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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung eines Erdölerzeugnisses,
welches eventuell zur Formulierung eines Kraftstoffes für Verbrennungsmotoren
dienen kann, und das mit dem Verfahren hergestellte Produkt. Die
Gasöle,
die man zur Zeit auf dem Markt findet, sei es in Form von Kraftstoffen
für Verbrennungsmotoren,
sei es in Form von Brennstoff, sind zumeist aus der Raffination
stammende Produkte, welche Schwefel in einer Menge (ausgedrückt in Gewicht
Schwefels) von ungefähr
0,3% enthalten. Sie werden gewöhnlich
im Anschluß an
eine Wasserstoffentschwefelung erhalten, ausgehend von einer Beschickung,
welche aus der direkten Destillation eines trockenen Naphtha oder
einer speziellen Behandlung eines trockenen Naphta (zum Beispiel
einer Pyrolyse oder einer von einer Pyrolyse der während der
Destillation zurückgewonnen
Fraktion gefolgten Destillation, oder einer thermischen oder katalytischen
Spaltdestillation), welches im allgemeinen mindestens 0,8 Gewichts-%
Schwefel enthält,
herrühren
kann.
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Der Stand der Technik wird zum Beispiel
veranschaulicht in dem Patent
US
5 059 303 , welches ein zum Beispiel gegenüber Licht-,
Wärme-
und Sauerstoffeinflüssen
sehr empfindliches Verfahren zu Stabilisierung von bituminösen Fraktionen
(syncrude oils) beschreibt. Diese Kolenwasserstoffe sind im allgemeinen Schieferöle, deren
Haupteigenschaft, die sie ungeeignet als Beschickungen für herkömmliche
Behandlungsverfahren macht, deren hoher Gehalt an Stickstoffverbindungen,
insbesondere basischen (Stickstoffgehalt mindestens zwischen 1 und
3% liegend), ist. Diese speziellen bituminösen Fraktionen müssen daher
vor ihrer Verwendung vorbehandelt werden, unter strengen Wasserstoffbehandlungsbedingungen.
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In einer bestimmten Anzahl von Industrieländern gelten
Normen oder werden in der sehr nahen Zukunft Normen eingeführt über den
Schwefel- und Cetangehalt. Diese Normen werden immer strenger, insbesondere
für Gasöle, die
zur Verwendung als Kraftstoff für
Motoren bestimmt sind. Auf diese Weise sollte in Frankreich, insbeson dere
seit 1995, der Schwefelgehalt dieser Gasöle höchstens gleich 0,05 Gewichts-%
betragen, wohingegen die mit den derzeit gültigen Normen in Einklang befindlichen
Gasöle
einen Schwefelgehalt haben, der 0,3% erreichen kann.
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Genauso müssen in Frankreich als Kraftstoff
für Verbrennungsmotoren
verwendete Gasöle
zur Zeit einen Zetanwert mindestens gleich 48 und als Brennstoff
verwendete Gasöle
einen Zetanwert mindestens gleich 40 haben. Man kann sich in der
nahen Zukunft auf eine Verschärfung
dieser Normen und insbesondere jener, die als Kraftstoff in Motoren
verwendet werden, einstellen.
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Im übrigen ist es angesichts der
Mannigfaltigkeit der zu behandelnden Beschickungen (Rohstoffe unterschiedlicher
Herkünfte,
aus Visbreaking, aus Verkokung, aus Hydrokonversion, aus Destillation
oder katalytischer Spaltdestillation), um Gasöl herzustellen, wünschenswert,
dem Raffineur ein flexibles Verfahren anzubieten, welches geeignet
ist, die erzeugten Produkte an die Anforderungen anzupassen und
auf zukünftige Spezifikationen
gleichermaßen
bezüglich
Schwefel, Stickstoff, Zetanwert, Farbe sowie dem Aromatengehalt einzugehen.
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Schließlich verbrauchen alle bekannten
Verfahren wie zum Beispiel die Hydrodesaromatisierung oder das Hydrokracken,
welche es zulassen, Erdölerzeugnisse
mit niedrigem Schwefelgehalt und mit verhältnismäßig hohem Zetanwert herzustellen,
bedeutende Mengen an Waserstoff. Zum Beispiel verbraucht das Verfahren
zur Hydrodesaromatisierung einer Beschickung zur direkten Destillierung,
deren Siedelücken
(ASTM D86) 180°C < T 5% < 300°C, 260°C < T 50% < 350, 350°C < T 95% < 460°C sind, zwischen
0,6 und 1,1% Wasserstoffs im Verhältnis zur Beschickung, wohingegen
das Verfahren des Hydrokrackens über
2% Wasserstoffs im Verhältnis
zu seiner Beschickung benötigt.
Außerdem
wird die Wasserstoff-Beschickung der Raffinerie, die im allgemeinen
die Anlage zum katalytischen Reformieren ist, dazu neigen, unzureichend
zu werden im aktuellen Umfeld der Verschärfung der Normen für Gasöle, die
eine Erhöhung
der Wasserstoffbehandlung zur Folge haben.
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Desweiteren führen diese bekannten Verfahren
zur Erzeugung eines Erdölproduktes,
dessen Zetanwert 63 nicht übersteigt, wobei dieser Wert
nur um den Preis einer Hyd rierung der aromatische Kohlenwasserstoffe
der Beschickung erreicht wird, einer Reaktion, die wasserstoffverbrauchsintensiv
ist. (siehe Tabelle).
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Es ist daher wünschenswert, dem Raffineur
ein Verfahren vorzuschlagen, welches es ihm erlaubt, ein Erdölprodukt
herzustellen, das die unterschiedlichen Normen, die in der nahen
Zukunft und ab 1995 zur Anwendung kommen werden, erfüllt, was
den Schwefelanteil betrifft. Es ist genauso wünschenswert, ein Erdölprodukt
mit einem so gering wie möglich
ausgeprägten
Geruch herstellen zu können.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
daher ein einfach umzusetzendes Verfahren, welches wenig Wasserstoff
verbraucht. Dieses Verfahren verwendet industrielle Anlagen zur
Wasserstoffbehandlung (insbesondere Wasserstoffentschwefelung).
Es erlaubt es, die Beschaffenheit des produzierten Gasöls zu verbessern und
die zukünftigen
Normen einzuhalten und insbesondere jene, die den Schwefelgehalt
betreffen. Das Verfahren der Erfindung läßt es außerdem zu, den Motorzetanwert
des Gasöls
zu verbessern, dessen Gehalt an aromatischen Verbindungen, die keine
Heteroatome von Schwefel in ihren Molekülen enthalten, zu vermindern,
dessen Gehalt an stickstoffhaltigen Verbindungen zu verbessern,
dessen Farbe und dessen Geruch zu verbessern und schließlich die
Bildung von festen Teilchen während
der Verwendung in einem Verbrennungsmotor zu verringern. Die vorliegende
Erfindung schlägt
eine Lösung
des speziellen Problems der Herstellung in der bedeutendsten Menge
im Verhältnis
zum Ausgangsmaterial wie möglich
eines Erdölproduktes,
das Eingang findet in die Zusammensetzung eines Gasöls von Motorqualität oder eines
Motorengasöls
ausgehend von einer speziellen bituminösen Fraktion mit Eigenschaften,
die es schwierig macht, diese in Form von Motorengasöl zu veredeln.
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Die Erfindung betrifft außerdem das
Verfahren zur Erzeugung eines Erdölproduktes, das Eingang findet
in die Zusammensetzung eines Haushalt-Heizöls.
