DE69702818T2

DE69702818T2 - Verfahren zur Entfernung von korrosiven Zusammensetzungen aus einem Fluidstrom

Info

Publication number: DE69702818T2
Application number: DE69702818T
Authority: DE
Inventors: Sven Ivar Hommeltoft
Original assignee: Haldor Topsoe AS
Current assignee: Topsoe AS
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2017-05-31
Also published as: DK0815910T3; ZA975322B; JPH1057706A; ATE195436T1; EP0815910B1; DE69702818D1; DK172906B1; EP0815910A1; ES2151207T3; DK66996A; US5942654A; US5958350A; RU2191057C2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Entfernung von korrosiven Verbindungen aus einem Fluidstrom durch Extraktion des Stroms mit einem Extraktionsmittel bei erhöhten Temperaturen.

Hintergrund der Erfindung

Die Entfernung von korrosiven Verbindungen aus Fluiden erfolgt üblicherweise in großtechnischen Verfahren durch Absorption der Verbindungen in einem Extraktionsmittel. Um schwerwiegende Korrosionsprobleme zu vermeiden und um die Lebensdauer der Anlage zu verbessern, muß die in diesen Verfahren verwendete Anlage durch Auskleidungsmaterialien aus korrosionsbeständigem Material geschützt werden.
Auskleidungsmaterialien, die häufig in Extraktionsgefäßen eingesetzt werden, sind glasartige Glas- oder Polymermaterialien, wozu Teflon, PFA, PVDF und dergleichen gehören.
Wenngleich das Auskleidungsmaterial einem Korrosionsangriff bei erhöhten Betriebstemperaturen widerstehen kann, treten häufig Probleme auf, wenn die korrosiven Verbindungen durch die Auskleidung zu den umgebenden Stahlwänden der Anlage durchdringen.
Reaktoren zur Verwendung in dem Extraktionsverfahren, die ausschließlich aus Auskleidungsmaterial ohne einen stabilisierenden Stahlträger bestehen, sind nicht ausreichend mechanisch stabil, um dem Betriebsdruck zu widerstehen, der üblicherweise bei industriellen Extraktionsverfahren eingesetzt wird.
Infolgedessen erfordert die Behandlung von korrosiven Fluiden teure Legierungen für die Prozeßanlage und das Rohrleitungssystem.
Folglich ist es die allgemeine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Entfernung von korrosiven Verbindungen aus einem Fluidstrom bereitzustellen, durch welches ein Kontakt zwischen den korrosiven Verbindungen und dem Stahlkonstruktionswerkstoff bei hohen Temperaturen vermieden wird, welcher andernfalls eine starke Korrosion an dem Konstruktionswerkstoff verursacht.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen von korrosiven Verbindungen aus einem Fluidstrom bereitgestellt, umfassend die Schritte:
- in einer Extraktionssäule mit einem äußeren Stahlrohr und einem inneren Rohr aus korrosionsbeständigem Material mit einem offenen Einlaßende und einem offenen Auslaßende, welches koaxial und beabstandet zu mindestens dem oberen Teil des äußeren Rohres darin angeordnet ist, Einbringen des Fluidstroms und eines Extraktionsmittels bei erhöhter Temperatur am Einlaßende des inneren Rohres und Bewirken einer Extraktion der korrosiven Komponenten in dem Mischstrom aus dem Fluid und Extraktionsmittel;
- Einbringen eines Mantelstroms aus einem nichtkorrosiven Fluid in einen ringförmigen Raum, der zwischen der Wand des äußeren und des inneren Rohres ausgebildet ist, und dadurch Absorbieren von Mengen der korrosiven Verbindungen, die durch die Wand des inneren Rohres diffundieren, in dem Mantelstrom; und
- Leiten des Mantelstroms zum unteren Teil des äußeren Rohrs;
- Kühlen des Mischstroms am Auslaßende des inneren Rohrs durch Einbringen eines Kühlstroms in den Strom;
- Leiten des gekühlten Stroms zu dem unteren Teil des äußeren Rohres und Vereinigen des Stroms mit dem Mantelstrom;
- Entnehmen eines ausfließenden Stroms aus dem vereinigten, gekühlten Strom und dem Mantelstrom von dem unteren Teil des äußeren Rohres und Kühlen des ausfließenden Stroms;
- Gewinnen eines extrahierten Fluidstroms aus dem verbleibenden Teil des gekühlten, ausfließenden Stroms.
Vorzugsweise wird der Kühlstrom, der zum Kühlen des Mischstromes am Auslaßende des inneren Rohres verwendet wird, durch Zurückführen eines Teils des gekühlten, ausfließenden Stroms zu dem Auslaßende des inneren Rohres erhalten.
Der extrahierte Fluidstrom wird zweckmäßigerweise durch Phasentrennung des ausfließenden Stromes gewonnen.

