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Die
Erfindung betrifft eine Waschkolonne zur Behandlung eines der Kolonne
zugeführten Einspeisestroms, beispielsweise eines kohlenwasserstoffhaltigen
Spaltgases, mit einem Waschmittel, wobei im Sumpf der Waschkolonne
Einbauten zur Trennung eines zumindest zweiphasigen Flüssigkeitengemisches
(Emulsion) angeordnet sind. Des Weiteren betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Waschkolonne, in deren
Sumpf eine flüssig-flüssig-Trennung erfolgt.
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Olefine
werden heutzutage zum überwiegenden Teil durch thermische
Spaltung von gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen
in Spaltöfen gewonnen. Als gasförmige Einsatzstoffe
zur Spaltung werden beispielsweise Ethan oder Propan verwendet.
Flüssige Einsatzstoffe sind beispielsweise Naphta oder
Gasöl. Das Spalten, auch als Cracken bezeichnet, findet
in Spaltöfen bei Temperaturen von bis zu 850°C
statt. Das Spaltgas aus den Spaltöfen enthält
ein großes Spektrum an Produkten (von Wasserstoff bis Öl),
die möglichst alle mit unterschiedlicher Reinheit gewonnen
werden sollen. Nach den Spaltöfen wird das erhaltende Gasgemisch
zunächst in Spaltgaskühlern abgekühlt.
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Die
weitere Abkühlung, auch als Quenchen bezeichnet, erfolgt
bei Einsatz von Naphta in der Regel zunächst in einer Ölwäsche
und anschließend in einer Wasserwäsche. Dort wird
das Spaltgas jeweils in einer Kolonne in direkten Kontakt mit im
Kreislauf geführtem Pyrolyseöl bzw. Wasser gebracht,
das seine Wärme an das Öl bzw. Wasser abgibt.
Werden Ethan oder Propan als Einsatzstoffe verwendet, so reicht
eine Wasserwäsche in der Regel aus, da der Spaltprozess
bei geringeren Temperaturen durchgeführt wird.
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Nach
den Wäschen zum Abkühlen des Spaltgases wird dieses
getrocknet, stufenweise verdichtet sowie gekühlt und dem
Zerlegungsteil der Olefinanlage zugeführt, wo es in der
Regel durch kryogene Rektifikation in Hauptprodukte wie Ethylen und
Propylen sowie verschiedene Nebenprodukte getrennt wird.
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Im
Spaltgas sind Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, die als Sauergase
bezeichnet werden, mit einer Konzentration von etwa 0,1 Mol% enthalten. Beide
Komponenten stören den Zerlegungsprozess des Spaltgases
in seine Komponenten und dürfen in den Endprodukten nicht
vorkommen. Daher werden Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff in
der Regel nach dem Zwischenkühler der dritten oder vierten Verdichterstufe
durch Absorption in einer Sauergaswäsche, die in einer
Kolonne stattfindet, entfernt. Bei kleinen Anlagen wird Natronlauge
verwendet. Bei Großanlagen oder hohen Schwefelgehalten
arbeitet man, um einen hohen Natronlaugeverbrauch zu vermeiden,
mit einer regenerativen Vorwäsche. Als Waschmittel eignen
sich Monoethanolamin (MEA) oder Alkazid, die Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff
absorbieren. Das Waschmittel wird nach der Wäsche regeneriert
und der Waschkolonne wieder zugeführt. In diesem Zusammenhang
wird auch auf die
DE
10 2005 054 891 A1 verwiesen, in der im einleitenden Teil
auch das Regenerieren des Waschmittels näher erläutert
wird.
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Beim
Abkühlen des Spaltgases in der Wasserwaschkolonne kondensieren
Wasser und schwerere Kohlenwasserstoffe wie Benzin aus und bilden mit
dem Waschwasser ein Flüssigkeitengemisch aus nicht ineinander
löslicher Flüssigkeiten, eine Emulsion.
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Auch
während des nachfolgenden stufenweisen Verdichtens und
Kühlens des Spaltgases kondensiert eine kleine Menge Pyrolysebenzin
aus, das mit dem Waschmittel der Sauergaswäsche eine Emulsion
bildet.
