DE1545415C2 - Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents
Verfahren zur Umwandlung von KohlenwasserstoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, bei dem man die
Kohlenwasserstoffe und ein wasserstoffreiches Gas in eine Reaktionszone einführt, in der Reaktionszone in
Gegenwart von Wasserstoff und einem Katalysator die Umwandlung der Kohlenwasserstoffe herbeiführt,
das sich ergebende Reaktionsgemisch aus der Reaktionszone abzieht, kühlt und in einem Abscheider
in eine flüssige Fraktion und eine wasserstoff- ' haltige Dämpfefraktion trennt und einen Teil dieser
Dämpfefraktion unter Zusatz von wasserstoffhaltigem Gas aus anderer Quelle zur Reaktionszone zu- ·
rückführt.
In der erdölverarbeitenden Industrie werden zur Herstellung verbesserter Kraft- und Brennstoffe zahlreiche
Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren in Gegenwart von wasserstoffhaltigen Gasen durchgeführt.
Hierzu gehören insbesondere katalytische Verfahren, wie die Alkylierung, Reformierung, Krackung
und Isomerisierung. Die Isomerisierung dient beispielsweise zur Erzeugung von Isoparaffinen, die
nachfolgend mit Olefinen zu hochklopffesten Motor-. brennstofffraktionen umgesetzt werden. Bei vielen
derartigen Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren, z. B. bei- der Isomerisierung, ist die Aktivität der
Katalysatoren so hoch, daß sie Zersetzungsreaktionen zusammen mit den erwünschten Reaktionen herbeiführen,
so. daß die endgültige Ausbeute an dem erwünschten Produkt verringert wird. Durch Zuführung
von Wasserstoff zu der Reaktionszone gelingt es, Zersetzungs- und unkontrollierte Krackreaktionen
zurückzudrängen oder zu beseitigen. Derartige Verfahren arbeiten bei verhältnismäßig hohen Temperaturen,
und eine der Wirkungen des Wasserstoffs besteht darin, die Koksbildung und -abscheidung auf
dem Katalysator, der gewöhnlich eine Hydrierkomponente und einen sauer wirkenden Träger umfaßt, zurückzudrängen.
Darüber hinaus spielt der Wasserstoff häufig eine wichtige Rolle im Reaktionsmechanismus,
z. B. bei der Hydroisomerisierung, d. h. der Isomerisierung in Anwesenheit von Wasserstoff.
Da viele der in Anwesenheit von Wasserstoff durchgeführten Umsetzungen mehr oder weniger
große Mengen an Wasserstoff verbrauchen, muß zur Ergänzung Wasserstoff oder ein wasserstoffhaltiges
Gas zugeführt werden. Es hat sich sowohl unter praktischen als auch wirtschaftlichen Gesichtspunkten
als zweckmäßig erwiesen, für diesen Zweck so weitgehend wie möglich Abgasströme aus anderen
Raffinerieanlagen zu verwenden. Beispielsweise wird häufig der wasserstoffhältige Gasstrom aus einem
Reformierverfahren, bei dem insgesamt gesehen Wasserstoff erzeugt wird, als Wasserstoffquelle benutzt.
So ist es beispielsweise bekannt (britische Patentschrift 950 396), bei einem Verfahren zur Herstellung
eines flüssigen Kohlenwasserstoffgemisches zur Verwendung als Motorenbenzin oder als Mischkomponente
für Motorenbenzin zur Ergänzung des verbrauchten Wasserstoffs das wasserstoffhaltige Gas aus
einer Reformieranlage einer Hydroisomerisierungsbehandlung zuzuführen. Das wasserstoffhaltige Ergänzungsgas,
das beispielsweise aus einem Abscheider der Reformieranlage, in dem das mischphasige
Reaktionsprodukt in einen Gasanteil und einen flüssigen Anteil getrennt wird, zugeleitet werden kann,
wird direkt in den Hydroisomerisierungsreaktor bzw. den zum Hydroisomerisierungsreaktor fließenden
Kohlenwasserstoffstrom eingemischt. Das wasserstoffhaltige Ergänzungsgas kann auch aus anderen Quellen
herrühren, es erfolgt jedoch immer eine direkte Zuführung zu dem Hydroisomerisierungsreaktor oder
dem zufließenden Kohlenwasserstoffstrom. Das wasserstoffhaltige Ergänzungsgas führt.also sämtliche in
ihm enthaltenen Begleitgase,, wie Methan, Äthan usw., mit in die Reaktionszone, sofern keine zusätzlichen
kostspieligen Reinigungseinrichtungen zur Abtrennung derartiger Begleitgase vorgesehen werden.
Diese Begleitgase sind im Hinblick auf die angestrebten Reaktionen, die Reinhaltung des Katalysators
usw. an und für sich unerwünscht, ihre Mitführung in verhältnismäßig großen Mengen wurde jedoch
bisher — zur Vermeidung kostspieliger Reinigungseinrichtungen — gewöhnlich in Kauf genommen.
