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DE951875C - Verfahren zum Abscheiden von Methan aus methanreichen Gemischen mit Luft - Google Patents

Verfahren zum Abscheiden von Methan aus methanreichen Gemischen mit Luft

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DE951875C
DE951875C DEG16501A DEG0016501A DE951875C DE 951875 C DE951875 C DE 951875C DE G16501 A DEG16501 A DE G16501A DE G0016501 A DEG0016501 A DE G0016501A DE 951875 C DE951875 C DE 951875C
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DE
Germany
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methane
air
mixtures
fraction
separating
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DEG16501A
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English (en)
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Dr-Ing Ernst Karwat
Dr August Kruis
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Linde GmbH
Original Assignee
Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
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Publication date
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Description

G 16501
mit Luft
Zur Vermeidung schlagender Wetter wird in neuzeitlichen Schachtanlagen für den Abbau von Kohle vielfach aus den Kohleflözen der Bergwerke ein Gemisch an die Erdoberfläche geführt, das neben Methan noch Luft und auch Kohlendioxyd enthält. Die Absaugung regelt man so, daß ein möglichst methanreiches, nicht explosives Gasgemisch anfällt. Eine häufig beobachtete Zusammensetzung bewegt sich etwa in den Grenzen 50 bis 55 °/o CH4, 35 bis 40 % Luft, 2 bis 5 °/o Kohlendioxyd, Rest Inerte, Wasserdampf und Edelgase. Einer chemischen Verwertung des Methans steht zunächst sein Gehalt an Verunreinigungen entgegen. Es ist nötig, für diesen Zweck reines Methan aus dem Gemisch abzutrennen. Wird das Gasgemisch nach vorgängiger Entfernung der Verunreinigungen einer Zerlegung durch Tiefkühlung mit anschließender Verflüssigung und Rektifikation oder mit anschließender Waschung mit tiefgekühlten Lösungsmitteln unterworfen, so steht man bei der üblichen Ausführungsart dieser Verfahren vor der Schwierigkeit, daß die lufthaltige zu entfernende Komponente des Gemisches alle Methangehalte bis herab zu Endgehalten von wenigen Prozent Methan, sei es im Zuge der Rektifikation, sei es der Waschung, durchläuft. Sie durchläuft dabei auch das Konzen-
trationsgebiet zwischen 5 und 15 % CH4, welches das Gebiet der explosiblen Gas-Luft-Mischungen ist.
Aus diesem Grunde wird die Gewinnung von S reinem Methan aus einem solchen Gasgemisch üblicherweise als zu gefährlich unterlassen. Nachteilig ist ferner noch, daß eine Luftfraktion, deren Methangehalt unter der Explosionsgrenze liegt, nicht mehr brennbar ist, das in ihr abgeführte
ίο Methan also wirtschaftlich verlorengeht.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung soll eine technisch sichere und wirtschaftlich vorteilhafte Gewinnung des Methans aus einem solchen Gemisch durch Zerlegung, sei es durch Tiefkühlwäsche oder adsorptive Trennung ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird bei der Zerlegung eines methanreichen Gemisches von Methan und Luft die letztere als eine Fraktion ausgeschieden, deren Methangehalt oberhalb der Explosionsgrenze von
ao Methan-Luft-Gemischen liegt und deren Heizwert eine wirtschaftliche Verwertung dieser Luftfraktion ermöglicht. Damit ist die Möglichkeit gegeben, einerseits eine Methan-Fraktion beliebiger Reinheit zu gewinnen, andererseits dem Bedürfnis nach Sicherheit bei der Gaszerlegung voll zu entsprechen und drittens ohne Heizwertverluste das Gemisch zu zerlegen. In letzteren beiden Hinsichten liegt der technische und wirtschaftliche Fortschritt gegenüber den für die Zerlegung solcher Gasgemische üblichen Arbeitsweisen.
Geschieht die Zerlegung durch Tiefkühlung, teilweise Verflüssigung und Rektifikation, so werden erfindungsgemäß Druck und Temperatur des Gasgemisches bei seiner Teilverflüssigung so eingestellt, daß der Methangehalt des gasförmig verbleibenden Anteils über der Explosionsgrenze der anfallenden Sauerstoff-Stickstoff-Methan-Mischung liegt. Geschieht die Zerlegung durch Wäsche mit einem Lösungsmittel, ein an sich bekanntes Verfahren, so wird erfindungsgemäß aus dem an Methan angereicherten Waschmittel bei dessen Regenerierung nur so viel Methan abgetrieben, daß seine Methan-Tension am Kopf der Waschsäule der dort mit dem Waschmittel in Berührung befindlichen Luftfraktion einen Methangehalt verleiht, der über der oberen Explosionsgrenze dieser Mischung liegt. Die Wäsche kann bei der Temperatur der Umgebung erfolgen. Besser geeignet ist eine Tiefkühlwäsche, z. B. bei — 900 C mit Methanol als Lösungsmittel
