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Kontinuierliches Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des Verfahrens zum In-Berührung-Bringen von Flüssigkeiten und Feststoffteilchen gemäss Patent Nr. 206555.
Demgemäss betrifft die Erfindung ein neues kontinuierliches Verfahren für die Perkolation von Flüssigkeiten mit hohem Durchsatz durch Kolonnen von Adsorbentien in Form von Teilchen unter solchen Bedingungen, dass ein ungewöhnlich hoher Wirkungsgrad und eine Gleichmässigkeit der Berührung zwischen Flüssigkeit und Feststoffen sichergestellt wird. Allgemein ist die Erfindung auf eine Reihe verschiedener Prozesse anwendbar, einschliesslich der Gegenstromberührung von Flüssigkeiten und Feststoffen in Form von Teilchen fühlbarer Grösse. Beispiele für derartige Prozesse sind Adsorptions-ExtraktionsverfÅahren, bei welchen flüssige Anteile verschiedener Zusammensetzung aus ihren Mischungen abgetrennt werden, wie z. B. die Entfernung von Aromaten aus Ölen mit Hilfe von Silikagel und die Behandlung von Wasser oder andern Flüssigkeiten in Gegenstromberührung mit Feststoffen.
Eine besonders wichtige Anwendung ist ein Prozess zur Behandlung von Schmierölen und leichten Erdölfraktionen mit geringem Asphaltgehalt u. dgl. mit festen Adsorbentien zum Zwecke der Entfernung kleiner Mengen von Verunreinigungen oder unerwünschen Bestandteilen, um ein einziges, gereinigtes Ölprodukt zu erhalten, zum Unterschied von den Extraktions- und Entasphaltierungsverfahren u. dgl., bei welchen Öle in zwei oder mehrere flüssige Produkte fraktioniert werden.
So kann nach dem erfindungsgemässen Verfahren Öl vor allem zur Entfärbung, Neutralisation, Entfernung von suspendierten kolloidalen oder gelösten Verunreinigungen, wie Kohle oder Koks oder Sauerstoff und Stickstoff enthaltenden Verunreinigungen und ändern, gummiartige Stoffe bildenden Verbindungen behandelt werden, sowie zur Verbesserung der Dismulgierbarkeitseigenschaften.
Eine ähnliche Anwendung ist die kont nuierliche Perkolation von Zuckerlösungen über Adsorbentien wie Knochenkohle zwecks Entfernung von Verunreinigungen.
Bisher wurden Reinigungsverfahren der erwähnten Art technisch nach einem der folgenden beiden Verfahren durchgeführt : Filterbettperkolation oder Kontaktfiltration. Bei dem Perkolationsverfahren mit fester Schicht wird das Öl nach abwärts durch eine feste Säule des körnigen Adsorbens perkoliert, um die gewünschte Behandlung sicherzustellen. Nach einer gewissen Zeit verliert das Adsorbens seine Entfärbungs- oder Behandlungswirksamkeit wegen der auf ihm erfolgenden Ablagerung von koksartigen Verunreinigungen. Die Perkolation wird dann zum Stillstand gebracht, das Adsorbens zwecks Entfernung des im Perkolationsturm verbleibenden freien Öls gewaschen, nachdem es abgezogen worden ist, wobei ein Lösungsmittel, gewöhnlich Naphtha, verwendet wird.
Das Lösungsmittel wird durch Dampfbehandlung entfernt, schliesslich wird das Adsorbens aus dem Perkolationsbehälter entfernt und einer Regeneration durch Brennen bei erhöhten Temperaturen unterworfen, um es für die Wiederverwendung geeignet zu machen. Bei der Kontaktfiltration wird das erhitzte Öl mit einer gemessenen Menge des feingepulverten Adsorbens gemischt und nach einer gewissen Berührungszeit wird das Öl vom Adsorbens filtriert. Das Adsorbens wird sodann mit oder ohne Lösungsmittelwaschung verworfen. Beide genannten Methoden haben ernste Nachteile.
Bei dem Perkolationsverfahren mit fester Schicht ist der Öldurchsatz pro Querschnittseinheit des Turmes ausserordentlich niedrig, so dass eine grosse Anzahl von Türmen mit grossem Platzbe- * Stammpatent Nr. 197516.
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darf erforderlich ist, um den Umsatzmengen der Raffinerie zu genügen. Auch nimmt die Wirksamkeit des Adsorbens nach und nach ab als Folge der Regenerierungsbehandlung durch Brennen ; daher ist es üb- lich, Materialien verschiedenen Wirkungsgrades getrennt zu lagern (z. B. erst-, zweit-, drittgebrannten
Ton usw.). So können bis zu 10 - 20 verschiedene Arten von Adsorbentien verschiedener Entfärbungswirk- samkeit in einer einzigen Raffinerie gelagert sein.
Ein anderer Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, die in der Natur der Perkolationsverfahren mit fester Schicht begründet ist, nämlich dass es im allgemeinen nicht möglich ist, die Perkolation bei jenen erhöhten Temperature. n durchzuführen, bei denen hohe Be- handlungsausbeuten erhalten werden könnten. Dies deswegen, weil der Perkolator untragbar lange Zeiten zur Abkühlung brauchen würde, nachdem er für eine Ölperkolation verwendet worden ist, welche bei einer Temperatur durchgeführt worden wäre, bei der Naphtha-Waschflüssigkeit eingeführt werden könnte.
Auch müssen häufig Arbeiter innerhalb der Perkolatoren mit fester Schicht arbeiten, wenn der verbrauch- te Ton abgeführt wird, daher ist die Aufrechterhaltung von Raum- oder nur geringfügig erhöhter Tempe- ratur notwendig. Somit ist die für eine Behandlung erforderliche Adsorbensmenge zur Entfärbung einer gegebenen Menge Öl bekanntermassen viel grösser als beim Kontaktfiltrationsprozess. Darüberhinaus kön- nen viele Schwerölsorten grosser Viskosität nur im Zustand der Verdünnung durch Lösungsmittel. dem Per- kolationsverfahren mit fester Schicht unterworfen werden, so dass ein kostspieliger Lösungsmittel-Rück'- gewinnungsprozess dem Verfahren angeschlossen werden muss.
Nach dem Verfahren der Perkolation mit fester Schicht können viskose, mit Säure behandelte Öle nicht bearbeitet werden, ausser nach vorangehender chemischer Neutralisation. Bei den niedrigen angewendeten Temperaturen ist die Neutralisation unvollständig. Versuche zur Behandlung solcherart behandelter Sorten, die neutralisiert worden sind, führen häufig zur Verstopfung des Adsorbens-Bettes und zur dauernden Beschädigung des Adsorbens als Folge des Einschlusses der Neutralisationsflüssigkeit in dem Perkolator in dem zu entfärbenden Öl. Im allgemeinen ist der Kostenaufwand für einen Perkolationsprozess mit fester Schicht wesentlich höher als für das Kontaktfiltrationsverfahren. Anderseits sind die Betriebskosten für die Kontaktfiltration wesentlich höher.
Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass bei den technischen KQntaktfiltrationsverfahren das Adsorbens nach einmaliger Verwendung verworfen wird. Dafür gibt es verschiedene Gründe. Verbrauchte Kontaktfiltrationstone sind schwer regenerierbar. Versuche, sie mit Hilfe von Lösungsmitteln zu regenerieren, waren insofeme nicht von Erfolg, als vollständige Regeneration üblicherweise nicht erreicht wird und die Kosten des Verfahrens kaufmännisch untragbar sind. Technische Verfahren zur Regenerierung derartiger Adsorbentien durch Brennen waren gleichfalls ohne Erfolg, da ein ernstlicher dauernder Verlust in der Entfärbungswirksamkeit auftrat. Ausserdem ist durch die Handhabung ein wesentlicher Verlust an dem pulverförmigen Material nicht zu vermeiden.
Somit ist es üblich, den Kontaktton nach einer einmaligen Verwendung zu verwerfen und dies wirft das doppelte Problem der hohen Kosten des für das Verfahren gebrauchten Tons wie auch der Abfuhr des gebrauchten Tons auf. Grosse Halden aus diesem Material können rings um viele Raffinerien gesehen werden. Ein weiterer Nachteil des Kontaktfiltrationsverfahrens besteht darin, dass, da ja das Adsorbens nach dem Gebrauch verworfen wird, wesentliche und kostspielige Verluste entweder an adsorbiertem und eingeschlossenem Öl, oder aber an Naphtha auftreten, wenn der Ton vor dem Verwerfen gewaschen wird.
Ein weiterer Nachteil des Kontaktfiltrationsverfahrens beruht auf der Tatsache, dass, während das Verfahren zur Behandlung von mit Säure bearbeiteten Sorten geeignet ist, wobei ein behandeltes Öl niedriger NeutrÅalisationszahl erhalten wird, die Dismulgierbarkeitseigenschaften des erhaltenen behandelten Öls minderwertig sind.. Beide bekannten Verfahrensarten erfordern als ihr. besonderes Kennzeichen einen beträchtlichen Aufwand an Handhabungsvorgängen und Arbeitsstunden pro Ölcharge und daher hohe Behandlungskosten.
Es. ist auch bekannt, Flüssigkeiten mit bewegten körnigen oder pulvrigen Feststoffen bei Extraktionsverfahren in Berührung zu bringen. Diese Verfahren haben zwei Ausführungsarten. Bei der einen wird die Flüssigkeit durch sich bewegende körnige Feststoffe perkoliert, welche in im wesentlichen kompakten Zustande gehalten werden, wobei jedes Teilchen auf dem darunterliegenden aufruht. Verfahren dieser Art sind durch verhältnismässig kleine Flüssigkeitsdurchsatz-Kapazitäten gekennzeichnet. Bei der zweiten Art wird das Feststoffmaterial in suspendiertem Zustand derart gehalten, dass sich jedes Teilchen frei in allen Richtungen innerhalb der Säule der behandelten Flüssigkeit bewegen kann.
Verfahren dieser Art ergeben keine hohe Ausnützung des Adsorbens, welche für wirkliche Gegenstromberuhrung von Flüssigkeiten und Feststoffen kennzeichnend ist.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist-im Rahmen der Weiterbildung der durch das Stammpatent geschützten Erfindung-ein grundsätzlich neues Verfahren für das In-Berührung-Bringen im Gegenstrom von Flüssigkeiten und körnigen Feststoffen.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren für die kontinuierliche Perkolation von Flüssigkeiten durch eine Schicht des Adsorbens, welches in Form von Teilchen fühlbarer Teilchengrösse vorliegt, u. zw. unter Bedingungen, welche eine Wirksamkeit und Gleichförmigkeit des Flüssigkeit-Feststoffkontaktes sowie eine Flüssigkeitsdurchsatzkapazität pro Flächeneinheit der Schicht sicherstellen, die beträchtlich über dem liegen, was bei bekannten Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktprozessen erreicht wurde.
Weiterer Erfindungsgegenstand ist ein verbessertes und wirtschaftlicheres Verfahren zur Entfärbung und Reinigung von Schmierölen, andern Erdölen von niedrigem Asphaltgehalt sowie von andern organi- schen und anorganischen Flüssigkeiten mit Hilfe fester Adsorbentien, welches Verfahren die vorstehend erörterten Nachteile der derzeitigen technischen Verfahren nicht aufweist.
Einen weiteren Erf ndungsgegenstand bildet ein wirksamer, kontinuierlicher Perkolationsprozess hoher
Kapazität zur Entfernung verhältnismässig geringer Mengen von Verunreinigungen oder unerwünschter Be- standteile aus organischen oder anorganischen Flüssigkeiten.
