FI74299C - Foerfarande foer separering av normala parafiner fraon kolvaeteblandningar. - Google Patents

Description

1 74299

Menetelmä normaalien parafiinien, erottamiseksi hiilivetyseoksista Förfarande för separering av normala parafiner frän kolväteblandningar

Keksinnön kohteena on hiilivetyhöyryseoksissa olevien normaalien parafiinien erottaminen ei-normaaleista hiilivedyistä. Erikoisesti keksinnön kohteena on parannettu menetelmä normaalien parafiinien erottamiseksi kaasuöljy-5 pitoisista raakamateriaalivirroista.

Averyn nimissä olevassa US-patentissa no 3.422.005 on selitetty isobaarinen menetelmä normaalien parafiinien erottamiseksi molekyylissään 10...25 hiiliatomia sisältävien hiilivetyhöyryjen raakamateriaalivirrasta, joka seoksena 10 sisältää näitä normaaleja parafiineja ja ei-normaaleja parafiineja. Tämän menetelmän mukaan syötetyssä raaka-materiaalivirrassa voi olla kaasuöljyä, jonka molekyylissä on 16...25 hiiliatomia, paloöljyä, jossa on 10...15 hiili-atomia, tai näiden seosta. Tämän patentin mukaisen mene-15 telmän vaiheet ovat seuraavat: 1) normaalien parafiinien selektiivinen adsorptio, 2) myötävirtainen huuhtelu n-heksaanilla runsaasti ei-absorboituvia komponentteja, toisin sanoen ei-normaaleja hiilivetyjä suurena konsentraationa sisältä- 20 vien höyryjen poispuhaltamiseksi kerroksen ylä- eli lähtöpään välisijatiloista, 3) vastavirtainen huuhtelu n-heksaanilla normaalin para-fiinihiilivetyadsorbaatin desorboimiseksi kerroksesta, jolloin suurimman molekyylipainon omaavat normaalit 25 hiilivedyt konsetroituvat lähellä kerroksen pohjaa eli raakamateriaalin sisäänvirtauspäätä.

Kerroksen yläpäästä poistuva effluentti jäähdytetään ja johdetaan kolonniin, jossa heksaani poistetaan ei-normaaleista hiilivedyistä, ja jonka pohjalta nämä ei-normaalit 30 hiilivedyt poistetaan nesteenä. Tämä kerroksen pohjalta poistettu effluentti jäähdytetään kolonnissa, jossa heksaani 2 74299 poistetaan normaalista parafiinista ja jonka pohjalta normaali parafiini poistetaan. Tämän kolonnin yläpäästä poistuva n-heksaani siirretään varastoon nesteenä ja lämmitetään myöhemmin ja käytetään puhdistamis- eli huuhteluväliaineena, 5 kuten edellä esitettiin. Mainitussa Averyn nimissä olevassa patentissa on esitetty edut, jotka saavutetaan käyttämällä puhdistamisväliaineena n-heksaania ja soveltamalla suhteellisen suurta isobaarista adsorptio-desorptiopainetta suhteellisen alhaisella adsorbtio-desorptiolämpötila-alueella.

10 On todettu, että erottamiskäsittely on suoritettava kolon niin syötetyn raakahiilivedyn kastepisteen yläpuolella olevassa lämpötilassa, joka on riittävän korkea kapillaarisen tiivistymisen välttämiseksi niin, että adsorboivien pellettien makrohuokosiin ei muodostu nestemäistä meniskiä.

15 Ellei ryhdyttäisi tällaisiin varotoimenpiteisiin, ei iso-meerikondensaattia saataisi täydellisesti poistetuksi myötävirtaisessa puhdistamisvaiheessa, jolloin normaalin parafiinin puhtaus samoin kuin adsorboituneiden ja ei-adsorboituneiden komponenttien erottaminen olisi vähemmän 20 tehokasta kuin kokonaan höyrymäisessä käsittelyssä. On mahdollista välttää tällainen kapillaarinen tiivistyminen pitämällä huoli siitä, että syötetyn raaka-aineen kylläs-tymispaineen (siis kastepistepaineen) ja käyttöpaineen suhde on suurempi kuin 2. Tätä varten on syötetty raaka 25 kaasuöljy, jonka kastepiste on esim. noin 355 °C ja tyypillinen käyttöpaine on noin 170 kPa, saatettava kosketukseen adsorboivan molekyyliseulan kanssa noin 387 °C: ssa. Tässä lämpötilassa tapahtuu kuitenkin syötettyjen kaasuöljyhöyryjen liiallista krakkautumista ja tähän liit-30 tyvää koksin muodostumista ja adsorbentin deaktivoitumista. Tästä syystä toimitaan edullisesti rajoissa noin 315...

370 °C olevissa lämpötiloissa kaasuöljyä käsiteltäessä.

Tässä yhteydessä on huomattava, että krakkautumis- ja de-aktivoitumisnopeudet suurenevat molekyylipainojen suure-35 tessa, kun taas nämä ongelmat ovat vähemmän vakavia kevyemmän paloöljyn käsittelyn yhteydessä. Eräs erikoinen ongelma esiintyy kuitenkin kolonniin syötettyä raakaa kaasuöljyä käsiteltäessä siinä suhteessa, että käsittelyn 3 74299 on tapahduttava riittävän korkeassa lämpötilassa kapillaarisen konden-soitumisen välttämiseksi ilman, että esiintyy silti huomattavan suuren krakkautumisen ja deaktivoitumisen aiheuttamia ongelmia.

Avery ehdottaa tämän ongelman voittamista lisäämällä riittävän paljon 5 uudelleen tislattua huuhtelukaasuna käytettyä n-heksaania täten muodostuvan seoksen kastepisteen alentamiseksi ja kapillaarisen tiivistymisen välttämiseksi halutussa käyttöpaineessa niin, että käsittely voi tapahtua 370 °c aleirmassa lämpötilassa. Koska adsorbentti jo sisältää aikaisemmasta huuhteluvaiheesta kotoisin olevaa n-heksaania, tulee syötettä-•*·0 vään raakamateriaaliin tämän laimentamiseksi lisätty n-heksaani poistumaan kerroksesta ei-adsorboituneiden, ei-normaalien hiilivetyjen ja aikaisenmin adsorboituneen n-heksaanin mukana. Tämä lähtövirta fraktio-noidaan edellä selitetyllä tavalla, ja kolonnin yläpäästä saatu n-hek-saanifraktio kierrätetään uudelleen käytettäväksi huuhtelukaasuna tai 15 sekoitettavaksi käsiteltävään raakamateriaaliin.

US patenttijulkaisussa 3 342 726 esitetään pentaanin käyttöä huuhtelu-kaasuna ja laimennusväliaineena erotettaessa normaaleja paraffiineja ei-normaaleista hiilivedyistä, jotka sisältyvät C9 ja sen yllä kiehuviin kiviöljyfraktioihin, kuten Cio-13 tisleeseen. Tämä patenttijulkaisu ei 20 kohdistu kapillaarikondensaation estämiseen alle 370 °C olevissa lämpötiloissa käsiteltäessä kaasu-öljypitoisia syöttövirtoja. Julkaisussa käytetään seuraavaa vaihesarjaa: (1) pentaanilaimentimella laimennetun syöttövirran adsorptio, (2) vastavirtainen huuhtelu pentaanilla adsor-bentin pinnalla tai adsorbenttihiukkasten välissä olevan materiaalin 25 poistamiseksi, jolloin poistettu materiaali uudelleenkierrätetään ad- sorptiovaiheeseen, ja (3) vastavirtainen huuhtelu tai desorptio pentaanilla suoraketjuisten hiilivetyjen desorboimiseksi. Julkaisussa esitetään, että effluentti huuhteluvaiheesta (2) kierrätetään adsorptiovai-heeseen hyvien uuttohyötysuhteiden varmistamiseksi ja suoraketjuisten 30 hiilivetyjen häviöiden estämiseksi. Uudelleenkierrätys suoritetaan näin ollen käyttämällä vastavirtaista huuhtelueffluenttia yllämainittua tarkoitusta varten kiviöljyfraktiomateriaalin erotusprosessissa.

Ädsorptioeffluentti, toisin sanoen ei-normaali hiilivetytuote, on myös ehdotettu kierrätettäväksi takaisin syötettyyn raakamateriaaliin tämän 35 laimentamiseksi.

Vaikka nämä ehdotetut menetelmät ovat osoittautuneet edullisiksi siinä 4 74299 suhteessa, että voidaan välttää kapillaarinen tiivistyminen ja käyttää 370 °C alempia lämpötiloja, liittyy kuitenkin näihin menetelmiin haittoja, jotka rajoittavat erottamiskäsittelyn kokonaistaloudellisuutta ja tehokkuutta. Niinpä uudelleentislatun n-heksaanin käyttäminen syötetyn 5 raakamateriaalin laimentamiseksi suurentaa tarvittavan laitteiston kokoa ja sitä tehoa, joka kuluu n-heksaanin uudelleenkierrätetyn virran käsittelyssä, mikä lisää käsittelyn kokonaiskustannuksia. Adsorptioeffluentin käyttäminen tällaiseen laimentamiseen lisää epänormaalien komponenttien määrää käsiteltävässä raakamateriaalissa, ja myös lisää lähtevässä tuo-10 tevirrassa olevien normaalien parafiinien määrää, mikä pienentää sekä normaalien parafiinien että ei-normaalin hiilivetytuotteen puhtautta ja normaalin parafiinimateriaalin erillistä tuotantoa. Tämän tekniikan alueella on näin ollen tarvetta soi käsittelyn parantamiseksi, jota sovelletaan normaalien parafiinien erottamiseksi hiilivetyseoksista, 15 varsinkin raakakaasuöljyssä olevien normaalien parafiinien erottamiseksi.

Keksinnön eräänä tarkoituksena oi aikaansaada parannettu menetelmä normaalien parafiinien erottamiseksi käsiteltävästä hiilivetyseoksesta.

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada parannettu menetelmä normaa-20 lien parafiinien erottamiseksi raakakaasuöljyseoksista ilman kapillaari-sia tiivistymisilmiöitä.

Keksinnön tarkoituksena on edelleen aikaansaada menetelmä normaalien parafiinien tehokkaaksi erottamiseksi raakakaasuöljyseoksista 370 °C alemmissa lämpötiloissa.

25 Keksintö selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti, jolloin keksinnön nämä ja muut kohteet myös erikoisesti tähdennetään oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön kohteet toteutetaan isobaarisen erottamismenetelmän avulla, jossa myötävirtaista puhtaaksipuhallusväliainetta eli huuhtelueffluent-30 tia käytetään n-heksaanilähteenä kaasuöljypitoisen raakamateriaalin laimentamiseksi. Tätä laimentavaa n-heksaania käytetään riittävän paljon tämän kaasuöljypitoisen raakamateriaaliseoksen kastepisteen alentamiseksi ja täten kapillaarisen tiivistymisen välttämiseksi halutussa käyttö-paineessa niin, että normaalit parafiinit voidaan erottaa käsitellystä 35 kaasuöljystä alle 370 oc;SSa.

s 74299

Kuvio 1 esittää kaaviollisena virtauskaaviona suoritusesi-merkkiä, jossa käytetään kolmea rinnan toimivaa adsorbenttikerrosta.

