DE1470530C - Verfahren zum Abtrennen geradkettiger Kohlenwasserstoffe mit mehr als 10 Kohlen Stoffatomen im Molekül aus Gemischen - Google Patents
Verfahren zum Abtrennen geradkettiger Kohlenwasserstoffe mit mehr als 10 Kohlen Stoffatomen im Molekül aus GemischenInfo
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Description
Die Erfindung betrifift ein Verfahren zum Abtrennen keit der Adsorptionsverbindung zwischen dem Adgeradkettiger
Kohlenwasserstoffe mit mehr als 10 Koh- sorptionsmittel und einem gleichzeitig an dem Adlenstoffatomen
aus Kohlenwasserstoffgemischen durch sorptionsmittel adsorbierten normalen Kohlenwasserselektive
Adsorption an Molekularsieben und nach- stoff herabgesetzt wird. Diese Verringerung .der
folgende Desorption unter Verwendung eines vom 5 Festigkeit der Adsörptionsverbindung erleichtert die
Molekularsieb adsorbierbaren Verdrängungsmittels. Bewegung der adsorbierten normalen Kohlenwasser-
Es ist bereits bekannt, Erdölgemische, die normale stoffe von einer Stelle des Adsorptionsmittels zur
Kohlenwasserstoffe mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen anderen. Die Moleküle des normalen Kohlenwasserim
Molekül haben, zu zerlegen. Die Trennverfahren, stoffes treten daher bei der Adsorption schneller in
mit deren Hilfe man die Trennung normaler Kohlen- io das Molekularsieb ein. Ferner erleichtert die Ver-Wasserstoffe
von Isomeren und Aromaten unter Ver- minderung der Festigkeit der Adsorptionsbindung
wendung von Molekularsieben durchführt, gestatten auch die Desorption der normalen Kohlenwasserstoffe,
auch selektive Trennvorgänge. Dabei wurde auch Die Menge der Verdrängungsmittel, die zusammen
schon Ammoniak und Methylamin als Verdrängungs- mit der Beschickung eingeführt wird, richtet sich nach
mittel bei der Desorption verwendet. Jedoch ergeben 15 dem Molekulargewichtsbereich der zu adsorbierenden
sich große Schwierigkeiten bei der Zerlegung von normalen Kohlenwasserstoffe, dem jeweiligen Ver- ■·
Erdölgemischen, die Kohlenwasserstoffe mit mehr als drängungsmedium sowie der Temperatur und dem
10 Kohlenstoffatomen im Molekül enthalten. Die Druck bei der Adsorption und bei der Desorption.
Adsorptionsgeschwindigkeit oberhalb dieser Grenze Nachdem das Adsorptionsmittel mit den kleinen,
ist sehr niedrig. Infolgedessen mußte man bei hohen ao fest gebundenen Molekülen des Verdrängungsmediums .Temperaturen
arbeiten, bei denen eine Spaltung vorbeladen ist, wird die Beschickung zugeführt. Wenn
erfolgte und unwirtschaftlich niedrigere Strömungs- man nun der Beschickung kein Verdrängungsmedium (
geschwindigkeiten erforderlich waren. zusetzt, werden die Moleküle des Verdrängungs-
Die Desorption des gesättigten Adsorptionsmittels mediums teilweise von den großen Molekülen der
wird um so schwieriger, je höher der Siedepunkt der 35 normalen Kohlenwasserstoffe ausgetrieben und treten
»adsorbierten normalen Kohlenwasserstoffe liegt. Bei zusammen mit dem iiichtadsorbierten Teil der Beeinem
Ausgangsgut, welches normale Kohlenwasser- schickung, d. h. den nichtnormalen Kohlenwasserstoffe
mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen im Molekül stoffen, aus der Adsorptionszone aus. Hierdurch wird
enthält, wird die Schwierigkeit der Desorption noch die Adsorption langsamer und unvollständiger und,
durch die Spaltung erhöht. Die Spaltung erfolgt leicht, 3° wie sich aus dem nachfolgenden Beispiel 1 ergibt, die
