DD247695A1

DD247695A1 - Einrichtung zur herstellung von paraffin-loesemittel-suspensionen

Info

Publication number: DD247695A1
Application number: DD28877586A
Authority: DD
Inventors: Heinz Beyerlein; Dieter Grzwyny; Rolf Haenel; Guenter Hildebrand; Friedger Hollin; Joachim Salzmann; Konrad Schuetze; Lothar Tretner
Original assignee: Zeitz Hydrierwerk
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1987-07-15
Also published as: DD247695B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Paraffin-Loesemittel-Suspensionen fuer bekannte Maisch-Entoelungsverfahren der Paraffinproduktion. Bei der erfindungsgemaessen Einrichtung erfolgt die Loesemittelaufgabe seitlich und tangential in die Zone des Spruehkegels der Kreiselkraftduese. Die Kreiselkraftduese besitzt einen Oeffnungsdurchmesser von 2,5 bis 3,5 mm.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Paraffin-Lösemittel-Suspensionen für bekannte Maisch-Entölungsverfahren der Paraffinproduktion.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Entölung ölhaltiger Paraffinmassen nach den bekannten Maisch-Entölungsverfahren, unter Verwendung selektiv wirkender Lösemittel, erfordert stets das Einbringen des Paraffin roh stoffes in feinverteilter Form in das Lösemittel in der Art, daß sich mit einem guten Entölungseffekt hohe Durchsatzleistungen der nachgeschalteten Filterapparate bei geringem Energieeinsatz realisieren lassen.

Bekannte Einrichtungen wie in der DE-PS 934660 beschrieben, sind Verdüsungstürme, in denen der flüssige, ölhaltige Praffinrohstoff durch Düsen o. a. Zerstäubereinrichtungen versprüht und die Wärme durch vorgekühlte Luft im Gegenstrom abgeführt wird. Das zu Paraffinkügelchen erstarrte ölhaltige Paraffin wird aus dem unteren, konischen Teil des Turmes über Schleusen einem Maischgefäß mit Lösemittel zugeführt. Das offene System des Verdüsungsturmes hat folgende Nachteile:

1. Hoher apparativer Aufwand und entsprechend hohe Instandhaltungskosten

2. Höhere Energiekosten für den Kühlprozeß im Turm beim Einsatz von Kaloriferen zur Abkühlung der Luft

3. Jahreszeitlich bedingte starke Abhängigkeit der Durchsatzleistungen infolge unterschiedlicher Außentemperaturen

4. Produktverluste durch Austragen von Feinkomanteilen mit der Kühlluft.

Nach DD-PS 23649 ist eine Einrichtung bekannt, nach der der Paraffin rohstoff in einem Sprühregen verdüst und aus dem zum Anmaische vorgesehenen Lösemittel gebildet wird. Hierfür ist jedoch ebenfalls ein hoher apparativer Aufwand erforderlich, um möglichen Brandgefahren, die beim Versprühen von Lösemitteln unweigerlich entstehen, wirksam zu begegnen. Weiterhin ist aus der DE-AS 1241023 bekannt, daß zur Herstellung der Suspension der flüssige Paraffinrohstoff in einen, mit einem Rührwerk ausgestatteten Rundbehälter, etwa 10 cm unterhalb der Oberfläche des gekühlten Lösemittels, mit einer 4,0-mm-Düse versprüht wird, wobei man eine Maische erhält, in der das Paraffin von staubfeiner bis Grieskorngröße enthalten ist. Dieses breite Kornverteilungsspektrum führt jedoch erfahrungsgemäß nur zu einem geringen Entölungseffekt, weil der hohe Grobkomanteil in ökonomisch kurz zu haltenden Verarbeitungszeiten nur ungenügend entölt wird. In einem weiteren bekannten Verfahren wird eine Sprühkammer verwendet, in der das geschmolzene Paraffin über eine Düsengruppe in strömendes, vorgekühltes Lösemittel verdüst wird, wobei mit wahlweise eingesetzten, unterschiedlichen Düsengrößen von 0,05 bis 0,18cm und Verdüsungsdrücken von 0,07 bis 1,40 MPa eine Paraffinkörnung von 5 bis 10Ομτη erreicht wird. Diese Paräffinteilchen agglomerisieren nach dem Erstarren zu filtrierbaren Größen.