Kuvio 2 esittää käyrästönä keksinnön mukaisen molekyyli-seulan vaikutusta tuotteen talteenoton funktiona toisaalta 5 keksintöä sovellettaessa ja toisaalta keksintöä sovelta matta.

Kuvio 3 esittää käyrästönä tuotteen keksinnön mukaista talteenottoa uudelleenkierrätetyn myötävirtaisen puhdistamisen funktiona.

10 Keksinnön kohteena on siis parannettu menetelmä normaalien parafiinien erottamiseksi kaasuöljypitoisissa raakamateri-aaleissa olevista hiilivetyhöyryseoksista. Kaasuöljy voidaan tämän keksinnön tarkoitusperiä varten ylimalkaisesti määritellä hiilivetyseokseksi, jonka ASTM-normien 15 mukainen alkukiehumapiste on yli noin 204 °C ja ASTM- normien mukainen loppukiehumapiste on alle noin 370 °C. Kaasuöljy sisältää yleensä noin 10...noin 40 mooli-% normaaleja parafiineja, joissa on 16...25 hiiliatomia.

Näitä normaaleja parafiineja käytetään raakamateriaaleina 20 proteiinien, pehmittimien ja alkoholien synteesissä. Nämä normaalit parafiinit on kuitenkin erotettava niistä ei-normaaleista hiilivedyistä, joita sisältyy raakaan kaasu-öljymateriaaliin. Kuten edellä jo mainittiin, on Avery-patentissa selitetty isobaarinen eli vakiopaineinen mene-25 telmä tämän erottamisen aikaansaamiseksi, minkä menetelmän mukaan: 1) normaalit parafiinit adsorboidaan adsor-benttiin, 2) adsorbenttikerros huuhdellaan myötävirtai-sesti n-heksaanilla ei-normaalien hiilivetyjen poistamiseksi, ja 3) kerros huuhdellaan vastavirtaisesti n-30 heksaanilla normaalien parafiinien desorboimiseksi. Lisämäärä n-heksaania käytetään raakakaasuöljyn laimentamiseksi siten, että syötetyn seoksen kastepiste saadaan alenemaan ja vältetään kapillaarinen tiivistyminen niin, että menetelmä voidaan toteuttaa alle 370 °C:ssa ja täten 35 välttää raakamateriaalin kaasuöljyhöyryjen liiallista krakkautumista ja siihen liittyvää koksin muodostumista

---- ΓΤ. I

6 74299 ja adsorbentin nopeaa deaktivoitumista.

Keksintö perustuu siihen, että laimentamiseen käytetyn n-heksaanin lähteenä käytetään myötävirtaista huuhtelu-effluenttia. Tällaista myötävirtaista huuhtelueffluent-5 tia käytetään sen n-heksaanin asemesta, joka saadaan uudelleen tislaamalla myötävirtainen huuhtelueffluentti ja vastavirtainen huuhtelueffluentti eli adsorptioeffluentti, Täten saadaan pienennetyksi laitteiston kokoa ja sitä tehoa, joka kuluu huuhteluun käytetyn n-heksaanin 10 uudelleen kierrättämiseksi.

Samanaikaisesti menetelmän adsorptiohyötysuhde eli adsor-bentin hyödyksikäyttö paranee, n-parafiinin adsorptio-rintama pääsee täten etenemään lähemmäksi adsorbentti-kerroksen effluenttipäätä, ilman että normaalien parafii-15 nien talteenotto tai kerroksesta myötävirtaisen huuhtelu- vaiheen aikana poistettujen ei-normaalien hiilivetyjen puhtaus pienenevät.

Piirustusten kuvion 1 mukaan käsiteltävä kaasuöljypitoinen raakamateriaali joutuu kuvattuun käsittelyjärjestelmään 20 pumpun 11 pumppuamana esim. noin 450 kPa paineisena, minkä jälkeen tämä raakamateriaali lämmitetään esim. noin 315 °C: een lämmönvaihtimessa 13 ja lämmittimessä 12, josta materiaali virtaa johtoa 41 myöten säätöventtiilin 51a läpi ensimmäiseen adsorbenttikerrokseen 16a. Kerros voi tyypillises-25 ti sisältää kalsiumzeoliittiä A noin 1,6 mm pelletteinä.

Syötetty höyryseos virtaa ylöspäin tämän molekyyliseulana toimivan kerroksen 16a läpi noin 210 kPa paineen alaisena normaalien parafiinien adsorboimiseksi tästä seoksesta.

Tämän adsorptiovaiheen aikana normaalit parafiinit tulevat 30 selektiivisesti adsorboiduiksi, ja normaalien parafiinien adsorptiorintama muodostuu lähellä kerroksen 16a sisään-virtauspäätä. Adsorption jatkuessa tämä rintama siirtyy ylöspäin sisäänvirtauspäästä ja siirtää mukanaan n-heksaa-nin vähemmän voimakkaasti sitoutunutta puhdistamiskompo-35 nenttia, joka on adsorboitunut edellisen käsittelyjakson aikana. Osa ei-normaaleista hiilivedyistä, jotka eivät 7 74299 ole adsorboituneet materiaalivirrasta tämän kulkiessa kerroksen läpi, toisin sanoen sykliset ja haarautuneet hiilivedyt, lähtevät kerroksen 16a yläpäästä johtoa 46 myöten ensimmäisenä effluenttina. Tämä effluentti sisältää myös 5 progressiivisesti siirtyneenä, uudelleen adsorboituneen ja jälleen uudelleen siirtyneen huuhtelevan n-heksaani-komponentin ja syötetyn hiilivedyn laimentimena mahdollisesti käytetyn n-heksaanin. Ennalta määrätyn ajan kuluttua, joka edullisesti vastaa ajankohtaa, jolloin tämä 10 johtava adsorptiorintama on saavuttanut kerroksessa 16a ennalta määrätyn kohdan, esim. n. 5 minuutin kuluttua, keskeytetään kaasuöljypitoinen raaka hiilivetyvirta sulkemalla tuloventtiili 51a.

Kerroksesta 16a tuleva ensimmäinen effluentti, joka sisäl-15 tää noin 20% n-heksaania, saatetaan säätöventtiilin 56a läpi menemään liitosjohtoon 46 ja tämän kautta edelleen lämmönvaihtimen 13 läpi. Fraktionoidun tiivistymisen helpottamiseksi tämä ensimmäinen effluentti jäähdytetään noin 138 °C:een jäähdytysväliaineen, esim. raakahiilivedyn 20 avulla. Jäähtynyt ensimmäinen effluentti johdetaan ei- normaalien hiilivetyjen heksaaninpoistokolonnin 20 läpi noin 173 kPa paineen alaisena. Tässä kolonnissa ei-normaalit hiilivedyt erotetaan ja poistetaan nestemäisenä pohjatuotteena johtoa 21 myöten, jossa on säätöventtiili 25 22. Kolonnina 20 on tislauskolonni, jossa on riittävä määrä teoreettisia lautasia niin, että n-heksaani esiintyy kolonnin yläpäässä ja pohjalle kerääntyvät tuotteet eivät sisällä n-heksaania siten, että nämä tuotteet täyttävät määrätyt ei-normaalille hiilivetytuotteelle asetetut vaati-30 mukset. Heksaanin poistamiskolonnissa 20 on myös sen pohjalla sijaitseva lämmitin 25. Tämän kolonnin yläpäästä tuleva höyry tiivistetään ilma- tai vesijäähdytteisessä lauhdut-tdmessa 19 ja kerätään varastosäiliöön 38. Tästä varastosäiliöstä 38 pumppu 28 painaa n-heksaanin johtoa 23 myöten 35 heksaanin poistamiskolonneihin uudelleenkierrätettävänä virtana, ja johtoa 24 myöten lämmönvaihtimeen 18, lämmit-timeen 17 ja johtoon 44 desorptiohuuhtelua varten.

___ - .... τζ e 74299

Adsorptiovaiheen päätyttyä huuhteleva n-heksaani-höyry johdetaan uudelleenkierrätysjohdosta 44 johdon 4 2 ja tässä olevien säätöventtiilien 58 ja 52 läpi kerroksen 16a alapäähän, minkä jälkeen höyryt virtaavat ylöspäin 5 samassa suunnassa, eli myötävirtaisesti aikaisemmin virtaa- van hiilivetyhöyryn kanssa. Tämä myötävirtaisesti virtaava huuhteluhöyry tulee sisäisesti adsorboiduksi ja poistaa tehokkaasti ei-sisäisesti adsorboituneet molekyylit, toisin sanoen ei-normaalit hiilivedyt, jotka ovat jäljellä kerrok-10 sessa yhdessä raakamateriaalin jäännöshöyryn kanssa, joka on jäänyt kerroksen ei-selektiivisille alueille adsorption jälkeen. Myötävirtaisesti virtaava huuhteleva n-heksaani-höyry läpäisee ensimmäisen adsorptiokerroksen 16a adsorptiovaiheen lämpötilan ja paineen omaavana. Tämä myötäsuuntai-1 5 nen virtaus on tarpeen välisijatiloissa olevan höyryn poistamiseksi, mikä höyry sisältää ei-adsorboituvia komponentteja suurimpana konsentraationa kerroksen ylä- eli effluentti-päässä.

Keksintö perustuu siihen, että käytetään myötävirtaista huuh-20 telueffluenttia tai sen osaa n-heksaanilähteenä käsiteltä vän kaasuöljypitoisen hiilivetyvirran laimentamiseksi. Tätä varten myötävirtainen huuhtelueffluentti poikkeutetaan kokonaan tai osittain johdosta 46 lähtösäätöventtiilin 55a, johdon 45, välitasausrummun 14 ja säätöventtiilin 57 kautta 25 raakamateriaalin tulojohtoon 41. Eräs etu, joka voitetaan kierrättämällä käsittelemätöntä myötävirtaista huuhteluef f luenttia raakamateriaaliin tämän laimentamiseksi on, että tämän huuhtelun desorboimat normaalit parafiinit eivät pääasiallisesti joudu ensimmäiseen effluent-30 tiin, vaan adsorboituvat ensimmäisessä adsorptiokerroksessa. Parhaiten tulosten saavuttamiseksi ainoastaan myötävirtai-sen huuhtelueffluentin se osa, joka sisältää huomattavan suuret määrät huuhtelevaa n-heksaanihöyryä ja normaaleja parafiineja, kierrätetään takaisin raakamateriaalin tulo-35 päähän keksinnön mukaisen laimennuksen aikaansaamiseksi.

Myötävirtaisen huuhtelueffluentin ensimmäinen osa, joka pääasiallisesti sisältää ainoastaan ei-normaaleja hiilivetyjä, saatetaan edullisesti virtaamaan ensimmäisestä 9 74299 kerroksesta 16a venttiilin 56a ja johdon 46 läpi edellä mainittuun ei-normaalien hiilivetyjen erottamiskolonniin 20. Lisämäärä laimentavaa n-heksaania voidaan lisätä raakamateriaaliin johdosta 41 n-heksaanin palautusjohdon 5 40 ja säätöventtiilin 60 läpi.