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Spezieller betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Erzeugung eines Grundbestandteils, der Eingang
findet in die Zusammensetzung eines Kraftstoffes für Verbrennungsmotoren
mit Zündung
durch Verdichtung, der insbesondere einen verbesserten Zetanwert
und Schewefelgehalt aufweist, aus einer bituminösen Beschickung, die einen
unteren Siedepunkt von mindestens 150°C hat und einen oberen Siedepunkt von über 500°C hat, enthaltend
0,05 Gewichts-% bis 5 Gewichts-% Schwefel, 10 bis 60 Gewichts-%
n- und iso-Alkan, 10 Gewichts-% bis 85 Gewichts-% aromatische Kohlenwasserstoffe
zumindest teilweise in Form von polyaromatischen, schwefelhaltigen
oder nicht Verbindungen, einen Zetanwert von 20 bis 60 habend und
einen Stickstoffgehalt von 50 bis 5 000 ppm nach Gewicht habend,
wobei das besagte Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die
folgenden Schritte umfaßt:
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- – einen
Wasserstoffbehandlungs-Schritt a), in welchem man die Wasserstoffbehandlung
der besagten Beschickung unter Bedingungen, die es zulassen, ein
Produkt (P) zu erhalten, welches eine 2- bis 50-fach geringere Menge
Schwefels als die AusgangsBeschickung enthält, durchführt, wobei die besagte Wasserstoffbehandlung
unter einem Wasserstoffpartialdruck am Ausgang des Reaktors von
0,5MPa (Megapascal) bis 6 MPa durchgeführt wird, so daß das Entaromatisierungsverhältnis der
Beschickung höchstens
gleich 30% ist,
- – einen
Separations-Schritt b) des Produktes (P) in ein Produkt (P2), das
einen unteren Siedepunkt oberhalb der Siedetemperatur des Extraktionslösungsmittels
des folgenden Schrittes c) und vorzugsweise mindestens oberhalb
von 20°C
hat, und ein Produkt (P1), das einen oberen Siedepunkt unterhalb
des unteren Siedepunktes des Produktes P2 hat,
- – einen
Schritt c) der flüssig/flüssig Extraktion,
in welchem man bei einer Extraktionstemperatur von mindestens gleich
140°C unter
Extraktionsbedingungen der polyaromatischen Bestandteile das in
Schritt b) erzeugte Produkt (P2) mit einem Lösungsmittel oder einem Gemisch
von Lösungsmitteln
(S1), das es zuläßt, die
polyaromatischen Bestandteile, die es enthält, zumindest teilweise zu
extrahieren, zusammenbringt, wobei das besagte Lösungsmittel einen unteren Siedepunkt
unterhalb des unteren Siedepunktes des in Schritt b) erzeugten Produktes
(P2) hat, und im Verlaufe dessen man ein mit polyaromatischen, schwefelhaltigen
oder nicht Verbindungen angereichertes Extrakt (E1) und ein Raffinat
(R1) zurückgewinnt
und,
- – einen
Schritt d) der Rückgewinnung
des im Schritt c) eingesetzten Lösungsmittels
(S1) ausgehend von dem im Schritt c) erzeugten Raffinat (R1), in
welchem man ein mit Lösungsmittel
(S1) angereichertes Produkt und ein mit Lösungsmittel (S1) angereicheres
Produkt (Q1), das einen verbesserten Zetanwert hat und weniger als
500ppm nach Gewicht Schwefels enthält, zurückgewinnt.
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Der Einfachheit halber werden wir
im folgenden in der Beschreibung den Ausdruck Wasserstoffentschwefelung
(HDS) anstelle von Wasserstoffbehandlung benutzen.
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Unter polyaromatischen Verbindungen
verstehen wir Bestandteile, die mindestens zwei aromatische Ringe,
schwefelhaltig oder nicht, aufweisen.
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Die Temperaturen der unteren und
oberen Siedepunkte sind die Fraktionspunkte TBP.
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Die bituminöse Beschickung, welche man
nach dem Erfahren der Erfindung behandelt, wird zumeist Gasöl-Fraktion
genannt, und sie hat, vorzugsweise, einen unteren Siedpunkt von
ungefähr
150°C und
einen oberen Siedepunkt von ungefähr 400°C, sein Schwefelgehalt ist üblicherweise
oberhalb von 0,1%, und am häufigsten
oberhalb von 0,5 Gewichts-%, ihr Gehalt an aromatischen Verbindungen
liegt üblicherweise
zwischen ungefähr
15% und ungefähr
65% nach Gewicht. Diese Beschickung ist am häufigsten ein Gasöl der direkten
Destillation, ein Gasöl
der Pyrolyse oder ein Gemisch aus beiden. Diese Beschickung kann
vorteilhaft mit einer aus einer Anlage für katalytisches Kracken stammenden
L. C. O. Fraktion (light cycle oil), und vorzugsweise in einem Verhältnis LCO/Gasöl von 1
: 4 bis 1 : 1 vermischt werden. Die Farbe dieser nach der ASTM D
1500 vermessenen Beschickung liegt gewöhnlich oberhalb oder ist gleich
2. Der Zetanwert nach der Norm ISO 5165 dieser Beschickung
liegt meist unterhalb von ungefähr
60 und er liegt zum Beispiel zwischen ungefähr 50 und ungefähr 55. Der
Stickstoffgehalt dieser Beschickung liegt sehr oft zwischen ungefähr 100 und
ungefähr
1000 ppm, ausgedrückt
in Gewicht Stickstoff im Verhältnis
zum Gewicht der Beschickung.
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Das erzeugte Produkt Q1 ist ein besonders
interessantes Produkt in Bezug auf dessen Eigenschaften (Cutpoint,
Zetan, Gehalt an Paraffin und Gehalt an Schwefel), um mittels Rezeptur
mit anderen Gasöl-Fraktionen
Qualitäts-Kraftstoffe
darzustellen.
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Das mittels des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung erzeugte Produkt (Q1) hat gewöhnlich einen 2-mal kleineren,
und oft 4- bis 5-mal kleineren, in Gewicht Stickstoff ausgedrückten Stickstoffgehalt
als der der Ausgangsbeschickung. Dieses Produkt (Q1) hat am häufigsten
eine nach der Norm ASTM 1500 gemessene Farbe unterhalb
von 1, und der Zetanwert dieses Produktes liegt im allgemeinen mindestens
3 Punkte und oft mindestens 5 Punkte oberhalb von dem Zetanwert
der Ausgangsbeschickung (zum Beispiel zwischen 3 und 14 Punkten).
Dessen Schwefelgehalt im Verhältnis
zu dem der Beschickung liegt gewöhnlich
unterhalb oder gleich 5 Gewichts-%. Dessen Gehalt an n- und iso-Alkanen
erhöht
sich im allgemeinen um mindestens 4 Punkte, vorteilhafterweise um
5 bis 20 Punkte und meist um 6 bis 11 Punkte, im Verhältnis zu
dem der Beschickung. Der Gehalt an aromatischen, in ihren Molekülen keine
Schwefelatome enthaltenen Verbindungen in diesem Produkt (Q1) ist üblicherweise
um mindestens 10 Gewichts-%, und oft um mindestens 30 Gewichts-%
verringert im Verhältnis
zu dem der Ausgangsbeschickung. Der Geruch dieses Produktes ist
weniger stark als der der Ausgangsbeschickung.
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Die Erfindung betrifft vorteilhaft
ein Erdölprodukt,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Destillationsfraktion
95% Gewichts-% zwischen 320°C
und 460°C
destilliert entspricht, sein Zetanwert oberhalb von 60 liegt, sein
Gehalt an n- und Iso-Alkanen
mindestens gleich 48 Gewichts-% beträgt, und sei Schwefelgehalt
unterhalb oder gleich 500 ppm (Gewicht) liegt.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird
die Wasserstoffentschwefelung vorteilhaft in einer Wasserstoffentschwefelungsanlage
unter milden Bedingungen, die es erlauben, die schwefelhaltigen
Moleküle
unter so wenig wie möglich
hydrierend zu entschwefeln, durchgeführt. Dieser Schritt ist für den Fachmann
der 1990er Jahre, der eher auf die Lösung, die Bedingungen einer
Wasserstoffbehandlung zu verschärfen,
um gleichzeitig den Schwefelgehalt zu verringern und den Zetan der
Beschickung zu erhöhen,
geführt
wird, nicht naheliegend. Unter diesen Bedingungen liegt die Temperatur
zwischen 320°C
bis 370°C,
die stündliche
Raumgeschwindigkeit liegt zwischen 1 und 5, der Druck zwischen 1
und 5 MPa und das Volumenverhältnis
H2 zu Beschickung zwischen 50 und 350 m3/m3, bei Normalbedingungen
gemessen. Das Entaromatisierungsverhältnis der Beschickung ist dann
höchstens
gleich 15% ungefähr.
Man kann auf diese Weise zwei besonders vorteilhafte Fälle der
Ausführung
dieser Wasserstoffentschwefelung unterscheiden, welche es erlauben,
eine ausgezeichnete Beschickung für den folgenden Extraktionsschritt
zu erhalten.
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Nach der ersten Möglichkeit, welche bevorzugt
ist, arbeitet man in Anwesenheit eines für die Wasserstoffentschwefelung
der schwefelhaltigen Moleküle
im Vergleich zu der Hydrierung der Aromaten selektiven Katalysators,
der zur Begrenzung der Hydrierung geeignet ist, zum Beispiel einer
der durch die Firma PROCATALYSE vertriebenen, unter einem vorteilhaft
zwischen ungefähr
1,0 MPa und ungefähr
3,0 MPa liegenden Wasserstoff-Partialdruck am Ausgang des Wasserstoffentschwefelungsreaktors,
und man gewinnt ein Produkt (P), das eine zwischen 2- und 30-mal
geringere, zum Beispiel zwischen 0,1 und 0,3 Gewichts-% in Abhängigkeit
von der Beschickung, und am häufigsten
von 3- bis 10-mal geringere Menge an Schwefel als die der Ausgangsbeschickung
enthält,
zurück.
Das Entaromatisierungsverhältnis
der Beschickung liegt dann deutlich oberhalb von 10%. Die anderen
Ausführungsbedingungen
dieses Wasserstoffentschwefelungsschrittes sind klassische, vom
Fachmann für
eine einfache und sanfte Wasserstoffentschwefelung ausgewählte Bedingungen
einer Wasserstoffentschwefelung.
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Nach der zweiten Möglichkeit
arbeitet man in Anwesenheit eines klassischen, für die Begrenzung der Hydrierung
geeigneten Katalysators, zum Beispiel einem der durch die Firma
PROCATALYSE vertriebenen, unter einem Wasserstoffpartialdruck am
Ausgang des Wasserstoffentschwefelungsreaktors, der vorteilhaft zwischen
ungefähr
2 MPa und ungefähr
5 MPa liegt, und man gewinnt ein Produkt (P), das eine zwischen
5- und 60-mal geringere, sei es unterhalb 0,1 Gewichts-%, zum Beispiel
zwischen 0,02 und 0,05 Gewichts-%, und am häufigsten von 10- bis 40-mal
geringere Menge an Schwefel als die der Ausgangsbeschickung enthält, zurück. Im übrigen ist
das Entaromatisierungsverhältnis
der Beschickung höchstens
gleich ungefähr
15% ist. Die anderen Ausführungsbedingungen
dieses Wasserstoffentschwefelungsschrittes sind klassische Bedingungen
einer strengeren Wasserstoffentschwefelung. Diese Wasserstoffentschwefelung
wird unter Benutzung eines größeren Katalysator-Volumens,
zum Beispiel eines 2-mal größeren Katalysatorvolumens,
als in dem Fall der einfachen Wasserstoffentschwefelung, sowie eines
höheren,
zur Durchführung
einer stärkeren
Wasserstoffentschwefelung kalkulierten Wasserstoffdruckes durchgeführt.
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Eine Beschreibung von mehreren kommerziellen
Katalysatoren der Wasserstoffentschwefelung und industrielle Anwendungsbedingungen
von Wasserstoffentschwefelungen können zum Beispiel in Volumen 1 des
Buches von P. Wuithier, herausgegeben von den TECHNIP Ausgaben unter
dem Titel „Le
Petrole, Raffinage et Genie Chimique", Seiten 816 bis 831 gefunden
werden. Man kann vorteilhaft zum Beispiel einen Molybdän und Kobalt
enthaltenden Katalysator wählen,
der bekannt ist für
die Begrenzung der Hydrierung.
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Der dem Fachmann wohlbekannte Separationsschritt
umfaßt
im allgemeinen ein Dampfstrippen der ausfließenden gesamten Flüssigkeit
der Wasserstoffbehandlung, gefolgt oder nicht von einem ergänzenden Destillationsschritt.
Dieser letzte Schritt wird im allgemeinen benötigt, wenn man in die Extraktion
eine Fraktion, deren unterer Siedepunkt oberhalb dessen des ausströmenden einfach
gestrippten Abgangs der Wasserstoffbehandlung liegt, einleiten möchte. Die
Betriebsbedingungen sind im allgemeinen: verminderter Druck unterhalb
von 1 bar, vorteilhaft 10 bis 100 mbar, bevorzugt 20 bis 50 mbar
(1 bar = 105 Pa) und Temperatur zwischen 80
und 250°C.
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Der Schritt der flüssig/flüssig Extraktion
ist ein Schritt, der unter klassischen Bedingungen durchgeführt wird.
Diese Extraktion kann zum Beispiel im Gegenstrom in einer klassischen
Vorrichtung, zum Beispiel in einer Füllsäule, auf Ebenen oder unter
mechanischem Rühren
(R.D.C.: rotating disc contactor) mit im allgemeinen einer Effizienz
von 3 bis 20 theoretischen Stufen und vorzugsweise von 5 bis 10
theoretischen Stufen, bei einer Temperatur im allgemeinen zwischen
0°C und
140°C, vorteilhaft
zwischen 30°C
und 80°C
und unter einem Druck, der es zuläßt, unter flüssiger Phase
zu arbeiten und daher zwischen 0,1 und 1 MPa, vorzugs weise zwischen
0,1 und 0,6 MPa, liegt, durchgeführt
werden. Das Volumenverhältnis
des Lösungsmittels
(S1) zu dem Volumen des in Schritt b) erzeugten Produktes (P2) liegt
vorzugsweise zwischen ungefähr
0,2 : 1 bis ungefähr
5 : 1, vorteilhaft 0,5 : 1 bis 2 : 1 und am häufigsten bei ungefähr 0,2 :
1. Das Lösungsmittel
ist vorzugsweise aus der Gruppe der Lösungsmittel, die es auch zulassen,
zumindest einen Teil der in dem im Schritt b) erzeugten Produkt
(P2) enthaltenen aromatischen Verbindungen, die keine Atome von
Schwefel in ihren Molekülen
enthalten, zu extrahieren, ausgewählt. Die Extraktiansbedingungen
werden bevorzugt so gewählt,
daß ein
Raffinat (R1), das nach Gewicht höchstens 90% und vorzugsweise
höchstens
70% des Gesamtgewichtes der in dem im Schritt b) erzeugten Produkt
(P2) enthaltenen aromatischen Verbindungen, die keine Atome von Schwefel
in ihren Molekülen
enthalten, erzeugt wird. Der Extrakt (E1) wird unter diesen Bedingungen
mindestens 10% und oft mindestens 30% nach Gewicht des Gesamtgewichtes
der in dem im Schritt b) erzeugten Produkt (P2) enthaltenen aromatischen
Verbindungen, die keine Atome von Schwefel in ihren Molekülen enthalten,
sowie vorzugsweise mindestens 30% und oft mindestens 50% und häufig mindestens
80% nach Gewicht des Gesamtgewichtes der schwefelhaltigen anfänglich in
dem Produkt (P2) enthaltenen Verbindungen, am häufigsten dibenzothiophenische
und naphtobenzothiophenische, beinhalten. Das auf diese Weise erzeugte Produkt
(Q1) enthält üblicherweise
von 2-mal bis 10-mal weniger Schwefel als das aus dem Schritt b)
hervorgegangene Produkt (P2) und meistens von 4- bis 10-mal weniger.
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Das Extraktionslösungsmittel ist meist ein alleiniges
Lösungsmittel,
man aber auch Gemische von Lösungsmitteln
verwenden. Dieses Lösungsmittel
enthält
im allgemeinen weniger als 20% und oft weniger als 10% nach Gewicht
an Wasser. Dieses Lösungsmittel
kann ein wasserfreies Lösungsmittel
sein. Es wird oft aus der aus Methanol, Acetonitril, Monomethylformamid,
Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Furfural, N-Methylpyrrolidon
und Dimethysulfoxid gebildeten Gruppe ausgewählt. Man verwendet sehr oft
ein Lösungsmittel, das
keinen Stickstoff enthält
und am häufigsten
ein nicht stickstoff- sauerstoffhaltiges Lösungsmittel. Das bevorzugte
Lösungsmittel
ist Furfural.
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Man kann dem Extraktionslösungsmittel
auch mindestens ein Zusatzlösungsmittel,
welches ein Alkohol aus 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, zum Beispiel
ein linearer oder verzweigter Alkohol, oder Furfuryl-Alkohol sein
kann, hinzufügen.
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Wenn die zu behandelnde Beschickung
einen hohen oberen Siedepunkt hat und besonders reich an Stickstoffverbindungen,
insbesondere basischen, ist, kann es vorteilhaft sein, eine kleine
Menge Säuren,
besonders karboxylischen (weniger als 1 Gewichts-% im Verhältnis zum
Lösungsmittel
zum Beispiel) zusammen mit dem alleinigen oder gemischten Extraktionslösungsmittel
zuzuführen.
Unter diesen kann man vorteilhaft karboxylische Säuren von
1 bis 6 Kohlenstoffatomen und spezieller Säuren, die einen Siedepunkt
unterhalb von 250°C
haben, insbesondere Ameisensäure,
Essigsäure,
Propansäure,
Butansäure,
Pentansäure,
Maleinsäure,
Crotonsäure,
Isobuttersäure,
Valeriansäure,
Trimethylessigsäure,
Benzolsäure
und acide furoique anführen.
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Die Rückgewinnung des Lösungsmittel
aus dem Raffinat kann mit einem Strippen oder einer Destillation,
vorzugsweise mit einem Dampfstrippen, deren Bedingungen oben beschrieben
worden sind, durchgeführt werden.
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Das in Schritt c) erhaltene Raffinat
(R1) wird anschließend
zum Schritt d) geleitet, zum Beispiel in einen Dampfstrippbereich,
in welcher es unter Bedingungen, die es erlauben, eine mit Lösungsmittel
(S1) angereicherte, und vorzugsweise stark angereicherte, Kopffraktion
und ein vorzugsweise stark an Lösungsmittel
(S1) abgereichertes Bodenprodukt (Q1) zurückzugewinnen, abgeschieden
wird. Am häufigsten
werden die Bedingungen dieser Separation so gewählt, daß man eine Kopffraktion erhält, die
fast das gesamte Lösungsmittel, also
zum Beispiel über
95 Gewichts-% der im Raffinat (R1) enthaltenen und in diesen Stripbereich
eingeleiteten Menge Lösungsmittels,
enthält.