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Um
die dispergierten Kohlenwasserstoffe abzutrennen, die mit den Waschmitteln
der Wasserwäsche oder der Sauergaswäsche eine
Emulsion bilden, ist es im Stand der Technik üblich, in
einem großen, von der Waschkolonne separaten, liegenden Dekanterbehälter
eine Auftrennung der Emulsion in ihre Phasen vorzunehmen. Dies bedeutet
jedoch einen großen apparativen Aufwand.
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In
der
DE 10 2005
042 353 A1 wird daher vorgeschlagen, Dekanterböden
in den Sumpf der Kolonne zur Trennung der Flüssigphasen
des mehrphasigen Flüssigkeitengemisches einzubauen. Nachteilig
an dieser Lösung ist jedoch, dass eine vollständige
Trennung der Flüssigphasen nur mit einer hohen Anzahl an
Dekanterböden erreicht werden kann. Dies führt
jedoch zu einer erheblichen Bauhöhe der Kolonne, was nicht
immer erwünscht ist. In Fällen, in denen die Bauhöhe
der Kolonne nicht zu groß ausfallen soll, wird daher oftmals
ein zusätzlicher, wenn auch kleinerer Dekanterbehälter
eingesetzt, in welchem die aus dem Sumpf abgezogene, vorgetrennte Emulsion
weiter in einer Feintrennung weiter aufgetrennt wird. Dies ist jedoch
apparatetechnisch aufwändig und daher kostenintensiv.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine eingangs genannte Waschkolonne
bereitzustellen, die eine vollständige Auftrennung der
Flüssigphasen des Flüssigkeitengemisches im Sumpf
der Waschkolonne ermöglicht, ohne dass die Kolonne eine
erhebliche Höhe erreicht.
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Die
Aufgabe wird gelöst mit einer Waschkolonne nach Anspruch
1.
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Demnach
wird eine Waschkolonne zur Behandlung eines der Kolonne zugeführten
Einspeisestroms mit einem Waschmittel bereitgestellt, wobei im Sumpf
der Waschkolonne Einbauten zur Trennung eines zumindest zweiphasigen
Flüssigkeitengemisches angeordnet sind. Erfindungsgemäß umfassen
die Einbauten zumindest eine Packung aus regellos oder strukturiert
angeordneten Materialelementen. Die Auftrennung der mehrere Flüssigphasen aufweisenden
Emulsion im Sumpf der Kolonne ist gegenüber dem Stand der
Technik
DE 10
2005 042 353 A1 verbessert. Die Abscheidung wird durch
eine verbesserte Koaleszenz der Tröpfchen der nach oben aufsteigenden
Flüssigphase an den Materialelementen der Packung verbessert.
Zudem können Effekte durch Trägheitsabscheidung
bei Umlenkung des Flüssigkeitengemisches innerhalb der
Packung zusätzlich zur stets vorhandenen Schwerkraftabscheidung
genutzt werden.
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Vorzugsweise
umfasst die Packung strukturiert übereinander angeordnete,
flächige Materialelemente, die so ausgebildet und angeordnet
sind, dass sie Kanäle bilden, in denen das Flüssigkeitengemisch
beim Durchströmen der Packung mehrmals in seiner Strömungsrichtung
umgelenkt wird. Damit können zur Trennung der Flüssigphasen
des Flüssigkeitengemisches auch Effekte durch Trägheitsabscheidung
genutzt werden. Derartige Packungen werden auch als Lamellenpackungen
bezeichnet.
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Die
Packung umfasst als Materialelemente vorzugsweise Materialplatten,
die übereinander angeordnet sind und eine räumliche
Struktur mit Erhöhungen und Vertiefungen bilden, wobei
die Erhöhungen jeweils zumindest eine Auslassöffnung zum
Abströmen einer der Phasen aufweisen. Damit besteht die
Möglichkeit, dass sich kleine an der Unterseite der Materialplatten
ansammelnde und aufsteigende Flüssigkeitströpfchen
vereinigen, und vereinigt zu großen Flüssigkeitstropfen über
die Auslassöffnung nach oben aufsteigen. Die Trennleistung
ist gesteigert, da größere Tropfen mit einer höheren
Geschwindigkeit aufsteigen als kleinere Tropfen. Die flächigen
Materialelemente bzw. Materialplatten können eine gewellte
oder spitzdachförmige Struktur bilden. Die Materialelemente
weisen vorzugsweise eine Oberfläche auf, die für
eine nach oben aufsteigende Flüssigphase, die über
die Materialelemente durch Koaleszenz abgetrennt werden soll, benetzbar
ist. Die Materialelemente können aus Kunststoff oder Metall
gefertigt sein. Vorzugsweise werden Metallbleche verwendet.
