DE2624687B2 - Verfahren zur Entfernung einessiedenden Materials und flüchtiger gelöster Substanzen aus einem Beschickungsstrom - Google Patents

Description

Auf dem Gebiet der Destillationstechnik sind sowohl Schnellverdampfungsdestillationen als auch fraktionierte Destillationen bekannt. Diese werden jedoch nicht gemäß der Erfindung miteinander kombiniert. Beispielsweise beschreibt die US-PS 37 98 153 ein Verfahren, das bei der Fraktionierung von Rohöl verwendet wird und bei dem der Beschickungsstrom zu der Fraktionierkolonne zunächst in eine Schnellverdampfungszone geführt und die Flüssigkeit aus der Schnellverdamp- 4^r> fungszone dann an einem mittleren Punkt der Fraktionierkolonne eingeführt wird. Im Gegensatz zum Verfahren nach der Erfindung werden die Dämpfe, die aus der Schnellverdampfungszone kommen, in die Fraktionierkolonnen bei im wesentlichen dem gleichen w Punkt wie das flüssige Material eingeführt.

Die der F.rfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand nun in einem Verfahren zur Entfernung hochsiedender Materialien und flüchtiger gelöster Stoffe aus Kohlenwasserstoffbeschickungen, bei dem v> durch verbesserte Vorfraktionierung beides in einer einzigen Fraktionierkolonne entfernt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung eines hochsiedenden Materials und flüchtiger gelöster Substanzen, bestehend aus Wasserstoff, Sauerstoff, w> Methan, Äthan, Propan, Butan und/oder Wasser, aus einem im Dereich von 40 bis 260⁰C siedenden Kohlenwasserstoffbeschickungsstrom durch Auftrennung des liesehickungsstromes in einer Schnellverdampfungszone in einen im wesentlichen die gesamten h^r> flüchtigen gelösten Substanzen enthaltenden Dampfstrom und einen im wesentlichen das gesamte hochsiedende Material enthaltenden flüssigen Strom durch Schnellverdampfung, Einführung des so erzeugten flüssigen Stromes in eine Fraktionierkolonne an einem ersten mittleren Punkt, fraktionierte Destillation darin und Entfernung eines Produktstromes an einem zweiten mittleren Punkt oberhalb des ersten mittleren Punktes sowie eines dampfförmigen Kopfstromes und eines flüssigen, das hochsiedende Material enthaltenden Bodenstromes aus der Fraktionierkolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß man in der Schnellverdampfungszone 25 bis 75 Volumen-% des Beschickungsstromes verdampft, den dampfförmigen Kopfstrom der Fraktionierkolonne und den durch Schnellverdampfung erzeugten Dampfstrom durch eine Kondensationszone und gemeinsam in einem Kopfproduktaufnahmebehälter führt und aus diesem einerseits einen Rückflußstrom in die Fraktionierkolonne zurückführt und andererseits einen die flüchtigen gelösten Substanzen enthaltenden Dampfstrom entfernt.

Der Gesamteffekt besteht darin, daß die flüchtige gelöste Substanz oben und das hochsiedende Material an einem mittleren Punkt in die Fraktionierkolonne eintritt. Beide Verunreinigungen können dann von dem Material abgetrennt werden, das den Produktstrom der Fraktionierkolonne bildet und an einem darüberliegenden mittleren Punkt abgezogen wird. Es ist daher nicht erforderlich, zwei Fraktionierkolonnen zu benutzen, um unterschiedliche Materialien mit Siedepunkten nahe denen des zu behandelnden oder als Produkt erwünschten Materials zu entfernen.

