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Kolonne zur Trennung von Kohlenwasserstoffgemischen durch selektive Adsorption
Die Erfindung betrifft eine Kolonne zur kontinuierlichen Trennung von Kohlenwasserstoff- gemischen durch selektive Adsorption in einer Adsorptionskolonne, in welcher der feste Adsorbent im
Gegenstrom zum Gas bzw. Dampf durch mehrere Zonen der Kolonne geführt wird. Es sind Verfahren zur Trennung von Kohlenwasserstoffgemischen durch Adsorption bekannt, bei denen das
Kohlenwasserstoffgemisch durch stationäre Betten von selektiven Adsorbentien solange geleitet wird, bis der feste Adsorbent mit adsorbierbaren Bestandteilen gesättigt ist. Nach der Sättigung wird aus dem gleichen Bett das Adsorbat durch Druckerniedrigung oder durch Erhitzung oder durch geeignete das Adsorbat verdrängende Komponenten desorbiert.
Bei einigen bekannten Verfahren wird vor der Desorption der Adsorbent noch mit einem inerten Spülgas gespült, um nicht erwünschte schwachadsorbierte Bestandteile abzuführen. Benutzt man entsprechend den Verfahrensschritten Adsorption, Spülen und Desorption mehrere Adsorber mit stationären Schichten, die durch entsprechende regeltechnische Ausstattung automatisch in vorgegebenen periodischen Zeitabständen umgeschaltet werden, so ergibt sich ein quasi kontinuierlicher Ablauf des gesamten Verfahrens.
Neben Verfahren, die mehrere periodisch umgeschaltete Adsorber mit stationären Feststoffbetten von Adsorbentien verwenden, sind Verfahren bekannt, bei welchen der feste Adsorbent im Gegenstrom zum Gas durch eine in Zonen unterteilte Kolonne geführt wird. Die bekannten Verfahren mit mehreren periodisch umgeschalteten Adsorptionstürmen erfordern erheblichen Aufwand an speziellen Steuerund Regeleinrichtungen. Da Verfahren zur Trennung von Kohlenwasserstoffgemischen mit Molekularsieben oft bei Temperaturen von 300 bis 500 C durchgeführt werden, wobei Betriebsdrücke bis zu 10 at angewendet werden, bedingen die verwendeten Adsorptionstürme (z. B. 1 Turm für die Adsorption, 1 Turm für die Spülung, 2 Türme für die Desorption, 1 Turm für die Regenerierung des Adsorptionsmittels) hohe Kosten der Gesamtanlage.
Damit verbunden sind grosse Mengen von Adsorptionsmitteln zur Füllung der einzelnen Adsorber.
Diese Nachteile entfallen, wenn statt der periodisch umgeschalteten Apparate eine Kolonne verwendet wird, in welcher das Adsorptionsmittel von oben nach unten im Gegenstrom zum Gas bewegt wird. Die bekannten kontinuierlich arbeitenden Gegenstromkolonnen führen jedoch an den Übergangsstellen der einzelnen Zonen zu unerwünschten Mischphasen der entnommenen Produktströme. Diese Mischphasen müssen besonders aufgearbeitet werden. Die bekannten Gegenstromapparate zeigen nicht in erforderlichem Masse die notwendige Betriebssicherheit für Trennung von Kohlenwasserstoffgemischen mit selektiven Adsorptionsmitteln für die einzelnen benötigten Zonen, die mit unterschiedlichen Gas-bzw. Dampfmengen beaufschlagt werden, wobei der Feststofffluss in jeder Zone konstant bleibt.
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Zweck der Erfindung ist, die Trennung von Kohlenwasserstoffgemischen durch Adsorption hinsichtlich des apparativen Aufwandes wirtschaftlicher zu gestalten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Trennung von Kohlenwasserstoffgemischen, wie z. B. von geradkettigen
Kohlenwasserstoffen zu schaffen, womit die bekannten Verfahrensschritte, Adsorption, Spülung und Desorption mit synthetischen Zeolithen als Adsorbentien bei den üblichen Temperaturen zwischen 300 bis 5000C und Drücken zwischen 1 at und 10 at kontinuierlich arbeitend mit geringerem apparativen Aufwand durchgeführt werden.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kolonne eine Adsorbenseintrittszone, Adsorptionszone, Spülzone, Desorptionszone, Adsorbensaustrittszone aufweist, in die jeweils mehrere geeignete untereinander durch Ablaufschächte verbundene Querstromböden eingebaut sind, über welche das feste Adsorbens einer Flüssigkeit ähnlich fliesst, wobei die Zonen untereinander mittels gasdichter Zwischenböden getrennt sind, durch welche Ablaufschächte hindurchführen, die eine Vermischung der aus-bzw.
eintretenden Produktströme verschiedener Zonen nur in geringem Masse über die Ablaufschächte ermöglichen, und dass in den unteren Teil der Adsorptionszone eine Zulaufstelle für zu trennendes Kohlenwasserstoffgemisch und inertes Trägergas in die Kolonne einmündet, während die Kolonne oberhalb der Adsorptionszone eine Austrittsstelle für das inerte Trägergas und den Durchlauf des zu trennenden Kohlenwasserstoffgemisches aufweist, unterhalb der Spülzone ein Zulauf für intertes Spülgas besteht, welches unerwünschte Kohlenwasserstoffe entfernt und die Desorptionszone unten eine Zulaufstelle für Desorptionsmittel und oben eine Austrittsstelle für Desorbat und Desorptionsmittel aufweist.
Ein Merkmal der Erfindung ist, dass über dem untersten Zwischenboden der Kolonne eine Eintrittsstelle für Fördergas angeordnet ist, das die Kreislaufmenge des Adsorptionsmittels regelt. Die Erfindung zeichnet sich weiterhin aus, dass zwischen der Spülzone und der Adsorptionszone kein Zwischenboden angeordnet ist.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Trennung von bestimmten Kohlenwasserstoffen, die am speziell eingesetzten synthetischen Zeolith adsorbierbar sind, aus entsprechenden Kohlenwasserstofffraktionen mit einem geringeren apparativen Aufwand erreicht wird, was gleichzeitig zur Folge hat, dass der Bedarf an selektiven Adsorbentien für die Kolonne erheblich gesenkt wird, wobei der Platzbedarf für die Aufstellung von Trennanlagen entsprechend der Erfindung gering ist.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Vorrichtung im Schnitt dargestellt.
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die Adsorbentaustrittszone--5--von der Desorptionszone --4-- und diese von der Spülzone --3-- durch gasdichte Zwischenböden-10-getrennt. Eine Trennung zwischen Spülzone-3- und Adsorptionszone --2-- erfolgt nicht, da das Spülen als Teil des Trägergases für das Zulaufprodukt verwendet wird.
Die Trennung der einzelnen Arbeitszonen erfolgt lediglich gasseitig, da das feste Adsorptionsmittel von einer Zone zur andern durch die Ablaufschächte--11-fliesst. Das zu trennende Kohlenwasserstoffgemisch wird mit einer geringen Trägergasmenge zwischen Spülzone - 3-und Adsorptionszone-2-als Zulaufprodukt in die Kolonne-l-geführt. Es durchströmt die Adsorptionszone --2-- nach oben, nachdem es sich an der Zulaufstelle--12--in der Kolonne-l-mit dem Spülgas vermischt hat und verlässt die Adsorptionszone-2-an der Austrittsstelle--14--. Im Gegenstrom zum Zulaufprodukt fliesst das Adsorptionsmittel durch die Adsorptionszone-2--, wobei die im Zulaufprodukt enthaltenen adsorbierbaren Kohlenwasserstoffe adsorbiert werden.
