DE1257750B

DE1257750B - Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung einer ersten Fluessigkeit mit einer zweiten, mit dieser nicht mischbaren Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1257750B
Application number: DES82103A
Authority: DE
Inventors: Pieter August Mes
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1961-10-20
Filing date: 1962-10-18
Publication date: 1968-01-04
Also published as: AT241660B; US3207691A; NL284515A; GB966590A; BE623761A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl:

BOIj

Deutsche Kl.: 12 g-1/01

Nummer: 1257750

Aktenzeichen: S 82103IV a/12 g

Anmeldetag: 18. Oktober 1962

Auslegetag: 4. Januar 1968

In der britischen Patentschrift 863 534 wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung einer ersten Flüssigkeit mit einer zweiten, mit dieser nicht mischbaren Flüssigkeit beschrieben, wobei beide Flüssigkeiten im Gleichstrom durch ein Kontaktbett fließen, welches aus festem, inertem Material besteht, das vorzugsweise durch die Behandlungsflüssigkeit benetzt wird, und wobei beide Flüssigkeiten das Kontaktbett in Form kontinuierlicher Phasen verlassen. Das feste, inerte Material kommt bevorzugt in Form von Kugeln, Zylindern, Raschig-Ringen oder Berl-Sattelkörpern zur Anwendung, während faserige Kontaktmaterialien als unerwünscht bezeichnet werden.

Gemäß dieser Patentschrift strömt die Behandlungsflüssigkeit verhältnismäßig langsam durch das Kon- taktbett, und sie bewegt sich als dünner Film über das Kontaktmaterial. Die zu behandelnde Flüssigkeit dagegen nimmt nicht nur einen größeren Raum im Kontaktbett ein als die Behandlungsflü ssigkeit, sondern sie strömt auch um ein Mehrfaches schneller durch das Bett als die Behandlungsflüssigkeit.

Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß — als Folge der Tatsache, daß die Behandlungsflüssigkeit über die Kontaktteilchen als dünner Film fließt — das Fassungsvermögen für die Behandlungsflüssigkeit in dem Kontaktbett verhältnismäßig gering ist. Infolgedessen ist die praktische Anwendung im allgemeinen auf Systeme beschränkt, bei welchen nur kleine Mengen von Komponenten ausgetauscht werden müssen und/oder mit welchen ein rascher Masseübergang von einer Phase in die andere eintritt. In jenen Fällen, in welchen auch chemische Reaktionen ablaufen, soll die Reaktionsgeschwindigkeit ebenfalls sehr hoch sein.

Es gibt aber viele Verfahren, bei welchen die Reaktionsgeschwindigkeit verhältnismäßig gering ist oder bei welchen die Behandlungsflüssigkeit mit einer zu behandelnden Flüssigkeit in Berührung gebracht werden muß und eine verhältnismäßig große Menge von Komponenten ausgetauscht werden muß und/oder bei welchen — trotz einer großen Berührungsoberfläche — nur ein langsamer Übergang von Komponenten von einer Phase in die andere erfolgt. In solchen Fällen ist man genötigt, die zu behandelnde Flüssigkeit durch das Kontaktbett mit einer geringen Raumgeschwindigkeit hindurchzuführen oder mehrere Kontaktbetten in Reihe geschaltet hintereinander zu verwenden.

Die vorliegende Erfindung gibt eine Lösung für das Problem des Inberührungbringens zweier nicht miteinander mischbarer Flüssigkeiten in einem Kontaktbett, welche sowohl den Vorteil hat, daß die beiden Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung
einer ersten Flüssigkeit mit einer zweiten, mit
dieser nicht mischbaren Flüssigkeit

Anmelder:

Shell Internationale Research

Maatschappij N. V., Den Haag

Vertreter:

Dr. E. Jung, Patentanwalt,

8000 München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:
Pieter August Mes,
Amsterdam (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 20. Oktober 1961 (37 748)

Flüssigkeiten das Kontaktbett als kontinuierliche Phasen verlassen als auch den Vorteil der Anwesenheit einer großen Menge der Behandlungsflüssigkeit in dem Kontaktbett.

Es ist gefunden worden, daß beide Vorteile erzielt werden können, wenn man ein Kontaktbett verwendet, das aus faserigem Material besteht, welches — im Gegensatz zum Verfahren nach der britischen Patentschrift 863 534 — bevorzugt durch die zu behandelnde Flüssigkeit benetzt wird.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung einer ersten Flüssigkeit mit einer zweiten, mit dieser nicht mischbaren Flüssigkeit, wobei Behandlungsflüssigkeit und zu behandelnde Flüssigkeit in einem Volumenverhältnis von kleiner als 1 einem ganz oder teilweise aus festem inertem Material bestehenden Kontaktbett zugeführt und im Gleichstrom durch dieses hindurchgeführt werden, mit der Maßgabe, daß die Strömungsrichtung von oben nach unten gerichtet ist, wenn das spezifische Gewicht der Behandlungsflüssigkeit höher ist als das-

