermaßen : k1 T1 jrrl wo T2 die absolute Temperatur des Abgases, entsprechend -193, 3° C, und T, die mittlere absolute zu bestimmende Temperatur bedeutet, P2 der absolute Druck des Abgases ist (d. h. 1, 3 kg/cm2), ? i der absolute Druck des Gases vor der Entspannung ist (d. h. 11, 6kg/cm2) undk die Gaskonstante bedeutet, die in diesemBeispielgleich 1, 4 ist. The branching off of part of the synthesis gas at low temperature is new to gas separation and purification processes. Since that expanded according to this example Gas is introduced into the exhaust gas flow at point 13, can the Intermediate temperature in: the guide24 for the withdrawal of the synthesis gas from thermodynamic Data or, if such data are not available, from a formula for temperature, pressure and isentropic expansion can be derived from the efficiency of the expansion arrangement 26 is modified. The formula is as follows: k1 T1 jrrl where T2 is the absolute Temperature of the exhaust gas, corresponding to -193.3 ° C, and T, the mean absolute too determining temperature means that P2 is the absolute pressure of the exhaust gas (i.e. 1, 3 kg / cm2),? i is the absolute pressure of the gas before expansion (i.e. 11.6kg / cm2) and k is the gas constant, which is 1.4 in this example.

Auf diese Weise kann die Temperatur T1 bestimmt werden, weil Pi, P2 und k alle bekannt sind. Die Temperatur beträgt in diesem Fall 150° Kelvin. Diese ist jedoch eine theoretische Temperatur, die in die wirkliche Temperatur vermittels der Formel (Tl-T2) E TT-T2 umgerechnet wird, wo T1 und T2 die oben angegebenen Werte haben, E der Wirkungsgrad der Entspannungsanordnung ist und Tr die wirkliche Temperatur bedeutet.In this way the temperature T1 can be determined because Pi, P2 and k are all known. The temperature in this case is 150 ° Kelvin. These however, it is a theoretical temperature which mediates into the real temperature the formula (Tl-T2) E TT-T2 is converted, where T1 and T2 are the values given above , E is the efficiency of the expansion arrangement and Tr is the real temperature means.

Der übliche Wirkungsgrad der Entspannungsanordnung beträgt 80 °/o. Dementsprechend ist T, gleich 136° Kelvin.The usual efficiency of the expansion arrangement is 80%. Accordingly, T, is equal to 136 ° Kelvin.

Im umgekehrten oder abwechseluden Kreislauf bei diesem Verfahren gemäß diesem Beispiel strömt das Abgas durch die Führung, durchwelche vorher dasBeschickungsgas strömte, und wegen der nahe beieinander liegenden Temperaturen vom Beschickungsgas und Abgas werden im wesentlichen alle angesammelten oder angegebenen Verunreinigungen beim umgekehrten Durchströmen der Führung entfernt.In the reverse or alternating cycle in this method according to In this example, the exhaust gas flows through the duct through which previously the feed gas flowed, and because of the closely spaced temperatures from the feed gas and exhaust gas will essentially all of the accumulated or reported pollutants removed with reverse flow through the guide.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Anwendung auf ein Ammoniaksynthesegas, das eine größere Stickstoffmenge enthält, als es dem üblichen, obenerwähnten Verhältnis von 1 : 3 entsprechen würde. Ein derartiges Beschickungsgas kann durch die teilweise Oxydation eines Abfallbrennöls mit Luft erzeugt werden. Ein anderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß keine Lufttrennanlage mehr erforderlich ist und keine Absorptionsanlage für Kohlendioxyd wie bei einem üblichen Oxydationsverfahren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Eindringen von inerten Bestandteilen oder Verunreinigungen in die Anlage, in der die Ammoniaksynthese vorgenommen wird, verringert wird. Während das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Behandlung eines Gases geeignet ist, das durch die teilweise Oxydation von Abfallbrennöl mit Luft entsteht, kann es auch zur Trennung und Reinigung irgendeiner normalerweise gasförmigen Mischung, beispielsweise von Luft, verwendet werden. The inventive method is suitable for use on a Ammonia synthesis gas, which contains a larger amount of nitrogen than usual, would correspond to the above-mentioned ratio of 1: 3. Such a feed gas can be produced by the partial oxidation of waste fuel oil with air. Another advantage of the process is that there is no longer an air separation system is required and no absorption system for carbon dioxide as with a usual one Oxidation process. Another advantage is that the penetration of inert components or impurities in the plant in which the ammonia synthesis is made, is reduced. While the inventive method in particular is suitable for treating a gas produced by the partial oxidation of waste fuel oil with air, it can also be used to separate and purify any normally gaseous mixture, for example of air, can be used.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for purifying a gaseous mixture, the components of which have different boiling points, one being compressed Gas flow of this mixture in one direction of flow through a reverse heat exchanger with at least three tracks along a first, pre-cooled track and wherein you keep the temperature in this heat exchanger from one end to the other can decrease to cool the stream and to a component with a higher boiling point to precipitate in the colder part of this path, and a second gas stream, the last mentioned Component does not receive, under less pressure and at lower temperature than prevail in the first mentioned colder part, lengthways. allows a second path to flow in the opposite direction of flow, the Current on this path is in heat exchange with the gas flow mentioned first and where you can change the direction of flow in these two paths by switching the periodically reverses both gas streams to the other path and one third, pre-cooled gas stream of a low-boiling component along a third, path to be traversed only in one direction into a colder part of this path at the same temperature as the gas flow mentioned in the second place, leads, characterized in that a smaller part of this third gas stream branches off (25, 25a) from this third path (24, 24a) at an average temperature, relax and cool and into the cold end of the reverse heat exchanger (40, 40a).

