DE2058446A1 - Verfahren zur Gewinnung von Loesungsmittel aus einem loesungsmittelhaltigen Raffinatstrom - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Lösungsmittelextraktion aromatischer Kohlenwasserstoffe aus einem Kohlenwasserstoffbescnickungsstrom. Speziell befaßt sich die Erfindung mit der Gewinnung von Lösungsmittel aus dem nichtaromatischen Raffinat, das durch Lösungsmittelextraktion von Aromaten aus einem Kohlenwasserstoffbeschickungsstrom gewonnen wurde . Speziell befaßt sich die Erfindung mit einem verbesserten Verfahren zur Lüsungsmittelgewinnung aus dom illchtaromatenraffinat mit Hilfe eines sekundären Extraktionsverfahrens.

«-,a LyI Ln dor Technik bekannt, daß das IILchtaromatenraffinat,

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das die Extraktionszone eines Aromatenextraktionsverfahrens verläßt, Lösungsmittel enthält. Das Lösungsmittel, das in dem Raffinats trom abgezogen wird, muß wiedergewonnen werden, nicht nur da es die anschliessende Raffinataufarbeitung oder letztlich bei der Raffinatverwendung· stört, sondern hauptsächlich auch wegen des ständigen Lösungsmittelverlustes in dem Raffinatstrom, der einen wesentlichen wirtschaftlichen Faktor in dem Aromatenextraktionsverfahren darstellt. Die Wiedergewinnung des Lösungsmittels aus dem Raffinatstrom kann durch Destillation oder Adsorption oder durch ein sekundäres Lösungsmittelextraktionsverfahren erfolgen.

Ein typisches Lösungsmittel, das bei der industriellen Aromatenextraktion benutzt werden kann und gemäß dem Verfahren der Erfindung wiedergewonnen werden kann, ist ein Lösungsmittel vom Sulfdhntyp. Das Lösungsmittel besitzt einen fünfgliedrigen Ring, der ein Schwefiäatom und vier Kohlenstoffatome enthält, wobei zwei Sauerstoffatome an das Schwefelatom des Ringes gebunden sind. Allgemein gesprochen können die Lösungsmittel vom SuIfolantyp mit der folgenden Strukturformel wiedergeben werden:

₂ - CH —CH - R

worin R,, R₉, R, und R₄ unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Λ Iky L gruppen niLt 1 bLs 10 Kohlenstoffatomen oder Alkoxygruppen mLt L hü; I) Kohlenstoffatomen oder Aryialkylreste mit 1 bis L2

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Kohlenstoffatomen bedeuten Können. Andere Lösungsmittel, die in diesem Verfahren eingesetzt werden können, sind die Sulfolene, wie 2-Sulfolen oder 3-Sulfolen mit den folgenden Strukturformeln:

CH

— 2-Sulfolen 3-Culfolen

Andere typische Lösungsmittel, die eine hohe Selektivität zur /Ybtrennung von Aromaten aus nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen besitzen und bei der vorliegenden Frfinduna behandelt werden können, sind 2-Methylsulfolan, 2,4-Dimethylsulfolan, ^Methyl~ 2-sulfo-nylather, n-£ryl-3~sulfonylamin, 2-i^:ulfonylacetnt, Oiäthylenglykol, verschiedene Polyäthylenglykole, Dipropylen«]y];ol, verschiedene Polypropylenglykole, Dimethylsulfoxid und IJ-Ilethylpyrrolidon.

Lin speziell bevorzugtes Lösungsmittel, das nach der Erfindung bearbeitet werden kann, ist Sulfolan der folaenden Strukturformel :

Γ Γ

CHT CH„

^Π2

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"bad

Da die typischen Losungsmittel, die bei der Aromatenextraktion benutzt werden, wasserlöslich sind, ist es die Praxis, das Lösungsmittel aus dem Paffinatstrom durch Behandluna mit einom wässrigen Strom in einer nachfolgenden sekundären Lxtraktionsanlage zu extrahieren. Die Extraktion des primären Lösungsmittels aus dem Raffinat mit Wasser als sekundäres Lösungsmittel kann in irgendeiner geeigneten flüssig-flüssig-Kontakteinrichtung erfolgen, wie beispielsweise in einem Turm, der geeignete Füllkörper enthält, wie Berlsättel oder Raschigringe, oder in einem Turm, der geeignete Böden enthält, oder in einer rotierenden Scheibenkontakteinrichtung. Das Lösungsmittel kann dann leicht aus der wässrigen Lösung durch Destillation gewonnen werden.

Bei verschiedenen industriellen Anlagen zur Aromatcnextraktion, die Glykollösungsmittel und SuIfolanlösunasinittel benutzen, wurde jedoch gefunden daß die Lösungsrnittelgewinnung aus dem Raffinat durch Extraktion mit Wasser nicht der Gewinnung entspricht, die man aufgrund der Löslichkeitswerte und aufgrund der Berechnung der Wirksamkeit des sekundären L'xtraktors erwarten ψ würde. Beispielsweise erwies sich der Sulfolanverlust in dem Raffinatprodukt als 5 bis 50 mal so groß wie vorausberechnet, und somit ist ein solcher Verlust wesentlich größer als wirtschaftlich vertretbar.

