DD270635A3

DD270635A3 - Verfahren zur gewinnung von n-alkangemischen hoher reinheit

Info

Publication number: DD270635A3
Application number: DD30064687A
Authority: DD
Inventors: Klaus Weber; Bernd Drechsel; Rudolf Ulrich; Klaus Staender; Harald Wittke; Wolfgang Ermischer; Walter Haentsch; Klaus Weigelt
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1989-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von n-Alkangemischen aus Kohlenwasserstoffgemischen im Siedebereich von 473 bis 593 K durch Adsorption und Desorption mit zwischengeschalteter Verdraengung und Spuelung mit Hilfe von Molekularsieben. Das Ziel der Erfindung ist die Erzeugung von Desorbat hoeherer Reinheit sowie ein Abbau der Druckgradienten am Adsorberaustritt und damit eine verringerte mechanische Beanspruchung des Molekularsiebes und der Ausruestungen. Erreicht wird dies mit einfachen technischen Mitteln und auf wirtschaftliche Weise unter Zugrundelegung einer Adsorberschaltung, bei der 2 Adsorber im Desorptionsmittelstrom parallel geschaltet sind, durch ein Verfahren, bei dem waehrend der Verdraengung nach der Desorption der in Desorption befindliche Adsorber austrittsseitig oder eintrittsseitig abgesperrt wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von n-Alkanen aus Kohlenwasserstoffgemischen im Siedebereich von 473 bis 593 K durch Adsorption und Desorption mit zwischengeschalteter Verdrängung und Spülung mit Hilfe von Molekularsieben des Typs SA.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Zur Gewinnung von n-Alkanen aus Kohlenwasserstoffgemischen durch zyklische Adsorption und Desorption an Molekularsieben des Typs 5 A sind verschiedene Verfahren bekannt. Häufig genutzt werden Verfahren, bei denen die Adsorption

in der Gasphase in Gegenwart eines vorwiegend wasserstoffhaltigen Adsorptionsbegleitgases und die Desorption durch einvorwiegend ammoniakhaltiges Desorptionsgas erfolgt. Zur Erreichung einer hohen Konzentration der n-Alkane im Desorbatwird vor der eigentlichen Desorption eine Spülung durchgeführt. Um Vermischungen der Produkt- und Gasströme während derzyklischen Umschaltung der Adsorber zu verringern, sind zu Beginn der Adsorptions- und Desorptionsperiode

Verdrängungsphasen vorgesehen. In diesen Phasen wird mit Adsorptionsbegleitgas-Einsatzproduktgemisch bzw. Desorptionsmittel im wesentlichen das Volumen des Gasraumes oberhalb und in der Schüttung in den Desorbat- bzw. Denormalisatweg verdrängt. Das Molekularsieb ist in 2 bis 5, vorzugsweise 3 Adsorbern, untergebracht, deren zeitliche Schaltung während des Zyklus auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden kann. Solche Verfahren sind in den Patentschriften DD-PS 64766, DD-PS 70960, DD-PS 130532, DD-PS 147186 und DD-PS 229686

beschrieben.

Besondere technische Bedeutung haben Verfahren erlangt, bei denen 3 Adsorber zum Einsatz kommen. Dabei kann die Schaltung so erfolgen, daß sich gleichzeitig 2 Adsorber in Adsorption und 1 Adsorber in Desorption (2-AD-Schaltung) bzw. so,

daß sich 1 Adsorber in Adsorption und gleichzeitig 2 Adsorber in Desorption (A-2 D-Schaltung) befinden. Bei allen Verfahren istes unter großtechnischen Bedingungen nicht gelungen, die n-Alkanabtrennung aus Kohlenwasserstoffgemischen mit einerderart hohen Selektivität durchzuführen, daß als Desorbat n-Alkangemische mit einem Aromatengehalt von weniger als0,8Ma.-% und einem n-Alkangehalt von über 98,5Ma.-% anfallen. Die für die Verwendung der n-Alkangemische zur Herstellungvon Waschmitteln, Weichmachern, Proteinen u.a. notwendige Entaromatisierung ist auf Grund des hohen Aromatengehaltesmit hohen Aufwendungen verbunden.

Beispielsweise liefern die Verfahren nach DD-PS 64766, DD-PS 70960 und DD-PS 229686A1 unter großtechnischen Bedingungen nur Desorbate mit einem Aromatengehalt von nicht unter 0,8 Ma.-% und einem n-Alkangehalt von nicht über In den Phasen der Verdrängung nach der Adsorption und der Verdrängung nach der Desorption ergeben sich bei diesen Verfahren am Adsorberaustritt ferner derartige ungünstige Druckverhältnisse, daß eine Rückströmung aus einem Adsorber in

einen anderen möglich wird. Dies führt zu unerwünschten mechanischen Beanspruchungen des Molekularsiebes und der

Ausrüstungen. Das in der DD-PS 130532 beschriebene Verfahren liefert bei veränderter Schaltung der Adsorber gleichfalls eine schlechte Desorbatqualität von weniger als 98Ma.-% n-Alkangehalt und mehr als 0,9Ma.-% Aromatengehalt. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht in den großen Druckschwankungen im Desorptionsmittelkreislauf, die erhöhte apparative Belastungen

darstellen.

Eine Erhöhung des Inertgasanteils im Desorptionsmittel (DD-PS 147186) führt gleichfalls zu keiner befriedigend hohen Desorbatreinheit. Bei allen Verfahren führt die Entfernung der Aromaten aus dem Desorbat auf Gehalte unter 0,8 Ma.-% mittels Verlängerung der Spülzeit zu solch großen n-Alkanmengen im Spülprodukt, daß sich gravierende Nachteile ergeben. Die bekannten Verfahren

nehmen deshalb die erhöhte Aromatengehalte im Desorbat und die hohen Aufwendungen bei der anschließenden

Entaromatisierung des n-Alkangemisches in Kauf. Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein wirtschaftliches Verfahren zur Abtrennung von n-Alkanen aus Kohlenwasserstoffgemischen im Siedebereich von 473 bis 593 K mit Hilfe von Molekularsieben des Typs 5 A durch Adsorption und Desorption mit zwischengeschalteter Verdrängung und Spülung, das die Nachteile bekannter Verfahren ganz oder teilweise beseitigt.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den zyklischen Adsorptions-Desorptionsprozeß mit einfachen technischen Mitteln und

auf wirtschaftliche Weise so zu gestalten, daß im Vergleich zu bekannten Verfahren eine höhere Reinheit des Desorbates erreichtwird und die Druckgradienten am Adsorberaustritt, die eine mechanische Beanspruchung des Molekularsiebes und der

Ausrüstungen darstellen, verringert werden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Gewinnung von n-Alkanen aus Kohlenwasserstoffgemischen mit einem Siedebereich von 473 bis 593K bei Drücken von 0,7 bis 1,4 MPa und Temperaturen oberhalb 573K durch Verdrängung nach der Desorption sowie Adsorption der Normalparaffine an Molekularsieben des Typs 5 A in Gegenwart eines nicht sorbierbaren,

vorwiegend wasserstoffhaltigen Begleitgases, anschließender Verdrängung, Spülung und Desorption mit einem vorwiegendammoniakhaltigen Desorptionsmittel und einer Adsorberschaltung, bei der 2 Adsorber im Desorptionsmittelstrom parallelgeschaltet sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man während der Verdrängung nach der Desorption den in Desorptionbefindlichen Adsorber austrittsseitig oder eintrittsseitig absperrt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einerseits einfach und mit geringem Aufwand zu realisieren, andererseits werden

überraschend vergleichsweise wesentlich höhere Desorbatreinheiten erreicht. Charakteristisch für das erfindungsgemäße

Verfahren sind Aromatengehalte im Desorbat von 0,3 bis 0,5Ma.-% und n-Alkangehalte im Desorbat von 99,0 bis 99,5Ma.-%. Die n-Alkanausbeute und Spülproduktmenge ist vergleichbar mit anderen Verfahren, was belegt, daß die erhöhte Desorbatreinheit nicht einfach auf eine intensivere Verdrängung nach der Adsorption bzw. Spülung zurückgeführt werden

kann.

Die verbesserte Desorbatqualität bewirkt wesentliche ökonomische Vorteile bei der Raffination und Anwendung des

n-Alkangemisches.

Vorteilhaft beim erfindungsgemäßen Verfahren ist außerdem die Verringerung der Druckschwankungen am Adsorberaustritt

während des Zyklus.

Dadurch ergeben sich geringere mechanische Belastungen des Molekularsiebes und der Ausrüstungen.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1 (Vergleich)

n-Paraffingehalt von 15,1 Ma.-% wurde unter großtechnischen Bedingungen an 5A-Molekularsieb bei einer Temperatur von 653 K und einem schwankenden Druck während des Zyklus von 0,7 bis 1,4MPa entparaffiniert. Die Einsatzproduktmenge betrug 108m³/h. Das Volumenverhältnis Adsorptionsbegleitgas zu Einsatzprodukt war 350:1 m³ i. N./m³ und die Desorptionsmittelbelastung lag bei 400v/vh. Der Inertgasgehalt im Desorptionsmittel war 24 Vol.-%. Zum Einsatz kamen entsprechend Fig. 1 die Adsorber 1,2,3, die in bekannter Weise als A 2 D-Schaltung in der angeführten zeitlichen Folge der einzelnen Phasen des Adsorptions-Desorptions-Zyklus geschaltet waren.

Phasen des Adsorptions-Desorptions-Zyklus Adsorber

1 VDVDAAAAAAAAAAAAAVAVAVASSSSSDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD

2 DDDDDDDDDDDDDDDDDVDVDAAAAAAAAAAAAAVAVAVASSSSSDDDDDD

3 VAVAVASSSSSDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDVDVDAAAAAAAAAAAAA

Die Erläuterung der einzelnen Phasen erfolgt an Hand von Fig. 1 Während der Verdrängung nach der Desorption (Symbol VD) strömt über die Leitung 4 bei geöffneter Armatur 5 bzw. 6 bzw. 7 Einsatzprodukt-Trägergas-Gemisch in den Adsorber 1 bzw. 2 bzw. 3 und verdrängt restliches im Adsorber vorhandenes Desorbat-Desorptionsmittelgemisch bei geöffneter Armatur 8 bzw. 9 bzw. 10 in den Desorbatstrang über Leitung 11. In der

folgenden Phase Adsorption (Symbol A) öffnet die Armatur 12 bzw. 13 bzw. 14 und die Armatur 8 bzw. 9 bzw. 10 schließt Damitströmt entparaffiniertes Denormalisat-Trägergas-Gemisch über Leitung 15 in den Denormalisatstrang.

Nach Abschluß der Adsorption werden eingangsseitig zu Beginn der Phase Verdrängung nach der Adsorption (Symbol VA) die Armatur 5 bzw. 6 bzw. 7 geschlossen und die Armaturen 16 bzw. 17bzw. 18 geöffnet. Dadurch strömt Desorptionsmittel über Leitung 19 in den Adsorber 1 bzw. 2 bzw. 3 und verdrängt restliches im Adsorber vorhandenes Denormalisat-Trägergas-Gemisch

über Leitung 15 in den Denormalisatstrang. Anschließend wird auf die Phase Spülung (Symbol S) umgeschaltet, indemausgangsseitig die Armatur 12 bzw. 13 bzw. 14 geschlossen und die Armatur 20 bzw. 21 bzw. 22 geöffnet werden. Das

Spülprodukt wird über die Leitung 23 abgeführt. Als letzte Phase im Zyklus erfolgt danach die Desorption (Symbol D). Zu diesem Zweck schließt die Armatur 20 bzw. 21 bzw. 22 und die Armatur 8 bzw. 9 bzw. 10 öffnen, so daß das Desorbat-Desorptionsmittel- Gemisch über die Leitung 11 in den Desorbatstrang strömt. Eine zwischenzeitliche Absperrung eines Adsorbers, in denen insgesamt 198 Tonnen Molekularsieb vom Typ 5 A eingefüllt

waren, erfolgte nicht.

Die Schaltzeiten waren bezüglich einer maximalen Desorbatreinheit unter Beachtung einer wirtschaftlichen Spülproduktmenge

optimiert und betrugen: Gesamtzykluszeit: 1260s, Verdrängungszeit nach der Desorption: 22 s, Adsorptionszeit: 398s,

Verdrängungszeit nach der Adsorption: 45s, Spülzeit: 75s, Desorptionszeit: 720s. Die bei Anwendung des bekannten Verfahrens erreichten Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Beispiel 2 (erfindungsgemäß) In derselben Anlage wurde unter gleichen Bedingungen mit einem Produkt gleicher Herkunft und Siedelage die

n-Alkanabtrennung erfindungsgemäß nach 2 Varianten durchgeführt. Bei der Variante 1 wurde während der Verdrängung nach

der Desorption der in Desorption befindliche Adsorber am Eintritt durch Schließen der Armaturen 16 bzw. 17 bzw. 18 (s. Rg. 1) abgesperrt. Bei der Variante 2 erfolgt die Absperrung des in Desorption befindlichen Adsorbers am Austritt durch Schließen der

Armaturen 8 bzw. 9 bzw. 10.

Der n-Alkangehalt im Einsatzprodukt betrug bei der Variante 1 gleich 13,9Ma.-%und bei der Variante 2 gleich 14,0Ma.-%. Die Schaltzeiten waren mit Ausnahme der Verdrängungszeit nach der Desorption und Spülzeit, die um jeweils 2 Sekunden verringert

wurden, wie in Beispiel 1.

Die Ergebnisse sind Tabelle 1 zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht eine deutlich höhere Desorbatreinheit. Dies ist um so bemerkenswerter, da der n-Alkangehalt im Einsatzprodukt und die Spülproduktmenge im Beispiel 2 niedriger waren als im Beispiel 1.

Erkennbar sind ferner beim erfindungsgemäßen Verfahren die verringerten Druckdifferenzen am Adsorberaustritt zu den für die Rückströmung in die Adsorber kritischen Zeitpunkten. Die Druckdifferenzen wurden auf ein solches Niveau abgebaut, daß eine Rückströmung experimentell nicht mehr feststellbar war. Bei der Variante 2 ist während VD wegen der geschlossenen Austrittsabsperrarmatur des in D befindlichen Adsorbers eine Rückströmung prinzipiell ausgeschlossen.

Tabelle 1: Vergleichende Darstellung der Ergebnisse nach bekannten Verfahren (Beispiel 1) und erfindungsgemäßen Verfahren (Beispiel 2)

Beispiel 1 Beispiel 2

Variante 1 Variante 2

n-Alkanausbeute in % Spülproduktmenge in m³/h Aromatengehaltim DesorbatinMa.-% n-Alkangehalt im DesorbatinMa.-% Druckdifferenz am Adsorberaustritt zwischen den in VA und Beginn Abefindlichen

Adsorber in MPa 0,19 0,11 0,10

Druckdifferenz am Adsorberaustritt zwischen den in Ende VD und D befindlichen Adsorber in MPa 0,06 0,03 -0,05

97,5	97,5	97,5
5,2 .	4,6	4,5
0,8	0,5	0,3
98,5	99,1	99,5

Claims

Verfahren zur Gewinnung von n-Alkangemischen hoher Reinheit aus Kohlenwasserstoffgemischen mit einem Siedebereich von 473 bis 593 K bei Drücken von 0,7 bis 1,4 MPa und Temperaturen oberhalb 573 K durch Verdrängung nach der Desorption sowie Adsorption der Normalparaffine an Molekularsieben des Typs 5 A in Gegenwart eines nichtsorbierbaren, vorwiegend wasserstoffhaltigen Begleitgases, anschließender Verdrängung, Spülung und Desorption mit einem vorwiegend ammoniakhaltigen Desorptionsmittel und einer Adsorberschaltung, bei der
2 Adsorber im Desorptionsmittelstrom parallel geschaltet sind, gekennzeichnet dadurch, daß man während der Verdrängung nach der Desorption den in Desorption befindlichen Adsorber austrittsseitig oder eintrittsseitig absperrt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung