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Verfahren zum Abtreiben flüssiger Kohlenwasserstoffe Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Abtreiben von. Gemischen tief- und hochsiedender flüssiger
Kohlenwasserstoffe, insbesondere von sog. Reichöl aus Benzin-, Benzol- und sonstigen
Gaswäschen. Dieses Reichöl, das bei der Gaswäsche auf wenige Hundertteile an den
zu gewinnenden Kohlenwasserstoffen angereichert ist, wird üblicherweise in einen
Abtreiber geschickt, in dem ihm Benzin, Benzol oder sonstige leichtflüchtige Stoffe
durch Abdestillieren bzw. Ausdampfen entzogen werden. Das von diesen Stoffen befreite
Armöl tritt heiß aus dem Abtreiber aus, wird, fast ausnahmslos unter Wärmeaustausch
zwischen Arm- und Reichöl, gekühlt und gelangt dann möglichst kalt wieder in die
Gaswäscher, um von neuem beladen zu werden.
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In ähnlicher Weise wird gearbeitet beim Entbenzinieren von Schmierölen,
um ihren Flammpunkt zu erhöhen, oder beim Entbenzinieren von Paraffin, überhaupt
bei Gemischen von vorwiegend hochsiedenden, zum kleineren Teil tiefersiedenden wasserunlöslichen
Flüssigkeiten.
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Um in Gaswäschen die Gase mit gutem Erfolg auswaschen zu können, benötigt
man gut gekühltes Armöl, das man meist nur auf wenige Hundertteile an Benzin, Benzol
u.dgl. anreichert. Um das hierbei entstehende Reichöl zu erhitzen, benötigt man
sehr viel einströmenden Abtreibedampf, wenn die Vorerhitzung, wie üblich, bis auf
wenig über 10o° C getrieben und die zu gutem Gaswascherfolg unerläßliche Ausblasung
bis auf praktisch o°/o des gelösten Stoffes erreicht werden soll. Eine große Menge
Ausblasedampf verlangt außerdem sehr viel Kühlwasser.
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Sollen z. B. aus z- bis al/2o/oigen Reichölen to t Benzin gewonnen
werden, so muß man 5io q.io t Reichöl erhitzen und 5oo-q.oo t Armöl abkühlen. Wegen
des sonst untragbar hohen Wärme- und Kühlwasserbedarfes muß man Wärmeaustauscher
anwenden. Fast ausnahmslos benutzt man mittelbar wirkende Röhrenerhitzer bzw. -kühler.
Diese sehr großen Vorrichtungen verteeren und asphaltieren sehr stark, da bekanntlich
der Gehalt der Schwel- und Kokereigase an Schwefelwasserstoff, Sauerstoff, Aldehydspuren,
Ketonspuren und Staub die Waschöle zum Absetzen neigen läßt. Entgegen der theoretischen
Möglichkeit, in Wärmeaustauschern dem
heißen Armöl fast die gesamte
zur Reichölerhitzung erforderliche Wärme entnehmen zu können, sind daher tatsächlich
außer den großen Wärmeaustauschern noch große Kühler zur Gewinnung kalten Armöls
und. große mittelbar wirkende Dampferhitzer zum Aufheizen des Reichöls erforderlich.
Diese Anlagen sind in Anschaffung und Betrieb kostspielig.
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Die Mehrzahl der Abtreibekolonnen arbeitet mit einer Eintrittstemperatur
des Reichöls, die unter oder bei 12o bis 13o° C liegt. Das Reichöl begegnet in der
Kolonne aufströmendem Dampf, der die Verdampfungswärme für die abzutreibenden Stoffe
aufbringen muß. Im allgemeinen herrscht daher in der Kolonne nur eine Temperatur
von rund ioo° C. Hierbei können nur die leichter flüchtigen Kohlenwasserstoffe ausgeblasen
werden, während erhebliche Anteile der höher, etwa zwischen i 5o° und i 8o° C, siedenden
Anteile im Armöl zurückbleiben. Infolgedessen hat das C51 nur eine unzulängliche
Auswaschwirkung.
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Um diesem Nachteil abzuhelfen, versucht man vielfach, das öl im unteren
Teil der Kolonne durch mittelbare Dampferhitzer zu überhitzen. Da aber das Armöl
wegen seiner großen Menge sich jeweils nur kurze Zeit im Bereich dieser Überhitzer
befindet, ist die Überhitzung nicht bedeutend. Auch der Versuch, in Bodenerhitzern
durch einströmenden Dampf die Temperatur zu erhöhen, hat im allgemeinen keinen großen
Erfolg, da der Dampf nicht genügend zur Wirkung kommt. Im allgemeinen herrscht daher
auch über dem Bodenerhitzer eine nur wenig über ioo° C liegende Temperatur, so daß
es trotz der genannten Hilfsmittel nicht gelingt, die höhersiedenden Anteile restlos
auszublasen.
