DE368464C

DE368464C - Verfahren zur Abscheidung des Wasserstoffs aus solchen enthaltenden Gasgemischen

Info

Publication number: DE368464C
Application number: DES59151D
Authority: DE
Original assignee: ETUDE ET L EXPL DES PROCEDES G; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: ETUDE ET L EXPL DES PROCEDES G; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1921-02-17
Filing date: 1922-02-07
Publication date: 1923-02-02
Also published as: GB175605A; AT105693B; FR541647A; DK30797C; CH99850A; NL18228C

Description

Verfahren zur Abscheidung des Wasserstoffs aus solchen enthaltenden Gasgemischen. Vorliegende Erfindung betrifft Ausführungsformen des bekannten Verfahrens durch teilweise Verflüssigung den Wasserstoff aus solchen enthaltenden und zuvörderst gereinigten Gasgemischen, wie z. B. Wassergas; Leuchtgas, Koksofengas u. dgl., auszuscheiden und bei dem als Kältequelle zur Ausgleichung der Verluste des Systems die bei Leistung äußerer Arbeit stattfindende Entspannung desnach -Durchschreitung der tiefsten Kreislauftemperatur komprimierten Wasserstoffs verwendet wird.
Bei diesem bekannten Verfahren müssen vornehmlich zwei Bedingungen erfüllt werden: I. Sicherung der Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsbestandes bei einem möglichst niedrigen Anfangsdruck; 2. Sicherung eines sehr hohen Reinheitsgrades des Wasserstoffs, indem man auf die Gasgemische eine sehr niedrige Temperatur und den zur Anwendung kommenden Gesamtdruck einwirken läßt.
Die erste Bedingung hat zur Voraussetzung, daß die mit Leistung äußerer Arbeit stattfindende Entspannung möglichst wirksam sei.
Zu diesem Zwecke muß in erster Linie dafür gesorgt sein, daß diese Entspannung bei der höchsten Temperatur verläuft, die vereinbart ist mit den für den erstrebten Reinheitsgrad als nötig sich erweisenden Austrittstemperaturbedingungen, um so mehr, als bei Vernachlässigung dieser Maßnahme alle anderen Gase durch die sehr niedrige Temperatur des Wasserstoffs gefrieren würden. Zu diesem Behufe wird nach dem bekannten Verfahren der verdichtete Wasserstoff, bevor er in die Entspannungsvorrichtung gelangt, durch einen Vierflüssiger hindurchgeleitet, in dem er sich erhitzt, wobei dieser Verflüssiger mit einem Teil der bei ihrem Austritt aus dem kalten Ende des Austauschers behandelten Gase gespeist wird, welche darauf in den Flüssigkeitssammler der Ausscheidungskolonne zurückgeleitet werden. Außerdem ist es wünschenswert, daß diese Gase so warm als möglich vom Austauscher nach dem Verflüssiger gelangen, was zur Voraussetzung hat, daß, bevor der entspannte Wasserstoff und das Kohlenoxyd oder das Gemisch von CO + N + CH, in den Austauscher geschickt werden, diese Gase ebenfalls einer durch andere Teile des verdichteten, in zusätzlichen Verflüssigern behandelten Glases bewirkten Vonerhitzung unterzogen werden. Diese zusätzlichen Verflüssiger würden alter eine sehr umständliche Apparatur erfordern, außerdem Gewichtserhöhungen und Kälteverluste verursachen, alles Nachteile, die durch ihre Vorteile nicht aufgewogen werden könnten.
Durch vorliegende Erfindung gelangt man zu einer bedeutend einfacheren, sämtliche diesen mehrfachen Verflüssigern anhaftenden Vorteile gewährleistenden Ausführungsform, indem mar nur den zur Vornahme der Erhitzung des Wasserstoffes vor der Entspannung bestimmten Verflüssiger beibehält. Dies gestattet die Anfangstemperatur - der Entspannung erheblich höher hinaufzubringen, dadurch, daß man vor dieser Entspannung den komprimierten Wasserstoff stark erwärmt; gleichzeitig gestattet sie aber auch die Temperatur, bei der die Gase in die Behandlungsröhrenbündel eintreten, ganz wesentlich zu erniedrigen und dabei die in diesen eintretenden Gasen bereits verflüssigte Gasmenge zu erhöhlen.
Eine bequeme Verwirklichung dieses Verfahrens ergibt sich aus der Anwendung eines einzigen Temperaturaustauschers, der in baulicher Hinsicht denjenigen nachgebildet sein kann, die zur technischen Herstellung flüssiger Luft allgemein gebräuchlich sind, und bei welchem das zu behandelnde verdichtete Gasgemisch an der Außenseite des Röhrenbündels zuflließt, um dann, zufolge eingebauter Ablenkungsplatten, um die Rohre herum einen methodischen Weg einzuschlagen, während. die abgeschiedenen Gase, z. B. H und CO, nenn es sieh um Wassergas oder H, CO + N und CH4 wenn es sich um Koksofengas handelt, zufolge geeigneter Sammelkästen in zwei oder drei gesonderten Fraktionen durch die inneren Rohre streifen.
Ein solcher mit zwei Abteilen versehener Austauscher E ist auf der anliegenden Abbildung in Anwendung auf den Fall der Behandlung von Wassergas schematisch dargestellt. Das vorliegende Verfahren besteht nun darin, daß der zur Speisung des den komprimierten Wasserstoff erhitzenden Verflüssigers bestimmte Bruchteil der zu behandelnden komprimierten Gase nicht am kalten Ende des Austauschers, sondern in einer ,gewissen Entfernung von diesem kalten Ende, nämlich bei A entnommen wird.
