DE1127357B - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen der Endsiedetemperatur eines aus mehreren organischen Verbindungen bestehenden Gemisches nach dem ASTM-Destillations-verfahren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

INTERNAT. KL. C 07 b

N13695IVb/12o

ANMELDETAG: 22. MAI 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 12. A P R I L 1962

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen der Endsiedetemperatur nach dem ASTM-Destillationsverfahren. Mit den dabei ermittelten Werten kann z. B. die Destillation eines aus mehreren orgarüschen Verbindungen bestehenden Gemisches, insbesondere eines Kohlenwasserstoffgemisches in einer Kolonne (Hauptkolonne) gesteuert werden.

Bei der Destillation von aus mehreren organischen Verbindungen bestehenden Gemischen, insbesondere von Kohlenwasserstoffgemischen, wie Rohöl, seinen Fraktionen, und insbesondere beim Destillieren leichterer Kohlenwasserstoffe, wie Benzin, Schwerbenzin, Petroleum und Gasöl, verwendet man in der Technik gewöhnlich das standartisierte ASTM-Destillationsverfahren (ASTM, D 86-56) als Kennzeichnungsverfahren für die Flüchtigkei,tsgrenzen der erzeugten Destillate. Nach diesem Verfahren wird unter anderem der Endsiedepunkt des erhaltenen Produktes bestimmt. Für die Beurteilung der Auftrennung mittels Destillation ist die ständige Kenntnis dieser Temperatur von großer Bedeutung. Es ist häufig aber ebenfalls wichtig, kontinuierlich ein Gemisch zuführen zu können, dessen Endsiedepunkt immer konstant oder nahezu konstant ist.

Es besteht keine unmittelbare Beziehung zwischen der Temperatur am oberen Ende der Destillationskolonne, in welcher das Gemisch behandelt wird, und dem Endsiedepunkt des Destillats in dieser Kolonne. Die gewöhnlich gemessene· Temperatur am oberen Ende der Kolonne kann deshalb nicht als Maß für den Endsiedepunkt verwendet werden. Man mußte daher bisher stets das ASTM-Bestimmungsverfahren anwenden, das aber nicht kontinuierlich durchgeführt werden kann. Man mußte also zur Be-Stimmung des ASTM-Endsiedepunktes der zu überwachenden Destillation innerhalb kurzer Zeitabstände Proben entnehmen und sie jeweils einzeln unter den in den ASTM-Normen festgelegten umständlichen Bedingungen destillieren. Nur auf diese Weise konnte man sich versichern, daß das aus der Kolonne erhaltene Destillat keine Veränderungen zeigt. Die gleichen Maßnahmen mußten auch bei einem Nebenstrom der Destillationskolonne angewendet werden.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es nun, den Endsiedepunkt des Gemisches direkt oder einen Wert der damit in unmittelbarer Beziehung steht, kontinuierlich zu messen. Es ist deshalb nicht mehr notwendig, das ansatzweise durchzuführende ASTM-Verfahren ständig zu wiederholen.

Mittels dieses nun kontinuierlich bestimmbaren Endsiedepunktes oder der von ihr unmittelbar ab-Verfahren und Vorrichtung

zum kontinuierlichen Bestimmen

der Endsiedetemperatur eines aus mehreren organischen Verbindungen bestehenden

Gemisches nach dem ASTM-Destillations-

verfahren

Anmelder:

Bataafse Petroleum Maatschappij N.V., Den Haag

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 24.Mäi'l956 (Nr. 207 377)

Frederik Johannes Zuiderweg,

Amsterdam (Niederlande), ist als Erfinder genannt worden

-■-■ ^r- 2 -- :

hangigen Temperatur kann man die Destillation des Gemisches in der Hauptkolonne, vorzugsweise sogar automatisch, so steuern, daß man ein Produkt mit konstantem oder annähernd konstantem Endsiedepunkt erhält.

