NO160432B

NO160432B - Fremgangsmaate og apparatur for gjenvinning av en hydrogenrik gass fra et raastoff inneholdende metan, etylen, hydrogen og acetylen.

Info

Publication number: NO160432B
Application number: NO821711A
Authority: NO
Inventors: Reilly Richard O
Original assignee: Air Prod & Chem
Priority date: 1981-05-26
Filing date: 1982-05-24
Publication date: 1989-01-09
Also published as: US4492591A; GB2103104A; FR2506744B1; NO821711L; JPS6247801B2; CA1184111A; DE3219808C2; GB2103104B; DE3219808A1; FR2506744A1; NO160432C; JPS57200202A

Abstract

Hydrogen gjenvinnes fra et råstoff inneholdende metan, etylenhydrogen og acetylen ved først å avkjøle råstoffet og deretter å vaske det avkjølte råstoff med en vaskevæske valgt blant flytende etylen, flytende propan, flytende etan og blandinger derav for å fjerne 1 det vesentlige all neetylen. Den vaskede gass avkjøles deretter ytterligere for å kondensere ut metan og etylen for derved å oppnå. gassformig hydrogen som produkt.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en apparatur for gjenvinning av en hydrogenrik gass fra et råstoff som inneholder metan, etylen, hydrogen og acetylen.

Ved industriell fremstilling av etylen f.eks. ved krakking av LPG, etan, nafta eller gassoljer, fremstilles det en strøm som inter alla inneholder acetylen. Konvensjonelt blir dette acetylen fjernet oppstrøms i anlegget og hydrogen gjenvinnes deretter ved avkjøling av de gjenværende gasser, vanligvis omfattende metan, etylen, etan og hydrogen inntil alt bortsett fra hydrogen er gjort flytende.

Hvis acetylenet ikke fjernes, vil det oppstå et antall problemer, spesielt hvis det kreves høy renhet, f.eks. over 96 volum-SÉ. Hvis således blandingen inneholdt acetylen og ble avkjølt til egnet temperatur for å oppnå hydrogen med så høy renhet, ville acetylenet bli fast i varmeveksleren.

Uheldigvis er det ingen åpenbar kommersielt akseptabel løsning på dette problem. Således er f.eks. bruken av et adsorbsjonsmiddel uakseptabel fordi frigjøring av flere tonn gassformlg acetylen pr. dag under regenerering presenterer åpenbar risiko i et raffineri. På samme måte er flytende-gjøring og separering av acetylen upraktisk på grunn av vanskelig prosesskontroll og ufleksibillteten dette legger på driften av hydrogengjenvinningsenheten som en helhet.

US-PS 3 607 963 beskriver en fremgangsmåte for gjenvinning av

en hydrogenrik gass fra et råstoff omfattende metan, etylen, hydrogen og acetylen, en fremgangsmåte som omfatter avkjøling av råstoffet, vasking av det avkjølte råstoff med en vaskevæske valgt blant flytende etylen, flytende etan og blandinger derav, videre avkjøling av de vaskede råstoff i en varmeveksler for å kondensere i det minste en del av metanet og etylenet og separering av kondensert metan og etylen fra ikke-kondensert hydrogenrik gass. Den ikke-kondenserte hydrogenrike gass føres gjennom varmeveksleren i motstrøm

mot vasket råstoff. Den hydrogenrike gass som forlater varmeenden av varmeveksleren ekspanderes deretter og den kalde hydrogenrike gass som derved dannes tilføres til kaldenden av varmeveksleren 1 motstrømm med vasket råstoff. Det kondenserte metan og etylen føres gjennom varmeveksleren til vaskekolonnen.

I henhold til foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det en fremgangsmåte for gjenvinning av en hydrogenrik gass fra et råstoff Inneholdende metan, etylen, hydrogen og acetylen, omfattende avkjøling av råstoffet, vasking av det avkjølte råstoff med en vaskevæske valgt blant flytende etylen, flytende propan, flytende etan og blandinger derav for å absorbere 1 det minste en del av acetylenet, videre avkjøling av det vaskede råstoff i en varmeveksler for å kondensere i det minste en del av metanet og etylenet, og separering av kondensert metan og etylen fra ikke-kondensert hydrogenrik gass, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at den videre omfatter å ekspandere det kondenserte metan og etylen, ekspandere en del av den hydrogenrike gass og innføring av den inn i den ekspanderte metan og etylen for å danne en blanding, og å føre blandingen og resten av den hydrogenrike gass gjennom separate og distinkte passasjer i varmeveksleren for å avkjøle vasket råstoff.

Man skal her merke seg at fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse skiller seg fra fremgangsmåten ifølge US-PS 3 607 963 i flere viktige henseende. Spesielt ser man at kjølingen Ifølge US-patentet tilveiebringes ved ekspandering av ikke-kondensert hydrogenrik gass. Dette er en alvorlig mangel i mange prosesser der ikke-kondensert hydrogenrik gass burde være så nær matetrykket som praktisk mulig. Ifølge foreliggende oppfinnelse blir kondensert metan og etylen ekspandert og en andel av den hydrogenrike gass innføres i det ekspanderte metan og etylen for derved å danne en blanding. Blandingen og resten av den hydrogenrike gass føres så gjennom separate og adskilte passasjer i varmeveksleren for å avkjøle det vaskede råstoff. Det skal videre bemerkes at med dette hydrogen og den flytende blanding skjer det et entalpl tap som gir ytterligere avkjøling for varmeveksleren. Videre blir det hydrogenrike gassprodukt tilbakeført ved nær matetrykk.

Hvis den vaskede væske er flytende etylen, avkjøles råstoffet fortrinnsvis til mellom -82°C og -115°C og aller helst til

-98'C før vasking.

Hvis vaskevæsken er flytende propan, avkjøles råstoffet fortrinnsvis til mellom 0 og -40*C og fordelaktig til -50°C før vasking. ;Hvis vaskevæsken er flytende etan, avkjøles råstoffet fortrinnsvis til mellom 0 og -90"C og fordelaktig til -50°C før vasking. ;Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en apparatur for gjennomføring av den ovenfor angitte fremgangsmåte for gjenvinning av en hydrogenrik gass fra et råstoff omfattende metan, etylen, hydrogen og acetylen, omfattende midler for å avkjøle råstoffet, en vaskekolonne der , i bruk, i det minste en del av acetylenet kan absorberes fra det avkjølte råstoff ved kontakt med en væske valgt blant flytende etylen, flytende propan, flytende etan og blandinger derav, en varmeveksler, midler for å føre vaskeråstoff fra vaskekolonnen til varmeveksleren der, i bruk, en del av det vaskede råstoff fra vaskekolonnen kondenseres for å danne en væske inneholdende kondensert metan og etylen og en hydrogenrik gass, en separator, midler for å føre partielt kondensert råstoff fra varmeveksleren til separatoren der, i bruk, den hydrogenrike gass er separert fra væsken, og denne apparatur karakteriseres ved midler for å ekspandere væsken for å danne en blanding, midler for å transportere blandingen til varmeveksleren samt midler for å transportere resten av den hydrogenrike gass til varmeveksleren, idet varmeveksleren er utstyrt med separate og distinkte passasjer for derigjennom å føre nevnte hydrogenrike gass og blanding, og derved, i bruk, indirekte å avkjøle det vaskede råstoff. ;For bedre forståelse av oppfinnelsjen og for å vise hvordan den samme kan gjennomføres, skal det henvises ved hjelp av et eksempel til ledsagende tegning som viser et forenklet flytskjema for en apparatur ifølge oppfinnelsen. ;Under henvisning til tegningen blir en gassråstoffstrøm 18 omfattende hydrogen, metan, etylen, etan, acetylen og karbonmonoksyd innført til en vaskekolonne 1. ;Gassråstoffstrømmen 18 vaskes deretter med en strøm 80 av flytende etylen som tilføres på toppen av vaskekolonnen 1. Etter hvert som den stiger ned gjennom vaskekolonnen 1 absorberer det flytende etylen hovedandelen av det tilstede-værende acetylen og forlater vaskekolonnen som strømmen 83. ;Temperaturen i råstoffstrømmen 18 og etylenet som går inn i vaskekolonnen 1 er ca. -98°C i hvert tilfelle. ;Gasstrømmen 81 fra vaskekolonnen 1 avkjøles til -167°C i varmeveksleren 2 og den resulterende tofaseblanding separeres i en faseseparator 3. Væske fra bunnen av faseseparatoren 3 omfatter omtrent 69 volum-3É metan og 295É etylen og denne blanding ekspanderes til 1,7 bar A over ventilen 4. ;Gass inneholdende 97,2 volum-* hydrogen forlater den øverste del av faseseparatoren 3 gjennom rørledningen 5. Ca. 99é av gassen ekspanderes over ventilen 6 og blandes med tofase-blandingen som forlater ventilen 4. Den kombinerte blanding blir deretter oppvarmet i en varmeveksler 2 som vist. Resten av gassen som forlater faseseparatoren 3 varmes også opp i varmeveksleren 2 og føres ut som hydrogen med høy renhet. Fulle detaljer for sammensetninger, temperaturer og trykk i strømmene 18, 80, 81 og 83 er gitt i tabell 1.

Det skal være klart at strømmen 83 er flytende og f.eks. kan tilføres til en avmetaniseringskolonne, hensiktsmessig forbundet med et etylengjenvinningsanlegg. Dette kan oppnås med minimal sikkerhetsrisiko sammenlignet med regenerering av gassformig acetylen fra adsorbsjonsmldler sammen med forbundne problemer med anvendelse av gassformig acetylen og forurenset regenerasjonsgass benyttet ved regenerering av adsorbsjonsmldlet.

Claims

1. Fremgangsmåte for gjenvinning av en hydrogenrik gass fra et råstoff inneholdende metan, etylen, hydrogen og acetylen, omfattende avkjøling av råstoffet, vasking av det avkjølte råstoff med en vaskevæske valgt blant flytende etylen, flytende propan, flytende etan og blandinger derav for å absorbere i det minste en del av acetylenet, videre avkjøling av det vaskede råstoff i en varmeveksler for å kondensere i det minste en del av metanet og etylenet, og separering av kondensert metan og etylen fra ikke-kondensert hydrogenrik gass, karakterisert ved at den videre omfatter å ekspandere det kondenserte metan og etylen, ekspandere en del av den hydrogenrike gass og innføring av denne inn i den ekspanderte metan og etylen for å danne en blanding, og å føre blandingen og resten av den hydrogenrike gass gjennom separate og distinkte passasjer 1 varmeveksleren for å avkjøle vasket råstoff.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vaskevæsken er flytende etylen og at råstoffet avkjøles til mellom -82 og -115°C før vasking.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det flytende etylen avkjøles til -98°C før vasking.

4. Fremgangsmåte Ifølge krav 1, karakterisert ved at vaskevæsken er flytende propan og at råstoffet avkjøles til mellom 0 og -40°C før vasking.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den flytende propan avkjøles til -5°C før vasking.

6- Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vaskevæsken er flytende etan og at råstoffet avkjøles til mellom 0 og - 90°C før vasking.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at vaskevæsken avkjøles til -50°C før vasking.

8. Apparatur for gjenvinning av en hydrogenrik gass fra et råstoff omfattende metan, etylen, hydrogen og acetylen, omfattende midler for å avkjøle råstoffet, en vaskekolonne

(1) der, i bruk, i det minste en del av acetylenet kan absorberes fra det avkjølte råstoff ved kontakt med en væske valgt blant flytende etylen, flytende propan, flytende etan og blandinger derav, en varmeveksler (2), midler for å føre vaskeråstoff fra vaskekolonnen (1) til varmeveksleren (2) der, i bruk, en del av det vaskede råstoff fra vaskekolonnen

(1) kondenseres for å danne en væske inneholdende kondensert metan og etylen og en hydrogenrik gass, en separator (3), midler for å føre partielt kondensert råstoff fra varmeveksleren (2) til separatoren (3) der, i bruk, den hydrogenrike gass er separert fra væsken, karakterisert ved midler (4) for å ekspandere væsken fra separatoren (3), midler (6) for, i bruk, å ekspandere en del av den hydrogenrike gass fra separatoren (3) og å innføre den ekspanderte hydrogenrike gass til den ekspanderte væske for å danne en blanding, midler for å transportere blandingen til varmeveksleren (2) samt midler for å transportere resten av den hydrogenrike gass til varmeveksleren, idet varmeveksleren

(2) er utstyrt med separate og distinkte passasjer for derigjennom å føre nevnte hydrogenrike gass og "blanding, og derved, i bruk, indirekte å avkjøle det vaskede råstoff.