Einen weiteren Erfindungsgegenstand bildet ein verbesserter kontinuierlicher Perkolationsprozess zur
Trennung flüssiger Komponenten aus ihren Mischungen mit Hilfe von festen Adsorbentien in Form fühl- barer Teilchen.
Ferner betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Behandlung hochviskoser Schmieröle u. dgl. mit Perkolations-Adsorbentien in fühlbarer Teilchenform ohne Verwendung von viskositätsver- minderden Verdünnungsmitteln.
Weiter ist Erfindungsgegenstand ein verbessertes kontinuierliches Verfahren zur Entfärbung und Rei- nigung von Schmierölen niedrigenAsphaltgehaltes mit Adsorbentien in Form fühlbarer Teilchen.
Schliesslich betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Waschen und Behandeln von Adsorbensmaterialien in Form fühlbarer Teilchen, welche vorher zur Entfernung von Verunreinigungen aus organischen oder anorganischen flüssigen Materialien verwendet wurden.
Die genannten und weitere Erfindungsziele ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
In einer ihrer Ausführungsformen umfasst die Erfindung ein Verfahren, um Flüssigkeiten und Feststoffe miteinander in Berührung zu bringen, wobei ein Adsorbens in Form von fühlbaren Teilchen (zum Unterschied von Pulvern) nach abwärts durch eine begrenzte Behandlungszone in Form einer säulenförmigen Masse geführt wird.
Die Flüssigkeit, welche mit dem Adsorbens in Berührung gebracht werden soll, wird durch die säulenförmige Masse nach aufwärts geführt, u. zw. mit einer oberflächlichen Geschwindigkeit, welche ausreicht, um das ganze Adsorbens in Suspension zu halten, bei welcher jedoch im wesentlichen alle Teile von sie nicht tragenden, umgebenden Teilchen begrenzt sind, welche ein Ausbrechen der Teilchen aus ihren jeweiligen Bereichen verhindern, die durch die umgebenden Teilchen begrenzt sind, wobei sich praktisch alle Teilchen gleichmässig und zusammenhängend abwärts durch die Behandlungszone im Gegenstrom zu der Flüssigkeit bewegen. Da die säulenförmige Masse in gewissem Grad aufgelockert ist, so dass die Teilchen nicht aufeinander ruhen, kann eine hohe Geschwindigkeit des Flüssigkeitsdurchsatzes erreicht werden, ohne dass die säulenförmige Masse auseinanderreisst.
Weiters wird die Möglichkeit zur Aufrechterhaltung einer hohen Geschwindigkeit des Strömens der Flüssigkeit ohne Abreissen der säulenförmigen Masse auch dadurch sichergestellt, dass gleichzeitig die Geschwindigkeit und die Viskosität des Flüssigkeitsstromes so geregelt werden, dass ihr Produkt unterhalb eines Maximalwertes bleibt, oberhalb welchem die säulenförmige Masse zerrissen werden würde.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur kontinuierlichen Perkolation von Erdölen oder andern Flüssigkeiten zum Zwecke der Entfernung kleiner Mengen von Verunreinigungen bei ausserordentlich hohen Perkolationsgeschwindigkeiien und einem hohen Ausnützungsgrad des Adsorbens, ohne Notwendigkeit der Verunreinigung oder Verdünnung des Öls mit viskositätsbeeinflussenden Stoffen bzw. Lösungsmitteln, oder einer entsprechenden Verunreinigung von andern zu behandelnden Flüssigkeiten.
Im Falle der Behandlung von Öl-ohne dass dadurch die Erfindung hierauf beschränkt sein soll-wird gemäss dem Verfahren unverdünntes Öl nach aufwärts geführt durch eine säulenförmige Masse von sich unter dem Einfluss der Schwerkraft abwärts bewegenden Adsorbensteilchen, um auf diese Art geringe Mengen von Verunreinigungen zu entfernen. Gewöhnlich, wenn auch nicht immer, haben diese Verunreinigungen ein hohes Molgewicht und sind organischer, halbfester Natur. Das gereinigte Ölprodukt wird aus dem Oberteil der säulenförmigen Masse abgezogen, während verbrauchtes Adsorbens zusammen mit einer gewissen Menge Öl vom Unterteil der säulenförmigen Masse als zumindest ein säulenförmiger Strom geringen Querschnittes, verglichen mit der erstgenannten Säule, abgeleitet wird.
Eine gewisse Menge Öl wird von der säulenförmigen Masse zugleich mit dem verbrauchten Adsorbens abgeführt. Die Geschwindigkeit des Durchganges des Öls nach aufwärts durch die Behandlungszone und die Ölviskosität werden so geregelt, dass ein höherer Flüssigkeitsdurchsatz sichergestellt wird, als er
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bei der gewöhnlichen Schwerkraft-Perkolation von Öl bei der gleichen Temperatur und den gleichen Viskositätsbedingungen durch eine unter dem Einfluss der Schwerkraft abgesetzte Säule des gleichen Ad- sorbens, aber mit geringerer Durchsatzgeschwindigkeit erreicht werden würde, als derjenigen, bei wel- cher sich die säulenförmige Masse bis zu einem Ausmass auflockert, dass eine regellos-zufällige Bewe- gung der Adsorbensteilchen in allen Richtungen gestattet wird.
Unter diesen Bedingungen befindet sich die säulenförmige Masse in dem zuvor beschriebenen, begrenzt aufgelockerten Zustand. Wenn, wie dies gewöhnlich der Fall ist, die Lösungsmittelverdünnung des Öls streng vermieden werden muss, dann wird die Viskosität durch Regelung der Temperatur des durch die säulenförmige Masse passierenden Öls eingestellt. Das Gewichtsverhältnis des Durchsatzes von Öl und Adsorbens durch die Behandlungszone wird innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 50 eingestellt ; es wurde gefunden, dass dies zum Zwecke der Ölreinigung wesentlich ist, im Gegensatze zu der Unterteilung der flüssigen Charge in zwei oder mehr Fraktionen bei der adsorptiven Extraktion.
Obwohl die Erfindung in ihrem ganzen Ausmasse nicht darauf beschränkt ist, ist es bei einem Reinigungsverfahren für Flüssigkeiten gewöhnlich vorzuziehen, das verbrauchte Adsorbens mit dem eingeschlossenen mitgeführten Öl nach abwärts durch eine Waschzone als säulenförmige Masse zu leiten, während ein für Waschzwecke geeignetes Lösungsmittel nach aufwärts hindurchgeführt wird, um das eingeschlossene Öl wiederzugewinnen. Das wiedergewonnene Öl wird von dem Lösungsmittel getrennt und mindestens der überwiegende Teil davon wird in die Behandlungszone zurückgeführt.
Wenn anderseits das erfindungsgemässe Verfahren auf Prozesse angewendet wird, bei welchen eine Trennung der Flüssigkeit in eine oder mehrere flüssige Fraktionen stattfindet, oder auf das Waschen oder die Behandlung von körnigen Feststoffen, als Beispiel genannt, dann ist es üblicherweise nicht erforderlich und in manchen Fällen sogar unerwünscht, die Flüssigkeit, welche aus dem Behandlungsbehälter zusammen mit den in Kontakt gebrachten Feststoffen abgezogen wird, in die Behandlungzone zurückzuführen.
Bei der Durchführung des Verfahrens sollte das verwendete Adsorbens aus fühlbaren Teilchen einer Grösse innerhalb des Bereiches von 4 bis 100 und vorzugsweise 10 bis 60 Maschen und insbesondere entweder von 15 bis 30 oder von 30 bis 60 Maschen (Tyler Siebanalyse) bestehen. Die Teilchen können die Form von Kügelchen, Kapseln, Pillen, Plättchen, Würfeln, sphärischen Körpern od. dgl. haben oder Körner unregelmässiger Form sein, wie sie beim Zerkleinern und Sieben von Tonmaterialien erhalten werden. In manchen Fällen kann die säulenförmige Masse aus Teilchen bestehen, welche eine Mischung der obenerwähnten Formen darstellen.
Die Bezeichnung "fühlbare Teilchenform" oder "fühlbare, unterteilte Form", wie sie auf Feststoffe, einschliesslich Adsorbentien, wie sie hier verwendet werden, in der Beschreibung und den Patentansprüchen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, soll ganz allgemein Feststoffteilchen jeder beliebigen oder aller genannten Formen umfassen, welche eine merkliche Grösse aufweisen, zum Unterschiede von feinverteilten Teilchen.
Die Porenstruktur der bevorzugten Adsorbentien ist so beschaffen, dass, während Mikroporen vorhanden sind, im wesentlichen mehr als 30% des Porenvolumens und vorzugsweise mehr als 60% des Gesamt-
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: h.Typische Adsorbentien, die verwendet werden können, sind Fullererde, Bauxit, Bentonit und Knochenkohle, Holzkohle, Magnesiumsilikat, wärme- und säureaktiviertes Kaolin und Aktivkohle. Synthetische Kieselerde und Tonerde oder gelartige Tonerde-Kieselerde-Adsorbentien u. dgl. können verwendet werden, aber ihre Herstellung sollte vorzugsweise so geregelt werden, dass eine Porenstruktur gleich jener der toaartigen Adsorbentien erreicht wird, wobei mehr als 30% des Gesamtporenvolumens von Makroporen eingenommen werden. Gele dieser Art sind in der USA-Patentschrift Nr. 2, 188, 007 beschrieben.
Es versteht sich indessen, dass durch geeignete Regelung der Verfahrensbedingungen Adsorbentien der syntheti- schen Geltype oder solche, die hauptsächlich Mikroporen und weniger als 30% Makroporen aufweisen, bei dem erfindungsgemässenverfahren verwendet werden können, wenn auch mit etwas weniger guten Ergebnissen bei der Reinigung von Schmierölen. Anderseits wurde gefunden, dass Gele dieser letzteren Art verbesserte Ergebnisse bei der Behandlung von destillierten Brennölen nach dem erfindungsgemässen Verfahren ergeben. Adsorbentien dieser letztgenannten Art sind in den USA-Patentschriften Nr. 2, 384, 946 und Nr. 2, 106, 744 beschrieben. Die vorliegende Erfindung in ihrer allgemeinsten Form soll sowohl Adsorbentien dieser Art als auch die bevorzugten Adsorbentien mit der grösseren Porenstruktur umfassen.
Für manche Anwendungen der vorliegenden Erfindung kann das Feststoffmaterial auch eine verhältnismässig porenfreie Struktur haben ; so kann es z. B. ein feuerfestes porenfreies Material sein.
Die Erfindung kann am besten an Hand der Zeichnungen verstanden werden, wobei Fig. 1 ein sehr schematischer Aufriss einer Anordnung zur Durchführung der Erfindung ist. Fig. 2 stellt einen Aufriss,
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Die Erfindung wird nun im folgenden an Hand ihrer Anwendung auf die Reinigung von Chargen flüssigen Öls beschrieben, wie Schmieröl, aber es versteht sich, dass dies keine Beschränkung der Erfindung in bezug auf diese Anwendung darstellen soll.
Mit Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine Charge flüssigen Öls, wie z. B. entasphaltiertes mineralisches Schmieröl, das im wesentlichen von eingeschlossener Feuchtigkeit frei ist, durch einen geeigneten Vor- erhitzer 10, wo es auf die geeignete Temperatur für den Kontakt mit dem Adsorbens erhitzt wird, gelei- tet, und wird dann durch eine Leitung 11 in den unteren Teil einer säulenförmigen Masse eines Adsorbens in körniger Form eingeleitet-als Beispiel angeführt-, welche innerhalb des Gefässes für die kontinuier- liche Behandlung 12 aufrechterhalten wird.