da man mit hohen Desorptionstemperaturen und Desorption schwieriger. Führt man aber das Verlängeren
Verweilzeiten bei der Adsorption arbeiten drängungsmittel zusammen mit der Beschickung in
muß. Durch die Spaltung werden Koks und Poly- die Adsorptionszone ein, so wird dadurch die Ausmerisate
gebildet, die sich nur äußerst schwierig von treibung der zur Vorbeladung verwendeten Moleküle
den Adsorptionsmitteln entfernen lassen. 35 des Verdrängungsmediums verhindert, da das an dem
Diese Schwierigkeiten werden nun vorteilhaft nach Adsorptionsmittel adsorbierte Verdrängungsmedium
der Erfindung dadurch überwunden, daß man das sich dem Gleichgewichtszustand mit der Beschickung
Kohlenwasserstoff gemisch in Mischung mit einem annähert. Daher werden in diesem Falle die zur Vormindestens
eine polare Bindung aufweisenden Ver- beladung verwendeten Moleküle bei der Adsorption
drängungsmittel, nämlich Ammoniak, Methylamin, 40 nicht ausgetrieben und können während der ganzen
Methylchlorid, Äthylchlorid, Methylfluorid, Kohlen- Adsorptionsstufe sowie auch während der nachdioxyd
oder Schwefeldioxyd, in eine Molekularsieb- folgenden Desorptionsstufe ihre volle Wirkung entzone
einleitet, aus dieser einen die nicht adsorbierten falten. Am Ende der Adsorptionsstufe sollen noch
Kohlenwasserstoffe sowie Verdrängungsmittel ent- etwa 0,5 bis 5,0 Gewichtsprozent Verdrängungshaltenden
Strom abzieht und nachfolgend die adsor- 45 medium, bezogen auf die Gewichtsmenge des Adsorpbierten
geradkettigen Kohlenwasserstoffe durch Ein- tionsmittsls, adsorbiert sein.
führen von Verdrängungsmittel in die Molekularsieb- Die Desorption · durch Verdrängung der großen
zone desorbiert. Moleküle der normalen Kohlenwasserstoffe erfolgt
Vorzugsweise sättigt man die Molekularsiebzone vor vorzugsweise mit HiKe des gleichen Verdrängungsdem
Einleiten des Kohlenwasserstoff gemisches mit 5° mediums, welches zusammen mit der Beschickung
dem Verdrängungsmittel. Als Verdrängungsmittel wer- eingeführt wird.
den besonders Ammoniak, Methylamin, Methyl- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf
ch.lorid', Äthylchlorid, Methylfluorid, Kohlendioxyd F i g. 1 Bezug genommen, in der das erfindungs-.
oder Schwefeldioxyd, vorzugsweise jedoch Ammoniak gemäße Verfahren schematisch dargestellt ist. Die
verwendet. 55 beiden Adsorptionszonen 1 und 2 enthalten Linde-
Zweckmäßigerweise vermischt man das Kohlen- SA-Molekularsiebe. In Verbindung mit den beiden
Wasserstoff gemisch vor dem Einleiten in die Mole- Adsorptionszonen sind die Trimmerzonen 3 und 4
kularsiebzone, bezogen auf sein Gewicht, mit 0,5 bis vorgesehen, die Molekularsiebe einer Porengröße von
70, vorzugsweise mit 5 bis 500/o Verdrängungsmittel, 3,6 bis 4,6 A enthalten. Normale Paraffine und Olefine
wobei man vorteilhafterweise das Kohlenwasserstoff- 60 werden ki den Trimmerzonen 3 und 4 nicht adsorbiert,
gemisch zum Vermischen mit dem Verdrängungsmittel Bei der Adsorption wird eine Kohlenwasserstoffdurch
ein mit Verdrängungsmittel beladenes, die beschickung, die schwere normale Kohlenwasserstoffe
Kohlenwasserstoffmoleküle nichtadsorbierendes Mole- enthält, durch Leitung 5 der Trimmerzone 3 zugeführt.
kularsieb-Trimmerbett leitet. Sowohl in der Trimmerzone 3 als auch in der Adsorp-
Es wurde gefunden, daß durch die Gegenwart von 65 tionszone 1 ist zuvor Ammoniak adsorbiert worden.