Man gewinnt auf diese Weise vorzugsweise mindestens ungefähr 99 Gewichts-%
der Menge des in dem Raffinat (R1) enthaltenen Lösungsmittels zurück.
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Auf die gleiche Weise wird in einer
speziellen Ausführung
das in Schritt c) erzeugte Extrakt (E1) in einen Rückgewinnungsbereich
für das
in dem Schritt c) eingesetzte Lösungsmittel
(S1) geleitet, in welchem man ein mit Lösungsmittel (S1) angereichertes
Produkt und ein mit Lösungsmittel
(S1) abgereichertes Produkt (Q2) zurückgewinnt. Die Separation des
Lösungsmittels
des Extraktes wird im allgemeinen durch eine Destillation und/oder
ein Dampfstrippen unter weiter oben erwähnten Bedingungen durchgeführt. Dieses
Extrakt wird dann unter Bedingungen, die es zulassen, eine mit Lösungsmittel
(S1) angereicherte, und vorzugsweise stark angereicherte, Kopffraktion
und ein mit Lösungsmittel
(S1) abgereichertes Bodenprodukt (Q2) zurückzugewinnen, separiert. Meistens
werden die Bedingungen dieser Separation so gewählt, daß man eine Kopffraktion erhält, die
fast das gesamte Lösungmittel
enthält,
also zum Beispiel mehr als 95 Gewichts-% der im Extrakt (E1) enthaltenen
Menge an Lösungsmittel.
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Wenn man in Schritt a) unter strengeren
Bedingungen der Wasserstoffentschwefelung arbeitet, das heißt insbesondere
in Anwesenheit einer sehr großen
Menge Katalysators, wird das Produkt (Q2), das man durch Destillation
des Extrakts (E1) erhält,
einen Schwefelgehalt haben, der meistens unterhalb oder gleich ungefähr 0,3 Gewichts-%
liegt. Dieses Produkt (Q2) wird natürlich nicht als Kraftstoff
für Motoren
verwendbar sein, da er meistens eine Schwefelmenge oberhalb der
zukünftigen
Norm enthält;
im Gegensatz dazu wird man ihn wahrscheinlich als Brennstoff verwenden
können.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausführung
der Erfindung werden das oder die durch Separation des Raffinats
(R1) und eventuell des Extrakts (E1) erhaltenen, mit Lösungsmittel
(S1) angereicherten Kopfprodukte zu dem Schritt c) der flüssig/flüssig Extraktion
zurückgeführt.
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Nach einer speziellen Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung kann zumindest ein Teil des aus
dem Extrakt (E1) nach der Separation des Lösungsmittels (S1) erhaltenen
Produktes (Q2) in einen von dem Wasserstoffentschwefelungsbereich
der Ausgangsbeschickung verschiedenen Wasserstoffentschwefelungsbereich
eingeleitet werden oder auch in den Wasserstoffentschwefelungsbereich
des Schrittes a) zurückgeleitet
werden. In diesem von dem Wasserstoffentschwefelungsbereich des
Schrittes a) verschiedenen Bereich wird der Teil des Produktes (Q2)
einer Wasserstoffentschwefelung unter Bedingungen, die es zulassen,
ein Produkt (P3) mit einem Schwefelgehalt unterhalb oder gleich
0,3 Gewichts-%, und vorzugsweise unterhalb oder gleich 0,2 Gewichts-%,
zu erzeugen, unterzogen.
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Nach einer Variante des Verfahrens
nach der vorliegenden Erfindung wird die bituminöse Beschickung, die einen unteren
Siedepunkt von mindestens 150°C
und einen oberen Siedepunkt von höchstens 500°C hat, in eine Destillationszone
eingeleitet, in welcher man am Kopfende eine Fraktion (F1), die
einen oberen Siedepunkt von mindestens 250°C hat, und am Fußende eine
Fraktion, die einen unteren Siedepunkt von mindestens 250°C hat, separiert.
Nach der vorliegenden Variante wird die Fraktion (F2) gemäß dem weiter oben
beschriebenen Verfahren für
die bituminöse
Beschickung 150–500°C Schritte
a) bis d) behandelt. Die Fraktion (F1) wird in einen von dem des
Schrittes a) verschiedenen Wasserstoffentschwefelungsbereich eingeleitet,
in welchem sie unter klassischen Bedingungen und zum Beispiel unter
einfachen Bedingungen, die weiter oben beschrieben worden sind wasserstoffentschwefelt
wird, dann wird das zurückgewonnene
wasserstoffentschwefelte Produkt (P') in einen Separationsbereich
des Produktes (P') in eine Fraktion (P10), die einen oberen Siedepunkt
unterhalb von 150°C
hat, und eine Fraktion (P20), die einen unteren Siedepunkt oberhalb des
oberen Siedepunktes der Fraktion (P10) hat, zum Beispiel durch Strippen
oder durch Destillation eingeleitet. Dieses Produkt (P20) kann zumindest
teilweise mit dem aus der Fraktion (F2) gewonnenen Produkt (Q1) vermischt
sein, um ein Produkt (Q10) mit als Motorkraftstoff geeigneten Eigenschaften
zu bilden. Die Fraktion (P10) besteht im wesentlichen aus aus den
Sekundärreaktionen
im Verlauf der Wasserstoffentschwefelung herrührenden Verbindungen. Diese
Fraktion (P10) bildet im allgemeinen weniger als 2 Volumen-% im
Verhältnis
des Gesamtvolumens der Fraktion (F1).
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Die hauptsächlich Vorteile der Erfindung
sind die folgenden: Man erhält
im Raffinat (Tabelle) einen höheren
Gehalt an n- und Iso-Alkanen als nach den Verfahren des Hydrokrackens
oder der Wasserstoffentaromatisierung, einen höheren Zetanwert, trotz eines
Gehaltes an aromatischen Kohlenwasserstoffen oberhalb von 10%. Im übrigen ist
der Verbrauch an Wasserstoff in der Wasserstoffbehandlung geringer.
Er kann zum Beispiel auf 0,15 Gewichts-% im Verhältnis zu der Beschickung reduziert
werden, wenn die Hydrierung maximal begrenzt wird.
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Vergleichstabelle
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Der Vergleich der Profile der Chromatogramme
der schwefelhaltigen Verbindungen (spezieller Chromatographie-Detektor
in gasförmiger
Phase : Sievers) zeigt, daß die
in dem Raffinat gesammelten schwefelhaltigen Verbindungen für das HDS
Schema und Extraktion (Raffinat) in im wesentlichen dibenzothiophenischer
Form vorliegen, wobei sich die dibenzothiophenischen und naphtobenzothiophenischen
Verbindungen im wesentlichen in dem Extrakt wiederfinden, während in
den konventionellen Schemata, sei es mittels tiefer Wasserstoffentschwefelung
oder Wasserstoffentaromatisierung, die in dem Erdölprodukt
verbleibenden schwefelhaltigen Verbindungen im wesentlichen in dibenzothiophenischer
und naphtobenzothiophenischer Form vorliegen.
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Die 1 und 2 zeigen schematisch die
Hauptvarianten zur Umsetzung des Verfahrens nach der vorliegenden
Erfindung. In diesen Figuren werden ähnliche Bauteile mit denselben
Bezugsziffern und -buchstaben bezeichnet.
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Nach der 1 wird die zu behandelnde bituminöse Beschickung über die
Leitung (1) in den Wasserstoffentschwefelungsbereich (HDS1)
geleitet, an dessen Ausgang man über
die Leitung (2) ein Produkt (P) zurückgewinnt, welches man in einen
Separationsbereich (SEP. 1) leitet, von dem aus man über die
Leitung 3 ein Produkt (P1) und über die Leitung 4 ein
Produkt (P2), dessen unterer Siedepunkt
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oberhalb des oberen Siedepunktes
des Produktes (P1) liegt, zurückgewinnt.
Dieses Produkt (P2) wird über
die Leitung 4 in einen Extraktionsbereich (EXT.) geleitet,
in welchen man auch ein Extraktions-Lösungsmittel (S1) über die
Leitung 5 einleitet und von dem aus man ein Extrakt (E1) über die
Leitung 7 und ein Raffinat (R1) über die Leitung 6 zurückgewinnt.