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jenige der zu behandelnden Flüssigkeit, und von durch die feinen Fasern gebildet werden, wobei diese unten nach oben, wenn das spezifische Gewicht der Tröpfchen mehr oder weniger auf diese Räume Behandlungsflüssigkeit niedriger ist als dasjenige der beschränkt wären, weil die Flüssigkeit nicht nach zu behandelnden Flüssigkeit, und als kontinuierliche unten an den Fasern entlangfließen kann. ÜberPhasen aus diesem Bett abgeführt werden, das dadurch 5 raschenderweise ergibt sich jedoch, daß trotzdem ein gekennzeichnet ist, daß man ein Kontaktbett ver- kontinuierliches Fließen der Behandlungsfiüssigkeit wendet, das ganz oder teilweise aus einem festen, durch das Kontaktbett möglich ist, ohne daß eine inerten, faserigen Material besteht und das bevorzugt Dispersion gebildet wird. Offensichtlich wird dieses von der zu behandelnden Flüssigkeit benetzt wird. Fließen durch die gegenseitigen Kontakte bedingt,

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann angewandt io welche zwischen den verschiedenen »Tröpfchen« entwerden, wenn Komponenten, welche in einer der stehen, die zwischen den Fasern vorhanden sind.
Flüssigkeiten vorliegen, daraus durch die andere Als Folge davon, daß die beiden Flüssigkeiten als

Flüssigkeit extrahiert werden müssen. So können zwei kontinuierliche Phasen in dem Kontaktbett vorKomponenten von der der Behandlung unterworfenen liegen, liegen sie auch noch als kontinuierliche Phasen Flüssigkeit in die Behandlungsfiüssigkeit übergehen. 15 in dem Augenblick vor, in welchem sie das Kontaktbett Auf eine solche Extraktion kann eine chemische verlassen. Erst in diesem Augenblick werden deutliche Reaktion folgen, so daß das Verfahren gemäß der Tröpfchen gebildet (gewöhnlich von der Behandlungs-Erfindung auch geeignet ist zur Anwendung bei der flüssigkeit in der zu behandelnden Flüssigkeit), und Durchführung von Reaktionen in einem heterogenen, praktisch alle so aus den kontinuierlichen Phasen flüssigen Medium. Die Erfindung kann ferner z. B. ao gebildeten Tröpfchen, die am Ausgang des Kontaktauch angewandt werden bei Polymerisation oder Kon- bettes vorhanden sind, haben so große Durchmesser, densation der zu behandelnden Flüssigkeit oder von daß ihre Fallgeschwindigkeit deutlich höher ist als die in dieser enthaltenen Komponenten, wobei die Be- Geschwindigkeit des flüssigen Gemisches unmittelbar handlungsflüssigkeit als Katalysator wirkt. nach Verlassen des Kontaktbettes. Der Unterschied

In dem Verfahren gemäß der Erfindung kann das 25 zwischen den Geschwindigkeiten ermöglicht eine sehr Verhältnis der Mengen der Behandlungsflüssigkeit schnelle und praktisch vollständige Trennung der zu der einer Behandlung unterworfenen Flüssigkeit beiden Flüssigkeiten, lediglich unter dem Einfluß der im Ruhezustand im Kontaktbett größer, gleich oder Gravitationskraft ohne Anwendung teurer Trennkleiner sein als 1. Vorzugsweise liegt dieses Verhältnis vorrichtungen, wodurch zwei Flüssigkeiten entstehen, zwischen 10 und 1. Bei der am meisten bevorzugten 30 die bei Beobachtung mit bloßem Auge vollkommen Ausführungsform liegt das innere Verhältnis zwischen klar und frei von Wolken und Trübung sind.
9 und 5. Wie erwähnt, werden, wenn das spezifische Ein wesentliches Merkmal bei dem Verfahren gemäß

Gewicht der Behandlungsflüssigkeit höher ist als das- der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das jenige der behandelten Flüssigkeit, die beiden Flüssig- Kontaktmaterial bevorzugt von der zu behandelnden keiten durch das Kontaktbett nach unten geführt. 35 Flüüsigkeit benetzt wird.

