DE966390C

DE966390C - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung fluessiger Kohlenwasserstoffe mit Adsorbiermitteln in gegenlaeufiger Bewegung

Info

Publication number: DE966390C
Application number: DES29337A
Authority: DE
Inventors: Ernest Aaron Bodkin; Joe Edward Penick
Original assignee: Socony Mobil Oil Co Inc
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1951-07-17
Filing date: 1952-07-17
Publication date: 1957-08-01
Also published as: GB770391A; US2749290A; GB770392A; FR1074553A

Description

AUSGEGEBEN AM L AUGUST 1957

s 29137 ivcj 23b

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten mit körnigen Feststoffen oder von körnigen Feststoffen mit Flüssigkeiten, und zwar insbesondere von flüssigen Kohlenwasserstoffen, wie Schmierölen und niedrigersiedenden Erdölfraktionen mit geringem Asphaltgehalt mit festen Adsorbiermitteln zwecks Entfernung geringer Mengen von Verunreinigungen. Sie ist auch auf Verfahren zum Waschen von Adsorbiermitteln zwecks Wiedergewinnung des flüssigen Stoffes, auf Verfahren zur Trennung von Flüssigkeiten durch Adsorption, auf die Lösungsmittelextraktion und auf andere Verfahren anwendbar, bei denen flüssige Kohlenwasserstoffe^mit einem festen Adsorbiermittel behandelt werden.

Typische ölbehandlungsverfahren, für welche die Erfindung insbesondere gedacht ist, sind die Entfärbung, Neutralisation, Entfernung suspendierter kolloidaler oder gelöster Verunreinigungen, wie beispielsweise Kohle oder sauerstoff- und stickstoffhaltiger Verunreinigungen oder anderer harzbildender Verbindungen, und die Verbesserung der emulsionsverhinderndien Eigenschaften des Öls.

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Bei fortlaufenden Perkolierverfahren wird ein Adsorbiermittel von makroskopischer Korngröße in Form einer Säule durch eine Behandlungszone gegenläufig zu dem flüssigen Kohlenwasserstoff nach unten bewegt. Hierbei werden auf dem Adsorbiermittel kohlehaltige Verunreinigungen abgelagert, die seine Wirksamkeit herabsetzen. Das verbrauchte Adsorbiermittel durchläuft dann eine Ölabscheidungs-, Wasch-, Trocken- und Abbrennstufe und wird schließdich in die Behandlungszone zurückgeführt. Die Erfindung betrifft insbesondere die Betriebsweise des Behandlungsgefäßes beim fortlaufenden Perkolierverfahren. Sie ist auch teilweise auf das Auswaschen des Adsorbiermittels anwendbar.

Es hat sich herausgestellt, daß die gegenläufige Perkolation flüssiger Kohlenwasserstoffe durch eine abwärts sinkende Adsorptionsmittelsäule wesentlich wirksamer und wirtschaftlicher ist als die früher üblichen Perkolations- und Kontaktfiltrierverfahren, wenn es gelingt, einen wirklich guten Kontakt zwischen Flüssigkeit und Adsorbiermittel herzustellen. Trotzdem hat sich diese Verfahrens art infolge der damit verbundenen technischen Sehwierigkeiten bisher nicht durchgesetzt. In Gefäßen von großem Querschnitt und großer Höhe, wie sie in großtechnischen Anlagen benötigt werden, neigen das abwärts strömende Adsorptionsmittel und das aufwärts strömende Öl zur Kanalbildung. Der Aufrechterhaltung eines stetigen Ädsoirptionsmittelstromes stellt sich die Schwierigkeit entgegen, daß das Adsorptionsmittel dazu neigt, die Zu- und Abführungsleitungen zu verstopfen. Ein weiteres Problem besteht darin, das Austreten des behandelten Öles aus der Adsorbiermittelsäule und die Zuführung von frischem Adsorbiermittel zu der Säulenoberfläche so durchzuführen, daiß kein frisches Adsorbiermittel von dem abfließenden, behandelten Öl mitgerissen wird.

Zweck der Erfindung ist die Überwindung dieser Schwierigkeiten.

Das allgemeine Verfahren, die Vorrichtung und die Art und Porenstruktur des Adsorptionsinittels, auf die die vorliegende Erfindung besonders anwendbar ist, sind in der deutschen Patentanmeldung S 29336 IVd/23b beschrieben, während die deutsche Patentanmeldung S 29335 IVd/23b sich mit der besonderen Art der Abführung des Adsorbiermittels aus dem Behandlungsgefäß und der dazu dienenden Vorrichtungen beschäftigt. Die vorliegende Erfindung hat in erster Linie die Art der Zuführung des Adsorbiermittels zum Behandlungsgefäß und die Bedingungen zum Gegenstand, die den optimalen Kontakt zwischen Feststoffsäule und Flüssigkeit im Behandlungsgefäß schaffen. In der Zeichnung ist

Fig. ι ein Aufriß einer bevorzugten Auisführungsform der Erfindung, teilweise im Querschnitt, Fig. 2 ein waagerechter Querschnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 ein waagerechter Querschnitt . einer abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung in einer Ebene, die der Ebene 2-2 in Fig. 1 entspricht, Fig. 4 ein Aufriß einer weniger bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, teilweise im Schnitt,

Fig. 5 ein Aufriß einer abgeänderten Ausführungsform des oberen Teiles der Vorrichtung nach Fig. i, teilweise im Schnitt und

Fig. 6 ein Querschnitt nach Linie 8-8 in Fig. 5. Sämtliche Zeichnungen sind sehr schematisch ausgeführt.