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Vorzugsweise
umfasst die Packung zumindest zwei in Strömungsrichtung
des Flüssigkeitengemisches hintereinander angeordnete Erhöhungen mit
Auslässen. Damit kann die Auftrennung der Phasen des Flüssigkeitengemisches
in mehreren Stufen erfolgen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Waschkolonne umfassen die
Einbauten im Sumpf der Kolonne vorzugsweise mehrere übereinander
angeordnete Packungen, die jeweils durch eine Trenneinrichtung, beispielsweise
eine Trennplatte aus Blech, in vertikaler Richtung voneinander abgetrennt
sind. Die Aufstiegsgeschwindigkeit einer nach oben aufsteigenden,
spezifisch leichteren Phase ist bei Anordnung mehrerer parallel
geschalteter Packungen von geringerer Höhe im Vergleich
zu einer einzigen, sehr hohen Packung erhöht. Vorzugsweise
weisen die Trenneinrichtungen Wehre zum Aufstauen zumindest einer
nach oben aufsteigenden Flüssigphase auf. Damit besteht
die Möglichkeit, aus jedem durch die Trenneinrichtungen
unterteilten Teilraum des Sumpfes die nach oben aufsteigende Flüssigphase
separat abzuführen. Vorzugsweise sind im Sumpf der Kolonne
Aufstiegsrohre zum Abführen der nach oben aufsteigenden
Flüssigphase aus den durch die Trenneinrichtungen unterteilten
Teilräumen des Sumpfes angeordnet. Die Trennplatten können
ausgehend von der Einströmseite des Flüssigkeitengemisches
in die Packung zum Wehr bzw. zu den Aufstiegsrohren hin ansteigend
ausgebildet sein, wodurch das Abführen der nach oben aufsteigenden
Flüssigphase erleichtert wird.
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Vorzugsweise
ist der Packung eine Verteilereinrichtung, beispielsweise eine Lochplatte
zur gleichmäßigen Verteilung des Flüssigkeitengemisches
auf die Packung/en vorgeschaltet.
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Im
Sumpf der Kolonne kann die zumindest eine Packung auch geneigt angeordnet
sein. Beispielsweise kann die Packung in Strömungsrichtung des
Flüssigkeitengemisches von ihrer Einströmseite aus
zunächst ansteigend und dann abfallend angeordnet sein,
sodass innerhalb der Packung, beispielsweise in der Mitte, ein Maximum
gebildet ist, an dem sich die aufsteigende Flüssigphase
sammelt und zentral nach oben abgeführt werden kann.
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Vorzugsweise
besitzen die Materialelemente, wie beispielsweise die vorgenannten
Materialplatten, einen vertikalen Abstand von weniger als 300 mm,
weiter bevorzugt von weniger als 100 mm. Besonders bevorzugt weisen
die Materialelemente einen vertikalen Abstand auf, der in einem
Bereich von 30 bis 80 mm liegt. Vorteil von einem geringen Abstand
ist, dass der Aufstiegsweg kleiner Tröpfchen einer spezifisch
leichteren Phase verringert ist und damit der Zeitbedarf für
diesen Aufstiegsweg bis zur Koaleszenz zu größeren
Tropfen, die eine größere Aufstiegsgeschwindigkeit
besitzen, geringer ist. Die Trenneffizienz kann durch eine Verringerung
des vertikalen Abstandes der Materialplatten der Packung erhöht
werden.
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Neben
der vorstehend beschriebenen Packungen aus flächigen Materialelementen,
bestünde auch die Möglichkeit, die Packung/en
aus dünnen, langgestreckten Materialelementen, wie Drähten,
Fasern oder Fäden aufzubauen, die eine Koaleszenz kleiner
Flüssigkeitströpfchen zu größeren
Flüssigkeitstropfen bewirken. Die langgestreckten Materialelemente
können wie in Geweben oder Gestricken strukturiert oder
auch regellos als Knäuel angeordnet sein. Auch hier ist
eine Unterteilung des Sumpfes in Teilräume mit mehreren
derartiger Packungen von Vorteil.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Betreiben
der vorstehend beschriebenen Waschkolonne bereitgestellt. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren umfasst das mehrphasige Flüssigkeitengemisch
das Waschmittel, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser oder eine wässrige
Lösung handelt, und zumindest eine aus dem Einspeisestrom
stammende Flüssigphase, beispielsweise eine kohlenwasserstoffhaltige
Flüssigphase wie Benzin. Vorzugsweise ist der Einspeisestrom
in die Waschkolonne gasförmig. Die aus dem Einspeisestrom
stammende Flüssigphase entsteht vorzugsweise durch Kondensation
zumindest eines Gases aus dem Einspeisestrom. Das Waschmittel bildet
vorzugsweise die kontinuierliche Phase und die aus dem Einspeisestrom
stammende Flüssigphase vorzugsweise die disperse Phase
des zumindest zwei Flüssigphasen aufweisenden Flüssigkeitengemisches.
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Die
Waschkolonne wird vorzugsweise zur Wasserwäsche oder zur
Sauergaswäsche eines Spaltgases eingesetzt, das durch thermisches
Spalten von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen
erhalten wird. Das Spaltgas ist in diesem Fall der Einspeisestrom
in die Kolonne. In der Wasserwäsche wird als Waschmittel
Wasser eingesetzt und bei der Sauergaswäsche eine wässrige
Lösung mit einer die Sauergase entfernenden Verbindung.
Sowohl in der Wasserwäsche auch in der Sauergaswäsche
fällt im Sumpf der Kolonne eine Emulsion aus dem Waschmittel,
das die kontinuierliche Phase bildet, und einer aus dem Spaltgas
auskondensierten, kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigphase
an, die die disperse, spezifisch leichtere Phase bildet.
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Die
erfindungsgemäße Waschkolonne wird vorzugsweise
in einer Anlage zur Gewinnung von Olefinen durch thermisches Spalten
von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen
verwendet.
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Die
Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden
anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Ölwaschkolonne 10 und
einer Wasserwaschkolonne 20 zur Abkühlung (Quenchen)
von Spaltgas in einer Anlage zur Gewinnung von Olefinen durch Spaltung von
Kohlenwasserstoffen;
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1a den
Sumpfteil 23 der Wasserwaschkolonne 20 von 1 mit
einer zu 1 alternativen Ausgestaltung;
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2 eine
Draufsicht auf eine Ebene der Phasentrennpackung 30, die
im Sumpf 23 der Wasserwaschkolonne 20 von 1 bzw. 1a angeordnet
ist;
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3 einen
Teil der Phasentrennpackung 30 von 1 und 2 in
perspektivischer Ansicht;
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4 eine
seitliche Schnittansicht der Phasentrennpackung 30 im Betrieb
der Wasserwaschkolonne 20;
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5 eine
alternative Ausführungsform einer Phasentrennpackung 130 in
perspektivischer Ansicht.
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1 zeigt
den Spaltgas-Quenchteil einer Anlage zur Gewinnung von Olefinen
durch Spaltung von flüssigen Kohlenwasserstoffen wie beispielsweise
Naphta. In dem Quenchteil wird ein aus nicht dargestellten Spaltöfen
kommender heißer Spaltgasstrom, der zunächst in
ebenfalls nicht dargestellten Spaltgaskühlern und Quenchfittern
auf eine Temperatur im Bereich von etwa 250°C bis 300°C
abgekühlt wurde, im Weiteren zweistufig in einer Ölwaschkolonne 10 und
anschließend in einer Wasserwaschkolonne 20 gekühlt.
Die Kühlungsvorgänge in den beiden Kolonnen 10 und 20 werden
im Folgenden auch als Abkühlwäschen bezeichnet.