Wenn die beiden Flüssigkeiten, welche dieses Verhält- Die Wahl des Materials für das Kontaktbett hängt

nis zwischen den spezifischen Gewichten aufweisen, von der Natur der beiden durch das Kontaktbett nach oben durch das Kontaktbett geleitet würden, so geführten Flüssigkeiten ab. Da diese Flüssigkeiten neigt die Behandlungsflüssigkeit, welche ein höheres nicht miteinander mischbar sind, ist die eine stärker spezifisches Gewicht hat als die zu behandelnde 40 polar als die andere. Wenn die zu behandelnde Flüssigkeit, zu einer Anreicherung im unteren Teil Flüssigkeit stärker polar ist als die Behandlungsdes Kontaktbettes, und dies begünstigt stark die flüssigkeit, wird ein faseriges Material mit hydro-Neigung zur Bildung γοη Dispersionen. philer Oberfläche verwendet, um die bevorzugte BeWenn das spezifische Gewicht der Behandlungs- netzung zu gewährleisten. Wenn andererseits die zu flüssigkeit geringer ist als dasjenige der behandelten 45 behandelnde Flüssigkeit weniger polar ist als die Flüssigkeit, werden die beiden Flüssigkeiten aufwärts Behandlungsflüssigkeit, wird ein Kontaktmaterial mit durch das Kontaktbett geführt. Wenn in diesem Fall einer hydrophoben Oberfläche angewandt, um die die beiden Flüssigkeiten nach unten durch das Kontakt- bevorzugte Benetzung durch die zu behandelnde bett geführt werden, neigt die Behandlungsflüssigkeit, Flüssigkeit sicherzustellen.

welche ein niedrigeres spezifisches Gewicht hat als die 50 Als faserige Kontaktbetten können alle Arten zu behandelnde Flüssigkeit, zur Anhäufung im oberen natürlicher und synthetischer Fasern und Fäden ver-Teil des Kontaktbettes. Auch in diesem Fall bildet wendet werden. Beispiele von faserigen Stoffen mit sich sehr leicht eine Dispersion. hydrophober Oberfläche sind Fäden aus Polyäthylen,

Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfin- Polypropylen, Polystyrol und Polytetrafluoräthylen. dung verlassen die beiden Flüssigkeiten das Kontakt- 55 Eine hydrophile Oberfläche liegt vor bei Fasern und bett als kontinuierliche Phasen. Zu diesem Zweck ist Fäden aus beispielsweise Glas, Metallen und Hoches wesentlich, daß die beiden Flüssigkeiten durch das ofenschlacken. Da im vorliegenden Zusammenhang Kontaktbett als kontinuierliche Phasen hindurch- lediglich die Oberfläche von Interesse ist, kann man fließen. Dies wird erreicht, indem die zu behandelnde natürlich faseriges Material, z. B. überzogenes faseriges Flüssigkeit in der Form einer zusammenhängenden 60 Material, verwenden, das aus einem hydrophilen Kern Schicht (Film) über die Oberfläche des faserigen und einer hydrophoben Oberfläche oder aus einem Materials strömt, welches vorzugsweise von dieser hydrophoben Kern und einer hydrophilen Oberfläche Flüssigkeit benetzt wird. besteht u. dgl.

Bezüglich der Behandlungsflüssigkeit würde man Das faserige Material darf nicht in beachtlichem

— im Hinblick auf das große Fassungsvermögen für 65 Ausmaß mit den hindurchgeführten Flüssigkeiten oder die Behandlungsflüssigkeit in dem Kontaktbett — mit den darin vorhandenen Komponenten oder mit erwarten, daß diese Flüssigkeit in Form von Tropf- irgendeinem Reaktionsprodukt, das durch Berührung chen in den kleinen Räumen eingeschlossen wird, die der beiden Flüssigkeiten gebildet werden könnte,

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reagieren. Das Material darf aber eine katalytische d) Herabsetzung der Viskosität der zu behandelnden

Wirkung auf ein oder mehrere der Reaktionen aus- Flüssigkeit (z. B. durch Verdünnen);

üben, welche in den flüssigen Phasen vor sich gehen

können. ^e) Herabsetzung der Zufuhrgeschwindigkeit der zu

Für einen glatten Ablauf des vorliegenden Verfah- 5 behandelnden Flüssigkeit, wobei die Zufuhrrens ist es wesentlich, daß der durchschnittliche geschwindigkeit der Behandlungsflüssigkeit kon-Durchmesser der Fasern im Kontaktbett 0,3 mm oder ^stant bleibt,
weniger beträgt. Vorzugsweise wählt man einen durchschnittlichen Durchmesser der Fasern im Bereich von Bezüglich der Oberflächengeschwindigkeit der Be-0,1 bis 0,01 mm. Der Durchmesser der Fasern hat io handlungsflüssigkeit (d. h. die hypothetische lineare einen großen Einfluß auf das Fassungsvermögen für Geschwindigkeit, berechnet aus dem Durchsatz pro die Behandlungsflüssigkeit. Zeiteinheit und aus dem Gesamtquerschnitt des

Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Kontaktbettes) kann festgestellt werden, daß diese

Fasern soll vorzugsweise mindestens 10 und besonders gewöhnlich (aber nicht unbedingt immer) unter

bevorzugt mindestens 100 betragen. 15 5 cm/Sek. liegt, selbst wenn der Grenzwert, bei

Ein anderer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäß welchem Dispersion eintritt, höher sein würde. Wenn

verwendeten Fasermaterials besteht darin, daß aus dieser Grenzwert bei einem bestimmten System und

diesem Material bestehende Kontaktbetten einen sehr unter bestimmten Bedingungen unter 5 cm/Sek. liegen

großen freien Raum haben — nämlich in der Regel sollte, so muß die lineare Oberflächengeschwindigkeit

80 % und mehr. Infolge dieses Umstandes ist auch der ao natürlich niedriger sein als der genannte Grenzwert.

