DE2145108A1 - Verfahren zur Abtrennung von n Paraffinen - Google Patents
Verfahren zur Abtrennung von n ParaffinenInfo
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
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Description
PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER
5 KOLN-LINDENTHAL PETER-KINTQEN-STRASSE 2 2 I 4 5 I V Cl
Köln, den 8.9.1971
Eg/Ax
270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017 (U.S.A.).
Die Zerlegung von Gemischen von chemischen Verbindungen in zwei oder mehr Fraktionen nach der Molekülgröße ist
zu einem üblichen Verfahren geworden, seitdem die verschiedensten synthetischen zeolithischen Molekularsiebe im
Handel erhältlich sind. Die Gleichmäßigkeit des Durchmessers der Poren eines gegebenen zeolithischen Molekularsiebs
und die sich von Zeolithtyp zu Zeolithtyp ändernden Porendurchmesser im Bereich von etwa 3 bis 11 S ermöglichten
die Trennung der Komponenten von aus Erdöl erhaltenen Einsatzmaterialien in Fällen, in denen diese Trennungen durch
fraktionierte Destillation bisher wirtschaftlich uninteressant waren.
Zahlreiche Verfahren zur Trennung vo.n nicht-geraökettigen
Kohlenwasserstoffen von geradkettigen Kohlenwasserstoffen mit Hilfe von Molekularsieben sind vorgeschlagen worden.
Einige dieser Verfahren sind erfolgreich in den großtechnischen Maßstab überführt worden. Bei den meisten dieser
Verfahren werden die zu trennenden Kohlenwasserstoffgemische in der Dampfphase durch ein 5 ^-Molekularsieb geleitet,
um die geradkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen zu adsorbieren, worauf die geradkettigen Verbindungen bei
einem niedrigeren Druck oder einer höheren Temperatur gewöhnlioh mit Hilfe eines Spülgases desorbiert werden·
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Bei einigen dieser Verfahren wird mit geringer oder ohne Temperatur- oder Druckänderung gearbeitet, wobei ein Spülgas
oder Verdrängungsgas verwendet wird, das so stark adsorbiert wird, daß es eine verdrängende Wirkung auf die
adsorbierten geradkettigen Verbindungen ausübt. Die Durchführung des Verfahrens ohne Temperatur- und Druckänderung
mit einem im wesentlichen nocht-sorbierbaren, nicht-kondensierbaren
Spülgas zur Desorption wurde bisher nicht vorgeschlagen·
Es wurde nun gefunden, daß ein selektives Adsorptionsverfahren zur Trennung von Normalparaffinen von verzweigten
oder cyclischen Paraffinen ohne Druckänderung und ohne Temperaturänderung unter Verwendung eines nicht-sorbierbaren
Spülgases sowohl durchführbar als auch vorteilhaft ist. Zu den Vorteilen gehört die Möglichkeit, ein geradkettiges
Kohlenwasserstoffprodukt in sehr hoher Reinheit und in hoher Ausbeute zu erhalten.
Gemäß der Erfindung werden Normalparaffine aus Gemischen
mit nicht-normalen Paraffinen getrennt, indem man das Gemisch in der Dampfphase bei erhöhtem Druck durch ein
Festbett eines als Adsorptionsmittel dienenden zeolithischen Molekularsiebs leitet, das einen effektiven Poren»
durchmesser von im wesentlichen 5 A hat, bis der stöchiometrische Punkt der Massenübergangszone der in der Adsorption
begriffenen Normalkohlenwasserstoffe eine Strecke von etwa 85 bis 97$ der Bettlänge durohlaufen hat, anschliessend
ein nicht-sorbierbares Spülgas bei den Temperatur- und Druckbedingungen, die für die Adsorption angewendet
wurden, im Gegenstrom in einer Menge, die zur Entfernung der Dämpfe aus den Zwischenräumen des Betts genügt, aber
nicht höher ist als die Menge, bei der sich etwa 20 Mol.-^,
vorzugsweise nicht mehr als 10 Mol-# der Normalkohlenwasserstoffe
des Einsatzmaterials in dem austretenden Produkt ergeben, durch das Bett leitet und dann weiterhin
nicht-sorbierbares Spülgas duroh das Bett bei im wesent-
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lichen der gleichen Temperatur und beim gleichen Druck leitet, UK wenigstens einen größeren Teil der Normalparaffine
aus dem Adsorptionsmittel zu desorbieren und sie zur Gewinnung aus dem Bett auszutreiben. Der Zyklus wird dann
wiederholt, wobei mit der Einführung von weiterem, aus dem Gemisch von Normalkohlenwasserstoffen und verzweigten
Kohlenwasserstoffen bestehendem Einsatzmaterial bei der gleichen Temperatur und beim gleichen Druck wie bei der
ersten Adsorptionsstufe begonnen wird. Wahlweise und vorzugsweise wird das Einsatzmaterial für die Adsorptionsstufe
jedes Zyklus,in dem das Einsatzmaterial das nicht sorbierbare Desorptionsgas verdrängt, durch direkten oder
indirekten Wärmeaustausch mit dem verdrängten Desorptionsmittel
auf die Temperatur des Betts erhitzt.
Als Adsorptionsmittel eignen sich alle natürlich vorkommenden oder synthetisch hergestellten dreidimensionalen
kristallinen zeolithischen Aluminosilicate, aus denen das Hydratwasser entfernt werden kann, ohne dass das Kristallgitter
zusammenfällt, und die Normalparaffine selektiv nach der Molekülgröße aus dem das Einsatzmaterial bildenden
Gemisch mit verzweigten und/oder cyclischen Paraffinen adsorbieren. Da η-Paraffine einen Querschnittsdurchmesser
von wenigstens etwa 5 Ä haben, werden Molekularsiebe, die einen Porendurchmesser von etwa 5 & haben, für die Zwecke
der Erfindung bevorzugt. Besonders geeignet sind die Kationenformen von Zeolith A, deren Porendurchmesser etwa
5 Ä beträgt. Zeolith A ist allgemein als synthetischer Zeolith mit sehr großem Adsorptionsvermögen bekannt und
hat je nach der vorliegenden Kationenart scheinbare Porendurchmesser im Bereich von etwa 3 bis 11 JU In der Natriumkationenform
hergestellter Zeolith A hat einen Porendurchmesser von etwa 4 A. Wenn 25^» vorzugsweise wenigstens
40# der Natriumkationen gegen Calcium- und/oder Magnesiumkationen
ausgetauscht werden, nimmt der effektive Porendurchmesser auf etwa 5 Ä zu. Im Rahmen der Erfindung bezeichnet
der Ausdruck "Zeolith A" den Zeolith, der in der
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U.S.A.-Patentschrift 2 882 243 beschrieben wird. Andere
zeolithische Molekularsiebe, die in den entsprechenden Kationenformen Porendurchmesser von etwa 5 2. haben und
trotz eines geringeren Adsorptionsvermögens als Zeolith A
für die Zwecke der Erfindung geeignet sind, sind beispiels-' weise Zeolith T (U0S.A.-Patent 2 950 952) und die Minerale
Chabazit und Erionit»
Die Kohlenwasserstoffe, die gemäß der Erfindung behandelt werden, bestehen im wesentlichen aus Gemischen von verzweigten
Paraffinen und η-Paraffinen, die im Benzinbereich und Kerosinbereich aiede"ne Diese Gemische fallen als
leichte und schwere Erdölnaphthas, Erdgasbenzine und Erd-
" gaskondensate an, können jedoch auch die Produkte von
Verfahren sein, die nicht im Rahmen der Erdölerzeugung und -raffination liegen. Im allgemeinen enthalten die Kohlenwasserstoffe
dieser Gemische etwa 4 bis 13 C-Atome« Vorzugsweise sind sie im wesentlichen frei von olefinisch
und acetylenisch ungesättigten Verbindungen. Es ist ferner vorteilhaft, daß die Konzentration von etwa vorhandenen
verunreinigenden Schwefelverbindungen geringer ist als etwa 400 ppm, und dass verunreinigendes Wasser unterhalb
der Sättigungskonzentration vorhanden ist. Daa Verfahren ist ohne Rücksicht auf das Molverhältnis der Normalkohlenwasserstoffe
zu nicht-normalen Kohlenwasserstoffen im
* Ausgangsmaterial durchführbar, jedoch wird der größte
Vorteil erzielt, wenn das Verfahren als Stofftrennung durchgeführt wird, bei der sowohl die Nichtparaffine als
auch die η-Paraffine jeweils wenigstens 10 Mol-$ des
Einsatzmaterials ausmachen.
Das gesamte Verfahren wird bei praktisch gleichmäßiger Temperatur durchgeführt, die im Bereich von etwa 177 bis
4000C liegt. Bei Temperaturen unter etwa 1770O wird der
Wirkungsgrad des nicht-sorbierbaren Spülgases bis zu einem
Punkt verschlechtert, an dem unerwünscht große Mengen er- ·
forderlich sind, um die η-Paraffine in ausreichendem Maße aus -lern Bett auszutreiben* Oberhalb von etwa 4000O nimmt
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die Geschwindigkeit der Koksablagerung schnell zu, wobei
sich die Notwendigkeit zu häufigeren oxydativen Regenerierungen des Adsorptionsmittels ergibt„ Die Angabe, daß
das Verfahren gemäß der Erfindung bei "unveränderter Temperatur" durchgeführt wird, bedeutet, daß das Ausgangsmaterial
und das Spülgas beim Eintritt in das Bett im wesentlichen die gleiche Temperatur mit einer Schwankung
von etwa + O,5°G haben. Hierbei ist es wie bei jedem
Adsorptions-Desortions-Vorgang natürlich möglich, daß sich als Folge der Adsorptions- und Desorptionswärme Wärmegradienten
im Bett ausbilden.
Die untere Grenze des für das Verfahren geeigneten Druckbereichs ist nicht wesentlich, während die obere Grenze
entscheidend wichtig ist. Da das Verfahren mit dampfförmigen Medien durchgeführt wird, ist Normaldruck oder sogar
Unterdruck in dieser Hinsicht vorteilhaft. Jeder Vorteil, der sich aus niedrigen Arbeitsdrücker, ergibt, wird jedoch
durch den Nachteil, daß Vakuumapparaturen erstellt, gewartet und betrieben werden müssen, um die Medien durch
das System zu führen, mehr als ausgeglichen. Es ist demgemäß vorteilhaft, bei einem Druck zu arbeiten, der wenigstens
über Normaldruck liegt, wobei ein Druck von wenigstens
1,4 kg/om bevorzugt wird. Die obere Grenze des
Drucks hängt von der Temperatur des Systems und der Zusammensetzung des Einsatzmaterials ab· Es ist wichtig,
daß keiner der Bestandteile des Einsatzmaterials in den Hohlräumen des Betts kondensiert, da ein solches in der
Flüssigphase vorliegendes Material durch die begrenzte
Menge an nicht-sorbierbarem Spülgas, die für diesen Zweck
vorgesehen ist, nicht entfernt werden kann. Daher ."nuß der
Druck bei weniger als 80$ des kritischen Drucks der am
höchsten siedenden Hauptkomponente des Einsatzmaterials oder weniger als etwa 60$ des Taupunktsdruckes des Einsatzmaterials
bei der Verfahrenstemperatur gehalten werden, je nachdem, welches der niedrigere Wert ist. Analog der
Angabe, daß das ^erfahren mit unveränderter Temperatur
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durchgeführt wird, bedeutet die Angabe, daß das Verfahren ohne Druckänderung durchgeführt wird, daß die Drücke des
dem Adsorboer zugeführten Einsatzmaterials und des Spülgases an den jeweiligen Zuführungsenden des Betts innerhalb
üblicher Grenzen gleich sind. Mit anderen Worten bedeutet diese Kennzeichnung des Verfahrens, daß der Druck
zwischen Adsorption und Desorption nicht gewechselt wird.
Der hier im Zusammenhang mit der Darstellung der Druckerforäernisse
gebrauchte Ausdruck "Schlüsselkomponente" oder ^ "Hauptkomponente" bezeichnet jeden paraffinischen Bestandteil
des Einsatzgemisches, der in wesentlicher Menge vorhanden ist ο Natürlich hängt es bekanntlich etwas von den
anderen vorhandenen Komponenten und der Art der Behandlung des Einsatzmaterials ab, was unter einer wesentlichen Menge
einer bestimmten Komponente eines Gemisches zu verstehen ist, Im allgemeinen ist jedoch beim Verfahren gemäß der
Erfindung eine Schlüsselkomponente oder Hauptkomponente in einer Menge von etwa 10 Mol-# oder mehr vorhanden»
Wenn der Taupunkt für die Druckbedingungen entscheidend ist, kann der Taupunkt des jeweiligen Kohlenwasserstoffgemisches
nach der Methode bestimmt werden, die in
Jk "Process Heat Transfer" von Kern, McGraw-Hill Book Company,
New York, Seite 319 bis 325, beschrieben ist. Auch andere
Methoden zur Durchführung dieser Berechnungen sind bekannt, Natürlich kann die Berechnung des Taupunktes auch durch
Rcutineversuche ersetzt werden.
Als nioht-sorbierbare Spülgase, die dazu dienen, die Dämpfe
aus den Hohlräumen des Betts auszutreiben und die desorbierten n~Paraffine beim Verfahren aus dem Bett zu entferner^
eignen sich alle Permanentgase oder Gemische aolcher
C-ase, deren Molekülabmessungen so klein sind, daß sie in die intrakristallinen Hohlräume des Molekularsieb eintreten
können, die jedoch selbst nicht so stark adsorbiert wercei', daß sie die daran adsorbierten n-Eohlenwaassr-'Steffi
in wesentlichem Ausmaß verdrängen. Stickstoff,
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~ 7 —
Wasserstoff, Helium und Methan sind solche Gase, die für die Zwecke der Erfindung bevorzugt werden. Auch andere
Permanentgase sind bekannt. Da sie zu annehmbaren Kosten iai Handel nicht erhältlich sind, ist ihre Verwendung unzweckmäßig,
wenn auch möglich·
Unter "Zwischenräumen" oder "Hohlräumen" sind im Rahmen
dieser Beschreibung alle Räume im Bett zu verstehen, die nicht durch festes Material eingenommen werden. Ausgenommen
hiervon sind die Hohlräume innerhalb der Zeolithkristalle. Die Poren in einem zur Bildung von Agglomeraten
der Zeolithkristalle verwendeten Bindemittel werden als Zwischenräume angesehen.
Vvie bereits erwähnt, wird der Adsorptionsvorgang, bei dem
die η-Paraffine selektiv vom Bett adsorbiert werden, während einer solchen Zeit durchgeführt, daß der stöchiometrische
Punkt der Massenübergangszone der n-Kohlenwasserstoffe
85 bis 97# der Bettlänge durchschritten hat. Der
hier gebrauchte Ausdruck "Massenübergangszone" wird in seinem allgemein anerkannten Sinn gebraucht, d.h. er bezeichnet
den Abschnitt des Adsorptionsmittelbetts, in dem die Beladung des Adsorptionsmittelbett3 mit A^sorbat und
die Konzentration der Adsorbatfraktion im Dämpfestrom beide mit der Zeit zunehmen. Der "stöchiometrische Punkt"
liegt in der Massenübergangszone und ist der Punkt, an dem das in Anspruch genommene oder verbrauchte Fassungsvermögen
des vorderen Abschnitte der Massenübergangszone
dem noch nicht in Anspruch genommenen Fassungsvermögen der Übergangszone gleich ist.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt somit bei Durchführung in einem einzelnen Bett einen dreistufigen Zyklus,
bei dem die erste Stufe (a) aus der Einführung von Einsat^- material in das Bett zur selektiven Adsorption von n-Paralfinen,
die zweite Stufe (b) aus der Zwischenspülang mit einer geringen Menge eines nicht-sorbierbaren Spülgase ■
zur Austreibung der Dämpfe aus den Zwischenräumeη ies
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Betts und die dritte Stufe (c) aus der Desorptionsspüiung
besteist, bei der üie η-Paraffine von hoher Reinheit anter
Verwendung des nicht-sciüierb&ren Spülgases desorbiert and
aus dem Bett ausgetrieben werden. Vorteilhaft wiM die
Stufe (a) in zwei Teile geteilt, wobei (unter der Annahme eines im stationären Zustand befindlichen Systems» in dam
das Bett zum Zeitpunkt üea Adsorptionsvorgangea cit niclitsorbierbareiß
Spülgas gefüllt ist) die Durohflußsre&gie des
zu Beginn in das -öett eingeführten Einsatzgases so geregelt wird, daß seine Menge .gerade genügt, um daa in dsn
Zwischenräumen des Betts verbliebene Spülgas langsam zu
verdrängen, so daß das austretende heiße Spülgas in wirksamen Wärmeaustausch aiii; dem Sinsatzmaterlal gebrecht
werden kann» Wenn aas Mnss.tsgas mit voller DiuTGk£lußmen/ls
für diesen Zweck verwendet warae, würde das gesamte Spülgas
mit honer üesvAiw-ä-naigkeit nur während eine'? kw?zen
G-eaamtspüidauer «iistre-seü» Dies hätte unstetige Suronmsgsbedingungeii
im Wkimeausiiaüsciisystem zur Folge imi ^1AMo
eine sehr gx'oise Rückgewinnungsapparatur ei?foröeafR* Io ßer
zweiten Stufe ύ-^3 Msorp-jxciB Toi'g&nges wird die TrTGhZi.?3~>
menge dea Binsaii.-^aterTftle erhebt, um die
Betts ir? bezug auf dis £ei^ wirksamer au-ar
diesen viery-i.r^ige:. !"/-klui cptiMii £.-£ £üat:il!~;L u·
b einen im \;m*ü*;li-jhuL l/, rt-'-&lj:t& rurotifluu "bz^^ ly.sii
der als Prcöiikte i1*.^c^ητ»-.^^ «-iErsffiac «.nc nlÄt-sc.
Zoblenwaseert"^ ."ίύ si, srLibIfcr^ ki-ηηβε fürf AdÄti1:;^!?"
in einer ssitgt ?v:'^sx i-t-t Aaf &!;*&&£si-felge inte£riü/t
dsfl· Dieecs Sy^:';· ^-.:. j ^.'.^. :_„■"·« ο.^ί-ΐϋΐ&ΐδ Ss ti is
ϊ ..mi -Ii; •'-.■-^Λ.ίβνΐ.ΛίϊϋΠί. dais ^t
wätrsnd der Ai.*:-^ ^ic *' i-iili;, XlIe P
von einem Ze.itsül'.,ij.fe-w3rii: a^s sutomatiscä geste^art ■**■:; ras a
Die Erfindung wird in ^·?Γ folgenden Baacbraibußg Is 7®^-
bindung mit der ÄVfeilrkir.g arläÄtart, die sin llieiSsaiisaa
eines solchen eus
Verwendung
wird angenommen, daß das System "bereits den stationären
Zustand erreicht hat. Die Temperatur aller primären Adsorptionsbetten
und aller in diese Betten eingeführten und aus diesen Betten austretenden Gas- und Dämpfeströme beträgt
3710C. Die Betten stehen unter einem Druck von 7 kg/cm . Die Zusammensetzung des Einsatzmateriale ist in
der folgenden Tabelle angegeben
Gesättigte Nioht- η-Paräffine im
Kohlenwasser- im Einsatz, Gew,-$6
stoffe Einsatz. Gew. -j>
.___»_____._____.
O2-O5
Cg - Spur
C7 2,38 2,00
C8 22,63 5,45
Cg 30,34 6,42
C10 21,32 3,11
C11 5,37 0,40
C12 0,53 Spur
C1, Spur Spur
Bei der in der Abbildung dargestellten Anlage wird das Einsatzmaterial durch Leitung 10 der Sammelvorlage 12
zugeführt, von der es mit Hilfe der Pumpe 14 durch einen Mengenregler 16 und dann durch einen Wärmeaustauscher 18
geführt wird, wo es durch Wärmeaustausch mit heiSem Spülgas
aus einem Adsorptionsbett, in dem eine erste Adsorptionsstufe stattfindet, auf etwa 232 bis 260c0 erhitzt
wird· Das teilweise erhitzte Einsatzmaterial wi.rd ir* einem
gasbeheizten Erhitzer 20 auf die volle Arbeitstemperatur
von 3710C erhitzt. Die Menge des aus dem Erhitzer 2C in
die Leitung 22 eintretenden Einaatzmaterials beträgt
99953 kg/Stunde. Durch die Vermischung de3 ursprünglichen
Einsatzmaterials mit Kreislaufmaterial in der Sammelvorlage
12 enthält das Einsatzmaterial etwa 18,5 Gs>"*-^
η-Paraffine, Mit Hilfe eines Mengertreglara 25 in der
Leitung 2<S wird das Einsaizmatsri&X aas Lait-^ng 2:l teilweise
in die Leitung 24 und teilweise in <Ue Le^t-anc 25
am
*r-.tt i
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eingeführt. Aus der Leitung 26 wird der kleinere Teil des Einsatzmaterials aus Leitung 20, nämlich 15847 kg/Stunde,
durch die Verteilerleitung 30 und das Ventil 32 in das Adsorptions "bett 34 eingeführt. Die fünf Adsorptionsbetten
34-j 36r 38, 40- und 42 im System enthalten je 30546 kg
Calciumzeolith A in Form von zylindrischem Granulat von ΐ,ό mm Durchmesser. Jedes Bett hat eine Länge von 3,91 m
unQ emen Durchmesser von 3,66 m. Das Bett 34 enthält zum
Seitpunkt des Eintritts des Einsatzmaterials durch das Yeti eil 32 restlichen Stickstoff, der als Spülgas verwendet
w:.i.'ü, aas der vorherigen Desorptionsstufe. Die Durehflußfiienge
ces Einsatzmaterials durch die Leitung 26, die Verteilerleitung
30 und das Ventil 32 wird so geregelt, daß der resuiiuhe Stickstoff gleichmäßig innerhalb von etwa
sn aü3 dem Bett 34 gespült wird, äefc« der G-asstrom
in einer Meng3 von etwa 2893 kg/Stunde aus dem Bett
34 aus. Während dieser ersten Stufe des Adsorptionsvorganges
im Bett 34 wird der austretende Stickstoff durch das Ventil 44 in die Verteilerleitung 46 und von dort
durch die Leitung 48 in den Wärmeaustauscher 18 geführt. Ebenfalls durch die Verteilerleitung 46 und die Leitung
strömen die nicht-normalen Fraktionen des Einsatzmaterials t
die durch die Betten 36 und 38 strömen, die sich in der zweiten Stufe des Adsorptionsvorganges "befinden. Das aus
dem Wärmeaustauscher 18 austretende Gas ist somit ein
Gemisch von Stickstoff und nicht-normalen Kohlenwasserstoffen. Dieses Gemisch gelangt durch Leitung 50 in einen
wassergekühlten Kühler 52 und einen Abscheider 54. Die kondensierten nicht-normalen Kohlenwasserstoffe werden
vom Abscheider 54 in die Vorlage 56 geführt. Der als Spülgas
verwendete Stickstoff verläßt den Abscheider 54 durch Leitung 5S und geht zum Spülgas-^reislaafkompressor 60.
Wäfcrend der Zeit von 2 Minuten unmittelbar vor der Perioäe
vot 2 Minuten, in der der restliehe Stickstoff aus dem
Bett 34 ausgespült wird, wurde der restliche Stickstoff
in cer gieiohen Weise aus dem Bets 36 ausgetrieben, wäfareaC:
das BfST 36 eich in den ersten beiden Kiniitec einer 4
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ten dauernden zweiten Adsorptionsstufe "befand» Während der
Periode von 2 Minuten, in dsr der Stickstof!" &ua äem
Be-1It 34 *ussetriebeπ vurde, T*urde somit da;* "Sinsat^Egterial
aus Leitung 24 durch öie Verteilerleitung 62 imä di3 Ventile
64 und 66 den Betten 36 "bzw. 38 in einer Menge von 42.053 kg/Stunde zugeführt. Die η-Paraffine im Einsät~-
material werden durch die "beiden Betten 36 und 38 in einer
Menge von 7178 kg/Stunde adsorbiert. Die nicht-adsorbiarten
nicht-normalen Paraffine verlassen die Betten durch die
Ventile 68 bzw. 70 in einer Menge von 34876 kg/Stunde and
werden der Verteilerleitung 46 zugeführt, Susannen .Tjit dem
aas äem Bett 34 ausgespülten iaticKStoff geber, die· nicbtnormalen
Paraffine durch Leitung AS, Wärmeaustauscher 16,
Lextung 50, Kühler 52 und Ab ?öl·*·?Ivier 54. Das kcrie^sierta
Produkt wira in der Verlage 56 gesammelt» Käi^'erc tier
Periode vor- 2 Minuter., in der d*-, restliche ST;.:^s-iüf--'ai1^
ci;;n Bett 34 gesy"lt wirö4 \%fA ^5at ε5 ";!!■; ^τ,;-» Ι^·:; ■'"
in der ersten Stufe der Spülung Bit Stickstcif t vo"be-' ö1,*?
Kohlenwasserstoffe .In £en Zwilche ^r 9 lime η 4βί5 7-;·?4γΪ55 ?mc' ^ ■=?.*!·
Bett 3.;ageaoült werden. Währ-A-ud des aleiü^^fi Ie wt.^is «s-^ '·οι
2 Minuten "befindet sich das Bett 42» das aich wäbreni des
vcrhergehenJen Zeitraums von 2 Miauten in 1er "rnte^ S+Ufe
der Spülung befand, in der τν.ε.1^βη Stufe \?.τ P*5??nrp*':,o'\,
m der die Normalkohlsnwassereto^^e aus -item Hol"?k«l'i^*^/.^b
assortiert >:iu aus cem Bett ^••■.!■ii'ir-.in'l! werden, I:-U ul - -;>ül-in
diesen beiden Desorpt j onsstuf en verwendsve-s St-1^V-nahen
e^ne gemeineaiae Quelle - nämlioh dan
Sticks:* of fa's rom durch Leitung 72 and durch d«n "
■•iUPcht-r 74 geführt.- in dein *?r tfuron die Ve-Pi? :
£cißei; absorbierten n-Paraffinaa, die aus der. j?
Adeorptionsbetten durch die Varteilerleitung 76
a^f jtva 288 "bis 316°- erhitzt wi.'.'.i* Vom W^rics^ustaus-eLe ■·■
geht der Stickstoffstrom durch Leitung 78 sus; g&ebefctf: *':■**«
Εΐ'-Γ,ΐΐεβΐ 80, vo er auf 3710C f-rhitat wird, ivA iarn ö;..rch
leitung 82. Durch den Kengenregler 84 wird der Sasstr.u
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aus Leitung 82 in zwei Ströme unterteilt· Der kleinere Strom wird in einer Menge von 3169 kg/Stande durch Leitung
86, Verteilerleitung 88 und Ventil 90 im Gegenstrom ("bezogen auf den vorherigen Adsorptions Vorgang) durch das
Bett 4-0 geführt. Die geregelte niedrige Gasmenge, die für die 2 Minuten dauernde erste Stufe der Desorption verwendet
wird, dient dazu, nicht adsorbierten Kohlenwasserstoff aus den Zwischenräumen auszutreiben, ohne daß eine Desorption
der η-Paraffine aus dem Adsorptionsmittel bewirkt wird. Der aus dem Bett 40 austretende Dämpfestrom, der
aus 14947 kg Kohlenwasserstoff und 275,3 kg Stickstoff pro Stunde besteht, wird durch den Kühler 94 und den Abscheidxr
96 geführt. Die- kondensierten Kohlenwasserstoffe aus dem Abscheider 96 werden durch Leitung 98 in die Sammelvorlage
12 geführt, wo sie mit frischem Einsatzmaterial zur erneuten Verarbeitung gemischt werden· Der Stickstoff wird
vom oberen Ende des Abscheiders abgezogen und durch Leitung 100 dem Spülgas-Kreislaufkompressor 60 zugeführt· Der
größere Teil des StickstoffStroms aus Leitung 82, nämlich
57770 kg/Stunde, wird während einer Zeit von 2 Minuten, die die zweite Stufe des DesorptionsVorganges darstellt,
durch Leitung 102 zur Verteilerleitung 104 und von dort durch das Ventil 106 und durch das Bett 42 geführt· Während
dieser Zeit werden die selektiv adsorbierten n-Paraffine aus dem zeolithischen Molekularsieb desorbiert und aus dem
Bett ausgespült, um in einer Reinheit von mehr als 99#
gewonnen zu werden. Der aus dem Bett 42 austretende Gas-
und Dämpfestrom, bestehend aus 14969 kg η-Paraffinen und
57770 kg Stickstoff pro Stunde, wird durch Ventil 108 der Verteilerleitung 76 zugeführt und dann durch den Wärmeaustauscher
74 geführt. Die gekühlten η-Paraffine und der gekühlte Stickstoff, die aus dem Wärmeaustauscher 74 austreten,
werden durch Leitung 112 dem Abscheider 110 zugeführt, von dem die η-Paraffine in die Vorlage 114 für
η-Paraffine eingeführt werden und der Stickstoff durch Leitung 116 in den Spülgas-Kreislaufkompressor 60 zurückgeführt
wird.
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Vorstehend wurde eine einzelne Zweiminutenperiode eines Zehnmiηutenzyklus des Systems "beschrieben· Pur die nächste
Periode von 2 Minuten werden entsprechende Ventile so betätigt, daß das Bett 34 mit einer zweiten Stufe eines
Adsorptionsvorganges beginnt, das Bett 36 in der zweiten Stufe der Adsorption bleibt, das Bett 38 eine erste Stufe
eines Desorptionsvorganges beginnt, das Bett 40 in eine zweite Stufe eines Desorptionsvorganges eintritt und das
Bett 42 eine erste Stufe eines Adsorptionsvorganges beginnt. In der gleichen Weise beginnt ein neuer Zyklus. Nach
jeder Periode von 2 Minuten und nach Beendigung einer Periode von 10 Minuten haben alle Betten alle Stufen der
Adsorption und Desorption durchlaufen. In der folgenden Übersicht ist die Punktion jedes der fünf Betten für jede
Periode von 2 Minuten dargestellt. Im Schema bedeutet A-1
die erste Stufe der Adsorption, in der restlicher Stickstoff mit dem in geringen Mengen zugeführten Einsatzmaterial
aus dem Bett gespült wird. A-2 bezeichnet eine übliche Adsorption, d.h. im vorliegenden Fall die zweite Stufe der
Adsorption, in der die pro Zeiteinheit zugeführte Menge des Kohlenwasserstoffgemisches mit der wirksamen Ausnutzung
des Betts im Einklang ist. DP-1 bezeichnet eine erste Stufe der Desorption, wobei Stickstoff als Spülgas in einer
Menge verwendet wird, die gerade genügt, um die Kohlenwasser
st off dämpf β aus den Zwischenräumen des Betts zu entfernen. DP-2 bezeichnet die zweite Stufe der Desorption,
d.h. eine Spülung mit Stickstoff in genügenden Mengen, um die η-Paraffine aus dem Bett zu desorbieren.
.Min. < | 3 ; | Zeitfolge | !■ 6 | DP-1 | 8 10 | |
Zeit | 34 | A-1 | I i | A-2 | DP-2 | |
Bett | 36 | A-2 | A-2 | DP-1 | A-1 | |
Bett | 38 | A-2 | A-2 | DP-2 | A-2 | |
Bett | 40 | DP-1 | DP-1 | A-1 | A-2 | |
Bett | 42 | DP-2 | DP-2 | A-2 | ||
Bett | A-1 | DP-2 | ||||
A-1 | ||||||
A-2 | ||||||
A-2 | ||||||
DP-1 | ||||||
209812/1874
Während ein Bett die Arbeitsstufen bei der Betriebstemperatur von 3710C durchläuft, sammelt sich allmählich eine
kohlenstoffhaltige Ablagerung an. Diese Ablagerung verschlechtert die Kapazität des Adsorptionsmittels. Dies hat
einen Durchbruch der n-Paraffine in den Produktatrom des
Isomeren und eine geringere Gewinnung an α-Paraffinen zur Folge, Die Geschwindigkeit, mit der diese Ablagerung sich
ansammelt, hängt von Paktoren wie der Temperatur, den Verunreinigungen
im Einsatzmaterial, den Eigenschaften des Einsatzmauerials, der Dauer des Zyklus und von der restlichen
Paraffinbeladung äa« Diese Art der Deaktivierung des
ψ Adsorptionsmittels ist vorübergehend, deiu die ursprüngliche
Kapazität des Betts kann durch Abbrennen dieser Ablagerung unter geregelten Bedingungen wiederhergestellt
werden.
Die oxidative Regenerierung ist ein gesonderter Arbeitsgang, "bei dem die fünf Adsorptionsbetten nacheinander
abgebrannt werden, und der zur Aufrechterlialtung der Arbeitskapazität
des Molekularsiebs erforderlich ist. Voraussetzung für diesen Arbeitsgang ist eine aus den folgenden
Stufen bestehende Stillsetzung für 3 Tages
Stufe Zeit
1) Vorbereitung des Systems für die
ψ Regenerierung 2 Stunden
2) Oxidative Regenerierung 68 Stunden
3) Vorbereitung des Systems für die Adsorptionsstufe 2 Stunden
Gesamtzeit 72 Stunden
Wenn die Betten bis zu dem Punkt, bei dem eine oxidative Regenerierung erforderlich ist, in Betrieb gewesen sind,
wire der normale Verfahrenazyklus abgebrochen. Die Betten
werden einer zusätzlichen langen Desorptlonsspülußg unterworfen,
um einen möglichst großen Teil der restlichen η-Paraffine zu entfernen. Stickstoff wird im Gegenstrom
mit Hilfe des Spülgaskompressora 60 bei 7 kg/cm und
3990G durchgeleitet. Der umlaufende heiße Stickstoff hat
209812/1874
2U5108
zwei Aufgaben, nämlich die Austreibung des Spülgases aus dem Bett, wenn das Spülgas brennbar ist (d.h. Heizgas,
Wasserstoff usw.), und Erhöhung der Temperatur des Betts bis zu einer Temperatur oberhalb des Entzündungspunktes
des Kokses vor der Einführung von Sauerstoff in das System. Das durch die Verteilerleitung 76 aus den Betten austretende
Gas wird gekühlt, um die desorbierten Kohlenwasserstoffe und das desorbierte Wasser zu kondensieren. Wenn das Bett
auf Temperatur gebracht worden ist, wird die Luft in einer solchen Menge in den umlaufenden Gasstrom eingeführt, daß
der Sauerstoffgehalt des in das Bett eintretenden Gases zwischen O und 1 YoI.-i>
liegt. Der Sauerstoff im Gas verbrennt mit dem Koks am oberen Ende des Betts, Die durch
die Verbrennung frei werdende Wärme wird aus der Brennzone als Vorheizfront abgeführt, die der Brennfront voranläuft.
Diese Vorheizfront erhöht die Temperatur des Betts auf etwa 5100C. Diese Temperatur wird durch Regelung der Sauerstoffmenge
im eintretenden Gas geregelt. Durch Temperaturen über 7040C im Innern des Molekularsiebkorns wird der Molekularsiebkristall
unwiderruflich zerstört, so daß die Temperatur der Gasphase bei maximal 5380C gehalten wird.
Während die Bfennfront das Bett durchläuft, fällt die Temperatur wieder auf die Gaseintrittstemperatur von 399 C.
Da die Koksablagerung Wasserstoff enthält, wird während der Verbrennung Wasser "neben Kohlenoxyden gebildet. Dieses
Wasser muß aus dem System entfernt werden, weil das Molekularsieb durch wiederholte Einwirkung von Wasser bei
hohen Temperaturen bleibend geschädigt wird. Eine Kühleinheit wird verwendet, um den größten Teil des Wassers zu
entfernen und hierdurch diese Schädigung weitgehend auszuschalten.
Nach erfolgter fiegenerierung werden die Betten auf die
Arbeitstemperatur gekühlt, worauf etwaiger zurückgebliebener Sauerstoff durch Umwälzung von Stickstoff ausgetrieben
wird. Die Betten sind nun bereit, um im normalen Verfahrenszyklus wieder in Betrieb genommen «u werden.
209812/187Λ
Claims (6)
- 2U5108PatentansprücheMjyVerfahren zur Abtrennung von η-Paraffinen aus Gemischen mit nicht-normalen Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch in der Dampfphase "bei erhöhtem Druck durch ein Pestbett eines als Adsorptionsmittel dienenden aeolithischen Molekularsiebs leitet, das einen effektiven Porendurchmesser von im wesentlichen 5 £ hat, bis der stöchiometrische Punkt der Massenübergangszone der in der Adsorption begriffenen Normalkohlenwasserstoffe eine Strecke von etwa 85 bis 97$ der Bettlänge durchlaufen hat, anschließend ein nicht-sorbierbares Spülgas bei den Temperatur- und Druckbedingungen, die für die Adsorption angewendet wurden, im Gegenstrom in einer Menge, die zur Entfernung der Dämpfe aus den Zwischenräumen des Betts genügt, aber η nicht höher ist als die Menge, bei der sich etwa 20 Mol-% der Normalkohlenwasserstoffe des Einsatzmaterials in dem austretenden Produkt ergaben, durch das Bett leitet und dann weiterhin nicht-sorbierbares Spülgas durch das Bett bei im wesentlichen der gleichen Temperatur und beim gleichen Druck leitet, um wenigstens einen größeren Teil der Normalparaffine aus dem Adsorptionsmittel zu desorbieren und sie zur Gewinnung aus dem Bett auszutreiben.
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als nicht-sorbierbares Spülgas Stickstoff, Wasserstoff oder Methan oder beliebige Gemische dieser Q-ase verwendet.
- 3) Verfahren nach Anspruch 1 and 2, dadurch gekennzeichnet* daß man als s-aoliiäischee Molekularsieb Oalcius-Zeo-Iith A verwendet«
- 4·) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß man das nicht-sorbierbare Spülgas in einer Mengeverwendet, die genügt, um die in den Zwischenräumendes Bettes enthaltenen Dämpfe zu entfernen, -die aber1:ι ΐ 31 2 / *, 8 Ί ίgeringer ist als die Menge, "bei der sich etwa 10 Mol-96 der aus dem Einsatzmaterial stammenden Normalkohlen-' Wasserstoffe in dem aus dem Bett austretenden Gasstrom ergeben.
- 5) Verfahren nach Anspruch 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man aus η-Paraffinen und nicht-normalen Kohlenwasserstoffen bestehende G-emische verwendet, deren Kohlenwasserstoffe 4 bis 13 C-Atome enthalten, tund die im wesentlichen frei von olefinisch und acetylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen sind,
- 6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Druck im Adsorptionsbett von wenig— stens 1,4 kg/cm und bei einer Temperatur von 177 bis 3990C arbeitet.209812/1874Leerseite
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