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Völlig unzureichend ist das Ergebnis, wenn wasserhaltiges Reichöl
in die Kolonne gelangt, was öfter geschieht, weil insbesondere schwach ammoniakalisches
Wasser zur Emulsionsbildung mit dem Reichöl neigt und das Gas während der Wäsche
noch Dampf niederschlägt. Zusammen mit dem Reichöl in die Kolonne gelangendes Wasser
übt eine sehr schädliche Kühlwirkung in der gesamten Vorrichtung, Wärmeaustauscher,
Überhitzer, Abtreiber und Bodenheizkörper, aus und erniedrigt die Temperatur auf
ioo° C und darunter.
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In Anbetracht der großen zum Ausblasen benötigten Dampfmengen müssen
die Abtreibekolonnen und Kühlvorrichtungen sehr groß gehalten «-erden, um verhältnismäßig
geringe Benzinmengen zu gewinnen. Man hat daher versucht, derartige Reichöle, benzinhaltige
Paraffine und reichölhaltige Schmieröle in Rohrerhitzern durch Feuergase zu erhitzen.
Abgesehen davon daß in vielen Fällen Feuerungen und Benzingewinnungsanlagen in der
Nachbarschaft von Gaswäschen nicht zulässig sind, haben diese feuergeheizten Erhitzer
den großen Nachteil, daß sie, insbesondere bei Gaswaschölen, aus den bereits angegebenen
Gründen besonders schnell asphaltieren und verschmutzen. Wählt man sehr enge Rohre,
welche weniger verkoken, so erfordern sie viel Kraft zur überwindung des Gegendruckes.
Überdies leiden benzinhaltige Paraffine und reichölhaltige Schmieröle vielfach in
Farbe und Geruch, wenn man sie durch Feuererhitzer hindurchleitet.
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Alle diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß
man das Reichöl in einem druckfesten Gefäß mit direktem Dampf bis auf etwa die dem
Wasser-Dampf-Druck entsprechende Temperatur vorerhitzt, Kondenswasser mechanisch
abtrennt, und das erhitzte, entwässerte Kohlenwasserstoffgemisch durch ein im Bereich
des flüssigen Kohlenwasserstoffgemisches angeordnetes Abflußorgan abführt und nach
vorheriger Entspannung in die Abtreibekolonne eintreten läßt.
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In einem Druckgefäß nimmt das Öl bei dieser Behandlung so hohe Temperatur
an, daß man in der Kolonne nur noch geringe Dampfmengen anzuwenden braucht, die
fast ausschließlich als Spülmittel dienen, dagegen kaum noch zur Lieferung der Verdampfungswärme
benötigt werden.
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Verwendet man z. B. für die Ölerhitzung Dampf von io Atü, so nimmt
das Öl nahezu die Sättigungstemperatur des Dampfes, närnlich 185° C, an.
Enthalten nun ioß kg
Reichöl 2 % Benzin mit bis 185° C siedenden Anteilen,
so wird für die Verdampfung des Benzins nur ein Wärmeaufwand von 2 X ioo WE benötigt.
Die verbleibenden 98 kg Armöl kühlen hierbei nur um wenige Grade ab, so daß die
gesamte Kolonne heiß bleibt und die Abtreibung bei wesentlich höherer Temperatur
verläuft als bisher, was sehr vorteilhaft ist.
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Das neue Verfahren zeichnet sich mithin in der Hauptsache durch folgende
Vorteile aus: i. Für die Vorerhitzung wird nur wenig Dampf verbraucht; 2. die erforderliche
Spüldampfmenge ist sehr gering; 3. man benötigt nur kleine Kühler; 4. der Kühlwasserverbrauch
am Benzinkühler ist nur gering; . die Abtreibekolonnen haben kleinen Rauminhalt;
6. man braucht keinen Bodenerhitzer; 7. auch die hochsiedenden Anteile werden einwandfrei
ausgeblasen;
B. man erhält gut wirksames, ausgeblasenes Armöl; 9.
in der Vorerhitzung treten keine Asphaltierungen auf; to. die Anlage ist unempfindlich
gegen das Niederschlagen von Wasser in den Gaswäschen und gegen einen Wassergehalt
des Reichöls.
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Die Unempfindlichkeit gegen Wasser im Reichöl ist von besonderem Vorteil,
da man nunmehr einen sehr viel wirksameren Wärmeaustausch unter gleichzeitiger Vereinfachung
der nötigen Einrichtungen erzielen kann. Man kann nämlich das heiße Armöl in einem
Druckgefäß unter guter Verteilung im Gegenstrom zu kaltem Kühlwasser abkühlen, wobei
ein sehr guter Wärmeaustausch erzielt wird, um sodann das erhitzte Kühlwasser ohne
Druckentlastung in einem zweiten Druckgefäß im Gegenstrom durch kaltes Reichöl zu
pumpen, wobei das Reichöl erhitzt wird. Das so erhitzte Reichöl pumpt man in das
.der Dampfbehandlung dienende Druckgefäß, während das abgekühlte Wasser durch eine
Entspannungseinrichtung entnommen wird.
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Arbeitet man bei der Benzin- und Spüldampfniederschlagung mit Wassereinspritzung,
so kann man auch die Wärme des hierbei anfallenden warmen Kühlwassers zum Ersatz
eines Teils der Wärmeverluste benutzen, indem man es durch kaltes Reichöl hindurchpumpt.
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Der Verbrauch an Wärme und frischem, kaltem Kühlwasser ist bei dieser
Arbeitsweise sehr viel geringer als früher. Die Wärmestrahlungs--und Leitungsverluste
können wesentlich herabgesetzt werden. Die benötigten Pumpen haben nur geringen
Energiebedarf.
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Der unmittelbare Wärmeaustausch zwischen 01 und Wasser schaltet
die lästigen Störungen durch Asphaltierung und die Verwendung einer großen Zahl
von Rohren aus. Sollen Stoffen, wie Schmieröl, Paraffin, Teer und Destillaten, leichtsiedende
Anteile entzogen werden, so erfahren diese Öle keine Überhitzung und werden hinsichtlich
Farbe und Geruch nicht beeinträchtigt.
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Hat man Stoffe auszuwaschen, die ganz oder teilweise wasserlöslich
sind, so hängt die Anwendbarkeit des Verfahrens vom Verteilungsgleichgewicht dieser
Stoffe zwischen Wasser und Öl ab.
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Genau wie in solchem Falle das Dampf-und Wertstoffkondensat des Kühlers
wertstoffhaltiges Kondenswasser ergibt, das unter Umständen nicht ohne Verlust verworfen
werden darf, so ergibt der Reichölerhitzer hier wertstoffhaltiges Kondenswasser.
Weiter entnimmt das zum Anwärmen benutzte heiße Wasser Wertstoffe aus dem Reichöl.
Man kann das Wasser dann nur so lange und insoweit benutzen, als es seinerseits
nicht Wertstoffe an das Armöl wieder abgibt. Man hilft sich hierbei so, daß man
aus dem Kühlwasserkreis zeitweilig so viel Wasser entnimmt und von Wertstoffen befreit,
daß das Armöl keine schädlichen Wertstoffinengen aufnimmt.
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Genau wie in solchem Falle das Dampfkondensat aus dem Wertstoffkühler,
so muß verfahrensgemäß auch das Kondensat aus 'dem Reichölerhitzer vom Wertstoff
nach Bedarf befreit werden.
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Auf der Zeichnung sind zwei zur Durchführung des Verfahrens geeignete
Einrichtungen schematisch dargestellt, und zwar zeigen: Abb. r die Reichölerhitzung
und die Abtreibung der Kohlenwasserstoffe ohne Rück-. Sicht auf den Wärmeaustausch
zwischen Armöl und Reichöl und Abb. 2 die gleiche Einrichtung in Verbindung mit
Vorrichtungen zu einem durch Wasser vermittelten Wärmeaustausch zwischen Arm- und
Reichöl, bei dem der Austausch nicht durch Wände hindurch erfolgt.
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Bei der Einrichtung nach Abb. z drückt die Pumpe P1 das kalte Reichöl
in den Benzinkühler W, in dem es etwas vorgewärmt wird, und von dort in das Druckgefäß
r, in dem das Reichöl unter der Einwirkung von unmittelbarem Dampf erhitzt wird,
während es über Ringe R herabrieselt. Das aus dem Dampf niedergeschlagene oder vom
Reichöl mitgebrachte Wasser wird durch den Druckwasserauslaß K abgezogen. Das wasserfreie
flüssige C51 gelangt heiß durch den Druckauslaß hl in die Abtreibekolonne mit Benzinkühler
W.
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Bei Verwendung der Einrichtung nach Abb. 2 drückt die Pumpe P1 das
von der Gaswäsche kommende kalte Reichöl in .das Druckgefäß 3, und zwar im Gegenstrom
zum Kühlwasser, das in das Gefäß heiß eintritt. Hierbei wird das Reichöl weitgehend
vorerhitzt und gelangt daher mit einer so hohen Temperatur in das Druckgefäß z,
daß dort nur noch wenig Dampf aufgewendet zu werden braucht, um das Reichöl auf
die für das Abtreiben gewünschte Temperatur zu erhitzen.
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Das aus der Abtreibekolonne austretende heiße Armöl wird durch eine
Pumpe P2 in das Druckgefäß 2 gedrückt, in dem das Armöl im Gegenstrom seine Wärme
an das Kühlwasser abgibt, das heiß in das Druckgefäß 3 gepumpt wird, um dort das
kalt von der Gaswäsche kommende Reichöl anzuwärmen. Die Pumpe 3 entnimmt das kalte
Wasser unmittelbar vom Druckgefäß 3 oder auch aus einem Vorratsbehälter. Das im
Druckgefäß 2
abgekühlte Armöl gelangt über den Ölauslaß h2 zu den
Gaswäschen.
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Die Druckgefäße z und 3 können waagerecht, geneigt oder senkrecht
angeordnet werden.