Bei zahlreichen weiteren Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren in Anwesenheit von Wasserstoff
(USA.-Patentschriften 2761819, 2 834 823, 2 915 571, 3 078 323, 3 116 232, 3 131235) wird das
zur Ergänzung des verbrauchten Wasserstoffs dienende wasserstoffhaltige Gas in ähnlicher Weise, d. h.
direkt zu der Reaktionszone, zugeführt. Der Stand / der Technik zeigt also, daß es trotz umfangreicher
Arbeiten auf diesem Gebiet bisher allgemein für angezeigt angesehen wurde, das wasserstoffhaltige Ergänzungsgas
direkt in den Reaktor bzw. das zum Reaktor fließende Einsatzmaterial einzuführen.
Bei einem anderen bekannten Isomerisierungsverfahren
(britische Patentschrift 876 462) finden sich überhaupt keine Angaben über die Einführung eines
wasserstoffhaltigen Ergänzungsgasstroms in das Reaktionssystem. ..·'.■
Es hat sich gezeigt, daß die in Gegenwart
von Wasserstoff durchgeführten Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren
in vielen Fällen empfindlich auf die Reinheit des anwesenden wasserstoffhaltigen
Gases, wobei unter Reinheit hier der Gehalt dieses Gases an Wasserstoff im Verhältnis zu den übrigen Begleitgasen,
wie Methan, Äthan usw., zu verstehen ist, ansprechen. Dabei gilt durchweg, daß "jede Erhöhung
der Wasserstoffreinheit, d.h. Erhöhung des Wasserstoffgehalts in dem dem Reaktor zugeführten
Gas, eine wesentliche Verbesserung der gesamten , Verfahrensführung, z.B. hinsichtlich Koksabschei- l
dung, Reinhaltung des Katalysators, Lebensdauer des Katalysators, Bevorzugung der gewünschten Reaktionen
usw., mit sich bringt. Auf dem Fachgebiet wird daher jede Erhöhung des Wasserstoffgehalts als maßgeblicher
Fortschritt gewertet. ■·■■''■. · .·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren der angegebenen
Art eine Arbeitsweise zu schaffen, die es ermöglicht, den Wassefstoffgehalt des wasserstoffhaltigen
Ergänzungsgases, das letztlich der Reaktionszone für die Kohlenwasserstoffumwandlung zugeführt wird,
in einer verfahrenstechnisch einfachen und wirksamen und gleichzeitig billigen Weise durch eine
zwanglos in das Verfahren selbst eingefügte Maßnahme beträchtlich zu erhöhen und hierdurch die
Notwendigkeit zur Zuführung eines wasserstoffhaltigen Gases hoher Reinheit, d. h. hohen Wasserstoffgehalts,
aus der äußeren Quelle zu beseitigen.
. Diese Aufgabe wird bei einem Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren
der eingangs angegebenen Art, d. h. einem Verfahren, bei dem man die Kohlenwasserstoffe
und ein wasserstoff reiches Gas in eine Reaktionszone einführt, in der Reaktionszone in
Gegenwart von Wasserstoff und einem Katalysator
die Umwandlung der Kohlenwasserstoffe herbeiführt, das sich ergebende Reaktionsgemisch aus der Reaktionszone
abzieht, kühlt und in einem Abscheider in eine flüssige Fraktion und eine wasserstoff haltige
Dämpfefraktion trennt und einen Teil dieser Dämpfefraktion unter Zusatz von wasserstoffhaltigem Gas
aus anderer Quelle zur Reaktionszone zurückführt, dadurch-gelöst, daß man das Reaktionsgemisch vor
seinem Eintritt in den Abscheider mit einem Wasserstoff und gasförmige Kohlenwasserstoffe enthaltenden
Ergänzungsgas vermischt, die aus diesem Gemisch . im Abscheider anfallende Dämpfefraktipn zunächst
auf eine Temperatur unter etwa 5° C kühlt, die so gekühlte Dämpfefraktion dann in einem zweiten Abscheider
in eine zweite flüssige Fraktion und eine gasförmige Fraktion, die einen höheren Gehalt an Wasserstoff
als das Ergänzungsgas aufweist, trennt und diese gasförmige Fraktion aus dem zweiten Abscheider
als das wasserstoffreiche Gas der Reaktionszone zuführt, während man die flüssigen Fraktionen aus
den getrennten-Abscheidern abzieht und. aus dem Verfahren abführt.
Vorzugsweise wird mit dem Reaktionsgemisch vor seinem Eintritt in den ersten Abscheider ein wasserstoffhaltiges
Ergänzungsgas vermischt, das einen überwiegenden Anteil an Wasserstoff und einen geringeren
Anteil an unter Normalbedingungen gasförmigen . Kohlenwasserstoffen umfaßt.