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In
der Ölwaschkolonne 10 wird das heiße Spaltgas
aus Leitung 1 im Gegenstrom mit Pyrolyseöl aus
Leitung 2 in direkten Kontakt gebracht. Durch geeignete
Einbauten 6 in der Ölwaschkolonne 10, beispielsweise
Kaskadenböden (engl.: cascade trays), werden das aufsteigende
Spaltgas und der herabfließende Pyrolyseölstrom
intensiv miteinander in direkten Kontakt gebracht. Das Spaltgas
gibt dabei seine Wärme an das Pyrolyseöl ab, wobei
das Spaltgas von einer Temperatur von bis zu 300°C auf
etwa 120°C abgekühlt wird. Der erwärmte
Pyrolyseölstrom verlässt die Ölwaschkolonne 10 über
die Leitung 4 am Sumpf der Kolonne 10. Der vorgekühlte
Spaltgasstrom wird über die Leitung 5 am Kopf
der Kolonne 10 abgezogen.
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Der
in der Ölwaschkolonne 10 auf eine Temperatur von
etwa 120°C vorgekühlte Spaltgasstrom wird über
die Leitung 5 in die Wasserwaschkolonne 20 geführt.
Die Wasserwaschkolonne 20 weist einen oberen Teil 21 auf,
in welchem das aufsteigende Spaltgas mithilfe von geeigneten Einbauten 22,
wie Kaskadenböden, mit im Gegenstrom von oben nach unten
fließendem Wasser in direkten Kontakt gebracht wird. Das
Wasser wird über eine Leitung 11 in die Kolonne 20 eingespeist.
Das mit dem Wasser weiter auf eine Temperatur von etwa 30°C
bis 40°C abgekühlte Spaltgas verlässt
die Kolonne 20 über die Leitung 12 an
deren Kopf.
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Ein
unterer Teil 23 bildet den Sumpf der Wasserwaschkolonne 20.
In diesem Sumpfteil 23 der Kolonne 20 sammelt
sich eine Mischung aus Wasser und aus flüssigen Kohlenwasserstoffen
wie Benzin, die aus dem Spaltgasstrom durch die Abkühlung
im oberen Teil 21 auskondensiert sind. Die kondensierten
flüssigen Kohlenwasserstoffe sind mit dem Waschwasser nicht
mischbar und bilden daher mit diesem eine Emulsion. Die Kohlenwasserstoffe
bilden die disperse Phase und das Waschwasser die kontinuierliche
Phase. Die disperse, kohlenwasserstoffhaltige Phase besitzt eine
geringere Dichte als die kontinuierliche Wasserphase und wird daher
als die leichtere Phase bezeichnet.
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Im
Sumpfteil 23 der Kolonne 20 befindet sich eine
Packung 30 aus, wie in 3 in perspektivischer
Ansicht gezeigt, spitzdachförmigen, übereinander
und nebeneinander angeordneten Phasentrennblechen 31. Die
Phasentrennbleche 31 bilden eine räumliche Struktur
mit Erhöhungen 32, die durch die Rücken 32 der
spitzdachförmigen Bleche 31 gebildet sind, und
Vertiefungen 33, die durch zwischen spitzdachförmigen
Blechen 31 befindliche Täler 33 gebildet
sind. Die Phasentrennbleche 31 sind so zueinander angeordnet,
dass in einer vertikalen Projektion von oben jeweils die Vertiefungen 33 untereinander und
die Erhöhungen 32 untereinander angeordnet sind.
Zwischen den einzelnen horizontalen Ebenen der Packung 30,
die jeweils durch mehrere nebeneinander angeordnete Phasentrennbleche 31 gebildet sind,
ist somit jeweils, wie in 4 dargestellt,
ein Kanal 35 gebildet. Der vertikale Abstand A übereinander
angeordneter benachbarter Phasentrennbleche 31 beträgt
in diesem Ausführungsbeispiel etwa 60 mm. Wie aus 3 zu
ersehen, weisen die Phasentrennbleche 31 mehrere über
ihre Rücken 32 verteilt angeordnete Öffnungen 37 auf.
Die Phasentrennbleche 31 besitzen eine Oberfläche,
an der bevorzugt die leichtere, kohlenwasserstoffhaltige, disperse
Phase haften bleibt. Die in 3 gezeigte
Packung wird auch als Lamellenpackung bezeichnet.