• kleinen Molekülen, die als Verdrängungsmedien ver- Wenn nun die Beschickung durch die Trimmerzone 3
wendet werden, z. B. Ammoniakmolekülen, wenn sie strömt, wird der Partialdruck des Ammoniaks stark
an den Adsorptionsmitteln adsorbiert sind, die Festig- vermindert, und das Ammoniak wird aus dem Trim-
merbett desorbiert und mischt sich der Beschickung
bei. Die Beschickung, die nun Ammoniak; enthält,
tritt in die Adsorptionszone 1 ein, wo die normalen Kohlenwasserstoffe adsorbiert werden. Der nichtadsorbierte
Teil der Beschickung (der als Molekularsiebdurchlauf bezeichnet wird) und das Ammoniak
treten aus der Adsorptionszone 1 durch Leitung 6 aus 'und gelangen in den Destillierturm7. Im Destillierturm
7. wird der Molekularsiebdurchlauf durch Leitung 8 aus dem System abgezogen, und das Ammoniak
wird durch Leitung 9 der Adsorptionszone 2 zugeführt. Die Adsorptionszone 2 ist während der vorhergehenden
Adsorptionsstufe mit schweren normalen Kohlenwasserstoffen gesättigt worden und soll nun
desorbiert werden. Die Desorption erfolgt mit Hilfe des Ammoniaks als Verdräagungsmedium, welches
durch Leitung 9 eintritt. Das Ammoniak verdrängt die schweren normalen Kohlenwasserstoffe aus der
Adsorptionszone 2, und diese strömen durch das
Trimmerbett 4 und werden aus dem System durch *>
Leitung 10 abgezogen. Dabei wird das Ammoniak an dem Adsorptionsmittel der Zone 2 adsorbiert, während
das überschüssige Ammoniak in dem Trimmerbett 4 adsorbiert wird. Infolgedessen tritt kein Ammoniak
aus dem System aus. Nach Entfernung aller schweren »5
normalen Kohlenwasserstoffe (Desorbat) durch Leitung 10 befindet sich die Adsorptionszone 2 wieder in
einem zur Adsorption geeigneten Zustand, und die Beschickung wird durch Leitung 10 zugeführt, indem
die Strömungsrichtung umgekehrt wird. Wenn der 3» Adsorptionsdruck größer ist als der Desorptionsdruck,
braucht man keinen Kompressor zu verwenden, um das Ammoniak aus dem Destillierturm durch
die auf Desorption geschaltete Adsorptionszone zu treiben. --'. /.../,:-■■ --,..V. .-....',,'..... "
Infolge der Anordnung der Trimmerbetten entfällt die Notwendigkeit, das Ammoniak aus dem Desorbat
durch Destillation zurückzugewinnen. Außerdem wird infolge der Spülwirkung der Beschickung bei der Einführung
in das Trimmerbett der Zusatz von Ammoniak zur Beschickung von außen her entbehrlich.
