DE2158006A1 - Verfahren zur Trennung und Aufarbeitung des mischphasigen Reaktionszonenproduktausflusses einer Kohlenwasserstoffumwandlung - Google Patents

Description

Verfahren zur Trennung und Aufarbeitung des mischphasigen Reaktionszonenproduktausflusses einer Kohlenwasserstoffen-/-Wandlung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trennung und Aufarbeitung des Produktausflusses aus einer bei hoher Temperatur und hohem Druck in Gegenwart von Wasserstoff erfolgenden Umsetzung, wie etwa der Hydrokrackung. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine verbesserte Arbeitsweise zur Abtrennung von Wasserstoff hoher Reinheit aus dem Reaktionsausfluß einer bei hoher Temperatur und hohem Druck durchgeführten Kohlenwasserstoffverarbeitung, die in Gegenwart von Wasserstoff vorgenommen wird (nachstehend zur Vereinfachung auch als "Hydroverarbeitung" bezeichnet).

In Gegenwart von Wasserstoff erfolgende Umwandlungsverfahren, wie Hydrokrackung, Hydrotreating und Hydro-

ORiQlNAL INSPECTED

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finierung, stellen wichtige Arbeitsweisen' auf dem Gebiet der Erdölverarbeitung dar. Beispielsweise sind Hydrokrackanlagen, in denen Kohlenwasserstoffe hohen Molekulargewichts in tiefer siedende gesättigte Kohlenwasserstoffe, die zur Verwendung als Heizöl u.dgl. geeignet sind, umgewandelt werden, oder Hydrotreatinganlagen, in denen unerwünschte Schwefel und Stickstoff enthaltende Verunreinigungen aus einem Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial entfernt werden, in praktisch allen'modernen 'Raffinerien vorhanden.

Diese Hydroverarbeitungsverfahren werden normalerweise katalytisch durchgeführt und benötigen verhältnismäßig reinen Wasserstoff in" beträchtlichen Mengen bei Reaktionsbedingungen hoher Temperatur und hohen Drucks. Nach einer gegebenen Umsetzung liegt ein mischphasiger Gas-Flüssigkeits-Strom vor, der Wasserstoff, bei Normalbedingungen gasförmige Verbindüngen und bei Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe enthält und aus dem verhältnismäßig reiner Wasserstoff, d.h. normalerweise mit einer Reinheit in der Gegend von 80 Volumenprozent, zur Rückführung in die Umsetzung abgetrennt werden muß. Diese Rückführung von verhältnismäßig reinem Wasserstoff in größtmöglichen Mengen und bei hohen Drücken ist von großer Bedeutung, da in einer Raffinerie nur sehr selten genügend

S3 Wasserstoff, d.h. bis herauf zu etwa 8900 Standard-m je m verarbeiteter Beschickung (50 000 SCF/BBL), und genügend Kompressorleistung vorhanden ist, um ein Hydroverarbeitungsverfahren unter Anwendung nur einmaligen Wasserstoffdurchsatzes durchzuführen. Demgemäß sind Arbeitsweisen entwickelt worden, um Wasserstoff aus dem Reaktionszonenausfluß in verhältnismäßig reiner Form und in größtmöglichen Mengen, geeignet zur Rückführung in die Hydroverarbeitungsreaktion, abzutrennen und zurückzugewinnen. Es ist ein Rückführstrom verhältnismäßig hoher Wasserstoffreinheit notwendig, um schädliche Begleiterscheinungen bei der Umsetzung und Produktverunreinigungen zu. vermeiden.

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Eine der verbreiteteren Methoden zur Abtrennung von Wasserstoff aus dem mischphuigen Reaktionsausfluß einer, bei hoher Temperatur und hohem Druck erfolgenden Hydroverarbeitung> wie etwa der Hydrokrackung, bei der der Wasserstoff zurückgeführt werden muß, arbeitet mit einer Auftrennung des Ausflusses in einer ersten Trennzone bei etwa den gleichen Druck- und Temperaturbedingungen wie in der Reaktion zur Bildung einer Dampfphase (I) und einer flüssigen Phase (I). Die Dampfphase (I) wird dann auf eine Temperatur Von etwa 15 bis 6O°C (60 - 14O°F) gekühlt und der gekühlte Strom wird in einer zweiten Trennzone zur Bildung einer wasserstoffreichen Dampfphase (II) und einer flüssigen Phase (II) getrennt. Um hinreichende Wasserstoffreinheit aufrechtzuerhalten/ wird die flüssige Phase (II) bei einem wesentlich niedrigeren Druck erneut getrennt und mindestens ein Teil der anfallenden Flüssigkeit wird zu der zweiten Trennzone zurückgeführt. Die flüssige Phase (I) wird in einer dritten Trennzone bei etwa der gleichen Temperatur wie in der ersten Trennzone aber bei einem wesentlich niedrigeren Druck unter Bildung einer flüssigen Phase (III) und einer Dampfphase (III) getrennt. Diese Dampfphase (III) wird dann gekühlt und mit der flüssigen Phase (II) vereinigt und in einer vierten Trennzone bei einer Temperatur von etwa 15 bis 6O°C (60 - 14O°F) zur Bildung einer Dampfphase (IV) und einer flüssigen Phase (IV) getrennt. Normalerweise ist der einzige Wasserstoffanteil des ursprünglichen Reaktions zonenausf lus ses, der abgetrennt und in die Reak¹-tion zurückgeführt wird, der in der Dampfphase (II) zurückgewonnene Wasserstoff. Andererseits enthält aber die flüssige Phase (I) beträchtliche Mengen an Wasserstoff in Lösung und

met.

diese werden in der Dampfphase (IV) in Mischung'bei Normalbedingungen gasförmigen Kohlenwasserstoffen, wie Methan,. Äthan und Propan, und anderen aus Verunreinigungen der Beschickung gebildeten gasförmigen Verbindungen, wie Ammoniak

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und Schwefelwasserstoff, aus dem Verfahren entfernt. Dieser

Wasserstoff in der Dampfphase (IV) liegt weiterhin bei beträchtlich niedrigerem Druck vor und muß wieder stark komprimiert werden, um zu der Reaktionszone zurückgeführt werden zu können. Weiterhin muß dieser Strom gewöhnlich vor der Wiederverdichtung Behandlungen unterzogen werden, um seine Reinheit zu verbessern. Häufig wird daher die Dampfphase (IV) abgezogen oder als Heizgas verbrannt, so daß der chemische Wert des Wasserstoffs verloren geht. Ein typisches Trennverfahren dieser Art ist in der USA-Patentschrift 3 371 029 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Trennunq und Aufarbeitung eines in einer bei hoher Temperatur und hohem Druck arbeitenden I-Iydroverarbeitungsreaktionszone erzeugten mischphasigen Gas-Flüssigkeits-Stroms zu schaffen, das nicht die vorstehend erläuterten und ähnliche Mangel der bekannten Arbeitsweisen aufweist, die Gewinnung einer größtmöglichen Menge an Wasserstoff von hohem Druck und hoher Reinheit, der zur Rückführung in eine Ilydroverarbeitungsreaktionszone geeignet ist, gestattet und trotzdem einfach, betriebssicher und wirtschaftlich durchzuführen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Trennung und Aufarbeitung des ,Reaktionszonenproduktausflusses aus einer bei hoher Temperatur und hohem Druck in Gegenwart von Wasserstoff erfolgenden Umwandlung einer flüssigen Kohlenvasserstof fbesch inkung, der in Form nine?:; mischphasigen, Wasserstoff, bei Normal bedingungen flü.^sige Kohlenwasserstoffe und bei Normalbedingungen gasförmige Verbindungen umfassenden Ga^-Flüssigkeito-Rtroms vorlieqt, welches dadurch gekennzeichnet ist, rial? ma¹:

(a) den Ausfluß in cirv.:r ersten 'f'remizcne bei erhöhtuj ■ '''empr ratur und etwa eiern gleichen Dru< K wie in flor Red· t ioin:- "one unter BiIdünn einer er:u.en i.liii-sjqcn Phase υ" ι πρ m -■

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ersten Dampfphase trennt, . ■■:.

