DE1194084B - Verfahren zur Auftrennung von Kohlen-wasserstoffgemischen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

ClOg

Deutsche Kl.: 23 b-1/05

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1194 084
D31396IVd/23b
29. August 1959
3. Juni 1965

Für die Erdölindustrie ist es wichtig, homologe Kohlenwasserstoffe aus Gemischen zu entfernen und gleichzeitig aufzutrennen. So kann z. B. durch Entfernung von η-Paraffinen aus Benzinen die OZ des betreffenden Benzins erhöht, und durch gleichzeitige Auftrennung der gewonnenen Paraffine können Ausgangsstoffe für Petrochemikalien gewonnen werden.

Ziel der Erfindung ist ein kontinuierliches Verfahren zur Auftrennung homologer Kohlenwasserstoffreihen bzw. zur Abtrennung homologer Kohlenwasserstoffreihen aus Gemischen und anschließende Auftrennung.

Das beanspruchte Verfahren zur Auftrennung von Kohlenwasserstoffgemischen, ausgenommen Gemische von η-Paraffinen und n-Olefinen, in homologe Reihen und/oder deren Glieder ist dadurch gekennzeichnet, daß man die zu trennenden Kohlenwasserstoffgemische über mehrere hintereinandergeschaltete Adsorptionsstufen mit Molekülsieben von verschiedener Porenweite leitet, worauf man die Adsorbate der ersten Stufen mit den leichten Fraktionen einer der folgenden Stufen und die leichten Fraktionen mit einem Spülgas desorbiert.

Die Ab- und Auftrennung der Kohlenwasserstoffgemische erfolgt in aufeinanderfolgenden Stufen mit Molekülsieben abnehmender Porengröße.

Unter homologen Kohlenwasserstoffen werden η-Paraffine, iso-Paraffine, Olefine, Acetylene usw. verstanden. Diese Kohlenwasserstoffe können entweder als Gemische von Kohlenwasserstoffen, die nur der gleichen homologen Reihe angehören, oder auch vermischt mit Kohlenwasserstoffen aus anderen homologen Reihen vorliegen, z. B. als Benzinschnitt.

In Molekülsieben können fast alle homologen Reihen voneinander getrennt werden, z. B. n-Paraffine von iso-Paraffinen, ausgenommen sind lediglich Gemische aus homologen η-Paraffinen und homologen n-Olefinen. Diese lassen sich nur nach der Zahl ihrer Kohlenstoffatome trennen, so daß man C-Zahlfraktionen erhält, die Individuen aus beiden homologen Reihen anteilig enthalten. Man kommt so zu Fraktionen, die z. B. aus Hexan und Hexen, Heptan und Hepten usw. bestehen.

Als Molekülsiebe kommen natürliche Zeolithe, wie Chabazit, oder auch künstliche in Frage. Es werden meist solche mit einem Porendurchmesser von 4 bis 11 Ä verwendet.

Die Molekülsiebe werden in hintereinandergeschalteten Kolonnen angeordnet, deren Zahl mindestens· zwei beträgt. Um stets Mengen im gleichen Verhältnis aufnehmen zu können, wird die zweite Stufe größer ausgelegt als die erste.

Die nach der Auftrennung anfallenden leichteren Verfahren zur Auftrennung von Kohlenwasserstoffgemischen

Anmelder:

Deutsche Erdöl-Aktiengesellschaft,

Hamburg, Mittelweg 180

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Ernst Weingaertner, Hamburg

Kohlenwasserstofffraktionen können zur Desorption der schweren verwendet werden und bis zur nächsten Beladung in den betreffenden Siebstufen verbleiben. Die auf die erste Molekülsiebstufe folgenden Stufen müssen also größer als diese erste Stufe ausgelegt werden.

Die Auftrennung einer homologen Reihe findet nach der Molekülgröße statt. Die Kohlenwasserstoffgemische werden am Kopf der ersten Kolonne eingeführt, in der die schwereren Anteile der betreffenden Kohlenwasserstoffreihe adsorbiert werden, während die leichteren Anteile in die zweite und eventuell folgende Kolonnen übertreten, wo sie ebenfalls adsorbiert werden. Die Beladung der ersten Kolonne wird so lange fortgesetzt, bis die leichtesten Anteile am Ende der letzten Kolonne durchschlagen.

Zur Gewinnung der schwereren Kohlenwasserstofffraktionen wird die Desorption so durchgeführt, daß leichtere Kohlenwasserstoffe in die vorhergehenden Adsorptionsstufen zurückgehen. Dabei können als Spülung sowohl leichtere Kohlenwasserstoffe der direkt folgenden wie auch der späteren Adsorptionsstufen verwendet werden.

Zur Desorption der leichteren und leichtesten Kohlenwasserstoffanteile werden besondere Spülgase, z. B. inerte Gase, oder vorzugsweise paraffinfreie Abgase aus Crack- und Hydrieranlagen verwendet.

Zwecks kontinuierlicher Durchführung des beanspruchten Verfahrens werden in jeder Adsorptionsstufe zwei oder mehrere parallelgeschaltete Kolonnensysteme verwendet. Dabei wird in jeder Adsorptionsstufe nur eine Kolonne beladen, und nach dem Durchbruch der leichtesten Anteile in der letzten Adsorptionsstufe werden sämtliche beladenen Kolonnen auf Spülung umgeschaltet. Die Spülung erfolgt mit leichteren Kohlenwasserstoffen oder mit Spülgas. Während der Desorption der beladenen Kolonnen wird die

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io

zweite bzw. folgende parallelgeschaltete Kolonne in jeder Adsorptionsstufe beladen.