Das in Fig. 1 dargestellte Behandlungsgefäß 10 ist in allen seinen Einzelheiten, soweit diese nicht die Zufuhr des frischen Adsorbiermittels und die Ableitung des behandelten Öles betreffen, in den deutschen Patentanmeldung S 29336 IVd/23b und Patentanmeldung S 29335 IVd/23b beschrieben. Über dem Behandlungsgefäß befindet sich eine Speiseleitung 12 für das Adsorbiermittel, die von einem nicht dargestellten Vorratsbehälter kommt und unten auf dem Boden eines zylindrischen Auffanggefäßes 13 endet, dessen Durchmesser wesentlich größer als der der Speiseleitung ist, so daß für die Aufnahme der aus senkrechten Schlitzen 15 im unteren Teil der Speiseleitung 12 austretenden Adsorbiermittelteilchen ein Ringraum 14 gebildet wird. Eine Gleitbuchse 16, die durch ein Seil mittels einer Kurbel 17 betätigt wird, dient zur Einstellung der freien Schlitzfläche für den Austritt von Adsorbiermittel aus der Speiseleitung 12. Eine Anzahl von Rohren 18 mündet durch den Boden des Auffangbehälters 13 an Stellen, die um die Speiseleitung 12 herum einen mit dieser koaxialen Ring bilden. Diese Rohre laufen abwärts durch die Decke des Behandlungsgefäßes 10 und reichen mit ihren unteren Enden bis in eine Ebene im Oberteil desselben. Am unteren Ende eines jeden Rohres 18 ist mittels Laschen 21 ein beiderseitig offenes Rohr 20 aufgehängt, das einen wesentlich größeren Querschnitt als das Rohr 18 hat. Die Rohre 20 liegen mit ihren unteren Enden in einer gemeinsamen Ebene innerhalb des Oberteils des Behandlungsgefäßes 10, die beträchtlich unter dem ölsammelkanal 22 und dem Auslaßrohr 23 und beträchtlich über der Oberfläche der Adsorbiermittelsäule 55 liegt. Der ölsammelkanal 212 kann oben offen sein und ist seitlich mit zwei waagerechten, senkrecht übereinanderliegenden Reihen von Bohrungen 25 versehen. Mit seiner Bodenfläche liegt der ölsammelkanal an seinem geschlossenen Ende auf einer Konsole 26 auf, und an seinem anderen Ende wird er durch einen Sammelbehälter 27 abgestützt. Die Anordnung des ölsammelkanals im Behandlungsgefäß ist aus der Fig. 2 im Zusammenhang mit Fig. ι ersichtlich. Das Auslaßrohr 23 mündet durch die Gefäßwandung in den Sammelbehälter 27. Bei der Anwendung des Verfahrens auf die Entfärbung von Schmierölen mit Fullererde strömt das behandelte Öl von der Oberfläche der Adsorbiermittelsäule 55 durch die ölschicht 56 nach oben. Auf diese Weise wird ein Absetzen aller etwa von der Flüssigkeit mitgerissener Adsorbiermittelteilchen bewirkt, und das behandelte öl verläßt das Behandlungsgefäß durch das Auslaßrohr 23 praktisch frei von mitgerissenen Teilchen.

Die Rohre 20 reichen bis unter die Oberfläche der ölsäule 56, und das Öl steht in ihrem Innern auf dem gleichen Spiegel wie außen. Durch die Rohre 18 wird frisches Adsorbiermittel mit einer Geschwindigkeit eingeschüttet, die durch die öffnung der Schlitze 15 so geregelt wird, daß die Teilchen frei durch den leeren Oberteil der Rohre 20 in das öl fallen. Hierdurch wird das Adsorbiermittel vom öl benetzt, und die in ihm enthaltene Luft wird verdrängt und entweicht nach oben durch die Rohre 20 und das Lüftungsrohr 11. Das benetzte und entgaste Adsorbiermittel tritt aus den Rohren 20 erheblich über der Oberfläche der Adsorbiermittelsäule 55 aus und setzt sich auf dieser ab. Die Abführung des verbrauchten Adsorbiermittels ist in der deutschen Patentanmeldung S 29335 IVd/23 b beschrieben.