(b) die. Dampfphase aus der ersten Trennzone bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone auf eine Temperatur von etwa 10 bis etwa 93⁰C (50 - 200⁰F) zur Erzeugung eines ersten gekühlten Produkts kühlt»

(c) das erste gekühlte Produkt aus der Arbeitsstufe (b) in einer zweiten Trennzone bei etwa dem gleichen Druck Wie in der ersten Trennzone unter Bildung einer wasserstoffreichen zweiten Dampfphase und einer zweiten flüssigen Phase trennt,

(d) mindestens einen Teil der ersten flüssigen Phase bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone auf eine Temperatur von etwa IO bis etwa 149°C (50 - 30Q°F) zur Erzeugung eines zweiten gekühlten Produkts kühlt, und

(e) das zweite gekühlte Produkt aus der Arbeitsstufe (d) bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone in einer dritten Trennzone unter Bildung einer wasserstoffreichen dritten Dampfphase und einer dritten flüssigen Phase trennt.

überraschenderweise wurde gefunden, daß, wenn man die Flüssigkeit, die in der bei hohem Druck und hoher Temperatur arbeitenden Trennzone einer typischen Hochtemperatur- · Hochdruck-Hydroverarbeitung (etwa gemäß USA-Patentschriffc 3 371 029) anfällt, bei etwa dem gleichen hohen Druck kühlt, ein Wasserstoffstrom hoher Reinheit gewonnen wird, der ohne Notwendigkeit einer stärkeren Wiederverdichtung zur Rückführung oder andere Verwendungszwecke geeignet ist. Wasserstoff ist demnach in den meisten Kohlenwasserstoffen und insbesondere in ab 2O4°C (400°F) siedenden Erdölfraktionen bei hohen Temperaturen stärker löslich als bei tiefen Temperaturen. Dies ist genau entgegengesetzt zu der Löslichkeit der meisten Gase in Flüssigkeiten, wonach im allgemeinen die Löslichkeit der Temperatur umgekehrt proportional ist.

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Bei dem beschriebenen Verfahren zur Trennung und Aufarbeitung des Reaktionsausflusses aus einer bei hoher Temperatur und hohem Druck arbeitenden Hydroverarbeitungszone liegt der Produktausfluß, der sich durch die Umwandlung des Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials ergibt, in Form eines mischphasigen, gasförmig-flüssigen Stroms vor, der Wasserstoff, bei Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe und bei Normalbedingungen gasförmige Komponenten umfaßt. Zur Aufar-

Pbeitung wird der ProduktausfluB zunächst in einer ersten Trennzone aufgetrennt, die bei erhöhter Temperatur und etwa dem gleichen Druck wie die Hydroverarbeitungsreaktionszone gehalten wird. Typische Betriebsbedingungen für die Reaktionszone der Hydroverarbeitung sind eine Temperatur von etwa 316 bis etwa 51O°C (600 - 950 F} und ein Druck von etwa 69 bis etwa 240 atm (1000 - 35OO psig). Weiterhin wird die erste Trennzone vorzugsweise bei einer Temperatur unterhalb etwa 454 C und insbesondere von etwa 371 bis etwa 427°C (7OO - 800°F) gehalten. In dieser ersten Trennzone wird eine erste flüssige Phase und eine erste Dampfphase erzeugt. Die in der ersten Trennzone gebildete Dampfphase wird dann bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone auf eine Temperatur von etwa 10 W bis etwa 93°C (50 - 20Q⁰F) und vorzugsweise etwa 24 bis etwa 66°C (75 - 150°F) gekühlt. Die gekühlte Dampfphase wird dann in einer zweiten Trennzone, die bei etwa dem gleichen Druck wie die erste Trennzone gehalten wird, unter Bildung einer wasserstoffreichen zweiten Dampfphase und einer zweiten flüssigen Phase getrennt. Um die Gewinnung einer zweiten Dampfphase mit einer Wasserstoffreinheit von mindestens 8O Volumenprozent sicherzustellen, wird die zweite flüssige Phase bei einem wesentlich niedrigeren Druck erneut getrennt und mindestens ein Teil der dabei anfallenden flüssigen Phase wird zurückgeführt und mit der gekühlten Dampfphase, die der zweiten Trennzone zugeführt wird, vermischt. Diese Rückführflüssigkeit dient zum Auswaschen eines Teils der Verunreinigungen,

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die andernfalls in die zweite Dampfphase gelangen würden.

Mindestens ein Teil der in der ersten Trennzone erzeugten ersten flüssigen Phase wird auf eine Temperatur von etwa 10 bis etwa 149°C {50 - 30O⁰F) und vorzugsweise etwa 24 bis etwa 66°C |75 - 15O°F) gekühlt, und zwar bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone. Diese gekühlte erste flüssige Phase wird dann in einer dritten Trennzone bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone zur Bildung einer wasserstoffreichen dritten Dampfphase und einer dritten flüssigen Phase getrennt. Gewünschtenfalls kann die anfallende dritte flüssige Phase in einer vierten Trennzone, die bei etwa der gleichen Temperatur wie die dritte Trennzone aber bei einem wesentlich niedrigeren Druck gehalten wird, erneut getrennt werden, um eine vierte flüssige Phase, welche bei Norma!bedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe enthält, und eine vierte Dampfphase, welche bei Normalbedingungen gas förmige Komponenten umfaßt, zu erzeugen.

Besonders bevorzugt wird die Anwendung der beschriebenen Trennung und Aufarbeitung auf Hydroverarbeitungsverfahren der Hydrokrackung und/oder Hydrotreating von entweder Destillaten, die im Bereich von etwa 204 bis etwa 593 C (400 - JJOO F) sieden^ oder Erdölrückständen, von denen mindestens 30 Volumenprozent oberhalb 566 C (1050 F) sieden.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform schaff! die Erfindung somit auch ein Verfahren zur katalytischen liyurokrackunq einer, oberhalb etv* 204 C (400 F) siedenden KoIiIf-nwasserstoffbeschickung mit ei er Kombination mehrerer Stuί cn unter Einschluß der besondre i-n Produkttrennung. Die KoJt'-'"nv'asserstoffbeschickung wird - nächst; in einer katalytisch^ Hydiokrackzon.e mit Wasserstoff, von dam mindestens ein Tei ' in Form eine:? Wasserstoffrücl·;J ^:hrstio]iiß aus der hier Ik > chriebencn Aufarbeitung, zugeführt wird,, an einem Hy.dro-

