DE2624687C3

DE2624687C3 - Verfahren zur Entfernung hochsiedenden Materials undflüchtiger gelöster Substanzen aus einem Beschickungsstrom

Info

Publication number: DE2624687C3
Application number: DE2624687A
Authority: DE
Inventors: Stephan Arthur Mount Prospect Ill. Gewartowski
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1975-06-04
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1981-05-27
Also published as: FR2330427A1; GB1543218A; FR2330427B1; JPS51148669A; DE2624687B2; DE2624687A1; IT1076453B; US4008150A; CA1054554A; JPS5639797B2; US4082654A

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 Schnellverdampfungszone 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 Punkt wie das flüssige Material eingeführt.

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

Das erfindungsgemäße 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 Dampf- »trom 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 Schnellverdampfnngs zone 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 Kopfproduktaufnahmebehäl ter führt und aus diesem einerseits einen Rückflußstrom in uie 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 darüberliegen den 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 be; längerer Lagerung oder beim Transport Verunreinigungen aufgenommen haben. Beispielsweise wird bei längerer Lagerung ohne Schutzgasatmosphäre aus Inertgasen oder Kohlenwas serstoffdämpfen 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 gebildet werden, wenn eine Kohienwasserstofffraktion 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

f>o 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 Arten

ft'» von Verunreinigungen in nur einer einzigen Fraktionierkolonne zu entfernen. Außerdem ist die zu verdampfende Menge, die in der Schnellverdampfungszone erforderlich ist, normalerweise geringer als jene, 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 petrochemischen Beschickungen angewendet werden. Der Beschikkungsstrom kann auch ein Auslauf aus einer anderen Verfahrensanlage sein, wie der Auslauf eines Reformierverfahrens, eines Krackverfahrens, eines Isomerisierungsverfahren, eines Hydrokrackverfahrens oder eines Wasserstoffbehanilungsverfahrens, eines Alkylierungsverfahrens oder eines Dehydrierungsverfahrens. 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 öder Teer, zu entfernen. Bevorzugt werden aus einer Erdölfraktion gelöster Sauerstoff und hochsiedende 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 .eichte 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 herabzusetzen. 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 ein^m 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 einen 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 der 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 tinen Trennungsgrad entsprechend der Hälfte eines theoretischen Bodens zu bekommen.

Der durch Schnellverdampfung erzeugte Dampfitrom wird mit dem KopfJ impfstrom der Fraktionier kolonne vereinigt Dieser vereinigte Dampfstrum wird vorzugsweise durch Wärmeaustauscher geleitet, um Wärme zurückzugewinnen, und dann durch eine Kondensationszone 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 Substan zen. 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 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

2U abgelenkt werden.

Der Rückfluß unterscheidet sich *-on 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 Bodenstrom entfernt wird, und ist in seiner Bedeutung abhängig von der 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 Koh lenwasserstoffbeschickungsstrom 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 Schnellverdampfungstromme! 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 Dampfstrcm wird durch Leitung 6, der flüssige Strom durch Leitung 7 entfernt. Letzterer enthält im wesentlichen alle hochsiedenden Materialien, die sich ursprünglich in der Beschickung befanden. Oer durch Schnellverdampfung erzeugte flüssige Strom tritt an einem unteren mittleren Punkt in die Fraktionierkolonne 8 ein. Die normale fraktionierte Destillation führt zu der Konzentrierung Jieser höhersiedenden Materialien in einem Bodenstrom, der durch Leitung 9 aus der Fraktionierkolonne entfernt wird. Ein erster Teil des Bodenstromes wird durch Leitung 10 als Bodenprodukt entfernt, und ein zweiter Anteil geht durch Leitung 11 und wird in einem Aufkocher 12 verdampft, um ihm die für die Fraktionierung drforderliche Wärme zuzuführen.

Ein Kopfdampfstrom 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 durch 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 Koptprodukiauinaiiniebenäner augeiiuiiiiiicti uriu 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 Ί0 bis 189"C für 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 der Beschickungsstrom eine Temperatur von 1 33" C und »firH u/pitpr :m Aiistatitrh mit Hpm Aiiilaiifurnm pinpr Wasserbehandlung auf I62°C erwärmt. An diesem Punkt hat der Beschickungsstrom einen Druck von 5,0 bar. Der Beschickungsstrom wird dann durch einen Vorerhitzer und in die Schnellverdampfungstrommel mit einer Temperatur von 168°C und einem Druck von 4,4 bar geführt. Die Schnellverdampfung bewirkt die Bildung eines flüssigen Stromes von 267 000 kg/h und eines Dampfstromes von 258 000 kg/h.

Der durch Schnellverdampfung erzeugte flüssige Strom wird dann auf den einundzwanzigsten Boden von der Spitze der Fraktionierkolonne bei einer Temperatur von 168^CC eingespeist. Ein Kopfdampfstrom von 68 300 kg/h wird bei einer Temperatur von 143^rC aus der Fraktionierkolonne entfernt und mit dem durch Schnellverdampfung erzeugten Dampfstrom vermischt. Die Wärme des vereinigten Dampfstroms wird mit dem Beschickungsstrom ausgetauscht und in einen Kopfproduktkondensator mit einer Temperatur von I33^CC einrcDeist Der Ankauf an«. Hpm Knnfnmduktkondensator wird dann in einen Kopfproduktaufnahmebehälter mit einer Temperatur von 66"C eingeführt, und darin läßt man die verschiedenen Phasen sich trennen. Ein Rückflußstrom von 326 000 kg/h wird aus dem Kopfproduktaufnahmebehälter entfernt und k'in in die der Fraktionierkolonne eingeführt. Der Rückflußstrom enthält im wesentlichen die gesamten Kohlenwasser stoffe des vereinigten Dampfstromes, der aus dem Kopfdar.pfstrom und dem durch Schnellverdampfung erzeugten Dampfstrom erzeugt wurde. Ein flüssiger Strom von 597 000 kg/h wird vom Boden der Fraktionierkolonne als das Bodenprodi'kt entfernt. Hiervon werden 556 000 kg/h in einen Aufkocher mit einer Temperatur von 196°C eingeführt. Etwa die Hälfte dieses Materials wird verdampft, und ein Gemischtphasenstrom wird dann in die Fraktionierkolonne mit einer Temperatur von 206° C eingeführt. Der Bodenstrom, der aus der Fraktionierkolonne entfernt wird, besteht aus 51 700 kg/h Kohlenwasserstofffraktion. Das Seitenschnittprodukt besteht aus 474 000 kg/h Kohlenwasserstofffraktion und wird zwischen dem zwölften und dreizehnten Boden der Kolonne bei einer Temperatur von 155^s C und einem Druck von 4,6 bar entnommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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 26O⁰C 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 Produktstromes an einem zweiten mittleren Punkt oberhalb des ersten mittleren Punktes sowie eines dampfförmigen Kopfstromes und eines flüssigen, das hochsiedende Material enthaftenden Bodenstromes aus der Fraktionierkolonne, 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 einen Kopfproduktaufnahmebehälter führt und aus diesem einerseits einen Rückflußstrom in die Fraktionierkolonne zurückführt und andererseits einen die flüchtigen gelösten Substanzen enthaltenden D«mpfstrom entfernt.