Erfindungsgemäß führt man das flüssige Gemisch in den oberen Teil einer Destillationskolonne ein, die an ihrem unteren Ende auf eine zur nahezu vollständigen Verdampfung des eingeführten Flüssigkeitsgemisches ausreichende Temperatur erhitzt wird, zieht die gebildeten Dämpfe am oberen Ende der Kolonne ab und mißt die betreffende Temperatur an einer Stelle zwischen dem oberen und dem unteren Ende der Kolonne, und zwar unterhalb der Einführungsstelle des Gemisches. Eine Abwandlung des Verfahrens, wobei das Gemisch in einer Hauptdestillationskolonne kontinuierlich destilliert und ein Teil des Destillats bzw. eines Nebenstroms aus der Hauptkolonne in flüssiger Form in eine Hilfsdestillationskolonne eingeleitet wird, besteht erfindungsgemäß darin, daß man einen Teil des Destillats bzw. des Nebenstroms in die in Anspruch 1 bis 3 erwähnte Kolonne als Hilfsdestillationskolonne einleitet und den Destillationsvorgang in der Hauptkolonne so ein-

209 559/522

Zeichnung für den Nebenstrom 7 näher erläutert. Dieser Nebenstrom wird über einen Wärmeaustauscher 9 zur Abstreifvorrichtung 10 geführt. Diese Abstreifvorrichtung ist mit einer Wiederver-5 dämpfvorrichtung versehen. Die gebildeten Dämpfe werden über eine Leitung 11 in die Kolonne 1 zurückgeführt. Das sich im unteren Ende der Abstreifvorrichtung ansammelnde Produkt wird durch eine Leitung 12 abgezogen.

Mittels eines Wiederverdampfers 13 wird Wärme in den unteren Teil der Kolonne 1 zugeführt. Darüber hinaus wird bei 14 Dampf in die Kolonne eingeleitet.

Das flüssige, im Unterteil der Kolonne 1 sich an

stellt, daß die betreffende, in der Hilfskolonne gemessene Temperatur annähernd konstant bleibt.

Zweckmäßig verwendet man eine Kolonne mit einer theoretischen Bodenzahl von etwa vier oder darüber, vorzugsweise von sechs bis acht.

Das Verhältnis der in der Kolonne vorliegenden Gemischmenge zu der in diese Kolonne je Zeiteinheit eingeführten Flüssigkeitsmenge hält man verhältnismäßig niedrig. Vorzugsweise übersteigt es nicht den Wert von 5 (in Minuten ausgedrückt). Bei der zu- io letzt genannten Durchführungsform zeigen sich in der Hauptkolonne stattfindende Veränderungen des Endsiedepunktes innerhalb von 5 Minuten.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es

