DE1619837A1 - Adsorptions-Trennungs-Kreisverfahren - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-CHEM. DR. WERNER KOCH · DR.-ING. RICHARD GLAWE- DIPL-ING. KLAUS DELFS

HAMBURG -MÖNCHEN

2000 Hamburg 52 · Waltzjtraße 12 . Ruf 872255 8000 München 22 ■ Llebherritrafle 20 · Ruf 224548

IHR ZEICHEN

BETRIFFT:

UNSER ZEICHEN

MÖNCHEN

MÖNCHEN, den A - 9

The British. Petroleum Oompany Limited^ Britannic House, London E. 0« 2«, England

Adsorptions-Trennungs-Kreisverfahren

Diese Erfindung bezieht si oh. auf zyklisohe Verfahren zum Abtrennen adsorbierbarer Komponenten aus deren Garnisonen mit niohtadsorbierbaren Komponenten durch ein iestes,.selektives Adsorptionsmittel«

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Es ist bekannt, daß feste, adsorbierende Stoffe verwendet werden können, um Komponenten aus geeigneten Gemischen abzutrennen. Zu Beispielen typischer Adsorptionsmittel, welche für verschiedene Trennungen verwendet werden können, zählen Silioagel,- aktiviertes Aluminiumoxyd, Bauxit, aktivierte Holzkohle und -kristalline Aluminiumsilicat-Molekularsiebe.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist insbesondere anwendbar auf dem Gebrauch von Molekularsieben für das Wiederauflösen von Kohlenwasserstoffgemischen und das Verfahren sei insbesondere unter Bezugnahme auf eine solche Trennung beschrieben. Insbesondere betrifft das Verfahren die Abtrennung geradkettiger Kohlenv/asserstoffe aus Gemischen derselben mit verzweigtkettigen und/oder zyklischen Kohlenwasserstoffen unter Verwendung von Molekularsieben. Der Rahmen der Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Molekularsieben begrenzt, sondern die Erfindung ist anwendbar auf die Verwendung. jedes' festen, selektiv adsorbierenden Materials.

Es ist bekannt» daß bestimmte natürliche und synthetische Zeolithe.die" Eigenschaft besitzen, bestimmte.Typen

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• *

von Kohlenwasserstoffen bevorzugt zu adsorbieren«, Diese Zeolithe, welche als Molekularsiebe:, bekannt sind, besitzen kristalline Strukturen und·enthalten eine große Anzahl von Poren einheitlicher Größe* In verschiedenen Zeolithen können diese 3?oren einen

ο .

Durchmesser von 4 bis 15 Δ besitzen, doch in einembestimmten Zeolith, weisen "die Poren irn wesentlichen einheitliche Große auf*

ι-]:? ist bereits vorgeschlagen worden. Kohlenwasserstoff garni s^che mit. Molekularsieben zu behandeln. .-.Beispielsweisehat man vorgeschlagen,. Erdölfraktionen:. im Bereich von Benzin bis Gasölen und höher mit -. \- Molekularsieben zu behandeln, welche Porendurchmesser im Bereich von 4 bis 15 A aufweisen» Um geradkettige Kohlenwasserstoffe von verzw.eigtkettigen und/oder zyklischen Kohlenwasserstoffen abzutrennen, ist ein Molekularsieb mit Porendurchmessern'von 5 A geeignet. Ein solches Verfahren kann zur Gewinnung einer deiiormalisierte'n Fraktion, beispielsweise von Benzin mit höherer Oktanzahl verwendet werden infolge der Entfernung der niederen n-Oktanparaffine» Das adsorbierte geradkettige Material kann, wenn erforderlich, ebenfalls gewonnen werden« ·

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Zur gewerbsmäsigen Durchführbarkeit ist es gewöhnlich erforderlich, daß Trennungsverfahren unter Verwendung fester, selektiver Adsorptionsmittel zyklisch verlaufen und jeder Zyklus umfasst mindestens eine Adsorptionsstufe, auf welche eine Desorptions- ^stufe folgt. Ausserdem kann im Zyklus eine zwischengeschaltete Spülstufe angewandt werden, um Material ■ zu entfernen, welches zwischen den Adsorptionsmittelpartikeln festgehalten wird, wobei dieses Material, wenn es nicht entfernt wird, die Reinheit des Produktes herabsetzen würde, welches man während der Desorptionsstiife gewinnt.

Bei Adsorptions-Trennungs-Verfahren wird das überwiegende Problem durch das Desorbieren gestellt. Beispielsweise werden bei der Abtrennung "geradkettiger Kohlenwasserstoffe, insbesondere der n-Paraffine mittels eines 5 2. Molekularsiebes, die η-Paraffine leicht in den Poren des Siebes adsorbiert, aber weniger leicht entfernt. Die Desorption kann jedoch auf mehreren Wegen bewirkt werden, beispielsweise durch Sluieren mit einem geeigneten Verdrängungsmedium, beispielsweise einem'niedriger siedenden η-Paraffin, oder durch Teileva.icuierung der Kammer, welche das Adsorptionsmittelbett ent-

Ein Beispiel eines Verfahrens, bei welchem eine Vakuumspül- und -desorptionstechnik angewandt wird, ist in der britischen Patentschrift 1 026 116 beschrieben, welche ein Verfahren für das Abtrennen geradkettiger Kohlenwasserstoffe aus Gemischen derselben mit verzweigtkettigen und/oder zyklischen Kohlenwasserstoffen beansprucht, wobei die Gemische innerhalb des Bereiches 0,-450 0, beispielsweise 150 bis 30O⁰C, sieden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einer ersten Stufe das Gemisch mit einem festen Bett eines 5 1 - Molekularaiebes in Berührung bringt, um die geradkettigen Kohlenwasserstoffe selektiv zu adsorbieren, daß man in einer zweiten Stufe das Siebbett spült, um aus dem Siebbett an der Oberfläche adsorbierte und in Zwischenräumen festgehaltene Kohlenwasserstoffe · zu entfernen und daß man in einer dritten Stufe 'He eÜEor~hi ^{Q ?}'t"n, geradkettigen Kohlenwasserstoffe d-<=>—- -sorbiert, wobei alle drei Stufen isotherm in der Danpfphase geführt werden und das Spülen -und Desorbieren allein durch Druckänderung bewirkt wird*

Das in der britischen Patentschrift 1 026 116 be schriebene Verfahren arbeitet ^;tvorzugsweise bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 300 bis 45O⁰O

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und besonders bevorzugte Temperaturen für Ausgangs- . materialien unterschiedlichen Bereichs sind 325 "bis 375°G -für Benzin, 350 bis 400⁰C für Kerosin und 380 bis 420°G' für G-asöl. In der vorliegenden Beschreibung kommt den Ausdrücken Benzin, Kerosin und G-asöl ihre normale Bedeutung wie in der Erdölindustrie zu, d. h. die Ausdrücke beziehen sich auf. Fraktionen, welche im wesentlichen innerhalb der Bereiche G₄ bis 200⁰C, 150 bis 300⁰C bzw, 200 bis ⁰ sieden.

Das Spülen wird bewirkt, indem rm.n den Druck in der Spülstufe auf eine Z\«risellenhohe unterhalb der Druckhöhe der Adsorptionsstufe herabsetzt, und ip>m danach die Desorption durchführt, indem man den Druck in der Desorptionsstufe auf eine noch geringere Höhe erniedrigt. Die Adsorptionsstufe arbeitet erwünschtermaßen bei einem maximalen Druck von etwa 0,2 bis 10 : ata, wobei der bevorzugte Druck sich wiederum mit dem Ausgangsmaterial ändert und etwa 2,8 bis 7 ata für Benzin, 1 bis 2,5 ata für Kerosin und 0,35 bis 2 ata für G-asöl beträgt. Der dazwischenliegende Spüldruck kann innerhalb des Bereiches von 0,007 bis 1,75 ata liegen, wobei der bevorzugte Druck ebenfalls vom tatsächlichen Siedebereich des Ausgangsmaterials

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abhängte \ienn beispielsweise eine Benzinfraktiön. einer mittleren Kohlenstoffzahl von etwa CU behandelt wird, welche in Bereich Q, bi"3 180⁰C siedet, so ist ein Spüldruck im Bereich von" Q,14 bis 0,7 ata bevorzugt, ■ während 0,0-7 bis 0,21 ata für Fraktionen im Kerosinbereich einer mittleren Kohlenstoffanzahl von etwa O₁₁, welche zwischen 150 bis .25O⁰O sieden,, bevorzugt ist- und 0,007 bis 0,07 ata sind bevorzugt für- GasOlfraktionell und höher siedende Fraktionen im Bereich -.. zwischen 200 und 45Q⁰O. In ähnlicher Weise liegt der Desorptionsdruck innerhalb des Bereichs von 0,0035 bis 0,14 at3, wobei der bevorzugte Druck gemäß dem Siedebereich des Ausgangsmaterials variiert: und vör- -zugsweise 0,014 bis 0_r:14ata_für Benzin,:- 0,007 bis- \ 0,02 ata für Kerosin und. 0,0035 bis 0,02 ata,fü^· ;. Gasölfraktioiieii beträgt., . -; ;

Die Zeitspannen der drei Stufen können so bemessen. sein, daß die Desorptionsdauer plus Spüldauer einfaGh ein Hehrfaches der Adsorptionsdauer beträgt* Bs ^! können aber auch, und zwar -vorzugswöise, 'di©- Zeit- : spannen der Adsorption und Desorption ganzzahlige Vielfache der Spülung sein. Die Spüldauer sollte 3 Minuten nicht überschreiten, wobei 1 bis 2 Minuten bevorzugt sind» Die Zeitspannen der Adsorption und

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Desorption können ,demgemäß 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 2 Minuten bzw. 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 Minuten sein.