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Wie
aus 1 in Zusammenschau mit 2 zu ersehen
ist, wird im Betrieb der Waschkolonne 20 das aus dem oberen
Teil 21 der Waschkolonne 20 herabfließende,
mit flüssigen Kohlenwasserstoffen angereicherte Waschwasser
zunächst über eine schiefe Ebene 24 in
einen Schacht 25 geleitet. Von dort aus wird dieses über
eine Verteilereinrichtung 26, beispielsweise eine Lochplatte 26,
die der Packung 30 vorgeschaltet ist, in Teilströmen 38 auf
die einzelnen in 4 gezeigten Kanäle 35 der
Packung 30 verteilt. Beim Durchströmen der Kanäle 35 werden
die Teilströme 38 bedingt durch die Form der Phasentrennbleche 31 der
Packung 30 mehrmals in ihrer Strömungsrichtung
umgelenkt. Bedingt durch Trägheitsabscheidung, Schwerkraftabscheidung
und Koaleszenzeffekte bleibt die disperse, kohlenwasserstoffhaltige
Flüssigkeit bevorzugt an der Unterseite der Phasentrennbleche 31 hängen
und haften. Kleinere disperse Flüssigkeitströpfchen
vereinigen sich zu größeren Tropfen, die an der
Unterseite der Phasentrennbleche 31 entlang nach oben aufsteigen und über
die Öffnungen 37 aus den jeweiligen Kanälen 35 nach
oben austreten.
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Auf
der Unterseite der schiefen Ebene 24, die bevorzugt von
der kohlenwasserstoffhaltigen Phase benetzbar ist, vereinigen sich
dann alle durch die Packung 30 aufgestiegenen Flüssigkeitströpfchen
zu einem Flüssigkeitsfilm. Die vereinigte kohlenwasserstoffhaltige
Phase kann dann über die in 1 gezeigte
Leitung 13 aus der Kolonne 20 abgezogen werden.
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Die
durch die Kanäle 35 der Packung 30 hindurchströmenden
Teilströme 38 werden somit beim Hindurchfließen
durch die Packung 30 von der dispersen kohlenwasserstoffhaltigen
Phase zunehmend in mehreren Stufen abgereichert. Die aus der Packung 30 austretenden
von der kohlenwasserstoffhaltigen Phase abgereinigten Teilströme 38 des Waschwassers
werden in einem in 1 und 2 gezeigten
Ablaufschacht 27 zusammengeführt. Am unteren Ende
der Kolonne 20 wird das abgereinigte Waschwasser über
die Leitung 14 abgezogen und zur Abkühlwäsche
des Spaltgases am Kopf der Waschwasserkolonne 20 eingespeist.
Ein zusätzlicher Dekanterbehälter zur Feinreinigung
des Waschwassers wird nicht benötigt.
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Wie
aus 3 und 4 zu ersehen ist, sind die nebeneinander
angeordneten Phasentrennbleche 31 in horizontaler Richtung
(x-Richtung) beabstandet zueinander angeordnet. Hierdurch sind zwischen
den Phasentrennblechen 31 Spalte 39 gebildet.
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Befinden
sich kleine schwere disperse Feststoffteilchen, wie beispielsweise
Teerteilchen 40, die aus dem Spaltgasstrom stammen, in
der in den Sumpf 23 eintretenden Emulsion, so können
diese durch die Spalte 39 hindurch nach unten aus der Packung 30 austreten.
Eine Anreicherung disperser Feststoffteilchen in der Packung 30 wird
somit vermieden.
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Obwohl
die Kanäle 35 eine geringe Höhe A aufweisen,
treten beim Betrieb der Kolonne 20 keine Verschmutzungen
der Packung 30 auf, die die Trennleistung messbar mindern.
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Wie
in 1a dargestellt, kann der Sumpfteil 23 der
Wasserwaschkolonne 20 auch mehrere kleinere, übereinander
angeordnete Packungsteile bzw. Packungsschichten 30' aufweisen,
die parallel geschaltet sind und jeweils durch eine ebene, horizontale
oder geneigt in Strömungsrichtung ansteigend verlaufende
Trennplatte 41 getrennt sind. Die Packungsteile 30' besitzen
denselben Aufbau aus Phasentrennblechen 31 wie die Packung 30 von 1 bis 4.