Von Entölungsverfahren wird gefordert, daß bei hoher Ausbeute eine zielgerichtete Entölung stattfindet, also Produkte erzeugt werdenderen Qualität im Bereich engbegrenzter Werte liegt. Das wird durch die Wahl einer Anzahl von Entölungsparametern, in erster Linie durch Lösemittelzusammensetzung, Produkt-Lösemittelverhältnis und Entölungstemperatur bestimmt. Da diese • Hauptparameter der Entölung festliegen, muß eine geeignete Verdüsungseinrichtung sofort eine Paraffinkörnung liefern, die mit Sicherheit gut filtrierbar und gezielt entölbar ist.

Diesen Forderungen werden die genannten Verfahren nicht gerecht, da Kornagglomerisation fester Teilchen zu filtrierbaren Größen, insbesondere beim Einsatz einer breiten Rohstoffpalette fraglich sind und eine nachträgliche Korrektur der Teilchenstruktur z. B. durch Änderung der Entölungstemperatur nicht möglich ist.

Nachteilig wirkt sich weiterhin aus, daß sich durch die gruppenweise Anordnung der Düsen in einer Sprühkammer deren Sprühkegel überschneiden und dadurch z.T. eine unerwünschte Zusammenlagerung der Rohstoffpartikel zu größeren Teilchen erfolgt. Diese größeren Kornagglomerisate über 1 mm Durchmesser lassen sich bekanntlich nicht hinreichend entölen. Nachteilig sind weiterhin die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten auf Grund der Geometrie einer Sprühkammer, die zur Sedimentation der spezifisch schwereren Feststoffteilchen führen, so daß die Bildung von Ablagerungen in den räumlichen Zonen mit geringerer Strömungsgeschwindigkeit erfolgt. Eine technisch notwendige Reduzierung des Durchsatzes im betrieblichen Fahrregime ist ebenso schwierig zu realisieren, da sich die Strömungsgeschwindigkeit in der Kammer weiter verringert und damit die Sedimentation noch verstärken würde.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung,eine Einrichtung zu entwickeln, die mit einem geringen apparativen Aufwand, geringeren Energie- und Instandhaltungskosten, kontinuierlich und ohne Produktverluste eine Paraffin-Lösemittel-Suspension erzeugt, in der die Größe der Paraffinteilchen in einem günstigen Kornspektrum liegt, das sowohl für die Entölung als auch für die Filtrierbarkeit der Suspension optimal ist. '

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdüsungseinrichtung zur Herstellung von Paraffin-Lösemittel-Suspensionen zu entwickeln, die es auf eine einfache und direkte Weise gestattet, die Suspension des Rohstoffes über die geeignete Wahl der Verdüsungsparameter, vorzugsweise durch den Druck und die Temperatur des Rohstoffes hinsichtlich der Korngröße so zu gestalten, daß dadurch die Entölung und Filtrierbarkeit optimal gestaltet werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Einrichtung zur Herstellung von Paraffin-Lösemittel-Suspension gelöst, bei der Lösemittelaufgabe seitlich und tangential in der Zone des Sprühkegels der Kreiselkraftdüse erfolgt und die Kreiselkraftdüse einen Öffnungsdurchmesser von 2,5 bis 3,5mm besitzt und auf einen Düsenstock befestigt sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können Düsenrohre gleicher Dimension paarweise zu einer Düsenrohrbatterie zusammengeschaltet werden.

Die Verdüsungseinrichtung stellt ein geschlossenes System von 2 bis 10, vorzugsweise 4 bis 6 gleichdimensionierten Verdüsungsrohren dar, wobei durch die Möglichkeit der separaten Zu- bzw. Abschaltung jedes der einzelnen Verdüsungsrohre die Regelung der geforderten Durchsatzleistung der Entölungsanlage erreicht wird, ohne daß die optimalen Bedingungen, die für die Ausbildung einer gut entölbaren Suspension erforderlich sind, verändert werden.