Es ist oftmals erforderlich, Kohlenwasserstoffströme zu behandeln, die bei längerer Lagerung oder beim Transport Verunreinigungen aufgenommen haben. Beispielsweise wird bei längerer Lagerung ohne Schutzgasatmosphäre aus Inertgasen oder Kohlenwasserstoffdämpfen eine schädliche Menge Sauerstoffes in Kohlenwasserstoffen gelöst. Auf Grund längerer Lagerung oder vorheriger Behandlung können Kohlenwasserstoffe auch unerwünschte hochsiedende Verunreinigungen enthalten, wie beispielsweise ein Gemisch von Polymersubstanzen. Diese Verunreinigungen stammen aus der Umsetzung von Olefinen oder Diolefinen, die gebildei werden, wenn eine Kohlenwasserstofffraktion in einem katalytischen Krackverfahren gebildet wird. Andere Verunreinigungen können aus dem Lagerbehälter, der Transportleitung, dem Schleppkahn oder einem anderen Behälter stammen. Eine andere häufige Verunreinigung ist Wasser. Solche Verunreinigungen müssen meistens aus dem Beschickungsstrom entfernt werden, da sie den Katalysator deaktivieren oder die Geschwindigkeit, mit der die Katalysatorschicht verstopft wird, erhöhen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das flüchtige Material durch Kondensieren des durch Schnellverdampfung erzeugten Dampfstromes und Verwendung dieses Materials als ein Teil des Rückflusses in den oberen Teil der Fraktionierkolonne oben in der Fraktionierkolonne konzentriert und durch das Fraktionierverfahren daran gehindert, abwärts zu wandern. Die weniger flüchtigen Materialien treten an einem mittleren Punkt in die Fraktionierkolonne ein und werden durch das gleiche Fraktionierverfahren daran gehindert, aufzusteigen. Durch die Abnahme des Produktstromes an einem mittleren Punkt in der Fraktionierkolonne ist es möglich, beide dieser A ten von Verunreinigungen 111 nur einer einzigen Fraktionierkolonne zu entfernen. Außerdem ist die zu verdampfende Menge, die in der Schnellverdampfungszone erforderlich ist. normalerweise geringer als iene, die in

der Fraktionierkolonne erforderlich ist, so daß die Gesamtanlage kleiner sein kann.

Das Verfahren nach der Erfindung kann bei einer Vielzahl von Erdölbeschickungen oder _;>etrochemischen Beschickungen angewendet werden. Der Beschikkungsstrom kann auch ein Auslauf aus einer anderen Verfahrensanlage sein, wie der Auslauf eines Reformierverfahrens, eines Krackverfahrens, eines isomerinerungsverfahren, eines Hydrokrackverfahrens oder eines Wasserstoffbfihandlungsverfahrens, eines Alkylierungsverfahrens oder eines Dehydrierungsve^ahrens. In diesen Fällen kann die Erfindung dazu verwendet werden, flüchtige Substanzen, wie Wasserstoff, anorganische Katalysatorpromotoren, wie Borhalogenid, und leichte Kohlenwasserstoffgase, und gleichzeitig auch hochsiedende Verbindungen, wie Polymere, Alkylierungsprodukte, harz- und asphaltartige Stoffe oder Teur, zu entfernen. Bevorzugt werden aus einer Erdölfraktion gelöster Sauerstoff und hechsiedende Materialien entfernt. Das Verfahren nach der Erfindung kann auch angewendet werden, um andere gelöste flüchtige Substanzen, wie Wasser, zu entfernen und so den Beschickungsstrom zu trocknen, und um leichte Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Äthan und Butan, zu entfernen. Diese letztere Arbeitsweise wird durchgeführt, um den Flammpunkt eines Kerosins zu verbessern oder die Flüchtigkeit eines Benzins herabzuset/ n. Die Erfindung kann auch angewendet werden, wenn der Beschickungsstrom aufgespalten werden soll, wie beispielsweise in leichte und schwere Benzinfraktionen.

Der Ausdruck »Schnellverdampfungszone« bedeutet einen Kessel oder eine Apparatur, worin der vorher erhitzte Beschickungsstrom bei einem geringeren Gesamtdruck als der, bei dem das Erhitzen erfolgte, in einen Dampfphasenstrom und einen flüssigen Strom aufgetrennt wird.

Die Temperatur und der Druck, die in der Schnellverdampfung angewendet werden, hängen natürlich voneinander ab und werden durch die Zusammensetzung des Beschickungsstromes und die Flüchtigkeit und Konzentration jener Materialien, die entfernt werden sollen, bestimmt. Diese Bedingungen werden so ausgewählt, daß 25 bis 75, vorzugsweise 40 bis 60 Volumen-% des Beschickungsstromes verdampft werden.