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krackkatalysator bei Hydrokrackbedingungen umgesetzt. Die Hydrofcrackbedingungen umfassen einen Druck von etwa 69 bis etwa 240 atm (1000 - 3500 psig), eine Temperatur von .etwa 316 bis.etwa 510°c (600 - 95O°F) und ein Wasserstoff/Kohlenwasserstoff-Verhältnis von etwa 89 bis 8900 Standard-m je m , nachstehend abgekürzt als Stm /m (500 - 50 000 SCF/BBL). Der anfallende Ausfluß der Hydrokrackzone wird in einer ersten Trennzone, die bei erhöhter Temperatur und etwa dem gleichen Druck wie die Hydrokrackreaktionszone gehalten wird, unter Bildung einer ersten flüssigen Phase und einer ersten Dampfphase getrennt. Vorzugsweise wird diese erste Trennzone bei einer Temperatur unterhalb etwa 454 C (850 F) und insbesondere einer Temperatur von etwa 371 bis etwa 427°C (700 - 800°F) gehalten. Die Dampfphase aus dieser ersten Trennzone wird auf eine Temperatur von etwa 24 bis etwa 66°C (75 - 150°F) gekühlt und dann in einer zweiten Trennzone, die bei etwa dem gleichen Druck wie die erste Trennzone gehalten wird, zur Bildung einer wasserstoffreichen zweiten Dampfphase und einer zweiten flüssigen Phase getrennt. Mindestens ein Teil der ersten flüssigen Phase wird auf eine Temperatur von etwa 10 bis etwa 149°C (50 - 300⁰F) gekühlt und dann bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone in einer dritten Trennzone zur Bildung einer wasserstoffreichen dritten Dampfphase und einer dritten flüssigen Phase getrennt. Mindestens ein Teil der wasεerstoffreichen zweiten Dampfphase und mindestens ein Teil der wasserstoffreichen dritten Dampfphase werden als der vorgenannte Wasserstoffrückführstrom zu der katalytischen Hydrokrackzone zurückgeführt. Zu bevorzugten Einsatzmaterialien gehören Destillatfraktionen, die im Bereich von etwa 204 bis etwa 593°C (400 - HOO⁰F) sieden, oder Rückstände, von denen mindestens 10 Volumenprozent oberhalb 566°C (1050⁰F) sieden. Bei dieser Ausführungsform mit Ilydrokrackung kann die dritte flüssige Phase in einer vierten Trennzone, die bei etwa der gleichen Temperatur wie die dritte Trennzone aber unter

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einem wesentlich niedrigeren Druck gehalten wird, zur Erzeugung einer vierten flüssigen Phase und einer vierten Dampfphase weiter getrennt werden. Die vierte flüssige Phase enthält gewöhnlich bei Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe, d.h. bei der Umsetzung erzeugte Kohlenwasserstoffe oder bei der Umsetzung nicht umgewandelte ursprüngliche Kohlenwasserstoffe. Die vierte Dampfphase enthält bei Normalbedingungen gasförmige Verbindungen, wie Methan, Äthan und Propan, sowie Schwefelwasserstoff oder Ammoniak, die aus Verunreinigungen der Kohlenwasserstoffbeschickung gebildet worden sind. %

Weitere Gesichtspunkte und Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens gehen aus der nachstehenden Erläuterung hervor.

Das beschriebene Trennverfahren ist anwendbar auf jegliche Verfahrensweisen, bei denen Wasserstoff in beträchtlichen Mengen bei hohen Temperaturen und hohen Drücken zur Anwendung kommt und ein mischphasiger Gas-Flüssigkeits-Produktausfluß erzeugt wird, seien dies wasserstoffverbrauchende oder wasserstofferzeugende Verfahrensweisen. Das Trenn- und Aufarbeitungsverfahren ist insbesondere anwendbar auf Arbeitsweisen, bei denen eine bei Normalbedingungen flüssige Kohlen- ( Wasserstoffbeschickung bei erhöhten Temperaturen und erhöhten Drücken in Gegenwart von Wasserstoff so verarbeitet wird, daß sich ein mischphasiger Gas-Flüssigkeits-Produktstrom ergibt, der.bei Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff und bei Normalbedingungen gasförmige Verbindungen umfaßt. Der Ausdruck "Hydroverarbeitung", wie er hier benutzt wird, soll jegliche Verarbeitungen von Kohlenwasserstoffen oder Erdölfraktionen unber erhöhtem Druck, bei denen ein Verbrauch von Wasserstoff durch die Kohlenwasserstoff- oder Erdölfraktion eintritt, einschließen. Die Ausdrücke 'erhöhte Temperatur", "erhöhter Druck", "verhältnismäßig hohe Temperatur"

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und "verhältnismäßig hoher Druck", wie sie hier benutzt werden, kennzeichnen Drücke von über etwa 69 atm (1000 psig) und insbesondere Drücke im Bereich von etwa 69 bis etwa 240 atm (1000-3500 psig), sowie Temperaturen über etwa 316°C (600 F) und insbesondere Temperaturen im Bereich von etwa 371 bis etwa 510°C (700-95O⁰F). So bev/irkt eine Hydrokrackung eine wesentliche Verringerung, d.h. 50 % oder mehr, der Molekulargröße der Kohlenwasserstoffbeschickung unter Verbrauch von Wasserstoff im Bereich von etwa 178 bis 535 Stm /m Be- Wk Schickung (1000 - 3000 SCF/BBL; standard cubic feet per barrel). Ein Hydrotreatingverfahren bewirkt eine Entfernung von Verunreinigungen, wie Schwefel und Stickstoff, bei geringer Molekularumlagerung oder Molekülgrößenverringerung. Eine Hydrofinierung schließt Hydrotreating und zu einem geringeren Teil, d.h. 10 % oder weniger, Hydrokrackung ein. Alle derartigen Arbeitsweisen fallen unter den allgemeinen Ausdruck "Hydroverarbeitung", wie er hier verwendet wird. Das erläuterte Verfahren ist jedoch ganz besonders geeignet für Hydrokrackverfahren.

Im Rahmen des Verfahrens können mannigfaltige

Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialien verarbeitet werden, hierzu gehören verhältnismäßig reine Einzelkohlenwasserstoffe, Gemische von Kohlenwasserstoffen sowie Verunreinigungen enthaltende Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffgemische. Das beschriebene Trennverfahren ist besonders geeignet für solche Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffgemische, die eine hohe Löslichkeit für Wasserstoff bei erhöhten Temperaturen und Drücken besitzen. So fallen auch bei hohem Druck" und hoher Temperatur durchgeführte Isomerisierungsreaktionen, z.B. Umsetzungen mit Alkylaromaten, insbesondere Cg Aromaten, und/oder paraffinischen Kohlenwasserstoffen niederen Molekulargewichts, insbesondere Alkanen mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen, in den Rahmen des erläuterten Verfahrens.

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Das Verfahren ist, wie bereits erwähnt, besonders geeignet für die Hydrokrackung, und zwar für die Hydrokrackung sowohl aus Erdöl als auch aus Kohle stammender Kohlenwassers toffeinsatzmaterialien. Besonders bevorzugt werden oberhalb etwa 2O4°C (4OO°F) siedende Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialien, seien dies Destillate oder Rückstände, z.B. Destillatfraktionen im Siedebereich von etwa 204 bis etwa 593°C (400 - HOO⁰F) oder Rückstandsmaterialien, von denen mindestens 10 Volumenprozent oberhalb 566 C sieden. Besondere Eignung weist das Verfahren ferner für die Umwandlung von schweren Kohlenwasserstoff materialien auf, die allgemein zusammenfassend als Schwarzöle bezeichnet werden, insbesondere die aus Teersanden extrahierten schweren Schwarzöle, getoppte oder von den leichtesten Anteilen befreite Rohöle, Rückstände usw. Solche Schwarzöle enthalten normalerweise beträchtliche Mengen an schwefelhaltigen Verbindungen, stickstoffhaltigen Verbindungen, organometallischen Komplexen hohen Molekulargewichts, z.B. Nickel- und Vanadiumkomplexen, und eine beträchtliche Menge an asphaltischem Material. Ein typisches Schwarzöl ist gekennzeichnet durch einen Gehalt von mehr als IO Volumenprozent im Siedebereich oberhalb etwa 566°C (IO5O°FJ und häufig mehr als 50 Volumenprozent im Siedebereich oberhalb etwa 566°C (1050⁰F).

