DE1008848B

DE1008848B - Verfahren zur Verdampfung von Kohlenwasserstoffen zwecks katalytischer Raffination

Info

Publication number: DE1008848B
Application number: DEST10210A
Authority: DE
Inventors: Dr Josef Schmidt; Dipl-Ing Rudolf Eickemeyer
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1955-08-08
Filing date: 1955-08-08
Publication date: 1957-05-23

Description

Verfahren zur Verdampfung von Kohlenwasserstoffei zwecks katalytischer Raffination Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, während des Aufheizens des Rohgemisches durch Wärmeaustausch zwischen Reaktionsprodukt und Einsatz, gegebenenfalls unter Einschaltung einer längeren. Verweilzeit bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur gebildete Vorpolymerisate durch Verdampfen der aufzubereitenden Kohlenwasserstoffanteile als Rückstand abzutrennen. Die anfallenden Kohlenwasserstoffdämpfe werden dann weiter aufgeheizt und einem mit einem geeigneten Katalysator gefüllten Reaktor zur katalytischen Raffination zugeführt. Die Wärme. der aus dem Reaktor austretenden. heißen. Gase wird dann. in Wärmeaustauschaggregaten zur Aufheizung des Einsatzes, wie oben. erwähnt, verwertet.
Bei dem bekannten Verfahren treten jedoch Schwierigkeiten durch Verkrustungserscheinungen an den Wärrnea.ustauschaggregaten auf, die durch Verfahren und Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung vermieden werden.
Verfahren. und Apparatur der Erfindung sollen nun an Hand zweier schematischer Darstellungen beispielsweise erläutert werden.
Beispiel 1 Gemäß Fig. 1 wird durch die Pumpe 1 das Rohgemisch durch den mit Raffinatdämpfen beaufschlagten Reflux-Kondensator 2 dem Wärmeaustauscher 3, der mit Raffinat beheizt. wird, und von diesem dem Umlaufverdampfer, bestehend aus dem ebenfalls mit kondensierenden Raffinatdämpfen beheizten Heizkörper 4 und dem Ausdampfgefäß 5, das vorzugsweise eiinen tangentialen Einlaufstutzen besitzt., zugeführt. Der Umlaufverdampfer 4/5 dient zugleich als Verweail.-gefäß für die mit relativ großer Geschwindigkeit im Kreislauf geführte Flüssigkeit, um die für die Absrheidung von Verunreinigungen üblicherweise angewandte Vorpolymernisation zu bewirken.. Zur Herabsetzung der Verdampfungstemperatur und zur Unterstützung der Verdampfung kann ein größerer oder kleinerer Teil des für die Reaktion erforderlichem Wassentoff- oder wasserstoffhaltigen Gases dem Rohgemisch vor Eintritt in den Verdampferheizkörper 4 zugesetzt werden. Gegebenenfalls kann die Zufuhr des Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen Gases bereits vor Eintritt des Rohgemisches in den Wärrneaustauscher 3, wie gezeichnet, oder auch schon vor Eintritt in den Reflux-Kondensator 2 erfolgen, der als erster Wärmeaustauscher auf dem Wege des Einsatzproduktes anzusehen ist. Das Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltige Gas wird teils durch einen Kompressor 6 von außen und teils durch einen Kompressor 7 aus dem Raffinatsammelgefäß 8 einem Mischgefäß 9 zugeführt und gelangt von dort aus zum Teil über einen Röhrenofen lft und zum Teil über das Temperaturregelventil 11 direkt zum Wärmeaustauscher 3. Wahlweise kann auch, wie bereits ausgeführt, die Zufuhr des Gases direkt zum Verdampferheizkörper 4 oder bereits vor Eintritt des Rollgemisches in den Reflux-Kondensator 2 erfolgen.
Um nun die normalerweise erfahrungsgemäß eintretenden Verkrustungserscheinungen in den Heizrohren des Umlaufverdampfers zu verhindern,, wird Koksgrus oder ein anderer indifferenter fester gekörnter Stoff, wie z. B. Basaltstaub, Quarzsand od. dgl., dem Rohgemisch spätestens vor seinem Eintritt in den. Heizkörper 4 des Umlaufverdampfers in Form einer Suspension z. B. über die Schleuse 12 absatzweise zugeführt. Sind die Ventile 13, 14 und 15 geschlossen, so kann durch Ventil 16 eine Aufschlämmung der indifferenten festen gekörnten Stoffe zweckmäßig im Rohgemisch in die Schleuse 12 eingeführt werden. Nach Schließen des Ventils 16 und Öffnen der Ventile 13 und 14 gelangt die Aufschlämmung direkt in den Unterteil des Verdampferheizkörpers 4. Bleibt jedoch das Ventil 14 geschlossen und wird das Ventil 15 geöffnet, so erfolgt die Zufuhr der Aufschlämmung nach Drosselung des Ventils 17 in den Untergeil des Wärmeaustauschers 3. An Stelle der Schleuse 12 kann die Feststoffaufschlämmung auch mittels einer geeigneten Pumpe kontinuierlich an beliebiger Stelle dem Rohgemisch zugeführt werden.. Die im Rohgemisch enthaltenen oder während des Aufheiz- oder Verd.ampfungsvorganges gebildeten Verunreinigungen bzw. Ausscheidungen werden an der großen Oberfläche des suspendierten Feststoffs festgehalten und nach entsprechender Anreicherung im Kreislauf des Umlaufverdampfers aus diesem mit Hilfe der Schleuse 18 durch Öffnen des Ventils 19 bei geschlossenem Ventil 20 abgelassen. Nach Schließen das Ventils 19 wird die Schleuse 18 durch Öffnen des Ventils 20 unter entsprechender Abkühlung entleert. Die aus der Schleuse, 18 austretende, mit Verunreinigungen angereicherte Feststoffsuspensiön kann in üblicher Weise separat aufgearbeitet werden, wobei z. B. die noch hierin enthaltenen Kohienwasserstoffe mit Dampf ausgetrieben und der Weiterverarbeitung an geeigneter Stelle zugeführt werden können.
Zur Erzielung einer möglichst hohen Kondensationstemperatur für die aus dem Reaktor kommenden heißen Raffinatdämpfe im Heizkörper 4 des Umlaufverdampfers wird aus dem Raffinatkondensat-Zwischengefäß 21 zwischen dem Mantel des Heizkörpers 4 und dem Mantel des Wärmeaustauschers 3 mittels Pumpe 22 Kondensat in die Raffinatdämpfele:itung 23 über das von der Manteltemperatur des Verdampferheizkörpers gesteuerte Regelventil 24 eingespritzt. Dadurch wird der Teildruck der Kohlenwasserstoffdämpfe und damit der Taupunkt des Gasdampfgemisches so weit erhöht, da,ß in dem Verda,inpferheizkörper 4 das höchstmögliche Temperaturgefälle erzielt wird. Dadurch ist es möglich, mit verhältnismäßig sehr-geringen Heizflächen für diesen Verdampfungsvorgang auszukommen. Aus dem Mantel des Wärmeaustauschers 3 gelangt das Raffinat über den mit Wasser beaufschlagten Schlußkühler 25 in den Raffina,tsammelbehälter B.
Die aus dem Ausdampfgefäß des Umlaufverdampfers austretenden Kohlenwasserstoffdämpfe gelangen in eine Rektifizierkolonne 26, die, aus dem Kondensator 2 Raffina.treflux erhält und am Boden ihres Abtriebsteils mit Wasserstoff- b,zw. wasserhaltigem Gas zur Austreibung der restlichen. Kohlenwasserstoffdämpfe beheizt wird. Der Reflux-Kondensator 2 kann anstatt mit Raffinatdämpfen auch mit den aus dem Kopf der Kolonne 26 abziehenden Dämpfen beaufschlagt werden. Die am Boden. dieser Kolonne austretenden Restpolymerisate werden in das Ausdampfgefäß 5 des Umlaufverdampfers zurückgeführt und gelangen schließlich über die Schleuse 18 mit nach außen. Die Temperatur des Heizgases für die Rektifizierkolonne 26 kann durch Zusatz von kaltem Wasserstoffgas durch das Regelventil 27 auf der gewünschten Höhe gehalten werden. Sollte die Temperatur des ans dem Röhrenofen 10 kommenden Heizgases nicht ausreichen, so besteht die Möglichkeit, diese durch einen Wärmeaustauscher (nicht gezeichnet) zwischen den aus dem Reaktor 29 kommenden: Raffinatdämpfen und dem Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen. Gas auf die gewünschte Höhe zu bringen. Die Aufheizung des Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen Gases kann nach dem Anfahren der Anlage auch ausschließlich durch Wärmeaustausch mit den heißen Raffinatdämpfen erfolgen. Die aus dem Kopf der Kolonne 26 abziehenden rektifizierten Kohlenwasserstoffdämpfe gelangen, nach. Zusatz von vorgewärmtem Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigem Gas bei 28 in den Röhrenofen 10 und werden hier auf die für den nachfolgenden mit Katalysator gefüllten. Reaktor 29 erforderliche Temperatur erhitzt. Die aus dem Reaktor austretenden heißen Raffinatdämpfe gelangen dann zum Wärmeaustausch mit dein Einsatz, wie weiter oben. beschrieben.
Das fertige Raffinat wird durch die Leitung 30 aus dem Sammelbehälter 8 abgezogen. Sollte die Wasserstoffkonzentration im Mischbehälter 9 für die katalytische Raffination nicht mehr ausreichend sein, so besteht die Möglichkeit, einen Teil des im Raffinatsammelbehälter 8 anfallenden Restgases nach außen abzugeben und dafür eine größere Menge Frischgas durch den Kompressor 6 in den Mischbehälter 9 zuzuführen.
Beispiel 2 Wie in Fig.2 dargestellt, kann an Stelle des in Fig. 1 dargestellten Ausdampfgefäßes 5 auch der untere Teil der Rektifizierkolonne 26 (Fig. 1) verwendet werden. Das aus dem Heizkörper 4 austretende Gas-Dampf-Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch gelangt in diesem Falle direkt in die Kolonne 36 (Fig. 2), deren Unterteil 50 ohne Einbauten für den Kreislauf der Flüssigkeit und deren Oberteil zur Rektifikation wie in Beispiel 1 dient. Das Heizgas wird der Kolonne 36 dementsprechend erst oberhalb der vom Heizkörper 4 kommenden Umlaufleitung zugeführt.

Claims

PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Verdampfung von Kohlenwasserstoffen zwecks katalytischer Raffination unter Wärmeaustausch zwischen Reaktionsprodukt und Einsatz zur Abtrennung unerwünschter polyinerisierter Kohlenwasserstoffanteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung der gewünschten Kohlenwasserstoffanteile aus dein vorgewärmten flüssigen Rohgemisch gegebenenfalls nach Zusatz von Wasserstoff- oder wasserstoffhaltigen Gasen in einem mit Raffinat beheizten Umlaufverdampfer erfolgt, bei dem das zu verdampfende Gemisch im Kreislauf zwischen Heizkörper (4) und Ausdampfgefäß (5 bzw. 50) geführt wird und in diesem Gemisch Koksgrus oder ein anderer indifferenter fester gekörnter Stoff vor oder bei Eintritt in den Verdampfer kontinuierlich oder absatzweise suspendiert wird und an geeigneter Stelle des Gemischkreislaufs kontinuierlich oder absatzweise ein Teil dieser Suspension mit harzartigen Verunreinigungen beladen abgezogen wird, während die Verdampferbrüden in eine Rektifizierkolonne (26 bzw. 36) für die abzuscheidenden Restpolyinerisate gelangen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koksgrus oder ein anderer indifferenter fester gekörnter Stoff dem flüssigen Rohgemisch bereits vor Eintritt in den dem Verdampfer vorgeschalteten Wärmeaustauscher (3) zwischen Reaktionsprodukt und Einsatz kontinuierlich oder absatzweise zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koksgrus oder ein anderer indifferenter fester gekörnter Stoff dem flüssigen Rohgemisch bereits vor Eintritt in die Anlage oder hinter der Druckpumpe (1) kontinuierlich oder absatzweise zugesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Koksgrus oder ein anderer indifferenter fester gekörnter Stoff im flüssigen Rohgemisch aufgeschlämmt und als Suspension über eine Schleuse (12) in die Rohgemischleitung eingebracht ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des für die katalytische Reaktion erforderlichen Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen Gases dem flüssigen Rohgemisch bereits vor Eintritt in den dem Verdampfer vorgeschalteten Wärmeaustauscher (3) zwischen Reaktionsprodukt und Einsatz zugesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des für die katalytische Reaktion erforderlichen Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen Gases dem flüssigen Rohgemisch bereits vor Eintritt in den ersten Wärmeaustauscher (2) zwischen Reaktionsprodukt und Einsatz zugesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoff- oder wasserstoffhaltige Gas zum Teil über eine Heizschlange im Röhrenofen (10) strömt und nicht vorgewärmtes Gas an den einzelnen Verwendungsstellen mit einer automatisch geregelten Menge dem vorgewärmten Gas zugesetzt wird, so daß jeweils die erforderlichen Mischtemperaturen erzielt werden. B.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rektifizierkolonne (26 bzw. 36) für die Verdampferbrüden mit Rückfluß beschickt wird, der aus Raffinatkondensat besteht, während die flüchtigen Kohlenwasserstoffe zur katalytischen Aufbereitung weitergeleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kondensierenden Raffinatdämpfe durch Wärmeaustausch mit flüssigem Rohgemisch niedergeschlagen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rektifizierkolonne (26) mit entsprechend vorgewärmtem Wasserstoff- oder wasserstoffhaltigem Gas am Boden eines Abtriebsteiles beheizt wird., wo die unten ankommenden Restpolymerisate abgezogen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Rektifizierkolonne (26 bzw. 36) abgezogenen Restp alymerisate in den Umlaufverdampfer zurückgeführt werden.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Umlaufverdampfer mit senkrechten oder schrägen Heizrohren, die mit einem Heizmantel umgeben sind, und ein Ausdampfgefäß mit Flüssigkeitsrücklauf zum unteren Ende der Heizrohre sowie durch Einrichtungen zum Zu- und Abführen von Feststoffsuspensionen in dem, und aus dem Flüssigkeitskreislauf.
13. Umlaufverdampfer gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der Heizkörper im unteren Teil des Ausdampfgdäßes ange` ordnet ist oder vorzugsweise der Heizkörper (4) vom Ausdampfgefäß (5) getrennt und mittels Rohrleitungen mit diesem verbunden ist.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen. 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, da.ß der untere Teil (50) der Rektifizierkolonne (36) für die Kohlenwasserstoffdämpfe als Ausdampfgefäß für den Umlaufverdampfer ausgebildet ist.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Wärmeaustauscher (3) mit senkrechten oder schrägen Rohren, der unterhalb des Verdampferheizkörpers angeordnet ist.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da,ß Raffinatkondensat aus den. Heizkörper des Umlaufverdampfers z. B. mittels einer Pumpe (22) in die Zuführungsleitung (23) der heißen Raffinatgase aus dem Reaktor (29) zum Verdampferheizkörper (4) und Refflux-Kondensator (2) eingespritzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Raffinatkondem:sat-Einspritzmenge durch ein von der Heizmantedtarnperatur des Umlaufverdampfers gesteuertes Regelventil (24) in der Pumpendruckleitung geregelt wird.. In. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 628 370, 930 224.