Während die adsorbierbaren Kohlenwasserstoffe in den Poren der synthetischen
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Kohlenwasserstoffen statt. Diese nicht erwünschten Kohlenwasserstoffe werden durch ein am unteren Teil der Spülzone --3-- eintretendes inertes Spülgas vom Adsorptionsmittel in der Spülzone-3- entfernt. Ist der Anteil der Oberflächenadsorption an unterwünschten Kohlenwasserstoffen gering und technisch wie ökonomisch vertretbar, dann kann unter Umständen auf die Spülzone verzichtet werden.
Das lediglich noch mit adsorbierbaren Kohlenwasserstoffen beladene Adsorptionsmittel fliesst über einen Ablaufschacht--11--in die Desorptionszone --4--, welche durch den Zwischenboden--10-von der Spülzone --3-- getrennt ist. In der Desorptionszone --4-- werden durch an der Stelle - 15-- eintretendes Desorptionsmittel, z.B. ein niedermolekulares n-Paraffin oder eine polare Verbindung, die adsorbierten Kohlenwasserstoffe aus den Poren verdrängt und verlassen als Desorbat
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gemeinsam mit dem Desorptionsmittel die Desorptionszone --4-- durch den Austritt-13-.
Das mit dem Desorptionsmittel beladene Adsorbens verlässt die Desorptionszone --4-- und tritt in die Adsorbentaustrittszone-5-ein. Der in der Adsorbentzone-5-angeordnete Querstromboden - dient als Verschluss dieser Zone --5-- gegenüber der Zone-4--. Das an der Stelle
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welches die Zone--7--an der Stelle--18--verlässt. Das Adsorptionsmittel fliesst weiter auf dem obersten Boden --8-- der Adsorptionszone --2--, womit der Kreislauf geschlossen ist. Beim Förderstrom des Feststoffes im Gaslift-6-besteht die Möglichkeit, durch Abzweigung eines Teilstromes eventuell verbrauchte Absorbentien aus dem Kreislauf zu entnehmen und durch Zuführung eines zweiten Teilstromes frische Adsorbentien in den Kreislauf zu bringen.
Prinzipiell ist die Erfindung zur Trennung von Gasgemischen einsetzbar, soweit die betreffenden Gasgemische durch Adsorptionsverfahren vorteilhaft selektiv in einzelne Komponenten bzw. Teile des Gemisches getrennt werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kolonne zur Trennung von dampfförmigen bzw. gasförmigen Kohlenwasserstoffgemischen durch selektive Adsorption, in welcher das feste Adsorbens im Gegenstrom zum Gas bzw. Dampf durch
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Adsorbenseintrittszone (7), Adsorptionszone (2), Spülzone (3), Desorptionszone (4), Adsorbenaustrittszone (5) aufweist, in die jeweils mehrere geeignete untereinander durch Ablaufschächte (9) verbundene Querstromböden (8) eingebaut sind, über welche das feste Adsorbens einer Flüssigkeit ähnlich fliesst, wobei die Zonen untereinander mittels gasdichter Zwischenböden (10) getrennt sind, durch welche Ablaufschächte (11) hindurchführen, die eine Vermischung der aus-bzw.
eintretenden Produktströme verschiedener Zonen nur in geringem Masse über die Ablaufschächte (11) ermöglichen, und dass in den unteren Teil der Adsorptionszone (2) eine Zulaufstelle (12) für zu trennendes Kohlenwasserstoffgemisch und inertes Trägergas in die Kolonne (1) einmündet, während die Kolonne (1) oberhalb der Adsorptionszone (2) eine Austrittsstelle (14) für das inerte Trägergas und den Durchlauf des zu trennenden Kohlenwasserstoffgemisches aufweist, unterhalb der Spülzone (3) ein Zulauf für inertes Spülgas besteht, welches unerwünschte Kohlenwasserstoffe entfernt und die Desorptionszone (4) unten eine Zulaufstelle (15) für Desorptionsmittel und oben eine Austrittsstelle (13) für Desorbat und Desorptionsmittel aufweist.
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