Das Trimmerbett enthält ein Molekularsieb, welches nur die kleinen Moleküle des Spülmediums, jedoch
nicht die größeren Moleküle des Adsorbats adsorbiert. Die Erfindung ist daher auf Trennvorgänge anwendbar,
die mit Molekularsieben der Typen X und A durchgeführt
werden. ;-
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Ammoniak als Desprptionsmedium beschränkt; Der
Grundgedanke der Erfindung liegt darin, daß durch Vorbeladung des Molekularsiebes mit einem Verdrängungsmedium
und durch Einführung des Verdrängungsmediums zusammen mit der Beschickung
die Adsorptionsgeschwindigkeit bedeutend gesteigert und die nachfolgende Desorption beträchtlich erleichtert
wird. Verwendet man als Desorptionsmedium den gleichen Stoff, der auch zur Vorbeladung des
Molekularsiebes verwendet und zusammen mit der Beschickung zugeführt wird, so wird die besondere
Vorbeladung des Adsorptionsmittels vor jeder Adsorptionsstufe entbehrlich, weil sich dann das Desorptionsmedium
nach der Desorption bereits an dem Adsorptionsmittel adsorbiert befindet.
Die allgemeine Arbeitsweise und die bevorzugten Bedingungen für die Adsorption und Desorption
ergeben sich aus der folgenden Tabelle.
Adsorption
Temperatur, 0C :
Druck, ata
Beschickungsgeschwindigkeit, Gewichtsteile je
Gewichtsteil je Stunde
Gewichtsteil je Stunde
Desorption
Temperatur, 0C ... .. ...
Druck, ata ...
Spülgeschwindigkeit, Gewichtsteile je Gewichtsteil je Stunde * j
260 bis 427
0 bis 6,8
0 bis 6,8
0,1 bis 10
260 bis 427
0 bis 6,8
0 bis 6,8
0,01 bis 2,0 ,
315 bis 371
- 1 bis 3,4
- 1 bis 3,4
0,25 bis 5s0
315 bis 371
1 bis 3,4
1 bis 3,4
0,1 bis 1,0
' Beispiel 1
Die Schwierigkeit der Desorption bei den bekannten Verfahren wird durch den folgenden Versuch erläutert.
Ein Hamburger Gasöl vom Siedebereich 160 bis 399°C wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von
3 Raumteilen Dampf je Raumteil je Stunde bei einer Temperatur von 427 0C in eine Adsorptionszone eingeleitet,
die ein Molekularsieb von der Porengröße 5 A enthielt. Diese Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit
sind für eine ausreichende Adsorption der normalen Kohlenwasserstoffe genügend. Die adsorbierten
normalen Kohlenwasserstoffe wurden dann durch Verdrängung mit Ammoniak bei 427° C desorbiert.
Selbst unter diesen äußerst scharfen Desorptionsbedingungen ließen sich nicht einmal 40% des
adsorbierten Materials von dem Molekularsieb entfernen.
Die Vorteile deY Adsorption unter gleichzeitiger Zufuhr eines Venlrängungsmediums zusammen mit
der Beschickung ergeben sich deutlich, wenn aus einer aus einem Kuwait-Rohöl stammenden Fraktion von
einer mittleren Siedelage von 204 bis 3710C das Wachs (C11- bis C25-n-Paraffine) unter Verwendung
von Ammoniak als Verdrängungsmedium adsorbiert wird. Dies wird an Hand der folgenden drei Beispiele
erläutert.
B e i s ρ ie I 2
Die η-Paraffine wurden aus einem Destillat mittlerer Siedelage an einem frischen 5A-Molekularsieb in der
Dampfphase bei 315°C und einem absoluten Druck
von 100 mm Hg adsorbiert, indem das Destillat in der
Dampfphase in .eine Adsorptionszone eingeleitet .wurde,-die ein 5 A-Molekularsieb enthielt. Die Zufuhrgeschwindigkeit
betrug 1,3 Gewichtsteile Destillat je Gewichtsteil Molekularsieb je Stunde. Nach einem
Durchsatz von 0,35 Gewichtsteilen Destillat je Gewichtsteil Molekularsieb betrug der Stockpunkt des
Molekularsiebdurchlaufs —6,7° C, während der Stockpunkt des Destillates mittlerer Siedelage ursprünglich
vor Behandlung mit dem Molekularsieb +4,4° C betrug. Die mit Hilfe eines Ammoniaküberschusses
bei 315° C desorbierte Wachsmenge betrug 7,0 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteüe Molekularsieb.