Als spezifische Beispiele für Schwarzöle, die bei der Hydroverarbeitung einen derartigen mischphasigen Gas-Flüssigkeits-Strom ergeben, seien genannt: Ein Vakuumdestillationsrückstand mit einem spezifischen Gewicht von l,O2O bei 15,6°C (7,1 API bei 6O°F) und einem Gehalt von 4_rl Gewichtsprozent .Schwefel und 23,7 Gewichtsprozent asphaltischem Material; ein getopptes Kuwait-Mittelostrohöl mit einem spezifischen Gewicht von O,993O bei 15,6°C (11,O⁰ABI bei 60°F> und einem Gehalt von etwa 5,2 Gewichtsprozent Schwefel und 1O,1 Gewichtsprozent asphaltischem Material? ein Vakuumrückstand mit einem spezifi-

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schen Gewicht von 1,0085 bei 15,6°C (8,8⁰API bei 6O°F) und einem Gehalt von 3 Gewichtsprozent Schwefel und 0,43 % Stickstoff, sowie einem 20 Volumenprozent-Destillationspunkt von 569°C (1Ö55°F). Wenn keine Umwandlung in tiefer siedende Kohlenwasserstoffe herbeigeführt wird, können derartige Materialien gewöhnlich nur als Straßenasphalt oder Heizöl äußerst geringer Qualität verwendet werden.

Die Hydroverarbeitung von Kohlenwasserstoffbe-

^ · Schickungen der angegebenen Art wird hier insbesondere in Ver- ■ ^%: bindung mit einer Hydrokrackung erläutert. Jedoch fallen Hydrotreating- und Hydrofinierungsbehandlungen, z.B. Destillatoder Rückstandsentschwefelungen, in gleicher Weise in den Rahmen des Verfahrens und die beispielhafte Heranziehung der Hydrokrackung hat keinerlei einschränkenden Charakter.

Bei einem typischen Hydrokrackverfahren wird eine oberhalb 204⁰C (400°F) siedende Kohlenwasserstoffbeschickung in einer katalytischen Hydrokrackzone durch Umsetzung des Einsatzmaterials zusammen mit Wasserstoff an einem Hydrokraekkatalysator bei Hydrokrackbedingungen gekrackt. Der Wasserstoff wird mit einem Wasserstoff/Kohlenwasserstoff-Verhältnis von ψ etwa 89 bis 8900 Stm³/m³ (500 - 50,000 SCF/BBL) angewendet. Mindestens ein Teil dieses Wasserstoffs wird zugeführt, indem Wasserstoff aus dem mischphasigen Produktausfluß der Hydrokrackung zurückgewonnen und zu der Hydrokrackzone zurückgeführt wird. Die Hydrokrackbedingungen umfassen einen Druck von etwa 6 9 bis etwa 2 40 atm (1000 - 3500 psig) und eine Temperatur von etwa 316 bis etwa 510°C (600 - 95O°F). Weiterhin wird die Kohlenwasserstoffbeschickung mit dem Katalysator bei einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, definiert als Volumina flüssige Kohlenwasserstoffbeschickung, gemessen bei 15,6°C (60°F), je Stunde und je Volumen des in der Reaktionszone enthaltenen Katalysators, von etwa 0,1 h bis etwa 10 h

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in Berührung gebracht. Die im einzelnen angewendeten Hydrokrackbedingungen hängen von dem zur Verarbeitung kommenden Einsatzmaterial und den gewünschten Produkten ab und können von einem Fachmann ohne weiteres festgelegt werden.

Die katalytische Hydrokrackung kann nach irgendeiner der bekannten Methoden entweder ansatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Bevorzugt wird natürlich die kontinuierliche Arbeitsweise, und hier insbesondere mit Anordnung des Hydrokrackkatalysators in Form eines Festbettes in der Hydrokrackzone, Die Hydrokrackbeschickung und Wasserstoff werden kontinuierlich der Umwandlungszone zugeführt und in Aufwärtsfluß, Abwärtsfluß oder Radialfluß durch den Katalysator geleitet. Die Hydrokrackung kann auch nach Betriebsweisen mit sich bewegendem Bett, Sprudelbett oder Kohlenwasserstoff-Katalysator-Suspension, bei der der Katalysator und Kohlenwasserstoffe mitteinander vermischt und in Form eines Breis oder einer Aufschlämmung durch die Reaktionszone geleitet werden, durchgeführt werden. Bevorzugt wird eine Arbeitsweise mit Festbett und Abwärtsfluß. .

Nach einer bevorzugten Durchführung der Hydrokrackung wird die flüssige Kohlenwasserstoffbeschickung auf eine Temperatur etwas unterhalb der beginnenden Thermokrackung, vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von etwa 371 bis 427 C (700 - 800°F), erhitzt.. In einem getrennter Erhitzer wird der erforderliche Wasserstoff auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur, bei der eine Thermokrackung von Kohlenwasserstoffen eintritt, erhitzt. Beispielsweise wird der Wasserstoff getrennt auf eine Temperatur im Bereich von etwa 482 bis etwa 538°C (900 - 1000°F) oder höher erhitzt. Die in dieser Weise getrennt erhitzten Ströme werden dann vor der Einführung in die Reaktionskammer vermischt. Nach einer besonders bevorzugten Methode erfolgt eine Einführung der getrennt erhitzten Ströme in einen

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gemeinsamen Mischkopf, in dem eine genügende Turbulenz hern -"_. ■ beigeführt wird, um eine innige Berührung und einen vollständigen Wärmeaustausch zwischen den beiden Strömen sicherzustellen, bevor die Einführung in die Hydrokrackzone erfolgt.

Der bei einer katalytischen Hydroverarbeitung im einzelnen zu verwendende Katalysator, z.B. bei der Hydrokrackung, hängt - genauso wie die Umwandlungsbedingungen von den im einzelnen angestrebten Reaktionsprodukten und dem verwendeten Einsatzmaterial ab. Allgemein sind diese Katalysatoren jedoch dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Metallkomponente mit Hydrieraktivität umfassen, wobei diese katalytische Komponente gewöhnlich mit einem widerstandsfähigen anorganischen Oxydträger von synthetischer oder natürlicher Herkunft vereinigt ist. Für die Durchführung einer Hydrokrackung wird vorzugsweise ein widerstandsfähiges anorganisches Oxyd von saurer Natur verwendet. Wenngleich eine Anwendung derartiger Umwandlungskatalysatoren, bei denen eine Metallkomponente . mit einem Trägermaterial vereinigt ist, bevorzugt wird, kann gegebenenfalls auch ein trägerfreier Metallkatalysator benutzt werden, z.B. bei der vorstehend erwähnten Betriebsweise mit Brei oder Aufschlämmung.