Das Verfahren wird vorzugsweise unter Verwendung einer Anzahl fester Siebbetten geführt, so daß zu jeder gegebenen Zeit eines oder mehrere Betten adsorbieren, spülen und desorbieren,, Das Verhältnis der Anzahl an Betten, welche zu einem gegebenen Moment adsorbieren, spülen bzwo desorbieren, ist vorzugsweise gleich -dem Verhältnis der Zeitspannen der Adsorptions-, Spül-" und Desorpt.ionsstuf en* Dieses Verhältnis kann 1s1:n sein, wobei n eine ganze Zahl zwischen 1 und 6 ist; das Verhältnis; von 1:1:3 ist bevorzugt. Beispiels- weise werden so mit- einem Verhältnis von 1:1:3 insgesamt 5 Siebbetten benötigt. Bin weiteres, zusatz-* liches Bett kann, auch vorgesehen sein, um periodische Regenerierung zu gestatten, beispielsweise durch Abbrennen, um kohiige Ablagerungen ohne Unterbrechen des Adsorptions-Spül—Desorptionskreislaufes zu entfernen. -.-".--■; ■

Die Zufuhrgeschwindigkeit; zur Adsorptionsstufe beträgt vorzugsweise 0,5bis 2,5 V/V/Std», insbe- : sondere I₁O bis 2,0 V/V/Std,* . ;

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- 9 - ".■■■ .:■ .■ -

Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal des Verfahrens der britischen Patentschrift 1 026 116 wird die Evakuierung des Siebbettes wahrend der. Desorptionsstufe zumindest von beiden Enden des Bettes aus durchgeführt. Durch das in dieser Weise gleichzeitige· Desorbieren von beiden Enden des Bettes kann, im Gegensatz zu nur einem Ende, die Ausbeute des Produktes beträchtlich erhöht werden₀ Es wird angenommen, daß das Hauptkriterium", welches die Produktausbeute bestimmt, der mittlere Dampfdruck ist, welcher im Bett am Ende der Desorptionsstufe herrscht. Massige Steigerungen des Bettwiderstandes, d. h. des Druckabfalles längs des Bettes, begrenzt die Desorptionsgesehwindigkeit. Die Desorptionsgeschwindigkeiten sind proportional der Druckdifferenz, welche zwischen der Innenseite und der Aussenseite der Siebporen besteht. Durch das Desorbieren von. beiden Enden des Bettes ist der mittlere Weg der desorbierten Moleküle, welche das Bett durchschreiten, tatsächlich halbiert und der mittlere Druck herabgesetzt und so sind die Desorptionsgeschwindigkeiten höher und daher die Ausbeuten gesteigert. Zusätzlich zu dem Evakuieren von beiden Enden» kann das Evakuieren auch von Zwisohenstellungen längs des Bettes erfolgen, wodurch die effektive Bettlänge weiterhin

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herabgesetzt wird. Die effektive Bettlänge "beträgt" vorzugsweise etwa 0,3 "bis 4,5 m, insbesondere 1 bis 2,5m. ■

Die Richtung des Spüle ns ist ebenfalls von YJichtigkeit. Bei der Verarbeitung von Ausgangsmaterialien im Benzinbereich sollte das Spülen vorzugsweise in einer Richtung durchgeführt werden, welche im Gleichstrom zu der Richtung der Zuführung während der Adsorptionsstufe ist. Wenn man Ausgangsmaterialien im Kerosinbereich verarbeitet, so sollte das Spülen ebenfalls vorzugsweise in Gleichstromrichtung sein, Bei der Verarbeitung von Ausgangsmaterialien im Gas— ölbereich ist es jedoch nicht immer möglich, eine befriedigende Reinheit des Produktes zu erreichen, wenn man allein ein Spülen im Gleichstrom anwendet» In diesem Falle ist gleichzeitiges Gleich- und GegenstromspUlen bevorzugt. Es wird angenommen, daß ein wesentliches Merkmal des Spülens darin besteht, daß eine geringe Menge normaler Paraffine aus"innerhalb des Siebes desorbiert werden muß, um nichtnormales Material aus den Porenräumen und von der Oberfläche dea Siebes zu verdrängen. Bei normalen Paraffinen im Benzin- und Kerosinbereioh findet etwas Desorption von η-Paraffinen bei Druoken oberhalb des empfohlenen

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- 11 - = ■ . : - 'j I?, rue 'ce s atatt ur.d daher ist diese Verdrängung:

F.riier werden die nichtadsorbierte'n n-Paraffine am Ex ill aß ende des Bettes am Ende der Adsorptionsstuf9. am ungesättigten. Auslaßende des Bettes während des ernten Teiles--einer Gleichstromspülung adsorbiert, v/oliingegen mit einem Gegenstrom₅. und in ,c;eringereiii Ausmaß ?:iit einer Gleich- und Gegen- .-■ stromsToiO-ung, diese geradeswegs %';iederun aus dem 73ett waiiderii vrärden. Die Ausbeute und der Extraktionsvirkmifß^rad des Verfahrens werden daher erhöht,: _v wenn Kian eine Gleiohstromspülung anwendet. Jedoch _ bei Aus^u⁵:!.jsnaterialien ±ia Gasölb^reich ■- findet sehr z.'Tlr^e Desorption von n-Tar äff inen -statt," bis sehr · .' nieJri^o. >i;3,:& erreicht werden und daher ist; es'---"..- _ v;ichtig, äaö-, nie in der De sorp ti ons stufe-, der..-·:-- mittlere Damnfdruck, im gesamten Bett aal Shd:e^--der-■--,-"■": .-.. -Spülstufe relativ gering 1st* ¥o^; gleioiizei'tig-e-a' ^ ""'"-,.-> Gleich- unö 'rsgenstromspülen als erforderlich ,be'-y.r..".,-;;. t fund en wird, kann, das Yentil am Spülsyst era- am Zufuhrt _: ^: einlaßende des Settes-zweckmässig nach dem-YenfeLl .■■:- -"" r;" am Spülsyatem am Zufuhrauslaßende des Be'tte-s ge~·:: -^:: . öfflEt viertem. Auf-diese-Weise wandert das auf;g\e;^-'. haltene Material der Zufuhr -am ZufuhreinlalS mi&_:■&&&