Bei spi el 3
Das Molekularsieb wird zunächst mit Ammoniak
bei 315° C und einem absoluten Druck von 100 mm Hg vorbeladen. Dann wird die Adsorption gemäß Beispiel
2 durchgeführt. In diesem Falle beträgt der
Stockpunkt des Molekularsiebdurchlaufs —12,2° C, liegt also um 5,50C niedriger als gemäß Beispiel 2.
Dies ist auf die Anwesenheit von Ammoniak bei der Absorption zurückzuführen. Die mit einem Überschuß
von Ammoniak bei 315°C desorbierte /Wachsmenge betrug in diesem Falle 8,0 Gewichtsteüe je 100 Gewichtsteile
Molekularsieb.
B ei sp iel 4
.^Dieses Beispiel erläutert das erfindungsgemäße Verfahren.
Das Molekularsieb wird, wie im Beispiel 3, mit Ammoniak vorbeladen, die Adsorption wird
jedoch unter Zusatz von 5,7 Gewichtsprozent Ammoniak zu dem sonst in der gleichen Weise über das
Molekularsieb geleiteten Destillat durchgeführt. Der Stockpunkt des Molekularsiebdurchlaufs beträgt in
diesem Falle —23,3°C, liegt also um 11,10C unter
dem gemäß Beispiel 3 erzielten Stockpunkt und Um 16,60C unter dem gemäß Beispiel 2 erzielten Stockpunkt.
Der technische Fortschritt gegenüber dem Beispiel 3 beruht auf der Anwesenheit von Ammoniak
in der Beschickung, wodurch eine größere Menge von Ammoniak während der ganzen Adsorption:: dauer an
dem Bett adsorbiert bleibt. Die Menge des mit einem Ubersphuß von Ammoniak bei 315° C desorbierten
Wachses beträgt in diesem Fall 8,4 Gewichtsteile je Gewichtsteile Molekularsieb. Die Ergebnisse der
tetzten drei Beispiele sind graphisch in F i g. 2 dargestellt. .
Claims (4)
1. Verfahren zum Abtrennen geradkettiger
Kohlenwasserstoffe mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen aus Kohlenwasserstoffgemischen durch
selektive Adsorption an Molekularsieben und nachfolgende Desorption unter Verwendung eines
vom Molekularsieb adsorbierbaren Verdrangungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß
man das Kohlenwasserstoffgemisch in Mischung mit mindestens eine polare Bindung aufweisenden
Verdrängungsmitteln, nämlich Ammoniak, Me-. thylamin, Methylchlorid, Äthylchlorid, Methyl-
ao fluorid, Kohlendioxyd oder Schwefeldioxyd, in eine
Molekularsiebzone einleitet, aus dieser einen die nichtadsorbierten Kohlenwasserstoffe sowie Verdrängungsmittel
enthaltenden Strom abzieht und nachfolgend die adsorbierten geradkettigen Kohlen-
a5 Wasserstoffe durch Einführen von Verdrängungsmittel
in die Molekularsiebzone desorbiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Molekularsiebzone vor dem
Einleiten des Kohlenwasserstoffgemisches mit dem Verdrängungsmittel sättigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kohlenwasserstoffgemisch
vor dem Einleiten in die Molekularsiebzone, bezogen auf sein Gewicht, mit 0,5 bis 70,
vorzugsweise 5 bis 50°/o Verdrängungsmittel vermischt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kohlenwasserstoffgemisch zum Vermischen mit dem Verdrängungs-
mittel durch ein mit Verdrängungsmittel beladenes, die Kohlenwasserstoffmoleküle nichtadsorbierendes
Molekularsieb-Trimmerbett leitet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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