Zweckmäßig wird die in dem ersten Abscheider abgetrennte Dämpfefraktion vor der Kühlung einem
indirekten Wärmeaustausch mit der aus dem zweiten Abscheider abgezogenen gasförmigen Fraktion unterworfen.
'
Die aus dem zweiten Abscheider abgezogene gasförmige Fraktion kann zweckmäßig mit den in die
Reaktionszone einzuführenden Kohlenwasserstoffen vereinigt werden, bevor letztere einem indirekten
Wärmeaustausch mit dem aus der Reaktionszone abgezogenen Reaktionsgemisch unterworfen werden.
Wie aus den nachstehenden Erläuterungen noch näher hervorgeht, weist das der Reaktionszone für
die Köhlenwasserstoffumwandlung zugeführte Gas bei dem beschriebenen Verfahren immer einen größeren
Gehalt an Wasserstoff auf als das wasserstoffhaltige Ergänzungsgas, das von einer anderen Raffinerieanlage
in das Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren eingeführt wird. Dabei kommt es bei dem
beschriebenen Verfahren nicht auf den Absolutbetrag des Wasserstoffgehalts des Ergänzungsgases
an, wesentlich ist, daß in jedem Fall eine beträchtliche relative Erhöhung des Wasserstoffgehalts erreicht
wird, was eine maßgebliche Verbesserung bedeutet.
Es können alle nach dem Stand der Technik für derartige Verfahren verwendbaren Gase, z. B. das
Restgas aus einer Reformieranlage oder aus anderen Raffinerieanlagen, eingesetzt werden, wobei aber
— wie sich aus dem Vorstehenden ohne weiteres ergibt — bei gleichem Ergänzungsgas ein höherer Wasserstoffgehalt
des iin. den Reaktor eintretenden Gases
erreicht wird oder für gleichen Wasserstoffgehalt des in den Reaktor eintretenden Gases ein Ergänzungsgas geringeren Wasserstoffgehalts benutzt werden
kann. Beides sind wesentliche technische Vorteile.
Das Verfahren ist allgemein anwendbar auf die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Anwesenheit
von Wasserstoff und einem Umwandlungskatalysator. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die
Isomerisierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen, einschließlich acyclischer Paraffine und cyclischer
Naphthene, und es eignet sich besonders für die Isomerisierung von geradkettigen oder schwach ver-S
zweigten Paraffinen mit vier oder mehr Kohlenstoffatomen je Molekül, z. B. η-Butan, n-Pentan, n-Hexan,
2-Methylpentan, 3-Methylpentan, n-Heptan, 2-Methylhexan,
3-Methylhexan, n-Octan, 2-Methylheptan,
3-Methylheptan, 4-Methylheptan. Cycloparaffine oder
ίο Naphthene, die bei dem Verfahren eingesetzt werden,
sollten mindestens 6 Kohlenstoffatome und 5 Kohlenstoffatome im Ring aufweisen, z. B. Alkylcyclopentane
und Cyclohexane, wie Methylcyclopentan, Cyclohexan, 1,1-Dimethylcyclopentan, 1,2-Dimethylcyclopentan,
!,ß-Dimethylcyclopentan, Methylcyclohexan,
!.,l-Dimethylcyclohexan, 1,2-Dimethylcyclohexan.
Das Verfahren ist genauso anwendbar auf die Umwandlung von Gemischen von
Paraffinen und/oder Naphthenen, z. B/ Gemischen,
wie sie durch selektive Fraktionierung von Straighrun- oder natürlichen Benzinen oder Schwerbenzinen erhalten
werden. Derartige Gemische umfassen sogenannte Pentanfraktionen, Hexanfraktionen, Heptanfraktionen
und Gemische davon. Weiterhin ist das Verfahren anwendbar auf die Isomerisierung von
Olefinen, z. B. die Isomerisierung von 1-Buten zu 2-Buten, die Isomerisierung von 3-Methyl-l-buten zu
2-Methyl-2-buten und ähnliche Qlefinisomerisierungen,
wobei die Arbeitsbedingungen natürlich entsprechend angepaßt werden, da die Neigung der Olefine
zur Hydrierung in Anwesenheit von Wasserstoff und des Katalysators zurückgedrängt werden muß.
Das Verfahren kann auch für die Isomerisierung von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen verwendet
werden, z. B. für die Isomerisierung von Äthylbenzol
zu Xyloleri und die Isomerisierung von n-Propyl-"
benzol zu Methyläthylbenzol.
Das Verfahren ist weiterhin gut geeignet für Kohlenwasserstoffumwandlungen,
wie die Hydrofinierung, Hydrokrackung, Hydroformierung, Hydrodealkylierung,
bei denen der Umwandlungszone Wasserstoff zugeführt wird, da durch die beschriebene Arbeitsweise der Wasserstoffgehalt des wasserstoffhaltigen
Ergänzungsgases aus einer technischen Raffinerie- oder Petrochemieanlage wesentlich erhöht wird.