Myötävirtaisen huuhteluvaiheen päätyttyä huuhteleva n-heksaanihöyry johdetaan uudelleenkierrätysjohdon 44 ja siinä olevan säätöventtiilin 54a läpi ensimmäisen kerroksen 16a yläpäähän, jolloin tällä höyryllä on pääasiallises-10 ti adsorptiovaiheen lämpötila ja paine, ja saatetaan vastavirtana menemään tämän kerroksen läpi. Tämä vastavirtai-nen huuhteluvirta desorboi molekyyliseulan muodostavasta kerroksesta 16a normaaleja parafiineja edustavan hiilivety-adsorbaatin. Muodostuva seos poistuu alapäästä venttiilin 15 53a ja johdon 43 läpi. Vastavirtaista huuhtelua käyte tään adsorbaatin desorboimiseksi, koska raskaimmat, toisin sanoen suurimman molekyylipainon omaavat normaalit hiilivedyt esiintyvät enemmän konsentroituina lähellä raaka-materiaalin tuloaukkoa kerroksen alapäässä. Käyttämällä 20 vastasuuntaista virtausta joutuvat raskaimmat parafiini-hiilivedyt alttiiksi sekä itse huuhteluhöyryn että kerroksen yläpäästä desorboituneiden kevyempien -para-fiinihiilivetyjen huuhtelevalle eli desorboivalle vaikutukselle .

25 Tämä toinen, johdossa 43 oleva, effluentti,. joka sisältää 80...97% n-heksaania, jäähdytetään 315 °C:eesta noin 92 °C:een lämmönvaihtimessa 18 nestemäisen n-heksaanin avulla ja johdetaan sitten faasin erotussäiliöön 27. Likimain puhdasta n-heksaanihöyryä virtaa tästä säiliöstä lauh-30 duttimen 19 läpi. Jäljellä oleva normaalien parafiinien ja heksaanin seos johdetaan normaalien parafiinien heksaa-nin poistamiskolonniin 31 noin 140 kPa paineen alaisena. Jäähdytys- ja faasinerotusvaiheiden tehtävänä on helpottaa n-heksaanin ja normaalien parafiinien erottamista fraktioi-35 noidun tiivistämisen avulla, ja vähentää sitä n-heksaani- määrää, jota on käsiteltävä heksaanin poistamiskolonnissa 31. Tässä kolonnissa höyryseos erotetaan normaalien para- ___.____ - ___ .

10 74299 fiinien komponenteiksi, joka pohjan luona poistetaan johtoa 32 myöten, jossa on säätöventtiili 33, ja kolonnin yläpäästä poistettavaksi n-heksaanikomponentiksi. Tämän hek-saanin poistamiskolonnin 31, joka toimii samalla tavoin 5 kuin kolonni 20, jossa heksaani poistetaan ei-normaaleista hiilivedyistä, alapäässä on lämmitin 35 ja sopiva määrä teoreettisia lautasia siten, että n-heksaani esiintyy kolonnin yläpäässä, eikä pohjan luona olevissa hiilivedyissä ole n-heksaania, mikä on välttämätöntä määrätyn normaalin 10 parafiinihiilivetytuotteen vaatimusten täyttämiseksi.

Heksaanin poistamiskolonnin 31 yläpäästä, jossa kolonnissa heksaani poistetaan normaaleista parafiineista, saatu n-heksaanifraktio johdetaan lauduttimeen 19 ja tästä varasto-säiliöön 38 yhdessä n-heksaanin sen nestemäisen fraktion 15 kanssa, joka saadaan kolonnin 20 yläpäästä, jossa kolonnissa heksaani poistetaan ei-normaaleista parafiineistä. Uudelleenkierrätetty heksaani pumputaan heksaanin poista-miskolonneihin pumpun 28 avulla johtoa 23 myöten.

Käsittelyssä mahdollisesti tarvittava lisämäärä n-heksaania 20 voidaan johtaa varastosäiliöön 38 ulkopuolisesta lähteestä johtoa 39 myöten. Puhdistamiseen tarvittava n-heksaani voidaan samoin poistaa säiliöstä 38 pumpun 28 avulla. Tämä n-heksaani lämmitetään ja höyrystetään lämmönvaihtimessa 18, ja lämmitetään lämmittimessä 17 adsorptiovaiheen lämpötilaan, 25 esim. 337 °C:een.

Täten saatu kuuma n-heksaanihöyry johdetaan sitten johtojen 43 ja 42 sekä säätöventtiilien 58 ja 52a kautta sopivan pituisen jakson aikana myötävirtaisesti menevänä huuhtelu-höyrynä, joka virtaa ensimmäisenä adsorptiokerroksena 30 16a toimivaan molekyyliseulaan välittömästi adsorptiovai heen jälkeen. Kuuman n-heksaanihöyryn suurin osa, joka lähtee lämmittimesta 17, johdetaan johdon 44 ja säätövent-tiilin 54a kautta sopivan pituisen jakson aikana ensimmäisen kerroksen 16a huuhtelemiseksi vastavirtana ja täten 35 normaalin parafiiniadsorbaatin desorboimiseksi edellä seli tetyllä tavalla.

