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Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung von Kohlenwasserstoffen.
Die Erfindung bezieht sich auf die kontinuierliche Behandlung von Kohlenwasser.-stoiten
mit verflüssigter schwefliger Säure und betrifft im besonderen die Behandlung des
bei dem Verfahren gewonnenen Raffinates und Extraktes. Hierbei wird unter Raffinat
der aus Kohlenwasserstoften bestehende, in der Hauptsache in schwefligerSäureunlösliche
Anteil und unter Extrakt der Anteil verstanden, der aus schwefliger Säure und dem
in ihr löslichen Anteil der Kohlenwasserstofe besteht.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, in ununterbrochenem Betriebe
bei geringstem Energieaufwand eine möglichst restlose Wiedergewinnung der schwefligen
Säure in der Form zu erzielen, in der sie ohne weiteres wieder in den Kreislauf
des Verfahrens zurückgeführt «-erden kann.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung beispielsweise
dargestellt, welche die Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
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Das zu verarbeitende Öl (z. B. Kerosine, Transforinatorenöl, leichtes
Schmieröl usw.) tritt, nachdem es durch weitgehendsten Wärmeaustausch innerhalb
der Apparatur vorgekühlt und sodann mittels verdampfender, flüssiger, schwefliger
Säure auf die zur Behandlung erforderliche Temperatur abgekühlt ist, durch Leitung
i unten in den Mischer 3 ein. Das Regulierventil :2 dient dazu, die zufließende
lIlinenge zu regeln. Die zur Behandlung erforderliche flüssige, schweflige Säure
dagegen tritt, vom Kondensator 4 kommend, unter dem in ihm herrschenden Druck durch
Leitung 5 und Regulierventil f oben in den Mischer 3 ein. Auch die schweflige Säure
ist vorher durch geeigneten Wärmeaustausch auf die Behandlungstemperatur gekühlt
worden.
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In dem Mischer 3 steigt das unten eingeführte Öl nach oben, während
die oben eintretende flüssige, schweflige Säure, da sie schwerer ist als das Öl,
nach unten fällt. Das aufsteigende Öl sättigt sich zunächst mit schwefliger Säure,
auf seinem Wege nach oben scheiden sich dann die aromatischen Kohlenwasserstof-te,
«-elche bei tiefer Temperatur in der schwefligen Säure in hohem Maße löslich sind,
aus und sinken, gelöst in der schwefligen Säure, nach unten.
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In dem Maße, wie das Öl nach oben steigt, begegnet es schwefliger
Säure, welche immer weniger aromatische Bestandteile gelöst enthält, im oberen Teil
des Mischers 3 schließlich begegnet das Öl, welches nur noch wenig aromatische Kohlenwasserstoffe
enthält, fast reiner schwefliger Säure, welche auch die letzten schweren Bestandteile
aus dem Öl aus-w iiselit. Der Waschvorgang im Mischer ist also von unten
nach oben fortschreitend und kontinuierlich. Das Raffinat mit verhältnismäßig wenig
schwefliger Säure in Lösung (etwa 12 bis 15 Prozent) fließt durch die Leitung
8 in den Raffinatspeicher 9, während das
im unteren Teil
io des Mischers 3 sich ansammelnde Extrakt-SO,-Gemisch durch die Leitung ii in den
Extraktspeicher 12 fließt.
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Raffinat-S02 Gemisch und Extrakt-S02-Gemisch werden nun mittels Pumpen
13 und 14 den Speichern 9 und 12 entnommen und, nachdem sie im weitgehendsten Wärmeaustausch
innerhalb der Apparatur vorgewärmt worden sind, den Raffinat-Verdampfern 15, 16
und 17 und den Extraktverdampfern 18, i9 und 2o durch die Leitungen 21 und 22 und
die Regulierventile 23 und 24 zugeführt.
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Das Austreiben der schwefligen Säure aus dem Raffinat-SO.-Gemisch
und dem Extrakt-SO.-Gemisch in den Verdampfern erfolgt nun kontinuierlich, um auch
die letzten Reste von schwefliger Säure zu entfernen, und zwar je nach der Art der
zu behandelnden Öle und nach Größe der Anlage in beliebig vielen Stufen, im vorliegenden
Falle in drei Stufen.
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In der ersten Stufe, den sogenanntenHauptverdampfern 15 und
18, wird die schweflige Säure lediglich durch Wärmezufuhr ausgetrieben, in den nachfolgenden
Stufen dagegen durch Wärmezufuhr und gleichzeitige Druckerniedrigung, die in der
letzten Stufe bis auf etwa 2o mm Ouecksilbersäule absolut erfolgt. In der letzten
Stufe kann hierbei auf Wärmezufuhr verzichtet werden, weil nur noch Reste von. schwefliger
Säure in dem Raffinat und Extrakt enthalten sind und der zur Verdampfung erforderliche
Wärmebedarf aus der Flüssigkeitswärme des zirkulierenden Raffinates und Extralotes
ohne wesentliche Temperaturerniedrigung gedeckt werden kann.
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Die Hauptverdampfer 15 und 18 können aus mehreren senkrecht
angeordneten, mit Heizmänteln '27 und 28 versehenen Verdampferröhren 25 und
26 und den Oberkesseln 15 und 18 bestehen, wobei als Wärmequelle Frisch- oder Abdampf
benutzt werden kann. Das Raffinat-SO.-Gemisch und das Extrakt-SO,-Gemisch treten
unten in die Verdampferröhren 25 und 26 ein und bewegen sich in ihnen nach oben.
Unter dem Einfluß der Wärmezufuhr tritt eine lebhafte Verdampfung der schwefligen
Säure ein, die entstehenden Gasbläschen streben nach oben und erzeugen eine lebhafte
Wirbelung der Flüssigkeiten in den Rohren, so daß die Wärmeübertragung eine außerordentlich
intensive wird.
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Die Gemische von S02 Gasen-Raffinat und -Extrakt treten sodann in
die Oberkessel 15 und 18 und trennen sich hier.
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Die S02-Gase strömen unter eigenem Druck durch die Leitungen 29 und
3o, die sich in Leitung 31 vereinigen, nach dem Betriebskondensator 4., wo sie unter
Einwirkung des Kühlwassers sich verflüssigen. Der Druck im Kondensator ist abhängig
von dem zur Verfügung stehenden Kühlwasser und beträgt normal 'etwa 3,5 bis
4 Atm.
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Das Raffinat und das Extrakt, bis auf einen geringen Prozentsatz von
schwefliger Säure befreit, verlassen durch die Leitungen 32 und 33 die Hauptverdampfer
15 und 18 und strömen durch die Drossel-Regulierventile 34 und 35 der nächsten Stufe,
den Mitteldruckverdampfern 16 und i9, zu. In diesen wird mittels eines oder mehrerer
Kompressoren 36 ein Druck von etwa 0,75 bis i Atm. abs. aufrechterhalten.
Die Verdampfer sind in ihrer Bauart ganz ähnlich den Hauptverdampfern 15 und 18
und werden ebenfalls mit Frisch- oder Abdampf geheizt.
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Unter Einwirkung des erniedrigten Druckes und gleichzeitiger Wärmezufuhr
wird die im Raffinat und Extrakt noch enthaltene schweflige Säure bis auf einen
kleinen Rest ausgetrieben.
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Die sich in den Oberkesseln der Mitteldruckverdampfer von Raffinat
und Extrakt trennenden und mittels des Kompressors 36 durch die Leitungen 37 und
38 abgesaugten SO.>-Gase vereinigen sich in Leitung 39 und strömen in das Mischrohr
4o, in welchem durch Beimischen kalter, aus dem Kreislauf des Verfahrens stammender
S02 Dämpfe eine Abkühlung der sich mischenden Dämpfe (auf etwa + 5 ° C) erzielt
wird. Hierdurch werden die Öldämpfe von leicht siedenden Anteilen, die im Raffinat
und Extrakt noch in geringen Mengen enthalten sind und bei der S02-Verdampfung mitverdampfen,
kondensiert. Die S02 Dämpfe verlassen mit den kondensierten leichten Kohlenwasserstoffen
das Mischrohr 4o dürch die Leitung 41 und gelangen in den Abscheider42, wo sich
die verflüssigten leichten Kohlenwasserstoffe abscheiden und von Zeit zu Zeit durch
den Ablaß 43 abgezogen werden können. Die von den leichten Ölen befreiten S02-Dämpfe
strömen durch die Leitung 44 und das Gefäß 45 dem Kompressor 36 zu, der sie verdichtet
und dem Kondensator zuschiebt, in welchem sie zu schwefliger Säure verflüssigt werden,
um dann wieder in den Kreislauf des Verfahrens zu gelangen.
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Das Raffinat und das Extrakt fließen aus den Mitteldruckverdampfern
16 und i9 durch die Leitungen 46 und 47 und die Drossel-Regulierventile 48 und 49
den Vakuumverdampfern 17 und 2o zu, in denen ein hohes Vakuum (von etwa 6o bis 2o
mm Quecksilbersäule) aufrechterhalten wird.
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Dem Raffinat und Extrakt wird in diesen letzten Verdampfern keine
Wärme mehr zugeführt; sie geben lediglich unter dem Einfluß der Eigenwärme und des
hohen Vakuums, das durch eine Vakuumpumpe 5o aufrechterhalten wird, ihren Rest an
schwefliger Säure ab, bis
auf etwa 0,05 Prozent. Die abgesaugten
SO.,-Dämpfe verlassen die Verdampfer 17 und 20 durch die Leitungen 51 und 52, vereinigen
sich in Leitung 53 und strömen durch den Gas-Tiefkühler 54., welcher mittels verdampfender
SO, gekühlt wird. Hierbei werden wiederum, wie in der Mittelstufe, bei der SO=-Verdampfung
leichte Kohlenwasserstoffe kondensiert. Die verflüssigten leichten Kohlenwasserstoffe
gehen mit dem SO.-Gasstrom durch die Leitung 55 in den Abscheider 56, «-o sich das
verflüssigte 0I abscheidet und von Zeit zu Zeit durch den Ablaß 57 abgezogen wird.
Die Vakuumpumpe 5o saugt die .SO.-Dämpfe an und drückt sie in den Aufnehmer 45 der
Mitteldruckstufe.
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Das von SO, befreite fertige Raffinat und das Extrakt fließen
durch die Leitung 58 und 59 den Pumpen 6o und 61 zu und werden von diesen
nach Wärmeaustausch innerhalb der Apparatur bis auf Lufttemperatur in die Tanks
gepumpt.
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Wie ersichtlich, wird bei dem Verfahren in der Weise gearbeitet, daß
in den Hauptverdampfer die SO.-Gase lediglich durch Wärmezufuhr auf den Druck des
Kondensators gebracht werden. Bei den weiteren im Verfolg des Verfahrens angeordneten
Verdampfern (in dem hier gewählten Beispiel sind es noch zwei Stufen) erfolgt das
Austreiben der SO. kombiniert durch Wärme und Minderdruck, teilweise durch Minderdruck
allein. Die aus den unter hohem Vakuum stehenden Verdampfern stammenden SO=-Dämpfe
werden durch geeignete Vorrichtungen zunächst auf den Druck der SO-Gase der vorhergehenden
Stufe gebracht und dann aus dem gemeinsamen Sammelgefäß durch Kompressoren bzw.
Pumpen in den Kondensator befördert. Die SO-Gase werden auf ihrem Wege aus den der
ersten Stufe folgenden Verdampfern zunächst von mitgerissenen Öldämpfen befreit
und die aus den entsprechenden Stufen der Verdampfung beim Extrakt und Raffinat
erhaltenen Dämpfe immer gemeinsam weitergeleitet.
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Wo in der vorstehenden Erfindung von Kohlenwasserstoffen die Rede
ist, sind darunter vornehmlich die Kohlenwasserstoffe des Erdöles gemeint, doch
bezieht sich das vorliegende Verfahren auch auf die Verarbeitung von Kohlenwasserstoff
en, die man durch die Destillation des Steinkohlenteers oder des Braunkohlenteers
erhält, namentlich wenn die Verarbeitung der beiden Kohlearten bei tiefer Temperatur
erfolgt.