Die Durchsatzgeschwindigkeit des Adsorbiermittels wird je nach der gewünschten Entfärbung ao des Öles eingestellt. Hat man das erforderliche Verhältnis der Durchsatzgeschwindigkeiten von Adsorbiermittel und öl ermittelt und die Durchsatzgeschwindigkeit des Öles eingestellt, so läßt sich die erforderliche Adsorbiermitteldurchsatzgeschwindigkeit berechnen, und die Buchse 16 wird entsprechend eingestellt. Der Ringraum 14 dient dabei nur als unveränderliche Drosselvorrichtunig für die einmal eingestellte Adsorbiermittelzufuhr. Die Geschwindigkeit der Adsorbiermittelbewegung durch die Säule 55 und die Höhe der letzteren wird sodann von Hand oder selbsttätig in der in der genannten Patentschrift beschriebenen Weise durch das Ventil 39 derart eingestellt, daß der Spiegel der Adsorbiermittelsäule nur wenig schwankt und mehr als 7,5 cm, vorzugsweise mehr als 15 cm unter den unteren Enden der Rohre 20 liegt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung muß das Adsorbiermittel frei durch die Rohre 20 und den unteren Teil der Ölsäule 56 auf die Adsorbiermittelsäule 55 fallen. Das Adsorbiermittel gelangt dann durch die Säule und die Ableitungsrohre 37 unter Bedingungen, unter denen es die kontinuierliche Phase bildet, d. h., die Adsorbiermittelteilchen berühren sich und liegen aufeinander, und das öl füllt- die Zwischenräume zwischen den Adsorbiermittelteilchen. Es fällt auch in den Rahmen der Erfindung, das Adsorbiermittel vom Boden der Säule in Strömen abzuleiten, in denen das öl die kontinuierliche Phase bildet, oder wenigstens unter Bedingungen, bei denen die Strömung turbulent ist und den Strömungsgesetzen für solche Ströme folgt, in denen nicht die körnige, sondern die flüssige Phase vorherrscht.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage ist die bevorzugte Aüaführungsform, kann jedoch im Rahmen der Erfindung abgeändert werden. So braucht beispielsweise in Gefäßen von verhältnismäßig kleinem Querschnitt mit nur einem Rohr 20 gearbeitet zu werden. Ferner kann es bei Behandlungsgefäßen von großem Durchmesser zweckmäßig sein, die Adsorbiermittelsäule durch senkrechte Scheidewände in Sektoren aufzuteilen und jedem Sektor ein od<*r mehrere Rohre 20 zuzuordnen. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt, in der die senkrechten Scheidewände 70 und 71 sich über die ganze Höhe der Säule oder auch nur durch deren oberen oder unteren Teil erstrecken können. Ein Beispiel erner abgeänderten Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Hier wird die Zufuhr des frischen Adsorbiermktels aus der Speiseleitung 12 in das senkrechte Rohr 20 durch ein' Ventil 80 geregelt. Das Rohr 20 ragt in diesem Falle durch die Decke des Behandlungsgefäßes 10 hindurch. In dem Rohr 20 ist kurz unterhalb des Ventils 80 ein Lüftungsstutzen 84 vorgesehen. Das Adsorbiermittel wird vom Boden des Gefäßes, durch Leitunigen 85 abgezogen, in denen sich Drosselkanäle 86 befinden, welche die Abflußgeschwindigkeit konstant halten. Das Steigen oder Fallen des Spiegels der Adsorbiermittelsäule bewirkt vermittels des Schwimmers 87, du Regler 82 und 83 und des Motors 61 eine Herabsetzung bzw. Erhöhung der Adsorbiermittelzufuhr, wodurch der Spiegel praktisch konstant gehalten wird. Die ölzufuhr bei dieser Ausführungsform ist im Zusammenhang mit Fig. 6 der deutschen Patentanmeldung S 29336 IVd/23b beschrieben. Im Oberteil des Behandlungsgefäßes sammelt sich die Flüssigkeit in einer ringförmigen Rinne, die durch eine Winkelschiene 93 gebildet wird. Das go Ventil 80 kann ein Schieber- oder NadeLventil sein, und zwar vorzugsweise ein solches, das eine symmetrische öffnung innerhalb des Rohres 20 bildet. Ein für diesen Zweck geeignetes regelbares Ventil kann eine Irisblende besitzen, wie es beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 458 162 beschrieben ist. Bei dieser Ausführungsiorm wird die Einstellung des Adsorbiermittelstromes an der Eintrittsseite des trockenen Adsorbiermittels vorgenommen, während das feuchte Adsorbiermittel unten mit konstanter Geschwindigkeit abgezogen wird. Gewünschtenfalls kann die Ableitungsvorrichtung für das Adsorbiermittel ähnlich wie in Fig. ι mit einem festen Drosselkanal an Stelle des Ventils 39 ausgebildet sein. Hat sich einmal die Strömungsgeschwindigkeit durch die feste Austrittsöffnung auf einen gleichbleibenden Wert eingestellt, so bleibt der Abstrom vom Boden der Adsorbiermittelsäule stetig und gleichmäßig, und die Regelung der Höhe der Adsorbiermittelsäule no erfolgt einfach und genau am trockenen Einlaßstrom des Adsorbiermittels.