Als Beispiel sei die Isomerisierung von n-Pentan bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in
Gegenwart von Wasserstoff und einem Isomerisierungskatalysator zusammenfassend erläutert. Sie
kann vorteilhaft durchgeführt werden, indem man das n-Pentan zusammen mit einer in der nachstehend
angegebenen Weise erzeugten gasförmigen Fraktion, die einen höheren Gehalt an Wasserstoff
als das Ergänzungsgas aufweist (nachstehend zur Vereinfachung auch als »wasserstoffreiche gasförmige
Fraktion« bezeichnet), in eine den Isomerisierungskatalysator enthaltende Isomerisierungszone leitet,
dort mindestens einen Teil des n-Pentans isomerisiert, den Ausfluß aus der Isomerisierungszone in Mischung
mit einem Wasserstoff und gasförmige Kohlenwasserstoffe enthaltenden Ergänzungsgas einem ersten Abscheider zuführt, das Gemisch dort in eine an isomerisierten
Kohlenwasserstoffen reiche flüssige Fraktion und eine Dämpfefraktion trennt, die Dämpfe-
fraktion durch eine Kälteeinrichtung leitet und auf eine Temperatur unter etwa 5° C kühlt, die gekühlte
Dämpfefraktion in einen zweiten Abscheider einführt, aus dem zweiten Abscheider eine an isomeri-
sierten Kohlenwasserstoffen reiche flüssige Fraktion
und eine wasserstpffreiche gasförmige Fraktion abzieht, die an isomerisierten Kohlenwasserstoffen
reichen flüssigen Fraktionen aus dem ersten und dem zweiten Abscheider miteinander vereinigt und als
Produkt aus dem Verfahren abzieht und die wasserstoffreiche gasförmige Fraktion aus dem zweiten Abscheider
zurückführt und mit dem der Isomerisierungszone zugeleiteten n-Pentan vereinigt.
Das Verfahren wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein schematisches Fließbild
einer bevorzugten Durchführungsform dargestellt ist, weiter veranschaulicht.
Die Umwandlung des eingesetzten Kohlenwasserstoffs in Anwesenheit von Wasserstoff und einem
Umwandlungskatalysator erfolgt in einer Reaktionszone 8. Das Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial wird
der Reaktionszone 8 durch eine Leitung 1, eine Pumpe 2, eine Leitung 3, einen Wärmeaustauscher 4
für die vereinigte Beschickung, eine Leitung 5 und einen Einsatzmaterialerhitzer 6 zugeführt. Nach Erhitzung
der Beschickung auf die gewünschte Temperatur fließt das Einsatzmaterial durch eine Leitung 7
in die Reaktionszone 8. Eine wasserstoffreiche gasförmige Fraktion, deren Herkunft nachstehend noch
näher beschrieben wird, wird der Kohlenwasserstoffbeschickung vorher über eine Leitung 28 in der Leitung
3 zugemischt. ■ ;
Die Reaktionszone 8 kann von herkömmlicher Art sein und enthält den Katalysator. Vorzugsweise handelt
es sich um einen Reaktor vom adiabatischen Typ, bei dem die Beschickung vor der Einführung
mit der erforderlichen Wärmemenge versehen wird. Der Reaktor kann mit Leitwänden, Böden oder anderen
Hilfseinrichtungen ausgestattet sein. Die erforderliche Wärmemenge wird der vereinigten Beschickung
durch den Wärmeaustauscher 4 und den Einsatzmaterialerhitzer 6 zugeführt. Der Fluß der Reaktionsteilnehmer durch die Reaktionszone kann entweder
in Aufwärtsrichtung oder in Abwärtsrichtung erfolgen. ■.
Bei dem Verfahren können irgendwelche der bekannten Katalysatoren, die zur Katalyse der genannten
Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktionen befähigt sind, verwendet werden. Ein typischer Katalysator für die Isomerisierung von Paraffinkohlenwasserstoffen
umfaßt ζ. B. Aluminiumoxyd, Platin und. etwa 2,0 bis etwa 5,0 Gewichtsprozent gebundenes
Fluor.· Bei dem Aluminiumoxyd handelt es sich vorzugsweise
um synthetisch hergestelltes y-Ahiminiumoxyd von hohem Reinheitsgrad und hoher Oberflächengröße.