Die geschlossene Bauart der Verdüsungseinrichtung gewährleistet weiterhin das verlustlose Eintragen des Rohstoffes in das Lösemittel sowie eine hohe brandschutztechnische Sicherheit. Die erzeugten Teilströme der Suspension werden in Sammlern zusammengeführt und gelangen in ein mit einem Rührwerk ausgerüstetes Maischgefäß. Die konstruktive Gestaltung der Sammler sichert, daß stets alle Düsenrohre mit Suspension gefüllt sind.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung und Verdüsung des Rohstoffes mit Kreiselkraftdüsen, deren Öffnungsdurchmesser mit 2,5 bis 3,5mm einen wesentlich größeren Öffnungsdurchmesser als bisher eingesetzte Düsen aufweisen, nicht wie vom Stand der Technik ausgehend erwartet werden konnte bis Grieskorngröße starke Paraffinkügelchen entstehen, sondern ein Korn band im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm großen Paraffin partikeln. Eine durch Paraffin partikel in dieser Größe aufgebaute Suspension filtriert in technischen Einrichtungen, wie Vakuumdrehzellenfiltern mit hohen Durchsätzen von 260 bis 350 l/m² · h, obwohl die Suspension als fein bezeichnet werden muß. Das wird dadurch erreicht, daß die Kreiselkraftdüse an der geschlossenen Stirnseite eines Rohres so angebracht wird, daß die Düsenspitze mit der Stirnplatte des Rohres abschließt und damit gewährleistet ist, daß das Paraffin in der Düse ständig flüssig bleibt und sehr gleichmäßig versprüht wird.

Mittels der Düse wird der zu entölende Paraffinrohstoff bei einem Druck von 0,6 bis 0,8MPa kegelförmig mit einem Winkel von 60° in das tangential zugeführte und ringförmig kreisende Lösemittel eingespritzt. Das Lösemittel besitzt eine Temperatur von -1O⁰C und wird exakt seitlich des Düsenrohres dem Bereich des Rohres zugeführt, in dem ohne Lösemittelzugabe der Sprühstrahl der Düse auf die Rohrinnenwand auftreffen würde. Diese Anordnung gewährleistet eine gezielte Zwangsbewegung des Lösemittelstromes und verhindert eine Paraffinanlagerung an der Rohrwandung. Ferner wird unter gleichbleibenden Bedingungen das Paraffin mit Lösemittel kontaktiert und somit eine gleichbleibende Körnung und Entölung des Rohstoffes erzielt. Entsprechend der Entölungsaufgabe ist es mit der Düsenrohrbatterie somit möglich, mit geringen Apparatedimensionen in einfacher Bauart Suspensionen gleicher Qualität im Durchsatzbereich von 35 bis 100% der Kapazität der Düsenrohrbatterie herzustellen, die sowohl für den Entölungsprozeß als auch für die Filtrierbarkeit ein Optimum darstellt.

Das nach der Lösemittelabtrennung erhaltende Paraffin besitzt Ölgehalte von 0,3 bis 1 % und ist als weitgehend entölt zu bezeichnen. Die Ölgehalte aus Paraffinsuspensionen mit größeren Paraffinpartikeln entsprechend dem Stand der Technik werden mit 2,5 bis 4% und höher bei vergleichbaren Paraffin-Erstarrungspunkten bestimmt.