Druckabfall sehr gering im Vergleich zu Kontakt- Es kann weiter festgestellt werden, daß das äußere

betten, die aus körnigem Material bestehen. Es er- volumetrische Verhältnis der Behandlungsflüssigkeit

scheint weiterhin überraschend, daß die Behandlungs- zu der zu behandelnden Flüssigkeit wie diese dem

flüssigkeit durch das faserige Kontaktbett mit sehr Kontaktbett zugeführt werden, welches Verhältnis bei

hoher Raumgeschwindigkeit hindurchgeführt werden 25 dem Verfahren gemäß der Erfindung immer geringer

kann, ohne daß Dispersionen gebildet werden. ist als 1, in der Praxis gewöhnlich geringer als 0,6 und

Wie oben erwähnt, kann der Forderung, daß die in vielen Fällen sogar beträchtlich niedriger sein wird, beiden Flüssigkeiten das Kontaktbett als kontinuier- Dies zeigt, daß, obwohl ein hohes Fassungsvermögen liehe Phase verlassen, nur entsprochen werden, wenn an Behandlungsflüssigkeit im Kontaktbett existiert, sie auch schon als kontinuierliche Phasen in dem Kon- 30 bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung taktbett vorhanden sind. Infolgedessen sollte die BiI- eine große Menge der zu behandelnden Flüssigkeit dung von Dispersionen der einen Flüssigkeit in der wirksam mit einer kleinen Menge von Behandlungsanderen im Kontaktbett vermieden werden. flüssigkeit in Berührung gebracht werden kann.

Obwohl nach der Theorie viele veränderliche Es ist ratsam, daß die ganze verfügbare Oberfläche

Größen die Bildung einer Dispersion beeinflussen 35 des faserigen Materials in dem Kontaktbett mit der zu

könnten, ist doch gefunden worden, daß nur eine behandelnden Flüssigkeit benetzt wird. Zu diesem

beschränkte Zahl von Variablen in vorliegendem Zweck ist es am besten, das Kontaktbett im voraus

Zusammenhang von praktischer Bedeutung ist, wäh- mit der zu behandelnden Flüssigkeit zu benetzen und

rend der Einfluß der übrigen vernachlässigt werden die letztere so gleichmäßig wie möglich über die ganze

kann. 40 Fläche des Kontaktmaterials während des Arbeiten»

Die Variablen von gewisser Bedeutung in dieser zu verteilen, denn wenn nur ein Teil dieser Fläche

Hinsicht sind die Viskositätswerte der beiden Flüssig- benetzt wird, so ist die Berührungsoberfläche der

keiten, die Grenzflächenspannung zwischen den beiden beiden Flüssigkeiten kleiner, als wenn die gesamte

Flüssigkeiten, die lineare Geschwindigkeit der zu Oberfläche des faserigen Kontaktbettes von der zu

behandelnden Flüssigkeiten und das Volumenverhält- 45 behandelnden Flüssigkeit benetzt wird,

nis der beiden in das Kontaktbett eingeführten Ströme. Es ist weiter beobachtet worden, daß es wie bei

Allgemein gesagt kann festgestellt werden, daß eine anderen Verfahren mit festem Bett erwünscht ist,

Steigerung der linearen Geschwindigkeit der zu be- eine ziemlich gleichmäßige Verteilung der beiden

handelnden Flüssigkeit die Tendenz zur Bildung einer Ströme über den Querschnitt des Kontaktbettes

Dispersion erhöht, während eine Steigerung der 50 sicherzustellen, und dies kann in einer üblichen Weise

Grenzflächenspannung zwischen den beiden Flüssig- erzielt werden, z. B. indem man spezielle Verteilungs-

keiten und/oder der Viskosität der Behandlungs- mittel vorsieht und/oder einfach durch Vergrößern

flüssigkeit diese Neigung verringert. der Höhe des Kontaktbettes, wobei das zusätzliche

Wenn die anfänglich im Betrieb verwendeten Kontaktmaterial dazu dient, die Zufuhrströme gleich-Variablen falsch gewählt werden, so daß sich eine 55 mäßig über den Querschnitt des übrigen Kontaktbettes Dispersion bildet, ist es möglich, auf ein dispersions- zu verteilen. Als Folge der Anwendung von Verteilungsfreies Arbeiten umzustellen, indem man eine oder mitteln kann eine gewisse Extraktion, Konversion mehrere der folgenden Maßnahmen ergreift: od. dgl. eintreten, bevor die Flüssigkeiten in das Kontaktbett eintreten. Beim vorliegenden Verfahren soll

a) Herabsetzung der linearen Geschwindigkeit der _6o jedoch mindestens ein beachtliches Ausmaß an Ex-Behandlungsflüssigkeit; traktion, Konversion od. dgl. in dem eigentlichen

b) Erhöhen der Viskosität der Behandlungsflüssig- Kontaktbett selbst auftreten.