Die Umsetzung kann, je nach der im Einzelfall
durchgeführten Kohlenwasserstoffumwandlung, bei unterschiedlichen Bedingungen hinsichtlich Temperatur,
Druck und stündlicher Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durchgeführt werden. Die
Temperatur liegt je nach den angestrebten Umwandlungsreaktionen und dem eingesetzten Katalysator
gewöhnlich im Bereich von etwa 100 bis etwa 8000C
oder darüber, bei der Isomerisierung wird z. B. vorzugsweise in einem Temperaturbereich von etwa
100 bis etwa 5000C gearbeitet. Der Druck sollte so
sein, daß eine Verdampfung der Beschickung zur Reaktionszone eintritt; er kann im Bereich von etwa
Atmosphärendruck bis etwa 350 Atm. oder mehr liegen. Die Raumgeschwindigkeit, d. h. das Volumen
an flüssiger Beschickung je Stunde und je Volumen
an Reaktionsraum, liegt im Bereich von etwa 0,25 bis etwa 100, vorzugsweise im Bereich von etwa 1,0 bis
etwa 20.
Die Zuführung des wasserstoffhaltigen Gases liegt im Bereich von etwa 0,25 bis etwa 10 Mol oder mehr Wasserstoff je Mol Kohlenwasserstoff. Der Wasserstoffverbrauch hängt stark von der im Einzelfall durchgeführten Kohlenwasserstoffumwandlung ab. Bei einem Isomerisierungsverfahren ist er gewöhnlich
Die Zuführung des wasserstoffhaltigen Gases liegt im Bereich von etwa 0,25 bis etwa 10 Mol oder mehr Wasserstoff je Mol Kohlenwasserstoff. Der Wasserstoffverbrauch hängt stark von der im Einzelfall durchgeführten Kohlenwasserstoffumwandlung ab. Bei einem Isomerisierungsverfahren ist er gewöhnlich
ίο recht gering, im Bereich von etwa 5,3 bis etwa 17,81
je Liter Kohlenwasserstpffbeschickung; jedoch kann er, naturgemäß bei anderen Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren,
bei denen im Reaktionsablauf Wasserstoff verbraucht wird, viel größer sein.
Das Wasserstoff und gasförmige Kohlenwasserstoffe enthaltende Ergänzungsgas kann von irgendeiner geeigneten,
im Einzelfall zur Verfügung stehenden Quelle zugeführt werden und mit. verschiedenen
inerten Bestandteilen, wie Stickstoff, Methan, Äthan und/oder Propan, verunreinigt sein. Es wird in jedem
Fall eine wesentliche Steigerung des Wasserstoffe gehalts im Verfahren selbst erreicht, so daß kostspielige
Wasserstoffreinigungseinrichtungen außerhalb des Verfahrens überflüssig sind und trotzdem
as ein optimaler Verfahrensablauf gewährleistet ist.
Nach Ablauf der Umsetzung im Reaktor 8, vorzugsweise aber nicht unbedingt mit einer lO0°/oigen
Umwandlung des Kohlenwasserstoffs, wird das Reaktionsgemisch aus der Reaktionszone über eine Leitung
9 und den Wärmeaustauscher 4 für die vereinigte Beschickung abgezogen. Durch den Wärmeaustausch
mit dem abströmenden Reaktionsgemisch wird die zufließende Beschickung vor ihrem Eintritt in den
Einsatzmaterialerhitzer 6 vorgewärmt, gleichzeitig wird das Reaktionsgemisch gekühlt. Das Reaktionsgemisch
wird dann in einem Kühler 11 weiter auf die gewünschte Verarbeitungstemperatur abgekühlt, bevor
es durch eine Leitung 12 der Vermischung mit dem Wasserstoff und gasförmige Kohlenwasserstoffe
enthaltenden Ergänzungsgas zufließt; letzteres wird über eine Leitung 13, einen Kompressor 14 und eine
Leitung 15 zugeführt. Das Gemisch aus dem Reaktionszonenausfluß und dem Ergänzungsgas fließt in
einen ersten Abscheider 16. In dem Abscheider 16 Qj
werden eine flüssige Fraktion mit den darin angereicherten
umgewandelten Kohlenwasserstoffen und eine Dämpfefraktion voneinander getrennt. Der Abscheider
16 wird gewöhnlich bei einem Druck, der etwa 3,4 Atm. unter dem Reaktordruck liegt, und bei
einer Temperatur von etwa 35 bis 40°"C betrieben. Die flüssige Fraktion fließt vom Abscheider 16 durch
eine Leitung 17 zu einer Produktauslaßleitung 24.