In der Technik ist ersichtlich, daß weitere physikalische Stufen in dem sekundären Wasserextraktor vorgesehen wurden, um die erforderliche Rückgewinnung des in dem Raffinat enthaltenen pri-

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mären Lösungsmittels zu bekommen. Eine solche Lösung des Problems schlechter Extaktionswirksamkeit ist technisch möglich, doch ist es keine bevorzugte Lösung, da sie normalerweise erfordert, daß die Zahl der physikalischen Stufen in dem Wasserextraktor mehr als verdoppelt werden muß. Dies ist nicht nur unwirtschaftlich, sondern es ist auch zu berücksichtigen, daß, wenn eine Industrieanlage einmal in Betrieb genommen wurde, es oft unmöglich ist, die vorliegende Wasserwaschanlage zu modifizieren, um die erforderlichen zusätzlichen Kontaktstufen zu erhalten. Die bevorzugte Lösung dieses Problems ist daher die, den lösungsmittelreichen Raffinatstrom Bedingungen auszusetzen, die den Raffinatstrom leichter extrahierbar in dem vorliegenden wässrigen Extraktionsmittel machen.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung vonjftasserlöslichem Lösungsmittel aus einem nichtaromatischen Raffinatstrom durch wässrige Extraktion zu bekommen. Ein spezielles Ziel der Erfindung ist es, eine Mittel zur Gewinnung von wasserlöslichem primärem Lösungsmittel aus einem nichtaromatischen RaffLnatstrom in einer sekundären Wasserextraktionseinrichtung mit möglichst kleiner Zahl physikalischer Stufen zu erhalten.

Spezieller befaßt sich die vorliegende Erfindung damit, die Zahl üer physikalischen Stufen in der Wasserextraktionseinrichtung auf ein Minimum zu bringen, indem man zunächst den lösungsmittelhaltigen Raffinatstrom solchen Bedingungen unterzieht, daß der Raffinatstrom leichter extrahierbar wird.

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Es wurde gefunden, daß diese Ziele erreicht werden können, indem man den Raffinatstrom aus der primären Extraktionszone in Kontakt mit einem Strom freier primärer Lösungsmittelphase ih einer Konditionierzone starker Turbulenz und verminderter Temperatur bringt, bevor der lösungsmitteihaltige Raffinatstrom in die sekundäre Extraktionszone eingeführt wird, worin er mit einem wässrigen sekundären Lösungsmittel behandelt wird.

Daher besteht eine Aufihrungsform bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung in einem Verfahren zur Rückgewinnung von primärem Lösungsmittel aus einem lösungsmittelhaltigen Raffinatstrom, worin das Raffinat gekühlt wird, die Bildung einer primären Lösungsmittelphase und einer Raffinatphase verursacht wird und diese Phasen danach voneinander getrennt werden, und dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem Raffinat eine Menge von primärem Lösungsmittel im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 1 MoJ. Lösungsmittel je Mol Raffinat innig vermischt Ufld von dsm resultierenden Gemisch einen Lösungsmittelphasenstrom und einen Strom konditionierter Raffinatphase abtrennt, welche im wesentlichen frei von einem Nebel aus Lösungsmitte1-mikrotrÄpfchen ist.

Eine weitere Ausfuhrungsform dieser Erfindung kann als eine Verbesserung eines Verfahrens zur Gewinnung eines primären Lösungsmittels aus einem lösungsmittelhaltigen Raffinatstrom, welcher durch ein primäres Extraktionsverfahren gebildet wurde, gekennzeichnet werden, wobei der Raffinatstrom gekühlt ^rd und dabei

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einen üebel von primärer Lösungsniittelphase in dem Raffinatstrom bildet und das prtmäre Lösungsmittel aus dem Raffinatstrom durch Behandlung mit einem sekundären Lösungsmittel in einer sekundären Rxtraktionszone gewonnen wird. Die Verbesserung besteht in diesem Tall darin, daß man (a) den lösungsmittelhaltigen Raffinatstrom in einer Konditionierzone mit einem ersten Strom des primären Lösungsmittels unter ausreichenden Bedingungen vermischt und kühlt, um ein konditioniertes Raffinat zu bekommen, das im wesentlichen frei von primärem Lösungsmittelnebel ist, und dadurch den Raffinäzstrom leichter extrahierbar in der sekundären Extraktionszone macht, (b) das resultierende Gemisch in eine Trennzone führt, die unter ausreichenden Bedingungen gehalten wird, um einen zweiten Strom von primärem Lösungsmittel und einen Ftrom des konditionieren Raffinats zu bilden, und (c) den Strom von konditioniertem Raffinat in die sekundäre Extraktion jzone führt, worin gelöstes primäres Lösungsmittel unter solchenBedingungen daraus extrahiert wird, daß sich ein Raffinatstrom bildet, der im wesentlichen frei von primärem Lösungsmittel ist.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird durch die Zeichnung klar erläutert, die ein vereinfachtes Fließbild darstellt, welches eine breite Ausführungsform illustriert.

Obwohl die schlechte Wiedergewinnung des primären Lösungsmittels aus dem Raffinat durch wässrige Extraktion das Ergebnis einer Reihe von Einflüssen sein kann, wird angenommen, daß die Hauptursache die Anwesenheit einer mitgerissenen Phase von freiem*

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primärem Lösungsmittel in dem Raffinatstrom ist. Wenn beispielsweise Sulfolan das primäre Lösungsmittel ist, verläßt das nichtaromatische Raffinat die Äromatenextraktionszone bei einer erhöhten Temperatur im Bereich von 66 bis 177 C, doch normalerweise bei etwa 99 C, wenn die Extraktion zur Rückgewinnung von Benzol, Toluol und Xylol (BTX-.üxtraktion) durchaeführt wird. Der Raffinatstrom muß daher durch einen Wärmeaustauscher geführt und gekühlt v/erden, bevor er in den wässrigen Extraktor aur Rückgewinnung des Sulfolanlösungsmittels gäLeitet wird. Beim Kühlen des BTX-Raffinats von 99°C auf 38°C oder weniger wird die Löslichkeit von Sulfolan in dem Raffinat von einem BeiBLch von J, 5 bis 2,ü Mol.-% auf den Bereich von etwa 0,5 bis 0,7 Mol.-% vermindert, wobei die Löslichkeit von Sulfolan nicht nur von der Temperatur des Raffinats sondern auch von den Mol.-% darin enthaltener aromatischer Kohlenwasserstoffe abhängig ist. Bei 38°C sollte daher eine getrennte Sulfolanlösungsmittelphase in dem Raffinatstrom auftreten.

Proben eines bestimmten industriellen BTX-Raffinatstromes, die nach dem Kühlen und vor dessen I.'intritt in die wässrige Kxtraktionssäule abgenommen wurden, zeigen häufig, daß das Raffinat nicht k]a: und transparent ist, wie zu erwarten wäre, sondern daß es neblig und trübe oder sogar opak ist. (Dieses Phänomen wird nicht nur in Sulfolansystemen, sondern auch in Glykolsystemen beobachtet). Der Nebel, der in dem BTX-Raffinat enthalten ist, besteht aus SuEolan, welches beim Kühlen aus der Lösung austrat und das sich nicht zu einer definierten Sulfolanphase vereinigte,

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die sich von der Raffinatphase abgetrennt hat. Im Laboratorium wurde bestimmt, daß dieser Nebel von Mikrotröpfchen des Sulfolane nich-t leicht vereinigt werden kann, indem man die Probe einfach stehenläßt, und daß er auch nicht leicht durch Zugabe dispergierter Viassertropfen zu dem Paffinat oder durch Hindurchleitung dlspergierter Raffinattropfen aufwärst durch eine Wasserphase vereinigt werden kann.

Es wird daher angenommen,daß die relativ schlechte Gewinnung von SuIfolan aus dem Raffinat deswegen auftritt, da der Nebel in dem Raffinat sich in dem Wasserextraktor nicht vereinigt. Somit bleibt die freie Sulfolanphase, die in Wasser leicht löslich ist, in dem Raffinat dispergiert und kommt nicht in Berührung mit der wässrigen Phase und geht daher nicht in Lösung. Es wird angenommen, daß, wenn das Raffint aufwärts durch den wässrigen Extraktor als dfepergierte Kohlenwasserstoffphase strömt, das SuIfolan in Lösung in jedem Kohlenwasserstofftropfen zu der Oberfläche des Tropfens diffundiert und über die Grenzfläche zwischen dem Kohlenwasserstoff und Wasser transportiert wird und dadurch in die wässrige Lösung gelangt. Der Nebel von Mikrotröpfchen freier Sulfolanphase in einem bestimmten Raffinab-Kohlenwasserstofftropfen jedoch kann nicht so wandern und in die wässrige Lösung gehen. Wenn SuIfolan aus der Kohlenwasserstofflösung heraus und in die wässrige Phase geht, gehen die SuIfolanmikrotröpfchen in Lösung in dem Kohlenwasserstofftropfen. Der Kohlenwasserstofftropfen bleibt dabei mit Sulfolan der Lösung gesättigt, bis alle Mikrotröpfchen von freiem Sulfolan gelöst

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sind. Nur an diesem PunVt kann die wässrige Extraktion überhaupt wirksam sein, beim Vermindern der SuIfolankonzentration in dem Raffinat gemäß den bekannten Gleichgewichtswerten.

Somit ist das Raffiret nicht leicht extrahierbar, bis es von dem Nebel der SuIfolanmikrotröpfchen befreit wurde, und erst dann funktioniert der wässrige Extraktor, wie er soll. Der Wasserextraktor, der auf der Grundlage einer Sulfolanlöslichkeit bei 38°C geplant 1st, kann nicht funktionieren, wie angegeben wurde, da die Anwensenheit der Miktotröpfchen der Sulfolanphase in der Raffinatphase wirksam zu einer höheren Sulfolankonzentration führt, die äquivalent der ursprünglichen Sulfolanlöslichkeit in dem BTX-Raffinat bei 99°C ist. Das Gesamtergebnis ist jenes, daß die älfolankonezntration in dem Raffinat, welches den Wasserextraktor verläßt, 5- bis 8-mal so groß wie die.vorbestimmte Konzentration ist.

Dieses Problem eines Nebels oder einer Trübung in dem Raffinat tritt noch sehr viel stärker bei Aromatenextraktionsverfahren auf, die nicht zur Gewinnung von Benzol, Tduol und Xylol betrieben werden und die daher bei Temperaturen oberhalb 99 C arbeiten. Wenn beispielsweise die Aromatenextaktion mit einem Kerosinmaterial durchgeführt wird, um den Rauchpunkt zu verbessern, verläßt das nichtaromatische Raffinat die Extaktionszone für primäres SUfolanlösungsmittel bei einer Tempefcatur, die typischerweise im Bereich von 138 bis 149°C liegt. Da außerdem die Rauchpunktverbesserung das Hauptziel ist und nicht eine maximale Aromatengewinnung, enthält das resultierende Kerosin-

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raffinat eine wesentlich größere Menge an aromatischem Kohlenwasserstoff als ein BTX-Raffinat. Sowohl die höhere Temperatur wie auch der höhere Aromatengehalt des Raffinates bewirkt daher, daß das Kerosinraffinat eine wesentlich größere Menge an gelöstem Sulfolanlosungsinittel enthält als in einem BTX-Raffinat enthalten ist. Somit ist der Nebelgehalt des Kerosinraffinates größer beim Kühlen auf 38°C, und die Probleme, db mit einem geeigneten Extrahieren des primären Sulfolanlsöungsmittels in der wässrigen Extraktionszone verbunden sind, werden somit verschlimmert.

Es wurde nun fabgestellt, daß lösungsmittelreiches Raffinat leicht extrahierbar gemacht werden kann, indem man den nebligen Raffinatstrom mit einem Strom freier primärer Lösungsmittelphase unter Bedingungen hoher Turbul-enz in Kontakt bringt. Es wurde im Laboratorium gefunden, daß der Nebel oder die Trübun-j nicht verschwindet, wenn ein "^Reagenzglas mit nebligem Raffinat heftig bewegt wird.Das Verhältnis der Kohlenwasserstoffphase zu der freien Lösungsmittelphase ist so hoch, daß der Nebel von Mikroträpfchen freier primärer Lösungsmittelphase sich trotz der Turbulenz nicht vereinigen kann 7 und der Sulfolannebel umfaßt typischerweise nur 0,8 bis 1,5 Mol.-%. Wenn nan das Reagenzsglas mit nebligem Raffinat ein oder zweimal von Hand mit einem großen Volumen freier Lösungsmittelphase schüttelt, verschwindet jedoch der Nebel oder die Türbung von Lösungsmittel unmittelbar in die freie Lösnngsraittelphase und hinterläßt eine klare transparente, oben-aufschwimmende Raffinatphase, die nur gelöstes primäres Lösungsmittel enthält. Die Anwe-senheit der freien LösungsiribtA-phase in der turbulenten Zone vermindert das Verhältnis der Koh-

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lenwasserstoffphase zu der Nichtkohlenwasserstoffphase ausreichend, um zu gestatten, daß der Nebel der Lösungsinittelmikrotröpfchen in die freie Lösungsmittelphase verschmilzt. Dieses Phänomen wird sowohl in Sulfolanlösungaittelsysternen wie auch in GlykollösungsmittelsySternen beobachtet.

Die äquivalente Wirkung wild bei dem vorliegenden Verfahren erreicht, indem man vorsieht, daß das gekühlte, nichtaromatische Raffinat mit einem Strom primärer Lösungsmittelphase in einer ^ Konditionierzone hoher Turbulenz behandelt wird, bevor das ltfsungsmlttelhaltige Raffinat in die wässrige Kxtraktionszone eingeführt wird. Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung wird das lösungemittelhaltige Raffinat am leichtesten extrahierbar gemacht,wenn das Verhältnis der Kohlenwasserstoffphase zu der NMitkohlenwasserstoffphase in der turbulenten Konditionierzone auf einen Bereich von 5 : 1 bis 1 : 1 vermindert wird.

Das Verfahren nach da: Erfindung kann leichter verstanden und wirk- _ samer erklärt werden ,wenn man die Zeichnuncr anhand eines speziellen Beispiels diskutiert, die eine typische industrielle Anwendung erläutert, bei der eine Kerosinfraktion zur Verbesserung des Rauchpunktes mit Lösungsmittel extrahiert wird.

"Eine Aromatenlösungsmittelextraktionsanlage wurde zur I'ntfornung der meisten Aromaten aus einer Kerosinfraktion zur Verbesserung des Rauchpunktes eingerichtet. Die Kerosinfraktionsbcschickung zu der Extraktionsanlage besaß einen Siedebereich von 175 C bis

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232°C_f gekennzeichnet durch die True Boiling Point-Schnittpunkte. Der Rauchpunkt dieser Kerosinfraktion betrug 24 mm, und der Aromatengehalt betrug 27,2 Gew.-%. Das Produkt der Beschreibung war eine Raffinatfraktion mit einem Rauchpunkt von 35 mm. Die Kerosinfraktion wurde mit einer mageren Lösungsmittelzusammensetzung aus Sulfolan bei einer Kerosinbeschickungsgeschwindigkeit von 9,92 m:. je Stunde extrahiert, um ein Raffinatprodukt zu produzieren, das an den Rauchpunkt der Beschreibung herankommt, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 6/8 m je Stunde.

Wie in der Zeichnung gezeigt ist, tritt die definierte Kerosinbeschickung in das Verfahren nach dar Erfindung über Leitung 1 mit einer Geschwindigkeit von 9,92 m je Stunde oder 47,7 kg Mol jeStunde ein. Diese Kerosinfraktion gelangt in das Verfahren nach der Erfindung mit einer Temperatur von 99°C und wird über Leitung 1 bei einem Druck von 4,4 Atmosphären in eine Extraktorsäule 2 geleitet. Die Extraktorsäule 2 arbeitet unter ausreichenden Extraktionsbedingungen, um einen wesentlichen Teil des Aromatengehaltes aus der Kerosinbeschickung zu entfernen. Der Boden des Extraktors 2 wird auf einer Temperatur von 138°C und einem Druck von 4,4 Atmosphären gehdten- Das obere Ende des Extraktors wird auf einer Temperatur von 149°C und einem Druck von 2 Atmosphären gehalten, um die restliche Menge aromatischer Kohlenwasserstoffe aus der Kerosinbeschickung zu entfernen, tritt ein magerer primärer Lösungsmitelstrom über Leitung 3 mit einer Temperatur von 149°C und einer Geschwindigkeit von 293 kg-Mol je Stunde in den

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Extraktor 2 ein. Wie oben ausgeführt, umfaßt dieses magere primäre Lösungsmittel chemisch reines SuIfolan. Eine Mettoraffinatfraktion verläßt das cfcere Ende des Extraktors 2 über Leitung 4 mit einer Temperatur von etwa 149°C und einem Druck von 2 Atmosphären. Diese Raffinatfraktion wird nachfolgend noch eingehender diskutiert.

Ein angereichertes primäres Lösungsmittel verläßt den Extraktor 2 über Leitung 5 mit einer Geschwindigkeit von 310 kg-Mol je fc Stunde. Dieses angereicherte primäre Lösungsmittel umfaßt 18,8 kg-Mol/Stunde aromatische Kohlenwasserstoffe und 291 kg-Mol/Stunde Sulfolanlösungsmittel. Das angereicherte Lösungsmittel wird vom Boden des Extraktors 2 mit einer Temperatur von 138 C und einem Druck von 4,4 Atmosphären ausgetragen. Das angereicherte primäre Lösungsmittel wird anschliessend in Leitung 5 mit einem weiteren LösungsmJtteIstrom vereinigt, der in Leitung 5 über Leitung 13 mit einer Geschwindigkeit von 16,8 kg-Mol/Stunde und bei einer Temperatur von 38 C eintritt und aus einer nachfolgend zu beschrdbenden Quelle stammt.

Das resultierende Gemisch von angereichertem primärem Lösungsmittel strömt durch Leitung 5 mit einer Gesaratgeschwindigkeit von 327 kg-Mol/Stunde. Der Lösungsmittelstrom umfaßt 18,β kg-Mol/Stunde einer aromatischen Kohlenwasserstoffraktion und 308 kg-Mol/ Stunde des Sulfolanlösungsmittels. Das Gemisch von angereichertem primärem lösungsmittel wird mit nichtgezelgten Einrichtungen auf eine Temperatur von 188°C erhitzt und wird beim Passieren eines nichtgezeigten Kontrollventils in leitung 5 in einet j/raktionier-

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zone C mit einer Temperatur von 166 C und einem Druck von 50 nun Quecksilber absolut verdampft.

Die Fraktionierzone 6 kann typischerweise irgendeine Art einer Destillationskolonne oder mehrere Destillationskolonnen umfassen. In dem vorliegenden Beispiel jedoch umfaßt die Fraktionierzone 6 eine einzelne Fraktionierkolonne, die bei ausreichenden Fraktionierbedingungen arbeitet, um einen Aromatenextrakt, im wesentlichen frei von dem primären Lösungsmittel, und eine magere Lösungsmittelfraktion, im wesentlichen von aromatischen Kohlenwasserstoffen frei, zu liefern. Unter den in der Fraktioniereinrichtung 6 angeendeten Betriebsbedingungen sind eine Aufko-

ehertemperatur von 207 C und ein Aufkocherdruck von 105 mm Quecksilber absolut zu nennen. Diese Fraktionierbedingungen führen zu einem aromatischen Extrakt, das aus der Fraktioniereinrichtung 6 über Leitung 7 mit einer Geschwindigkeit von 18,8 kg-Mol/Stunde oder 2,24 m je Stunde abgezogen wird. Außerdem wird von der Fraktioniereinrichtung 6 eine magere primäre LösungsmÜtelfraktion aus Sulfolanlösungsmittel mit einer Geschwindigkeit von 308 kg-ΙΊοΙ/Stunde bei einer Temperatur von 207 C abgezogen.

Das durch Leitung 3 fliissende magere primäre Lösungsmittel wird mit einer weiteren mageren Lösungsmittelfraktion vereinigt, die über Leitung 8 mit einer Geschwindigkeit von 0,45 kg-Mol/Stunde und bei einer Temperatur von 171 C in Leitung 3 eintritt, wobei diese Fraktion aus einer nachfolgend zu beschreibenden Quelle stammt. Das resultierende Gemisch von magerem primärem SuIfo*

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lanlösungsmittel wird dann bei einer Temperatur von 207 C in einen nichtgezeigten Wärmeaustauscher oder Kühler geführt, worin das magere Lösungsmittelgemisch auf 149 C gekühlt wird. Das gekühlte magere primäre Lösungsmittel gelangt danach über Leitung 3 mit einer Geschwindigkeit von 3OiJ, 4 kg-Mol/Stunde und bei einer Temperatur von 149 C in die Wähe des Extraktors 2. Das magere primäre Lösungsmittel wird dort in zwei Anteile geteilt. Der erste Anteil von 293 kg-Mol/Stunde wird über Leitung 3 als das magere primäre Lösungsmittel, das obenangegeben wurde, in

W den L.xtrakt-or 2 eingeführt. Der zweite Anteil des mageren primären Lösungsmittels aus chemisch reinem'EuIfolan wird von Leitung 3 über Leitung 9 mit einer Geschwindigkeit von 15,3 kg-Mol/Stunde abgezogen und in Leitung 4 geführt, worin es mit dem Kerosinraffin* vermischt wird, das mit einer Geschv;j ndigkei t von 30,f> kg-Mol/Stunde aus dem Extraktor 2 ausgetragen wird. Das Kerosinraffinat umfaßt 2?,8 kg-Mol/Stunde Koblenwasserstoffe und 1,8 kg-Mol/Stunde gelöstes und mitgerissenes SulfolanlösungsmittelT Das resultierende Gemisch von Raffinat aus dem

t Extraktor 2 und Lösungsmittel aus Leitung 9 passiert Leitung 4 mit einer Geschwindigkeit von 46,0 kg-Mol/Stunde und bei einer Temperatur von 149°C und gelangt zu einem Wärmeaustauscher 10, worin es auf 38°C gekühlt wird, bevor es über Leitung 11 in eine Trennvorrichtung 12 gelangt.

Beim Abkühlen der Kerosinraffinatphase in dem Wärmeaustauscher 10 von einer Temperatur von 149°C auf eine Temperatur von 38°C tritt ein wesentlicher Anteil des gelösten Sifolans aus dem gelösten Zustand in der Kohlenwasserstoffphase aus. Die Turbu-

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lenzbedingungen in Leitung 4, Wärmeaustauscher 10 und Leitung 11 sind jedoch derart, daß kein Nebel von freiem Sulfolanlösungsmittel in der Raffinatphaee enthalten ist. Die Gegenwart des mageren Lösungsmittelstromes, der über Leitung 9 in Leitung 4 strömt, ist ausreichend, um alle Mikrokügelchen der freien Suloflanlösungsmittelphase aus der Raffinatphase heraus zu verschmelzen und dabei die Raffinatphase im wesentlichen frei von irgendwelcher iiebelbildung oder Trübung zu machen. Das resultierende Gemisch produziert somit ein konditioniertes Raffinat, das nur eine in dem Kerosinraffinat unter GleichgewichtslöslichHceitsbedingungen gelöste Sulfolanmenge enthält. Das konditionierte Raffiret wird dadurch leichter extrahierbar in der nachfolgenden wässrigen Extraktion gemacht, die nachfolgend zu diskutieren ist.

Das Gemisch von konditionierter Raffinatphaee und primärer SuI-folanlösungsmittelpiBBe tritt so über Leitung 11 in die Trennvorrichtung 12 ein. Die beiden Phasen trennen sich darin in eine magere Lösungsmittelphase und eine klare, obenaufschwimmende Raffinatphase. Die magere Lösungsmittelphaee wird aus der Trennvorrichtung 12 über Leitung 13 mit einer Temperatur von 38 C und in einer Menge von 16,9 kg-Mol/Stunde abgezogen. Das magere primäre Lösungsmittel gelangt Überleitung 13 in Leitung 5, worin es mit dem angereicherten primären Lösungsmittel vermischt wird, da·/ wie oben beschrieben, den Extraktor 2 verläßt.

Das konditionierte Raffinat verläßt die Trennvorrichtung 12 über Leitung 14 in einer Menge von 29,3 kg-Mol/Stunde. Das konditionierte Raffinat umfaßt 28,8 kg-Mol/Stunde nebelfreie Kerosin-

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kohlenwasserstoffe und 0,45 kg-Mol/Stunde gelöstes Sulfolanlösungsmittel. Das konditioniate Raffinat gelangt über Leitung in eine sekundäre Extraktionseinrichtung 15, die aus einem typischen Wasserwaschturm besteht. Der Wasserwaschturm 15 wird auf einer Temperatur von 38°C und einem Druck von 6,4 Atmosphären am Boden und 4,4 Atmosphären an der Spitze gehalten. Das tionierte Raffinat wird darin mit einem magaren wässrigen Lösungsmittel oder Wasserstrom in Kontakt gebracht, der den Wasserwaschturm 15 über Leitung 16 in einer Menge von 36,8 kg-Mol/Stunde und mit einer Temperatur von 38°C betritt. Das konditionierte Raffinat wird unter solchen Bedingungen behandelt, daß im wesentlichen alles darin enthalte-ne und gelöste Sulfolanlösungsmittel extrahiert wird. Ein Kerosinraffinatstrom verläßt den Wasserwaschturm 15 über Leitung 17 in einer Menge von 28,8 kg-Mol/Stunde und mit einer Temperatur von 38°C. Dieses Kerosinraffinat gelangt über Leitung 17 in eine nichtgezeigte Lagerungsanlage in einer Menge von 6,68 m je Stunde und besitzt den erforderlichen Rauchpunkt der Beschreibung von 35 mm.

Ein angereicherter wässriger Strom verläßt den Boden des Wasserwaschturmea 15 über Leitung 18 in einer Menge von 37,2 kg-Mol/ Stunde. Dieser Strom umfaßt 37,8 kg-Mol/Stunde Wasser und 0,45 kg-Mol/Stunde primäres Sulfolanlösungsmittel. Der Strom gelangt in eine Wasserdestillationsanlage 19, worin das aus Wasser bestehende sekundäre Lösungsmittel von dem aus chemisch reinem SuIfolan bestehenden primären Lösungsmittel getrennt wird. Die Wasserdestillationsanlage arbeitet bei einer Aufkochertemperatur von etwa 177°C und liefert ein Sulfolanlöeungsmittel, das im we-

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sentlichen frei von Wasser ist. Dieses magere Bulfolanlösungs-mitte] verläßt den Boden der Viasserdestillationsanlage 19 über Leitung 8 in einer Menge von 0,45 kg-Mol/Stunde und mit einer Temperatur von etwa 171 C, und es tritt in Leitung 3 ein, worin es mit dem mageren CulfolanlösungsFdttel vereinigt wird, das den Boden der Fraktioniereinrichtung 6 verläßt, wie oben beschrieben wurde.

Uine dampfförmige Kopffraktion verläßt den oberen TeiL der Wasserdestillationsanlage 19 über Leitung 20rri.t einer Temperatur von 77 C und einem Druck von 310 mm Quecksilber absolut. Diese dampfförmige Kopffraktion umfaßt Wasserdampf im wesentlichen frei von Sulfolanlösungsmittel und gelangt in einen Kondenstor 21 in einer Menge von 49,3 kg-Mol/Stunde. Der Wasserdampf wird darin auf eine Temperatur von 38°C abgekühlt und kondensiert und gelangt über Leitung 22 in einen Behälter 23. Das kSflensierte Wasser trennt sich in zv.⁷ei Anteile in dem Behälter 23. Ein erster Anteil gelangt über Leitung 24 in einer Menge von 12,5 kg-Mol/Stunde zu dem oberen Teil der Wasserdestillationsanlage 19, um den in der Wasserdestillationsanlage erforderlichen Rückfluß zu liefern. Ein zweiter Anteil des Wassers wird aus dem Behälter 23 über Leitung IC in einer Menge von 36,8 kg-Mol/Stunde abgezogen, und der zweite Anteil wird zu der Spitze des Wasserwaschturms 15 geschickt, um das oben erwähnte notwendige magere wässrige Lösungsmittel zu ergeben.

Das obige Beispiel stellt eine Ausführungsform dar, worin das Verfahren nach der Erfindung ein primäres Lösungsmittel aus einem

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Kerosinraffinat zurückgewinnt und worin das primäre Lösungsmittel aus chemisch reinem SuIfolan besteht. Dem Fachmann ist aber klar, daß das oben durch das Beispiel erläuterte Verfahren nicht auf diese spezielle Konlenwasserstoffraktion oder diese spezielle Lösungsmittelzusammenseteung beschränkt ist. Das Verfahren nach der Erfindung findet Anwendung in jeglichem Extraktionssystem, worin die Raffinatphase naturgemäß beim Kühlen einen Nebel freier primärer Lösungsmittelphasen bildet. Speziell sei festgestellt, daß die vorliegende Erfindung bei Aroniatenextaktionsverf ahren unter" Verwendung von Glykollösungsmitteln brauchbar ist, da das Nebelbildungsproblem vorherrschend auch in Glykollösungsmittelsystemen auftritt.

Außerdem sei festgestellt, daß in dem obigen Beispiel das Verhältnis der Kohlenwasserstoffphase zu der Nichtkohlenwasserstoffphase in der Konditionierzone 2 i ] v/ar. Das heilt, 2 Mol Kerosinraf finat wurden mit 1 Mol magerem Lösungsmittel behandelt, indem der Strom der Leitung 9 mit dem Strom der Leitung 4 vereinigt wurde. Wie aber oben ausgeführt wurde, kann das Verhältnis von Kohlenwasserstoffphase zu Nichtkohlenwasserstoffphase auch im Bereich von 5 : 1 bis 1 : 1 liegen. Dieses Verhältnis variiert bei jeder speziellen Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung, da spezielle Betriebsbedingungen das erforderliche Verhältnis , bestimmen. Es ist ersichtlich, daß die Wirksamkeit der vcdiegenden Erfindung nicht nur durch die Zirkulationsgeschwindigkeit des primären Lösungsmittelstromes der Leitung 9, die das erwünschte Verhältnis ergibt, sondern auch durch den Turbulenzgrad in der

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Konditionierzone aus Leitung 4, Wärmeaustauscher 10 und Leitung beeinflusst wird. Außerdem wird die Wirksamkeit des vorliegenden Verfahrens durch die Temperatur des Raffinatstromes, der in die Konditionierzone eintritt, den Lösungsmittelgehalt des in die. Konditionierzone eintretenden Raffinatstromes und den in der Konditionierzone auftretenden Kühlungsgrad beeinflusst · Es sei weiterhin festgestellt, daß der Lösungsmittelgehalt des nichtaromatischen Raffinats variiert, da er von der Temperatur *n der vorausgehenden Aromatenextraktionseinheit, dem in dem Raffinat bleibenden Molprozentsatz der Aromaten und der physikalisch in dem Raffinat mitgerissenen Lösungsmttelmenge abhängt* Es ist daher nicht möglich, die Sirkulationsgeschwindigkeit des mageren Lösungsmittelstromes zu der Konditionierzone hin, die erforderlich ist, um eine Ausschaltung von Lösungsmittelnebeln zu bewirken, genau zu definieren. Bei Berücksic Itigung der obigen technischen Lehre jedoch ist der Fachmann in der Lage, das Verhältnis von Rohlenwasserstoffphase zu Nichtkohlenwasserstoffphase, das für jedes Lösungsmittelsystem erforderlich ist, zu bestimmen und so ein im wesentlichen von primärem Lösungsmittelnebel freies konditioniertes Raffinat zu erhalten und dadurch das Raffinat leichter extrahierbar in der nachfolgenden wässrigen Extraktionszone zu machen.

Die Betriebsweise des Verfahrens nach der Erfindung wird dem Fachmann aua der obigen technischenLehre klar ersichtlich. Außerdem liegen die Vorteile des Verfahren» nach der Erfindung klar auf der Hand.

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Speziell liefert das vorliegende Verfahren nach der Erfindung eine maximale Rückgev/innung von primärem Lösungsmittel aus einem lüsungsmittelhaltlgen Raffinat mit einem Mi^Änimum an Investitionskosten und einem Minimum an Betriebskosten. Wenn das Raffinat direkt in eine sekundäre Cxtraktionszone (Wasserwaschturm 15) geführt wird ohne vorherige Konditionierung in der Konditionierzone und anschliessende Phasentrennung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, muß der Wasserwaschturm so eingerichtet sein, daß er den gesamten Lösungsmittelgehalt des Raffinats rückgewinnt. Das heißt, die sekundäre Extraktionszone muß sowohl das Lösungsmittel der Lösung wie auch den in der Raffinatphase enthaltenen freien Lösungsmittelnebel rückgewinnen. Um dies zu bewirken, muß die sekundäre Extraktionszoae eine wesentlich grössere Zahl an Behandlungsstufen enthalten, und sie muß auch einen größeren Durchmesser besitzen infolge der größeren Menge an Wasserzirkulation, die in dem Wasserwaschturm 15 erforderlich ist. In ähnlicher Weise muß die Wasserdestillationsanlage 19 größer als, und somit sind die Investitions- und Betriebskosten wesentlich größer als jene bei dem vorliegenden Verfahren.

Wie oben ausgeführ-t, erfordert das Verfahren nach der Erfindung, daß das Raffinat und die primäre Lösungsmittelphase in der Kondltionierzone in einem Bereich hoher Turbulenz in Kontakt miteinander gebracht werden. In dem Beispiel, das oben zur Erläuterung der Zeichnung herangezogen wurde, wurde ausreichende Turbulenz durch Leitung 4, Wärmeaustauscher 10 und Leitung 9 bewirkt. Speziell liefert der Durchgang der Löaungei-ittelphase und der Raffinatphase durch die Kühlröhren in dem Wärmeaus-

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tauscher 10 einen hohen Turbulenzgrad. r;s liegt jedoch auch im Gedanken der Erfindung, verschiedene Mischeinrichtungen in der Konditionierzone vorzusehen. Beispielsweise kann eine Mischeinrichtung in Leitung 4 unmittelbar vor dem Wärmeaustauscher 10 angebracht sein. Die Mischeinrichtung kann . ein in Reihe liegender Mischer mit einem von einem Motor getriebenen Propeller sein, oder sie kann einen Tubinenmischer umfassen. Außerdem kann eine solche Mischeinrichtung eine Reihe von Mischöffnungen umfassen, oder es kann in Leitung 4 irgendeine andere geeignete Mischapparatur vorgesehen sein, um den hohen Turbulenzgrad zu erhalten, der für den Kontakt der Raffinatkohlenwasserstoffphase mit der Nichtkohlenwasserstofflösungsmittelphase erforderlich ist . Es liegt auch im Erfindungsgedanken, eine solche Mischapparatur in Leitung 11 vorzusehen, nachdem die beiden Phasen in dem Wärmeaustauscher 10 gekühlt wurden. Wenn jedoch eine Mischeinrichtung in der Konditionierzone vorgeaöien ist, besteht die bevorzugte Ausführung darin, die Vorrichtung unmittelbar vor dem Wärmeaustauscher 10 anzubringen.

Es liegt auch im Gedanken der vorliegenden Erfindung, die Trennvorrichtung 12 auszuschalten und das Gemisch von magerer Lösungsmittelphase und konditionierter Raffinatphase aus der Konditionierzone direkt in den Boden des Wasserwaschturwes 15 einzuleiten. Bei einer solchen Ausführungsform trennen sich die beiden Phasen in dem Boden des Wasserwashturmes 15, so daß man eine Trennzone erhält, die aus einem Stück mit der Wasserextraktionszone besteht. Die Raffinatphase gelangt danach aufwärts durch die Kontaktstufen in der normalen Weise, während die Lösungsmit-

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telphase am Boden des Turms mit der wässrigen Phase austritt. Dies ist jedoch keine bevorzugte Ausführungsform, denn, wenn die Trennzone in dem Boden des Wasserwaschturms 15 vorgesehen ist, erhält man eine zusätzliche Belastung der Wasserdestillationsanlage 19, da die gesamte Lösungsmittelphase dann zu der Kolonne 19 geführt werden muß.

Ähnliche Modifikationen der Anlage und des Fließbildes der vor-™ liegenden Erfindung liegen für den Fachmann auf der Hand, und diese Abwandlungen liegen im Bereich des Erfindungsgedankens.

Es sei jedoch nun zusammengefaßt, daß bei einer bevorzugten Ausführungsform die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung eines Aromatenextrakfes und zur Gewinnung eines nichtaromatischen Raffinats aus einem primären Lösungsmittelextraktionsverfahren liefert und darin besteht, daß man (a) eine gev mischte Kohlenwasserstoffbeschickung in eine primäre Extrakfc tionszone führt, worin die Beschickung unter Extraktionsbedingungen mit einem nachfolgend beschriebenen ersten Strom von in Wasser löslichem primärem Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird, (b) einen zweiten primären Lösungsmittelstrom, der aromatische Kohlenwasserstoffe aus der primären Extraktionszone enthält, in eine unter solchen Bedingungen gehaltene Destillationszone führt, daß ein Aromatenextrakt und ein im wesentlichen von aromatischen Kohlenwasserstoffen freies mageres primäres Lösungsmittels gebildet werden, (c) einen ersten Anteil des mageren primären Lösungsmittels in die primäre Extraktionszone als den angegebenen ersten Lösungsmittelstrom einleitet,

(d) von der primären Lxtraktionszone einen ersten nichtaroma-

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tischen Raffinatstrom, der primäres Lösungsmittel in einer ersten Konzentration enthält, abzieht, (e) den ersten Raffinatstrom mit einem zweiten Anteil des mageren primären Lösungsmittels in einer Konditionierzone unter solchen Bedingungen vermischt und kühlt, die ein primäres Lösungsmittel mit einer zweiten Konzentration unterhalb der ersten Konzentration enthaltendes konditioniertes Raffinat ergeben und dadurch den Raffinatstrom leichter extrahierbar in einer wässrigen Extraktionszone machen, (f) das resultierende Gemisch in eine Phasentrennzone leitet, die unter solchen Bedingungen gehalten wird, daß man dnen dritten primären Lösungsmittelstrom und einen das konditionierte Raffinat umfassenden zweiten Raffinatstrom erhält, (g) den zweiten Raffinatstrom in die angegebenen Wasserextraktionszone führt, worin das konditionierte Raffinat unter Extraktionsbedingungen mit einem ersten Strom von wässrigem sekundärem Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird, (h) von der Wasserextraktionszone einen£weiten Strom von wässrigem sekundärem Lösungsmittel mit einem Gehalt primären Lösungsmittels abzieht, (i) diesen dritten primären Lösungsmittelstrom aus der Phasentrennzone in die Destillationszone überführt, (j) den Aromatenextrakt aus der Destillationszone gewinnt und (k) aus der Wasserextraktionszone einen dritten Raffinatstrom, der im wesentlichen frei von primärem Lösungsmittel ist, gewinnt.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von primärem Lösungsmittel aus einem lösungsmittelhaltigen Raffinatstrom durch Kühlen des Raffinats,

Bildung einer primären Lösungsmittelphase und einer Raffinatphase und anschliessendes Trennen dieser Phasen, dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem Raffinat primäres Lösungsmittel in einer Menge im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 1 Mol Lösungsmittel je Mol Raffinat innig vermischt und von dem resultierenden Gemisch einen Lösungsmittelphasenstrom und einen Strom von konditionierter Raffinatphase, die im wesentlichen frei von Nebel aus Lösungsmittelmikrotröpfchen ist, abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das primäre Lösungsmittel mit dem Raffinatstrom vor dem Kühlen des letzteren vermischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das primäre Lösungsmittel mit dem Raffinat nach dem Kühlen des letzteren vermischt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als primäres Lösungsmittel ein Lösungsmittel vom Sulfolantyp verwendet.

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als primäres Lösungsmittel ein Lösungsmittel vom Glykolverwendet.

6. Verfahren nach Ansxuch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strom des konditionierten Raffinats einer Extraktion mit einem sekundären Lösungsmittel in einer sekundären Extraktionszone unterzieht, worin das gelcfate primäre Lösungsmittel daraus extrahiert wird, und man einen im wesentlichen von primärem Lösungsmittel freien Raffinatstrom erzeugt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Raffinatstrom aus nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen, ein primäres Lösungsmittel aus wenigstens einem PoIyalkylenglykol und ein sekundäres Lösungsmittel aus Wasser verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Raffinatstrom aus nichtaromatisehen Kohlenwasserstoffen, ein primäres Lösungsmittel aus SuIfolan und ein sekundäres Lösungsmittel aus Wasser verwendet.

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