ujj. Das Kontaktbett kann aus faserigem Material von

' annähernd gleichem Durchmesser oder aus faserigem

c) Erhöhen der Grenflächenspannung zwischen den 65 Material mit verschiedenen Durchmessern bestehen beiden Flüssigkeiten (z. B. dadurch, daß die Es kann jedoch auch aus Schichten bestehen, von Abwesenheit oberflächenaktiver Mittel gesichert denen jede von faserigem Material mit etwa gleichem wird); Durchmesser gebildet wird, wobei aber die Durch-

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messer von Schicht zu Schicht differieren. Es sind auch lösung eine stabile Trübung gebildet, welche sehr andere Anordnungen möglich. schwer zu entfernen ist.

Obwohl als Kontaktmaterial loses, faseriges Ma- Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein

terial, wie Polypropylenwolle, sehr gut verwendet intensiver Kontakt zwischen der zu behandelnden werden kann, ist es in vielen Fällen vorteilhaft, die 5 Flüssigkeit und der Behandlungsflüssigkeit möglich ist, Fasern in der Form eines Gewebes, z. B. als Filz, zu ohne daß Dispersionen gebildet werden, kann das verwenden. Das Auffüllen beispielsweise einer zylin- Neutralisieren des mit Säure behandelten Leuchtöls drischen Kolonne mit losem, faserigem Material in sehr einfacher Weise durchgeführt werden, indem zwecks Bildung eines homogenen Kontaktbettes man es nämlich gemäß der Erfindung zusammen mit erfordert eine gewisse Geschicklichkeit. Ein homogenes io einer Alkalilösung durch ein Kontaktbett führt, das Füllen ist erwünscht, um eine gleichmäßige Strömung aus faserigem Material mit hydrophober Oberfläche der Flüssigkeiten über den ganzen Querschnitt der besteht. Wie aus Beispiel 4 ersichtlich, ist das aus dem Kolonne sicherzustellen. Es ist weiterhin wichtig, daß Kontaktbett abfließende Leuchtöl neutral und bedarf sich die Fasern dicht an die Kolonnenwandung an- keiner Nachbehandlung.

passen, um zu verhindern, daß die Flüssigkeiten längs 15 Im Hinblick auf die Säurebehandlung selbst kann der Wandung abfließen. Bei der Verwendung von noch ergänzt werden, daß der übliche Prozeß, welcher faserigem Material in Form von Geweben, die vor- auf die Entfernung von Mercaptanen und manchmal zugsweise in Form dicker Matten angewandt werden, auch in gewissem Grade auf eine Entschwefelung hinist die Herstellung einer homogenen Packung in der arbeitet, darin besteht, daß das Leuchtöl zunächst mit Kolonne einfach, weil die erforderliche Betthöhe 20 Schwefelsäure in einem Mischer in Berührung gedurch einfaches Aufschichten faseriger Matten, die bracht wird, worauf dann soviel Säure als möglich nach der Form des Kolonnenquerschnittes geschnitten in einem Absetzgefäß abgetrennt wird, und man sind, erzielt werden kann. Die Matten können auf anschließend die feinverteilten sauren Tropfen in solche Weise geschnitten werden, daß eine gute Ab- einem Koalesziergefäß beseitigt, die noch im Kerosin dichtung gegen die Kolonnenwandung eintritt. 25 zurückbleiben.

Wenn die in Berührung zu bringenden Flüssigkeiten Die Säurebehandlung kann mit Erfolg durchgeführt

feste Verunreinigungen enthalten sollten, ist es ratsam, werden, indem man das Leuchtöl usw. gemäß der diese abzufiltrieren, um ein Verstopfen des faserigen Erfindung zusammen mit einer Schwefelsäurephase, Kontaktbettes zu verhindern. die aus einer geringen Menge konzentrierter frischer

Das Kontaktbett wird in der Regel gestützt durch 30 Säure und einer großen Menge rückgeführter halbgeeignete Stützorgane, wie eine perforierte Platte oder verbrauchter Säure besteht, durch ein Kontaktbett ein weitmaschiges Sieb, und es kann auch bedeckt hindurchgeführt wird, welches aus faserigem Material werden durch geeignete Abdeckmittel. In der vor- besteht, das eine hydrophobe Oberfläche besitzt. Die liegenden Beschreibung umfaßt der Ausdruck »Kon- Zeit, während welcher das Leuchtöl mit Schwefelsäure taktbett« sowohl das Kontaktmaterial als auch et- 35 in Berührung steht, ist in dem Kontaktbett beträchtwaige Stütz- und/oder Abdeckmittel. Hch kürzer als in dem üblichen Mischer. Eine Erklärung