Dieses Raffinat (R1) wird über
die Leitung 6 geleitet in einen Bereich (D1) der Rückgewinnung
des Lösungsmittels
(S1) über
die Leitung 8 und eines Erdölproduktes (Q1), welches eventuell
als Grundbestandteil in der Zusammensetzung eines Motorgasöls von verbesserter
Qualität
dienen kann, über
die Leitung 9. Das Extrakt (E1) wird über die Leitung 7 geleitet
in einen Bereich (D2) der Rückgewinnung
des Lösungsmittels
(S1) über
die Leitung 10 und eines Produktes (Q2) über die
Leitung 11. Dieses Produkt (Q2) kann, zumindest teilweise, über die
Leitung 11a zurückgewonnen
werden, wenn das Ventil V1 geöffnet
ist, entweder in einem nicht dargestellten Wasserstoffentschwefelungsbereich
(HDS3) oder in dem Wasserstoffentschwefelungsbereich (HDS1). Wenn
das Produkt (Q2) über
die Leitung 11a zurückgewonnen wird,
kann es als Kraftstoff veredelt werden, da es allerdings nicht den
zukünftigen
Normen zu den Motorgasölen
entsprechend ist, wird es nicht in derselben Weise als Motorkraftstoff
verwendet werden können.
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Nach 2 wird
die zu behandelnde bituminöse
Beschickung über
die Leitung (100) in einen Bereich (TOP) eingeleitet, von
dem aus man eine schwere Fraktion (F2) mit einem unteren Siedepunkt
von ungefähr 250°C, welche
wie die bituminöse
Beschickung nach der obigen Beschreibung im Zusammenhang mit der 1 behandelt wird, zurückgewinnt.
Von dem Bereich (D1) ausgehend, kann das Produkt (Q1) zumindest teilweise über die
Leitung 9 und die Leitung 9a, wenn das Ventil
V2 geöffnet
ist, zurückgewonnen
werden oder es kann zumindest teilweise über die Leitung 9b in
der Leitung 140, wenn das Ventil V3 geöffnet ist, geleitet werden.
Wenn es über
die Leitung 9a zurückgewonnen
ist, bildet dieses Erdölprodukt
teilweise ein Grundbestandteil, welches in die Zusammensetzung eines
Motorgasöls
von verbesserter Qualität
eingang findet. Aus dem Bereich (TOP) gewinnt man über die
Leitung 110 eine leichte Fraktion (F1) mit einem oberen
Siedepunkt oberhalb von ungefähr
250°C zurück. Diese
Fraktion (F1) wird über
die Leitung 110 in einen Wasserstoffentschwefelungsbereich
(HDS2) geleitet, an dessen Ausgang man über die Leitung 120 ein
hydrosulfidhaltiges Produkt (P') zurückgewinnt, welches man in eine
Separationszone (SEP. 2) einleitet, von wel cher aus man über die
Leitung 130 ein Produkt (P10) und über die Leitung 140 ein
Produkt (P20) zurückgewinnt,
dessen unterer Siedepunkt oberhalb des oberen Siedepunktes des Produktes
(P10) liegt. Diese Produkt (P20) wird anschließend mit dem aus der Leitung 9b ankommenden
Produkt (Q1) vermischt. Dieses Gemisch oder das Produkt (P20) bildet
einen Grundbestandteil, welcher in die Zusammensetzung eines Motorgasöls von verbesserter Qualität eingang
findet, der über
die Leitung 149 zurückgewonnen
wird.
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Die folgenden Beispiele veranschaulichen
die Erfindung ohne deren Umfang einzuschränken.
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Beispiel 1
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Die in diesem Beispiel verwendete
Beschickung ist eine Fraktion einer direkten Destillation (straight-run)
mit einem Zetanwert von 55, einem Gesamtgehalt an aromatischen,
schwefelhaltigen oder nicht, Verbindungen von 30 Gewichts-%, einem
Schwefelgehalt von 1,22 Gewichts-%, einem in Gewicht von Stickstoff
ausgedrückten
Stickstoffgehalt von 255 ppm und eine nach der Norm ASTM D 1500
gemessene Farbe von 2. Diese Gasöl-Fraktion
hat einen unteren Destillationspunkt von 150°C und einen oberen Destillationspunkt
von 400°C.
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Diese Beschickung wird über die
Leitung 1 in einen Wasserstoffentschwefelungsbereich eingeleitet,
in welchem sie einer Wasserstoffentschwefelungsbehandlung unter
einem Wasserstoffpartialdruck von 2,0 MPa in Anwesenheit eines Kobalt
und Molybdän
auf einem Trägermaterial
von Aluminiumoxid enthaltenden, durch die Firma PROCATALYSE unter
dem Zeichen HR 306C vertriebenen industriellen Katalysators unterzogen wird,
die Temperatur wird bei 330°C
gehalten, die eingeleitete Wasserstoffmenge ist gleich 200 Litern
pro Liter der Beschickung und die Raumgeschwindigkeit pro Stunde
liegt bei 2,5 h-1. Die verbrauchte Wasserstoffmenge liegt bei 0,25
Gewichts-% im Verhältnis
zur Beschickung.
-
Man gewinnt über die Leitung 2 ein
Produkt (P) zurück,
welches 0,2 Gewichts-% Schwefel, 28 Gewichts-% schwefelhaltige und
nicht-schwefelhaltige aromatische Verbindungen und einen Gehalt
an n- und Iso-Alkanen von 40% enthält. Dieses Produkt hat eine
nach der Norm ASTM D 1500 gemessene Farbe unterhalb von 1 und einen
Stickstoffgehalt von 175 ppm nach Gewicht. Der Zetanwert des Pro duktes
(P) liegt bei 56. Dieses Produkt hat einen oberen Destillationspunkt
von 400°C.
Es wird in einen Wasserdampf-Stripbereich geleitet, von dem aus
man über
die Leitung 3 ein Produkt (P1), welches einen oberen Destillationspunkt
von 220°C
hat, und über
die Leitung 4 ein Produkt (P2) mit einem unteren Destillationspunkt
von 220°C
und einem oberen Destillationspunkt von 400°C zurückgewinnt. Nachdem dieses Produkt
(P2) auf 70°C
abgekühlt
ist, das heißt,
auf die Temperatur des Extraktionsbereiches, wird es über die
Leitung 4 in einen Extraktionsbereich (EXT.) geleitet,
in welchen man ebenfalls über
die Leitung 5 eine im Volumen der in diesen Bereich eingeleiteten
Menge des Produktes (P2) gleichen Menge Furfural einleitet. Dieser
Bereich ist eine Extraktionskolonne, die eine aus Pallringen mit
einer vernünftigerweise
drei theoretischen Etagen gleichen Gesamteffizienz gebildete Kolonnenpackung
umfaßt.
Die Extraktion verläuft
im Gegenstrom, unter atmosphärischem
Druck und bei der Temperatur von 70°C. Man erhält ein Raffinat (R1), welches
man über
die Leitung 6 in den Dampf-Stripbereich (D1) leitet, in welchem
man am Kopfende das Furfural, welches über die Leitung 8 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich
separiert, und am Fußende
ein Raffinat (Q1), das zum Beispiel weniger als 5 ppm Furfural enthält, das
einen Schwefelgehalt von 0,04 Gewichts-%, einen Zetanwert von 67,
einen Gewichtsgehalt an – schwefelhaltigen
oder nicht – aromatischen
Verbindungen von 12%, einen Gehalt an n- und Iso-Alkanen von 49%, einen Stickstoffgehalt
von 40 ppm und eine Saybolt-Farbe
von 30 hat, und welches in den Gasöl-Tank (pool) eingeleitet werden
kann. Aus diesem Extraktionsbereich gewinnt man ebenso ein Extrakt
(E1) zurück,
welches man in einen Destillationsbereich (D2) gefolgt von einem
Dampf-Stripbereich
einleitet, in welchen man am Kopfende das Furfural, das über die
Leitung 10 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich,
und am Fußende
ein praktisch kein Furfural mehr enthaltendes Raffinat (Q2), welches
einen Schwefelgehalt von 0,6 Gewichts-%, einen Zetanwert von 25,
einen Gewichtsgehalt an schwefelhaltigen oder nicht aromatischen
Verbdingungen von 77% und einen Stickstoffgehalt von 500 ppm hat,
separiert.
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Dieses Produkt Q2 kann über die
Zuleitungen 11 und 11b in einen von dem, in welchem
man die Ausgangsbeschickung eingeleitet hat, verschiedenen Wasserstoffentschwefelungsbereich
(HDS3) geleitet werden. Diese Wasserstoffent schwefelung wird in
Anwesenheit des Katalysators HR 306C, unter einem Wasserstoffpartialdruck
von 2,5MPa, bei einer Temperatur von 330°C mit einer Wasserstoffrückführung von
200 Litern pro Liter Beschickung und einer Raumgeschwindigkeit pro
Stunde von 2,5 h-1 durchgeführt.
Am Ausgang dieser Wasserstoffentschwefelung erhält man ein Produkt mit einem
Schwefelgehalt von 0,2 Gewichts-%. Dessen andere Eigenschaften sind
praktisch unverändert.
Dieses Produkt kann mit Haushalt-Heizöl vermischt, das heißt, in das,
was der Fachmann den Haushalt-Heizöl-Pool nennt, eingeleitet,
werden.
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BEISPIEL 2
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Die in diesem Beispiel verwendete
Beschickung ist dieselbe wie die in Beispiel 1 verwendete.