Eine abgeänderte Ausführungsform der Zufuhr von frischem trockenem Adsorbiermittel zu den Rohren 20 ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Bei dieser Anordnung reicht die Speiseleitung 12 in den Oberteil des Behandlungsgefäßes. Das Rohr 20 hat ringförmigen Querschnitt und wird in dem Behälter durch Schienen 106 festgehalten. Das aus den Schlitzen 15 austretende Adsorbiermittel wird durch eine kegelstumpfförmige Leitplatte 105 zerstreut, die mit ihrer Unterkante über dem oberen Rand des Rohres 20 endet. Gewünschtenfalls kann die Außenwand des Rohres 20 ein kleines Stück über den unteren Rand der Leitplatte 105 nach oben ragen, um den Übertritt von Teilchen über

den Außenrand des Rohres 20 zu verhindern. In seinem oberen Teil wird das ringförmige Rohr 20 in Höhe des Flüssigkeitsspiegels, der Säule 56 an mehreren Stellen von Querrohren 110 durchsetzt, um den Durchtritt von Flüssigkeit aus dem von dem Rohr 210 eingeschlossenen Raum, zu den Austrittsrohren 23 zu ermöglichen.

Je nach der Art der vorzunehmenden Behandlung, des Kohlenwasserstoffes, des Adsorptionsmittels, der Bauweise und Größe der Anlage können die Betriebsbedingungen recht unterschiedlich sein, ©ie Einhaltung gewisser Grenzwerte ist jedoch wesentlich.

Der Zweck der Rohre 20 ist die fortlaufende ununterbrochene Beschickung der Adsorbiermittelsäule, ohne daß Teilchen von dem abfließenden Ölstrom mitgerissen werden. Das Adsorbiermittel enthält in trockenem Zustande Gas und ist verhältnismäßig leicht und wird daher leicht von den ao aufwärts fließenden ölströmen nach oben mitgenommen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hält das öl seinen Spiegel in dem unteren Teil der Rohre 20 ein, aber im Gegensatz zu dem übrigen Teil der ölsäule 56 hat die Flüssigkeitssäule innerhalb der Rohre 20 keine aufwärts gerichtete Geschwindigkeitskomponente. Daher setzt sich das trockene Adsorbiermittel leicht in der innerhalb der Rohre befindlichen Flüssigkeitssäule ab, und das eingeschlossene Gas wird durch Flüssigkeit verdrängt. Dieses Gas soll durch die Rohre 20 und nicht durch die das Rohr umgebende Flüssigkeitssäule hindurch abgeführt werden, da sonst Wirbelbildung in der Flüssigkeit hervorgerufen wind. Daher muß das Austrittsende der Rohre 20 wenigstens 15, vorzugsweise 45 bis 90 cm, unterhalb des Spiegels der Flüssigkeitssäule 56 liegen. Läßt man das Adsorbiermittel in die Rohre 20 in so großer Menge ausströmen, daß es darin eine zusammenhängende Säule bildet, so. steigt das Öl durch diese Säule bis zu einer Höhe oberhalb des normalen Spiegels auf, was zur Verstopfung der Rohre mit nassem Adsorbiermittel führt. Deshalb muß die Adsorbiermittelzufuhr zu den Rohren 20 so gedrosselt werden, daß das Adsorbiermittel frei durch den oberen leeren Teil der Rohre fällt und dann frei durch die in dem unteren Teil der Rohre befindliche Flüssigkeitssäule absinkt. Die Adsorbiermittelzufuhr zu den Rohren 20 und die Durchsatzgeschwindigkeit in deren oberem Teil muß daher unterhalb der Absetzgeschwindigkeit der Teilchen im unteren Ende der Rohre und in dem darunter befindlichen Teil der Flüssig <©itsbi'ule gehalten werden. In den weitesten Grenzen *n"P die Adsorbiermittelzufuhr unterhalb des Wertes. 55

I — F

liegen, wobei U die Adsorbiermittelzufuhr in m³ (bezogen· auf das trockene Schüttelvolumen) pro Stunde je m² des waagerechten Querschnitts der Rohre 20, Z die Viskosität des flüssigen Kohlenwasserstoffs unter den Verhältnissen im Behandlungsbehälter und insbesondere im unteren Teil des Rohres 20 in Centipoisen ist und unterhalb etwa 560 Centipoisen liegen soll, D die mittlere Korngröße der Adsoibiermiittelteilchen in cm ist und mehr als etwa 0,25 mm betragen soll, 6 α die Schüttdichte des trockenen Adsorbiermittels in g/cm³, F der Anteil von Hohlräumen an dem Schüttvolumen des Adsorbiermittels ist und zwischen 0,30 und 0,5 ς liegen soll, Si die Dichte des flüssigen Kohlenwasserstoffes in g/cm³ unter den Verhältnissen im Behandlungsgefäß und insbesondere innerhalb des unteren Teils des Rohres und S_T die wahre Dichte des trockenen Adsorbiermittels in g/cm³ ist. Vorzugsweise soll die Adsorbiermittelzufuhr zu jedem der Rohre 20 annähernd der Gleichung

20 940 Z)²

\i-F) V Sr

entsprechen. Da die oberen Teile der Rohre 20 nicht mit einer kompakten Masse von Adsorbiermitteln gefüllt sind, ist in den Rohren genügend Raum für das Aufsteigen des verdrängten Gases vorhanden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, den senkrechten Abstand zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und den oberen Enden der Rohre 20 oder einem an diesen angebrachten Entlüftungsrohr auf weniger als 90 cm und vorzugsweise weniger als 45 cm zu beschränken.