Wie oben schon erwähnt, fließen die zu behandelnde dieses günstigen Resultates kann in der Kombination Flüssigkeit und die Behandlungsflüssigkeit als konti- eines großen Fassungsvermögens des Bettes für die nuierliche Phasen durch das Kontaktbett. Die Tat- Behandlungsflüssigkeit (Schwefelsäure) und einer grosache, daß keine — oder praktisch keine — Disper- 40 ßen Kontaktfläche zwischen den beiden Phasen in dem sion gebildet wird, ist von großer praktischer Bedeu- Kontaktbett gefunden werden, tung, weil sie ein vereinfachtes Arbeiten ermöglicht, Die Erfindung wird weiter erläutert durch folgende

z. B. in der Ölindustrie beim Raffinieren von Benzin, Beispiele.
Leuchtöl, Düsentreibstoffen und ähnlichen Kohlenwasserstoffölfraktionen mit Schwefelsäure. 45

Nach der bisher üblichen Arbeitsweise werden nach Beispiel 1

der Behandlung des Leuchtöls usw. mit Schwefelsäure

die folgenden Operationen hintereinander durch- Es ist bekannt, Erdölfraktionen mit einer Behandgeführt: _ lungslösung zum Entfernen von Mercaptanen zu be-

. Eine Ätzalkalibehandlung zum Neutralisieren der 50 handeln. Das vorliegende Beispiel zeigt die Resultate sauren Komponenten,, eine Wasserwäsche zur Ent- einer Reihe von Versuchen, bei welchen Leuchtöl und fernung von mitgeführtem Alkali und eine Perkolation eine Behandlungslösung, bestehend aus gleichen Gedurch ein Salzfilter zwecks Entfernung von Wasser- wichtsteilen Kaliumhydroxyd, Triäthylenglykol und tropfen. In manchen Fällen folgen auf das Salzfilter Wasser, in paralleler Strömung nach unten geführt noch ein oder mehrere andere Filter zwecks Ent- ⁵⁵ wurden, und zwar erstens durch ein Kontaktbett, fernung der letzten Trübungsspuren. Sowohl dieÄtz- bestehend aus Polypropylenwolle als hydrophobes, alkalibehandlung als auch die Wasserwäsche erfolgen faseriges Material, das vorzugsweise durch die zu bein einem Mischer, welchem ein Absitzgefäß sowie ein handelnde Flüssigkeit (Leuchtöl) benetzt wird, und Koalesziergefäß folgen. Es ist also ersichtlich, daß für zweitens durch ein Kontaktbett, bestehend aus Glaseine im wesentlichen einfache Behandlung eine unver- 60 perlen, die vorzugsweise von der Behandlungslösung hältnismäßig große Apparatur erforderlich ist. Dies benetzt werden. Beide Kontaktbetten wurden bezügist notwendig, weil bei der Behandlung mit Schwefel- lieh zurückgehaltener Behandlungslösung und Drucksäure Sulfonsäuren gebildet werden. Diese Sulfonsäuren abfall in dem Bett unter übereinstimmenden Arbeitswerden, wenn sie mit einer Alkalilösung vermischt bedingungen verglichen. Die Zufuhrgeschwindigkeit werden, in Sulfonate umgewandelt, die infolge ihrer 65 des Leuchtöls wurde konstant gehalten, und die Menge oberflächenaktiven Eigenschaften eine emulgierende der zugemessenen Behandlungslösung wurde variiert. Wirkung haben. Als Ergebnis hiervon wird in dem Einzelheiten über die Arbeitsbedingungen sind aus der Leuchtöl während des Kontaktes mit der Ätzalkali- nachstehenden Tabelle ersichtlich.

Abmessungen des zylindrischen
Kontaktbettes

Durchmesser, mm 13,5

Betthöhe, mm 260

Bettvolumen, cm³ 37,0

Kontaktmaterial Propylen-

wolle

Abmessungen des Kontaktmaterials, mm

Abmessungen des Faserdurchmessers, mm 0,04

Packungsdichte, g/cm³ .... 0,065
Porosität, % 93,5

Zuführungsgeschwindigkeit
der zu behandelnden Flüssigkeit (Leuchtöl), ml/h 500

Oberflächengeschwindigkeit
des Leuchtöls, mm/See. ... 1

Zuführungsgeschwindigkeit
der Behandlungslösung,
ml/h variiert

Aussehen der das Reaktionsbett verlassenden Phasen bei

allen Versuchen scharfe

Trennung

13,5
130
18,5
Glasperlen

0,37

1,82
35

500

variiert

Emulsion

[LHSV =

Durchsatz
Bettvolumen

Kurven B und D in F i g. 1. Trotz der Tatsache, daß bei dem Versuch mit Glasperlen nur die halbe Betthöhe benutzt wurde, betrug der Druckabfall innerhalb dieses Bettes ein Mehrfaches des bei einem Bett aus Polypropylenwolle beobachteten Wertes.

