DE68905802T2

DE68905802T2 - Verfahren zur entfernung von fluechtigen nmp-loesungsmitteldaempfen unter anwendung eines opfermetalls und durch ionenaustausch.

Info

Publication number: DE68905802T2
Application number: DE1989605802
Authority: DE
Inventors: Milton Dale Leighton
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1993-07-08
Anticipated expiration: 2009-04-01
Also published as: DE68905802D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Kohlenwasserstofföle, die zur Herstellung von hochwertigen Produkten wie Schmierölen, Turbinenölen, Weißölen, Kühlölen und weiteren Spezialölen verwendet werden, werden verschiedenen Behandlungsverfahren unterworfen, einschließlich Destillation, Vakuumdestillation, Entparaffinierung, Extraktion, etc., um die gewünschten Endprodukte herzustellen.
Die Extraktion wird angewendet, um unerwünschte Materialien aus den Ölen zu entfernen. Die unerwünschten Materialien sind Aromaten und polare Verbindungen, die für die Stabilität des Öls nachteilig sind.
Es hat sich erwiesen, daß Extraktionsverfahren, die N- Methyl-2-Pyrrolidon verwenden, Öle von besonders befriedigender Zusammensetzung ergeben. Das Verfahren zeichnet sich allerdings dadurch aus, daß die Extraktionsanlage selbst aufgrund der sauren Komponenten, die in dem Öl vorhanden sind und sich während der Zeit in dem NMP-Lösungsmittel anreichern, oder saurer Komponenten, die versehentlich aus anderen Quellen, wie Kühlwasserlecks etc., in das NMP eingebracht werden, anfällig für Korrosion ist.
Um das Korrosionsproblem zu überwinden, wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen.
Das britische Patent Nr. 2 088 850 lehrt, daß die Säuren und/oder Chloridverunreinigungen, die in NMP vorhanden sind, unter Verwendung basischer Ionenaustauscherharze entfernt werden können. Der Säure- und/oder Chloridverunreinigungsgrad kann durch kontinuierliche oder halbkontinuierliche Behandlung niedrig gehalten werden. Das Gesamtvolumen an NMP wird mit dem Ionenaustauscherharz kontaktiert.
Das amerikanische Patent Nr. 4 490 240 lehrt, daß die Anlagenkorrosion verringert werden kann, indem die NMP-Ströme mit einem Opfermetall kontaktiert werden, wobei das Metall ein höheres elektrochemisches Potential besitzt als das des Metalls, das zum Bau der Verfahrensausstattung verwendet wurde. Auf diese Weise werden die Verunreinigungen in nicht korrosive Spezies umgewandelt, die die Anlage in unschädlicher Weise passieren können oder im Extraktprodukt entfernt werden können.

Die vorliegende Erfindung

Die vorliegende Erfindung verringert oder eliminiert die Korrosion von Extraktionsanlagen durch ein Verfahren, bei dem NMP-Dampf mit einem Opfermetallbett kontaktiert wird, um die korrosiven Substanzen in Säuresalze umzuwandeln, die unter Rückfluß von NMP in einem geringen Volumen von NMP und Öl konzentriert werden. Das geringe Volumen von NMP/Öl/Säuresalz wird dann einem Dampfstrippen unterworfen, um das NMP aus der Mischung zu entfernen. Das Dampfstrippen entfernt nicht nur das NMP aus der Mischung, sondern verwandelt auch einige der Säuresalze der niederen Carbonsäuren zurück in die Säureform, und diese Säuren werden in dem geringen Volumen von zurückgewonnenem NMP konzentriert. Dieses geringe Volumen von kondensiertem NMP und Säuren wird dann mit einem Ionenaustauscherharz kontaktiert, das die Säureverunreinigungen aus dem NMP entfernt. Indem die leichten Carbonsäuren aus dem NMP entfernt werden und nicht einfach in dem rückgeführten NMP verbleiben gelassen werden, wird die Menge an Opfermetall verringert, die während des Zeitverlaufs zugänglich gemacht werden muß.
Diese Erfindung erzielt eine günstige Wirkung, indem: das leichte Extraktöl aus dem rückgewonnenen NMP entfernt wird und dadurch die Behandlung, die in dem Extraktionsturm erforderlich ist, verringert wird; alle flüchtigen Säuren aus dem NMP entfernt werden und so die Korrosion von unlegiertem Stahl auf im wesentlichen keine verringert wird; die Opfermetallsalze in einem geringen Volumen Extraktölstrom konzentriert werden, das zu Brennstofföl gegeben werden kann, so daß kein Nachteil aufgrund von Vergiftung von FCCU-Katalysatoren (FCCU = nach dem Wirbelbettverfahren arbeitende katalytische Crackanlage) eintritt, und selektiv die C&sub1; bis C&sub4;-Carbonsäuren aus dem System entfernt werden, was wiederum die erforderliche Menge an Opfermetall verringert, die für die Entfernung der flüchtigen Säuren sorgt, und außerdem die Entsorgung von Opfermetallsalzen verringert.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Methode zur Verringerung der Korrosion in NMP-Extraktionsanlagen, bei der
(a) der Extraktlösungsstrom von einer Extraktionszone zu einer Trennungszone, wie einem Hochdruckdestillationsturm, geleitet wird, in der der Extraktionsstrom in einen NMP-reichen Dampfstrom und einen Extraktölkonzentratstrom getrennt wird;
(b) der NMP-reiche Dampfstrom zu einem Opfermetall-Bettkontaktor geleitet wird, in welchem die Verunreinigungen aus dem NMP durch Umwandlung in Metallsalze und Säuresalze entfernt werden, die sich in einer Sumpffraktion bestehend aus flüssigem NMP, restlichem Öl, Metallsalzen und Säuresalz anreichern, wobei das gereinigte NMP als über Kopf abgehender Dampf zurückgewonnen wird;
(c) die Sumpffraktion zu einem Dampfstripper geleitet wird, der die Fraktion trennt in (1) eine leichtes Extraktöl/Metallsalzfraktion und (2) eine NMP-Fraktion, die organische Säuren enthält, welche aus der Hydrolyse der Säuresalze resultieren; und
(d) die NMP/leichte Säuren-Fraktion zu einem Ionenaustauscherharzbett geleitet wird, in dem die Säuren von dem NMP entfernt werden und so ein reiner Strom von NMP, das zur Rückführung geeignet ist, erhalten wird.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Opfermetall ein beliebiges Metall, das leichter mit den korrosiven Substanzen reagiert als die Materialien, die zum Bau der Anlage verwendet wurden, d. h. Opfermetalle sind solche mit einem höheren elektrochemischen Potential als die Metalle, die zum Bau der Anlage verwendet wurden. Solche Opfermetalle schließen Magnesium, Zink, Calcium, Barium, Strontium oder Mischungen hiervon ein, vorzugsweise Magnesium. Diese Metalle können in jeder beliebigen zweckmäßigen Form verwendet werden, einschließlich Klötzen, Bürsten, Chips, Spänen, Batzen, Bändern, Schwämmen, Feilspänen, Perlen, Knoten, Platten, etc. Die verwendeten Ionenaustauscherharze sind basische Harze, die kommerziell erhältliche Materialien sind. Geeignete Materialien sind Materialien der Amberlyst Reihen (Warenzeichen), d. h. Amberlyst A21 (Handelsbezeichnung). Verbrauchte Harzbetten können unter Verwendung eines der wohlbekannten Verfahren, z. B. Waschen mit Natriumhydroxidlösung, etc., regeneriert werden.

Beschreibung der Figur

Figur 1 ist ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens.
NMP-Dämpfe mit 250ºF bis 650ºF (121,1 bis 343,3ºC), vorzugsweise etwa 400ºF bis 600ºF (204,4 bis 315,6ºC) aus dem Hochdruckdestillationsturm (A) der Extraktionsrückgewinnungszone wird über Leitung 1 zu Leitung 2 und dann in den Opfermetallkontaktor (3) geleitet, zur Vereinfachung wird das Opfermetall hier als Magnesium identifiziert. Der NMP-Rückfluß wird über Leitung 4 in den Kontaktor 3 eingespeist. Im wesentlichen der gesamte NMP-Dampf in gereinigter Form wird als über Kopf abgehender Dampf über Leitung 5 zurückgewonnen und über Leitung 6 zu den NMP-Kühlern (nicht gezeigt) geleitet. Während des Zeitraumes, in dem das Mg-Bett ersetzt wird, können die Ventile A und B geschlossen und das Ventil C geöffnet werden, um das Opfermetallbett zu umgehen und den NMP-Dampf direkt in den Kühler einzuspeisen.
Ein geringes Volumen an gemischtem Strom aus NMP/Öl/- Säuresalz wird von dem Kontaktor 3 über Leitung 7 gewonnen und über Leitung 7 zu dem Vakuumdampfstripper 8 geleitet. Dampf wird über Leitung 9 und NMP-Rückfluß über Leitung 10 zugeführt. NMP wird aus der Mischung im Stripper 8 gestrippt und als über Kopf abgehender Dampf über Leitung 11 gewonnen. Der Stripper 8 ist vorzugsweise ein zweckbestimmter Stripper, der nur für diese besondere Anwendung verwendet wird. Im Stripper 8 verwandelt der Dampf einen Teil der Carbonsäuresalze zurück in die flüchtige Säureform und die Säuren treten mit dem NMP über Leitung 11 aus.
Ein leichtes Öl wird über Leitung 12 abgezogen. Dieses leichte Öl enthält den Rest der nicht umgewandelten Säuresalze und das Metallhydroxid, aus dem die flüchtigen Säuren entfernt wurden, sowie die Opfermetallsalze. Die Mischung aus NMP und leichten Carbonsäuren wird über Leitung 11 in den Kühler 15 eingespeist und das kondensierte, flüssige NMP und Carbonsäure über die Leitungen 16 und 17 in das Ionenaustauschergefäß 13 eingespeist, in dem die leichten Carbonsäuren adsorbiert werden und ein Strom aus reinem NMP produziert wird, wobei dieses reine NMP zur Rückführung über Leitung 14 gewonnen wird.
So werden die gesamten NMP-Dämpfe aus dem Hochdruckdestillationsturm mit dem Opfermetallbett kontaktiert und im wesentlichen alle verlassen das Brett frei von flüchtigen Säuren und Öl. Ein geringes Volumen an leichtem Extraktöl wird durch den NMP-Rückfluß in dem Opfermetallbett kondensiert und nimmt die Salze des Opfermetalls und der Carbonsäuren mit zu dem Vakuumdampfstripper. Die Menge dieses Ölstroms kann durch die Einstellung der Rückflußmenge, die in dem Hochdruckdestillationsturm (A) verwendet wird, eingestellt werden. Da das Opfermetallbett nach dem Hochdruckdestillationsturm eingesetzt wird, wird es mit einem im wesentlichen ölfreien NMP-Strom betrieben, und so wird nur ein geringer Strom aus kondensiertem Öl und Säuresalzverunreinigungen aus dem Opfermetallbett gewonnen. Wenn das Opfermetallbett sich dagegen in dem Hochdruckdestillationsturm befände, würden alle Salze mit dem wesentlich größeren Volumen an Extraktölkonzentrat, das aus dem Hochdruckdestillationsturm kommt, mitgehen, das nachfolgend zu dem Dampfstripper geleitet wird, in dem eine bedeutend größeres Volumen an NMP gewonnen wird, das mit den regenerierten Carbonsäuren verunreinigt werden würde. Dieses größere Volumen bringt entweder Handhabungsprobleme (für die Reinigung) und/oder das Volumen wird einfach in den Haupt-NMP-Bestand rückgeführt. Das Vorgehen der vorliegenden Erfindung vermeidet diese Probleme.

Claims

1. Methode zur Verringerung der Korrosion in NMP-Extraktionsanlagen, bei der

(a) der Extraktstrom von einer Extraktionszone zu einer Trennungszone geleitet wird, in der der Extraktionsstrom in einen NMP-reichen Dampfstrom und einen Extraktölkonzentratstrom getrennt wird;

(b) der NMP-reiche Strom zu einem Opfermetall-Bettkontaktor geleitet wird, der ein Metall mit einem höheren elektrochemischen Potential als die Metalle, die zum Bau der Anlage verwendet wurden, enthält, in welchem die Verunreinigungen aus dem NMP durch Umwandlung in Metallsalze und Säuresalze entfernt werden, die sich in einer Sumpffraktion bestehend aus flüssigem NMP, restlichem Öl, Metallsalzen und Säuresalz anreichern, wobei das gereinigte NMP als über Kopf abgehender Dampf zurückgewonnen wird;

(c) die Sumpffraktion zu einem Dampfstripper geleitet wird, der die Fraktion trennt in eine leichtes Extraktöl/Metallsalzfraktion und eine NMP-Fraktion, die organische Säuren enthält, welche aus der Hydrolyse der Säuresalze resultieren; und

(d) die NMP/leichte Säuren-Fraktion zu einem Bett geleitet wird, das ein basisches Ionenaustauscherharz umfaßt, in dem die Säuren von dem NMP entfernt werden und so ein reiner Strom von NMP, das zur Rückführung geeignet ist, erhalten wird.

2. Methode nach Anspruch 1, bei der das Opfermetall Magnesium, Zink, Calcium, Barium, Strontium oder Mischungen hiervon ist.