Die benetzten Teilchen setzen sich vom unteren Ende der Rohre 20 durch die Flüssigkeitssäule 56 auf die Oberfläche der Adsorbiermittelsäule 55 ab. Das Adsorbiermittel neigt dazu, sich auf der Oberfläche der Adsorbiermittelsäule unter jedem Rohr 20 anzuhäufen, besonders wenn die Enden der Rohre nahe über der Säulenoberfläche liegen. Um eine Drosselung des Adsorbiermittelstromes durch diese Haufen und schließlich eine völlige Verstopfung der Rohre 20 zu verhindern, sollen die unteren Enden der Rohre 20 mehr als 7V2 cm, vorzugsweise mehr als 15 cm und zur Erzielung der besten Arbeitsbedingungen sogar 45 bis 90 cm über der Oberfläche der Adsorbiermittelsäule liegen. Andererseits sollen die unteren Enden der Rohre 20 auch mehr als 7V2, vorzugsweise mehr als 15 cm, und am besten 45 bis 90 cm unter dem Spiegel der ölsäule 56 liegen. Um die Flüssigkeitsgeschwindigkeiten in der ölsäule 56 so niedrig wie möglich zu halten, sollen die Rohre 20 im Rahmen der oben angegebenen Grenzen so wenig vom Gefäßquerschnitt wie möglich einnehmen. Die Weite eines jeden Rohres macht nur einen kleinen Bruchteil des Querschnitts des Behandlungsgefäßes aus, aber jedes Rohr soll eine Weite von mehr als 7V2, vorzugsweise mehr als 15 cm, besitzen. In jedem Falle macht die Summe der Querschnittsflächen aller Rohre 20 im allgemeinen weniger als % des Querschnitts der ölsäule 56 aus.

Bei verhältnismäßig hohen ölgeschwindigkeiten können geringe Mengen von Adsorbiermittelteilchen in den ausfließenden ölstrom mitgerissen werden. Jedenfalls soll aber die Mitnahme von Adsorbiermitteln weniger als 1,7 g je Liter des flüssigen Produktes betragen. Dies kann. erreicht

werden, wenn das folgende Verhältnis eingehalten wird:

H =

(1,63 log 0,584 R —log 0,6 — 2,78) Z

worin H der senkrechte Abstand zwischen der Oberfläche der Adsorbiermittelsäule und dem Spiegel der ölsäule 56 in m ist und im Bereich von 1,8 bis 2^45 m liegt, R die Durchsatzgeschwindigkeit des Öles innerhalb der ölsäule 56 in m³ pro Tag je m² der waagerechten Querschnittsfläche der Flüssigkeitssäule, Z die Viskosität des Öls unter den in der ölsäule 56 herrschenden Bedingungen ist und im Bereich von 0,2 bis 500 Centipoisen liegt und D der mittlere Teilchendurchmesser des Adsorbiermittels in cm ist und im Bereich 'von 0,0147 bis 0,47 cm liegt, während Sa, S_L, S_T und F die oben angegebenen Bedeutungen haben.

Die Arbeitsbedingungen in dem Behandlungsgefäß können Temperaturen zwischen der Außentemperatur und 370⁰ und Drucke in der Nähe des atmosphärischen Drucks sein. Das Durchsatzverhältnis von Adsorbiermittel und flüssiger Charge hängt von dem Grad der gewünschten Entfärbung oder anderweitigen Behandlung ab. Im allgemeinen fällt das Volumenverhältnis von Öl, gemessen bei 15,6°, zu Adsorbiermittel (Schüttdichte) in den Bereich von 0,3 bis 30.

Die Durchsatzgeschwindigkeit des Öls durch das Behandlungsgefäß soll etwa 15 bis 600 cm je Stunde, und vorzugsweise 30 bis 300 cm je Stunde betragen, bezogen auf das öl bei Behandlungstemperatur und freien Querschnitt des leeren Be- handlungsgefäßes. Jedenfalls darf die ölgeschwindigkeit nicht so hoch sein, daß sie die abwärts gerichtete Strömung der Adsorbiermittelteilchen stört. Obwohl eine gewisse Ausdehnung der Adsorbiermittelsäule durch den ölstrom zulässig ist, müssen ölgeschwindigkeiten vermieden werden, bei denen Adsorbiermittelteilchen nach oben durch die Behandlungszone mitgerissen werden, da hierdurch eine echte gegenläufige Berührung von öl und Adsorbiermittel verhindert wird und dieWirksamkeit des Verfahrens leidet.

Im allgemeinen berühren sich die Adsorbiermittelteilchen, wenn sie als Säule nach unten sinken, so daß man in diesem Teil der Behandlungszone das Adsorbiermittel als die kontinuierliche Phase betrachten kann, während oberhalb des Spiegels der Adsorbiermittelsäule das öl die kontinuierliche Phase bildet. Um die Adsorbiermittelsäule unter den obengenannten Bedingungen zu halten, soll die Durchsatzgeschwindigkeit des flüssigen Kohlenwasserstoffs innerhalb der Adsorbiermittelsäule unter einem Höchstwert von

11810Z)²

Z-F) \\

liegen, worin V die Durchsatzgeschwindigkeit des Öls in m je Stunde, bezogen auf den Querschnitt des leeren Behandlungsgefäßes, ist und die übrigen Veränderlichen die oben angegebenen Bedeutungen haben. Vorzugsweise soll die Durchsatzgeschwindigkeit geringer sein als

V =

5 905 D*

Im allgemeinen soll die ölviskosität weniger als 500 Centipoisen betragen, und für gewöhnlich wird eine Viskosität von etwa 5 Centipoisen bevorzugt.

Die senkrechte Länge der Adsorbiermittelsäule in der Behandlungszone soll mehr als 1,50 m und vorzugsweise zwischen 3 und 15 m betragen. Die Erfindung kann auch zum Waschen des verbrauchten Adsorbiermittels durch fortlaufende Perkolation angewandt werden, wobei eingeschlossenes öl aus der absinkenden Adsorbiermittelsäule mittels eines aufwärts strömenden Lösungsmittels, wie beispielsweise Schwerbenzin, Tetrachlorkohlenstoff, Schwefelkohlenstoff oder n-Heptan ausgewaschen wird. Hierbei liegen natürlich die Arbeitstemperaturen etwas niedriger.

Etwas von dem öl wird zusammen mit dem Adsorbiermittel abgeführt. Es wurde festgestellt, daß bei hohen turbulenten Strömungsgeschwindigkeiten in den Ableitungsrohren die Flüssigkeit die ununterbrochene Phase bildet oder die Strömung jedenfalls nach den Gesetzen verläuft, die unter diesen Umständen zu erwarten sind. Andererseits bildet bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten der feste Stoff die kontinuierliche Phase. Die Strömungskapazität eines gegebenen Rohres ist nun beträchtlich höher, wenn sich das öl im Ableitungsstrom in der kontinuierlichen Phase befindet, als wenn sich das Adsorbiermittel in der kontinuierlichen Phase befindet. Infolge des sehr großen Unterschiedes in den Strömungskapazitäten eines gegebenen Ableitungsrohres oder einer öffnung unter diesen beiden Bedingungen ist es praktisch unmöglich, das Maß der Adsorbiermittelabführung im Grenzgebiet genau einzustellen, wenn nicht flüssigkeitsdichte Schaufelventile (s, 39) in dem Auslaß 51 verwendet werden. Bei Schieber- oder Nadelventilen muß man die Geschwindigkeit des Austrittsstromes so einstellen, daß sie weit unter oder weit über der Grenzgeschwindigkeit liegt, bei der die ununterbrochene Phase von den festen Teilchen zur Flüssigkeit übergeht. Jedenfalls ist es vorteilhaft, die Geschwindigkeit des feuchten Adsorbiermittels in jedem der Rohre 37 unter etwa 1065 1 je Stunde je Quadratmeter Rohrquerschnitt zu beschränken, bezogen auf ölfeuchtes Adsorbiermittel ausschließlich zwischen den Teilchen frei entfernbarer Flüssigkeit.

Als Ausführungsbeispiel wurde eine Vorrichtung nach Fig. 1 gebaut. Das Behandlungsgefäß hatte einen Durchmesser von 2,44 m. Die Höhe der Adsorbiermittelsäule über der Scheidewand 30 betrug iao etwa 5,2 m. Die Tiefe der Flüssigkeitsschicht unterhalb der Adsorbiermittelsäule betrug etwa 37 cm, und die Schicht des behandelten Öls über der Adsorbiermittelsäule war etwa 90 cm hoch. Das Adsorbiermittel wurde durch sechs Rohre 20 von 45 cm Länge und 23 cm lichter Weite zugeführt.

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Die Rohre i8 hatten eine Weite von 25,4 mm. Der ölsammelkanal 22 wurde weggelassen, und das ölaustrittsrohr 23 befand sich 15 cm unterhalb der Oberenden der Rohre 20. Die Oberfläche der Adsorbiermittelsäule wurde etwa 45 cm unter den Unterenden der Rohre 20 gehalten.

In der Scheidewand 30 befanden sich 115 Düsen 33, deren Mittelpunkte 20 cm voneinander entfernt waren und deren Drosselöffnungen einen

to Innendurchmesser von 2,18 mm hatten. Das Adsorbiermittel wurde durch neunundzwanzig Ableitungsrohre von 5 cm lichter Weite abgeleitet. Bei einem typischen Arbeitsgang wurde ein Gemisch aus gleichen Raumteilen eines mittleren Schwerbenzins und eines nach dem Duo-Sol-Verfahren behandelten Brightstock-Öls aus Mid-Continent-Rohöl mit einer anfänglichen Farbe von 100 Lovibond dem Behandlungsgefäß durch das Rohr 36 mit einer Geschwindigkeit von 102 m³ pro Tag zugeführt. Die Durchsatzgeschwindigkeit des Öls in der Adsorbiermittelsäule betrug etwa 90 cm je Stunde. Die Behandlungstemperatur war 25°, der Druck etwa Atmosphärendruck und die ölviskosität bei den im Behandlungsgefäß herrschenden Bedingungen etwa 5,2 Centipoisen. Das behandelte Öl, welches durch das Auslaßrohr 23 abgeleitet wurde, war praktisch frei von Adsorbiermittiel und besaß eine Farbe von 44Lovibond..Als Adsorbiermittel diente Fullererde mit einer Korngröße von 1,078 bis 0,542 mm. Die Durchsatzgeschwindigkeit des Adsorbiermittels betrug 250 kg je Stunde, was etwa 72 g Adsorbiermittiel je kg Öl entspricht. Etwa 520 1 öl je Stunde wurden aus dem verbrauchten Adsorbiermittel abgeschieden und in das Behandlungsgefäß zurückgeführt. Das Adsorbiermittel wurde gewaschen, getrocknet, regeneriert und mit seiner ursprünglichen Aktivität in das Behandlungsgefäß zur Wiederverwendung zurückgeleitet.

Claims

PatentAnsprüche:

i. Verfahren zur Erzielung eines guten Kontaktes zwischen den Teilchen einer sich abwärts bewegenden Adsorbiermittelsäule und durch die Säule aufwärts strömenden Kohlenwasserstoffen innerhalb des gesamten Säulenquerschnittes und zur Verminderung des Mitreißens fester Adsorfoiermittelteilchen mit dem abströmenden öl, dadurch gekennzeichnet, daß man das behandelte, aus dem oberen Ende der Adsorbiermittelsäule austretende öl an einer so hoch über der Oberfläche der Adsorbiermittelsäule gelegenen Stelle abzieht, daß sich über der Adsorbiermittelsäule eine Schicht behandelten Öls befindet, und der Adsorbiermittelsäule frisches Adsorbiermittel derart zuführt, daß dieses mindestens beim Durchsinken durch den oberen Teil der ölschicht einen oder mehrere seitlich gegen die Hauptmenge der ölschicht begrenzte Ströme frei fallender Teilchen bildet, die erst in beträchtlichem Abstande unterhalb der Oberfläche der Flüssigfeeit'sschicht aus der seitlichen

Begrenzung austreten und frei auf die Oberfläche der Adsorbiermittelsäule fallen.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das frische Adsorbiermittel oberhalb der Behandlungszone in Form eines ununterbrochenen Hauptstromes zuführt und diesen in mehrere gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Behandlungszone verteilte, seitlich abgegrenzte Unterströme aufspaltet, deren Querschnitt nur einen kleinen Bruchteil des Querschnitts der über der Adsorbiermittelsäule befindlichen Schicht behandelten Öls ausmacht, deren Durchmesser jedoch mindestens 76 mm je Einzelstrom beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das frische Adsorbiermittel mit einer Geschwindigkeit zuführt, die geringer als

U =

33 563 D² ( Sa

Z \-l-F
und vorzugsweise gleich
2O94o£>² / Sa

ι —

S^ S_T

ist, worin U in m³/Std./m² Querschnittsfläche gemessen ist, Z die Viskosität des behandelten Kohlenwasserstoffs unter den in der Flüssigkeitssäule herrschenden Bedingungen in Centipoisen ist und vorzugsweise unterhalb 560 Centipoisen liegt, Sa die Schüttdichte des trockenen Adsorbiermittels in g/ccm, S_T die wahre Dichte des trockenen Adsorbiermittels in g/ccm, S_L die Dichte des behandelten Kohlenwasserstoffs in g/ccm, F der Anteil der Hohlräume an der Adsorbiermittelmasse, bezogen auf die Schüttdichte Sa ist und vorzugsweise zwischen 0,30 und o, S 5 liegt, und D die mittlere Korngröße der Adsorbiermittelteilchen in cm ist und vorzugsweise oberhalb 0,025 cm liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strom oder die Ströme des frischen Adsorbiermittels mehr als 15 cm, vorzugsweise 45 bis, 90 cm, unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche und mehr als 15 cm, vorzugsweise 45 bis 90 cm, über dem Spiegel der Adsorbiermittelsäule aus der seitlichen Begrenzung austreten läßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit aufwärts durch die Adsorbiermittelsäule mit einer Geschwindigkeit strömen läßt, die den Wert