Die Dämpfefraktion aus dem Abscheider 16 wird durch eine Leitung 18 einem Wärmeaustauscher 19
und dann über eine Leitung 20 einer Kühleinrichtung
21 zugeführt, in der sie auf eine Temperatur unter etwa 5°C gekühlt wird. Die gekühlte Dämpfefraktion
fließt durch eine Leitung 22 in einen zweiten Abscheider 23. In dem Abscheider 23 werden eine an
umgewandelten Kohlenwasserstoffen reiche zweite flüssige Fraktion und eine wasserstoffreiche gasförmige Fraktion, die einen höheren Gehalt an Wasserstoff
als das Ergänzungsgas aufweist, voneinander getrennt. Der Abscheider 23 wird bei etwa dem gleichen
Betriebsdruck gehalten wie der Abscheider 16, jedoch bei einer viel tieferen Temperatur. Auch für
den Abscheider 23 werden Temperaturen unter etwa 5°C bevorzugt. Die an umgswandelten Kohlenwas-
serstoffen reiche flüssige Fraktion . wird durch eine
Leitung 24 abgezogen, mit der flüssigen Fraktion aus dem Abscheider 16 vermischt und als Produkt des
Verfahrens fortgeleitet. Die wasserstoffreiche gasförmige Fraktion wird aus dem Abscheider 23 durch
eine Leitung 25 abgezogen und über den Wärmeaustauscher 19 zurückgeführt. Durch den Wärmeaustausch
wird die Dämpfefraktion aus dem Abscheider 16 gekühlt und die wasserstoff reiche gasförmige
Fraktion aus dem Abscheider 23 erwärmt. Letztere fließt dann durch eine Leitung 26 und einen
Gasumwälzkompressor 27 in die Leitung 28, zur Vereinigung mit der durch die Leitung 3 zufließenden
Kohlenwasserstoffbeschickung.
Nachstehend ist das Verfahren am Beispiel einer Isomerisierung in Anwesenheit eines Katalysators,
der Aluminiumoxyd, Platin und gebundenes Halogen enthält, veranschaulicht.
Das Verfahren wurde in der in Verbindung mit der Zeichnung erläuterten Weise durchgeführt. Der Katalysator
bestand aus Aluminiumoxyd mit einem Gehalt von 0,375 Gewichtsprozent Platin und etwa
4,6% gebundenem Fluor. Es wurde ein n-Pentan-Einsatzmaterial mit einer Zusammensetzung von
■94,5 Molprozent n-Pentan, 4,9 Molprozent Isopentan und 0,6 Molprozcnt Cn- und höheren Anteilen isomerisiert.
Das [Zusatzmaterial wurde iii einer Menge von 477 nVVTag .in flüssiger Form durch die Leitung 1
zugeführt und in die Leitung 3 gepumpt. In der Leitung 3 wurde die im Verfahren selbst erzeugte wasserstoflreiche
gasförmige Fraktion zugemischt. Das Gemisch wurde über den Wärmeaustauscher 4 und
die Leitung 5 dem Einsatzmatertalerhitzer 6 zu-• geführt. Die erforderliche Wärme für die Umwandlung
wurde durch den Wärmeaustauscher 4 und den Einsatzmaterialerhitzer 6 zugebracht. Die vereinigte
Beschickung floß dann durch die Leitung 7 zu dem Reaktor 8.
Der Reaktor 8 war mit 4,96 m3 des Katalysators aus Aluminiumoxyd, Platin und gebundenem Fluor
gefüllt. Der Reaktor wurde bei etwa 34 atü und einer Einlaßtemperatur von etwa 382° C betrieben. Es
wurde ein Molverhältnis von Wasserstoff zu Gesamtpentan von 2,0 aufrechterhalten, so daß die dem Reaktor
8 zugeführte vereinigte Beschickung 64,7 Molprozent Wasserstoff, 2,3 Molprozent Methan,
0,4 Molprozent Ätlian, 0,1 Molprozent Propan, 0,1 Molprozent Butane, 2,2 Molprozent Isopentan,
30,1 Molprozent n-Pentan und 0,1 Molprozent C6- und höhere Anteile umfaßte. Die stündliche Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit betrug'
etwa 4,0. Die Reaktionsteilnehmer wurden in Abwärtsfluß durch den Reaktor geleitet. Das ausfließende
Reaktionsgemisch enthielt, in Molprozent, 64,6% Wasserstoff, 2,4% Methan, 0,5% Äthan,
0,3% Propan, 0,3% Butane,· 18,0% Isopentan, 13,8% n-Pentan und 0,1% Cn- und höhere Anteile.
Es floß durch die Leitung9 zum Wärmeaustauscher 4,
wo die Temperatur um mehr als 3500C gesenkt
wurde; gleichzeitig wurde die Temperatur der durch den Wärmeaustauscher 4 fließenden vereinigten Beschickung
um mehr als 2800C gesteigert. Hierdurch wird die insgesamt erforderliche Wärmeleistung des
Einsatzmaterialerhitzers 6 so gering wie möglich gehalten.