Geeignete Metallkomponenten mit Hydrieraktivität sind die aus den Gruppen VIa und VIII des Periodensystems der Elemente. So kann der Katalysator eine oder mehrere Metallkomponenten aus der Gruppe Chrom, Molybdän, VJoIfram, Eisen, Kobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, umfassen. Die Konzentration der katalytisch aktiven Metallkomponente oder -komponenten hängt in erster -Linie von dem im Einzelfall vorliegenden Metall, dem Verfahrensziel und den Eigenschaften des Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials ab. Im allgemeinen sind die Metallkomponenten der Gruppe VIa vorzugsweise in Mengen im Bereich von etwa 1 bis etwa 50 Gewichtsprozent und

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die Eisengruppenmetalle der Gruppe VIII in Mengen im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 10 Gewichtsprozent anwesend, während die Platingruppenmetalle vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,1 bis etwa S Gewichtsprozent benutzt werden, in allen Fällen berechnet, als ob diese Komponenten in Form des elementaren Metalls vorliegen würden. . .

Die widerstandsfähigen anorganischen Oxydträgermaterialien können Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd, Zirkonoxyd, Magnesiumoxyd, Titanoxyd, Boroxyd, Strontiumoxyd, Hafniumoxyd usw., kristalline Aluminosilicate* z.B. Mordenit, Faujasit usw., Gemische von zwei oder mehreren dieser Materialien, z.B. Siliciumdioxyd- Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd-Zirkonoxyd, Aluminiumoxyd-Mordenit, Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-Faujasit, u.dgl., umfassen. Die genaue Zusammensetzung und die Arbeitsweise zur Herstellung des Trägermäterials sind für das hier beschriebene Verfahren nicht wesentlich. Bevorzugte Trägermaterialien umfassen Faujasit und solche Träger, die mindestens zu einem Teil aus Siliciumdioxyd bestehen, und vorzugsweise Zusammensetzungen von Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd, die einen größeren Mengenanteil an Aluminiumoxyd enthalten. Besonders bevorr zugt wird ein Katalysator, der etwa 2 bis etwa 10 Gewichtsprozent Nickel auf einem Faujasitträger aufweist.

Der Produktausfluß aus einer gegebenen bei hoher Temperatur und hohem Druck arbeitenden Hydroverarbeitungsreaktionszone, gebildet durch die Umwandlung einer flüssigen Kohlenwasserstoff beschickung der angegebenen Art, fällt in Form eines mischphasigen Gas-Flüssigkeits-Stroms an, der Wasserstoff, bei llorma !bedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe und bei Normalbedi nqungen gasförmige Verbindungen umfaßt. Der Ausdruck "bei Norma!bedingungen", wie er hier benutzt wird, bezeichnet übliche Raumtemperaturen und Drücke, und demgemäß gehören zu den gasförmigen Verbindungen üblicherweise Methan, Äthan, Propan,

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Ammoniak, Schwefelwasserstoff u.dgl. Weiterhin enthalten die flüssigen Kohlenwasserstoffe beträchtliche Mengen Wasserstoff in Lösung. Das Hauptmerkmal des beschriebenen Verfahrens liegt in der Abtrennung der größtmöglichen Menge an Wasserstoff in hoher Reinheit, insbesondere für die Rückführung geeigneten Reinheitsgraden, d.h. mindestens 80 Volumenprozent und vorzugsweise mindestens 90 Volumenprozent Wasserstoffreinheit, aus diesem mischphasigen System.

Zur Herbeiführung der angestrebten Trennung wird der Ausfluß zunächst in eine erste Trennzone geleitet, die bei etwa dem gleichen Druck wie die. Reaktionszone und bei erhöhter Temperatur gehalten wird. Hier wird eine erste flüssige Phase und eine erste Dampfphase gebildet. Bei dieser Trennzone handelt es sich, genauso wie bei den anderen hier erläuterten Trennzonen, um übliche Trennzonen für die Trennung vpn Dampf/Flüssigkeits-Systemen, typischerweise zur Hauptsache aus einem Gefäß bestehend, in dem ein gewisser Flüssigkeitsstand aufrechterhalten wird und aus dem die Dämpfe nach Durchgang durch einen Nebelabscheidereinsatz überkopf abgezogen werden. Der Ausdruck "etwa der gleiche Druck", wie er hier benutzt wird, bedeutet, daß der in einer gegebenen Verarbeitunqszone aufrechterhaltene Druck etwa der gleiche ist wie der Druck in der stromaufwärts vorausgehenden Verarbeitungszone, verringert nur um die Druckdifferenz infolge des normalen Druckgefalles,das sich infolge des Medienflusses durch das Verarbeitungssystem, d.h. Rohrleitungen, Wärmeaustauscher usw.;, einstellt. In entsprechender Weise kennzeichnet der Ausdruck "etwa die gleiche Temperatur", daß jegliche Temperaturverringerung nur auf das normale Temperaturgefälle infolge von Wärmeverlusten beim Durchfluß durch das System oder auf die Umwandlung von fühlbarer Wärme in latente Wärme durch "Flashverdampfung" , wo ein Druckabfall eintritt, zurückzuführen ist. Bezüglich dieser ersten Trennzone bedeutet der Ausdruck "erhöhte Temperatur" eine Temperatur in dem gleichen vorstehend genannten

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Bereich von 316 - 510 C (600 - 950 P)·",wobei es sich aber natürlich nicht notwendigerweise um die gleiche Temperatur wie die des Reaktionszonenausflusses handeln muß. Der Ausfluß kann also gekühlt werden, aber unter Einhaltung einer Temperatür", die innerhalb dieses gegebenen erhöhten Temperaturbereichs liegt. So wird es bevorzugt, daß das in die erste Trennzone eintretende Material eine Temperatur unter 454⁰C (85O°F) und insbesondere eine Temperatur von etwa 371 bis etwa 427⁰C (700 - 800°F) hat, da eine typische schwere Kohlenwasserstoffbeschickung, z.B. ein ab 2O4°C (400°+F) siedendes Material, Stickstoffhaltige Verunreinigungen enthält, die bei der 'Hydraverarbeitung mindestens zum Teil in Ammoniumsalze umgewandelt werden, welche bei Temperaturen oberhalb etwa 371 C (700 F) zum Ausfallen in der flüssigen Phase neigen. Temperaturen über 454°C (850°F) können dazu führen, daß übermäßige Mengen an bei Normalbedingungen flüssigen Kohlenwasserstoffen aus der ersten flüssigen Phase entfernt werden und in die erste Dampfphase gehen. . ·

Die Dampfphase aus der ersten Trennzone wird bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone auf eine Temperatur von etwa 10 bis etwa 93°C (J50 - 200°F) und vorzugsweise eine Temperatur von etwa 24 bis etwa 66⁰C (75 - 15O°F) gekühlt. Dieses gekühlte Produkt wird bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone zur Bildung einer wasserstoffreichen zweiten Dampfphase und einer zweiten flüssigen Phase getrennt. Diese zweite Dampfphase besteht zu mindestens 80 Volumenprozent aus zur Rückführung geeignetem Wasserstoff. Die zweite flüssige Phase enthält bei Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe (normalerweise mindestens 80 Volumenprozent dieser flüssigen Phase), die in der Dampfphase aus der ersten Trennzone enthalten waren, sowie Schwefelwasserstoff (avis in der Beschickung anwesende Schwefelverbindungen) und eine geringe Menge Wasserstoff. Je nach dem in einzelnen durchgeführten Hydroverarbeitungsverfahren

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kann - um eine hohe Wasser stoff reinheit in der zweiten Dampfphase aufrechtzuerhalten - die zweite flüssige Phase bei einem wesentlich niedrigeren Druck erneut getrennt und mindestens ein Teil der dabei erzeugten Flüssigkeit zu der zweiten Trennzone zurückgeführt werden, um die Entfernung von Verunreinigungen aus dem Wasserstoff zu unterstützen. Diese Bückführung ist besonders zweckmäßig und wichtig, wenn die erste Dampfphase beträchtliche Mengen an Verunreinigungen enthält, wie das bei der. Hydrokrackung von Schwarzöl der Fall ist.

Mindestens ein Teil der ersten flüssigen Phase wird bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone auf eine Temperatur von etwa IO bis etwa 149 C (50 - 3OO°F) und vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 24 bis etwa 66 C (75 - 150°F) gekühlt. Das so gekühlte flüssige Produkt wird dann bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone erneut getrennt, um den Wasserstoff zu gewinnen, der vorher in der Flüssigkeit gelöst war; es werden eine wasserstoffreiche dritte Dampfphase und eine dritte flüssige Phase erhalten.. Diese wasserstoffreiche dritte Dampfphase wird also von dem Wasser-, stoff gebildet, der bei der Kühlung der Kohlenwasserstoffflüssig- ^ keit aus der Lösung freigemacht wird, und diese Dampfphase hat eine vergleichsweise höhe Wasserstoffreinheit, d.h. mindestens 80 Volumenprozent Wasserstoff und häufig bis herauf zu 90 % Wasserstoff , wenn die Flüssigkeit auf eine Temperatur unterhalb etwa 121°C (25O°F) gekühlt wird. Weiterhin stellt dieser in hoher Reinheit zurückgewonnene Wasserstoff den überwiegenden Anteil des in der ersten flüssigen Phase gelösten Wasserstoffs dar. Beispielsweise enthält im Falle einer ersten flüssigen Phase, die aus einer bei etwa 184 atm (2700 psig) durchgeführten Schwarzöl-Hydrokrackung stammt, der Dampf, der durch Kühlung dieser Flüssigkeit auf etwa 149°C (300⁰F) gewonnen wird, etwa 75 % des vorher gelösten Wasserstoffs und dies bei einer Reinheit von mehr als 85 %. Allgemein führt eine Kühlung auf tiefere

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Temperaturen zu erhöhten Wasserstoffreinheiten und gesteigerter Wasserstoffrückgewinnung. Bei typischen Hydroverarbeitungen, z.B. einer Hydrokrackung_f werden mindestens ein Teil der wasserstoffreichen zweiten Dampfphase und mindestens ein Teil der Wasserstoffreichen dritten Dampfphase zu der Umwandlungszone zurückgeführt. Da diese Wasserstoffreichen Dampfphasen bei etwa dem gleichen Druck wie dem Druck der Ilydroverarbeitungszone vorliegen, d.h. nur die verhältnismäßig geringe Druckdifferenz infolge des Druckgefälles beim Durchfluß durch die Verarbeitungseinrichtung gegeben ist/ ist auch nur eine geringfügige Wiederverdichtung erforderlich. Weiterhin führt die Rückgewinnung und Rückführung dieses entlösten Wasserstoffs zu einer beträchtlichen Verringerung der im gesamten Ilydroverarbeitungsver fahren erforderlichen Mengen an Ergänzungswasserstoff.

Zur Erleichterung der v/eiteren Produktgewinnung

wird die dritte flüssige Phase zweckmäßig in einer vierten Trennzone weiter aufgetrennt, die in etwa dem gleichen Temperaturbereich wie die dritte Trennzone und vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 24 bis etwa 66°C (75 - 15O°F) aber bei ' einem wesentlich niedrigeren Druck gehalten wird. Diese Trennung ergibt eine vierte flüssige Phase, die bei Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe enthält, und eine vierte Dampfphase, die bei Normalbedingungen gasförmige Verbindungen umfaßt und normalerweise die Hauptmenge des in dem ursprünglichen Produktausfluß enthaltenen Methans, Äthans und Propans enthält. Die vierte flüssige'Phase, wird dann'zur Vervollständigung der Produktgewinnung in bekannter Weise fraktioniert. Der Ausdruck "wesentlich niedrigerer Druck", wie er hier benutzt wird, soll einen Druckbereich von unteratmosphärischem Druck bis herauf zu etwa 15 atm und insbesondere einen Druck von etwa 8 bis etwa 15 atm (100 - 200 psig) kennzeichnen.

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Das Verfahren wird nachstehend in Verbindung

mit der anliegenden Zeichnung, in der schematisch eine Schwarzöl-Hydrokrackung als Beispiel veranschaulicht ist, weiter erläutert. "Die beispielhafte Darstellung anhand eines derartigen Fließbildes bedingt naturgemäß gewisse Beschränkungen hinsichtlich möglicher Abwandlungen u.dgl., und die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, insbesondere auch nicht hinsichtlich bestimmter Reaktionsteilnehmer, Konzentrationsverhältnisse, Gewichtsmengen, Betriebsbedingungen,, Katalysatoren u.dgl. Verschiedene Hilfseinrichtungen, wie Ven- . tile, Pumpen, Kompressoren, Trenneinrichtungen, Wiedererhitzer u.dgl., sind zur Vereinfachung fortgelassen worden; es sind nur die Behälter und Verbindungsleitungen dargestellt, die für ein vollständiges und klares Verständnis des beanspruchten Verfahrens wesentlich sind. Es können somit zahlreiche Abwandlungen von einem Fachmann auf dem Gebiet der Hydroverarbeitungsverfahren vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Nach dem schematischen Fließbild wird Ergänzungswasserstoff durch eine Leitung 1 in das Verfahren eingeführt und mit einem erhitzten Wasserstoffrückführstrom aus einer Leitung 2, dessen Herkunft nachstehend noch näher beschrieben

wird, vermischt. Dieser vereinigte Wasserstoffstrom fließt Weiset

ter durch die Leitung 2 und wird'erhitzter Beschickung vermischt, die durch eine Leitung 3 zugeführt wird. Die Beschikkung ist vorausgehend auf eine Temperatur unterhalb des Beginns von Krackvorgängen erhitzt worden, insbesondere auf eine Temperatur von etwa 399 C (750 F) in einer nachstehend noch erläuterten Weise. Weiterhin liegt der Wasserstoff in der Leitung 2 bei einer Temperatur vor, die hinreichend hoch ist, daß bei Vermischung des Wasserstoffs und der Beschickung sich eine Reaktoreinlaßtemperatur von etwa 413°C (775°F) ergibt. Das Wasserstoff-Beschickungs-Gemisch wird durch eine Leitung 4 in

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einen Hydrokrackreaktor 5 eingespeist/ in dem die Beschickung in gesättigte tiefer siedende Produkte umgewandelt wird. Im erläuterten Fall handelte' es sich bei dem Einsatzmaterial um das Bodenprodukt einer Vakuumkolonne mit einem Normalsiedepunkt .von etwa 555 C (1030 F) und einem spezifischen Gewicht bei 15,6⁰C von etwa O,978 (13,3°ΛΡΙ bei GO⁰F). Der Hydrokrackreaktor 5 wird unter einem Druck von etwa 185 atm (2700 psig) gehalten. Der Iiydrokrackreaktor 5 enthält ein Festbett eines Hydrokrackkatalysators, und die Kohlenwasserstoffbeschickung und der Wasserstoff werden in Abwärtsfluß bei einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, d.h. bezor gen auf die Kohlenwasserstoffe, von 0,5 h durch den Katalysator geleitet. Vorzugsweise wird der Wasserstoff der Leitungen 1 und 2 in einer solchen Menge mit der durch die Leitung zufließenden Beschickung vermischt, daß sich ein Viasserstoff/ Kohlenwasserstoff-Gesamtverhältnis von etwa 1420 Stm /m (8000 5CF/BBL) ergibt.