V =

11810 D²

Sa

nicht übersteigt, worin V dieDurchsatzgeschwin-' digkeit der Flüssigkeit in m/Std. durch die Behandlungszone ist und die übrigen Größen die angegebenen Bedeutungen haben.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die lineare Geschwindigkeit des ölhaltigen verbrauchten Adsorbiermittelabführungsstromes durch Einregeln an

einer unterhalb der Adsorbiermittelsäule gelegenen Stelle auf einen so niedrigen Wert einstellt, daß die Adsorbiermittelteilchen in dem Abflußstrom die kontinuierliche Phase bilden.
y. Verfahren nach Anspruch ι bis 5, dadurch

gekennzeichnet, daß man die lineare Geschwindigkeit des ölhaltigen verbrauchten Adsorbiermittelabführungsstromes auf einen so hohen Wert einstellt, daß das öl in dem Abflußstrom

ίο die kontinuierliche Phase bildet.

8. Verfahren nach Anspruch ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus der Adsorbiermittelsäule abgezogenen Adsorbiermittelstrom auf eine gleichbleibende Geschwindigkeit

drosselt und den Spiegel der Säule dadurch praktisch konstant hält, daß man die Zufuhrgeschwindigkeit des am oberen Ende zuströmenden trockenen Adsorbiermittels in umgekehrter Abhängigkeit von der Höhe des Spiegels der Säule mit der Maßgabe regelt, daß die Zufuhrgeschwindigkeit des Adsorbiermittels geringer ist als seine Sinkgeschwindigkeit in dem öl im unteren Teil des senkrechten Zuführungsstromes.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ' sich zwischen einer Stelle über der Behandlungszone und einer Stelle im oberen Teil derselben oberhalb der Flüssdgkeiisschicht -ein fortlaufender, begrenzter Adsorbiermittelspeisungsstrom befindet, aus dessen unterem Ende die Teilchen durch rings um dessen Umfang verteilte Schlitze über eine konische Leitfläche strömen, von deren unterem Ende sie in Form eines ringförmig begrenzten Schleiers von einer Stelle über dem Flüssigkeitsspiegel bis zu einer Stelle beträchtlich unterhalb desselben, jedoch oberhalb des Spiegels der Adsorbiermittelsäule, fallen, worauf sich die Teilchen vom unteren Ende des ringförmig begrenzten Stromes durch den unteren Teil der Flüssigkeitsschicht hindurch auf der Adsorbiermittelsäule ablagern.

10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl in gleichen Abständen voneinander im Oberteil des Behandlungsgefäßes

(10) gleichmäßig über dessen Querschnittsfläche verteilter, beiderseitig offener, in einer gemeinsamen Ebene liegender senkrechter Adsorbiermittelbenetzungsrohre (20) von je mehr als 76 mm lichter Weite, deren Gesamtquerschnitt jedoch nur einen kleinen Bruchteil des Querschnitts des Behandlungsgefäßes (10) ausmacht, je eine zur Zufuhr von Adsorbiermittel zu jedem der Rohre (20) dienende Leitung (18), die einen geringeren Querschnitt aL· das Benetzungsrohr (20) besitzt und mit ihrem Unterende bis zum Oberende des Rihres (20) reicht, Mittel (13 bis 17; 39) zur Regelung des Zu- und Abflusses des Adsorbiermittels derart, daß der Spiegel der Adsorbiermittelsäule (55) im oberen Teil des Behandlungsgefäßes nur wenig schwankt und jedenfalls mehr als 15 cm unter den Unterenden der Benetzungsrohre (20) liegt, und ein ölableitungsrohr (23), welches erheblich unterhalb der Oberenden der Rohre (20) und mehr als 15 cm über deren Unterenden in das Behandlungsgefäß (10) einmündet.

11. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 9, gekennzeichnet durch mindestens ein an beiden Enden offenes Adsorbiermittelbenetzungsrohr (20) von ringförmigem. Querschnitt, welches sich in senkrechter Stellung im Oberteil des Behandlungsgefäßes (10) unterhalb dessen Decke befindet, mindestens eine von einem über dem Behandlungsgefäß gelegenen Vorratsbehälter in das Behandlungsgefäß (10) bis zu einer Stelle oberhalb der Oberkante des Benetzungsrohres (20) führende °peiseleitung (12), die rings um ihr unteres, geschlossenes Ende mit Schlitzen (15) versehen ist, die von einer von außen her einstellbaren Gleitbuchse (16) umfaßt werden, eine sich an das geschlossene Unterende der Speiseleitung (12) anschließende kegelstumpfförmige Leitplatte (105), deren unterer Rand unmittelbar über dem offenen Ringraum des Benetzungsrohres (20) liegt, und ein oder mehrere in der Wandung des Behandlungsgefäßes (10) zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Benetzungsrohres (20) vorgesehene ölableitungsrohre (23).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 509 697/444 3.56 (709· 611/17 7.57)