Der durch Schnellverdampfung erzeugte Flüssigkeitsstrom wird in die Fraktionierkolonne an einem ersten mittleren Punkt eingeführt. Der in der Fraktionierkolonne erzeugte Produktstrom wird an einem zweiten mittleren Punkt abgezogen, der oberhalb der Stelle liegt, wo der durch Schnellverdampfung erzeugte Flüssigkeitsstrom in die Fraktionierkolonne eintritt. Diese beiden mittleren Punkte sind durch eiiien oder mehrere Fraktionierböden bzw. hierzu äquivalente Einrichtungen voneinander getrennt. Wenn die Fraktionierkolonne keine Böden enthält, d. h. wenn sie eine Kolonne mit einer Packung ist, dann ist dfr erste und der zweite mittlere Punkt von den äußersten Enden der Kolonne um wenigstens eine solche Packungsmenge entfernt, die eine Trennung gleich der Hälfte derjenigen bewirkt, die man mit einem theoretischen Fraktionierboden bekommt. In gleicher Weise sind auch der obere und untere mittlere Punkt um wenigstens die Packungsmenge voneinander getrennt, die erforderlich ist, um einen Trennungsgrad entsprechend der Hälfte eines theoretischen Hodens zu bekommen.

Der durch Sehnellverdampfung erzeugte Dampfstrom wird mit dem KoDfdamDfstrom der Fraktionierkolonne vereinigt Dieser vereinigte Dampfstrom wird vorzugsweise durch Wärmeaustauscher geleitet, um Wärme zurückzugewinnen, und dann durch eine Kondensatior.szone geführt Wasser oder andere Materialien, die eine getrennte flüssige Phase bilden, werden dann durch Dekantieren entfernt. Die unkondensierbaren Dämpfe werden normalerweise ausgestreift Diese Dämpfe enthalten oftmals im wesentlichen die gesamten flüchtigen, ursprünglich gelösten Substanzen. Der aus dem Kopfproduktaufnahmebehälter entfernte Dampfstrom kann weiter gekühlt werden, um wertvolle leichtere Kohlenwasserstoffe zu gewinnen, und die Temperatur des Kopfproduktaufnahmebehälters kann so variiert werden, daß die Zusammensetzung

is und Menge dieser kondensierten Materialien verändert wird.

Die gesamten kondensierten Kohlenwasserstoffe können zu der Fraktionierkolonne als Rückflußstrom überführt werden, oder es kann ein Teil dieses Stromes abgelenkt werden.

Der Rückfluß unterscheidet sich von dem, was gewöhnlich als Rückfluß bezeichnet wird, da es schweres Material enthält, welches gewöhnlich nicht in dem Kopfdampfstrom vorliegt. Der Ausdruck »im wesentlichen das gesamte« bedeutet wenigstens 95 Volumen-% des betreffenden Materials. Der Ausdruck »hochsiedendes Material« bedeutet hier den Anteil des Beschickungsstromes, der als Bocenstrom entfernt wird, und ist in seiner Bedeutung abhängig von der

3() Zusammensetzung des Beschickungsstromes. Die hochsiedenden Materialien können polyalkylierte Materialien, als Reaktionsnebenprodukte gebildete Polymere. Teere, harz- und asphaltartige Stoffe oder kleine Mengen von Rückstandsölen sein.

Die Zeichnung erläutert die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung zur Entfernung von gelöstem Sauerstoff und einer Bodenfraktion aus einer Erdölfraktion. Aus Gründen der Einfachheit wurden offensichtlich benötigte Einrichtungen, wie Pumpen und Kontrollsysteme, weggelassen. Der Kohlenwasserstoffbeschickungsstrom tritt in das Verfahren durch Leitung 1 ein. Seine Wärme wird mit einem nachfolgend noch beschriebenen Dampfstrom ausgetauscht, der durch Leitung 15 in einen Wärmeaustau-

