NL9301535A - Werkwijze voor het verwijderen van zure componenten, zoals mercaptanen uit vloeibare koolwaterstoffen, zoals een lichte oliefractie. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het verwijderen van zure componenten, zoals mercaptanen uit vloeibare koolwaterstoffen, zoals een lichte oliefractie.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van zure componenten, zoals mercaptanen, uit vloeibare koolwaterstoffen, zoals een lichte oliefractie.

Een bekende methode om in een eerste oplosmiddel opgeloste stoffen te verwijderen en op te lossen in een tweede oplosmiddel, is solvent extractie. De twee oplosmiddelen worden tijdelijk door roeren of schudden gemengd. Een voorbeeld is dat water met daarin opgeloste tolueen door schudden gemengd wordt met benzine, waarbij de tolueen voor een belangrijk deel in de benzine wordt opgelost en daaruit gemakkelijker is te verwijderen dan uit het water.

Verder is bekend het zogenaamde U.O.P.-Merox-proces. Bij deze bekende methode worden mercaptanen die door destillatie uit ruwe olie zijn verwijderd, in een extractiekolom met natronloog geëxtraheerd volgens de volgende vergelijking: 4 RSH + 4 NaOH * 4 NaSR + 4 H20. De te verwijderen mercaptanen stromen opwaarts door de extractiekolom in tegenstroom met de neerwaarts stromende loog waarbij de mercaptanen uit de vloeibare koolwaterstoffen worden overgedragen aan de loog. Nadelen van deze kolomextrac-tiemethode zijn de vorming van emulsie die na de extractie door fase-scheiding teniet moet worden gedaan, de volumineusheid van de apparatuur, het grote energieverbruik en de noodzaak van betrekkelijk grote dicht-heidsverschillen tussen de op- en neerwaartse stromen.

Met de uitvinding wordt beoogd deze bezwaren te ondervangen en hiertoe is de in de aanhef genoemde werkwijze gekenmerkt doordat een stroom van de koolwaterstoffen en een stroom van een waterige loogoplos-sing aan weerszijden van een poreus hydrofoob membraan worden geleid en doordat middels een extractiemembraanproces de zure componenten via de membraanporiën door de waterige loogoplossing worden geëxtraheerd.

Aangezien mercaptanen (thiolen) zuren zijn waarvan de sterkte vergelijkbaar is met H2S, is extractie naar de loogoplossing mogelijk. De twee fasen blijven gescheiden waardoor de extractie zeer efficiënt plaatsvindt. Er kan zich geen emulsie vormen en het proces vereist relatief weinig energie. De mercaptanen worden tot hun maximale oplosbaarheid in de loogoplossing geconcentreerd, waarna zij verder door bekende bio-technologische methoden worden omgezet, onder aerobe omstandigheden resulterend in sulfaat en koolzuur. Ingeval een anaerobe methode wordt gebruikt, kan zwavel worden geproduceerd.

Opgemerkt wordt dat het omgekeerd membraanproces om koolwaterstoffen middels pertractie uit verontreinigd water te extraheren naar organische fase bekend is. In verband met de hoge viscositeit van de organische fase, bijvoorbeeld afkomstig van de destillatie van ruwe olie, ligt het niet voor de hand een membraanextractiemethode te gebruiken om mercapta-nen uit een oliestroom in water te extraheren, immers moeten de visceuze organische stoffen door het membraan migreren.

Door gebruik te maken van holle vezelmembranen die zijn ondergebracht in modules die met elkaar verbonden kunnen worden, kunnen zeer grote stromen worden verwerkt. Er wordt een groot contactoppervlak en een kleine diffusieweg bereikt.

Ingeval de waterige loogoplossing door de holle vezels wordt gevoerd en de koolwaterstoffen erlangs verkrijgt men een verbeterde stof-fenoverdracht.

De modules die bij uitstek geschikt zijn voor toepassing bij de werkwijze volgens de uitvinding zijn beschreven in NL-A-9000014.

Ook Hoechst Celanese heeft membraanmodules ontwikkeld die geschikt zouden kunnen zijn voor uitvoering van de membraanextractiemethode volgens de uitvinding.

De uitvinding zou zelfs als scheidingsmethode bij de bereiding van mercaptanen kunnen worden gebruikt.

Het hydrofobe karakter van de membranen is nodig om de ene vloeistof gescheiden te houden van de andere door te voorkomen dat de waterfase in de porie treedt (bij heersende vloeistofdruk <.0,5 bar). Dit effect kan ook bereikt worden door hydrofiele poreuze membranen te behandelen met behulp van een è-polaire oppervlakte-coating die de poriën in tact houdt, maar de oppervlaktespanning wijzigt. Een derde optie is het aanbrengen van een dichte polymeren (bijvoorbeeld PDMS, hoog permeabele) coatingslaag. Omdat de stromen onafhankelijk van elkaar beheerst kunnen worden, kan de apparatuur veel kleiner zijn dan bij een normaal extrac-tieproces, waarbij een zeer groot aantal schotels nodig is om de gewenste verwijderingsgraad te bereiken. Er treedt geen emulsievorming op, de diffusiewegen zijn klein, het contactoppervlak is groot. De concentratie van de te verwijderen stof in de waterfase is 1000 tot 4000 maal groter dan in de organische fase. Het probleem om de schadelijke stoffen kwijt te raken is daardoor sterk verkleind. De relatief kleine hoeveelheid verontreinigingen in het afvalwater is gemakkelijk te verwijderen tot een detectiegrens van 0,1 microgram per liter.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren nader worden toege licht.