Das Reaktionsgemisch wurde dann durch den Kühler 11 geleitet und dort weiter auf etwa 37° C abgekühlt. Danach wurde es in der Leitung 15 mit dem
Ergänzungsgasstrom vermischt. Das Ergänzungsgas wurde dem Verfahren aus einer Reformieranlage
(nicht dargestellt) zugeführt, und enthielt 90,7 Molprozent Wasserstoff, 3,7 Molprozent Methan, 2,7 Molprozent Äthan, 2,2 Molprozent Propan und 0,7 Molprozent Butane. Das Ergänzungsgas wurde mittels
des Hilfskompressors 14 in einer Menge von 3,68· 10u
ίο Normalliter je Tag hei dem Betriebsdruck des AbAbscheiders
16 (etwa 30,6 atü) und mit einer Temperatur von etwa 38° C zugeführt.
In dem Abscheider 16 wurden eine an isomerisiertem Kohlenwasserstoff reiche flüssige Fraktion und
is eine Dämpfefraktion voneinander getrennt. Die flüssige
Fraktion, 46,9 ms/Tag, wurde durch die Leitung
17 abgezogen, ihre Zusammensetzung, in Molprozent, betrug 2,0% Wasserstoff, 0,8% Methan, 0,8% Äthan,
1,0% Propan, 1,3% Butane, 56,3% Isopentan und
37,8% n-Pentan. Diese flüssige Fraktion wurde mit der in der nachstehend beschriebenen Weise aus dem
Abscheider 23 erhaltenen zweiten flüssigen Fraktion vermischt.
Die Dämpfefraktion wurde über die Leitung 18 dem Wärmeaustauscher 19 und dann der Kühleinrichtung
21 zugeführt. Ihre Zusammensetzung betrug, in Molprozent, 90,6% Wasserstoff, 3,1% Methan,
0,5% Äthan, 0,2% Propan, 0,1 % Butane, 3,4% Isopentan und 2,1% n-Pentan. Die Kühleinrichtung 21
hatte eine Kälteleistung von 142 800 kcal/h und kühlte die Dämpfefraktion aus dem Abscheider 16
auf etwa 4,4° C ab. Die gekühlte Dämpfefraktion wurde dann durch die Leitung 22 dem Abscheider 23
zugeführt, der bei etwa 30,3 atü und einer Temperatür unter etwa 5°C gehalten wurde. ;
In dem Abscheider 23 wurde eine an dem isomerisierten Kohlenwasserstoff reiche zweite flüssige Fraktion von einer wasserstoffreichen gasförmigen Fraktion,
die einen höheren Gehalt an Wasserstoff als das Ergänzungsgas aufwies, getrennt. Die flüssige Fraktion,
deren Menge 438 nWTag betrug, wurde über die Leitung 24 abgezogen und mit der flüssigen Fraktion
aus dem Abscheider 16 vereinigt, so daß insgesamt 484,9 m3 flüssiges Produkt je Tag. aus dem
Verfahren abgezogen wurden. Die Zusammensetzung des .flüssigen Gesamtprodukts betrug, in Molprozent,
2,4% Wasserstoff, 0,6% Methan, 0,5% Äthan, 0,6% Propan, 0,8% Butane, 53,5% Isopentan,
41,3% n-Pentan und 0,3% C6- und höhere Anteile.
Dieses Produkt wurde dann (in einer nicht dargestellten Einrichtung) weiterfraktioniert, um das Isopenfan
zu gewinnen.
Die wasserstoffreiche gasförmige Fraktion wurde aus dem Abscheider 23 durch die Leitung 25 dem
Wärmeaustauscher 19 zugeführt und dort im Wärmeaustausch gegen die Dämpfefraktion aus dem Abscheider
16 erwärmt. Hierdurch wird die erforderliche Kälteleistung der Kühleinrichtung 21 für die
Kühlung der vom Abscheider 16 zum Abscheider 23 fließenden Dämpfefraktion verringert und gleichzeitig
der wasserstoffreichen gasförmigen Fraktion vor deren Verdichtung auf den zur Rückführung in die
Isomerisierungszone erforderlichen Reaktordruck Wärme zugeführt. Die wasserstoflreiche gasförmige
Fraktion hatte folgende Zusammensetzung, in Molprozent: 94,5% Wasserstoff, 3,3% Methan, 0,5%
Äthan, 0,2% Propan, 1,0% Isopentan und 0,5% n-Pentan.
. 00^050/111
Durch tue erläuterte Verfahrensweise ist also der
Wasserstoffgehalt des zum Reaktor fließenden Gases von 90,7 Molprozent, d. h. dem ursprünglichen Gehalt
des Ergänzungsgases, auf 94,5 Molprozent gebracht worden. Der Katalysator kommt somit bei
Anwendung des Verfahrens nur mit einer sehr was- ' serstoffreichen gasförmigen Fraktion in Berührung,
nicht aber mit dem eine beträchtlich geringere Wassersioffreinheitaufweisenden
Ergänzungsgas. Dies führt dazu, daß der Katalysator in wesentlich geringerem Maße einer Desaktivierung durch Teer- und
Koksbildung ausgesetzt ist, und praktisch wird keine oder keine nennenswerte Katalysatordesaktivierung
beobachtet. Weiterhin ist es nicht mehr notwendig, eine äußere Quelle für Wasserstoff hoher Reinheit
oder äußere Wasserstoffreinigungseinrichtungen vorzusehen, da das Verfahren in sich selbst eine Quelle
für Wasserstoff hoher Reinheit schafft. Hierdurch wird ein technisch sehr wirksamer und wirtschaftlicher
Betrieb erreicht.