Ausführungsbeispiele

1. Sechs gleich dimensionierte und ausgerüstete Verdüsungsrohre (8) (Bild 1) werden paarweise mittels eines zweigliedrigen Sammlers (4) in einer Düsenrohr-Batterie (Bild 2) zusammengeschaltet und kaskadenförmig mit dem Maischgefäß (5) einer Entölungsanlage verbunden. Jedes der Verdüsungsrohre (8) ist mit einer separat zuschaltbaren, mantelbeheizten Rohstoffleitung (1) und einer Lösemittelleitung (11) ausgerüstet. Die Rohstoffleitung (1) ist axial in das Verdüsungsrohr eingebunden-und trägt den Düsenstock (6), ein Zwischenstück zur Aufnahme der Kreiselkraftdüse mit gutem Wärmeleitkontakt. Die Düse besitzt einen Öffnungsdurchmesser von 2,5 mm und erzeugt einen 60° Hohlkegel (9) und ist an der Stirnseite des Verdüsungsrohres (7) so angebracht, daß die Düsenspitze mit der Stirnseite des Rohres abschließt und damit gewährleistet wird, daß der Paraffinrohstoff in der Düse ständig flüssig bleibt und dadurch gleichmäßig versprüht wird. Für die Verdüsungsrohrlänge hat sich bezüglich einer gleichmäßigen Vermischung der Suspension und eines hohen Entölungseffekteseine Baulänge von 650 mm eines Rohres der NW125 bewährt.

Durch die Rohstoffleitung (1) wird bei einer Temperatur von 62⁰C eine ölhaltige Paraffinfraktion der Siedelage 350 bis 43O⁰C mit einem Erstarrungspunkt von 47,5°C und einem Ölgehalt von 5,5 Ma.-% aufgegeben. Das auf-10°C vorgekühlte Lösemittel, das aus 52,7 Vol.-Teilen Toluen, 46 Vol.-Teilen Aceton und 1,3 Vol.-Teilen Wasser besteht, wird über die tangential eingebundene Lösemittelleitung (11) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,02 m/s exakt in der Zone des Rohres zugeführt, in der ohne Lösemittelzugabe der Sprühstrahl der Düse auf die Rohrinnenwand auftrifft.

Für den sicheren Betriebsablauf sind weiterhin bei Bedarf zuschaltbare Dampfzuführungen (10) zur Reinigung der Lösemittel-(11) bzw. Rohstoffleitung (1) und eine Inertgas-Atmungsleitung (12) auf dem Maischgefäß (5) sowie eine Lösemittel-Spülleitung (13) erforderlich.

Die Düsen zur Zerstäubung der Paraffinfraktion werden mit einem Druck von 0,8 MPa betrieben, wodurch ein Durchsatz von 1300 l/h erreicht wird, während das seitlich und tangential zugeführte Lösemittel in einer Menge in Höhe des dreifachen Wertes des Rohstoffes zudosiert wird. Die aus der Apparatur in das Maischgefäß abfließende Suspension besitzt eine Temperaturvon +15⁰C und wird nach einer Verweilzeit von ca. 30 Min. nach Durchlauf einer Maischmühle (14) mittels Verdrängerpumpe (15) über einen Kratzkühler zwecks weiterer Temperaturabsenkung auf +8⁰C dem Vakuumdrehzellenfi lter zugeführt. Nach Abtrennung des ölreichen Filtrates und armen Filterkuchens in der Filterstufe erfolgt die Lösemittelabtrennung aus den beiden Produkten in mehrstufigen Verdampferanlagen. Das lösemittelfreie, entölte Paraffin wird mit einer Ausbeute von 85% gewonnen und besitzt folgende Kennwerte:

Erstarrungspunkt	= 50 °C	0,1 %
Ölgehalt	= 0,7°/	0,1 %
n-Alkangehalt	= 98%	0,5%
C-Verteilung der n-Alkane	2,5%
Ci₇	6,3%
C₁₈	11,8%
Ci9	12,8%
C20	17,7%
C₂₁	12,2%
C22	13,0%
C23	7,9%
C24	7,5%
C₂₅	3,4%
C₂₆	2,6%
C₂₇	1,0%
C₂B	0,5%
C₂₉
C30
C₃₁
C₃₂

C₃₃ 0,2%

C₃₄ 0,1%

Das lösemittelfreie Filtratöl weist einen Erstarrungspunkt von 3O⁰C auf und wird als Heizölkomponente verwendet. Das entölte Paraffin wird mit gleichen Anteilen des Rohstoffes gemischt und besitzt mit nachfolgenden Kennwerten die stofflichen Eigenschaften, die an ein gütegerechtes Oxidationsparaffin gestellt werden:

Erstarrungspunkt = 49°C Extinktionskoeffizienten

Ölgehalt = 2,6% ε₃₀₀ = 0,040

Oxidations-Test = 26,0 ε₃₂₅ = 0,020

(SZ70inh) Siedeanteile (%) = 0

(> 300 ⁰C; 15 Torr)

Die Ausbeute des auf diesem Wege gewonnenen Oxidationsparaffins beläuft sich auf 92,5%.

