DE2539737A1

DE2539737A1 - Verfahren zur kontinuierlichen wiedergewinnung von thermisch instabilen loesungsmittelgemischen

Info

Publication number: DE2539737A1
Application number: DE19752539737
Authority: DE
Inventors: Victor Dr Ing Schorr; Gerhard Dipl Ing Wirtz
Original assignee: Edeleanu GmbH
Current assignee: Edeleanu GmbH
Priority date: 1975-09-06
Filing date: 1975-09-06
Publication date: 1977-03-17
Also published as: US4263102A; DE2539737C2

Description

Haiüourg, den 15. 8. 1975

E 75 002

EDELEANU GESELLSCHAFT MBH 6000 Frankfurt/Main 70 Stresemannallee 36

Verfahren zur kontinuierlichen Wiedergewinnung von thermisch instabilen Lösungsmittelgemischen *

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wiedergewinnung von thermisch instabilen Lösungsmittelgemischen, deren Bestandteile in nahe beieinanderliegenden Siedebereichen sieden, aus höher siedenden Kohlenwasserstoff gemischen durch Ausdampfung der Lösungsmittel in mehreren, hintereinandergeschalteten Verdampfern unter steigendem Druck und steigender Temperatur. Am Oberteil des jeweiligen Verdampfers werden die verdampften Lösungsmittelbestandteile als Brüden abgezogen, während sich am Verdampferboden das Bodenprodukt anreichert.

Bei der Wiedergewinnung von Öl-Lösungsmittelgemischen, die beispielsweise bei der Entparaffinierung von Mineralölen anfallen und niedrig siedende Chlorkohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid und Dichloräthan enthalten, wird in hintereinandergeschalteten Verdampfern mit mehreren Druckstufen die Ausdampfung der Lösungsmittelbestandteile vorgenommen. So ist es nach der DT-PS 871 7^2 bekannt, einem ersten Verdampfer einen mit höherem Druck arbeitenden zweiten Verdampfer nachzuschalten und dessen Brüden als Heizmittel für den Zustrom des ersten Verdampfers zu verwenden. Das Bodenprodukt aus dem ersten Verdampfer wird vor der Eingabe in den zweiten Verdampfer mit einem fremden Heizmittel, wie z.B. Dampf beheizt. Über den Druck wird die Verdampfungstemperatur im 2. Verdampfer eingestellt. Sie richtet sich nach der Verdampfungstemperatur der Lösungs-

—2— ^709811/0896 OR₁Q₁NAL ,NSPECTED

mittelanteile und der gewünschten Lösungsmittelmenge, die im 1. Verdampfer abgetrieben werden soll. Beispielsweise betreibt man den 2. Verdampfer bei einer Temperatur von etwa 130 ⁰C und etwa 4 bar.

Die für die Gesamtverdampfung von Methylenchlorid und Dichloräthan benötigte Eingangstemperatur von 132 ⁰C am 2.. Verdampfer erreicht man durch Aufheizen der Lösung in einem dem 2. Verdampfer direkt vorgeschalteten Wärmetauscher, der mit Heizdampf von 145 °C beschickt wird.

Die bei dieser Dampftemperatur auftretenden Wandtemperaturen im Wärmeaustauscher beschleunigen die Zersetzung des thermisch instabilen Methylenchlorids. Dieses führt zu Lösungsmittelverlusten und Korrosionsschäden an Apparatur und Rohrleitungen, da sich bei der Zersetzung von Methyl endor id aggressive Chlorwasserstoffe bilden.

Die Zersetzungsneigung der Chlorkohlenwasserstoffe ist schon seit längerer Zeit bekannt und Gegenstand einiger Abänderungsvorschläge gewesen. Nach einem Verfahren gemäß DT-PS 918 651 soll die Zersetzungsgefahr dadurch beseitigt werden, daß der erste Verdampfer· bei Temperaturen unter 100 ⁰C, vorzugsweise bei 80 - 90 ⁰C, betrieben wird.

Bei diesen Temperaturen wird bereits ein wesentlicher Teil des Lösungsmittels, vorzugsweise die niedriger siedende thermisch instabilere Komponente, und ein Teil des im Gemisch enthaltenen Wassers abgetrieben. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch dieser Weg nicht zur vollständigen Beseitigung der Zersetzungsneigung der Chlorkohlenwasserstoffe führt.

Das Bodenprodukt des 1. Verdampfers enthält noch immer Methylenchloridanteile und hat insgesamt ein Volumen, daß ein entsprechend groß dimensionierter Heizkörper

709811/0896

eingebaut werden muß, um die gesamte Produktmenge auf die gewünschte Verdampfereingangstemperatur von 132 C aufzuheizen. Die dafür notwendige Verweilzeit und die auftretenden Wandtemperaturen von etwa 145 C führen zu einem Anstieg der Zersetzungsneigung des noch in der Lösung vorhandenen Methylenchlorides. Verweilzeit und Temperaturhöhe bestimmen den Grad der Zersetzung einer thermisch instabilen Komponente.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einem wirtschaftlichen und störungsunempfindliehen Verfahren thermisch instabile Lösungsmittelbestandteile aus höher siedenden Kohlenwasserstoffgemischen auszudampfen.