•»5 scher 2 geht. Der Beschickungsstrom geht weiter durch Leitung 1, einen weiteren Wärmeaustauscher 3 und geht dann durch einen Erhitzer 4. Der Beschickungsstrom geht nun in eine Schnellverdampfungstrommel 5, worin die Trennung des Beschickungsstromes in einen Dampfstrom, der im wesentlichen den gesamten ursprünglich in der Beschickung gelösten Sauerstoff enthält, und einen flüssigen Strom erfolgt. Der Dampfstrom wird durch Leitung 6. der flüssige Strom durch Leitung 7 entfernt. Letzterer enthält im

w wesentlichen alle hochsiedenden Materialien, die sich ursprünglich in der Beschickung befanden. Der durch Schnellverdampfung erzeugte flüssige Strom tritt an einem unteren mittleren Punkt in die Fraktionierkolonne 8 ein. Die normale fraktionierte Destillation führt zu

wi der Konzentrierung dieser höhersiedenden Materialien in einem Bodenstrom, der durch Leitung 9 aus der Fraktionierkolonne entfernt wird. FJn erster Teil des Bodenstromes wird durch Leitung 10 als Bodenprodukt entfernt, und ein zweiter Anteil geht durch Leitung 11

"5 und wird in einem Aufkocher 12 verdampft, um ihm die für die Fraktionierung erforderliche Wärme zuzuführen.

Ein Kopfdampfslrom wird von der Spitze der

Fraktionierkolonne 8 durch Leitung 14 entfernt und mit

dem durch Schnellverdampfung erzeugten Dampfstrom vermischt, der durch Leitung 6 geht. Hierbei kommt man zu dem Dampfstrom, der du veh Leitung 15 geht. Die Wärme dieses Dampfstroms wird zunächst mit dem Beschickungsstrom im Wärmeaustauscher 2 ausgetauscht und dann durch einen Kondensator 16 geführt, um die Kondensation im wesentlichen der gesamten im Produkt erwünschten Kohlenwasserstoffe, welche in dem Beschickungsstrom enthalten waren, zu bewirken. Das Material in Leitung 15 wird dann in den Kopfproduktaufnahmebehälter 17 geführt, worin die unterschiedlichen Phasen sich trennen. Unkondensierte Materialien einschließlich gelöster Sauerstoff und Wasserdampf, die aus dem Beschickungsstrom entfernt wurden, werden durch Leitung 19 aus dem Kopfproduktaufnahmebehälter abgeblasen, und flüssiges Wasser wird durch Leitung 18 aus dem Kopfproduktaufnahmebehälter abgelassen. Ein Rückflußstrom wird aus dem Kopfproduktaufnahmebehälter abgenommen und durch Leitung 20 den in die Fraktionierkolonne 8 umgeleitet. Sauerstoff oder Wasser, der bzw. das in der Erdölfraktion gelöst bleibt, welche den Rückflußstrom bildet, werden anschließend aus diesem Material in dem oberen Abschnitt der Fraktionierkolonne ausgestreift. Ein Produktstrom wird als Nebenschnitt an einem oberen mittleren Punkt durch Leitung 13 abgenommen und ist im wesentlichen frei von dem ursprünglich gelösten Sauerstoff und dem hochsiedenden Material.

Beispiel

Dieses Beispiel betrifft die Vorbereitung einer Kohlenwasserstofffraktion mit einem Siedebereich von 40 bis 189"C fur eine Anlage zur Verstellung eines mit Erdgas austauschbaren Brenngases. Das Beispiel ist auf sommerliche Betriebsbedingungen und einen Beschikkungsstrom von 526 000 kg/h zugeschnitten. Der Beschickungsstrom tritt bei einer Temperatur von 38°C und einem Druck von 5,8 bar ein. Er wird dann im Austausch mit dem Kopfdampfstrom der Fraktionierkolonne erwärmt. Nach diesem Wärmeaustausch hat de- Beschickungsstrom eine Temperatur von 133°Cund wird weiter im Austausch mit dem Auslaufstrom einer Wasserbehandlung auf 162°C erwärmt. An diesen Punkt hat der Beschickungsstrom einen Druck vo 5,0 bar. Der Beschickungsstrom wird dann durch eine Vorerhitzer und in die Schnellverdampfungstromme mit einer Temperatur von 168°C und einem Druck vo 4,4 bar geführt. Die Schnellverdampfung bewirkt di> Bildung eines flüssigen Stromes von 267 000 kg/h un eines Datnpfstromes von 258 000 kg/h.