Das Öl wird aufwärts durch die säulenförmige Masse strömen gelassen, während das Adsorbens nach abwärts fliessen gelassen wird, indem man kontinuierlich das Ad- sorbens vom unteren Ende der säulenförmigen Masse durch die Leitung 13 abzieht, an welcher ein motor- angetriebenes Messventil 14 vorgesehen ist. Die Geschwindigkeit des Ölflusses in der Säule wird so gere- gelt, dass keine ernstliche Störung der Gegenstrombewegung der Adsorbenskörnchen in bezug auf das flüssige Öl eintritt. Gereinigtes flüssiges Ölprodukt wird durch die Leitung 15 aus dem oberen Teil des Behälters 12 abgezogen, nachdem unter dem Einfluss der Schwerkraft eine Trennung vom Grossteil des Adsorbens innerhalb des Behälters stattgefunden hat.
Gewünschtenfalls kann das Ölprodukt durch eine geeignete Presse geleitet werden, um aus ihm jede Spur des Adsorbens zu entfernen, welches in dem abgezogenen Strom des Produktes eingeschlossen sein könnte. Das entfernte Adsorbens kann entweder verworfen oder in den oberen Teil des Wäschers 16 eingeleitet werden, welcher im folgenden näher beschrieben wird. Verbrauchtes Adsorbens, welches koksartige oder teerartige Ablagerungen von Verunreinigungen trägt, wird aus dem Behälter 12 über die Leitung 13 als Säule begrenzten Querschnittes im Vergleich zu der Säule in der Behandlungszone abgelassen. Eine begrenzte Menge von flüssigem Öl, welches auf dem Adsorbens adsorbiert oder in es eingeschlossen ist, und welches die Leerplätze zwischen den angesammelten Körnchen besetzt, ist von der Behandlungszone her in dem Strom des abgelassenen verbrauchten Adsorbens eingeschlossen.
Der Ausdruck "eingeschlossenes Öl", wie er hier in der Textierung der Beschreibung und der Ansprüche angewendet wird, soll adsorbiertes, eingeschlossenes, die Leerstellen zwischen den Adsorbensteilchen einnehmendes und jedes andere Öl umfassen, das durch die Adsorbensmasse in dem abgezogenen Strom bzw. den Strömen mitgeht. Das eingeschlossene Öl wird von dem verbrauchten Adsorbens entfernt, indem man es einer Gegenstromwäsche mit einem geeigneten feuchtigkeitsfreien und nichtpolaren Lösungsmittel, wie Erdölnaphtha, in dem Wäscher 16 unterwirft. Das Adsorbens fliesst als säulenförmige Masse durch den Wäscher nach abwärts, während das Naphtha, welches durch die Leitung 80 eintritt, durch die säulenförmige Masse nach aufwärts steigt.
Naphtha und entferntes flüssiges Öl gehen vom Oberteil des Wäschers 16 durch die Leitung 17 zu der Fraktioniervorrichtung 18, wo das Naphtha von dem Öl getrennt wird. Das Naphtha wird vom Kopf der Fraktioniervorrichtung 18 entfernt und nach Kondensation im Kondensator 19 dem Wäscher 16 über Leitung 20 wieder zugeführt. Es kann wünschenswert sein-dies ist jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt -, eine Auffangvorrichtung und eine Pumpe entlang der Leitung 20 vorzusehen, so dass ein Teil des Naphthas als Rückfluss der Fraktioniereinrichtung wieder zugeführt werden kann. Das wiedergewonnene flüssige Öl wird vom Boden der Fraktioniereinrichtung 18 abgeleitet und durch die Leitung 21 zu dem Einlass für Öl in den Unterteil der kontinuierlichen Behandlungseinrichtung gepumpt.
Ein Austauscher 22 kann an der Leitung 21 vorgesehen sein, um die Temperatur des rückgeführten Öls einzustellen, oder das Öl kann durch die Heizeinrichtung 10 zusammen mit der ursprünglich zugeführten Charge durchgeführt werden. Das wiedergewonnene Öl, welches auf diese Weise rückgeführt wird, ist gewöhnlich in der Farbe vom ursprünglich zugeführten nicht nennenswert verschieden und ist wie dieses frei von Asphalt und eingeschlossener Feuchtigkeit.
Das rückgeführte öl wird endlich als gereinigtes Produkt in dem Strom erhalten, welcher den Oberteil der Behandlungseinrichtung über die Leitung 15 verlässt, so dass nur ein einziges, fertigbehandeltes, flüssiges Ölprodukt aus der kontinuierlichen Behandlungseinrichtung erhalten wird, wobei das einzige andere Material, welches laufend aus der Behandlungseinrichtung abgezogen wird, das Adsorbens und eine darauf abgelagerte, koksartige Verunreinigung ist, welche von dem Adsorbens in dem Wäscher nicht entfernt wird und welche eine Zusammensetzung aufweist, die ihre Wiedergewinnung als gereinigtes Ölprodukt unmöglich macht. Auf dem gewaschenen Adsorbens kann auch ein geringer Prozentsatz flüssigen Öls verbleiben, welcher in der Waschstufe nicht entfernt wird, weil er, vom praktischen Gesichtspunkt aus, als gereinigtes Ölprodukt nicht wiedergewinnbar ist.
Das verbrauchte Adsorbens, welches Naphtha, die koksartige Verunreinigung und mitunter Spuren von flüssigem Öl enthält, fliesst vom Boden des Wäschers über Leitung 25 mit einer Geschwindigkeit, welche durch das Messventil 26 eingestellt wird, und fällt auf ein sich bewegendes Siebband oder andere Art von Abtrennungsmechanismus in der Reinigungszone 27.
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Das bewegte Band geht kontinuierlich über in Abständen angeordnete Walzen und ist VO ! 1 einer Siebgrosse, die geeignet ist, den Durchgang der Flüssigkeit zu gestatten, während die festen Adsorbensteilchen fest- gehalten werden. Diese letzteren fallen vom Ende des Bandes durch eine trichterförmige Leitung'28 in die Leitung 29, welche eine kontinuierliche Trockenvorrichtung 30 beschickt. Das gereinigte Naphtha wird von der Reinigungszone 27 über die Leitung 31 zu einem Auffänger 32 geleitet. Weni gewünscht, kann die Abtrennzone auch weggelassen werden und das Adsorbens von der Waschzone direkt der Trock- nungszone zugeführt werden.
Das Adsorbens bewegt sich durch den Trockner 30 abwärts, wo es durch in- direkte Wärmeübertragung auf eine für die Entfernung absorbierten Naphthas durch Verdampfung geeigne- te Temperatur erhitzt wird. Eine geeignete Wärmeübertragungsflüssigkeit, wie Hochdruckdampf, ge- schmolzenes Metall oder anorganisches Salz wird über die Leitung 34 zu (nicht dargestellten) Wärme- übertragungsröhren innerhalb des Trockners geführt. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit wird von den Röh- ren über die Leitung 35 abgeführt. Das Adsorbens kann durch den Trockner als säulenförmige Masse flie- ssen oder es kann während seines Durchgangs durch den Trockner im Schwebezustand gehalten werden.
Im letzteren Falle wird ein geeignetes Trägergas wie Abgas, Stickstoff, überhitzter Dampf oder-in man- chen Fällen-Luft durch die Leitung 24 nahe dem Boden der Trockeneinrichtung zugeführt und durch sie mit einer Geschwindigkeit nach aufwärts geführt, die ausreicht, um das Adsorbens als Schwebe- oder "Koch"-Bett aufrechtzuerhalten. In diesem Falle findet kein richtiges Gegenstrom-Strömen von Feststoff und Flüssigkeit statt, wie es in der Behandlungszone der Fall ist als Folge der säulenförmigen Bewegung der Teilchen in dem Schwebebett. Das Trägergas, welches auch zur Befreiung des Naphthas vom Adsor- bens beiträgt, wird zusammen mit dem Naphtha durch die Leitung 38 abgeführt und geht durch den Kondensator 39 zu dem Auffänger 32.
Nichtkondensiertes Gas wird aus dem Oberteil des Auffängers abgezo- gen und wiedergewonnenes Naphtha wird von dem Auffänger 32 über die Leitungen 40 und 80'zum Wäscher zurückgepumpt. Allfälliges Ergänzungs-Naphtha, das für den Wäscher gebraucht wird, wird durch die Leitung 41 zugeführt. Bei manchen Prozessen kann das im Auffänger 32 wiedergewonnene Naphtha aus dem System abgezogen und für andere Zwecke verwendet werden. In diesem Falle wird es kontinuier- lich durch frisches Naphtha ersetzt, welches dem Wäscher über die Leitung 41 zugeführt wird. Das aus dem Auffänger 32 abgezogene Gas kann gewünschtenfalls der Trocknungseinrichtung wieder zugeführt werden. Wenn in der Trockeneinrichtung Dampf verwendet wird, wird das Wasser aus dem Auffänger 32 über die Leitung 42 abgezogen.
In diesem Falle erstreckt sich die Naphtha-Abzugsleitung, welche mit dem Boden des Auffängers 32 in Verbindung steht, innerhalb des Auffängers nach aufwärts bis zu einem etwas über der Leitung 42 für die Abfuhr des Wassers gelegenen Niveau. Das Adsorbens, welches das gesamte Material trägt, welches in der Behandlungszone aus dem Öl entfernt wurde, mit Ausnahme des im Wäscher wiedergewonnenen Anteils, wird aus der Trocknungseinrichtung 30 in im wesentlichen trockener, feuchtigkeitsfreier Form abgezogen und durch die Leitung 83'der Trausporteinrichtung 43 zuge- führt, mit Hilfe welcher es einem Punkte zugeleitet wird, von dem aus es durch die Leitung 44 zu einem Regenerator-Saugeinfüllstutzen 45 fliessen kann.
Die Transporteinrichtung kann ein übliches Becherhebe- werk sein, ein Fliessband- oder pneumatischer Förderer. Das gekörnte Adsorbens fliesst als im wesentlichen kompakte Säule durch den Regenerator 46 und kommt darin mit sauerstoffhältigem Gas, wie Luft, in Berührung, das durch die Leitung 47 zugeführt wird. Das entstehende Abgas wird aus dem Ofen durch die Leitung 48 abgezogen. Die Adsorbenstemperatur wird auf einer Höhe gehalten, die ausreicht, um die gewünschte Entfernung der Verunreinigungen zu bewirken, z. B. bis auf etwa 0, 5-2, 5% oder weniger, gemessen als Gewicht an Kohlenstoff, die aber unterhalb jener Höhe liegt, bei welcher das Adsorbens sintern oder bleibende Zerstörungen seiner Entfärbungswirksamkeit erleiden würde.
Die Temperaturregelung kann erfolgen, indem überschüssige Wärme aus dem Ofen mit Hilfe einer entsprechenden Wärmeaustauschflüssigkeit abgeführt wird, welche über die Leitung 50 nicht dargestellten Wärmeübertragungs - röhren innerhalb des Ofens zu- und über Leitung 51 daraus abgeführt wird. Beispiele von für diese Zwekke geeigneten Flüssigkeiten sind niedrigschmelzende Metallegierungen, Mischungen anorganischer Salze wie Nitrate und Nitrite des Natriums und Kaliums, Dampf oder andere Gase. Regeneriertes, feuchtigkeitsfreies Adsorbens geht durch den Kühler 52, worin es durch indirekte Wärmeübertragung gekühlt wird, bis zu einer Temperatur, welche der gewünschten Ölbehandlungstemperatur entspricht.
Die Wärmeaustauschflüssigkeit tritt in nicht dargestellte Röhren innerhalb des Kühlers 52 über Leitung 53 ein und verlässt die Röhren über die Leitung 54.