Insbesondere "besteht die Aufgabe darin, bei der Lösungsmittelrückgewinnung aus Entparaffinierungsprodukten die Temperaturhöhe und Verweilzeit so zu mindern, daß eine thermische Zersetzung der Lösungsmittel weitgehend ausgeschlossen ist und Korrosionsschaden vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen darin, daß das angereicherte Bodenprodukt des ersten Verdampfers zunächst auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der die thermische Zersetzung des niedrig siedenden Lösungsmittelanteiles kaum merkbar ist. In einem speziell ausgebildeten Verdampfer mit einem Kaminboden, der den Verdampferinnenraum in einen oberen und unteren Teil trennt, wird lies angereicherte und im Wärmetauscher erwärmte Bodenprodukt oberhalb des Kaminbodens eingegeben. Der niedrig siedende Bestandteil verdampft, während sich der Lösungsmittelrest in der flüssigen Schicht auf dem Kaminboden sammelt. Diese Flüssigkeit wird abgeleitet, durch erneute Wärmezufuhr

709811/0896

auf die Verdampfertemperatur des höher siedenden Lösungsmittelbestandteils gebracht und dem Verdampfer unterhalt» des Kaminhodens wieder zugeführt. Die Dämpfe dieses Lösungsmittelanteils, vorzugsweise Dichloräthan, strömen ebenfalls in den oberen Verdampferabschnitt und werden zusammen mit den im oberen Abschnitt gebildeten Lösungsmitteldämpfen, vorzugsweise Methylenchlorid, am Kopf der Verdampferkolonne abgezogen, während am Kolonnenboden die von Lösungsmittel befreite Kohlenwasserstoffkomponenten abgezogen werden. Üblicherweise werden letzte Lösungsmittelreste in einer nachfolgenden Kolonne mit Dampf abgestreift. Der geteilte Hochdruckverdampfer mit der dadurch ermöglichten geteilten Verdampfung erlaubt die Senkung des Temperaturniveaus für den vorgeschalteten Wärmeaustauscher sowie die Verringerung der Verweilzeit im nachgeschalteten Wärmeaustauscher für das am Kaminboden abgezogene Produkt. Das gesamte Temperaturprofil in beiden Wärmeaustauschern wird durch eine Verringerung des Druckabfalls auf ein niedrigeres Temperaturniveau gebracht.

Bewirkt wird die Verringerung des Druckabfalls durch die Unterteilung der für die Gesamtverdampfung notwendige Wärmemenge. Wird in einem einzigen Wärmetauscher die für die Ausdampfung benötigte Wärmemenge dem flüssigen Gemisch zugegeben, so führt die im Wärmetauscher auftretende Tei!verdampfung zu einem erheblichen Druckanstieg, bedingt durch die längere Wegstrecke des Gemischstromes zur Aufnahme der Gesamtwärme. Der Druckabfall von dem dabei erreichten Druckwert auf den für die Verdampferkolonne vorgegebenen Druckwert ist dabei wesentlich höher, als bei portionsweiser Wärmezugabe in zwei getrennten Wärmetauschern für die unterschiedlichen Gemisehanteile.

709811/0896

Die für die Gesamtverdampfung des

wird Lösungsmittels notwendige Wärmenenge/unterteilt und in einem dem jeweiligen Verdampferabschnitt zugeordneten Wärmetauscher dem zu verdampfenden Gemisch zugeführt.

Im vorgeschalteten Wärmeaustauscher für den oberen Verdampferabschnitt wird ein wesentlicher Anteil der notwendigen Wärme bei niedrigeren Wandtemperaturen als bisher üblich zugeführt, während im Wärmeaustauscher des unteren Verdampferteils die Wandtemperaturen zwar den bisher auftretenden Temperaturen entsprechen, dafür aber die Verweilzeit verkürzt ist.

Solange die thermisch instabile Komponente im Öl-Lösungsmittelgemisch enthalten ist, werden niedrige Wandtemperaturen aufrechterhalten. Nach Abdampfung der thermisch instabilen Komponente wird in einem kleiner dimensionierten Wärmeaustauscher unter kurzer Verweilzeit die für den höher siedenden Lösungsmittelanteil benötigte höhere Wandtemperatur erreicht. Der Wärmeaustauscher kann entsprechend der geringeren aufzuheizenden Plüssigkeitsmenge und dem geringeren Temperaturunterschied von Kaminbodenprodukt und zu verdampfenden höher siedenden Lösungsmittelbestandteil für hohe Durchströmgeschwindigkeiten gebaut werden. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung näher erläutert.