Der durch Schnellverdampfung erzeugte flüssig Strom wird dann auf den einundzwanzigsten Boden vo der Spitze der Fraktionierkolonne bei einer Temperatu von 168° C eingespeist. Ein Kopfdampfstrom vo 68 300 kg/h wird bei einer Temperatur von 143°C au der Fraktionierkolonne entfernt und mit dem durc Schnellverdampfung erzeugten Dampistrorn vermisch Die Wärme des vereinigten Dampfstroms wird mit den Beschickungsstrom ausgetauscht und in einen Kopfpro duktkondensator mit einer Temperatur von 133°( eingespeist. Der Auslauf aus dem Kopfproduktkonden sator wird dann in einen Kopfproduktaufnahmebehälte mit einer Temperatur von 66°C eingeführt, und dari läßt man die verschiedenen Phasen sich trennen. Ei Rückflußstrom von 326 000 kg/h wird aus dem Kopf produktaufnahmebehälter entfernt und dem in die de Fraktionierkolonne eingeführt. Der Rückflußstron enthält im wesentlichen die gesamten Kohlenwasser stoffe des vereinigten Dampfstromes, der aus den Kopfdampfstrom und dem durch Schnellverdampfung erzeugten Dampfstrom erzeugt wurde. Ein flüssige Strom von 597 000 kg/h wird vom Boden der Fraktio nierkolonne als das Bodenprodukt entfernt. Hiervo werden 556 000 kg/h in einen Aufkocher mit eine Temperatur von 196°C eingeführt. Etwa die Hälft dieses Materials wird verdampft, und ein Gemischtpha sensirom wird dann in die Fraktionierkolonne mit eine Temperatur von 206°C eingeführt. Der Bodenstrom, de aus der Fraktionierkolonne entfernt wird, besteht au 51 700 kg/h Kohlenwasserstofffraktion. Das Seiten Schnittprodukt besteht aus 474 000 kg/h Kohlenwasser Stofffraktion und wird zwischen dem zwölften un dreizehnten Boden der Kolonne bei einer Temperatu von 1 55° C und einem Druck von 4,6 bar entnommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Entfernung eines hochsiedenden Materials und flüchtiger gelöster Substanzen, bestehend aus Wasserstoff, Sauerstoff, Methan, Äthan, Propan, Butan und/oder Wasser, aus einem im Bereich von 40 bis 260° C siedenden Kohlenwasserstoffbeschickungsstrom durch Auftrennung des Beschickungsstromes in einer Schnellverdampfungszone in einen im wesentlichen die gesamten flüchtigen gelösten Substanzen enthaltenden Dampfstrom und einen im wesentlichen das gesamte hochsiedende Material enthaltenden flüssigen Strom durch Schnellverdampfung, Einführung des so erzeugten flüssigen Stromes in eine Fraktionierkolonne an einem ersten mittleren Punkt, fraktionierte Destillation darin und Entfernung eines Produk:stromes an einem zweiten mittleren Punkt oberhalb des ersten mittleren Punktes sowie eines dampfförmigen Kopfstromes und eines flüssigen, das hochsiedende Material enthaltenden Bodenstromes aus der Fraktionierkolonne, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Schnellverdampfungszone 25 bis 75 Volumen-% des Beschickungsstromes verdampft, den dampfförmigen Kopfstrom der Fraktionierko- 2> lonne und den durch Schnellverdampfung erzeugten Dampfstrom durch eine Kondensationszone und gemeinsam in einen Kopfproduktaufnahmebehälter führt und aus diesem einerseits einen Rückflußstrom in die Fraktionierkolonne zurückführt und anderer- «> seits einen die flüchtigen gelösten Substanzen enthaltenden Dampfstrom entfernt.