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Bettes, auf welches o"ben·Bezug-genommen ist, über . das Bett, was den in" diesem aufgehaltenen Material anwesend-en normalen Paraffinen gestattet, im ungesättigten Auslaßende des Bettes adsorbiert zu werden.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal des Verfahrens der britischen Patentschrift 1 026 116 wird der Ablauf, welcher aus der Spülstufe gewonnen wird, zu der. Zufuhr zur Adsorptionsstufe, rückgeleitet _o Der Ablauf der Spülstufe enthält stets einen Anteil an geradkettigen Kohlenwasserstoffen, welche während des Spülens desorbiert worden sind. Durch Rückführung dieses Ablaufes kann man eine Steigerungan" geradkettigem Produkt erzielen. Man kann auch die gleiche Ausbeute be.i höherem Extralitioriswirkungsgrad erreichen, indem man den Strom, frischen Ausgangsmaterials im Verhältnis zum Gehalt an geradkettigem Kohlenwasserstoff des Spülablaufes ver-r mindert«, -

Die vorliegende Erfindung ist besonders, jedoch nicht ^;,. ausschließlich auf das Verfahren anwendbar, welches in,., der britischen Patentschrift 1 026 116 beschrieben ist. · ; ■; ;-

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem zyklis ohen Dampfphasen-Ads orρtions-Dea orptions-Verfahren zur Abtrennung adsorbierbarer Komponenten aus deren Gemischen"mit niohtadsorbierbaren Komponenten mit Hilfe eines festen Bettes eines festen, selektiven Adsorptionsmittels, zumindest die Desorptioriastufe dadurch bewirkt,, daß man ein Teilvakuum auf dem adsorbierenden Bett zieht, und zwar durch direktes Kondensieren der während der Desorpti-onsstufe vom adsorbierenden Bett ablaufenden Dämpfe mit einer Abschreckflüssigkeit α

Bei einem bevorzugten Verfahren, wobei ebenfalls eine zwischengeschaltete Spülstufe angewendet wird, wobei diese Spülstufe auch nach dem Vakuumprinzip arbeitet, wie dies beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 026 116 beschrieben ist, kann die Spülstufe ebenfalls durch die gleichen Maßnahmen bewirkt werden, nämlich durch direkte Kondensierung des Ablaufes vom adsorbierenden Bett während der Spülstufe.

Bisher wurde in Adsorptions-Trennungs-Verfahren, welche eine Vakuumdesorptionstechnik anwenden, die Evakuierung der Gefäße durch den Gebrauch einer oder mehrerer Vakuumpumpen bewirkt. Jedoch wegen der

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ungebräuchlichen Bedingungen, unter welchen solche Vakuumpumpen zu arbeiten haben, ist der Aufbau geeigneter Vakuumpumpen schwierig.

TJm ein solches-Verfahren wirtschaftlich durchzuführen, ist es erforderlich, mehr als ein. festes Adsorptionsmjttelbett anzuwenden, um ein kontinuierliches Arbeiten zn ermöglichen. Bei einem typiyoben Beispiel eines Molekular^iebverfahrens zur Abtrennung Ton η-Paraffinen aus einem von Erdöl abgeleiteten Aus^angsmate.ri al, νπ,τ""! zu gerler le it <r\r. Molekül^r r^ieVbstt adsorbieren,, ein rin^f¹⁰" ^n'.rl der Spülung unterliegen, während eine« oder vorzugsweise mehr als. ein weiteres Bett der Desorption unterliegen» Ferner ist es für eine wirksame Ausnutzung des Adsorptionsmittels wesentlich, kurze Zykluszeiten anzuwenden«

Die Schwifirigkeitpn, welche mit der Verwendung von Vakuumpumpen zur Erzeugung der erforderlichen Teilvakua einhergehen, werden unter Bezugnahme auf ein Beispiel des.in der britischen Patentschrift 1.026 beschriebenen .Verfahrens wie folgt veranschaulicht:

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Ei:i h.yiroraffiniertes Kerosin mit einem Gehalt an. 2? Qe--Tc'fc η-Paraffinen im Kohlenstoffzahlbereioh voα Oq "bis C^ wird unter den folgenden Bedingungen ·>2ή: η JeTt: . _ '■ . \ -

	Kin«	Temperatur	Druck ata ; -
Adsorption, Llp-'llung	1 1/2 1 1/2 &■ 1/2	380 380	0,014 __> 1,76 ' j 1,76 —^0,105 j 0,105—^0,014 :

Uiit^r J..i.v7-3".-iu-ig einer Zuführteäoh^indiglreit von- 1,5 Si^bvolxciuii/iitünde",. erhält rnaii-'siiie Ausbeute von· 5,8 lc/10; >·Λ 3i3b/st-i» an Produkt, ■ u^loiies-"97

Der zur AufüaLrai des -Maleltularsiebeg /benatste ist 2,4 m lan^ -nid vjxrd. vom Aäsorptioasausgang ge— spült und von beiden Dnden desorbiert^.::. ':'/:':""",'""-V-"

Wenn der EpiJ -iblauf; aur Zufuhr zurüclrgeiieltet -wird,-kann man öig - £'i-iche Ausbeute' an Produkt mit' i5jf /: ^;;; weniger Zufuhr eraielen.. ^; - . " - : ■;.^; _;

ORIGINAL

In.der anliegenden Figur 1 ist ein vereinfachtes Fließschema für eine Anlage in gewerbsmässigem Ausmaß gezeigt, welche unter diesen Bedingungen arbeitet, Fünf Adsorber werden so benutzt, daß mittels einen verbindenden Rohrnetzes und geeignet gelagerter '(nicht gezeigter) Ventile das Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden kann.