Die Trennplatten 41 weisen an ihrem dem Ablaufschacht 27 zugewandten
Ende jeweils ein Wehr 42 für die aufsteigende
kohlenwasserstoffhaltige Phase auf. Die unterhalb jeder Trennplatte 41 sich
aufstauende kohlenwasserstoffhaltige Phase wird aus dem jeweiligen
Teilraum über jeweils ein Aufstiegsrohr 43, das
von der jeweiligen Trennplatte 41 bis über die
obere Kante der darüber liegenden Packung 30' reicht,
abgezogen. Der in 1a gezeigte Einbautenaufbau
mit mehreren parallel geschalteten Packungen 30' weist
eine verbesserte Trennleistung gegenüber dem in 1 gezeigten Aufbau
mit einer großen Packung 30 auf. Grund hierfür
ist, dass die Aufstiegsgeschwindigkeit der spezifisch leichteren
Phase bei Anordnung mehrerer parallel geschalteter Packungen 30' von
geringerer Höhe im Vergleich zu einer einzigen, sehr hohen
Packung erhöht ist.
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Abweichend
von der vorstehenden Beschreibung ist es auch denkbar, anstatt der
in den 2 bis 5 gezeigten, geordneten, großflächigen
Lamellenpackungen 30, 30' und 130 auch
Packungen aus langgestreckten, dünnen Materialelementen
wie Fäden, Fasern oder Drähten zu verwenden, die
entweder geordnet in Form von beispielsweise Geflechten oder Gestricken
oder in Form von ungeordneten Knäulen ausgebildet sein
können. Durch Koaleszenzeffekte könnte auch mit
diesen die Trennleistung erhöht werden.
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In 5 ist
eine weitere Ausführungsform einer Packung 130 dargestellt,
die im Sumpf 23 der Waschkolonne 20 angeordnet
sein kann. Diese Packung 130 umfasst eine Mehrzahl von
horizontal ausgerichteter, übereinander angeordneter Wellbleche 131,
deren Rücken 132 und Täler 133 in
einer vertikalen Projektion von oben jeweils genau untereinander
angeordnet sind. Durch die zwischen den Wellblechen 131 gebildeten
Kanäle 135 werden, wie vorstehend bereits zu 4 erläutert,
Teilströme 38 der Wasser/Kohlenwasserstoff-Emulsion
hindurchgeleitet. Die Wellbleche 131 werden quer zu den
Rücken 132 und Tälern 133 angeströmt.
Durch Schlitze 137 an den Rücken 132 tritt
die leichtere, disperse Kohlenwasserstoffphase in bereits beschriebener
Weise aus. Die Wellbleche 131 können zusätzlich,
was jedoch nicht dargestellt ist, Auslassöffnungen in den Tälern 133 für
die spezifisch schwerere Phase, hier das Waschwasser und gegebenenfalls
disperser Feststoffteilchen, aufweisen.
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Eine
weitere, in den Figuren nicht dargestellte Ausführungsform
einer Wasserwaschkolonne
20 umfasst im Sumpfteil
23 eine
Einbautenkombination aus horizontal angeordneten Dekanterböden,
wie sie in der
DE
10 2005 042 353 A1 beschrieben sind, deren Zwischenräume
jeweils mit in den
3 und
4 gezeigten
Packungen
30' ausgefüllt sind.
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Die
in dem Sumpfteil 23 der Wasserwaschkolonne 20 angeordneten
Packungen 30, 30' können auch geneigt
eingebaut sein. Beispielsweise können die Packungen 30, 30' in
Strömungsrichtung der Emulsion von ihrer Einströmseite
aus zunächst ansteigend und dann abfallend angeordnet sein,
sodass innerhalb der Packung, beispielsweise in der Mitte, ein Maximum
gebildet ist, an dem sich die disperse, aufsteigende Phase sammelt
und zentral nach oben abgeführt werden kann.
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Die
im Sumpfteil
23 der Wasserwaschkolonne
20 befindliche
Packung
30 bzw. die Packungen
30' können
auch wie in der
DE 21 64 476 oder
in der
DE 94 03 773
U beschrieben ausgestaltet sein.
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Die
in den 1 bis 5 gezeigten Einbauten im Sumpf 23 der
Waschkolonne 20 können auch im Sumpf einer Kolonne,
in der eine Sauergaswäsche des Spaltgases durchgeführt
wird, zur Trennung der anfallenden Emulsion aus einer kontinuierlichen
wässrigen Lösung und einer dispersen Kohlenwasserstoff-Phase
verwendet werden.