zwischen dem oberen und dem unteren Ende einer 15 sammelnde Produkt wird über die Leitung 15 abge-Destillationskolonne eine besondere Stelle gibt, den zogen und durch den Wärmeaustauscher 9 abgeleitet Kalibrierungspunkt, an dem die gemessene Tempe- und z. B. in einem Vorratsbehälter gesammelt, ratur wenigstens in grober Annäherung dem End- Erfindungsgemäß wird nun ein geringer Teil des siedepunkt des Destillats nach dem sogenannten flüssigen Destillats kontinuierlich in den oberen Teil ASTM-Destillationsverfahren gleich ist. Die genaue 20 einer Hilfskolonne 16 eingeleitet. Bei dieser Hilfsstelle kann man durch Kalibrierung ermitteln. Wenn kolonne kann es sich z. B. um eine Vigreaux-Destileinmal dieser Punkt bestimmt ist, was durch wenige lationskolonne von der Länge von 110 cm und dem Versuche erfolgen kann, kann man den Endsiede- Durchmesser 2,15 cm handeln. Die Kolonne wird punkt für jedes in die Hilfskolonne eingeführte Ge- unten erhitzt, so daß die gesamte Flüssigkeit vermisch sofort ablesen. So kann man den Endsiede- 25 dampft. Man kann, wie in der Zeichnung gezeigt, punkt kontinuierlich bestimmen. Bei dem Bestim- z. B-. elektrisch oder auf andere Art, z. B. mit dem mungsverfahren nach der Erfindung wählt man den heißen Rückstand aus der Hauptkolonne, erhitzen. Kalibrierungspunkt demgemäß im allgemeinen als Die Gase verlassen den Oberteil der Hüfskolonne Meßstelle für die Temperatur in der Hilfskolonne. durch eine Leitung 17. Sie können außerhalb der Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich im 30 Kolonne abgekühlt und verflüssigt werden. Eine allgemeinen auf Gemische, die aus mehreren orga- weitere in der Zeichnung nicht gezeigte Leitung mit nischen Verbindungen bestehen, beispielsweise auf einem Ventil befindet sich am Unterteil der Hilfs-Kohlenwasserstoffgemische, Gemische von chlorier- kolonne, damit man von Zeit zu Zeit höhersiedende ten Kohlenwasserstoffen, Alkoholgemische und Ge- Bestandteile abziehen kann, die nicht oder nur mische, die man bei Syntheseverfahren, z. B. dem 35 schwer verdampft werden können und bei denen es Fischer-Tropsch-Verf ahren, erhält, anwenden. Das sich um Verunreinigungen, die kaum in dem nach Verfahren eignet sich insbesondere für die Steuerung oben abgeführten Produkt vorkommen, z. B. PoIyder Destillation der oben erwähnten Gemische leich- mere, handelt. Die Temperatur im Inneren der Koterer Kohlenwasserstoffe. lonne wird an der Stelle 18 zwischen dem oberen und Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand 40 dem unteren Teil der Hilfskolonne 16 gemessen. Die der Zeichnung erläutert, die ein Schema für eine gemessene Temperatur wird an eine Temperatur-Kolonne zur kontinuierlichen Destillation eines steuerungsvorrichtung 19 übertragen, die in bekann-Kohlenwasserstoffgemisches darstellt. ter Art eine oder mehrere Variable des in der Hauptin eine Kolonne 1 mit vielen Böden wird das kolonne 1 stattfindenden Destillationsvorganges so Gemisch etwa in halber Höhe durch eine Leitung 2 45 steuert, daß die bei 18 gemessene Temperatur einen zugeführt. Am oberen Ende der Kolonne wird Benzin konstanten oder annähernd konstanten Wert zeigt, in Dampfform bei 3 abgezogen und in einem Im vorliegenden Fall wurde der Wiederverdampfungs-Kühler 4 verflüssigt. Das Benzin kann man in einer grad als die Variable des Destillationsvorganges ge-Trennvorrichtung 5 von dem gesamten Wasser, das wählt. Die Temperatursteuerungsvorrichtung vermingegebenenfalls überdestilliert ist, abtrennen. Das 50 dert die dem Wiederverdampfer 13 zugeführte Wasser wird vom Boden der Trennvorrichtung abge- Wärme, wenn die Temperatur bei 18 anzusteigen beleitet, während Gase vom oberen Teil abgezogen ginnt. Andererseits wird die Wärmezufuhr erhöht, werden können. Das erhaltene Benzin wird durch wenn diese Temperatur zu fallen beginnt, eine Leitung 6 in einen in der Zeichnung nicht dar- Die Temperatursteuerungsvorrichtung könnte jegestellten Vorratsbehälter geleitet. Ein Teil des 55 doch ebenso gut eine andere Variable der Destilla-Benzins wird als Rückfluß in die Kolonne 1 zurück- tion, ζ. B. den Rückfluß in Kolonne 1, beeinflussen.

geführt.

Schwerere Kohlenwasserstofffraktionen, wie Petroleum und Gasöl, kann man aus der Kolonne 1 bei 7 und 8 als Nebenströme entnehmen. Diese Ströme 60 kann man vorzugsweise nach dem Erhitzen in einem Wärmeaustauscher mit dem heißen Produkt aus dem unteren Teil der Kolonne 1 in Abstreifvorrichtungen leiten und sie dort mittels Dampf und bzw. oder

In diesem Falle sollte die Rückflußmenge zunehmen, wenn die gemessene Temperatur ansteigt, und abnehmen, wenn die Temperatur abfällt.

Man kann es auch so einrichten, daß die Temperatursteuerungsvorrichtung mehr als eine Variable gleichzeitig beeinflußt.

An Stelle des Destillats hätte man einen Teil eines der Nebenströme der Hauptkolonne in die Hilfs-

Wiederverdampfung von ihren leichtestsiedenden 65 kolonne leiten können.

Bestandteilen befreien. Die sich ergebenden Dämpfe Die bei 18 gemessene Temperatur wird nun mit

werden wieder in die Kolonne 1 an einer geeigneten Stelle eingeführt. Dieses· Verfahren wird in der

dem gemäß dem ASTM-Destillationsverfahren bestimmten Endsiedepunkt in Beziehung gebracht. Es

ist jedoch möglich, in der Hilfskolonne 16 eine Stelle (Kalibrierungspunkt) anzugeben, bei dem die Temperatur gleich oder nahezu gleich dem Endsiedepunkt ist. Diese Temperatur verwendet man vorzugsweise zur Steuerung der Hauptkolonne.