Es werden Vakuumpumpen verwendet,, um.die Gefäße für die Spül- und Desorptionsstufe zu evakuieren. Der Sog-Druck für die Spül-Vakuumpumpe folgt, wie die Fließgeschwindigkeit, einem zyklischen Schema von ■ 1 1/2 Minuten. Der bevorzugte Druckquerschnitt ist ein solcher, bei welchem der Druck am Ausgang des Adsorbers massig.rasch auf seinen Endwert von 80 mm Hg abs reduziert und dann dabei, gehalten wird (siehe anliegende Figur 2). Die entsprechende. Ab-.. lauf-Fließgeschwindigkeit ist. ebenfalls in Figur 2 ■gezeigt. Da im allgemeinen der Massestrom durch eine gegebene Vakuumpumpe proportional dem Saugdruck ist, ist es unmöglich, eine Vakuumpumpe auszuwählen, ■ welche sowohl die Druck- als auch die Fließquerschnitte reproduziert. Entweder müssen die Querschnitte geändert werden, oder eine Steuerungs- ■"-;'■.-einrichtung geschaffen werden, um die normalen

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Eigenschaften der Vakuumpumpe zu modifizieren. Eine solche Modifizierung würde zu einer weniger v/irksamen Ausnutzung des Adsorptionsmittels oder zu einem Verlust der Wirksamkeit der Pumpe.führen.

Die gleichen "Betrachtungen sind während der Desorptionsstufe anzuwenden mit einer zusätzlichen Komplikation, wenn eine Anlage aus fünf Adsorbern aufgetaut wird. Jeder Adsorber beginnt die Desorption am Enddruck von 0,105 atü der Spülstufe und wird rasch evakuiert, so daß sein Druck am Ausgang 0,014 ata erreicht, wo er gehalten wird, während die Desorption weitergeht. Palis nur ein Gefäß vorhanden war,· welches zu einer Zeit desorbiert, könnte die Vakuumpumpe gebaut sein, um aus der Zeitdauer hohen Druckes zu Beginn der Desorption Vorteil zu ziehen, während weicher sie aus dem Gefäß eine größere Masse an Ablauf abziehen könnte als später, wenn der Druck auf seinen Endwert gefallen ist. Wenn jedoch drei Gefäße in Parallelstellung desorbieren, so ist dies nicht möglich, ohne drei getrennte Vakuumpumpensysteme.

In Figur 1 sind vorab Kühler zwischen dem Absorbersystem und den Vakuumpumpen gezeigt. Diese würden notwendig sein, wenn nicht SpezialVakuumpumpen

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verwendet werden, welche in der Lage sind, deji hohen Temperaturen der ablaufenden Dämpfe standzuhalten* Diese 'Kühler sind kostspielig, weil sie für sehr geringe Druckabfälle gebaut sein müssen und auch ein angemessenes Kühlen für Spitzenfließgeschwindigkeiten der Masse schaffen müssen«

Wenn die Abläufe auf solche Temperaturen (beispielsweise -18 C) abgekühlt werden, daß der Dampfdruck geringer ist als der Druck, welcher benötigt wird, um Spülung und Desorption zu bewirken, so können die Nachteile, welche der Verwendung von Vakuumpumpen innewohnen, durch die Anwendung von Direktberührungskondensatoren-überwunden werden. Diese Situation ergibt sich z« B., wenn man Kohlehwasserstoff-ausga.ngsmaterialien behandelt, welche innerhalb des Cc-Bereiches und darüber sieden.

Die Direktkondensierung von Abläufen aus den Adsorptionsmittelbetten gemäß der vorliegenden Erfindung kann erreicht werden durch die Anwehdung irgendeiner Form geeignet konstruierter Direktkondensatoren. Beispielsweise kann der Kondensator die Form eines im wesentlichen unversperrten Gefässes annehmen, in welches der ablaufende Dampf an dessen unterem.Teil

. eingeführt wird und in welches man an dessen oberem •Teil eine Abschrecksprühung einleitet-» Das Gefäß k-mn jedoch eine Leitble-chanordnung oder eine geeignete Packung enthalten, um den Kontakt zwischen dem aufsteigenden Dampf und der absteigenden Absöhreckflüssifjkeit zu verbessern. Her Druck am oberteil.. ά-^8 Kondensators- kann durch ein geeignetes: AusBtaßsystom, beispielsweise einen Dampfausstoßer zur Entfernung von Spuren unkondensierbarer Gase gesteuert werden, welo'ie sich sonst im Oberteil des/Gefäßes ansammeln v/ürjen_e Bei der Konstruktion^ eines ^; h&~,■■:'■"■ friedigenden Kondensators ist es das Ziel>; ein% . - Maximum *;n ".'iärraeUbertragung zwischen Dampf und flüssigkeit su schaffen, Uta maximale'Dampf kondensation gekoppelt mit einen; Minimum.: an .Druckabfall im KondensatorgefäS zn gewährleisten». .. ■ ." .' ^: - _-

Sine solche Torrichtung besitzt mehrere Vorteile, wenn sie in Verbindung mit dem oben beschriebenen Kreisverfahren verwendet wird. Zusätzlich zu seinen niedrigen Kosten und der -Einfachheit des Arbeitens, kann ein Direictberührungskondensator einen weiten Bereich an DampfStrömgeschwindigkeiten mit einer nur geringen Änderung des Druckes bewäJaltigen.