Beispiel 2

Analoge Versuche zu den im Beispiel 1 beschriebenen wurden durchgeführt mit dem System Leuchtöl—Salzsäure, um den Effekt der Viskosität der Behandlungslösung zu erläutern. Einzelheiten bezüglich dieser Versuche, bei welchen 0,1 η-Salzsäure als niedrigviskose Flüssigkeit gewählt worden war, sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.

Zu Vergleichszwecken sind die Ergebnisse der Versuche in F i g. 1 graphisch dargestellt. In dieser Figur ist auf der Jf-Achse die Zuführungsgeschwindigkeit der Behandlungslösung aufgetragen; auf der Y-Achse das Fassungsvermögen für die Behandlungslösung in dem Kontaktbett und auf der Z-Achse der Druckabfall innerhalb des Kontaktbettes.

Für das aus Polypropylenwolle bestehende Kontaktbett zeigt Kurve A — bei einer konstanten Leuchtölzuführungsgeschwindigkeit von 500cm³/h — die Menge der Behandlungslösung in Volumprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Kontaktbettes, welches in Abhängigkeit von der Zuführungsgeschwindigkeit (cm³/h) zurückgehalten wird. Kurve i? zeigt den Druckabfall in cm Quecksilber, der diesen verschiedenen Zuführungsgeschwindigkeiten entspricht.

Die Kurven C bzw. D zeigen die entsprechenden Resultate, die mit dem Kontaktbett erhalten wurden, das aus Glasperlen bestand. Wie aus den Kurven A und C ersichtlich, war das Fassungsvermögen für die Behandlungslösung in dem Polypropylenkontaktbett weit höher als in dem Glasperlenkontaktbett. Es muß bemerkt werden, daß bei Versuchen mit Verwendung von Glasperlen die Betthöhe um die Hälfte (130 mm) verringert werden mußte, da sonst die aus Glas bestehende Apparatur einem übermäßigen Druck ausgesetzt gewesen wäre. Trotzdem sind die Kurven vergleichbar, da das Fassungsvermögen in Volumprozent des verwendeten Bettes angegeben ist.

Der Leuchtöldurchsatz wurde konstant gehalten, entsprechend einem LHSV von 13,5 für die Polypropylenwolle und von 27 für die Glasperlen

Abmessungen des
zylindrischen Kontaktbettes

Durchmesser, mm

Betthöhe, mm

Bettvolumen, cm³

Kontaktmaterial

Abmessungen des Kontaktmaterials, mm

Abmessungen des Faserdurchmessers, mm

Packungsdichte, g/cm³ ....
Porosität, %

Zuführungsgeschwindigkeit
der zu behandelnden
Flüssigkeit (Leuchtöl), ml/h

Oberflächengeschwindigkeit
des Leuchtöls, mm/Sek. ...

Zuführungsgeschwindigkeit
der Behandlungslösung

(0,1 n-HCl)

Aussehen der das Reaktionsbett verlassenden Phasen bei
allen Versuchen

Diese Werte können als Durchschnitt für verschiedene technische Prozesse betrachtet werden. Dasselbe gilt für die variierenden Durchsatzgeschwindigkeiten der Behandlungslösung. Von besonderer Bedeutung sind die Unterschiede im Druckabfall im Kontaktbett, wie ersichtlich durch die 13,5
260

37,0

Propylenwolle

0,04
0,065
93,5

500

variiert

scharfe
Trennung

13,5
260

37,0
Glasperlen

0,37

1,82
35

500

variiert
Emulsion

Die Ergebnisse sind in F i g. 2 dargestellt. Für das aus Polypropylenwolle bestehende Kontaktbett zeigt die Kurve E — bei einer konstanten Zuführungsgeschwindigkeit von 500 cm³/h — das Säurefassungsvermögen, in Volumprozent des gesamten Bettes, bei wechselnden Salzsäurezuführungsgeschwindigkeiten in cm^s/h. Kurve F gibt den Druckabfall in Zentimeter Quecksilber bei diesen variierenden Zuführungsgeschwindigkeiten wieder.

Kurven G bzw. H zeigen die entsprechenden Resultate, die mit dem Kontaktbett aus Glasperlen erhalten wurden. Die Versuche zeigen die im Beispiel 1 erwähnte Tendenz hinsichtlich des Fassungsvermögens (Kurven E bzw. G) und des Druckabfalls (Kurven F und H) für Betten unter Verwendung von Polypropylenwolle bzw. Glasperlen. Ein Vergleich mit F i g. 1 zeigt jedoch, daß die Unterschiede sowohl im Fassungsvermögen als auch im Druckabfall stark beeinflußt werden durch die Viskosität der Behandlungsflüssigkeit.

