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Verfahren zur Abscheidung von Paraffin und bzw. oder Vaseline aus
Erdölen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung der Abscheidung von
Paraffin und bzw. oder Vaseline aus Öl nach Patent 629 4.77 mittels bei gewöhnlicher
Temperatur gasförmiger Verdünnungs- und Kühlmittel, wie flüssiges Propan. Nach dem
Verfahren des Hauptpatents wird das Paraffin und bzw. oder Vaseline enthaltende
öl durch ein oder mehrere verflüssigter bei gewöhnlicher Temperatur gasförmige Kohlenwasserstoffe,
wie Propan, Butan, Isobutan, Äthylen, Butylen oder Isobutylen, verdünnt, dann abgekühlt
und das ausgeschiedene Paraffin bzw. Gemisch aus Paraffin und Vaseline abgetrennt.
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Soweit nachstehend von Paraffin gesprochen wird, ist darunter Paraffin
und bzw. oder Vaseline zu verstehen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine besondere Ausführungsform
für das Verfahren nach dem Hauptpatent. Es wurde gefunden, daß das Paraffin in mechanisch
besonders gut abtrennbarer kristallisierter Form abgeschieden wird, wenn Stoßkühlungsvorgänge,
die sich z. B. aus plötzlichen Druck- und Temperaturwechseln in der Kühlzone ergeben
können, vermieden werden. Diese Arbeitsweise ist für die kontinuierliche Abscheidung
besonders wichtig.
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Ziel der Erfindung ist also ein verbessertes Verfahren zur Abkühlung
verdünnter Öl-und Paraffingemische, um die, bestmögliche Paraffinkristallbildung
zu erzielen. Dieses besondere Verfahren der Kristallbildung und der Behandlung der
Kristalle ist für eine wirtschaftliche Entparaffinierung sehr wichtig. Das für diesen
Zweck wichtige Mittel besteht darin, daß das Paraffin-Öl-Gemisch mit einer Kühlgeschwindigkeit
von annähernd 0,3 bis q.,5° je Minute gekühlt wird.
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Im folgenden soll an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
für das Verfahren gegeben werden.
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Die Erfindung sei in Verwendung zum Abscheiden von Paraffin aus einem
behandelten Schmieröldestillat von Mid-Continent-Rohpetroleum beschrieben. Dieses
Destillat hat eine Viscosität von etwa 3,o2° E bei 99° und eine Dichte von o,9267.
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Als Verdünnungs- und Kühlmittel wird in diesem Beispiel handelsübliches
Propan verwendet. Das Propan tritt in das in der Abbildung wiedergegebene System
durch die
Leitung io ein und wird durch Rohre i i in Speicherbehälter
12 geführt, die es bei Temperaturen von etwa 35° halten, wobei es unter einem Überdruck
von i i,6 at steht: Das flüssige Propan kann nach Wahl aus einer dieser Speicherkammern
durch Leitung i4 entnommen und durch Wärmeaustauscher 15 in das Waschgefäß 16 geführt
werden. Das Propan wird im Wärmeaustauscher 15 auf etwa - 29° gekühlt. Das Propan
wird im Waschgefäß durch Verdampfung eines Teiles des Propans auf -40' gekühlt.
Dämpfe werden aus dem Gefäß durch Leitung 17 und 18 (in der Leitung 18 soll etwa
Atmosphärendruck herrschen) zum Kompressor i9 abgeführt. Die Gase werden dann durch
Rohr 2o zum Kompressor 21 geleitet, der sie auf etwa 14 at komprimiert. Man kann
sie auch bereits im Kompressor i9 auf diesen Druck bringen. In diesem Falle wird
der Kompressor 21 abgeschaltet und das komprimierte Propan durch Rohr 22 weitergeleitet.
In jedem Falle werden die stark versichteten Dämpfe durch die Leitung 23 und Kühler
24 zurück zu den Speicherbehältern 12 geführt. Das kalte Propan vom Waschgefäß 16
wird durch Rohr 25 mittels Pumpe 26 zum Filtersystem gepumpt.
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Das paraffinhaltige C51 wird vom Vorratsbehälter 27 durch Pumpe 28
durch die eine der Abzweigungen des Rohres 29 in eines der Meßgefäße gepumpt, so
daß deren eines gefüllt wird, während das andere entleert wird. Das Öl von den Meßgefäßen
wird durch Pumpe 31 zum Mischer 32 übergeleitet, wo es mit Propan gemischt wird,
das durch Pumpe 33 durch Rohr 34 hinzugedrückt wird. Das Gemisch wird im Austauscher
35 auf etwa 32 bis 38° gekühlt. Diese Temperatur wird vorzugsweise so gewählt, daß
das Paraffin im verdünnten 01 ganz gelöst wird. Das Gemisch wird dann nach
Wahl durch eines der Rohre 36 in eine der Kühlkammern A, B, C, D geleitet.
Wenn eine dieser Kammern etwa zu einem Drittel gefüllt ist, so wird der Zustrom
zu ihr abgesperrt und das Gemisch von Propan und 01 in die nächste Kammer
geführt. Während des Einleitens des Gemisches in den Behälter sind die Dampfauslässe
37 und 38 geschlossen, so daß eine erhebliche Abkühlung durch Verdampfung von Verdünnungsmittel
nicht eintreten kann.
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Die Kühlung des CSls zur vollständigen Ausfällung des Paraffins wird
vorzugsweise durch Einführung verflüssigten Propans bei - 4o° in genügender Menge
bewirkt, wobei die Temperatur des Öls um etwa i° je Minute erniedrigt wird. Hierzu
wird gekühltes Waschpropan vom Filtersystem mit etwa -4o' durch eines der Rohre
39 zugeführt. Die physikalische Struktur der Kristalle ist wesentlich für die erzielbaren
Filterleistungen und den Grad der möglichen Entparaffinierung. Wird das abgekühlte
Kühlmittel allmählich in das verdünnte C51 eingeführt, so erzeugt offensichtlich
die allmähliche Abkühlung große, gut ausgebildete Kristalle. Es mag sein, daß hierbei
nur wenig Kristallisationskerne gebildet werden und daß sie bei der allmählichen
Wanderung vom Eintrittspunkt des Kühlmittels nach entfernteren Teilen der Kühlkammer
sich allmählich vergrößern, während, wenn die Kühlung augenblicklich durch die ganze
Masse geschähe, eine weit größere Zahl von Kernen sich bilden würde. Ohne Bindung
an irgendwelche Erklärung sei bemerkt, daß diese besondere Kühlungsart sich besonders
wirksam zur Erzielung eines leicht filtrierbaren Paraffinbreis gezeigt hat.
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Wenn Propan als Kühlmittel benutzt wird und unmittelbar aus dem verdünnten
Öl abgedampft wird, so soll die Kühlung etwa 0,3
bis 4,5° je Minute betragen,
vorzugsweise aber etwa 3° je Minute. Wenn aber eine Lösung paraffinhaltigen öls
in Propan eine kalte Metallfläche oder irgendwelchen kalten Körper trifft, sa findet
eine augenblickliche Kühlung der Mischung mit einer theoretisch unendlichen Geschwindigkeit
statt, oder mit anderen Worten, für einen äußerst kleinen Bruchteil einer Sekunde
kann das Kühlverhältnis mehrere hundert Grad je Minute betragen. Dies ergibt Stoßkühlung
und die Bildung von so feinen Paraffinkristallen, daß sie nur schwierig aus verdünntem
01 durch Filtration oder andere mechanische Mittel abzuscheiden sind.
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Man achtet daher beim Überleiten der verdünnten ö1-Paraffin-Mischung
sorgfältig darauf, daß sie nicht mit einer Metallfläche oder einer Flüssigkeitsmasse
von erheblich tieferer Temperatur in Berührung kommt, wodurch Stoßkühlung eintreten
würde.
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Es sollen daher die Kühlgefäße vor Einführung einer frischen Beschickung
auf eine Temperatur vorgewärmt werden, bei der alles Paraffin in Lösung bleibt.
Dieses Anwärmen kann durch Dampfschlangen geschehen oder durch die Kondensation
von Propandämpfen zwischen der Kühlung aufeinanderfolgender Beschickungen. Wenn
ein kalter Paraffinbrei aus einer Kühlkammer abgezogen wurde, dann ist diese notwendigerweise
kalt, und man erwärmt sie daher vor Einführung einer frischen Beschickung einfach
dadurch, daß man warme Propandämpfe sich darin kondensieren läßt. Das kondensierte
Propan bleibt zurück, um als zusätzliches Verdünnungsmittel oder Kühlmittel für
die nächste zu kühlende Beschickung zu dienen.
Das Metall in jeder
Kühlkammer stellt im allgemeinen gewichtsmäßig eine viel größere Masse dar als alles
darin enthaltene Propan und Öl. Durch die erwähnte Erwärmung der Kühlkammern durch
Kondensation von Propandämpfen darin kann man die Temperatur auch sehr großer Metallmassen
praktisch ohne Kosten und ohne große Wärmeverluste erhöhen oder erniedrigen. Auch
kann man das Verdünnungsverhältnis durch mehrere Kühlstufen 'hindurch im wesentlichen
konstant halten. Das aus dem ersten Kühler verdampfte Verdünnungsmittel kann im
zweiten Kühler zu seiner Erwärmung kondensiert werden, und das kondensierte Verbindungsmittel
wird dann wieder mit dem Paraffinbrei vereinigt, bevor die Kühlung im zweiten Kühler
begonnen wird. Durch Erniedrigung des Propandruckes in aufeinanderfolgenden Kühlgefäßen
wird absolutes Gleichgewicht für Temperatur und Druck bei der Kühlung gewährleistet,
und dieses Gleichgewicht ist in kurzer Zeit, gewöhnlich in etwa io bis 15 Minuten,
herstellbar. Der Ausgleich der Temperaturen und Drücke ist selbsttätig und fehlsicher,
und außer der erheblichen Ersparnis an Kompressorkosten und Erfordernissen für Dampf
und Kondensatorwasser hat man den Vorteil einer sicheren Vermeidung von Stoßkühlung
und einer raschen und glatten Ausführung des ganzen Verfahrens ohne Unterbrechung.
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Es wurde beobachtet, daß schon ein undichtes Ventil in den Kühlern
oder Vorratsbehältern ein gewisses Maß von Stoßkühlung für einen Teil der verdünnten
Paraffin-Öl-Mischung zuläßt und daß schon dieser kleine Betrag von Stoßkühlung eine
sehr erhebliche Wirkung auf die Filterleistung hat. Bringt man die Kühlkammer auf
dieselbe Temperatur wie das in sie einzuführende Paraffin-Öl-Gemisch, so wird dieses
nicht in eine Zone geringeren Druckes eingeführt, da der Druck auf beiden Seiten
des Ventils im wesentlichen gleich ist. Ebenso darf das Paraffingemisch, wenn es
vom Kühler zum Filter strömt, keine Stoßkühlung dadurch erfahren, daß man es durch
ein Ventil zu einer Zone beträchtlich geringeren Druckes entweichen läßt. Man muß
daher darauf achten, daß das verdünnte Paraffin-Öl-Gemisch nicht durch ein Ventil
von einer Zone hohen Druckes zu einer Zone niedrigen Druckes geführt wird. Man vermeidet
so eine Stoßkühlung des Gemisches.
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Nachdem eine jeweilige Kühlkammer zu °/3 oder s/4 ihrer Fassung durch
die Zuführung von gekühltem Propan gefüllt worden ist, wird die Dampfauslaßleitung
37 geöffnet und die Kühlung durch die unmittelbare Verdampfung des Propans fortgesetzt,
wobei die Dämpfe durch die Leitung 4o in den Kompressor 2 i abgeführt werden und
von da zu den Kühlern 24 und zurück zu den Sammelbehältern 12. Ist die Temperatur
in der Kühlkammer auf die gewünschte Filtertemperatur erniedrigt worden, so wird
die Dampfableitung 37 geschlossen und der Auslaß 38 geöffnet, um die Kühlkammer
an die Gassaugleitung anzuschließen, die das ganze Entparaffinierungssystem 18 verbindet
und mit der Saugleitung des Kompressors i9 verbunden ist.-Somit wird bei etwa -
29 bis - 40° der Paraffinbrei durch eines der Rohre 41, Pumpe 42, Leitung 43 und
eines der Zuführungsrohre 4.4. zu einem der senkrechten Filter L, M oder
N abgezogen. Die Pumpe 42 ist zweckmäßig eine Umlauf- oder Drehflügelpumpe.
Bei Verwendung einer pulsierenden Pumpe müßte sich ein gasgefüllter Windkessel anschließen,
um einen gleichförmigen nicht pulsierenden Druck an den Filtern zu erzielen. Filtrat
wird aus den Filtern durch eines der Rohre 45 abgezogen, deren jedes mit der Sammelleitung
46 verbunden ist. Das Filtrat steigt dann durch Rohre 47 zu den Filtratsammlern
48. Wenn ein genügender Paraffinkuchen auf den Filterplatten abgelagert ist, wird
das Ölgemisch in das nächste Filter geleitet und der Kuchen im ersten Filter mit
Propan gewaschen, das vom Waschgefäß 16 über Leitung 25, Pumpe 26 und eines der
Zuführungsrohre 49 herangeführt wird. Werden die Filter mit Propan gewaschen, so
strömt das sogenannte Waschpropanfiltrat infolge Wirkung der Schwerkraft durch Rohre
5o zum Behälter 51 für das verbrauchte Waschmittel, das dann durch Pumpe 52 in die
Rohre 39 gefördert wird. Das Propan im Behälter 51 für verbrauchtes Waschmittel
wird durch Verdampfung eines Teils davon auf -40° C gehalten. Die Dämpfe werden
durch Rohr 53 zur Leitung 18 abgeführt.
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Die Filter werden mit der Leitung 18 durch Rohre 54 mit Ventilen verbunden.
Letztere sind während eigentlicher Filtrierarbeit geschlossen, können aber zum Kühlen
des Filters oder Entfernen des Filterkuchens geöffnet werden.
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Paraffin wird vom Boden des Filters in später zu beschreibender Art
durch eines der Rohre 55 und Rohr 56 zum Paraffinsammler 57 entfernt. Die Paraffinleitungen
sind vorzugsweise weite Kanäle mit Schneckenförderern, doch kann in manchen Fällen
der Paraffinschlamm nach gewöhnlichen Methoden gepumpt werden. Paraffin vom Sammler
57 wird durch Pumpe 58 in den Hochdruckerhitzer 59 gedrückt, der unter einem überdruck
von etwa 14 at gehalten wird. Eine
Dampfschlange 6o hält im Erhitzer
eine Temperatur von etwa 113° aufrecht. Flüssiges Paraffin nebst etwas Propan wird
vom Boden des Erhitzers durch Rohr 61 abgezogen und strömt durch Regelventil
62 in das Entspannungsgefäß 63, in dem Atmosphärendruck herrscht. Das Ventil
62 wird selbsttätig geregelt, um einen konstanten Flüssigkeitsstand im Erhitzer
59 zu halten. Das im Paraffinerhitzer 59 verdampfte Propan wird durch Rohr 23 abgezogen,
das unmittelbar zu Kühlern 24 führt. Propan aus dem Entspannungsgefäß 63 wird zur
Leitung i8 und dem Kompressor i9 abgezogen.
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Das Paraffin vom Boden der Entspannungskammer wird in Mengen abgezogen,
die durch das vom Flüssigkeitsstand abhängige Ventil 64 geregelt werden, und wird
in den Paraffinabscheider 65 eingeführt, in den Dampf oder ein anderes Abscheidungsgas
eingeblasen wird. Der Dampf vom oberen Ende des Abscheiders wird durch Wasser im
Einspritzkondensator 66 kondensiert, während das freigemachte Propan zur Propanleitung
18 abgeführt wird. Schließlich wird das Paraffin, das von Öl und Propan befreit
,,wurde, von der Pumpe 67 durch den Kühler 68 in den Vorratsbehälter 69 gedrückt.
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Das Filtrat in den Behältern 48 wird durch eines der Rohre
70 und Pumpe 78a zum Wärmeaustauscher 15 abgezogen, in dem es das ankommende
Propan kühlt, das beim Waschen der Filter zu verwenden ist. Das Filtrat strömt dann
durch Wärmeaustauscher 71 und 72 zur obersten Platte des Ölerhitzers 73.
Dieser kann durch die Dampfschlange 74 beheizt werden, so daß eine Temperatur von
etwa 113° bei einem Drucke von 14 at in dem Erhitzer aufrechterhalten wird. Öl wird
vom Boden des Erhitzers durch Rohr 7 5 und ein Regelventil 76 zur Niederdruckentspannungstrommel
77 abgeführt. Das Regelventil 76 wird selbsttätig gesteuert, um einen konstanten
Flüssigkeitsstand im Erhitzer 73 aufrechtzuerhalten. Propandämpfe werden von der
Entspannungstrommel zur Leitung 18 abgeführt. Das Öl vom Boden der Entspannungstrommel
wird in Mengen, die durch das Flüssigkeitsstandregelventil 78 eingestellt werden,
in das Scheidegefäß 79 geführt, wo es mit Dampf oder einem Gase behandelt wird.
Der Dampf wird durch den Austauscher 71 und dann zum Einspritzkondensator 8o abgeführt,
während das freigemachte Propan zur Leitung 18 zurückgeführt wird.
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Das Öl vom Boden des Abscheiders 79 wird durch den Wärmeaustauscher
72 zum Ölbehälter 81 abgeführt.
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Bei der vorbeschriebenen Arbeitsweise werden die Kühlkammer, die Aufnehmer
für unverbrauchtes Waschpropan, verbrauchtes Waschpropan und Filtrat sowie die Paraffinpumptrommel
sämtlich auf etwas unterhalb der Entparaffinierungstemperatur liegenden Temperaturen
durch die unmittelbare Verdampfung von Propan gehalten; die Dämpfe werden durch
die Propanleitung 18 abgezogen und im Kompressor i9 auf etwa 14 at verdichtet. Ventile
oder Druckregeleinrichtungen befinden sich zwischen den verschiedenen Behältern,
Filtern, Kühlern usw. und der Gasleitung 18. Die Kühlkammern, Filtratbehälter und
der Paraffinsammler streben eine etwa der Entparaffinierungstemperatur gleiche Temperatur
anzunehmen, während das unverbrauchte und das verbrauchte Waschpropan eine etwas
niedrigere Temperatur haben, da der Dampfdruck reinen Propans höher als der einer
Mischung ist. Die Temperaturen können aber durch Regelung der zur Leitung i8 führenden
Ventile geregelt werden.
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Übersteigt der Druck im System etwa 14 at, so wird er durch Auslaß
82 durch öffnen des Auslaßventils 83 abgelassen. Der Druck im Propanvorratsbehälter
12 beträgt gewöhnlich etwa 10,5 bis ii,6 at und kann zum Abblasen des Filterkuchens
von den Filterplatten benutzt werden; das Propangas wird dann durch Leitung 84 zu
den entsprechenden Filtrataustrittsrohren 45 geführt, und es sind geeignete Umleitungen
und Ventile vorgesehen, so daß Propan benutzt werden kann, um den Filterkuchen zu
entfernen, ohne den normalen Filtrataustritt zu stören.
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Gegebenenfalls kann Propan aus der Leitung 23 in die Leitung 84 durch
Leitung 85 umgeleitet werden. Wird Gas benutzt, 'um den Filterkuchen abzublasen,
so findet eine Kondensation von Propan im Filtertuche wegen seiner kalten Temperatur
statt, und es tritt ein fast augenblickliches Sieden oder Wiederverdampfen dieses
Propans wegen des niedrigen Druckes an der anderen Seite des Filtertuches ein. Daher
wird der Filterkuchen rasch und gründlich vom Filtertuche entfernt, und dieses wird
durch den Rückstrom vom Propan gewaschen. Derselbe Zweck kann durch den Rückstrorn
einer kleinen Menge verbrauchter Waschpropanflüssigkeit erreicht werden.