Beispiele von für diesen Zweck verwendbaren Wärmeaustauschflüssigkeiten sind Wasser, niedrigschmelzende Legierungen, oder Mischungen anorganischer Salze, Dampf, Luft oder die Schmierölbeschickung, bevor sie in die Behandlungszone aufgegeben wird. Nach dem Kühlen wird das Adsorbens mittels der Transporteinrichtung 55 zu einem Beschickungs-Einfüllstutzen 56 befördert, der oberhalb des
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Behandlungsbehälters gelegen ist. Das feuchtigkeitsfreie Adsorbens fliesst dann unter Schwerkrafteinfluss durch die Leitung 58 zum oberen Ende der Säule, die innerhalb des Behandlungsbehälters aufrechterhal- ten wird, so dass ihr Oberflächenniveau im wesentlichen konstant gehalten wird.
Beim Betrieb der Sternventile 14 und 26 besteht einige Neigung, dass etwas Gas durch die Ventile in
Teile der oberhalb der Ventile gelegenen Leitungen 13 und 25 gebracht wird. Dies kann gewünschten- falls verhindert werden, indem jedes der Ventile 14 und 26 so betrieben wird, dass eine Pause in seiner
Drehung stattfindet, sobald die materialaufnehmenden Behälter in eine Linie mit der Leitung 13 oder 25 kommen. Während des Stillstandes in der Drehung kann etwaiges in den Behälter gebrachtes Gas, der als nächster Material aus dem Behandlungsgefäss aufnimmt, durch Evakuierung über die Leitungen 90'und 91' entfernt werden. Durch diese Vorgangsweise wird das Hineinpumpen des Gases in das Behandlungsgefäss 12 und den Wäscher 16 durch die Ventile 14 bzw. 26 vermieden.
Selbstverständlich können auch andere be- kannte Mittel an Stelle der Sternventilanordnung für die Regelung des Flusses von verbrauchtem Adsor- bens vom Behandlungsbehälter 12 und von gewaschenem Adsorbens vom Wäscher 16 verwendet werden.
Im Rahmen der Erfindung kann die Anordnung und Anlage der Vorrichtung etwas von der hier beson- ders beschriebenen Form abweichen. So ist z. B. die Wiedergewinnung von eingeschlossenem Öl aus dem
Adsorbens mit Hilfe von Lösungsmittelwäsche und nachfolgendem Trocknen des Adsorbens die bevorzugte
Ausführungsform ; es wird aber bei manchen Verfahren auch in Betracht gezogen, die Teilschritte des
Waschens und Trocknens wegzulassen und anstatt dessen das Öl wiederzugewinnen durch Erhitzen des Ad- sorbens und Ausziehen desselben mit Hilfe eines geeigneten Gases wie z. B. Abgas oder heisse Naphtha- dämpfe. In jedem Falle sollte darauf Bedacht genommen werden, dass das rückgeführte Öl durch den
Teilschritt der Wiedergewinnung nicht ernstlich geschädigt oder verändert wird. Es wird auch in Betracht gezogen, die Waschstufe auf andere Arten auszuführen ; so kann z.
B. das verbrauchte Adsorbens einem durchlochten, bewegten Band zugeführt werden, während ein Waschlösungsmittel daraufgespritzt wird.
Gewünschtenfalls kann Flüssigkeit aus dem Adsorbens entfernt werden, bevor es gewaschen wird, oder auch nachher. An Stelle von Absetzeinrichtungen in Form von bewegten Bändern können auch kontinu- ierlich arbeitende Filter oder Zentrifugen verwendet werden. Der Trockner kann ebenfalls modifiziert
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forderliche Wärme einfach dadurch geliefert werden, dass vorgeheiztes Abgas oder ein anderes geeignetes inertes Gas nach aufwärts durch die Adsorbensmasse geleitet wird. An Stelle des dargestellten Trockners können Band- oder Tunneltrockner verwendet werden, die für die Wiedergewinnung von Naphtha geeignet und eingerichtet sind. Vorzugsweise wird als Regenerator ein Ofen jener Type verwendet, wie er in den USA-Patentschriften Nr. 2,226, 535 oder Nr. 2,226, 578 beschrieben ist.
Es wird indessen in Betracht gezogen, dass andere bekannte Ofenkonstruktionen entweder ein-oder mehrstufiger Type verwendet werden können, vorausgesetzt dass die Adsorbenstemperatur während der Regeneration entsprechend geregelt wird. Ein geeignetes Regenerationssystem, welches verwendet werden kann, ist in der USA-Patentschrift Nr. 2, 506, 545 beschrieben. Bei gewissen Anordnungen kann die Regelung der Ofentemperatur und der Teilschritt der Kühlung des Adsorbens nach der Regeneration durchgeführt werden, indem ein geeignetes Wärmeaustauschgas direkt durch die Adsorbensmasse geleitet wird, so dass eine direkte Wärmeübertragung anstatt der indirekten durch Rohre stattfindet. Beispiele geeigneter Wärmeaustauschgase für diesen Zweck sind Luft, Abgas, Wasserstoff und Methan.
In Fig. 2 sind einige der inneren Einzelheiten des Behandlungsbehälters und abgeänderte Adsorbenszufuhr- und Absetzeinrichtungen dargestellt. Der Behandlungsraum 12 wird über den Auslass 70 an seinem oberen Ende in die Atmosphäre entlüftet. Oberhalb des Behandlungsgefässes ist eine einzige Adsorbenszufuhrleitung 71 vorgesehen, welche sich von dem nicht dargestellten Saug- oder Zufuhrstutzen bis auf den Grund des Behälters 72 erstreckt. Da der Behälter 72 von wesentlich grösserem Durchmesser ist als die Leitung 71, ist ein Ringraum 74 für das aus den vertikalen Schlitzen 75 längs des unteren Endes der Leitung 71 austretende Adsorbens vorgesehen.
Eine verschiebbare Manschette 76, welche mittels eines Kabels und einer Kurbel 77 betrieben wird, ist gleichfalls vorgesehen, um die Einstellung der Schlitzöffnung für das Austreten des Adsorbens aus der Leitung 71-sicherzustellen. Eine Vielzahl von Leitungen 78 erstreckt sich abwärts vom Boden des Behälters 72 für die Überführung des Adsorbens in die oberen Enden der vertikalen Befeuchtungsrohre 80, welche sich im oberen Teil des Behandlungsbehälters befinden. Die Regelung des Adsorbensflusses und die Verteileinrichtung, welche weiter oben beschrieben wurden, sind in der USA-Patentschrift Nr. 2, 745, 795 gezeigt.
Die Rohre 80, welche von wesentlich grösserem Durchmesser sind als die Leitungen 78, sind an beiden Enden offen und enden unten alle auf der gleichen Höhe im Oberteil des Behandlungsbehälters, welche Stelle sich wesentlich unterhalb des Niveaus des Ölsammelkanals 81 und der Auslassleitung 82 befindet. Der Ölsammelkanal 81 ist in der USA-Patentschrift Nr. 2, 758, 070 beschrieben.
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Eine waagrechte Unterteilung 83 erstreckt sich über den Unterteil des Behandlungsbehälters 12 ober- halb dessen Bodens, um so einen Flüssigkeitsverteilraum 84 zu bilden. Eine Mehrzahl von in gleichem
Abstand voneinander angeordneten Düsen 85 ist gleichmässig über die Unterteilung verteilt, um den
Durchgang der Flüssigkeit aus dem Raum 84 in die säulenförmige Masse des darüber befindlichen Adsori bens zu gestatten. Die Flüssigkeitsverteil- und Düsenanordnung sind in den USA-Patentschriften
Nr. 2, 773, 012 und Nr. 2, 772,780 beschrieben.
Eine Vielzahl von gleichmässig im Abst. md voneinander angeordneten Adsorbens-Absetzleitungen 86 geht von der Trennwand 83 nach abwärts und diese enden in beträchtlichem Abstand unterhalb des Behandlungsbehälters in einem die Ströme sammelnden Trichter 87.
Das Abzugsystem und der Sammeltrichter sind an anderer Stelle beschrieben. Eine Leitung 88, die an ihrem unteren Ende verschlossen ist, erstreckt sich vom Trichter 87 nach abwärts zu einer in wesentli- chem Abstand gelegenen Stelle. Eine kleinere Hebeleitung 89 erstreckt sich nach aufwärts von einem
Punkt innerhalb des unteren Teiles der Leitung bis zu einer Höhe oberhalb jener des Flüssigkeitsaus- lasses 82 aus dem Behandlungsgefäss.
Eine Schlammauslassleitung 90 mit einem Drosselventil 91 daran ist an einem zwischengelegenen Punkt entlang der Leitung 89 für die Abfuhr von Schlamm vorgesehen. Ge- wisse Merkmale des in Fig. 2 dargestellten Adsorbensabzugsystems werden auch beschrieben in der USA-
Patentschrift Nr. 2, 783, 189 und an anderer, nicht vorveröffentlichter Stelle.
Bei der Durchführung des Verfahrens fällt Ad-orbes von der Fliessregeleinrichtung 72 durch Leitun- gen 78 in die oberen Enden der Rohre 80, durch welche es frei in das flüssige Öl fällt, dessen Spiegel sich in den Rohren 80 einstellt. Das Adsorbens wird in den Rohren 80 entgast und befeuchtet und tropft frei auf die Oberfläche der säulenförmigen Masse 95, welche etwa 15 - 45 cm unterhalb der Unterenden der Rohre 80 aufrechterhalten wird. Die Einzelheiten der Konstruktion und Arbeitsweise des Adsorbens-
Entgasungs- und Befeuchtungssystems sind in der USA-Patentschrift Nr. 2, 749, 290 gezeigt. Das behan- delte Öl wird in der Wanne (dem Sammelkanal) 81 gesammelt und fliesst von dem Fliicsigkeitsabschei- der 92 zur Auslassleitung 82.
Ein Volumen flüssigen Öls 93 wird oberhalb der säulenförmigen Masse 95 aufrechterhalten, wobei die Oberfläche dieses Ölvolumens etwa 45 - 90 cm oberhalb des Unterendes der
Rohre 80 sich befindet. Eine sehr deutliche, wohldefinierte Zwischenphase besteht zwischen der säulen- förmigen Masse 95 und dem Flüssigkeitsvolumen 93. Die Stelle dieser Zwischenphase kann mit Hilfe jeder einer Anzahl von geeigneten Vorrichtungen gemessen und angezeigt werden, wie z. B. mit Hilfe des Differentialdruckmanometers 96, das in der Zeichnung dargestellt ist. Eine Anzeigevorrichtung die- ser Art ist an anderer, nicht vorveröffentlichter Stelle beschrieben. Das zu reinigende Öl kommt in das Behandlungsgefäss über die Leitung 98 und das durchlochte Kopfstück 100 und wird dann mit Hilfe von
Düsen 85 gleichförmig im Unterteil der säulenförmigen Masse verteilt.
Die Geschwindigkeit des Ölflus- ses und die Ölviskosität werden so geregelt, dass eine Oberflächengeschwindigkeit sich ergibt, welche wesentlich höher ist als bei dem Perkolationsprozess mit fester Schicht, wobei gleichzeitig eine Zerrei- ssung der säulenförmigen Masse im wesentlichen vermieden wird. Verbrauchtes Adsorbens fliesst durch
Leitungen 86 vom Unterteil der säulenförmigen Masse 95 in Form von säulenförmigen Strömen nach ab- wärts. Diese Ströme haben einen Gesamtquerschnitt, der nur einen sehr geringen Bruchteil jenes der säu- lenförmigen Masse ausmacht, d. h. grob gerechnet etwa 10% und vorzugsweise weniger als l% dieses
Querschnittes. Daher wird die Menge an Öl, welche durch die Leitungen 86 zusammen mit dem Adsor- bens nach abwärts fliesst, eingeschränkt.
Die abgezogenen, säulenförmigen Ströme des Adsorbens vereini- gen sich im Trichter 87 und bilden einen einzigen säulenförmigen Abzugsstrom 88. Die Ausdehnung und
Anordnung der Leitung 89 ist derart, dass der abziehende Adsorbensstrom darin nicht mit der gewünschten gesamten Adsorbenszirkulationsgeschwindigkeit aufsteigt, wenn nicht ein zum Heben dienendes Öl über die Düse 101 nahe dem unteren Ende der Leitung 89 eingespritzt wird. Die Menge des durch die Düse 101 eingespritzten Öls wird so geregelt, dass die gewünschte Adsorbens-Absetzgeschwindigkeit erreicht wird,
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vontung 88 fliesst. Auf diese Weise wird erreicht, dass Öl durch das gesamte Absetzsystem im Gleichstrom mit dem Adsorbens fliesst.
Dies verhindert ein Aufhalten des Stromes als Folge nassen Schlammes, welcher Brücken sowohl in den abwärts wie in den aufwärts gerichteten Durchflusswegen des Absetzsystems bilden würde. Diese Adsorbensabsetzmethode unterscheidet sich merklich von den bekannten Einrichtungen, bei welchen das die Behandlungszone verlassende Adsorbens durch eine stationäre oder nach aufwärts fliessende Naphthasäule tropfen gelassen wird, welche in dem Hauptabsetzsystem aufrechterhalten wird. Die Einrichtungen der letztgenannten Art führen gewöhnlich zu einer Verdünnung des behandelten Öls mit dem als Verschluss dienenden Lösungsmittel.
Bei dem beschriebenen Verfahren wird eine derartige Verdünnung des Öls vollständig vermieden und der Fluss des Adsorbens nach abwärts aus der Behandlung-
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zone wird durch das Fliessen der Flüssigkeit eher unterstützt als behindert. Ausserdem kann durch geeignete Beschränkung der Grösse der Absetzströme übermässiges Entweichen von Öl durch dieselben verhindert werden. Die während der einzelnen Stufen des erfindungsgemässen Kreisprozesses einzuhaltenden Verfahrensbedingungen variieren etwas in Abhängigkeit von dem behandelten Öl und dem speziellen Ziel der Behandlung. Bei der bevorzugten Ausfühlungsform der Erfindung zur Entfernung kleiner Mengen von Verunreinigungen aus Ölen z.
B. zur Entfernung, Neutralisierung, und zur Entfernung von gummiartige Stoffe bildenden Verbindungen, liegt das Volumsverhältnis von flüssigem Öl, gemessen bei 15 C, zu Adsorbens (in dichter Packung) innerhalb des Bereiches von etwa 0,3 bis 30. Das Verfahren zur Bestimmung der Dichte eines "dicht gepackten Musters" von körnigen Adsorbentien wird in dem Aufsatz "Die Grössenverteilung von Makroporen in einigen typischen porösen Stoffen" von L. C. Dake und H. L. Ritter, Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., Vol. 17, Nr. 12 [1945], S. 787-791, beschrieben. Im allgemeinen besteht dieses Verfahren darin, dass die Adsorbensprobe in einen Messbehälter gefüllt, in diesem gerüttelt oder bewegt wird, bis sie ein konstantes Volumen erreicht, worauf man dann das Volumen misst und die Probe wägt.
Auf Gewichtsbasis umfasst der obenerwähnte Bereich Gewichtsverhältnisse von Öl zu Adsorbens von etwa 0,5 bis 50. Bei den bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens beträgt das Gewichts-Durchsatzverhältnis von Öl zu Adsorbens zwischen 1, 0 und 30.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet die Vorteile einer hohen Flüssigkeits-Durchsatzkapazität oder von hohen Flüssigkeits-Durchsatzmengen im Vergleich zu den in Berührung gebrachten Feststoffteilchen. Es sichert überdies einen hohen Ausnützungsgrad des Feststoffmaterials. Dies bedeutet bei einem Ölbehandlungsverfahren z. B. hohe Ausbeuten an behandeltem Öl pro Gewichtseinheit an Adsorbensdurchsatz. Es wurde gefunden, dass es nach dem erfindungsgemässen Verfahren möglich ist, höhere FlüssigkeitDurchsatzkapazitäten aufrechtzuerhalten als jene mit Perkolationsverfahren auf Grund der Schwerkraft und mit fester Schicht, ohne dass ein Verlust in der Behandlungswirksamkeit eintritt, im Gegenteil sogar mit einem diesbezüglichen Anstieg.
Dies wird erreicht durch gleichzeitige Regelung der Viskosität des Öls oder der andem jeweiligen Flüssigkeit sowie von deren Oberflächengeschwindigkeit, während sie bzw. es durch die Behandlungs- oder BerUhrungszone durchgeht, um auf diese Weise eine leichte Volumsausdehnung der Säule des befeuchteten Adsorbens oder des andern festen Kontaktmaterials zu bewirken, als Folge des Flüssigkeitsflusses, so dass praktisch alle Adsorbensteilchen in dem nach aufwärts fliessenden Flüssigkeitsstrom völlig suspendiert sind.
Die Teilchen können einander bis zu einem gewissen Ausmass berühren, aber sie tragen oder unterstützen einander nicht in irgendeinem nennenswerten Mass und sie sind völlig frei, innerhalb eines sehr eingeschränkten Bereiches oder Umfanges zu vibrieren, wobei der genannte Bereich oder Umfang durch die umgebenden Adsorbensteilchen begrenzt ist. Nichtsdestoweniger ist, während die Teilchen derartig suspendiert sind, das Ausmass der Ausdehnung der säulenförmigen Masse so begrenzt, dass praktisch alle Teilchen (d. h. mindestens 90 und gewöhnlich 95% davon, wobei der Rest unterdurchschnittlich kleine Feinanteile darstellt) von ändern Teilchen in einem solchen Ausmass umgeben sind, dass sie aus ihrer durch die umgebenden Teilchen begrenzten Zone nicht herauswandern können.
Es ist, mit andern Worten, zu wenig Platz zwischen den umgebenden suspendierten Teilchen, als dass sich ein gegebenes Teilchen durch die umgebenden Teilchen hindurchbewegen könnte. Daher ist die Bewegungsrichtung der Teilchen in der säulenförmigen Masse innerhalb der Behandlungszonen zusammenhängend und kontinuierlich nach abwärts, wobei eine echte und hochwirksame Gegenstromberührung zustandekommt zwischen der Flüssigkeit und den Adsorbensteilchen. Dies steht im Gegensatz zu der unregelmässigen und willkürlichen Art und Weise der Berührung, welche in Systemen erreicht wird, bei welchen willkürlich wandernde Adsorbensteilchen sich schliesslich in resultierender Abwärtsbewegung durch ein Schwebe- oder Wirbelbett nach abwärts bewegen, während eine Flüssigkeit nach aufwärts durchbewegt wird.
Während bei Systemen dieser letztgenannten Art oft hohe Flüssigkeitsdurchsatzgeschwindigkeiten erreicht werden, werden die hohen Kontaktwirksamkeiten, die sich nur durch wirkliche Gegenstromberührung erreichen lassen, natürlich nicht erzielt. Es wurde gefunden, dass zur Vermeidung der Erscheinung der willkürlichen Teilchendiffusion in Wirbelbetten es wichtig ist, die Oberflächengeschwindigkeit und das Viskositätsverhältnis zu regeln, d. h. deren Produkt, unterhalb eines Wertes, der zu einer Volumsausdehnung der säulenförmigen Masse als Folge des Strömens der Flüssigkeit führen würde, welcher 25 - 300/0 ihres Volumens im normalen Ruhezustand überschreitet, wie es sich als fester statischer Körper körnchenförmiger Feststoffteilchen einstellt.
Dieser Grenzwert kann ausgedrückt werden als Regelung der Oberflächengeschwindigkeit und der Viskosität der sich in der säulenförmigen Masse nach aufwärts bewegenden Flüssigkeit, so zwar, dass ihr Produkt Z. U immer kleiner ist als der Wert :
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worin bedeuten :
Udie Oberflächengeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die von der säulenförmigen Masse eingenommene Region der Kontaktzone in Metern pro Stunde (berechnet auf der Grundlage des Gesamtquerschnittes der Zone, wenn diese von Feststoffteilchen frei ist), Z die Viskosität der Flüssigkeit in Centipoise unter den in der Kontaktzone herrschenden Bedingungen innerhalb des Bereiches von etwa 2,5 bis 560 Centipoise, D der durchschnittliche Teilchendurchmesser in cm (berechnet durch Bildung eines Durchschnittes aus den Kehrwerten der Teilchendurchmesser) innerhalb des Bereiches von 0,0145 bis 0,462 cm, Sa die scheinbare Dichte des lose gepackten Feststoffmaterials in g/cm* (welche Dichte sich bequem bestimmen lässt, indem man eine Probe des Feststoffes ohne Rütteln in einen Messbehälter füllt und dann eine gemessene Menge wägt)
innerhalb des Bereiches von 0, 45 bis l, 3 g/cm*, S die wirkliche Dichte des Feststoffmaterials oder des Adsorbens in g/cm*, SL die Dichte der Flüssigkeit unter den in der Kontaktzone herrschenden Bedingungen in g/cms, F der Anteil an Leerstellen zwischen den Feststoffteilchen, innerhalb des Bereiches von 0,42 bis 0, 49, und Vs die Oberflächengeschwindigkeit der Feststoffteilchen durch die Kontaktzone, gemessen unter den gleichen Bedingungen, unter denen die scheinbare Dichte bestimmt wird, in Metern pro Stunde. Diese Beziehung gilt für Teilchen von körniger Form. FUr kugelförmige Teilchen ist die numerische Konstante in der Beziehung ungefähr 10-30% höher.
Wenn sich die Teilchen, der Gestalt verhältnismässig flacher Blättchen nähern, dann ist die Zahlenkonstante etwa 10-30% niedriger.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet eine hohe Flüssigkeits-Durchsatzkapazität mit hoher Ausnützung des Kontaktmaterials, d. h. hohe Ausbeuten an behandelter Flüssigkeit pro Gewichtseinheit des durchgesetzten Adsorbens. Im allgemeinen wird die gewählte Oberflächengeschwindigkeit von der Dichte und der Viskosität der Flüssigkeit abhängen sowie von der Dichte, der Teilchengrösse und andern Eigenschaften des Kontaktmaterials wie auch der Adsorbensgeschwindigkeit. Im allgemeinen liegt die Oberflächengeschwindigkeit innerhalb des Bereiches von 0, 15 bis 6 m pro Stunde und insbesondere zwischen 0, 30 - 3 m pro Stunde (basierend auf der Ölbehandlungstemperatur und dem freien Querschnittsbereich des Behandlungsbehälters im leeren Zustand).
Für Adsorbentien, deren Grösse innerhalb des Bereiches von 15 bis 60 Maschen liegt, wird gewöhnlich die Oberflächengeschwindigkeit im Bereich von etwa 0, 45 bis 2,4 m pro Stunde gehalten. Viel höhere als die angegebenen Geschwindigkeiten können für Flüssigkeiten mit beträchtlich kleineren Viskositäten angewendet werden.
Was die Viskosität der Flüssigkeit betrifft. so kann beispielsweise angegeben werden, dass für körniges Adsorbens innerhalb des Bereiches von 4 bis 100 Maschen (Tyler-Skala) der Bereich der in der Behandlungszone erforderlichen Ölviskositäten in der Grössenordnungvon etwa 0, 2 bis 500 Centipoise liegen
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bis 28,28 bis 60 und 60 bis 100 Maschen Tyler-Skala sollte die Viskosität des in dem Behandlungsbehälter strömenden Öls etwa 560,50, 10 bzw. 2,5 Centipoise betragen. Unter den obigen Bedingungen wurde ein 28 - 60 Siebmaschen-Material verwendet und hiefür eine Ölviskosität von etwa 5 Centipoise als sehr befriedigend empfunden.
Der Erfindungsgegenstand ist wohl zu unterscheiden von Prozessen, bei welchen die Adsorbensslu1e als festes Bett aufrechterhalten wird, die Teilchen aufeinander ruhen und voneinander als Stütze abhängen. In derartigen Systemen sind die hohen Flüssigkeits-Durchsatzgeschwindigkeiten, die für das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnend sind, nicht zu erreichen. Dies ist dann besonders von Bedeutung, wenn bei dem Kontaktverfahren Flüssigkeiten von relativ hoher Viskosität auftreten, d. h. oberhalb 1 - 2 und gewöhnlich oberhalb 5 Centipoise bei 21 C unter den Kontaktbedingungen.
Es wurde gefunden, dass, wenn die Oberflächengeschwindigkeit und (oder) die Viskosität eines Flüssigkeitsstromes, der sich durch eine feste Schicht eines Adsorbens von der Form fühlbarer Teilchen nach aufwärts bewegt, nach und nach gesteigert wird, die Schicht ihren kompakten Zustand zu verlieren beginnt und eine mässig ausgedehnte
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förmigen Masse in cm als Folge des Flüssigkeitsflusses gleich der Differenz zwischen dem Gewicht der befeuchteten Feststoffe und dem Gewicht des Volumens der durch die befeuchteten Feststoffe verdrängen Flüssigkeit in den gleichen Einheiten (kg/cm2 pro Höheneinheit (cm) der säulenförmigen Masse).
Das Volumen der durch die befeuchteten Feststoffteilchen verdrängten Flüssigkeit ist gleich (1- F), wobei F der Anteil der Leerstellen zwischen den Teilchen unter Bedingungen ist, bei welchen die scheinbare
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Dichte der lose gepackten Feststoffe (Sa) gemessen wird. Es wurde gefunden, dass dieser mässig aufgelockerte Zustand dann eintritt, wenn die Geschwindigkeit und die Viskosität der durch die Kontaktzone durchgehenden Flüssigkeit so geregelt werden, dass ihr Produkt Z. U oberhalb etwa :
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EMI11.2
EMI11.3
EMI11.4
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Als Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens sind in der folgenden Tabelle I die Arbeitsergebnisse, Ausbeuten und eingehaltenen Bedingungen in den einzelnen Verfahrensstufen eines Verfahrens zur Entfärbung eines lösungsmittelbehandelten Mid-Continent-Bright-Stocks aufgezählt, sowie eines Verfahrens für die Neutralisierung und Entfärbung eines sauren, mit Schwefelsäure behandelten "Coastal"-Destillates. In der Tabelle sind auch die Eigenschaften der eingesetzten Öle und der aus der Behandlungszone erhaltenen Ölprodukte verzeichnet.
Das bei den Beispielen verwendete Adsorbens war eineFullererde von28 bis 60 Maschen Siebgrösse mit einer losen scheinbaren Dichte von etwa 0,523g/cm3, Anteil an Leerstellen etwa 0,44, durchschnittlicher Teilchendurchmesser von 0,395 cm und einer wirklichen Dichte von etwa 2,66 g/cm3. Der Formfaktor für das körnige Adsorbens war etwa 0,75.
Tabelle I
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<tb>
<tb> A <SEP> B
<tb> Eingesetzte <SEP> Charge <SEP> Lösungsmittelraffiniertes <SEP> Saures <SEP> säurebehandeltes
<tb> Mid-Continent <SEP> Bright <SEP> Stock <SEP> Coastal <SEP> Destillat
<tb> Adsorbens <SEP> : <SEP> Fullererde, <SEP> 28-60 <SEP> Maschen <SEP> Fullererde, <SEP> 28-60 <SEP> Maschen
<tb> Siebgrösse <SEP> Siebgrösse
<tb> (Tyler <SEP> Siebanalyse) <SEP> (Tyler <SEP> Siebanalyse
<tb> Behandlungszone <SEP> : <SEP>
<tb> Temperatur, <SEP> C <SEP> : <SEP> 150 <SEP> 191
<tb> Druck, <SEP> kg/cm2 <SEP> : <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Tatsächliche <SEP> Bertihrungszeit <SEP> des
<tb> Öls <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Adsorbens, <SEP> Std. <SEP> : <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 7
<tb> Ölgeschwindigkeit <SEP> in <SEP> der
<tb> Schicht <SEP> m/m/sec <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 000352 <SEP> 0,000512
<tb> Adsorbens <SEP> geschwindigkeit <SEP> m/sec:
<SEP> 0, <SEP> 000042 <SEP> 0,00027
<tb> Schichttiefe, <SEP> m <SEP> : <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> Öl <SEP> auf <SEP> dem <SEP> die <SEP> Behandlungszone
<tb> verlassenden <SEP> Ton, <SEP> Vol. <SEP> pro <SEP> Vol.
<tb>
Toncharge <SEP> : <SEP> l, <SEP> 05 <SEP> 1, <SEP> 10 <SEP>
<tb> Rückgeführtes <SEP> Öl, <SEP> Vol. <SEP> pro <SEP> Vol.
<tb> frischer <SEP> Charge <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 245 <SEP> 1, <SEP> 29
<tb> Ölviskosität <SEP> in <SEP> der <SEP> Behandlungszone, <SEP> Centipoise <SEP> : <SEP> 5,0 <SEP> 3,9
<tb> Verdünnungsmittel <SEP> im <SEP> zugeführten <SEP> Öl <SEP> : <SEP> keines <SEP> keines
<tb> Ausbeute <SEP> an <SEP> Ölprodukt <SEP> pro
<tb> Mengeneinheit <SEP> Adsorbenscharge <SEP> : <SEP> 6,8 <SEP> 1, <SEP> 3
<tb> Waschzone <SEP> : <SEP>
<tb> Temperatur, <SEP> C: <SEP> 54,4 <SEP> 54,4
<tb> Druck, <SEP> kg/cm2 <SEP> : <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Waschlösungsmittel <SEP> : <SEP> Paraffinnaphtha, <SEP> Paraffinnaphtha,
<tb> E. <SEP> P. <SEP> 1500C <SEP> E. <SEP> P. <SEP> 150 C
<tb> Lösungsmittelzufuhr
<tb> pro <SEP> Menge <SEP> Adsorbens <SEP> :
<SEP> 1,7 <SEP> 1, <SEP> 7
<tb> Schichttiefe, <SEP> m <SEP> : <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> Trocknungszone <SEP> : <SEP>
<tb> Temperatur, <SEP> C <SEP> : <SEP> 205 <SEP> 205
<tb> Druck, <SEP> kg/cm2 <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP>
<tb> Schichttiefe, <SEP> m <SEP> : <SEP> 1. <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 8
<tb> Reinigungsgas <SEP> : <SEP> Abgas <SEP> Abgas
<tb>
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Tabelle I (Fortsetzung)
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<tb>
<tb> Eingesetzte <SEP> Charge <SEP> Lösungsmittelraffiniertes <SEP> Saures <SEP> säurebehandeltes
<tb> Mid-Continent <SEP> Bright <SEP> Stock <SEP> Coastal <SEP> Destillat
<tb> Adsorbens <SEP> : <SEP> Fullererde, <SEP> 28-60 <SEP> Maschen <SEP> Fullererde, <SEP> 28-60 <SEP> Maschen
<tb> Siebgrösse <SEP> Siebgrösse
<tb> (Tyler <SEP> Siebanalyse) <SEP> (Tyler <SEP> Siebanalyse)
<tb> Regenerationszone <SEP> :
<SEP>
<tb> Temperatur, <SEP> C <SEP> : <SEP> 621 <SEP> 621
<tb> Druck, <SEP> kg/cm2: <SEP> 0,07 <SEP> 0,07
<tb> Regenerationsgas <SEP> : <SEP> Luft <SEP> Luft
<tb> Schichttiefe, <SEP> m <SEP> : <SEP> 6 <SEP> 6
<tb> Gew.-% <SEP> C-Ablagerungen <SEP> auf
<tb> dem <SEP> eintretenden, <SEP> getrockneten <SEP> Ton <SEP> : <SEP> 5,7 <SEP> 7,3
<tb> Gew.-% <SEP> C-Ablagerungen <SEP> auf
<tb> dem <SEP> regenerierten <SEP> Ton <SEP> : <SEP> 2,0 <SEP> max. <SEP> 2,0 <SEP> max.
<tb>
Kühlzone <SEP> :
<tb> Temperatur <SEP> des <SEP> eintretenden
<tb> Tons, <SEP> C: <SEP> 538 <SEP> 538
<tb> Temperatur <SEP> des <SEP> austretenden
<tb> Tons, <SEP> C <SEP> : <SEP> 182 <SEP> 182
<tb> Druck, <SEP> kg/cm <SEP> : <SEP> 0,07 <SEP> 0,07
<tb>
Tabelle I
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<tb>
<tb> Öleigenschaften <SEP> : <SEP> Eingesetzte <SEP> Produkt <SEP> : <SEP> Eingesetzte <SEP> Produkt <SEP> : <SEP>
<tb> Charge <SEP> : <SEP> Charge <SEP> : <SEP>
<tb> A. <SEP> P. <SEP> I. <SEP> Dichte <SEP> : <SEP> 27, <SEP> 1 <SEP> 27, <SEP> 2 <SEP> 20, <SEP> 5 <SEP> 21, <SEP> 7 <SEP>
<tb> SUV <SEP> bei <SEP> 99 C: <SEP> 102, <SEP> 6 <SEP> 98, <SEP> 3 <SEP> 172,7 <SEP> 140, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Viskositätsindex <SEP> : <SEP> 93 <SEP> 95 <SEP> 53 <SEP> 54
<tb> Flammpunkt <SEP> (Open <SEP> Cup) <SEP> : <SEP> 310 <SEP> 100
<tb> Farbe <SEP> (ASTM)--schwarz <SEP> 5+
<tb> Neutralisationszahl <SEP> :
<SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> Nil <SEP> 5,7 <SEP> 0, <SEP> 02 <SEP>
<tb> ASTM <SEP> Dampf---1, <SEP> 200+ <SEP> 35
<tb> Emulsionszahl
<tb> Conradson <SEP> Kohlenrückstand: <SEP> 0,4 <SEP> 0,3 <SEP> 0,9 <SEP> 0,6
<tb> Flammpunkt, <SEP> C <SEP> : <SEP> 258 <SEP> 254 <SEP> 279 <SEP> 263
<tb> Ausbeuten <SEP> : <SEP>
<tb> Ölprodukt <SEP> in <SEP> Grew.-%
<tb> der <SEP> Frischölcharge: <SEP> 99,0 <SEP> 93, <SEP> 4
<tb> Koksartiges, <SEP> bei <SEP> der <SEP> Regeneration <SEP> verbranntes <SEP> Material <SEP> in <SEP> Gew.-% <SEP> der <SEP> Koks
<tb> enthaltenden <SEP> Toncharge <SEP> : <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Verbranntes <SEP> koksartiges
<tb> Material <SEP> in <SEP> Gew.-% <SEP> der
<tb> Frischölcharge, <SEP> berechnet
<tb> als <SEP> Kohlenstoff <SEP> :
<SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP>
<tb>
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Bei den angegebenen Prozessen wurde das Öl, welches in dem die Behandlungszone verlassenden Adsorbens eingeschlossen war, aus dem Adsorbens praktisch völlig regeneriert und der Behandlungszone als Rückführöl wieder zugeführt. Dieses Öl wurde schliesslich aus dem Oberteil der Behandlungszone als Teil des Ölproduktes abgeführt, so dass aus der Behandlungszone schliesslich nur ein einziges flüssiges Öl- produkt erhalten wurde.
Abgesehen von geringfügigen Handhabungsverlusten waren die einzigen Anteile des ursprünglichen, asphaltfreien Öls, die nicht in dem einzigen Ölprodukt enthalten waren, koksartiges oder teeriges Material, das auf dem getrockneten Adsorbens abgelagert war, welches in die Regenerationszone eintritt, und ein geringer Anteil von Öl, der von dem Adsorbens während der Waschstufe nicht entfernt wird. Das von dem verbrauchten Adsorbens durch Absetzen und Waschen wiedergewonnene Rückführöl war im wesentlichen asphaltfrei und hatte gleiche oder bessere Eigenschaften als das ursprünglich zugeführte Öl. In dem obigen Beispiel A z. B. war die Lovibond-Farbe des ursprünglich zugeführten und des rückgeführten Öls 310 bzw. 270 ; und der Conradson Kohlenrückstand des zugeführten und regenerierten Öls war 0,4 bzw. 0, 3.
Im Falle des Beispiels B waren die ASTM-Färbungen des zugeführten und rückgeführten Öls schwarz bzw. 7, und der Conradson Kohlenrückstand 0,9 bzw. 0,6. Beidenangegebe- nen Operationen erlitt das Adsorbens dank des Ausschlusses von Dampf oder Wasser keine wesentliche Einbusse in seiner Behandlungswirksamkeit. Ein Handhabungsverlust an dem Adsorbens von bis zu 2% pro Kreislauf findet statt und eine entsprechende Menge des frischen Adsorbens kann in diesem Ausmass entweder kontinuierlich oder absatzweise zugegeben werden.
Wie vorstehend hervorgehoben, können andere Adsorbentien als Fullererde bei den erfindungsgemä- ssen Ölreinigungsverfahren angewendet werden. So wurde z. B. ein lösungsmittelbehandeltes Mid-Continent Bright Stock mit einem körnigen Bauxit-Adsorbens von 30 bis 60 Maschen Tyler-Siebgrösse mit einer gepackten Dichte von 0,88 g/cms behandelt.
Bei diesem Verfahren lag die Temperatur der Behandlungzone bei 150 C, die Ölproduktausbeute in kg pro kg Adsorbenscharge war 4,2, die Ölgeschwindigkeit betrug 2,78 m3/m2 des Schichtquerschnittes pro Stunde, das Rückführöl war in einer Menge von etwa 0,36 Vol.-Teilen pro Vol. des ursprünglichen Einsatzes vorhanden, die Schichttiefe betrug 3 m im aufgelockerten Zustand während des Öldurchflusses und 2, 13 m im abgesetzten Zustand ohne Öldurchfluss und die Ölviskosität in der Behandlungszone war 5 Centipoise. Die Farbe der Ölcharge war 300 Lovibond und die des Produktes 100 Lovibond.
Die Vorteile des erfindungsgemäss durchgeführten Behandlungsverfahrens gegenüber den bekannten Verfahren ergeben sich aus den Tabellen II und III. Die Daten in Tabelle II vergleichen den kontinuierlichen Perkolationsprozess, durchgeführt mit der erfindungsgemäss in halb-aufgelockertem Zustand gehaltenen Adsorbenssäule mit einem üblichen, vorbekannten Perkolationsprozess mit fester Schicht und mit einem üblichen vorbekannten Kontaktfiltrationsprozess in der Anwendung auf die Entfärbung eines lösungsmittelbehandelten Mid-Continent Bright Stock-Erdöls. Die Daten in der Tabelle III vergleichen die gleichen drei Prozesse in ihrer Anwendung auf die Behandlung eines sauren"Coastal"-Destillates, welches mit Schwefelsäure behandelt wurde.
<Desc/Clms Page number 16>
Tabelle II
EMI16.1
<tb>
<tb> Verfahren <SEP> : <SEP> Kontinuierliche <SEP> Perkolation <SEP> mit <SEP> KontaktPerkolation <SEP> : <SEP> fester <SEP> Schicht <SEP> : <SEP> filtration
<tb> Adsorbens <SEP> Fullererde, <SEP> Fullererde, <SEP> Gepulvertes
<tb> 28 <SEP> - <SEP> 60 <SEP> Maschen <SEP> 28 <SEP> - <SEP> 60 <SEP> Maschen <SEP> Superfiltrol
<tb> Tyler-Sieb <SEP> Tyler-Sieb
<tb> Verfahrensbedingungen <SEP> in
<tb> der <SEP> Behandlungszone <SEP> : <SEP>
<tb> Temperatur, <SEP> C <SEP> : <SEP> 150 <SEP> 54 <SEP> 260
<tb> Druck, <SEP> kg/cm2 <SEP> : <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Kontaktzeit <SEP> des <SEP> Öls, <SEP> Std. <SEP> : <SEP> 2,5 <SEP> 9,7 <SEP> 0,5
<tb> Schichttiefe, <SEP> m <SEP> :
<SEP> 3 <SEP> 8 <SEP> - <SEP>
<tb> % <SEP> Verdünnungsmittel <SEP> im
<tb> zugeführten <SEP> öl-. <SEP> 0,0 <SEP> 100,0 <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Volumen <SEP> an <SEP> Ölprodukt <SEP> pro
<tb> Std. <SEP> pro <SEP> Volumen <SEP> des
<tb> Behandlungsbehälters: <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0,025 <SEP> 0,85
<tb> Andere <SEP> Verfahrensdaten <SEP> : <SEP>
<tb> Naphthawaschlösung <SEP> zur
<tb> Wiedergewinnung <SEP> eingeschlossenen <SEP> Öls <SEP> : <SEP> ja <SEP> ja <SEP> nein
<tb> Tonregenerierung <SEP> und
<tb> - <SEP> wiedergewinnung <SEP> : <SEP> ja <SEP> ja <SEP> nein
<tb> Verhältnis <SEP> Naphthawaschlösung <SEP> zu <SEP> Adsorbens <SEP> : <SEP> l, <SEP> 7 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 0,0
<tb> Naphthawiedergew1nnung
<tb> Wärmebelastung <SEP> BTU <SEP> :
<SEP>
<tb> Ölzufuhr <SEP> zum <SEP> Behandlungsgefäss <SEP> :. <SEP> 26 <SEP> 278 <SEP> 0,0
<tb> Verhältnis <SEP> der <SEP> Ausbeute <SEP> an
<tb> fertigem <SEP> Öl <SEP> mit
<tb> 100 <SEP> Lovibond <SEP> Farbe <SEP> : <SEP>
<tb> Adsorbens <SEP> pro <SEP> Durchgang <SEP> : <SEP> 6,8 <SEP> 3,9 <SEP> 9,4
<tb> Adsorbensergänzung <SEP> :
<tb> Adsorbens <SEP> pro <SEP> 100 <SEP> Teile
<tb> Ölprodukt <SEP> : <SEP> 0,29 <SEP> 2,6 <SEP> 10,7
<tb> Ölausbeute <SEP> in <SEP> Prozent <SEP> der
<tb> eingesetzten <SEP> Menge <SEP> : <SEP> 99,0 <SEP> 97, <SEP> 1 <SEP> 93,5
<tb> Nettoverlust <SEP> an <SEP> möglichem
<tb> Ölprodukt <SEP> in <SEP> Gewichtsprozent
<tb> des <SEP> frisch <SEP> zugeführten <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP> 0,50 <SEP> 6,5
<tb>
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Tabelle II (Fortsetzung)
EMI17.1
<tb>
<tb> Verfahren <SEP> :
<SEP> Kontinuierliche <SEP> Perkolation <SEP> mit <SEP> Kontakt- <SEP> Zugeführte <SEP>
<tb> Perkolation <SEP> : <SEP> fester <SEP> Schicht <SEP> : <SEP> filtration <SEP> Charge <SEP> : <SEP>
<tb> Adsorbens <SEP> Fullererde <SEP> Fullererde <SEP> Gepulvertes
<tb> 28-60 <SEP> Maschen <SEP> 28-60 <SEP> Maschen <SEP> Superfiltrol
<tb> Tyler-Sieb <SEP> Tyler-Sieb
<tb> Eigenschaften <SEP> des
<tb> Ölproduktes <SEP> : <SEP>
<tb> Dichte, <SEP> Sekunden <SEP> API <SEP> : <SEP> 27,2 <SEP> 27, <SEP> 3 <SEP> 27, <SEP> 2 <SEP> 27, <SEP> 1 <SEP>
<tb> SUVbei99 C <SEP> : <SEP> 98, <SEP> 3 <SEP> 98,5 <SEP> 99,3 <SEP> 102, <SEP> 6
<tb> Viskositätsindex <SEP> : <SEP> 95 <SEP> 94 <SEP> 94 <SEP> 93
<tb> Lovibond-Farbe <SEP> : <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 98 <SEP> 310
<tb> Kohlenrückstand:
<SEP> 0,28 <SEP> 0,30 <SEP> - <SEP> 0,4
<tb>
<Desc/Clms Page number 18>
Tabelle III
EMI18.1
<tb>
<tb> Verfahren <SEP> : <SEP> Kontinuierliche <SEP> Perkolation <SEP> mit <SEP> KontaktPerkolation <SEP> : <SEP> fester <SEP> Schicht <SEP> : <SEP> filtration
<tb> Adsorbens <SEP> Fullererde <SEP> Fullererde <SEP> Gepulvertes
<tb> 28-60 <SEP> Maschen <SEP> 28-60 <SEP> Maschen <SEP> Superfiltrol
<tb> Tyler-Sieb <SEP> Tyler-Sieb
<tb> Verfahrensbedingungen <SEP> in
<tb> der <SEP> Behandlungszone <SEP> : <SEP>
<tb> Temperatur, <SEP> C <SEP> : <SEP> 177 <SEP> 191 <SEP> 54 <SEP> 316
<tb> Druck, <SEP> kg/cm2 <SEP> : <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Öl-Ton-Kontaktzeit, <SEP> Std. <SEP> : <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 1,7 <SEP> 12,3 <SEP> 0, <SEP> 17 <SEP>
<tb> Schichttiefe, <SEP> m <SEP> :
<SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP>
<tb> % <SEP> Verdünnungsmittel <SEP> im
<tb> zugeführten <SEP> Öl <SEP> : <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 0
<tb> Volumen <SEP> an <SEP> Ölprodukt <SEP> pro
<tb> Std. <SEP> Vol. <SEP> Behandlungsgefäss <SEP> : <SEP> 0,2 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0,020 <SEP> 0, <SEP> 71 <SEP>
<tb> Andere <SEP> Verfahrensbedingungen <SEP> : <SEP>
<tb> Naphthawaschflüssigkeit <SEP> zur
<tb> Wiedergewinnung <SEP> von <SEP> eingeschlossenem <SEP> Öl <SEP> : <SEP> ja <SEP> ja <SEP> ja <SEP> nein
<tb> Tonwiedergewinnung <SEP> und
<tb> - <SEP> Verwendung <SEP> : <SEP> ja <SEP> ja <SEP> ja <SEP> nein
<tb> Verhältnis <SEP> an <SEP> verbrauchtem <SEP> Waschnaphtha <SEP> :. <SEP>
<tb>
Adsorbens <SEP> : <SEP> 1. <SEP> 7 <SEP> 1,7 <SEP> 1,2 <SEP> 0,0
<tb> Neutralisation <SEP> des <SEP> Öls <SEP> mit
<tb> NH <SEP> vor <SEP> der <SEP> Perkolation <SEP> : <SEP> nein <SEP> nein <SEP> ja <SEP> nein
<tb> Naphthawiedergewinnung,
<tb> Wärmebelastung <SEP> BTU <SEP> : <SEP>
<tb> Ölzufuhr <SEP> zum <SEP> Reaktionsraum <SEP> : <SEP> 26 <SEP> 26 <SEP> 278
<tb> Ausbeute <SEP> an <SEP> fertigem <SEP> Öl <SEP> mit
<tb> 100 <SEP> Lovibond <SEP> (500 <SEP> Amberreihe) <SEP> : <SEP>
<tb> Adsorbensmenge <SEP> pro <SEP> Durchsatz <SEP> : <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Ergänzung <SEP> mit <SEP> frischem
<tb> Adsorbens <SEP> : <SEP>
<tb> Adsorbens <SEP> pro <SEP> 100 <SEP> Ölprodukt <SEP> :
<SEP> l, <SEP> 6 <SEP> l, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 1 <SEP> 23, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Ölausbeute <SEP> in <SEP> Gew.-% <SEP> der
<tb> frischen <SEP> Zufuhr <SEP> : <SEP> 93, <SEP> 4 <SEP> 93, <SEP> 4 <SEP> 91,. <SEP> 3 <SEP> 86,4
<tb> Nettoverlust <SEP> an <SEP> möglichem
<tb> Ölprodukt <SEP> in <SEP> Gew.-% <SEP> der
<tb> Frischzufuhr <SEP> : <SEP> 0,7 <SEP> 0,7 <SEP> 2,0 <SEP> 7,0
<tb>
<Desc/Clms Page number 19>
Tabelle III (Fortsetzung)
EMI19.1
<tb>
<tb> Verfahren <SEP> : <SEP> Kontinuierliche <SEP> Perkolation <SEP> mit <SEP> Kontakt-Charge <SEP> : <SEP>
<tb> Perkolation <SEP> : <SEP> fester <SEP> Schicht <SEP> : <SEP> filtration <SEP>
<tb> Adsorbens <SEP> Fullererde <SEP> Fullererde <SEP> Gepulvertes
<tb> 28-60 <SEP> Maschen <SEP> 28-60 <SEP> Maschen <SEP> Superfiltrol
<tb> Tyler-Sieb <SEP> Tyler-Sieb
<tb> Öleigenschaften <SEP> :
<SEP>
<tb> Dichte, <SEP> Sekunden <SEP> API <SEP> : <SEP> 21, <SEP> 4 <SEP> 21, <SEP> 7 <SEP> 21,5 <SEP> 21, <SEP> 9 <SEP> 20, <SEP> 5 <SEP>
<tb> SUV <SEP> bei <SEP> 990C <SEP> : <SEP> 149, <SEP> 2 <SEP> 140, <SEP> 9 <SEP> 147, <SEP> 9 <SEP> 116, <SEP> 7 <SEP> 172,7
<tb> Neutralisationszahl <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> 0, <SEP> 02 <SEP> 0,35 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 5,7
<tb> ASTM <SEP> DampfEmulsionszahl <SEP> : <SEP> 800 <SEP> 35 <SEP> 1, <SEP> 200 <SEP> + <SEP> 1, <SEP> 200+ <SEP> 1, <SEP> 200+ <SEP>
<tb> Flammpunkt, <SEP> C <SEP> : <SEP> 277 <SEP> 267 <SEP> 277 <SEP> 188 <SEP> 279
<tb> ASTM-Farbe <SEP> : <SEP> 7 <SEP> 5+ <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> schwarz
<tb> Lovibond-Farbe
<tb> (500 <SEP> Amberreihe) <SEP> : <SEP> 141-200-- <SEP>
<tb> % <SEP> Schwefel <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Stockpunkt <SEP> bei-18 C <SEP> :
<SEP> 35 <SEP> 35 <SEP> 35 <SEP>
<tb> Kohlenrückstand,
<tb> Gew.-% <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0,6 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP>
<tb>
Aus den Tabellen II und III ist ersichtlich, dass ein erfindungsgemäss durchgeführter Ölentfärbungsprozess wesentlich weniger Adsorbens für die Behandlung einer den Erfordernissen gemäss behandelten Ölmenge erfordert als der übliche Perkolationsprozess mit fester Schicht. Darüberhinaus erkennt man in den gegebenen Beispiele. n, dass die Öldurchsatzkapazität pro Volums- oder Querschnittseinheit des Behandlungsgefässes bei dem erfindungsgemässen Verfahren etwa zehnmal höher war als bei dem Verfahren mit fester Schicht.
Das bedeutet im Falle der angeführten Beispiele, dass durch die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens eine Verminderung des Volumens der Behandlungszone von etwa 75 bis 95% für die gleiche behandelte Ölmenge erreicht wird. Das bedeutet eine sehr grosse Verminderung des Ausmasses der Perkolationsapparatur. Desgleichen macht das erfindungsgemässe Verfahren eine erhebliche Vergrösserung der Flüssigkeits-Durchsatzkapazität im Vergleich zu kontinuierlichen Perkolationsverfahren möglich, bei denen die säulenförmige Masse im kompakten Zustand gehalten wird. So war z. B. unter den Bedingungen des Beispiels A in Tabelle I die tatsächliche Oberflächengeschwindigkeit des Öls durch die.
Behandlungszone in der Grössenordnung der siebenfachen Maximalgeschwindigkeit, die mit der säu- lenförmigen Masse im kompakten Zustande erreichbar ist.
Weiters kann festgestellt werden, dass bei dem Perkolationsverfahren mit fester Schicht es zur Erzielung praktisch tragbarer Öldurchsatzgeschwindigkeiten durch die Perkolationstürme oft erforderlich ist, wie in dem Beispiel. gezeigt, die Ölcharge mit einem viskositätsvermindernden Mittel wie Naphtha zu vermischen. Das vermindert natUrlich nicht nur das Volumen des in den Perkolationstürmen befindlichen Öls, sondern erhöht auch beträchtlich die Wärmeaufwandskosten in der Gewinnung des Ölproduktes aus dem Verdünnungsmittel. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist die Verwendung von Verdünnungsmitteln in dem zugeführten Öl überflüssig und gewöhnlich unerwünscht.
Wie sich daher aus den Tabellen ergibt, können die Lösungsmittel-Wiedergewinnungskosten einschliesslich der Wiedergewinnung von dem Produkt und von Öl, welches in der Waschstufe von dem Ton weggewaschen wird, bei dem üblichen Perkolationsverfahren mit fester Schicht mehr als das Zehnfache der gesamten Lösungsmittel-Rückge- winnungskosten des erfindungsgemässen Verfahrens ausmachen.
Gemäss einem weiteren Beispiel der Anwendung der vorliegenden Erfindung kann die hier beschriebene Verfahrensweise sowohl auf die Raffination von Zucker durch In-Berührung-Bringen der Rohzuckerlösung mit Knochenkohle von 16 bis 20 Maschen Siebgrösse wie auch auf das Verfahren der Regenerierung der Knochenkohle durch Waschen mit Wasser angewendet werden. Bekannte Verfahren der Zuckerraffination und der Regenerierung der Knochenkohle werden auf den Seiten 102 - 106 des Buches "Adsorption" von C. L. Mantell, l. Aufl., McGraw-HillBookComp., Inc., [1945], beschrieben.
Bei der Anwendung
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der vorliegenden Erfindung auf diese Verfahren erfolgen die Behandlung der Zuckerlösung und die Rege- nerierung der Knochenkohle in einer Anlage und auf eine Weise, die. den im einzelnen im Zusammen- hang mit der Entfärbung von Schmierölen und dem Waschen des verbrauchten Adsorbens beschriebenen analog sind. Nach einem andern Beispiel kann das neue Verfahren hoher Kapazität für die echte Gegen- stromberührung von Flüssigkeiten und Feststoffen auf die Behandlung von Wasser, Wärmeübertragungs- ölen, geschmolzenen Salzen und andere wärmeübertragende flüssige Medien zum Zwecke des Aufhei- zens oder Abkühlens derartiger Flüssigkeiten mit Hilfe von Wärme tragenden oder adsorbierenden Feststoffteilchen angewendet werden.
Das Feststoffmaterial, welches in der mässig expandierten, hier be- schriebenen Phase mit der wärmeübertragenden Flüssigkeit im Gegenstrom in Berührung gebracht wird, kann aus hitzefesten oder Metallteilchen bestehen, welche einen grossen Wärmeinhalt haben und welche innerlich nicht von der Wärmeübertragungsflüssigkeit benetzt werden, wie z. B. Stahl- oder Legierungs-
Kügelchen.
Die gegebenen besonderen Beispiele von Verfahrensbedingungen, Vorrichtungsdetails sowie von An- wendungsmöglichkeiten des erfindungsgemässen Verfahrens sollen den Umfang der Erfindung nicht hierauf beschränken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kontinuierliches Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten nach Patent Nr. 206555 in seiner Anwendung auf die echte Gegenstromberührung von Flüssigkeiten und feinverteilten Feststoffen in Form fühlbarer Teilchen, wobei das allenfalls eingeschlossene Öl, welches zusammen mit dem Adsorbens aus der Kontaktzone abgeführt wird, gegebenenfalls abgetrennt und wieder in die Kontaktzone rückgeleitet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffe, welche im wesentlichen aus Teilchen des Grössenordnungsbereiches von 0,0145 bis 0,4625 cm Durchmesser bestehen, durch eine begrenzte Kontaktzone als säulenförmige Masse von unter dem Einfluss von Schwerkraft sinkenden Teilchen hindurchgeführt werden,
dass weiter die in Berührung zu bringende Flüssigkeit durch die genannte säulenförmige Masse nach aufwärts bewegt wird, während ihre Fliessgeschwindigkeit und Viskosität derart geregelt werden, dass ihr Produkt oberhalb eines Wertes liegt, der zuerst einen Druckabfall in kg/cm pro Meter Höhe der säulenförmigen Masse hervorruft, der gleich ist der Differenz zwischen dem Gewicht der benetzten Feststoffe und jenem des Flüssigkeitsvolumens, das von den benetzten Feststoffen verdrängt wird.
in kg/cm2 pro Meter Höhe der säulenförmigen Masse, aber unterhalb jenes Wertes, bei dem eine Volumsausdehnung der säulenförmigen Masse stattfinden würde, die grösser ist als etwa 30% des normal abgesetzten Volumens der von der Flüssigkeit benetzten Masse, wobei praktisch alle Teilchen im wesentlichen in der Flüssigkeit derart suspendiert sind, dass sie sich frei praktisch nur nach abwärts bewegen können, da sie von den andern Teilchen in einem entsprechenden Ausmass umgeben sind, wodurch eine echte Gegenstromberührung zwischen den Teilchen und der Flüssigkeit bewirkt wird, wonach die in Kontakt gebrachte Flüssigkeit aus dem oberen Teil der Kontaktzone und die in Kontakt gebrachten Feststoffteilchen aus dem Unterteil der Kontaktzone abgezogen werden,
während die säulenförmige Masse an ihrem oberen Ende mit frischen Feststoffteilchen aufgefüllt wird.