Beschreibung der Erfindung

In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte und Merkmale der Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf die Abbildung offenbart, in welcher die einzige Figur ein vereinfachtes Fließdiagramm einer spezifischen Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens zum Entfernen von sauren, korrosiven Verbindungen in einem Produktstrom aus der säurekatalysierten Alkylierung von Kohlenwasserstoffen zeigt.
Die Entfernung der Säure in dem Kohlenwasserstoffstrom durch Extraktion mit heißem Wasser oder wäßriger Säure verursacht einen Korrosionsangriff der wäßrigen Säure an der Stahlanlage, welche für eine Korrosion bei erhöhter Temperatur sehr empfindlich ist.
Durch das Verfahren dieser Erfindung wird ein direkter physischer Kontakt zwischen dem heißen, korrosiven Medium und dem Konstruktionsstahl des Kontaktgefäßes vermieden.
Säure, die in dem ausfließenden Strom von säurekatalysierten Kohlenwasserstoff- Umwandlungsverfahren wie etwa der Isobutanalkylierung (als gelöste, freie Säure oder als Säurederivate wie beispielsweise Ester) vorhanden ist, kann durch Waschen mit Wasser entfernt werden. Die Wirksamkeit des Waschschrittes ist erhöht, wenn das Verfahren bei erhöhter Temperatur (50 bis 200ºC) durchgeführt wird. Die in dem Extraktionsverfahren gebildete, verdünnte, wäßrige Säure wird jedoch für Konstruktionsstähle zunehmend korrosiver, wenn die Temperatur ansteigt. Infolgedessen sind teurere Legierungen für die Anlage und das Rohrleitungssystem erforderlich.
Bezug nehmend auf die Figur wird ein heißer, säurehaltiger Kohlenwasserstoffstrom 1 in einem Extraktionsgefäß gemäß der Erfindung behandelt durch Leiten des Stromes 1 in das gepackte Bett 2 in dem inneren Rohr 4. Durch den Verteiler 6 wird Wasser zu dem Strom zugegeben. Nachdem er weiter durch das Bett hindurchgegangen ist, wird der heiße Mischstrom mit dem Kühlstrom 8 derart vermischt, daß der Mischstrom gekühlt wird, bevor er den Teil des gepackten Bettes verläßt, welcher von dem inneren Rohr umgeben ist. Der Kühlstrom 14 kann vorzugsweise ein gekühlter, ausfließender Strom von dem Verfahren sein. Auf diese Weise wird der Mischstrom gekühlt, bevor er mit dem äußeren Stahlrohr 10 in Kontakt kommt, welches das innere Rohr umgibt. Die verdünnte, wäßrige Säure wird von dem gekühlten, gewaschenen Kohlenwasserstoffstrom abgetrennt und ein Teil 16 von dem im wesentlichen säurefreien Strom wird verwendet, um den ringförmigen Raum 12 zwischen dem inneren Rohr 4 und den Stahlwänden des äußeren Rohrs 10 zu spülen. Dadurch werden korrosive Komponenten, die durch das innere Rohr 4 diffundieren, weggespült, was auch verhindert, daß der Strom, welcher das offene Ende des inneren Rohres verläßt, entlang der Außenseite des inneren Rohres in den heißen Bereich des Gefäßes zurückfließt, wo er andernfalls eine Korrosion verursachen könnte.
Ein Strom, der ein Reagenz umfaßt, welches im wesentlichen die Korrosivität des Mediums herabsetzt, kann ebenfalls zugegeben werden, um die Korrosion des Stromes weiter zu verringern. Bei der Entfernung von sauren Komponenten aus einem Kohlenwasserstoffprozeßstrom durch Waschen mit Wasser kann ein solches Reagenz ein alkalisches Material sein, welches die Säure neutralisiert.

Beispiel 1

Wirkung der Temperatur auf die Entfernung von Trifluormethansulfonsäure aus einem alkylierten Kohlenwasserstoffproduktstrom.
Die in diesem Beispiel verwendete Prozeßanlage war die gleiche wie die in der Figur veranschaulichte. Alkylat mit einem Gesamtgehalt an Trifluormethansulfonsäure (TfOH) von 33 ppm (Gew./Gew.) wurde durch Isobutanalkylierung unter Verwendung von Trifluormethansulfonsäure als Katalysator hergestellt, wie es ausführlicher in US 5,220,095 und US 5,245,100 beschrieben ist. Das Rohprodukt wurde mit Wasser in einem Verhältnis von ungefähr 1/l vermischt und durch ein 1/8" Hasteloy-Stahlrohr geleitet, das in ein Ölbad eingetaucht war (eingetauchtes Volumen: ungefähr 6 ml), und anschließend durch ein Wasserbad geleitet, um gekühlt zu werden, bevor der Strom durch ein Rückschlagventil geleitet wird, das verwendet wird, um den Druck zu regeln. Der Druck wurde auf 15 bis 20 bar gehalten. Die Tabelle 1 faßt die Reaktionsbedingungen zusammen mit den Säuregehalten zusammen, die in dem Alkylat nach der Behandlung vorgefunden wurden. Tabelle 1

Beispiel 2

Temperaturabhängigkeit der Korrosionsgeschwindigkeiten.

Proben aus 316 L Edelstahlrohrmaterial wurden gewogen und in verdünnte, wäßrige Trifluormethansulfonsäure bei verschiedenen Temperaturen zwischen 25 bis 150ºC über einen Zeitraum von 5 bis 7 Tagen eingetaucht. Jede Probe wurde anschließend mit Wasser gewaschen, getrocknet und erneut gewogen. Die Korrosionsgeschwindigkeit wurde aus dem Gewichtsverlust berechnet, wobei eine gleichmäßige Korrosion an der gesamten Oberfläche von jedem Stahlstück angenommen wurde.
Die folgenden Korrosionsgeschwindigkeiten wurden für 316 L berechnet: Tabelle 2

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von korrosiven Verbindungen aus einem Fluidstrom, umfassend die Schritte:

- in einer Extraktionssäule mit einem äußeren Stahlrohr und einem inneren Rohr aus korrosionsbeständigem Material mit einem offenen Einlaßende und einem offenen Auslaßende, das koaxial und beabstandet zu mindestens dem oberen Teil des äußeren Rohres darin angeordnet ist, Einbringen des Fluidstroms und eines Extraktionsmittels bei erhöhter Temperatur am Einlaßende des inneren Rohres und Bewirken einer Extraktion der korrosiven Komponenten in dem Mischstrom aus dem Fluid und Extraktionsmittel;

- Einbringen eines Mantelstroms aus einem nichtkorrosiven Fluid in einen ringförmigen Raum, der zwischen der Wand des äußeren und des inneren Rohres ausgebildet ist, und dadurch Absorbieren von Mengen der korrosiven Verbindungen, die durch die Wand des inneren Rohres diffundieren, in dem Mantelstrom und

- Leiten des Mantelstroms zum unteren Teil des äußeren Rohrs;

- Kühlen des Mischstroms am Auslaßende des inneren Rohrs durch Einbringen eines Kühlstroms in den Strom;

- Leiten des gekühlten Stroms zu dem unteren Teil des äußeren Rohres und Vereinigen des Stroms mit dem Mantelstrom;

- Entnehmen eines ausfließenden Stroms aus dem vereinigten, gekühlten Strom und dem Mantelstrom von dem unteren Teil des äußeren Rohres und Kühlen des ausfließenden Stroms;

- Gewinnen eines extrahierten Fluidstroms aus dem verbleibenden Teil des gekühlten, ausfließenden Stroms.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kühlstrom durch Zurückführen von zumindest einem Teil des gekühlten, ausfließenden Stroms erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der extrahierte Fluidstrom durch Phasentrennung des gekühlten, ausfließenden Stroms gewonnen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Fluidstrom einen Produktstrom von einer säurekatalysierten Alkylierung von Kohlenwasserstoffen umfaßt und die korrosiven Verbindungen einen Säurealkylierungskatalysator umfassen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mantelstrom durch Zurückführen eines. Teils des extrahierten Fluidstroms erhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das innere Rohr mit einem Festbett aus Füllstoffmaterial versehen ist.