Fig. 1 toont een stromingsschema van de werkwijze.

Fig. 2 toont een perspectivisch aanzicht van een membraanmodule toe te passen bij de werkwijze volgens de uitvinding.

Fig. 3 toont in perspectief twee modules die in een kolom met elkaar moeten worden verbonden en voor de duidelijkheid van elkaar zijn gescheiden.

Fig. 4 toont een perspectivisch aanzicht van een kolom van mem-braanmodules.

De betekenis van de verwijzingscijfers in het stromingsschema volgens figuur 1 is als volgt: la, lb, lc = vezelmembraanmodule; 2 = tank voor lichte oliefractie met hoog gehalte aan mercaptanen; 3 = tank voor lichte oliefractie met laag gehalte aan mercaptanen; 4 = een tank voor een waterige basische oplossing; 5 = een tank voor een waterige basische oplossing met daarin opgenomen omgezette mercaptanen.

Vanuit de tank 4 wordt een waterige basische oplossing achtereenvolgens door de vezels van de modules la, lb en lc geleid. Vanuit de tank 2 wordt een lichte oliefractie met een hoog gehalte aan te verwijderen mercaptanen dwars op de vezels van achtereenvolgens de modules lc, lb en la gevoerd.

De vezels zijn poreus en hydrofoob. De stroom lichte oliefractie is aanzienlijk groter dan de stroom waterige basische oplossing. Door middel van pertractie vindt overdracht van mercaptanen van de lichte oliefractie via de poriën van de membraanvezels in de waterige basische oplossing plaats. De mercaptanen in deze waterige oplossing kunnen later door aerobe behandeling in sulfaat en koolzuur worden omgezet. Een anaerobe behandeling van de waterige basische oplossing leidt tot de produktie van zwavel.

Als gevolg van de toepassing van de membraanvezelmodules kan met grote stromen worden gewerkt en is het pertractieproces zonder enig probleem opschaalbaar.

De uitvinding is in principe ook toepasbaar voor het uit een stroom lichte koolwaterstoffen verwijderen van andere zure componenten dan mercaptanen. Niet uitgesloten is zelfs een methode waarbij door een effectieve scheiding mercaptanen worden bereid met behulp van het pertractie- proces volgens de uitvinding.

De module weergegeven in figuur 2 omvat een groot aantal parallelle holle membraanvezels 6 waarvan de einden op afgedichte wijze door tegenover elkaar geplaatste platen 7. 8 steken en in kamers 9 respectievelijk 10 uitmonden. Deze kamers maken deel uit van een vierkant frame 11 dat bij twee zijden open is en bij vier zijden gesloten.

De kamer 9 heeft een toevoeropening 12 bij een hoekpunt van het frame 11, terwijl de kamer 10 is voorzien van een afvoeropening 13 die diagonaal tegenover de voedingsopening 12 is aangebracht.

Tijdens gebruik wordt een basische waterige oplossing door toevoeropening 12 in de kamer 9 geleid en vanaf deze kamer door de holle membraanvezels naar de kamer 10 gevoerd en vanaf de kamer 10 via de opening 13 in de volgende module geleid. Een lichte oliefractie stroomt in de richting van de pijlen in figuur 1 en strekt zich onder een rechte hoek ten opzichte van de stroom van de basische waterige oplossing uit. De mercaptanen uit de lichte oliefractie stromen via de poriën van de membranen naar de basische oplossing.

De membraanmodules kunnen met elkaar worden verbonden ter vorming van een kolom op de wijze zoals weergegeven in de figuren 3 en 4. Twee opeenvolgende modules zijn steeds over 90° ten opzichte van elkaar gedraaid. Een afgeefopening 13 in de kolom ligt altijd tegenover een toevoeropening 12 van de volgende module. De basische oplossing die door de membraanvezels moet worden geleid stroomt bij de rangschikking volgens figuur k achtereenvolgens door de openingen 12a, 13a, 12b, 13b, 12c, 13c, 12d, 13d, 12e, 13e en 13f.

Claims (5)

1. Werkwijze voor het verwijderen van zure componenten, zoals mer-captanen, uit vloeibare koolwaterstoffen, zoals een lichte oliefractie, met het kenmerk, dat een stroom van de koolwaterstoffen en een stroom van een waterige loogoplossing aan weerszijden van een poreus hydrofoob membraan worden geleid en dat de zure componenten door middel van een ex-tractiemembraanproces via de membraanporiën door de waterige loogoplossing worden geëxtraheerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de membranen in de vorm van holle vezels worden toegepast.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de holle vezels zijn ondergebracht in modules die met elkaar verbonden kunnen worden.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3. met het kenmerk, dat de waterige loogoplossing door de holle vezels wordt gevoerd en de koolwaterstoffen erlangs.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de stroom koolwaterstoffen zich dwars op de lengterichting van de vezels uitstrekt.