Mit Leitung i wird ein Kohlenwasserstoff-Lösungsmittelgemisch mit Methylenchlorid und Dichloräthan über Wärmeaustauscher 2 und k in einen Normaldruckverdampfer 5 eingeführt. Die Brüden des Verdampfers 5 werden zur Vorwärmung des Öl-Lösungsmittelgemisches über Leitung 3 in den Wärmeaustauscher 2 gegeben. Das Bodenprodukt der Normaldruckkolonne 5 gelangt über Leitung 8 in einen Wärmeaustauscher 9, wo es mit Heizdampf von 120 C

709811/0896

auf eine Temperatur von ca. 110 ⁰C gebracht wird. Im anschließenden Hochdruckverdampfer 7 wird das erwärmte Bodenprodukt unter einem Druck von ca, h bar derart verdampft, daß die Hauptmenge des im Lösungsmittel enthaltenen niedrigsiedenden Methylenchlorids über die Leitung 6 als Heizmittel an den Wärmeaustauscher h. gegeben werden kann. Dabei erlangt der Wärmeaustauscher h eine Betriebstemperatur im Bereich zwischen hO - 80 ⁰C.

Der Hochdruckverdampfer 7 wird durch einen Kaminboden 10 in ein Oberteil, in das das erwärmte Bodenprodukt eingeführt wird, und einen unteren Anreicherungsteil getrennt. Der nichtverdampfte Anteil des Methylenchlorids sammelt sich mit Dichloräthan und der KW-Komponente auf dem Kaminboden 10 und strömt von dort über Leitung 11 zum Wärmeaustauscher 12, der das flüssige Produkt mit ca. Ih5 °C heißem Dampf auf eine Temperatur von ca. 132 ⁰C aufheizt.

Diese Temperatur reicht aus, um den aus Dichloräthan bestehenden Lösungsmittelanteil im unteren Anreicherungsanteil des Hochdruckverdampfers 7 zu verdampfen. Die Dichloäthandämpfe werden zusammen mit den im oberen Verdampferteil gebildeten Methylenchloriddämpfen über Leitung 6 am Verdampferkopf abgezogen. Das sieh am Boden des Hochdruckverdampfers 7 ansammelnde Öl wird über Leitung 13 abgezogen und ggf. zu einer nächsten Stufe geleitet, in der mittels Vakuumstripper die letzten Lösungsmittelreste abgetrieben werden.

Durch die unterteilung des Hochdruckverdampfers 7 kann die Verdampfungswärme für das Öl-Lösungsmittelgemiseh gezielt zugeführt werden, so daß in einem ersten Niedertemperaturbereich eine Wandtemperatur eingehalten wird, die unterhalb einer merkbaren Zersetzung der thermisch instabilen Lösungsmittelkomponente liegt.

709811/0896

Nach Abdampfen der thermisch instabilen Komponente kann das Lösungsmittelgemisch höheren Wandtemperatüren ausgesetzt werden, wobei jetzt die Verweilzeit entsprechend der geringeren aufzuheizenden Flüssigkeitsmenge verkürzt ist. Dieses Verkürzen der Verweilzeit wird technisch durch einen kleiner dimensionierten Wärmeaustauscher 12 realisiert.

Da die thermische Zersetzung instabiler Stoffe von der Temperaturhöhe und der Zeitdauer der Temperatureinwirkung abhängig ist, weist das erfindungsgemäße Verfahren eine erhebliche Verminderung der thermischen Zersetzung der Lösungsmittelbestandteile auf.

Im Hochtemperaturbereich wird eine Wandtemperatur eingestellt, die ausreicht, um den sehwerverdampfbaren Bestandteil des Lösungsgemisches abzudampfen. Dabei können auch vergleichsweise hohe Temperaturen gewählt werden, weil nach Abzug der thermisch instabilen Komponente kaum noch Korrosionsgefahr besteht.

709811/0898

Claims

E 75 002 D

PATENTANSPRUCH

Verfahren zur kontinuierlichen Wiedergewinnung von thermisch instabilen Lösungsmittelgemischen, deren Bestandteile in nahe beieinanderliegenden Siedehereichen sieden, aus höher siedenden Kohlenwasserstoff gemischen durch Ausdampfung der Lösungen in mehreren, hintereinandergeschalteten Verdampfern unter steigendem Druck und steigender Temperatur, wobei die Lösungsmittelbestandteile als Brüden den jeweiligen Verdampfer am Oberteil verlassen und das angereicherte Bodenprodukt vom Verdampferboden abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das angereicherte Bodenprodukt aus dem ersten Verdampfer nach Aufheizung auf eine die Zersetzung der thermisch instabilen Komponente vermeidende Temperatur in den oberen Teil des nachfolgenden Verdampfers -zur Abdampfung des niedrig siedenden Lösungsmittelbestandteils eingeführt wird, während sich die höher siedenden Bestandteile in flüssiger Phase auf einem Kaminboden des Verdampfers ansammeln, abgeleitet und nach weiterer Erhitzung in einem Wärmeaustauscher unterhalb des Kaminbodens in den Verdampfer zurückgeführt werden, wo die restlichen Lösungsmittelbestandteile verdampfen und durch den Kaminboden dem Kopf der Verdampferkolonne zuströmen, während die verbleibende flüssige Phase der höher siedenden Kohlenwasserstoffgemische am Boden des Verdampfers abgezogen wird.

70981 1/0896