Beispiel 3

Leuchtöl wurde mit 98°/oiger Schwefelsäure behandelt, indem man das Leuchtöl zusammen mit einer sauren Phase, die aus einer geringen Menge frischer Säure und einer größeren Menge umlaufender halbverbrauchter Säure bestand, in paralleler Strömung

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nach unten durch ein zylindrisches Kontaktbett führte, das aus Polypropylenwolle bestand.

Die Einzelheiten der Arbeitsweise sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Abmessungen des zylindrischesn Kontaktbettes

Durchmesser, mm 300

Betthöhe, mm 1350

Bettvolumen, cm³ 95500

Faserdurchmesser der Polypropylenwolle, mm 0,04

Packungsdichte, g/l 94

. Porosität, % 91

Zuführungsgeschwindigkeit des Leuchtöls, l/h 500

Oberflächengeschwindigkeit des Leuchtöls, mm/Sek 2

Bemessung der Schwefelsäure, Volumprozent 0,15

Inneres Volumenverhältnis Leuchtöl zu

Schwefelsäure 1:8

Schwefelsäurekreislauf, Volumprozent ... 20

Siedebereich des Leuchtöls (ASTM-D 86), ⁰C , 150 bis 250

Mercaptanschwefelgehalt des Leuchtöls, ppm 129

Doktortest negativ

Mercaptanschwefelgehalt des behandelten Leuchtöl, ppm 4

Säurewert des behandelten Leuchtöls, mg KOH/g 0,7

Aussehen des behandelten Leuchtöls .... klar

Die vorstehenden Resultate zeigen, daß durch Anwendung der einfachen Technik gemäß der Erfindung ein von mitgerissenen Anteilen freies Leuchtöl mit negativem Doktortest erhalten wird ohne die üblichen komplizierten Trennungseinrichtungen und unter mengenmäßig vergleichbarem Leuchtöldurchsatz.

Beispiel 4

Das mit Schwefelsäure gemäß den im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren behandelte Leuchtöl wurde neutralisiert durch Hindurchleiten des Leuchtöls und einer wässerigen Natriumhydroxydlösung in parallelem Strom nach unten durch ein zylindrisches Kontaktbett von gleichen Abmessungen und aus der gleichen Polypropylenwolle bestehend, wie im Beispiel 3 beschrieben. Einzelheiten der Arbeitsweise sind aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich.

Zuführungsgeschwindigkeit des Leuchtöls, l/h 2150

Bemessung der wässerigen Natriumhydroxydlösung, l/h 17,5

Konzentration der wässerigen Natriumhydroxydlösung, g/l 100

Volumenverhältnis Leuchtöl zu NaOH-Lösung 1:1

NaOH-Lösungskreislauf, l/h 400

Siedebereich des Leuchtöls (ASTM-D 86),

⁰G 150 bis 250

Säurewert des Leuchtöls, mg KOH/g 0,8

Säurewert des neutralisierten Leuchtöls,

mg KOH/g <0,001

Natriumgehalt des neutralisierten Leuchtöls, ppm 0,14

IP 10-Entflammungstest, mg char/kg 11

ASTM D 1660-59 T: CFR-Heizöl-Verkokungstest 149,9 bis 204,4⁰C d. p. Filter (300 Minuten), mm Hg 0,635

Rohrbeurteilung (max.) 0

(gesamt) 0

ASTM D 1094-57 Wassertoleranztest,
Beurteilung l^b

Die obigen Resultate zeigen, daß das fertige Leuchtöl vollkommen neutral ist und den schärfsten Anforderungen genügt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung einer ersten Flüssigkeit mit einer zweiten, mit dieser nicht mischbaren Flüssigkeit, wobei Behandlungsflüssigkeit und zu behandelnde Flüssigkeit in einem Volumenverhältnis kleiner als 1 einem ganz oder, teilweise aus festem inertem Material bestehenden Kontaktbett zugeführt und im Gleichstrom durch dieses hindurchgeführt werden, mit der Maßgabe, daß die Strömungsrichtung von oben nach unten gerichtet ist, wenn das spezifische Gewicht der Behandlungsflüssigkeit höher ist als dasjenige der zu behandelnden Flüssigkeit, und von unten nach oben, wenn das spezifische Gewicht der Behandlungsflüssigkeit niedriger ist als dasjenige der zu behandelnden Flüssigkeit, und als kontinuierliche Phasen aus diesem Bett abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kontaktbett verwendet, das ganz oder teilweise aus einem festen, inerten, faserigen Material besteht und das bevorzugt von der zu behandelnden Flüssigkeit benetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als faseriges Material mit einer hydrophoben Oberfläche eine Faser aus Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol oder Polytetrafluorethylen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als faseriges Material mit einer hydrophilen Oberfläche eine Faser aus Glas, Metall oder Hochofenschlacke verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Durchmesser der Fasern in dem Kontaktbett 0,3 mm oder weniger beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 863 534.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen