DE1008849B

DE1008849B - Verfahren zur Verdampfung von Kohlenwasserstoffen und zur weiteren Aufheizung der Kohlenwasserstoffdaempfe zwecks katalytischer Raffination

Info

Publication number: DE1008849B
Application number: DEST10217A
Authority: DE
Inventors: Dr Josef Schmidt; Dipl-Ing Rudolf Eickemeyer; Dr Herbord Von Holt
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1955-08-09
Filing date: 1955-08-09
Publication date: 1957-05-23

Description

Verfahren zur Verdampfung von Kohlenwasserstoffen und zur weiteren Aufheizung der Kohlenwasserstoffdämpfe zwecks katalytischer Raffination Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, während de> Aufheizens des Rohgemisches durch Wärmeaustausch zwischenReaktionsprodukt undEinsatz, 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 `@'ärmeaüstauschaggregaten zur Aufheizung des Einsatzes, wie oben erwähnt, verwertet.
Bei den bekannten Verfahren treten jedoch Schwierigkeiten durch Verkrustungserscheinungen an den Wärmeaustauschaggregaten auf, die durch Verfahren und Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung vermieden werden.
Verfahren und Apparatur der vorliegenden Erfindung sollen nun an Hand zweier schematischer Darstellungen beispielsweise erläutert werden.
Beispiel 1 Gemäß Fig. 1 wird durch die Pumpe 1 das Rohgemi.sch 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 einen ta.ngentialen Einlaufstutzen besitzt, zugeführt. Der Umlaufverdampfer 4/5 dient zugleich als Verweilgefäß für die mit relativ großer Geschwindigkeit im Kreislauf geführte Flüssigkeit, um die für die Abscheidung von @"erunrein.igungen üblicherweise angewandte Vorpolymerisation zu bewirken. Zur Herabsetzung der Verdampfungstemperatur und zur Unterstützung der N'erdampfung kann ein größerer oder kleinerer Teil des für die Reaktion erforderlichen Wasserstoff- 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 Wärmeaustauscher 3, wie gezeichnet, oder auch schon vor Eintritt in den Reflux-Konden.sator 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 10 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 Rohgemisches 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 Offnen 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 Unterteil des Wärmeaustauschers 3. An Stelle der Schleuse 12 kann die Fes.tstoffaufschlämmung auch mittels einer geeigneten Pumpe kontinuierlich an beliebiger Stelle dem Rohgemisch zugeführt werden. Die im Rohgemisch enthaltenen oder während des Aufheiz- oder Verdaxnpfungsvorgangs gebildeten Verunreinigungen bzw. Ausscheidungen werden an der großen Oberfläche des suspendierten Feststoffs festgehalten und nach entsprechender Anreicherung im Kreislauf des Umlauf -verdampfers aus diesem mit Hilfe der Schleuse 18 durch Öffnen des Ventils 19 bei geschlossenem Ventil 20 abgelassen. Nach Schließen des Ventils 19 wird die Schleuse 18 durch Öffnen des Ventils 20 unter entsprechender Abkühlung entleert. Die aus der Schleuse 18 austretende, mit Verunreinigungen angereicherte Feststoffsuspension kann in üblicher Weise separat aufgearbeitet werden, wobei z. B. die noch hierin enthaltenen Kohlenwasserstoffe 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 Raffinatd,ämpfe 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 Raffinatdämpfeleitung 23 über das von der Manteltemperatur des. Verdampferheizkörpers gesteuerte Regelventil 24 eingespritzt. Dadurch. wird der Teildruck der Kohlenwasserstoffdämpfe und damit der Taupunkt des Gas-Dampf-Gemisches. so weit erhöht, daß in dem Verdampferheizkörper 4 das höchstmögliche Temperaturgefälle erzielt wird. Dadurch ist es möglich, mit verhältnismäßig sehr geringen Heizflächen für diesen Verda-mpfungsvorgang auszukommen. Aus dem Mantel des Wärmeaustauschers 3 gelangt das Raffinat über den mit Wasser beaufschlagten Schlußküh,ler 25 in der. Raffinatsammelbehälter B.
Die aus dem Ausdampfgefäß des Umlaufverdampfers austretenden Kohlenwasserstoffdämpfe gelangen in .eine Rektifizierkolen.ne 26, die aus dem Kondensator 2 Raffinatreflux erhält und am Boden ihres Abtriebsteiles mit Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigem Gas zur Austreibung der restlichen Kohlenwasserstoffdämpfe beheizt wird. Der 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 Res.tpolymerisate werden in das Ausdarnpfgefäß 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 aus dem Röhrenofen 10 kommenden Heizgases nicht ausreichen, so besteht dien Möglichkeit, diese durch einen Wärmeaustauscher (nicht gezeichnet) zwischen den aus dem Reaktor 29 kommenden Raffinatd.ämpfen und dem Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen Gas auf die gewünschte Höhe zu bringen. Die Aufheizu:ng des Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen Gases kann nach dem Verfahren der Anlage auch ausschließlich durch Wärmeaustausch mit den heißen Raffinatdämpfen erfolgen. Die aus dem Kopf der Rektifizierkolonne 26 abziehenden rektifizierten Kohlenwasserstoffdämpfe werden nach Zusatz von im Röhrenofen 10 vorgewärmtem Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigem Gas bei 28 im Röhrenofen 10 auf eine um mindestens 50° höhere Temperatur, z. B. 470°C, erhitzt, als der für die katalytische Reaktion erforderlichen optimalen Temperatur entspricht. Der Zusatz des Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen Gases vor dem Röhrenofen hat zur Folge, daß der Sattdampfzus.tand der aus der Kolonne 26 austretenden Dämpfe in einen überhitzten Zustand des Gas-Dampf-Gemisches übergeht und so die Bildung von Rußansätzen im Röhrenofen verhindert wird. Um die im Reaktor 29 erforderliche optimale Temperatur von z. B. 420° C zu erzielen, wird dem aus dem Röhrenofen kommenden Gas-Dampf-Gemisch eine entsprechende Menge Raffinat aus dem Sammelbehälter 8 durch die Pumpe 31 bei 32 zugeführt. Die optimale Temperatur bei der katalytischen hydrierenden Raffination von Kohlenwasserstoffen im Reaktor wird erfindungsgemäß durch stufenweises Einspritzen indifferenter Stoffe mit tieferen Temperaturen, die die frei werdende Reaktionswärme aufnehmen, aufrechterhalten. Zweckmäßig dient hierfür als indifferenter Stoff zur Aufnahme der Wärmetönung ebenfalls gekühltes Raffinat, das durch die Pumpe 31 beispielsweise an den Stellen 33, 34 und 35 dem Reaktor zugeführt wird.
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 demI-leizkörper4 austretende Gas-Dampf-Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch gelangt in diesem Fall direkt in die Kolonne 36 (Fig.2), deren Unterteil 50 ohne Einbauten für den Kreislauf der Flüssigkeit und deren Oberteil zur Rektifikation wie im Beispiel 1 dient. Das Heizgas wird der Kolonne 36 dementsprechend erst oberhalb der vom Heizkörper 4 kommenden Umlaufleitung zugeführt.
Das beanspruchte Verfahren kann mit allen Kohlenwasserstoffen zur Durchführung kommen, welche unter den üblichen, an sich bekannten. Bedingungen im Reaktor noch als genügend überhitzte Dämpfe: vorliegen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Verdampfung von Koh lenwasserstoffen zwecks katalytischer Raffination unter Wärmeaustausch zwischen Reaktionsprodukt und Einsatz zur Abtrennung unerwünschter polymerisierter Kohlenwasserstoffanteile und zur ,veiteren Aufheizung der Kohlenwasserstoffdämpfe auf Reaktionstemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung der gewünschten Kohlenwasserstoffanteile aus dem 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 VerdampfQrbrüden in eine Rektifizierkolonne (26 bzw. 36) für die abzuscheidenden Restpodymerisate gelangen, sowie dadurch, daß die Kohlenwasserstoffdämpfe nach Austritt aus dem Kopf dieser Rektifizierkolonne mit einer weiteren Menge mehr oder weniger vorgewärmten Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen Gases versetzt in einem Röhrenofen (10) um mindestens 50° höher erhitzt werden, als der für die nachfolgende Behandlung optimalen Reaktionstemperatur entspricht, und in das so erhitzteKohlenwasserstoff-Dämpfe-Gas-Gemisch vor Eintritt in den Reaktor (29) so viel flüssizes Raffinat eingespritzt wird, daß die Gemischtemperatur auf den für die katalytische Reaktion optimalen Wert absinkt.
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 dieAnlage 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 wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein größerer oder kleinerer 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 größerer oder kleinerer 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, d.aß die Rektifizierkolonne (26 bzw. 36) für die Ve.rdampferbrüden mit Rückfluß beschickt wird, der aus Raffinatkondensat aus dem Reaktor besteht, während die flüchtigen Kohlenwasserstafe zur katalytischenAufbereitung weitergeleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kondensierenden Raffinatd;ämpfe durch Wärmeaustausch mit flüssigem Rohgemisch niedergeschlagen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieRektifizierkolonne (26) mit entsprechend vorgewärmtem Wasserstoff-oder wasserstoffhaltigem Gas am Boden ihres 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 Restpolymerisate 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 den und aus dem Flüssigkeitskreislauf.
13. Umlaufverdampfer gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der Heizkörper im unteren Teil des Ausdampfgefäßes angeordnet 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, daß 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, daß Raffinatkondensat aus dem Heizkörper des Umlaufverdampfers z. B. mittels einer Pumpe (22) in die Zuführungsleitung (23) der heißen Raffinatgase aus dem Reaktor (29) zum Verdampferheizkörper (4) und Reflux-Kondensator (2) eingespritzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Raffinatkondensat-Einspritzmenge durch ein von der Heizmanteltemperatur des Umlaufverdampfers gesteuertes Regelventil (24) in der Pumpendruckleitung geregelt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d.aß die optimale Temperatur der katalytisch zu hydrierenden Koh.lenwasserstoffe im Reaktor (29) durch stufenweises Einspritzen indifferenter Stoffe mit tieferen Temperaturen, die die frei werdende Reaktionswärme aufnehmen, aufrechterhalten wird.
19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als indifferenter Stoff zur Aufnahme der Wärmetönung gekühltes Raffinat verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 628 370, 907 104, 930224.