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Diese Beschickung wird über die
Leitung 1 in einen Wasserstoffentschwefelungsbereich eingeleitet,
in welchem sie einer Wasserstoffentschwefelungsbehandlung unter
einem Wasserstoffpartialdruck von 2,5 MPa in Anwesenheit eines Kobalt
und Molybdän
auf einem Trägermaterial
von Aluminiumoxid enthaltenden, durch die Firma PROCATALYSE unter
dem Zeichen HR 306C vertriebenen industriellen Katalysators unterzogen wird,
die Temperatur wird bei 330°C
gehalten, die eingeleitete Wasserstoffmenge ist gleich 200 Litern
pro Liter der Beschickung und die Raumgeschwindigkeit pro Stunde
liegt bei 1 h-1. Die verbrauchte Wasserstoffmenge liegt bei 0,4
Gewichts-% im Verhältnis
zur Beschickung.
-
Man gewinnt über die Leitung 2 ein
Produkt (P) zurück,
welches 0,05 Gewichts-% Schwefel, 27 Gewichts-% schwefelhaltige
und nicht-schwefelhaltige aromatische Verbindungen und einen Gehalt
an n- und Iso-Alkanen von 40% enthält. Dieses Produkt hat eine
nach der Norm ASTM D 1500 gemessene Farbe unterhalb von 1 und einen
Stickstoffgehalt von 130 ppm nach Gewicht. Der Zetanwert des Produktes
(P) liegt bei 57. Dieses Produkt hat einen oberen Destillationspunkt
von 400°C.
Es wird in einen Wasserdampf-Stripbereich geleitet, von dem aus
man über
die Leitung 3 ein Produkt (P1), welches einen oberen Destillationspunkt
von 220°C
hat, und über
die Leitung 4 ein Produkt (P2) mit einem unteren Destillationspunkt
von 220°C
und einem oberen Destillationspunkt von 400°C zurückgewinnt. Nachdem dieses Produkt
(P2) auf 70°C
abgekühlt
ist, wird es über
die Leitung 4 in einen Extraktionsbereich (EXT.) geleitet,
in welchen man ebenfalls über die
Leitung 5 eine im Volumen der in diesen Bereich eingeleiteten
Menge des Produktes (P2) gleichen Menge Furfural einleitet. Dieser
Bereich ist eine Extraktionskolonne, die eine aus Pallringen mit
einer vernünftigerweise
drei theoretischen Etagen gleichen Gesamteffizienz gebildete Kolonnenpackung
umfaßt.
Die Extraktion verläuft
im Gegenstrom, unter atmosphärischem
Druck und bei der Temperatur von 70°C. Man erhält ein Raffinat (R1), welches
man über
die Leitung 6 in den Dampf-Stripbereich (D1) leitet, in
welchem man am Kopfende das Furfural, welches über die Leitung 8 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich
separiert, und am Fußende
ein Raffinat (Q1), das einen Schwefelgehalt von 0,01 Gewichts-%,
einen Zetanwert von 69, einen Gewichtsgehalt an – schwefelhaltigen oder nicht – aromatischen
Verbindungen von 10%, einen Gehalt an n- und Iso-Alkanen von 50%,
einen Stickstoffgehalt von 20 ppm und eine Saybolt-Farbe von 30
hat. Diese Raffinat wird in den Gasöl-Tank (pool) eingeleitet.
Aus diesem Extraktionsbereich gewinnt man ebenso ein Extrakt (E1)
zurück,
welches man in einen Destillationsbereich (D2) gefolgt von einem
Dampf-Stripbereich einleitet, in welchen man am Kopfende das Furfural,
das über
die Leitung 10 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich,
und am Fußende
ein praktisch kein Furfural mehr enthaltendes Raffinat (Q2), welches
einen Schwefelgehalt von 0,15 Gewichts-%, einen Zetanwert von 26,
einen Gewichtsgehalt an schwefelhaltigen oder nicht aromatischen
Verbdingungen von 77% und einen Stickstoffgehalt von 500 ppm hat,
separiert.
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Dieses Produkt kann über die
Zuleitungen 11 und 11a zu dem Haushalt-Heizöl-Pool geleitet werden.
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BEISPIEL 3
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Die in diesem Beispiel verwendete
Beschickung ist dieselbe wie die in Beispiel 1 verwendete.
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Diese Beschickung wird über die
Leitung 1 in einen Wasserstoffentschwefelungsbereich eingeleitet,
in welchem sie einer Wasserstoffentschwefelungsbehandlung unter
einem Wasserstoffpartialdruck von 2,5 MPa in Anwesenheit eines Kobalt und
Molybdän
auf einem Trägermaterial
von Aluminiumoxid enthaltenden, durch die Firma PROCATALYSE unter
dem Zeichen HR 306C vertriebenen industriellen Katalysators unterzogen wird,
die Temperatur wird bei 330°C
gehalten, die eingeleitete Wasserstoffmenge ist gleich 200 Litern
pro Liter der Beschickung und die Raumgeschwindigkeit pro Stunde
liegt bei 1 h-1. Die verbrauchte Wasserstoffmenge liegt bei 0,4
Gewichts-% im Verhältnis
zur Beschickung.
-
Man gewinnt über die Leitung 2 ein
Produkt (P) zurück,
welches 0,05 Gewichts-% Schwefel, 27 Gewichts-% schwefelhaltige
und nicht-schwefelhaltige aromatische Verbindungen enthält. Dieses
Produkt hat eine nach der Norm ASTM D 1500 gemessene Farbe unterhalb
von 1 und einen Stickstoffgehalt von 130 ppm nach Gewicht. Der Zetanwert
des Produktes (P) liegt bei 57. Dieses Produkt hat einen oberen
Destillationspunkt von 400°C.
Das Produkt (P) wird unter Wasserdampf gestrippt, um die leichten
Fraktionen (< 150°C) und den
in dem Wasserstoffentschwefelungsreaktor gebildeten schwefelhaltigen
Wasserstoff (weniger als 2% der Ausgangsbeschickung) herauszulösen. Er
wird als nächstes
in einen Destillationsbereich eingeleitet, von dem aus man über die
Leitung 3 ein Produkt (P1), welches einen oberen Destillationspunkt
von 300°C
hat, und über die
Leitung 4 ein Produkt (P2) mit einem unteren Destillationspunkt
von 300°C
zurückgewinnt.
Nachdem dieses Produkt (P2) auf 70°C abgekühlt ist, wird es über die
Leitung 4 in einen Extraktionsbereich (EXT.) geleitet, in
welchen man ebenfalls über
die Leitung 5 eine im Volumen der in diesen Bereich eingeleiteten
Menge des Produktes (P2) gleichen Menge Furfural einleitet. Dieser
Bereich ist eine Extraktionskolonne, die eine aus Pallringen mit
einer vernünftigerweise
drei theoretischen Etagen gleichen Gesamteffizienz gebildete Kolonnenpackung
umfaßt.
Die Extraktion verläuft
im Gegenstrom, unter atmosphärischem
Druck und bei der Temperatur von 70°C. Man erhält ein Raffinat (R1), welches
man über
die Leitung 6 in den Dampf-Stripbereich (D1) leitet, in
welchem man am Kopfende das Furfural, welches über die Leitung 8 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich
separiert, und am Fußende über die
Leitung 9ein Raffinat (Q1), das praktisch kein Furfural mehr enthält. Zumindest
ein Teil diese Produktes (Q1) wir mit zumindest einem Teil des Produktes
(P1), welches seiner leichten Fraktion entledigt ist, vermischt,
und man erhält dann
eine Fraktion (F) mit einem Schwefelgehalt von 0,01 Gewichts-%,
einen Zetanwert von 62, einen Gewichtsgehalt an – schwefelhaltigen oder nicht – aromatischen
Ver bindungen von 15%, sein Gehalt an n- und Iso-Alkanen ist 49 Gewichts-%,
einen Stickstoffgehalt von 30 ppm und eine Saybolt-Farbe von 20.
Diese Fraktion (F) wird in dem Gasöl-Pool vermischt. Aus diesem
Extraktionsbereich gewinnt man ebenso ein Extrakt (E1) zurück, welches
man in einen Destillationsbereich (D2) gefolgt von einem Dampf-Stripbereich
einleitet, in welchen man am Kopfende das Furfural, das über die
Leitung 10 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich,
und am Fußende
ein praktisch kein Furfural mehr enthaltendes Raffinat (Q2), welches
einen Schwefelgehalt von 0,25 Gewichts-%, einen Zetanwert von 25,
einen Gewichtsgehalt an schwefelhaltigen oder nicht aromatischen
Verbdingungen von 82% und einen Stickstoffgehalt von 700 ppm hat,
separiert.
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Dieses Produkt Q2 kann wie weiter
oben in Beispiel 1 beschrieben behandelt werden.
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BEISPIEL 4
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Die in diesem Beispiel verwendete
Beschickung ist dieselbe wie die in Beispiel 1 verwendete.
Sie wird über
die Leitung 100 in einen Destillationsbereich eingeleitet,
von dem aus man über
die Leitung 110 eine Fraktion (F1) mit einem unteren Siedepunkt
von 150°C
und einem oberen Siedepunkt von 300°C zurückgewinnt. Diese Fraktion wird über die
Leitung 110 in einen Wasserstoffentschwefelungsbereich
eingeleitet, in welchem sie einer Wasserstoffentschwefelungsbehandlung
unter einem Wasserstoffpartialdruck von 2,0 MPa in Anwesenheit eines
Kobalt und Molybdän
auf einem Trägermaterial
von Aluminiumoxid enthaltenden, durch die Firma PROCATALYSE unter
dem Zeichen HR 306C vertriebenen industriellen Katalysators unterzogen
wird, die Temperatur wird bei 330°C
gehalten, die eingeleitete Wasserstoffmenge ist gleich 150 Litern
pro Liter der Beschickung und die Raumgeschwindigkeit pro Stunde
liegt bei 4 h-1. Die verbrauchte Wasserstoffmenge liegt bei 0,05
Gewichts-% im Verhältnis
zur Beschickung. Man gewinnt über
die Leitung 120 ein Produkt (P') zurück, welches 0,005 Gewichts-%
Schwefel, 20 Gewichts-% schwefelhaltige und nicht-schwefelhaltige
aromatische Verbindungen enthält.
Dieses Produkt hat eine nach der Norm ASTM D 1500 gemessene Farbe
unterhalb von 1 und einen Stickstoffgehalt von 20 ppm nach Gewicht.
Der Zetanwert des Produktes (P') liegt bei 57. Dieses Produkt hat
einen oberen Destillationspunkt von 300°C. Es wird in einen Wasserdampf-Stripbereich
(SEP2) geleitet, von dem aus man über die Leitung 130 ein
Produkt (P10), welches einen oberen Destillationspunkt von 150°C hat, und über die
Leitung 140 ein Produkt (P20) mit einem unteren Destillationspunkt
von 150°C und
einem oberen Destillationspunkt von 300°C zurückgewinnt. Dieses Produkt (P20)
wird über
die Leitung 140 und die Leitung 149 zu dem Motorkraftstoff-Pool
geleitet.
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Aus dem Destillationsbereich (TOP)
gewinnt man über
die Leitung 1 eine Fraktion (F2) mit einem unteren Siedepunkt
von 300°C
und einem oberen Siedepunkt von 400°C zurück. Ihr Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen
liegt bei 37 Gewichts-% und ihr Gehalt an n- und Iso-Alkanen liegt
bei 34 Gewichts-%. Diese Beschickung wird über die Leitung 1 in
einen Wasserstoffentschwefelungsbereich geleitet, in welchem sie
einer Wasserstoffentschwefelungsbehandlung unter einem Wasserstoffpartialdruck
von 3,0 MPa in Anwesenheit eines Kobalt und Molybdän auf einem
Trägermaterial
von Aluminiumoxid enthaltenden, durch die Firma PROCATALYSE unter
dem Zeichen HR 306C vertriebenen industriellen Katalysators unterzogen
wird, die Temperatur wird bei 350°C
gehalten, die eingeleitete Wasserstoffmenge ist gleich 200 Litern
pro Liter der Beschickung und die Raumgeschwindigkeit pro Stunde
liegt bei 1 h-1. Die verbrauchte Wasserstoffmenge liegt bei 0,45
Gewichts-% im Verhältnis
zur Beschickung.
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Man gewinnt über die Leitung 2 ein
Produkt (P) zurück,
welches 0,15 Gewichts-% Schwefel, 34 Gewichts-% schwefelhaltige
und nicht-schwefelhaltige aromatische Verbindungen und einen Gehalt
an n- und Iso-Alkanen von 35% enthält. Dieses Produkt hat eine
nach der Norm ASTM D 1500 gemessene Farbe unterhalb von 2 und einen
Stickstoffgehalt von 300 ppm nach Gewicht. Der Zetanwert des Produktes
(P) liegt bei 56. Dieses Produkt hat einen oberen Destillationspunkt
von 400°C.
Es wird in einen Wasserdampf-Stripbereich (SEP1) geleitet, von dem
aus man über
die Leitung 3 ein Produkt (P1), welches einen oberen Destillationspunkt
von 300°C
hat, und über
die Leitung 4 ein Produkt (P2) mit einem unteren Destillationspunkt
von 300°C und
einem oberen Destillationspunkt von 400°C zurückgewinnt. Nachdem dieses Produkt
(P2) auf 70°C
abgekühlt
ist, das heißt,
auf die Temperatur des Extraktionsbereiches, wird es über die
Leitung 4 in einen Extraktionsbereich (EXT.) geleitet,
in welchen man ebenfalls über
die Leitung 5 eine im Volumen der in diesen Bereich eingeleiteten
Menge des Produktes (P2) gleichen Menge Furfural einleitet. Dieser
Bereich ist eine Extraktionskolonne, die eine aus Pallringen mit
einer vernünftigennreise
drei theoretischen Etagen gleichen Gesamteffizienz gebildete Kolonnenpackung
umfaßt.
Die Extraktion verläuft
im Gegenstrom, unter atmosphärischem Druck
und bei der Temperatur von 70°C.
Man erhält
ein Raffinat (R1), welches man über
die Leitung 6 in den Dampf-Stripbereich (D1) leitet, in welchem
man am Kopfende das Furfural, welches über die Leitung 8 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich
separiert, und am Fußende
ein Raffinat (Q1), das zum Beispiel weniger als 5 ppm Furfural enthält, das
einen Schwefelgehalt von 0,04 Gewichts-%, einen Zetanwert von 67,
einen Gewichtsgehalt an – schwefelhaltigen
oder nicht – aromatischen
Verbindungen von 20%, einen Gehalt an n-und Iso-Alkanen von 48%, einen Stickstoffgehalt
von 30 ppm und eine Saybolt-Farbe
von 20 hat. Aus diesem Extraktionsbereich gewinnt man ebenso ein
Extrakt (E1) zurück,
welches man in einen Destillationsbereich (D2) gefolgt von einem
Dampf-Stripbereich einleitet, in welchen man am Kopfende das Furfural,
das über
die Leitung 10 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich,
und am Fußende
ein praktisch kein Furfural mehr enthaltendes Raffinat (Q2), welches
einen Schwefelgehalt von 0,5 Gewichts-%, einen Zetanwert von 25,
einen Gewichtsgehalt an schwefelhaltigen oder nicht aromatischen
Verbindungen von 80% und einen Stickstoffgehalt von 1000 ppm hat,
separiert.
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Das Produkt (Q1) wird über die
Leitungen 9, 9b und 149 zu dem Motorkraftstoff-Pool geleitet. Das
Gemisch aus P20 und Q1 ist ein Produkt mit einem Zetanwert von 61,
einem Gewichtsgehalt von schwefelhaltigen oder nicht aromatischen
Verbindungen von 23%, einem Schwefelgehalt von 0,02 Gewichts-%,
einem Stickstoffgehalt von 30 ppm und einer Saybolt-Farbe von 25.
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Dieses Gemisch kann auch, zumindest
teilweise, mit zumindest einem Teil des Produktes P1 vermischt,
sobald es gestrippt ist.
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BEISPIEL 5
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Eine Beschickung von Gasöl einer
direkten Destillation mit unterem Destillationspunkt von 150°C und oberem
Destillationspunkt von 400°C,
welche 35 Gewichts-Aromaten
und schwefelhaltiger Verbindungen und 10% Di- und Polyaromaten enthält, wird
nach Beispiel 1 unter Wasserstoffbehandlungsbedingungen,
die nachstehend bestimmt sind, behandelt.
-
-
Mit dem Wissen, daß man einen
Gewinn im Zetanwert von 14 Punkten mittels direkter flüssig-flüssig Extraktion
beobachtet hat, zeigen wir mit diesem Beispiel, daß die Leistungen
der Anlage abwärts
von der Extraktion von der Härte
des Wasserstoffbehandlungsschrittes abhängt.
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Insbesondere sind sie umso größer, je
mehr der Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen des Abgangs
der Wasserstoffbehandlung bedeutend identisch dem der Ausgangsbeschickung
ist und je mehr der Hydrierungs-Schritt der di- und polyaromatischen
Kohlenwasserstoffe eingeschränkt
wird.
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Wir zeigen auf diese Weise, daß eine Auswahl
an Bedingungen des Wasserstoffbehandlungsschrittes des Verfahrens
nach der Erfindung die Leistungen des Extraktionsschrittes bedingt.
-
BEISPIEL 6
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Die in diesem Beispiel verwendete
Beschickung ist eine Mischung aus Gasöl-Fraktion aus direkter Destillation und
Gasöl-Fraktion
stammend aus dem katalytischen Kracken vom Typ LCO.
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Die Gasöl-Fraktion aus direkter Destillation
hat bei 15°C
eine Dichte von 857, bei 60°C
einen Brechungsindex von 1,4617, einen Zetanwert von 55, einen Gesamtgehalt
an schwefelhaltigen oder nicht aromatischen Verbindungen von 34,5
Ge wichts-%, einen Gehalt an n- und Iso-Alkanen und an Naphthenen
von 64,6 Gewichts-%, einen Schwefelgehalt von 1,33 Gewichts-% und
einen in Gewicht an Stickstoff ausgedrückten Stickstoffgehalt von
124 ppm.
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Die LCO Gasöl-Fraktion hat eine Dichte
bei 15°C
von 944,1 einen Brechungsindex bei 60°C von 1,5245, einen Zetanwert
von 23, einen Gesamtgehalt an schwefelhaltigen oder nicht aromatischen
Verbindungen von 67,4 Gewichts-%, einen Gehalt an n- und Iso-Alkanen
und an Naphthenen von 32,6 Gewichts-%, einen Schwefelgehalt von
3,13 Gewichts-% und einen in Gewicht an Stickstoff ausgedrückten Stickstoffgehalt von
930 ppm.
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Wir bezeichnen die 80% Gasöl-Fraktion
aus direkter Destillation und 20% Gasölaus LCO Fraktion enthaltende
Beschickung mit C1, und die Beschickung 50% Gasöl-Fraktion aus direkter Destillation
und 50% Gasöl-
aus LCO Fraktion enthaltende Beschickung mit C2.
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Die Fraktionen C1 und C2 haben einen
unteren Destillationspunkt von 200°C und einen oberen Destillationspunkt
von 400°C.
Die Beschickung C1 wird über
die Zuleitung 1 in einen Wasserstoffentschwefelungsbereich
eingeleitet, in welchem sie einer Wasserstoffentschwefelungsbehandlung
unter einem Wasserstoffpartialdruck von 2,0 MPa in Anwesenheit eines
Kobalt und Molybdän
auf einem Trägermaterial
von Aluminiumoxid enthaltenden, durch die Firma PROCATALYSE unter
dem Zeichen HR 306C vertriebenen industriellen Katalysators unterzogen
wird, die Temperatur wird bei 330°C
gehalten, die eingeleitete Wasserstoffmenge ist gleich 200 Litern
pro Liter der Beschickung und die Raumgeschwindigkeit pro Stunde
liegt bei 2,5 h-1. Die verbrauchte Wasserstoffmenge liegt bei 0,25
Gewichts-% im Verhältnis
zur Beschickung.
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Man gewinnt über die Leitung 2 ein
Produkt (P') von einer Dichte bei 15°C von 862,2 zurück, welches 0,051%
Schwefel, 31 Gewichts-% schwefelhaltige oder nicht-schwefelhaltige
aromatische Verbindungen, 61 Gewichts-% n- und Iso-Alkane und 285 ppm
Stickstoff enthält.
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Der Zetanwert des Produktes (P')
liegt bei 53 und sein oberer Destillationspunkt liegt bei 400°C. Es wird
in einen Wasserstampf-Stripp-Bereich (SEP1) geleitet, von dem aus
man über
die Leitung 3 ein Produkt (P'1) mit einem oberen Destilla tionspunkt
von 230°C,
und über
die Leitung 4 ein Produkt (P'2) mit einem unteren Destillationspunkt
von 230°C
und einem oberen Destillationspunkt von 400°C zurückgewinnt. Nachdem dieses Produkt
(P'2) auf 70°C
abgekühlt
ist, das heißt,
auf die Temperatur des Extraktionsbereiches, wird es über die
Leitung 4 in einen Extraktionsbereich (EXT.) geleitet,
in welchen man ebenfalls über
die Leitung 5 eine im Volumen der in diesen Bereich eingeleiteten
Menge des Produktes (P'2) gleichen Menge Furfural einleitet. Dieser
Bereich ist eine Extraktionskolonne, die eine aus Pallringen mit
einer vernünftigerweise
drei theoretischen Etagen gleichen Gesamteffizienz gebildete Kolonnenpackung
umfaßt.
Die Extraktion verläuft
im Gegenstrom, unter atmosphärischem
Druck und bei der Temperatur von 70°C. Man erhält ein Raffinat (R'1), welches man über die
Leitung 6 in den Dampf-Stripbereich
(D1) leitet, in welchem man am Kopfende das Furfural, welches über die
Leitung 8 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich
separiert, und am Fußende
ein Raffinat (Q'1), das zum Beispiel weniger als 5 ppm Furfural
enthält, das
einen Schwefelgehalt von 0,02 Gewichts-%, einen Zetanwert von 67,3,
einen Gewichtsgehalt an – schwefelhaltigen
oder nicht-aromatischen Verbindungen von 19,1, einen Gehalt an n-und Iso-Alkanen und
Naphthenen von 80,9 Gewichts-%, einen Stickstoffgehalt von 54 ppm
und eine Dichte bei 15°C
von 826,5 und welches in den Gasöl-Tank
(pool) eingeleitet werden kann. Aus diesem Extraktionsbereich gewinnt
man ebenso ein Extrakt (E'1) zurück,
welches man in einen Destillationsbereich (D2) gefolgt von einem
Dampf-Stripbereich einleitet, in welchen man am Kopfende das Furfural,
das über
die Leitung 10 zurückgewonnen
wird, mit Blick auf seine anschließende Rückführung in den Extraktionsbereich,
und am Fußende
ein praktisch kein Furfural mehr enthaltendes Raffinat (Q'2), welches
einen Schwefelgehalt von 0,14 Gewichts-%, einen Gewichtsgehalt an schwefelhaltigen
oder nicht aromatischen Verbdingungen von 87,2%, einen Stickstoffgehalt
von 800 ppm, einen Gehalt an n- und Iso-Alkanen und Napthenen von
12,8 Gewichts-% und eine Dichte bei 15°C von 1002,8 hat, separiert.
-
Die Beschickung C2 durchläuft die
gleiche Behandlung wie die Beschickung C1. Man gewinnt über die Leitung 2 ein
Produkt (P") mit einer Dichte bei 15°C von 888,1, welches 0,067 Gewichts-%
Schwefel, 44,6 Gewichts-% schwefelhaltige oder nicht aromatische
Verbindungen, 47,4 Gewichts-% n- und Iso-Alkane und Napthene und
527 ppm Stickstoff enthält.
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Der Zetanwert des Produktes (P")
liegt bei 43 und sein oberer Destillationspunkt liegt bei 400°C.
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Das über die Leitung 3 zurückgewonnene
Produkt (P''1) hat einen oberen Destillationspunkt von 230°C, und das über die
Leitung 4 Produkt (P" 2) hat einen unteren Destillationspunkt
von 230°C
und einen oberen Destillationspunkt von 400°C.
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Das nach der Extraktion erhaltene
Raffinat (R''1) wird über
die Leitung 6 in den Dampf-Strippbereich (D1) auf die gleiche
Weise wie das Raffinat (R'1) geleitet. Das am Fußende erhaltene Raffinat (Q''1)
enthält weniger
als 5 ppm Furfural zum Beispiel, 0,02 Gewichts-% Schwefel, einen
Zetanwert von 66,1, 17 Gewichts-% schwefelhaltiger oder nicht aromatischer
Verbindungen, 83 Gewichts-% n- und Iso-Alkanen und Natphene, 150
ppm Stickstoff und eine Dichte bei 15°C von 883,9.
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Das nach der Extraktion erhaltene
Extrakt (E''1) wird in den Destillationsbereich (D2) geleitet, gefolgt von
dem Dampf-Strippen. Das am Fußende
erhaltene Extrakt (Q''2) enthalt praktisch kein Furfural mehr, 0,12 Gewichts-%
Schwefel, 87,9 Gewichts-% schwefelhaltiger oder nicht aromatischer
Verbindungen, 900 ppm Stickstoff, 12,1 Gewichts-% von n- und Iso-Alkanen
und Naphtenen und eine Dichte bei 15°C von 985,3.
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Die Produkte Q'2 und Q''2 können über die
Leitungen 11 und 11b in einen von dem, in welchem
man die Ausgangsbeschickung eingeleitet hat, verschiedenen Wasserstoffentschwefelungsbereich
geleitet werden. Diese Wasserstoffentschwefelung wird in Anwesenheit
des Katalysators HR 306C unter Wasserstoffpartialdruck von 2,5 MPa
bei einer Temperatur von 330°C
mit einer Rückführung von
200 Litern pro Liter Beschickung und einer stündlichen Raumgeschwindigkeit
von 2,5 h-1 durchgeführt.
Am Ausgang dieser Wasserstoffentschwefelung erhält man ein Produkt mit einem
Schwefelgehalt von 0,2 Gewichts-%. Dessen andere Eigenschaften sind
praktisch unverändert.
Dieses Produkt kann mit Haushalt-Heizöl vermischt, das heißt, in das, was
der Fachmann den Haushalt-Heizöl-Pool
nennt, eingeleitet, werden.