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.Dies gestattet, die Druck- und Fließgeschwindigkeitsquerschnitte entsprechend den Anforderungen des Verfahrens einzustellen. Weil der Kondensator große Fließgeschwindigkeiten bei niedrigem Druck bewältigen kann, ist es auch möglich, mehrere Gefäße in verschiedenen Stufen dieser Desorption mit einem Kondensator zu verbinden,

Beispiel 1■

TJm dies zu veranschaulichen, wird eine Versuchsserie ■ durchgeführt j in welche'r Kerosindampf (Siedebereich 130 bis 240 C) auf dem Grund eines gepackten, vertikalen Turmes zugeführt wird-, auf welchen kaltes, flüssiges Kerosin zur Abschreckung herabfällt. Der heisse, '■■".". Dampf kondensiert beim Aufwärtssteigen im Turm, Die am Turmgrund gesammelte Flüssigkeit wird durch einen Kühler zum Oberteil des Turmes- zurückgeführtj wobei ein Teil abgezogen wird, um einen stetigen .. - Flüssigkeitsspiegel am Turmgrund aufrechtzuerhalten, Im Gleichgewicht besitzen einströmender Dampf und zirkulierende Abschreckflüssigkeit die gleiche.Zusammensetzung * ■-.-.-- ■..';. ..";..

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Typische Ergebnisse sind in Tabelle 1 gegeben«

Tabelle 1

Äbschreckstrom Ib/sq. ft/h.	·■ 5 220	5 220	5 220
Dampfstrom=(Kondensatstrom) lb/sq. ft/h	488	757	946
Druck am Turmoberteil mmllg	2,5	2,4	7,2
Druck am Turmgrund mmHg	8,0	14,4	51,5
Dampftemperatur am Oberteil 0C	16	24	47
Temperatur der Grundkonden- Q sationszone G	49	77	96
Temperatur am Abschreck einlaß ' 0	21	27	52
Dampftemperatur am Ofen auslaß 0	599	597	599
Dampftemperatur am Konden- Q satoreinlaß C	279	508	321
Flüssigkeitstemperatur'am Grund C	60	84	104

Wenn auch dies Versuche im stetigen Zustand sind, so veranschaulichen sie doch das Verhalten·der Kondensatoren unter zyklischen Verfahrensbedingungen* Dies ist ernichtlich aus Figur 4, welche die Änderung des Druckes am Kondensatorgrund (Dampfeinlaß) mit dem Dampfbewältigungsvermögen zeigt. Über den gezeigten

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Greschwindigkeitsbereich kalter Abschreckflüssijlceit, bewältigt der Kondensator wisehen O und. 30ObIs 500 lb/sq. ft/h Dampf mit nur einer sehr kleinen, änderung des Druckes am Dampfeinlaß. Dies sind ideale Eigenschaften, weil dies bedeutet, daß der Kondensator einen im wesentlichen konstanten Druck auf rechterhb.lt, während er den großen Strömungsgeschwindigkeit3än-derungen unterliegt, welche während jedes Zyklus auftreten. Dies hat zwei Hauptvorteile gegenüber einer Vakuumpumpe:

1) Der bevorzugte Druekquerschnitt einer raoctien Verminderung des Adsorberauslaßdruckes kann erreicht werden, weil die Vakuumquelle sich immer bei sehr niedrigem Druck befindet.

2) Die oben erwähnten Probleme, welche das Arbeiten mit mehreren Betten sov/ie die Hotwendigkeit betreffen, den Vorteil der Zeitdauer hohen Druckes wahrzunehmen, um die Vakuumpumpengröße wirtschaftlich auszunutzen, fallen fort.

Weil ferner der Kondensator ein solch billiges Ausrüstungsstück ist, kann der Konstrukteur die Kondensatoren so bemessen, daß sie tatsächlich ein Vakuumballasträum sind, welcher dazu beiträgt, di.e plötzlichen Schwankungen zu dämpfen, welche innerhalb eines Zyklus auftreten.

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: " -23'- '·.■-■■■ ■':;.■

Beispiel 2. . . .- . -

Es vdrd eine weitere Versuchsreihedurchgeführt, um die Gültigkeit dieser Schlüsse unter, wirklichen zyklischen Bedingungen und.'mit besonderer Bezugnahme Muf ein Verfahren gemäß der britischen Patentschrift 1 026 116 zu testen* ' ' \

Das Verfahren bestellt darin, daß. man über ein 5 -a-Kölekularsieb ein verdampftes Erdöl-Ausgangsmaterial bei eineni relativerhöhten Druck in der Adeorptionsetufe gelien lasst, bis das Sieb mit normalen Paraffinen; im v;esentliohen gesättigt, ist., daß man-den Druck ■- in der Sp-ilst'afe so xrermindert, daß nichtadsorbiertes Material entfernt -wird., und daß- man dann in der ■" ,-Desorption^stufe den Druck noch.weiter, vermindert, αϊ;" .'idsorbi-ir-te, normale P\raffi.^vie zu entfernen» Pur ein Kerosir..^ru3.dgangt5material (Siedebereich 180 bis 2AO⁰G) betrügt die Verfahrenstemperatur 371⁰O, die linddrucke für jede Stufe sind 1,05 atü» 80 mmHg absolut baw. 10 mm Hg absolut _f und die Gesamtzeit für die Arbeit eines Zyklus beträgt 6 Minuten (3?igur 3).

Bei diesen Versuchen wird he iss er Kerosindampf "dem-Oberteil des Siebbettes in der Adsorptionsstufe des Zyklus zugeführt und er tritt unter Drucksteuerung am Grund des Adsorbers aus. In der Spülstufe wird der

Adsorber über eine Kombination von drei Ventilen an seinem Oberteil, seiner Mitte und am G-rund zu den Spülkondensatoren hin geöffnet, was eine Verminderung des Adsorberdruckes und Übergang von Material in den Kondensator mit sich bringt. In ähnlicher Weise wird in der Desorptionsstufe Material durch die gleiche Adsorberevakuierungs-Sämmelleitung zum Desorptionskondensator abgezogen.

Die angewandten Arbeitsbedingungen zusammen mit den Ausbeuten und der erzielten Reinheit sind nachstehend in Tabelle 2 gegebene

Tabelle 2

Mittlere Bettemperatur am Ende der Adsorptionsstufe	0C	363 \
Mittlere Bettemperatur am Ende der Desorptionsstufe	-"ν	357 ;
Druck am Ende der Adsorptionsstufe	atü	1,55
" " » 1V Spülstufe	mmHg	V 85
" » " " Desorptionsstufe	mmHg	4
Gesamtdauer des Zyklus	Minuten	6
Effektive Dauer der Adsorptions stufe	Sekuhden	90
Effektive Dauer der Spülstüfe	Sekunden	90
Effektive Dauer der Desorptions stuf e	Sekunden	180
Zufuhrgeschwindigkelt	kg/std.	1973
Zyklusausbeute zum Deι sorptions- kondensator $	Siebgewioht	0,58
Zyklusausbeute" äuM-;Ö|>ut.konensator fo	Siebgewiqk-6	1*27
η-Paräffingehalt der Deaorptionsab- ^ohreokuhg 105820/1 SiS	Ge -vt«$.	98

Patentanspruoh

Claims (1)

1. T61.9837.

   - 25 Patentansprüche ·

   1. Dampf phasen-Ads orptions-'Desorptions-Kr eisverfahren zum Abtrennen adsorbierbarer Komponenten aus deren Gemischen mit nichtadsorbierbaren Komponenten mittels eines festgelegten Bettes aus einem festen, selektiven Adsorptionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man die Desorptionsstufe bewirkt, indem man auf dem Adsorptions mittelbett ein Teilvakuum anzieht, und zwar durch direktes Kondensieren der vom Adsorptionsmittelbett während der Desorptionsstufe ablaufenden Dämpfe mit einer Abgehreckflüssigkeit.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen Adsorptions-i und Desorptionsstufe eine Spülstufe zwischenschaltet, um oberflächlich adsorbiertes und in den Zwischenräumen festgehaltenes Material'vom Adsorptionsmittelbett zu entfernen, wobei die Spülstufe bewirkt wird, indem man auf dem Adsorptionsmittelbett ein Teilvakuum anzieht, und zwar durch direktes Kondensieren der vom Adsorptionsmittelbett abfließenden Dämpfe mit einer Abschreckflüssigkeit während der Spülstufe, damit der Druck im Adsorptionsmittelbett während der Spülstufe auf eine Höhe herabgesetzt wird, welche zwischen den Drucken der Adsorptions- und der Desorptionsstuf e ..liegt«

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   3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilvakuum angezogen wird, indem man den ablaufenden Dampf eine Kondensatorkolonne hinauflaufen lässt, in welcher man die Abschreckflüssigkeit nach abwärts fließen lässt»

   4·. Verfahren nach Anspruch 3_t dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorkolonne zur Verbesserung der Berührung von Dampf mit Flüssigkeit mit einer leitblechanordnung versehen ist.

   5» Verfahren nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorkolonne zur Verbesserung der Berührung zwischen Dampf und Flüssigkeit mit einer Packung versehen ist. * '

   6. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5» daduroh gekennzeichnet, daß die Abschreckflüssigkeit einen Teil der Flüssigkeit auf weiet, welch.3 von dem fi-rur-c¹ c¹. »"·::■ IVonc¹ risatorkolonnen abgezogen wurde,

   7» Verfahren nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man nichtkondensierbare Gase vom Oberteil der Kondensatorkolonne entfernt.

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   QÖ120/1SU

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   8» Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 zum Abtrennen geracL-Icettiger Kohlenwasserstoffe ame d>r°n G-emi^ehen mit verzweigtket+i^n und/oder zyklischen Kohlenwasserstoffen, wobei die Gemische innerhalb des- Bereiches ■ 0. bis 450⁰O sieden, mittels eines 5 Ä-Molekular-' Siebes« " ;

   9· Verfahren "^ach Anspruch T bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man es im wesentlichen isothermisch leitet,

   TOe Verfahren nach Anspruch. 8 oder 9, dadurch gekenrt- . zeichnetj daß die angewandte Temperatur zwischen 300 und 450⁰O liegt. "/ __; v' . '■,-_v;;' _:'"■'■.:

   14, Vorfahren nach Anspruch. 8 bis, 10γ dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Adsorptionsstufe zwischen etwa: 0,2 und 10 '..ta liogt. ■

   12. Verfahren nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Spülstufe zwischen etwa 0,007 und 1,75 ata lisgt,

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   '13. Verfahren nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Desorptionsstufe zwischen etwa 0,0035 und 0,14 ata liegt,

   BAD ORIGINAL

   1 09820/1SÄ5 "

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   14» Verfahren nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsraaterj al im Benzinbereich, siedet. -

   15» Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Adsorptionsstufe zwischen etwa 2,8 und 7 ata liegt ο - --.".-

   16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Spülstufe zwischen etwa. 0,14 und 0,7-ata liegt..

   17· Verfahren nach Anspruch H bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der DesorptioiiRstufe zwischen ;'■·,.-.■ etwa. 0,014 und 0,14 ata liegt. » ·

   18. Verfahre?i nach.Anspruch" 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial im Eerosinbereich siedele . .'."".". -. - _: .

   19'· Verfahren nach Anspruch 18,. dadurch gekennzeichnet, . daß der Druck der AdsOrptionsstufe zwischen etwa.-. > 0,9 und 2,5 ata liegt. . . . , . . ^;:

   20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Sptilstufe zx^isclien etwa 0,07 und 0,21 ata liegt.

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   21. Verfahren nacli Anspruch 18 Ms 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Desorptionsstufe zwischen etwa 0,007 und 0,02 ata liegt,

   22e Verfahren nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial im Gasöltereich siedet. .

   23« Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Adsorptionsstufe zwischen etwa 0,35 und 2 ata liegt.

   24» Verfahren nach Anspruch 22 oder 23* dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Spülstufe zwischen etwa 0,007 und 0,07 ata liegt.

   25· Verfahren nach Anspruch 22 bis 24» dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Desorptionsstufe zwischen etwa 0,0035 und 0,02 ata liegt.

   26« Verfahren nach Anspruch 8 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer von Desorption plus Spülung ein ganzzahliges Vielfaches der Dauer der Adsorption ist.

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   27o Verfahren nach Anspruch 8 bis 26, dadurch gekenn-" zeichnet, daß die Dauer von Adsorption und Desorption ganzzahlige Vielfache der Spülung sind«

   28ο Verfahren nach Anspruch 8 bis 27 > dadurch gekennzeichnet , daß die Dauer der Spülung nicht mehr als 3 Minuten, vorzugsweise 1 bis 2 Minuten beträgt,

   29· Verfahren nach Anspruch 8 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspannen von Adsorption bzw» Desorption 1 bis 51 vorzugsweise 1 bis 2 Hinuten bzw» 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 Minuten betragen.

   30. Verfahren nach Anspruch θ bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anzahl Siebbetten, welche zu einem gegebenen Moment adsorbieren, spülen bzw» desorbieren, gleich ist dem Verhältnis der Zeitspannen der Adsorptions-, Spül- bzw. Desorptionsstufen.

   31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Verhältnis 1j1sn beträgt, wobei η eine ganze Zahl zwischen 1 bis 6, vorzugsweise 3 ist.

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   Verfahren nach Anspruch 8.bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführgeschwindigkeit zur Adsorptionsstufe 0,5 bis 2,5 V/y/std. , vorzugsweise 1 ,Ό bis 2,0 Stde betrügt, -

   33. y erfahr en. nach-Anspruch. 8 bis 32, dadurch" * gekennzeichnet, daß -die Desorption, zumindest von beiden Enden des Bettes gleichzeitig durchgeführt wird.

   34β Verf-ihren iiacn Anspruch 8 bis 33, dadurch-gekenn— zeichnet, daS die v/irksaöie Siebbettlänge während der Desorption etwa 0,3 bis_4i5 m, vorzugsweise .etwa 1 bis 2,5 ra betragt,- . .^ "; : ^: .

   35, Verfahren nach Anspruch 14'bis 21 und. deren'ab-" ^ hän^i^en Ansprüchen sowie· nach; Anspruch-· 26 bis 34, dadurch gekennzeichnet, \daß das- SpüleH. in .einer:
   Ilichtung durchgeführt wird, Vielehe im"-&l.eichs±roia . zu der Richtung der Zufuhr wahrend- der Adsorptionsstufe ist. . . .. - . . ' . -^:- -. ..--.·■ J ■"-"_."_■: . ^:

   36c Verfahren nach Anäpruch 22 bis 25, dadureh gekenn— -; zeichnet, daß aas Spülen gleichzeitig im. Qleich-^; und Gegenstroni zur Zufuhri-ichtung durchgeführt
   wird c ■ . ^{; :};^: :■--'■""■"■". :

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   37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil am Spülsystem am Zufuhreinlaßende des Bettes nach dem Ventil am Spul'system am-. Zufuhrauslaßende' des Bettes geöffnet wird»

   38ο Verfahren nach Anspruch 8 bis 37, dadurch' geleennzeichnet, daß der Ablauf der Spül stufe zur .Zufuhr der Adsorptionsstufe zurückgeleitet wird, " .

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