Das Verfahren wird an Hand der Zeichnung mit zwei Adsorptionsstufen, jede aus zwei parallelgeschalteten Kolonnen, näher erläutert. Darin bedeuten 2 und 2a die parallelgeschalteten Kolonnen der ersten, 3 und 3a die der zweiten Adsorptionsstufe, 4 und 5 Molekülsiebe.

Der Einsatz, z. B. Benzin, aus dem n-Paraffine entfernt und aufgetrennt werden sollen, wird über Leitung 1 in Kolonne 2 geleitet, wo die schwereren Anteile der n-Paraffine durch die Molekülsiebe 4 adsorbiert werden. Der nur noch leichtere n-Paraffine enthaltende Einsatz geht über Leitung 6 in Kolonne 3, wo die Adsorption der leichteren n-Paraffine an Molekülsieben 5 stattfindet. Die Porenweite der Molekülsiebe 5 ist kleiner als die der Molekülsiebe 4. Das aus Kolonne 3 abfließende n-paraffinfreie Produkt wird über Leitungen 7 und 8 abgezogen.

Sobald aus Kolonne 3 die leichteren n-Paraffine austreten, wird auf die Kolonnen 2 a und 3 a umgeschaltet. Ein Teil der nach Schließung des Ventils 7a und nach Öffnung der Ventile 9 a und 9 b über Leitungen 7 und 9 abgezogenen leichteren n-Paraffine wird über Leitung 10 (nach öffnen des Ventils lla) in Kolonne 2 eingeleitet. Hier verdrängt er die schweren n-Paraffine, die nach Schließen von Ventil 6 a und öffnen der Ventile 12a, 12b und 12c über Leitung 12 abgehen. Die leichteren Paraffine werden durch Einführung von Spülgas über Leitung 13 (nach Öffnen von Ventil 13 a und Schließen von Ventil 13 b) in Kolonne 3 ausgetrieben und über Leitungen 7 und 9 (nach öffnen der Ventile 9 b und 9 c) abgezogen. Während der Spülung der Kolonnen 2 und 3 werden die Kolonnen 2a und 3a mit schwereren bzw. leichteren Paraffinen beladen und nach dem Durchschlag durch Kolonne 3 a auf Spülung umgeschaltet.

Nach Spülung der Kolonnen 2 und 3, liegen in Kolonne 2 leichte n-Paraffine, in Kolonne 3 Spülgas vor. Bei der neuen Beladung werden die leichten Paraffine aus Kolonne 2 über Leitung 6 (nach Schließen von Ventil 12 a und öffnen von Ventil 6 a) in Kolonne 3 gedrückt und wie üblich über Leitung 7 und 9 abgenommen. Das herausgedrückte Spülgas wird über Leitung 10 und Abzweigleitung 17 abgenommen.

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Beispiel

Als Einsatz diente ein Leichtbenzin mit dem Siedeendpunkt 130⁰C und folgender Zusammensetzung:

η-Butan 6,6 Gewichtsprozent

i-Pentane 6,9 Gewichtsprozent

n-Pentan 12,4 Gewichtsprozent

i-Hexane 8,9 Gewichtsprozent

η-Hexan 12,2 Gewichtsprozent

i-Heptane 10,0 Gewichtsprozent

n-Heptan 8,8 Gewichtsprozent

i-Oktane 8,0 Gewichtsprozent

n-Oktan 7,0 Gewichtsprozent

i-Nonane 1,3 Gewichtsprozent

Naphthene 17,9 Gewichtsprozent

Aus diesem Benzin sollten in einer ersten Stufe die C₆- und Q-Kohlenwasserstoffe, in einer zweiten Stufe die Cj-Cs-Kohlenwasserstoffe als einheitliche Fraktion herausgenommen werden.

100 kg des genannten Benzins wurden nacheinander durch zwei Molekülsiebe der Porengröße 5Ä (1), und 4Ä (2) geleitet, dabei wurden in (1) 15,8 kg n-Heptan und n-Oktan, in (2) 24,6 kg n-Pentan und η-Hexan erhalten. Das nach dem Durchgang durch die Molekülsiebe anfallende Benzin hatte folgende Zusammensetzung:

η-Butan 6,6 kg

i-Pentane 6,9 kg

i-Hexane 8,9 kg

i-Heptane 10,0 kg

i-Oktane 8,0 kg

i-Nonane 1,3 kg

Naphthene 17,9 kg

d. h., es bestand zu mehr als der Hälfte aus Isoparaffinen.

Zur Spülung des ersten Molekülsiebes (5Ä) wurde der aus der zweiten Stufe gewonnene Schnitt aus n-Pentan und η-Hexan verwendet. Die Spülung des zweiten Molekülsiebes (4 Ä) erfolgte mit Wasserstoff.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Auftrennung von Kohlenwasserstoffgemischen, ausgenommen Gemische von η-Paraffinen und n-Olefinen, in homologe Reihen und/oder deren Glieder, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu trennenden Kohlenwasserstoffgemische über mehrere hintereinandergeschaltete Adsorptionsstufen mit Molekülsieben von verschiedener Porenweite leitet, worauf man die Adsorbate der ersten Stufen mit den leichten Fraktionen einer der folgenden Stufen und die leichten Fraktionen mit einem Spülgas desorbiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ab- und Auftrennung in aufeinanderfolgenden Stufen mit Molekülsieben abnehmender Porengröße vornimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ab- und Auftrennung in zwei hintereinandergeschalteten Adsorptionsstufen vornimmt, wobei die zweite Adsorptionsstufe größer als die erste ist.

55 In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 097 603;
französische Patentschrift Nr. 1 172 788.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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