Das Reaktionsprodukt aus dem Iiydrokrackreaktor wird bei einer Temperatur von etwa 44O°C (825°F) durch eine Leitung 6 aus dem Reaktor abgezogen, durch eine Wärmeaustauscheinrichtung 7 auf eine Temperatur von etwa 399 C (75O°F) gekühlt und dann in eine Trennzone 8 eingeführt. Die Trennzone wird bei einer Temperatur von etwa 399°C (75O°F) und einem Druck von etwa 183 atm (2675 psig) gehalten. Diese Druckdiffe-" renz zwischen der Reaktionszone 5 und dem Abscheider 8 beruht einzig auf dem Druckgefälle infolge des Iledienf lusses durch die Leitung 6 und die Wärmeaustauseheinrichtung 7. Aus der Trennzone 8 wird durch eine Leitung 15 eine flüssige Phase abgenommen, die beträchtliche Mengen an gelöstem Wasserstoff enthält. Diese flüssige Phase wird in einer Wärmeaustauscheinrichtung 16 durch indirekten Wärmeaustausch mit der durch eine Leitung 17 eintretenden Frischbeschickung gekühlt und dann in einer Viärmeaustauscheinrichtung 19 weiter auf eine

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Temperatur von etwa 52°C (125°F) gekühlt. Ferner kann mindestens ein Teil dieser flüssigen Phase vor der Kühlung durch eine nicht dargestellte Verbindungsleitung zu dem Reaktor 5 zurückgeführt werden.

Die erhaltene erste flüssige Phase wird dann

in einer Trennzone 20_r die bei einer Temperatur von etwa 52°C (125 F) und einem Druck von etwa 181,5 atm (2655 psig) gehalten wirdy weiter getrennt. Die Druckdifferenz zwischen der Trennzone 20 und der Trennzone 8 beruht auf dem Druckgefälle infolge des Durchflusses durch die Leitung 15, die Wärmeaustauscheinrichtung 16 und die Wärmeaustauscheinrichtung 19. Aus der Trennzone 20 wird Überkopf durch eine Leitung 21 ein Wasserstoffrückführstrom abgezogen, der etwa 79,5 % des Wasserstoffs umfaßt,

welcher in der aus der Trennzone 8 abgezogenen flüssigen Phase enthalten war; die Wasserstoffreinheit dieses Strom beträgt mehr als 92 Volumenprozent. Ferner wird aus der Trennzone 2O durch eine Leitung 25 eine flüssige Phase abgenommen und in eine Trennzone 26 geleitet, die bei einem Druck von etwa 14,6 atra (200 psig* und einer Temperatur von etwa 38 C (100 F) gehalten wird, äub dieser Trennzone 26 v/erden die in dem Ausfluß des Reaktors 5 anwesenden bei Normalbedingungen gasförmigen Verbindungen, wie Methan, Äthan, Propan, Schwefelwasserstofff, Ammoniak u.dgl., als leichte Endon durch eine Leitung 27 abgeführt. Die in der Trennzone 26 gebildete flüssige Phase wird durch eine Leitung 28 zu weiterer Fraktionierung und Produktgewinnung nach bekannten Methoden abgezogen. ·

Die durch die Leitung 9 aus der Trenhzone 8 abgezogene Dampfphase wird durch indirekten Wärmeaustausch mit FrischbeSchickung in einer Wärmeaustauscheinrichtung IO gekühlt» d.h. mit der gleichen Frischbeschickung, die vorausgehend bereits zur Kühlung der flüssigen Phase aus der Trennzone 8 benutzt worden war. Diese Beschickung wird dann weiter in einem Erhitzer 18 erhitzt und durch die Leitung 3 der Hydrokrackzone 5 zugeführt.

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wie das vorausgehend erläutert wurde. Die Überkopf aus der Trennzone 8 abgenommene gekühlte Dampfphase wird dann in einer Wärmeaustauscheinrichtung 11 weiter auf eine Temperatur von etwa 38°C (1OO°F) gekühlt und durch eine Leitung 9 in eine Trennzone 12 eingespeist. Die Trennzone 12 wird bei einem Druck von etwa 181,5 atm (2655 psig) und einer Temperatur van etwa. 38°C (1OO°F) gehalten. In der Trennzone 12 fallen bei Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe, die in der aus dem Abscheider 8 abgezogenen Dampfphase enthalten waren, als Kondensat an; dieses wird als flüssige Phase durch eine Leitung abgenommen. Ferner wird aus der Trennzone 12 überkopf durch eine Leitung 13 ein Wasserstoffrückführstrom abgezogen, der zu mindestens 80 Volumenprozent aus Wasserstoff besteht. Zur Gewährleistung dieser VJasserstoffreinheit wird- zweckmäßig die flüssige Phase der Leitung 14 in eine Trennzone 29 eingeführt, die bei einem Druck von etwa 14,6 atm (200 psig) -gehalten-wird und in der eine Flashverdampfung der Flüssigkeit eintritt. Mindestens ein Teil der dabei anfallenden Flüssigkeit wird dann durch eine Leitung 31 zu der Trennzone 12 zurückgeführt. Der restliche Flüssigkeitsanteil -und die in der Trennzone 29 gebildeten Dämpfe v/erden durch Leitungen 32 bzw. 30 abgezogen. Der Wasserstoffrückführstrom der Leitung 13 wird mit dem Wasserstoff rückführstrom der Leitung 21 vermischt und das Gemisch wird durch die Leitung 13 einem Umwälzkompressor 22 zugeführt. Der Umwälzkompressor 22 bringt den VJasserstof frückfüHrstrom wieder auf den Druck der Hydrokraekzone 5 und führt ihn durch eine Leitung 23 einem Erhitzer 24 zu; dort wird die Temperatur des WasserstoffStroms soweit gesteigert, daß die Kohlenwasserstoffbeschickung bei der vorausgehend erläuterten Vermischung mit dem Viasserstoff strom auf eine Temperatur von 413°C (775°F) gebracht wird.

Aus der Vorstehenden Erläuterung des Verfahrens ist ersichtlich, daß eine einfache, wirksame und wirtschaftliche Betriebsweise zur Abtrennung und Rückgewinnung von Wasser-

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stoff in hoher Reinheit, der zur Rückführung in eine Hydroverarbeitungszone geeignet ist, mit geringstmöglichen Wasserstoff Verlusten geschaffen wird. Weiterhin wird dieser Wasserstoff nicht nur in höher Reinheit gewonnen, sondern auch bei einem Druck, der in etwa mit dem Druck in der Reaktionszone, zu der der Wasserstoff zurückgeführt werden muß, übereinstimmt. Das Verfahren eröffnet somit eine gegenüber dem Bekannten wirksamere und wirtschaftlichere Arbeitsweise zur Trennung und Aufarbeitung des mischphasigen Gas-Flüssigkoits-Produktausflusses aus einer bei hoher Temperatur und hohem Druck in Gegenwart von Wasserstoff erfolgenden Kohlenwasserstoffverarbeitung. Durch Rückgewinnung zusätzlicher Ilengen an Wasserstoff bei hoher Reinheit und hohem Druck wird der Bedarf an Ergänzungswasserstoff wesentlich verringert, was beträchtliche Vorteile sowohl hinsichtlich des erforderlichen Ergänzungswasserstoffvolumens als auch hinsichtlich der damit verbundenen Kompressionskosten beinhaltet. ι.