Claims (4)
1. Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, bei dem man die Kohlenwasserstoffe
und ein wasserstoffreiches Gas in eine Reaktionszone einführt, in der Reaktionszone in
Gegenwart von Wasserstoff und einem Katalysa^ tor die Umwandlung der Kohlenwasserstoffe herbeiführt,
das sich ergebende Reaktionsgemisch aus der Reaktionszone' abzieht, kühlt und in
einem Abscheider in eine flüssige Fraktion und eine wasserstoffhaltige Dämpfefraktion trennt
und einen Teil dieser Dämpfefraktion unter Zusatz von wasserstoffhaltigem Gas aus anderer
Quelle zur Reaktionszone zurückführt, dadurch gekennzeichnet, daß man das Re- "
aktionsgemisch vor seinem Eintritt in den Abscheider mit einem Wasserstoff und gasförmige
Kohlenwasserstoffe enthaltenden Ergänzungsgas vermischt, die aus diesem Gemisch im Abscheider
anfallende Dämpfefraktion zunächst auf eine Temperatur unter etwa 5° C kühlt, die so gekühlte
Dämpfefraktion dann in einem zweiten Abscheider in eine zweite flüssige Fraktion und
eine gasförmige Fraktion, die einen höheren Gehalt an Wasserstoff als das Ergänzungsgas aufweist,
trennt und diese gasförmige Fraktion aus dem zweiten Abscheider als das wasserstoffreiche
Gas der Reaktionszone zuführt, während man die flüssigen Fraktionen aus den getrennten Abscheidern
abzieht und aus dem Verfahren abführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem Reaktionsgemisch
vor seinem Eintritt in den ersten Abscheider ein wasserstoff haltiges Ergänzungsgas
vermischt, das einen überwiegenden Anteil an Wasserstoff und einen geringeren Anteil an unter
Normalbedingungen gasförmigen Kohlenwasserstoffen umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die in dem ersten Abscheider
abgetrennte Dämpfefraktion vor der Kühlung einem indirekten Wärmeaustausch mit der aus dem zweiten Abscheider abgezogenen
gasförmigen Fraktion unterwirft.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus
dem zweiten Abscheider abgezogene gasförmige Fraktion mit den in die Reaktionszone einzuführenden
Kohlenwasserstoffen vereinigt, bevor letztere einem indirekten Wärmeaustausch mit dem
aus der Reaktionszone abgezogenen Reaktionsgemisch unterworfen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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---|---|---|---|
AU13102/66A AU409931B2 (en) | 1966-10-26 | 1966-10-26 | Process for converting hydrocarbons inthe presence of hydrogen |
FR81722A FR1497887A (fr) | 1966-10-27 | 1966-10-27 | Procédé de conversion des hydrocarbures en présence d'hydrogène |
DEU0013219 | 1966-10-28 | ||
NL666615340A NL151040B (nl) | 1966-10-26 | 1966-10-31 | Werkwijze voor de omzetting van koolwaterstoffen. |
Publications (2)
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---|---|
DE1545415B1 DE1545415B1 (de) | 1970-05-06 |
DE1545415C2 true DE1545415C2 (de) | 1970-12-10 |
Family
ID=33136003
Family Applications (1)
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Country Status (3)
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DE (1) | DE1545415C2 (de) |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB876462A (en) * | 1960-02-02 | 1961-09-06 | Universal Oil Prod Co | Isomerization process |
GB950396A (en) * | 1961-09-08 | 1964-02-26 | Shell Int Research | Process for the preparation of a liquid hydrocarbon mixture suitable as motor gasoline or as a blending component therefor |
-
1966
- 1966-10-26 AU AU13102/66A patent/AU409931B2/en not_active Expired
- 1966-10-28 DE DE19661545415 patent/DE1545415C2/de not_active Expired
- 1966-10-31 NL NL666615340A patent/NL151040B/xx unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB876462A (en) * | 1960-02-02 | 1961-09-06 | Universal Oil Prod Co | Isomerization process |
GB950396A (en) * | 1961-09-08 | 1964-02-26 | Shell Int Research | Process for the preparation of a liquid hydrocarbon mixture suitable as motor gasoline or as a blending component therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL151040B (nl) | 1976-10-15 |
DE1545415B1 (de) | 1970-05-06 |
AU409931B2 (en) | 1971-01-19 |
AU1310266A (en) | 1968-04-26 |
NL6615340A (de) | 1968-05-01 |
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