ιη 74299

Vaikka keksinnön mukainen käsittely erikoisesti on selitetty siten, että vuoron perään suoritetaan ensimmäisen kerroksen 16a adsorptiovaihe, myötävirtainen huuhtelu ja vastavirtainen desorptiovaihe, on ammattimiehelle ilman 5 muuta selvää, että myös toinen ja kolmas kerros 16b ja 16c voidaan täyttää molekyyliseulana toimivalla adsorbent ilia, esim. kalsiumzeoliittia A olevilla pelleteillä ja yhdistää putkilla rinnan mainitun ensimmäisen kerroksen 16a kanssa. Edullisesti käytetään tällaista järjestelmää, jossa enemmän 10 kuin yksi adsorbenttikerros toimii samanaikaisesti, koska useimmat teollisuusmittakaavassa suoritetut käsittelyt edellyttävät jatkuvaa tuotantoa, ja yhtä ainoata adsorbenttikerros j ärj estelmää käytettäessä normaalit parafiinituot-teet ja ei-normaalit hiilivetytuotteet voidaan valmistaa 15 vain jaksottaisesti. Tästä syystä käytetään tavallisesti vähintään kolmea adsorbenttikerrosta, jolloin ensimmäinen kerros toimii adsorptiovaiheessa, toinen kerros huuhdellaan myötävirtaisessa vaiheessa ja kolmatta kerrosta käytetään vastavirtaiseen desorptioon. Täten voidaan jatkuvasti 20 valmistaa kolmivaiheisen menetelmän avulla sekä normaaleja parafiineja että ei-normaaleja hiilivetyjä. Ensimmäisen, toisen ja kolmannen adsorbenttikerroksen väliset virtaukset kytketään asianomaisina ajankohtina, kuten ammattimiehet ymmärtävät. Piirustuksesta nähdään, että toiseen ja kol-25 manteen adsorptiokerrokseen on liitetty johdot ja säätö-venttiilit, esim. 52b, 52c, 53b, 53c, 5Ub, 5^c, 55b, 55c vastaavalla tavalla kuin ensimmäisen kerroksen 16a yhteydessä on selitetty.

On selvää, että edellä selitettyä menetelmää voidaan vaih-30 della ja muuttaa monella tavoin keksinnön ajatuksesta poikkeamatta. Niinpä adsorptio-huuhtelu-desorptiovaiheet voidaan suorittaa lämpötila-alueella noin 260...370 °C, edullisesti lämpötila-alueella noin 315...370 °C. Kuten Averyn patentissa on selitetty, ovat huuhtelu- ja desorp-35 tiovaiheiden lämpötilat ja paineet edullisesti samat kuin adsorptiovaiheessa. Nämä käsittelyvaiheet suoritetaan pääasiallisesti vakiopaineisena käsittelynä käyttämällä suhteellisen suurta, ilmastollista painetta suurempaa painetta, _____=^- · __ 12 74299 joka on rajoissa noin 103...450 kPa. On myös huomattava, että keksinnön mukaan käsiteltävät kaasuöljypitoiset raaka-materiaalit myös voivat sisältää kaasuöljyn ja paloöljyn seoksia. Paloöljy voidaan ylimalkaisesti määritellä hiili-5 vetyseokseksi, jonka alkukiehumapiste ASTM-normien mukaan on noin 135 °C ja loppukiehumapiste on alle noin 315 °C. Paloöljy sisältää noin 10...40 mooli-% normaaleja parafii-neja, joiden molekyylissä on 10...15 hiiliatomia.

Edellä mainitussa Averyn patentissa, joka sisällytetään 10 viitteenä tähän hakemukseen, on selitetty adsorptio- huuhtelu-desorptio-menetelmän . erilaisia muita keinoja normaalien parafiinien erottamiseksi hiilivetyseoksista. Tässä yhteydessä ei näin ollen ole syytä toistaa näitä keinoja, joista mainittakoon menetelmässä käytettäviksi 15 soveltuvat, molekyyliseulana toimivat adsorbentit, ja edelleen tiedot määrätyn kaasuöljyn kastepisteen ja kapillaarisen tiivistymispisteen suhteet eri käyttöpaineissa, ja keinot syötetyn kaasuöljyn prosenttimääräisen laimentamisen määrittämiseksi n-heksaania tai muita laimentimia 20 käytettäessä. Keksintöä sovellettaessa kaasuöljyä sisältä vä raakamateriaali tietenkin laimennetaan siten, että n-heksaanilähteenä käytetään myötävirtaista huuhtelueffluent-tia, jotta menetelmä olisi käyttökelpoinen 370 °C alemmassa lämpötilassa.

25 Keksinnön puitteissa voidaan edellä selitetyllä tavalla kierrättää uudelleen joko koko myötävirtainen huuhtelueff-luentti raakamateriaalin laimentamiseksi, tai kierrättää uudelleen ainoastaan se osa tästä effluentista, joka sisältää huomattavat määrät n-heksaania. Keksinnön yleensä 30 suosituissa suoritusmuodoissa myötävirtaista alkuhuuhte- luun käytettyä effluenttia ei kierrätetä uudelleen, koska se sisältää pääasiallisesti ei-normaaleja hiilivetyjä, toisin sanoen isomeerejä ja myös rikkiyhdisteitä, kun taas myöhemmät osat sisältävät enimmäkseen heksaania ja yhä 35 suurenevin määrin normaaleja parafiineja. Näin ollen viimeiset 10...80% myötävirtaisesta huuhtelueffluentista kierrätetään edullisesti uudelleenlaimennusta varten.

13 74299

Keksinnön etuja havainnollistavissa vertailevissa ajoissa käsiteltiin kaasuöljypitoista raakamateriaalia, jonka keski-molekyylipaino oli 210 ja jossa oli 0,3 paino-osaa normaaleja parafiineja, 337 °C:ssa ja noin 210 kPa paineessa. Käy-5 tettiin alhaista käsittelylämpötilaa, joka edellytti suh teellisen suurta 26 painoprosenttista laimennusastetta, koko laimennetusta käsiteltävästä raakamateriaalista laskettuna, koska täten saavutettiin kalsiumtleoliittia A •olevan absorbentin varsin kohtuullinen deaktivoituminen 10 huolimatta raakamateriaalin suuresta rikkipitoisuudesta.