Bei der oben erwähnten Ausführungsform der Hilfskolonne hegt dieser Kalibrierungspunkt 5 cm über dem Boden der Kolonne. Die Übereinstimmung zwischen der an diesem Punkt der Kolonne gemessenen Temperatur und dem gemäß dem ASTM-Destillationsverfahren bestimmten Endsiedepunkt wird durch folgende Versuche erwiesen, die mit zwölf Benzin- und Petroleumfraktionen verschiedener Siedebereiche durchgeführt wurden. Die kontinuierlich in die Hilfskolonne eingeführte Flüssigkeitsmenge schwankte zwischen 0,8 und 1,9 1 je Stunde.

	Temperaturen in ° C	84	101	107	110	111	135	137	142	155	164	287	301
Endsiedepunkt nach der ASTM- Methode	57	81	73	65	80	76	80	77	46	57	132	220
Anfangssiede punkt (ASTM- Methode)	27	20	34	45	31	59	57	65	109	107	155	81
Siedebereich ....	85	98	106	110	110	136	138	138	158	168	280	304
Erfindungsgemäß gemessene Tem peratur

Die Tabelle enthält die Werte für den Endsiedepunkt und den Anfangssiedepunkt, die beide jeweils gemäß dem ASTM-Destillationsverfahren bestimmt worden waren, sowie den Siedebereich und die erfindungsgemäß gemessene Temperatur. Aus diesen Werten ergibt sich, daß man bei Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung den Endsiedepunkt gemäß dem ASTM-Veriahren tatsächlich kontinuierlich bestimmen kann.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Bestimmen der Endsiedetemperatur nach dem ASTM-Destillationsverfahren oder einer von ihr abhängigen Temperatur eines aus mehreren organischen Verbindungen bestehenden Gemisches, insbesondere eines Kohlenwasserstoffgemisches, dadurch ge kennzeichnet, daß man das flüssige Gemisch in den oberen Teil einer Destillationskolonne einführt, die an ihrem unseren Ende auf eine zur nahezu vollständigen Verdampfung des eingeführten Flüssigkeitsgemisches ausreichende Temperatur erhitzt wird, die gebildeten Dämpfe am oberen Ende der Kolonne abzieht und die betreffende Temperatur an einer Stelle zwischen dem oberen und dem unteren Ende der Kolonne, und zwar unterhalb der Einführungsstelle des Gemisches mißt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kolonne verwendet, die mindestens etwa vier, vorzugsweise sechs bis acht theoretische Böden aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verhältnis der in der Kolonne vorhandenen Menge des Gemisches zu der in diese Kolonne je Zeiteinheit eingeführten Flüssigkeitsmenge verhältnismäßig niedrig hält, so daß es vorzugsweise den Wert von 5 (in Minuten ausgedrückt) nicht übersteigt.

4. Abwandlung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gemisch in einer Hauptdestillationskolonne kontinuierlich destilliert und ein Teil des Destillats bzw. eines Nebenstroms aus der Hauptkolonne in flüssiger Form in eine Hilfsdestillationskolonne eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des Destillats bzw. des Nebenstroms in die in Anspruch 1 bis 3 erwähnte Kolonne als Hilfsdestillationskolonne einleitet und den Destillationsvorgang in der Hauptkolonne so einstellt, daß die betreffende, in der Hilfskolonne gemessene Temperatur annähernd konstant bleibt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, bestehend aus einer Haupt- und Hilfsdestillationskolonne, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Hilfskolonne (16) eine Gasableitungsvorrichtung (17) aufweist und mit der Hauptkolonne (1) durch eine Leitung (3) zur Zufuhr eines Teils des Destillats bzw. Nebenstroms aus der Hauptkolonne (1) verbunden ist, die gegebenenfalls eine Vorrichtung zur Kondensation (4, 5) von Gasen enthält, am unteren Teil der Hilfskolonne (16) eine Heizvorrichtung vorgesehen ist und zwischen dem unteren und oberen Ende, jedoch unterhalb der Flüssigkeitszufuhrstelle, eine mit einer Temperatursteuerungsvorrichtung gekoppelte Temperaturmeßvorrichtung (18) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskolonne (16) nur an ihrem oberen Teil mit einer Zufuhrleitung (3) für die kontinuierliche Zufuhr von Flüssigkeit und mit einer Ableitung (17) zum kontinuierlichen Abziehen von Gasen versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen