DE3310116C1 - Vorrichtung zur Vermeidung bzw. weitgehenden Reduzierung von Lösungsmittelemissionen in Destillationssystemen - Google Patents

Description

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stems verbunden ist und eine Ablaßleitung 11; 34 nur noch teilweise von der Flüssigkeit absorbiert wer-

aufweist, den können. Der aus Abteilung 5 mit Leitung 12 abge-

— dessen Abteilung 5; 28a mit einer Absorptionsflüs- führte Gasstrom enthält jetzt noch größere Lösungssigkeit bis über die Mündung der Zuleitung aus mittelmengen, die erst im Absorber 13 von der Absorp-Abteilung 4; 27 gefüllt und mit Abgasleitung 12, 5 tionsflüssigkeit absorbiert werden. Die über Leitung 14 welche mit Absorber 13 in Verbindung steht, und und 15 vom Absorber 13 abgegebenen Dämpfe und mit Zuleitung 18; 35 für die Absorptionsflüssigkeit Gase sind auch in diesem Fall lösungsmittelfrei,
verbunden ist, und Der Zustrom der frischen Absorptionsflüssigkeit zum

— dessen Abteilung 6; 286 zur Aufnahme der Absorp- Absorber 13 erfolgt durch Leitung 16.
tionsflüssigkeit ausgebildet ist, wobei der Zufluß ίο Die Menge der über Leitung 12 dem Absorber 13 aus Abteilung 5; 28a über Leitung 8 den Pegelstand zugeführten Dämpfe wird durch eine Lochscheibe 17 der Absorptionsflüssigkeit in Abteilung 5; 28a re- limitiert, so daß nur die der Absorberkapazität entspregelt, und mit Ableitung 19; 37 für die Absorptions- chende Menge zuströmen kann.

flüssigkeit und Sicherheitsleitung 15, die mit der Durch die Absorption der Lösungsmitteldämpfe in

Atmosphäre in Verbindung steht, versehen ist. 15 der Flüssigkeit der Abteilung 5 erfolgt eine Volumenzunahme. Da der Pegelstand der Flüssigkeit durch die Hö-

AlIe Behälter und Kolonnen des Destillationssystems, he der oberen Öffnung von Rohr 8 über dem Boden

die bei etwa atmosphärischem Druck arbeiten, haben gegeben ist, bewirkt eine derartige Volumenzunahme,

keinerlei direkte Verbindung mehr mit der Atmosphäre, verbunden mit einem ständigen Zustrom von Absorp-

sondern sind über eine Pendelgasleitung mit dem ge- 20 tionsflüssigkeit durch Leitung 18, den Übergang von mit

schlossenen Behälter verbunden. Kleinere Druck- Lösungsmittel beladener Absorptionsflüssigkeit durch

Schwankungen werden untereinander ausgeglichen und Rohr 8 in Abteilung 6, wo sie sich am Boden des Gefä-

im System aufgefangen. Lösungsmitteldämpfe gelangen ßes sammelt und über Leitung 19 und Pumpe 20 abgelei-

nicht mehr in die Atmosphäre. Aus Sicherheitsventilen tet wird, um zur Wiederverwendung aufgearbeitet zu

werden die Dämpfe nicht mehr in die freie Umgebung 25 werden. Abteilung 6 hat über Leitung 15 Ausgang zur

abgeblasen, sondern sie werden über Leitungen eben- Atmosphäre,

falls dem geschlossenen Behälter zugeführt. Tritt der in der Praxis mögliche, aber sehr seltene Fall

Zwei Ausführungsformen sind in F i g. 1 und F i g. 2 ein, daß die Sicherheitsventile über längere Zeit große

dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Mengen abblasen, die so groß sind, daß sie aus Abtei-

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsge- 30 lung 5 nicht vollständig dem Absorber zugeführt wer-

mäßen Sicherheitssystems mit einem Behälter, der drei den können, steigt der Druck in Abteilung 4 und 5. Er

Abteilungen aufweist. wird so hoch, daß zunächst die in Abteilung 5 befindli-

Der horizontal gelagerte Behälter 1 hat eine zylindri- ehe Flüssigkeit so lange durch Rohr 8 in Abteilung 6

sehe Form. Die Trennwände 2 und 3 trennen den Behäl- verdrängt wird, bis ihr Pegelstand die untere Öffnung

ter 1 in die Abteilungen 4,5 und 6. Abteilung 4 umfaßt 35 von Rohr 8 erreicht. Der aus Abteilung 4 durch Rohr 7

etwa 60% des Behältervolumens. Rohr 7 verbindet Ab- nachströmende lösungsmittelhaltige Gasstrom gelangt

teilung 4 mit Abteilung 5. Rohr 8 verbindet Abteilung 5 jetzt teilweise, soweit er nicht über Leitung 12 dem

mit Abteilung 6. Leitung 9 ist die Pendelgasleitung, die Absorber 13 zugeführt wird, über Rohr 8 in Abteilung 6,

Abteilung 4 des Behälters 1 mit den angeschlossenen, wo mitgerissene Flüssigkeitströpfchen und Kondensat

bei etwa Atmosphärendruck gehaltenen Behältern und 40 am Boden von der übergetretenen Absorptionsflüssig-

Kolonnen des Destillationssystems verbindet. Leitung keit aufgenommen werden. Dieser restliche Gasstrom,

10 ist die Zuführungsleitung für Inertgas. Durch die Pen- der um die über Leitung 12 vom Absorber aufgenom-

delgasleitung 9 gelangen bei normalem Betrieb im Ver- mene Menge verringert ist, gelangt aus Abteilung 6

lauf des Druckausgleiches Lösungsmitteldämpfe oder über Leitung 15 in die Atmosphäre.

Gemische von Dämpfen und Flüssigkeit zusammen mit 45 Nur in diesem Extremfall ist es unvermeidbar, daß

dem Inertgas in Abteilung 4. Flüssige Anteile und Kon- während einer begrenzten Zeit ein Restteil der Lö-

densat der Dämpfe sammeln sich auf dem Boden der sungsmitteldämpfe in die Atmosphäre gelangt. In allen

Abteilung 4 und können über Leitung 11 abgelassen anderen Fällen sorgen auf der Erfindung basierende

werden. Die Inertgase nehmen die Lösungsmitteldämp- Vorrichtung und Verfahren für restlose Abscheidung

fe auf. Durch Rohr 7 gelangt der Strom in die die Abtei- 50 des Lösungsmittels aus den der Atmosphäre zugeführ-

lung 5 zum Teil füllende Absorptionsflüssigkeit, von der ten Gasen.

bei normalem Betrieb der größte Teil des im Gasstrom Absorptionsflüssigkeit im Absorber 13 und Abteilung enthaltenen Lösungsmittels absorbiert wird. Danach 5 sind gleich. Das Bodenprodukt des Absorbers 13 wird verläßt der Gasstrom über Leitung 12 den Behälter und über Leitung 18 in Abteilung 5 eingeleitet,
wird zur restlosen Abtrennung der Lösungsmitteldämp- 55 Für Dämpfe, deren Bestandteile weder teuer noch in fe noch durch Absorber 13 geleitet. Den Kopf des Ab- stärkerem Maße umweltgefährdend sind, kann ein Absorbers verläßt ein lösungsmittelfreier Inertgasstrom scheidebehälter einfacherer Konstruktion eingesetzt über Leitung 14, um über Leitung 15 in die Atmosphäre werden, was Investitions- und Betriebskosten einspart.
zu gelangen. F i g. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der

Werden bei Betriebsstörungen über Sicherheitsventi- 60 Erfindung mit einem Behälter, dessen zweite und dritte

Ie große Dampf- oder Dampf-Flüssigkeitsmengen frei, Abteilung lediglich durch ein Überlaufwehr voneinan-

führt Leitung 16 diese Ströme der Abteilung 4 des Be- der abgetrennt sind. Der horizontal gelagerte Behälter

hälters 1 zu. Bei großen Mengen wird die Kapazität des 25 hat eine zylindrische Form. Die Trennwand 26 trennt

Pendelgassystems überschritten, so daß der Druck in den Behälter in die Abteilungen 27 und 28. Abteilung 27

Abteilung 4 ansteigt, was zur Folge hat, daß jetzt so 65 umfaßt etwa Vz des Behältervolumens. Abteilung 28

große Dampfmengen durch Rohr 7 in die in Abteilung 5 wird durch Trennwand 29, deren Höhe geringer als der

befindliche Absorptionsflüssigkeit eingeleitet werden, Behälterdurchmesser ist, in Abschnitt 28a und 28b un-

daß die im Dampf enthaltenen Lösungsmitteldämpfe terteilt, wobei ein für beide Abschnitte gemeinsamer

Gasraum entsteht. Rohr 30 verbindet Abteilung 27 mit Abschnitt 28a. Pendelgasleitung 31 und die mit den Sicherheitsventilen verbundene Leitung 32 bringen lösungsmittelhaltige Dämpfe in Abteilung 27. Leitung 33 führt dem durch die Pendelgasleitung verbundenen System Inertgas zu.

Die mit Lösungsmitteldampf beladenen Gasströme werden mit Pendelgasleitung 31 und der mit den Sicherheitsventilen verbundenen Leitung 32 in Abteilung 27 des Behälters 25 eingeleitet, wo sich mitgerissene Flüssigkeit und Kondensat am Boden absetzen. Leitung 34 dient zum Ableiten dieser Flüssigkeit. Durch Rohr 30 strömt der lösungsmittelhaltige Gasstrom in die im Abschnitt 28a* befindliche Absorptionsflüssigkeit, die über Leitung 35 bedarfsweise oder kontinuierlich ergänzt wird. Die Absorptionsflüssigkeit nimmt das im Gasstrom enthaltene Lösungsmittel auf und der in den meisten Fällen lösungsmittelfreie Strom wird über Leitung 36 an die Atmosphäre abgegeben. Entsprechend der durch die Absorptionsflüssigkeit geleiteten Gasmenge steigt der Pegel, und die Flüssigkeit strömt über Trennwand 29 in Abschnitt 28έ>. Sie sammelt sich am Boden von 280 und wird über Leitung 37 zur Aufarbeitung abgeführt.

Die Art der verwendeten Absorptionsflüssigkeit richtet sich nach Art des Lösungsmittels. Ist das Lösungsmittel wasserlöslich, kann Wasser als Absorptionsflüssigkeit eingesetzt werden, sonst muß eine andere Flüssigkeit verwendet werden, in der die Lösungsmitteldämpfe löslich sind. Vorzugsweise wird als Absorptionsflüssigkeit einer der aus der Raffination stammenden Ströme (z. B. Raffinatöl) verwendet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere geeignet zum Einsatz in Verfahren zur Lösungsmittel-Entparaffinierung oder zur Lösungsmittel-Raffination von Kohlenwasserstoffölen.

Die Verfahren zur Lösungsmittel-Entparaffinierung von Kohlenwasserstoffölen erfolgen durch Abkühlung in Gegenwart von Lösemitteln, Abtrennen des ausgeschiedenen Paraffins, Wiedergewinnung des Lösungsmittels durch Destillation aus den Entparaffinierungsprodukten und Rückführung des Lösungsmittels. Natürliche und synthetische Kohlenwasserstofföle müssen von hochschmelzenden Paraffin-Bestandteilen befreit werden, wenn diese sich unter den Temperaturbedingungen, bei denen die Öle verwendet werden sollen, aus der flüssigen Phase in fester Form abscheiden. Die Lösungsmittel-Entparaffinierung wird vorzugsweise angewendet, um tiefe Stockpunkte bei den höhersiedenden Kohlenwasserstoff-Fraktionen zu erreichen. In der Regel handelt es sich bei den hier verwendeten Lösungsmitteln um Gemische, deren Komponenten unterschiedliche Lösungseigenschaften gegenüber dem Öl und den paraffinischen Bestandteilen aufweisen. Gebräuchlich sind Gemische von Ketonen mit und ohne Aromaten wie Methyläthylketon und Toluol wie aber auch Gemische von chlorierten Kohlenwasserstoffen, insbesondere von 1,2-Dichloräthan und Dichlormethan. Ein derartiges Verfahren einschließlich der Lösungsmittelrückgewinnung ist zum Beispiel in Erdöl und Kohle, Erdgas, Petrochemie, 17. Jahrgang, Nr. 6, Seiten 455—457, 1964, beschrieben. Für die genannten Lösungsmittel ist entparaffiniertes öl als Absorptionsmittel geeignet.

Die Verfahren zur Lösungsmittel-Raffination durch Extraktion von Kohlenwasserstoffgemischen mit Lösungsmitteln werden zum Beispiel eingesetzt, um aromatische Bestandteile aus einem Schmierölmaterial abzutrennen, das aromatische und gesättigte Kohlenwasserstoffe enthält, um die Oxydationseigenschaften, die Farbe und den Viskositätsindex des Öls zu verbessern. Sie sind auch geeignet zur Abtrennung und Wiedergewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen.

Für die Lösemittel-Raffination sind als Lösemittel beispielsweise Furfurol, N-Methylpyrrolidon, Phenol, Morpholin und/oder N-substituierte Morpholine, allein oder in Verbindung mit Wasser zu nennen, wobei hier ίο als Absorptionsflüssigkeit Wasser eingesetzt wird, das über den vorhandenen Wasserstripper aufgearbeitet wird.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung:

Beispiel 1

Eine Entparaffinierungsanlage wurde untersucht im Hinblick auf die Emissionen, die durch die verwendeten Lösemittel Dichloräthan und Methylenchlorid entstehen, und die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgefangen werden können.

Eine detaillierte Analyse ergab eine Aufteilung von Verlusten durch Emission in folgenden Bereichen:

— Filtergassystem 200 t/a

— Lagerung 20 t/a

— Sicherheitsventile 20 t/a

240 t/a

Durch das Einbinden des Filtergassystems, der Lagertanke und der Sicherheitsventile in die erfindungsgemäße Vorrichtung konnten 235 t/a Lösemittel zurückgewonnen werden.

Beispiel 2

Dieses Beispiel bezieht sich auf eine Furfurol-Extraktionsanlage. Bei einer Anlage, die ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitete, wurden die jährlichen Lösemittelverluste auf folgende Emissionsverluste zurückgeführt:

— Vakuumsystem (Pumpe)

— Sicherheitsventile

60 t/a
15 t/a
75 t/a

Nach Einbinden des Vakuumsystems (Vakuumpumpe-Gasaustritt) und der Sicherheitsventile in die erfindungsgemäße Vorrichtung konnten die Furfurolverluste um 75 t/a verringert werden und somit die Emission auf praktisch Null reduziert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

COPV ]

Claims (1)

1 2

schient durch Einspeisen von Inertgas bei leichtem

Patentansprüche: Überdruck, um das Eindringen von Luftsauerstoff zu

verhindern. Die Menge entspricht der Größe des jewei-

1. Vorrichtung zur Vermeidung bzw. wettgehen- ligen Systems. Das Inertgas, das das System verläßt, ist den Reduzierung von Lösungsmittelemissionen in 5 mit aufgenommenen Lösungsmitteldämpfen beladen. Destillationssystemen zur Reinigung, Konzentrie- Wird dieses Gemisch direkt an die Umgebungsatmorung und/oder Wiedergewinnung von Lösungsmit- Sphäre abgegeben, führt dies auf die Dauer zu Schäden teln, gekennzeichnet durch einen geschlos- in der Umgebung.

senen Behälter (1; 25), der durch Trennwände (2 und Arbeitet das Destillationssystem unter Druck, sind Si-

3; 26 und 29) gebildete Abteilungen (4, 5 und 6; 27, io cherheitsventile eingebaut, die sich im Gefahrenfall öff-

28a und 28b) aufweist, welche miteinander in Ver- nen, wenn sich im System ein zu hoher, den maximal

bindung stehen, zulässigen Betriebsdruck übersteigender Druck aufbaut. Dabei werden so lange Dämpfe bzw. auch Gemi-

— dessen Abteilung (4; 27) den größeren Teil des sehe von Flüssigkeit und Dämpfen in die Atmosphäre Behältervolumens ausmacht und über Leitun- 15 abgegeben, bis der maximal zulässige Betriebsdruck gen mit sämtlichen Abgasleitungen des Destilla- wieder erreicht bzw. unterschritten ist. Bestehen die abtionssystems verbunden ist und eine Ablaßlei- geblasenen Dämpfe nicht nur aus Wasserdampf, gehen tung (11; 34) aufweist, bei solchem Abblasen große Mengen von Lösungsmit-

— dessen Abteilung (5; 28a) mit einer Absorp- tel in die Atmosphäre.

tionsflüssigkeit bis über die Mündung der Zulei- 20 Lösungsmitteldämpfe sind für die Umgebung Schad-

tung aus Abteilung (4; 27) gefüllt und mit Ab- stoffe, weshalb die Umweltgesetze einen massierten

gasleitung (12), welche mit Absorber (13) in Ausstoß derselben zu Recht verbieten.

Verbindung steht, und mit Zuleitung (18; 35) für Es hat sich weiterhin gezeigt, daß Sicherheitsventile

die Absorptionsflüssigkeit verbunden ist, und nach einem Ansprechen häufig nicht mehr ganz dicht

— dessen Abteilung (6; 28b) zur Aufnahme der 25 sind. Ständig entweichen geringe mit Schadstoffen bela-Absorptionsflüssigkeit ausgebildet ist, wobei dene Dämpfe in die Atmosphäre, was ggf. zu einer Dauder Zufluß aus Abteilung (5; 2Sa) über Leitung erbelastung der Umwelt führt.

(8) den Pegelstand der Absorptionsflüssigkeit in In der Mineralölraffination, insbesondere in Extrak-

Abteilung (5; 28a^ regelt, und mit Ableitung (19; tionsverfahren, spielen die Lösungsmittel eine bedeu-

37) für die Absorptionsflüssigkeit und Sicher- 30 tende Rolle. Ihre stets notwendige Rückgewinnung er-

heitsleitung (15), die mit der Atmosphäre in Ver- folgt in den meisten Fällen in mehrstufigen Destilla-

bindung steht, versehen ist. tionssystemen, die bei unterschiedlichen Druckstufen

arbeiten. Damit treten die bereits genannten Probleme

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- der Schädigung der Umwelt durch austretende Lözeichnet, daß der Behälter eine zylindrische Form 35 sungsmitteldämpfe auf.

aufweist und horizontal gelagert ist. Ein weiterer Nachteil ist der Verlust des in die Atmo-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch sphäre ausgetretenen Lösungsmittels, das dem Prozeß gekennzeichnet, daß Zuleitung (9) als Pendelgaslei- verlorengeht. Dessen Ersatz verursacht beträchtliche tung ausgebildet ist. zusätzliche Betriebskosten. Die i. d. R. entweichenden

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 40 Lösungsmittelmengen sind erheblich. Bei einem Destilgekennzeichnet durch die Trennung der Abteilun- lationssystem zur Rückgewinnung des Lösungsmittels gen (28a,} und (2Sb) durch eine Trennwand (29), de- mit einer Leistung von 50 t/h kann man ggf. bei einem ren Höhe geringer ist als die Höhe des Behälters und einminütigen Abblasen eines Sicherheitsventils mit eials Wehr für den Überlauf der Absorptionsflüssig- ner Austrittsmenge von 0,5 t rechnen.

keit von Abteilung (28a) in Abteilung (28b) ausgebil- 45 Sofern möglich, werden die Lösungsmitteldämpfe in

det und mit Abgasleitung (36) verbunden ist, die mit das Fackelsystem der Raffinerie geleitet, um zusammen

der Atmosphäre in Verbindung steht. mit Kohlenwasserstoffen verbrannt zu werden. Dies

verbietet sich jedoch bei Lösungsmitteln, deren Ver-

brennungsprodukte giftig und aggressiv sind, wie z. B.

50 bei chlorierten Kohlenwasserstoffen, die bei der Verbrennung Chlorwasserstoff bilden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus

Vermeidung bzw. weitgehenden Reduzierung von Lö- den Lösungsmitteldestillationssystemen austretenden

sungsmittelemissionen in Destillationssystemen zur Rei- Lösungsmitteldämpfe aufzufangen und zurückzugewin-

nigung, Konzentrierung und/oder Wiedergewinnung 55 nen, um Umweltschäden zu vermeiden und den Lö-

von Lösungsmitteln. sungsmittelverbrauch zu senken. Dabei sollen kleine,

In vielen Destillationssystemen zur Rückgewinnung schleichend austretende Lösemittelmengen genauso gut

von Lösungsmitteln sind Behälter und Kolonnen, die bei wie plötzlich anfallende größere Lösemittelmengen auf-

etwa Atmosphärendruck betrieben werden, über Lei- gefangen werden.

tungen zu einem Pendelgassystem verbunden, das bei 60 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

Niveauänderungen problemlos die Gas- bzw. Dampfvo- daß ein geschlossener Behälter 1; 25 vorgesehen ist, der

lumina und damit die Drücke ausgleicht. Bedingt durch durch Trennwände 2 und 3; 26 und 29 gebildete Abtei-

die vorausgehenden Verfahrensschritte fallen zusätzlich lungen 4, 5 und 6; 27, 28a und 28b aufweist, welche

inerte Gase an, die nicht kondensierbar sind und daher miteinander in Verbindung stehen,
abgeführt werden müssen. Außerdem ist es in vielen 65

Fällen vorteilhaft, das System mit Inertgas abzudecken,. —. dessen Abteilung 4; 27 den größeren Teil des Be-

um unerwünschte Reaktionen des Luftsauerstoffs mhv ' hältervolumens ausmacht und über Leitungen mit

den Lösungsmitteldämpfen zu vermeiden. Das ge- . sämtlichen Abgasleitungen des Destillationssy-