Kuvio 2 esittää sitä koko tarvittavaa määrää keksinnön mukaista molekyyliseulaa, joka todettiin tarpeen 99% puhtausasteen omaavien normaalien parafiinien tuottamiseksi 8,82 tonnia/h eri talteenottoja käytettäessä edellä maini-15 tuissa olosuhteissa. Normaalien parafiinien 96-prosentti- sen talteenoton saavuttamiseksi tarvittiin esim. seuraavat määrät keksinnön mukaista molekyyliseulaa:

Ilman uudelleenkierrätystä (käyrä A) 249 tonnia Vähintään 30-prosenttista myötävirtaista 20 uudelleenkierrätystä käyttäen (käyrä B) 224 tonnia Vähintään 60-prosenttista myötävirtaista uudelleenkierrätystä käyttäen (käyrä D) 220 tonnia 100-prosenttista myötävirtaista uudelleenkierrätystä käyttäen (käyrä C) 223 tonnia 25 Näistä tuloksista nähdään, että kierrättämällä uudelleen noin 30...1 00%, edullisesti noin 30 ...80% myötävirtaises-ta huuhtelueffluentin määrästä syötetyn raaka-materiaalin laimentamiseksi, voidaan molekyyliseulan määrää vähentää noin 10% normaalin parafiinin määrätyllä 30 tuotannolla.

Kuvio 3 havainnollistaa tuotannon vaihteluja siinä tapaukses-s a, että vaihdellaan raakamateriaalin laimentamiseen käytettäviä myötä-virtaisia uudelleenkierrätettyjä huuhtelueffluenta n määriä samoissa olosuhteissa kuin kuvion 2 yhteydessä käytettiin.

35 Niinpä kuvion 3 käyrä E, joka perustuu kaikkiaan 240 tonnin molekyyliseulamäärään, osoittaa, että normaalien parafiinien optimaalinen tuotanto saavutetaan siinä tapauksessa, _____. _ τ~ 1* 74299 että vähintään noin 30... 1 00%, edullisesti noin 30 ... 80% myötävirtaisesta huuhteluaineesta kierrätetään uudelleen-laimennusta varten, jolloin huippu sijaitsee noin 60%:n kohdalla. Ellei mitään uudelleenkierrätystä sovelleta,

5 laskee tuotanto noin 98%:sta noin 96,3%:iin. Käyrä F

esittää samankaltaista tulosta, kun molekyyliseulan kokonaispaino on 230 tonnia, ja viimeiset noin 30...100% myötävirtaisesta huuhteluaineesta kierrätetään takaisin normaalien parafiinien tuottamiseksi. Huippu saadaan 10 kohdassa noin 55%, ja tuotanto laskee 98%:n huipusta 95%: iin siinä tapauksessa, että ei käytetä myötävirtaisen huuhteluaineen uudelleenkierrätystä.

Nämä vertailevat ajot havainnollistavat niitä etuja, jotka saavutetaan käyttämällä myötävirtaista huuhtelu-15 effluenttia kaasuöljypitoisten raakamateriaalien laimenta miseksi. Näistä vertailevista ajoista nähdään, että tuotteen puhtauden, koko heksaanimäärän, tuotevirtauksen ja molekyyliseulamäärän ollessa ennallaan voidaan keksinnön ansiosta suurentaa tuotteen saantia tai vähentää käsiteltä-20 vää raakamateriaalimäärää 0,6...1,5%, kun kysymykseen tulevien normaalien parafiinien puhtaus on 98%. Puhtauden ollessa 99% suurenee tuotanto 1,2...3%. Vaihtoehtoisesti voidaan tuotteen puhtauden, valmistettujen määrien, heksaa-nin kokonaismäärän ja tuotevirtauksen ollessa ennallaan 25 keksinnön ansiosta pienentää adsorboivan molekyyliseulan kokonaismäärää noin 6%, kun normaalien parafiinien puhtaus on 98%. Puhtauden ollessa 99% voidaan adsorbentin kokonaismäärää vähentää noin 10%.

Ammattimiehet tietävät, että keksinnön mukaisessa isobaari-30 sessa adsorptio-myötävirtaan tapahtuvassa puhtaaksipuhalta- mis-desorptiokäsittelyssä voidaan normaaleja parafiineja kaasuöljypitoisista raakamateriaaleista valmistettaessa käyttää mitä tahansa haluttua lämpötilaa mainitulla lämpötila-alueella, jonka ylärajana on 370 °C. Lämpötilasta 35 riippuu halutussa käyttöpaineessa käytettävä laimenninmäärä.

Ammattimiehet voivat myös tällaisten tekijöiden sekä tuotteen halutun puhtausasteen, raakamateriaalivirran ominaisuuksien, 15 74299 adsorbentin suorituskyvyn jne. perusteella helposti päätellä, onko myötävirtainen huuhtelueffluentti kokonaisuudessaan tai ainoastaan osittain käytettävä määrätyssä tapauksessa siten, että kaasuöljypitoinen raakamateriaali 5 voidaan käsitellä 370 °C alemmassa lämpötilassa ilman, että esiintyy kapillaarisia tiivistymisilmiöitä.

On myös huomattava, että myötävirtaisen huuhtelueff-luentin uudelleenkierrättämistä raakamateriaalin laimentamiseksi voidaan myös käyttää paloöljypitoisten raakamateri-10 aalivirtojen yhteydessä, vaikka tällaisella uudelleenkier- rättämisellä ei saavuteta samoja etuja kuin kaasuöljypitoisten raakamateriaalivirtojen yhteydessä. Paloöljyä käsiteltäessä ei koko myötävirtaisen huuhtelueffluentin uudelleenkierrättämisellä näytä saavutettavan etua. Kierrät-15 tämällä myötävirtaisen huuhtelueffluentin viimeinen osa, esim. 50%, paloöljypitoiseen raakamateriaaliin, voidaan kerroksen kokoa pienentää noin 2...4-% määrätyllä tuotantotasolla. Kerroksen suurempaa hyödyksikäytön antamaa etua on laajalti kompensoimassa syötetyn raakamateri-20 aalin laimentaminen heksaanilla, mikä ei ole välttämätöntä kapillaarisen tiivistymisen välttämiseksi paloöljyä käsiteltäessä, siis päinvastoin kuin kaasuöljypitoisia raaka-materiaaleja käsiteltäessä.