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Claims (15)

- 25 - Patentansprüche

1. Verfahren zur Trennung und Aufarbeitung des Reaktionszonenproduktausflusses aus einer bei hoher Temperatur und hohem Druck in Gegenwart von Wasserstoff erfolgenden Umwandlung einer flüssigen Kohlenwasserstoffbeschickung, der in Form eines mischphasigen, Wasserstoff, bei Normalbedingüngen flüssicje Kohlenwasserstoffe und bei Mormalbedingungen gasförmige Verbindungen umfassenden Gas-Flüssigkeits-Stroms vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) den Ausfluß in einer ersten Trennzone bei erhöhter Temperatur und etwa dem gleichen Druck wie in der Reaktionszonc unter Bildung einer ersten flüssigen Phase und einer ersten Dampfphase trennt,

(b) die Dampfphase aus der ersten Trennzone bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone auf eine Temperatur von etwa 10 bis etwa 9 3°C (50 - 200°F) zur Erzeugung eines ersten gekühlten Produkts kühlt,

(c) das erste gekühlte Produkt aus der Arbeitsstufe (b) in einer zweiten Trennzone bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone unter Bildung einer wasserstoffreichon zweiten Dampfphase und einer zweiten flüssigen Phase trennt_T

(rl) mindestens einen Teil der ersten flüssigen Phase bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone auf eine Temperatur von etv/a 10 bis etwa 149 C (50 - 300 F) zur Erzeugung eines zweiten- gekühlten Produkts kühlt, und

(e) das zweite gekühlte. Produkt aus der Arbeitsstufe (d) bei ütwa dem gleichen Druck wie Ln der ersten Trennzone in

/ 0 ^f) 0 2 7 '"' -J B 8 0

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einer dritten Trennzone unter Bildung einer wasserstoffreichen dritten Dampfphase und einer dritten flüssigen Phase trennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Dampfphase in der Arbeitsstufe (b) au
kühlt.

(b) auf eine Temperatur von etwa 24 bis etwa 66 C (75-l5O°F)

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste flüssige Phase in der Arbeitsstufe (d) auf eine Temperatur von etwa 24 bis etwa 66°C (75 - 15O°F) kühlt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Trennzone in der Arbeitsstufe (a) bei einer Temperatur unterhalb etwa 454 C (85O°F) hält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Trennzone in der Arbeitsstufe (a> bei e
hält.

bei einer Temperatur von etwa 371 bis etwa 427°C (7OO-8OO°F)

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß man die dritte flüssige Phase der Arbeitsstufe (e) in einer vierten Trennzone bei etwa der gleichen Temperatur wie in der dritten Trennzone aber einem v/esentlich niedrigeren Druck unter Bildung einer vierten flüssigen Phase, die bei Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe umfaßt, und einer vierten Dampfphase, die bei Hormalbedingungeri gasförmige Verbindungen umfaßt, trennt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I - 6,

dadurch gekennzeichnet, daß man der ersten Trennzone den Ausfluß einer Kohlenwasserstoffumwandlung, die bei einer Tempe-

ORIQlNAL INSPECTED-

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■-&■

ratur von etwa 316 bis etwa 51O°C (600 - 95Ö°F) und einem Druck von etwa 69 bis etwa 240 atm (1000-3500 psig) in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt wird* zuführt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 .- 7, dadurch gekennzeichnet, daß man der ersten.Trenfizone den Ausfluß der Umwandlung einer innerhalb des Bereiches von etwa 204 bis <
zuführt.

204 bis etwa 593°C (400 - HOO⁰F) siedenden Destillatfraktion

9* Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, t dadurch gekennzeichnet, daß man der ersten Trennzone den Ausfluß der Umwandlung eines aus Erdöl stammenden Rückstands, von dem mindestens IO Volumenprozent oberhalb 566 C (1050 F) sieden, zuführt.

IO. Verfahren nach Anspruch 1 in Anwendung auf die katalytische Hydrokrackung einer oberhalb etwa 2O4°C (400°F) siedenden Kohlenwasserstoffbeschickung, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) die Kohlenwasserstoffbeschickung zusammen mit Wasserstoff, von dem mindestens ein Teil durch eine nachstehend angegebene Wasserstoffrückführung zugeführt wird, in einer kata-Iytischen Ilydrokrackzone an einem Ilydrokrackkatalysator λ bei Hydrokrackbedingungen mit einem Druck von etwa 69 bis etwa 240 atm (1000 - 3500 psig), einer Temperatur von etwa 316 bis etwa 51O°C (600 - 95O°F) und einem Wasserstoff/ Kohlenwasserstoff-Verhältnis von etwa 89 bis etwa 8900 Stm³/m³ (500 - 50 000 SCF/DBL) umsetzt,

(b) den anfallenden Hydrokrackzonenausfluß in einer ersten Trennzone bei erhöhter Temperatur und etwa dem gleichen Druck wie in der Feaktionszone \mter Bildung einer ersten flüssigen Phase und einer ersten Dampfphase trennt,

(c) die Dampfphase aus der ersten Trennzone bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone auf eine Temperatur

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von etwa 24 bis etwa 66°C (75 - 150 F) zur Erzeugung eines ersten .gekühlten Produkts kühlt,

(d) das erste gekühlte Produkt aus der Arbeitsstufe (c) in einer zweiten Trennzone bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone unter Bildung einer wasserstoffreichen zweiten Dampfphase und einer zweiten flüssigen Phase trennt,

(e) mindestens einen Teil der ersten flüssigen Phase bei etwa dem gleichen Druck wie in der ersten Trennzone auf eine Temperatur von etwa 10° bis etwa 149^aC (50 - 300°F) zur Erzeugung eines zweiten gekühlten Produkts kühlt,

(f) das zweite gekühlte Produkt aus der Arbeitsstufe (e) bei etwa dem gleichen Drück wie in der ersten Trennzone in einer dritten Trennzone unter Bildung einer wasserstoffreichen dritten Dampfphase und einer dritten flüssigen

Phase trennt, und ·

(g) mindestens einen Teil der wasserstoffreichen zweiten Dampfphase der Arbeitsstufe (d) und mindestens einen Teil der wasserstoffreichen dritten Dampfphase der Arbeitsstufe (f) als die genannte Wasserstoffrückführung zu der Ilydrokrackzone der Arbeitsstufe (a) zurückführt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Trennzone der Arbeitsstufe (b) bei einer Temperatur unterhalb etwa 454°C (85O°F) hält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Trennzonc der Arbeitsstufe (b) bei e
hält.

bei einer Temperatur von etwa 371 bis etwa 427°C (700 - 800°F)

13. Verfahren nach einem der.Ansprüche 10 - 12 dadurch gekennzeichnet, daß man die dritte flüssige Phase der Arbeitsstufe (f) in einer vierten Trennzone bei etwa der gleichen Temperatur wie in der dritten Trennzone aber einem we-

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sentlich niedrigeren Druck unter Bildung einer vierten flüssigen Phase, die bei Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe umfaßt/ und einer vierten Dampfphase, die bei Normalbedingungen gasförmige Verbindungen umfaßt, trennt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß man der Arbeitsstufe (a) als Kohlenwasserstoffbeschickung ein innerhalb des Bereiches von etwa 204 bis etwa 593°C (400 - HOO⁰F) siedendes Destillat zuführt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 13, " dadurch gekennzeichnet, daß man der Arbeitsstufe (a) als Kohlenwasserstoff beschickung einen aus Erdöl stammenden Rückstand, von dem mindestens 10 Volumenprozent oberhalb 566 C (1050 F) sieden, zuführt.

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