2. The method according to claim 1, characterized in that the introduces relaxed and cooled part of the third stream into the second gas stream, before the latter enters the reversing heat exchanger.

3. The method according to claim 1, characterized in that the relaxed and cooled part of the third stream during the last part of one Work cycle after interruption of the second gas flow in the web to be cleaned of the reversing heat exchanger, then compressed and the one to be cleaned Feeds gas stream before it enters the reversing heat exchanger.

4. The method according to claim 2, characterized in that the first stream after leaving the reversing heat exchanger in a high pressure section (72, 72 a) of a fractionation column (70, 70 a) which has a high pressure (72, 72a) and a low-pressure compartment (71, 71 a) contains to further higher-boiling To let components condense, and that the gaseous component of the first Stream, the third gas stream, from the high pressure compartment of this fractionating column discharges and in a subcooling room (50, 50a) in heat exchange with condensed Brings components that emerge from the fractionation column in order to subcool them, and that the condensate is further subcooled (60, 60a), expanded and transferred to the low-pressure compartment (71, 71 a) the fractionating column sprayed to heat by means of heat exchange from the first gas stream to absorb, and that the condensate in the low pressure compartment this fractionating column leads into the gas state and that the gasified condensate, the second gas stream, from the low pressure compartment of the fractionation column into the second subcooling space (60, 60 a) can escape from the first subcooler to cool the coming condensate further, and that the preheated second gas stream from the last-mentioned second subcooling space (60, 60 a) to the first Place mentioned subcooling space (50, 50 a) and from there into the reversing heat exchanger and that at the same time the preheated third gas stream from the high pressure compartment (72, 72a) of the partial capacitor after passing through the one mentioned in the first place Subcooling space (50, 50a) in the third, which can only be traversed in one direction Path (24, 24a) of the reversing heat exchanger (40, 40 a) can occur and the smaller, branched off part. of the third gas stream to one Temperature and relaxed a pressure that is equal to the temperature and pressure as shown in the second gas flow prevail before this relaxed gas flow in the second Introduces gas flow before this latter into the colder part of the reversing heat exchanger initiates.

5. The method according to claim characterized in that the smaller, expanded part of the third stream at a point (36b) in the second gas stream is introduced before this latter into the second mentioned hypothermia room (60 a) is admitted.

6. The method according to claim 4, characterized in that the smaller, expanded part of the third stream at a point (37a) in the second gas stream is initiated after the latter through the subcooling room mentioned in the first place (50a) has flowed.

7. The method of claim 1, wherein the reverse heat exchanger is equipped with a fourth path that can only be traversed in one direction, characterized in that the relaxed part of the third stream in this fourth, which can only be traversed in one direction and is located next to the first web (4a) and web (30a) in heat exchange therewith on a colder part of this web initiates and that the relaxed and heated gas stream from the heat exchanger withdraws, compresses (32a) and adds to the gas stream emanating from the third web (24a) flows out.

8. The method according to claim 7, characterized in that the branched off Heineren part of the third gas stream to one temperature and to one Relax pressure load that are equal to the temperature and pressure as shown in the second gas stream immediately before it is introduced into the reversing heat exchanger to rule.

9. The method according to claim 7, characterized in that the branched off Relaxed smaller part of the third gas stream to a temperature and pressure which are equal to the temperature and pressure as in the one from the low pressure section (71 a) the fractionating column exiting second gas stream prevail, and that one then the branched and relaxed part of the third gas flow into its own Path (29c) of the second subcooling space (60a), then into a separate path the first mentioned hypothermia room (50a) and then into the fourth, introduces path (30a) through which flow is to flow in only one direction at one temperature, which is the same as the temperature in the second gas stream immediately before it Introduction into the reversing heat exchanger prevails.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that a gaseous mixture is used which contains nitrogen, hydrogen, carbon monoxide, Contains carbon dioxide, methane and superatmospheric pressure water vapor, which is made by partially burning fuel oil with compressed air, which is burned 01 quenched with water.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the compressed gaseous mixture is first introduced into the first path (4, 4a) of the reversing heat exchanger at a temperature of 35 ° C and a pressure of 11.3 atm and emerge from this path at a temperature of -177.2 ° C leaves, the outlet temperature being the dew point of the nitrogen in this mixture is equivalent to.

References Considered: U.S. Patents No. 2 660 038, 2 663 168.