Die getrennten Gase, z. B. H und CO, gelangen, direkt aus der Trennungskolonne kommend, durch B und C in den Austauscher, ohne vorerst in den Verflüssirgern erwärmt zu werden.
Die bei A abgezogenen und den Verflüssiger L speisenden Gase sind naturgemäß erheblich welliger kalt als die Gase, welche das Ende des Austauschers erreichen. Einen ausreichenden Teil zwingt man durch L zu strömen, lindem man nach und nach das Speiseventil V des Trennungsröhrenbündels F schließt, bis die Erwärmung des das andere Albteil von L durchstreichenden, dabei dem Entspanner zuströmenden Wasserstoffes genügend ist. Diese Erwärmung wird beispielsweise mittels thermoelektrischer Elemente oder durch ein Differentialelement gemessen. In dieser Weise wind das erstrebte Resultat ohne weitere Schwierigkeiten erreicht. Denn während die Erhitzung des vor der Entspannung verdichteten Wasserstoffes sehr stark ist, ist die-Abkühlung .des.-Restes der verdnchüeten, -in -den Austauscher Ibis zu :dessen kaltem Ende strömenden Gase sehr .groß und sehr wirksem, da ja dieser der gesamten @Gasmengc entnommene Bruchteil enügege4ges:etzt einer der Gesamtmenge gleich großen Menge sehr kalter CO- und H-Gase strömt.
Demzufolge sind diese Gase sehr kalt und. zum Teil verflüssdigt, wenn sie den Sammelraun D. erreichen, wodurch die Verdampfung der Flüssigkeit verringert und der Besttand an Flüssigkeit leichter erhafen wird.
Im Übrigen leuchtet ein, daäß sich dem einzigen Verflüssiger L ganz besonders günstige Umstände darbieten, um gut zu funktionieren, davon den Stoffen, welche in ihm zirkulieren, sowohl das eine als das andere auf dem Höchstdruck des Kreislaufes steht.
Zu Anfang wind der Apparat gefüllt, beispielsweise, indem man 'den Entspanner durch VI speist und in der Kolonne durch VII die in dem Entspanner am Ende jedes Entspannungsvorganges verflüssigten Teilesammelt.
Anderseits ist zu bemerken, daß die Rolle, die unter den bisher genannten Bedingungen der sehr kalt entspannte Wasserstoff hinsichtlich der Schlußreinigung des verdichteten Wasserstoffes des aufsteigenden Bündels spielt, verhältnismäßig beschränkt ist. Denn die in dem Wasserstoff dieser entgegengesetzt gerichteten Ströme enthaltenen Wärmemassen sind gleich, und die Wärmemasse des verdichteten Wasserstoffges erhöht sich um den Gesamtbetrag der Wärmemusse der zu verflüssigenden Verunreinigungen. Bei Verlassen des Gegenstromes kann sonach der verdichtete Wasserstoff eine so niedrige Temperatur wie die des entspannten Wasserstoffes nicht erreichen, woraus sich die Notwendigkeit ergibt, letzteren durch Entspannung auf eine möglichst niedrige Temperatur zu bringen. Bekanntlich stößt man aber hierbei infolge des möglichen Gefrierens der restlichen Verunreinigungen und der eventuell benutzten Schmiermittel auf Schwierigkeiten.
Gemäß vorliegender Erfindung wird, wenn die Gegenwart des Stickstoffes nicht schädlich ist, diese Schwierigkeit dadurch behoben, daß man dem verdichteten Wasserstoff im Augenblicke, wo er im Begriffe steht, sich zu entspannen, in geeignetem Verhältnis trockenen und kalben Stickstoff zusetzt, der sich mit diesem Wasserstoff vermischt und mit ihm expandiert, um am Ende des Entspannungsvorganges sich zu verflüssigen.
In dieser Weise wind die Wärmemasse des entspannten Wasserstoffes um die jenige des gesamten zum Teil flüssigen, mitgerissenen Stickstoffes erhöht, wodurch der Strom entspannten Wasserstoffes die Fähigkeit erhält, von . einer gleichen Endtemperatur des Entspannungsvorganges ausgehend, den gegenströmendlen, verdichteten und zu reinigenden Wasserstoff auf eine niedrigere Temperatur herabzukühlen.
Außerdem spielt der in dieser Weise erzeugte flüssige Stickstoff bezüglich des Arbeitens ler Entspannungsvorrichtung als Schwiermittel eine wichtige Roll. Eventuell setzt man unten den obwaltenden Temperaturbedingungen nicht gefrierbare Kohlenwasserstoffe zu.

Claims

PATENT-ANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Abscheidung des Wasserstoffes aus solchen enthaltenden Gasgemischen durch teilweise Verflüssigung der Gasgemische, wie z. B. Wassergas, Leuchtgas, Koksofengas nsw., unter Nutzbarmachung der bei Leistung äußerer Arbeit stattfindenden Entspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchteil der Gase, mit dem der zur Erhitzung des komprimierten, vor seiner Entspannung stehenden Wasserstoffes dienende Verflüssiger gespeist wird, nicht am Ende der vorzugsweise durch einen einzigen Austauscher gebilld@eten Austauschvorrichtung, sondern in einiger Entfernung vom kalten Ende dieser Austauschvorrichtung entnommen wind.
2. Ausführungsfarm des Verfahrens nach Anspruch i, ,dadlhrch .gekennzeichnet, ,daß, fialls :die Gegenwart von Stickstoff im Wasserstoff nicht störend wirkt, ,dem im verdichteten Zustande den Entsppanner erreichenden Wasserstoff eine gewisse Menge verdichteten und kalten Stickstoffs zugesetzt wird.