Ein nach Beispiel 1 gewonnenes Rohparaffin aus der Entölung wird mit 1 % Bleicherde bei 9O⁰C eine Stunde nachbehandelt und über eine Rahmenfilterpresse in ein hellgelbliches Weichparaffin und in ein Raffinationsrückstand getrennt. Das Weichparaffin besitzt einen Erstarrungspunkt von 50⁰C und einen Ölgehalt von 0,7% und ist für unterschiedliche chemischtechnische Zwecke einsetzbar.

In die im Beispiel 1 beschriebene Einrichtung wird unter Beibehaltung der Düsengröße, des Druckes und der Temperatur für das Einsatzprodukt ein hartparaffinischer Rohstoff mit folgenden Kennwerten eingesetzt:

— Erstarrungspunkt= 52 ⁰C

— Ölgehalt = 4,5%

— Paraffingehalt = 88,2%

—Jodzahl = 0,3gJ/100g

— n-Alkangehalt = 89,9%

— Dichte bei 70 ⁰C = 0,7784 g/ml

Über die seitlich angeordneten Lösemittelzuleitungen wird ein ölfreies Lösemittel aus der Regenerationsstufe in der 3,5-fachen Menge zum paraffinischen Rohstoff zugegeben. Die Lösemitteltemperatur beträgt -8⁰C, so daß die primär erzeugte Suspension mit einer Temperatur von 22⁰C anfällt und anschließend zwecks weiterer Abkühlung auf ±0°C einem NH₃-Kratzkühler zugeführt wird. Die auf diesem Wege erzeugte Suspension wird mit der aus der Roh-Maische-Zubereitung erhaltenen Suspension, bestehend aus dem Schuppenparaffin der Druckfiltration von Erdölgatschen und weiterem kalten Lösemittel, gemischt und anschließend bei +8⁰C mittels Vakuumdrehzellenfiiter in Filterkuchen und Filtrat getrennt. Die Lösemittelzusammensetzung beträgt 46% Aceton, 52,7% Toluen und 1,3% Wasser. Das Filtrat aus der 2. Filterstufe enthält neben diesen Lösemittelkomponenten noch Restölanteile von 1,5 bis 4,5 Teilen und kann in Abhängigkeit von diesen Werten als Verdünnungsmittel teilweise oder im Anfallverhältnis zur Rohstoff-Maische eingesetzt werden.

Der Filterkuchen der LEntölungsstufe wird mit ölfreiem Lösemittel in der gleichen Zusammensetzung wie oben angegeben bis auf ein Verhältnis von 1 bis 2,5VoL-T. gemischt, mittels nachgeschalteter Maischmühle suspendiert und bei ±0°C filtriert. Es wird nach der Lösemittelabtrennung ein Rohparaffin mit einem Erstarrungspunkt von 56,5⁰C bei einem Ölgehalt von 0,5% und einer Penetration von 16 10~¹ mm gewonnen. Durch nachgeschaltete adsorptive Raffination mit 0,4% Bleicherde und 1% Multiklonstaub bei 105⁰C über eine Verweilzeit von 1 h wird ein weißes Hartparaffin-Raffinat erhalten.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Einrichtung zur Herstellung von Paraffin-Lösemittel-Suspensionen durch Kreiselkraftdüsen in geschlossenen Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösemittelaufgabe seitlich und tangential in der Zone des Sprühkegels der Kreiselkraftdüse erfolgt und die Kreiselkraftdüse einen ÖffnungsdWchmesser von 2,5 bis 3,5 mm besitzen und auf einem Düsenstock befestigt ist.
2. Einrichtung nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise paarweise Düsenrohre gleicher Dimension zu einer Düsenrohrbatterie zusammengeschaltet werden.

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