So etwa nach der Arbeitsweise der deutschen Patentschrift 843 545. Geschieht die Zerlegung des Methan-Luft-Gemisches durch Adsorption, z. B. bei tiefer Temperatur ähnlich dem Verfahren nach der deutschen Patentschrift 560 357, so wird erfindungsgemäß aus dem mit dem Rohgas-Methan beladenen Adsorptionsmittel nur so viel Methan abgetrieben, daß die Methantension des Adsorptionsmittels der aus dem Adsorber austretenden Luftfraktion einen über der Explosionsgrenze liegenden Methangehalt verleiht. Dies kann z. B. dadurch geschehen; daß der beladene Adsorber von aufgenommenem Methan durch Abpumpen befreit wird, wobei erfindungsgemäß der Absaugdruck
20 % desjenigen Druckes ist, welchen das methanhaltige Rohgas beim Beladen-des Adsorbers hat.
Das Prinzip der Erfindung ist auch auf Gemische anderer brennbarer Gase, z. B. Äthan, Propan, Butan mit Luft oder Sauerstoff anwendbar.
Als Beispiel für die Durchführung des Verfahrens wird die Zerlegung von 1000 Nm3/h eines Gasgemisches mit 55"/0CH4, 40% Luft, 5% Kohlendioxyd durch Tiefkühlung, Teilverflüssigung und Rektifikation an Hand der Zeichnung beschrieben.
Das Rohgas wird auf 6,5 ata verdichtet, in abwechselnd betriebenen Regeneratoren 1 und 2 auf 75; etwa I2O° abs. gekühlt, wobei sich Wasserdampf und Kohlensäure in den Regeneratoren niederschlagen. Etwa 20 % des teilweise vorgereinigten Rohgases werden bei 3 oder 4 den Regeneratoren seitlich entnommen, in den wechselweise betriebenen Adsorbern 16 und 17 von CO2-Resten befreit und dienen im GegenstrÖmer S zum Anwärmen aus dem Abscheider 6 entweichender Luftfraktion, die zwecks Kälteerzeugung in der Turbine 7 entspannt wird. Der aus GegenstrÖmer 5 kommende Rohgasstrom wird mit dem vom Regenerator kommenden vereinigt durch die Kühlschlange 8 geführt. Diese liegt in einem Bad 9 von-bei 1,2 ata siedendem Reinmethan, welches in der Rektifikationssäule 10 gebildet worden ist. In der Kühlschlange 8 gebildete Flüssigkeit scheidet sich im Abscheider 6 von der methanhaltigen Luftfraktion, die 20 °/o C H4 und 80% einer Mischung aus O2, N2 und Edelgasen enthält. DieflüssigeFraktion,enthaltend 69 °/o CH4, 9 % O2, 22 °/o N2 wird im Austauscher 11 mit Restgas aus der Rektifikationssäule unterkühlt, im Ventil 12 auf den Säulendruck am Kopf der Säule entspannt und auf die Rektifikationssäule gegeben. Das am Kopf derselben entweichende Methan-, Luft-Gemisch hat wiederum einen oberhalb der ioo Explosionsgrenze liegenden Methangehalt von etwa
21 % CH4. Es wird bei 13 mit dem von der Turbine 7 kommenden Gasanteil vereinigt und verläßt den Regenerator 2 unter Mitnahme des dort abgelagerten Kohlendioxyds und Wasser. Das in der Rektifikationssäule 10 gewonnene Reinmethan verläßt die Regeneratoren durch die Rohrschlangen 14 und 15 und hat eine Reinheit von 99,9 % CH4. Die Ausbeute an Reinmethan beträgt bei dieser Arbeitsweise 82 %. Die Luftfraktion hat einen Heizwert von 1610 Kcal/Nms, der sich für viele Zwecke vorzüglich verwenden läßt. Der kalorische Verlust des Zerlegungsvorganges ist praktisch Null.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: "5
    ι. Verfahren zum Abscheiden von Methan aus methanreichen Gemischen mit Luft, dadurch gekennzeichnet, daß eine methanhaltige Luft fraktion ausgeschieden wird, deren Methan- iao gehalt oberhalb der Explosionsgrenze von Methan-Luft-Gemischen liegt und deren Heizwert eine wirtschaftliche Verwendung dieser Luftfraktion ermöglicht.
  2. 2. Verfahren zum Abscheiden von Methan aus methanreichen Gemischen mit Luft durch
    Tiefkühlung, teilweise Verflüssigung and Rektifikation, dadurch gekennzeichnet, daß Druck und Temperatur des Gasgemisches bei seiner Teilverflüssigung so eingestellt werden, daß der Methangehalt des gasförmig verbleibenden Anteils über der Explosionsgrenze der anfallenden Sauerstoff-Stickstoff-Methan-Gemische liegt.
  3. 3. Verfahren zum Abscheiden von Methan aus methanreichen Gemischen mit Luft durch Wäsche mit einem Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem an Methan angereicherten Waschmittel durch Regenerieren nur soviel Methan abgetrieben wird, daß seine Methanfraktion am Kopf der Waschsäule der dort mit dem Waschmittel in Berührung befindliehen Luftfraktion einen Methangehalt verleiht, der über der oberen Explosionsgrenze dieser Mischung liegt.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    © 609 506/20? 4.56 (609 677 11. 56)
DEG16501A 1955-02-16 1955-02-16 Verfahren zum Abscheiden von Methan aus methanreichen Gemischen mit Luft Expired DE951875C (de)

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