Keksintö edustaa sen vakiopaineisen käsittelyn arvokasta 25 paranemista, jonka avulla normaalit parafiinit erotetaan hiilivetyseoksista. Keksinnön ansiosta voidaan kaasuöljy-pitoisia raakamateriaaleja käsitellä normaalien parafiinien erottamiseksi 370 °C alemmissa lämpötiloissa niin, että vältetään kapillaarinen tiivistyminen ja samalla saavute-30 taan käsittelyn edullinen optimointi. Niinpä voidaan huuhtelemiseen ja laimentamiseen tarvittavan n-heksaanin uudelleentislaamiseksi käyttää kooltaan huomattavasti pienempää laitteistoa ja kuluttaa vähemmän tehoa kierrättämällä myötävirtainen puhtaaksipuhallusväliaine 35 kokonaisuudessaan tai osittain uudelleen syötetyn raaka- materiaalin laimentamiseksi. Lisäksi voidaan parantaa molekyyliseula-adsorbentin hyödyksikäyttö ja absorptio- ie 74299 käsittelyn tehokkuutta, jolloin saavutetut taloudelliset edut hyvin sopeutuvat joustavaan käsittelyyn. Keksintöä soveltamalla saavutettavissa olevaa koko erottamiskäsitte-lyn paranemista voidaan täten käyttää tavalla, joka sovel-5 tuu kulloinkin esiintyvän käyttötapauksen tarpeisiin, ja samalla parannetaan erottamiskäsittelyn koko teknis-taloudel-lista edullisuutta, varsinkin kaasuöljypitoisia raakamate-riaaleja käsiteltäessä.

Claims (12)

17 74299

1. Isobaarinen menetelmä normaalien parafiinien erottamiseksi ei-normaaleista hiilivedyistä kaasuöljypitoisessa raakamateriaalivirrassa siten, että 1) normaalit parafiinit adsorboidaan selektiivisesti saattamalla tämä raaka- 5 materiaalivirta menemään molekyyliseulana toimivan adsor- benttikerroksen läpi, 2) huuhdellaan myötävirtaisesti n-heksaanilla välisijatilojen puhdistamiseksi höyryistä, jotka sisältävät suurena konsentraationa ei-normaaleja hiilivetyjä, kerroksen effluenttipäästä, 3) huuhdellaan 10 vastavirtaisesti n-heksaanilla normaalien parafiinien adsorbaatin desorboimiseksi kerroksesta, 4) otetaan n-hek-saani talteen näistä erotetuista normaaleista parafiineistä ja ei-normaaleista hiilivedyistä, ja 5) kierrätetään n-heksaani uudelleen kerroksen huuhtelemiseksi ja 15 desorboimiseksi, jolloin kaasuöljypitoinen raakamateriaa- livirta laimennetaan huuhtelueffluenteista saadulla n-heksaanilla adsorption mahdollistamiseksi 37U °C alemmassa lämpötilassa ilman kapillaarista tiivistymistä, tunnettu siitä, että kaasuöljypitoisen raakamateriaali-20 virran laimentaminen suoritetaan myötävirtaisella huuh teluef fluent il la.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että myötävirtainen huuhtelueffluentti kokonaisuudessaan käytetään raakamateriaalivirran laimentami- 25 seksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että isobaarinen paine pidetään rajoissa noin 105...noin 450 kPa, adsorptio suoritetaan lämpötila-alueella noin 260...370 °C, myötävirtainen huuhtelu ja vasta- 30 virtainen huuhtelu suoritetaan adsorptiopaineessa ja- lämpötilassa. 18 74299

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että adsorptiolämpötila on noin 315...355 °C.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että myötävirtaisen huuhtelueffluentin alku- 5 osaa, joka pääasiallisesti sisältää ei-normaaleja hiili vetyjä, ei käytetä raakameteriaalin laimentamiseen, vaan tähän laimentamiseen käytetään ainoastaan myötävirtaisen huuhtelueffluentin jäljellä olevaa osaa, joka sisältää huomattavasti n-heksaania.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että viimeiset noin 10...80% myötävirtaisen huuhtelueffluentin koko määrästä käytetään raakamate-riaalivirran laimentamiseen.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnet- 15. u siitä, että viimeiset noin 30...80% myötävirtaisen huuhtelueffluentin kokonaismäärästä käytetään raakamateri-aalivirran laimentamiseen.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mainittu isobaarinen paine on rajoissa 20 noin 140...450 kPa, adsorptio suoritetaan lämpötila- alueella noin 260...370 °C, myötävirtainen huuhtelu ja vastavirtainen huuhtelu suoritetaan adsorptiopaineessa ja -lämpötilassa.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnet- 25. u siitä, että adsorptiolämpötila on noin 315...355 °C.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuöljypitoisena raakamateriaa-livirtana on kaasuöljyn ja paloöljyn seos.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n - 30. e t t u siitä, että kaasuöljypitoista raakamateriaali- 19 74299 virtaa käsitellään vähintään kahdessa molekyyliseulana toimivassa adsorbenttikerroksessa, jolloin raakamateriaa-livirta johdetaan jatkuvasti vähintään yhteen kerrokseen siten, että vältetään jaksottainen tuotanto.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että raakamateriaalivirtaa käsitellään vähintään kolmessa kerroksessa, jolloin yksi kerros on ad-sorptiovaiheessa, kun taas toinen kerros on myötävirtai-sessa huuhteluvaiheessa ja kolmas kerros on vastavirtai-10 sessa huuhteluvaiheessa.