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Im
Spaltgas sind Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, die als Sauergase
bezeichnet werden, mit einer Konzentration von etwa 0,1 Mol% enthalten. Beide
Verbindungen stören den Zerlegungsprozess des Spaltgases
in seine Komponenten und dürfen in den Endprodukten nicht
vorkommen. Daher werden Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff nach
dem Zwischenkühler der dritten oder vierten Verdichterstufe,
was in den Figuren nicht dargestellt ist, durch Absorption in einer
Sauergaswäsche, entfernt. Bei kleinen Anlagen wird Natronlauge
verwendet. Bei Großanlagen oder hohen Schwefelgehalten
arbeitet man, um einen hohen Natronlaugeverbrauch zu vermeiden,
mit einer regenerativen Vorwäsche. Als Waschmittel eignen
sich Monoethanolamin (MEA) oder Alkazid, die Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff
absorbieren.
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Das
Waschmittel wird wie bei der in 1 gezeigten
Wasserwaschkolonne 20 am oberen Ende der zur Sauergaswäsche
dienenden, in den Figuren jedoch nicht dargestellten, Kolonne eingespeist
und im Gegenstrom mit dem verdichteten Spaltgas, das von unten nach
oben in der Kolonne aufsteigt, in direkten Kontakt gebracht. Das
von oben nach unten fließende Waschmittel entfernt die
Sauergase aus dem aufsteigenden Spaltgas. Durch das der Sauergaswäsche
vorangehende stufenweise Verdichten und Kühlen des Spaltgases
befindet sich in dem in die Kolonne eintretenden Spaltgas eine kleine
Menge auskondensiertes oder zugegebenes Pyrolysebenzin. Dieses wird
während der Sauergaswäsche von dem von oben nach
unten in den Sumpf der Kolonne fließenden Waschmittel aufgenommen.
Das Waschmittel und das Pyrolysebenzin bilden eine Emulsion ineinander
nicht löslicher Flüssigphasen, wobei das Pyrolysebenzin
in Form feiner Tröpfchen die disperse Phase bildet und
das wässrige Waschmittel die kontinuierliche Phase.
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Im
Sumpfteil der Sauergaswaschkolonne, der wie der Sumpfteil
23 der
Waschkolonne
20 der
1 oder
1a ausgestaltet
sein kann, wird die Emulsion mithilfe der Einbauten aufgetrennt.
Das von Pyrolysebenzin abgereinigte Waschmittel kann anschließende
regeneriert und nach seiner Regenerierung in die Sauergaswaschkolonne
zurückgeführt werden. Bezugszeichenliste
| 1 | Leitung
(Spaltgas aus Spaltöfen) |
| 4 | Leitung
(erwärmtes Waschöl) |
| 5 | Leitung
(vorgekühltes Spaltgas) |
| 6 | Einbauten
in 10 |
| 10 | Ölwaschkolonne |
| 11 | Leitung
(frisches Waschwasser) |
| 12 | Leitung
(abgekühltes Spaltgas) |
| 13 | Leitung
(abgetrennte flüssige Kohlenwasserstoffe) |
| 14 | Leitung
(gereinigtes Waschwasser) |
| 20 | Wasserwaschkolonne |
| 21 | oberer
Teil von 20 |
| 22 | Einbauten |
| 23 | unterer
Teil, Sumpfteil von |
| 24 | geneigte
Platte |
| 25 | Zulaufschacht |
| 26 | Verteilereinrichtung
Lochplatte |
| 27 | Ablaufschacht |
| | |
| 30;
30' | Packung |
| 31 | Phasentrennbleche |
| A | vertikaler
Abstand der Phasentrennbleche |
| 32 | Erhöhungen
Rücken |
| 33 | Vertiefungen
Täler |
| 35 | Kanal |
| 37 | Öffnungen
für disperse Kohlenwasserstoffphase |
| 38 | Teilstrom |
| 39 | Spalte |
| 40 | Disperse
Feststoffteilchen, Teerteilchen |
| 41 | Trennplatte |
| 42 | Wehr |
| 43 | Aufstiegsrohr |
| | |
| 130 | Packung |
| 131 | Wellbleche |
| 132 | Rücken |
| 133 | Täler |
| 135 | Kanäle |
| 137 | Schlitze |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005054891
A1 [0005]
- - DE 102005042353 A1 [0009, 0012, 0045]
- - DE 2164476 [0047]
- - DE 9403773 U [0047]