SE432760B - Forfarande for fullstendig isomerisering av normala paraffinkolveten - Google Patents

Description

,, r_,. veoøßfls Q 2 nomspolning med vätgas. Den obehandlade råvaran blandas sedan reglerbart under inströmningen med det föränderliga desorptíons- eluatet, innehållande normala kolväten och genomspolningsvätgas, och införes därefter i reaktorn, där isomeriseringsreaktionen äger rum.

Uppfinningen grundar sig på upptäckten av ett förfa- rande, vid vilket obehandlad, till systemet inmatad råvara flö- desblandas vid olika flödeshastigheter med det föränderliga desorptionseluatet från adsorptionsmedlen för separering av isoföreningarna från de normala kolvätena i syfte att förse re- aktorn med en jämnare kombinerad ingâende råvara. I Adsorptionssteget i samband med uppfinningen omfattar adsorptionssystem, som är typiska för den tidigare kända tekni- ken. Det från reaktorn till adsorpticnsanordningarna införda flödet av blandade normala och icke-normala kolväten införes vid en temperatur och ett tryck, som är av samma storleksordning som i reaktorn, nämligen 20Ö° C till 390° C och 1,21 MPa till 4,14 MPa. Adsorptionsanordningarna innehåller ett adsorptionsmedel med förmåga att selektivt adsorbera normala paraffinkolväten och utesluta grenade paraffinkolväten. De normala paraffinkolvätena - desorberas från bädden av adsorptionšmedel med en i motström ledd genomspolning med vätgas. De desorberade normala kolvätena och den vid genomspolningen utnyttjade vätgasen matas sedan in i isomeriseringsreaktorn. _ I tidigare beskrivna metoder återföres den vid genom- spelningen utnyttjade vätgasen i kretslopp till adsorptionsan- ordningarna under samtidig flödeskontroll. När vätgasen passerar i motström genom adsorptionsmedelsbädden, desorberas normalkol- vätena gradvis och_kommer in i desorptionseluatet med olika hastigheter. Normalkolvätenas koncentration i desorptionseluatet varierar normalt från 20 till 30 mol-% vid stegets början till under 5 mol-% vid slutet av detta steg. Obehandlad råvara pum- pas, flödesregleras, uppvärmes delvis och.blandas sedan med desorptionseluatet, innan den införes i reaktorn. Den kallare, obehandlade råvaruströmmen kyler ned desorptionseluatet, så att man erhåller en kombinerad vätskeström med lägre temperatur till reaktorn. En temperaturreglering på den kombinerade reaktorråva- ran reglerar den obehandlade râvarans förbiledning runt en vär- meväxlare, varigenom graden av föruppvärmning av råvaran varie- .J 3 Wüäüiííflv; ras och därmed åstadkommes den kylningseffekt som erfordras. Så- som är känt inom den aktuella tekniken erfordras ett minimivät- gaspartialtryck i reaktorn för att minimera katalysatorns sint- ring, som har en negativ inverkan på katalysatorns livstid. Det nödvändiga minimivätgaspartialtrycket är beroende av den utnytt- jade katalysatorn men ligger i allmänhet i ett intervall av 0,69 - 1,72 MPa.

Vätgasens partialtryck är en funktion av vätekoncent- rationen i den kombinerade reaktorråvaran. Med en varierande flödeshastighet för desorberade normalkolväten och en konstant flödeshastighet för obehandlad råvara måste den i kretslopp åter- förda vätgasströmmen tillsättas vid en tillräckligt hög hastig- het för att säkerställa, att ett minimipartialtryck upprätthål- les i det sämsta tänkbara fallet, vilket är när de desorberade normalkolvätena har maximal flödeshastighet. Följaktligen är det tidigare beskrivna systemet utformat för att ge vätgas med en flödeshastighet för det sämsta tänkbara fallet, vilket betyder att det finns mer vätgas närvarande än vad som är nödvändigt, när flödeshastigheten för de desorberade normalkolvätena sjunker från maximal till minimal nivå. Detta betyder, att massans flö- deshastighet i den kombinerade reaktorrâvaran (vätgas och desor- berade normalkolväten plus obehandlad råvara) varierar avsevärt från maximal till minimal nivå beroende på fluktuationerna i de desorberade normalkolvätenas flödeshastighet. Dessa stora fluk- tuationer ger upphov till stora variationer vad gäller tryck- fall och kylbehov i reaktorn och efterföljande utrustning.

I samband med föreliggande uppfinning övervakas och varieras kontinuerligt den obehandlade råvarans hastighet, så att man erhåller en konstant flödeshastighet för den kombinerade reaktorråvaran. En utföringsform av uppfinningen justerar ett flödesreglerorgan på reaktorns inloppssida direkt reglerventi- len för obehandlad råvara. En serie kontrollinstrument överva- kar den obehandlade râvarans flödeshastighet, beräknar medelflö- deshastigheter och justerar inställningen på flödesreglerorga- net för den kombinerade reaktorrâvaran, så att man erhåller den önskade genomsnittliga flödeshastigheten för obehandlad råvara.

Efte'som hastigheten för återgående väte i detta desorptions- ' eluat och kombinerade reaktorråvaramaterial är konstant och även eftersom molekylvikten för den obehandlade råvaran och de desorberade normalkolvätena är väsentligen densamma, varierar .J ~ W- .~,..,.__.__........_.....- ___..- ...efim-.-.iflmw ___, ___,_ __ _ V ______ _____V______N_V 79Û9šlší5~šš detta system inmatningen av obehandlad råvara i ett omvänt för- hållande till hastigheten för de desorberade normalkolvätena och säkerställer en konetent flöaeehaetighet för kolväten till reak- torn. Eftersom fluktuationerna i kolväteflödeshastigheterna eli- minerats, reduceras den flödeshastighet som erfordras hos åter- gâende vätgas för att åstadkomma ett minimalt vätgaspartial- tryck i reaktorn. Föreliggande uppfinning medger sålunda en vä- sentlig reducering av hastigheten för återgâende vätgas. Dess- utom tillåter uppfinningen en väsentlig förbättring vad gäller värmeintegrationen genom att i full utsträckning utnyttja det faktum, att när en minimimängd värme tillgänglig i adsorptions- eluatet, erfordras minimal uppvärmning av den variabla obehand- lade råvaran. Likaså gäller att när den variabla obehandlade rå- varan kräver maximal uppvärmning, finns en maximal mängd värme- tillgänglig i adsorptionseluatet.

Eftersom uppfinningen reducerar flödeshastigheten för den kombinerade reaktorråvaran, reduceras katalysatorns volym, samtidigt som man erhåller samma uppèhållstid i katalysatorn och samma isomeriseringsverkan. Den samlade flödeshastigheten hos den kombinerade reaktorråvaran är vidare praktiskt taget konstant i samband med uppfinningen. Man har sålunda lyckats eliminera de fluktuationer vad gäller tryckfall och kylningsbe- hov, som de tidigare kända systemen är förenade med. Den nödvän- diga överdimensioneringen av den efter reaktorn införda kyl- nings- och komprimeringsutrustningen är också eliminerad.

Det är sålunda ett syfte med föreliggande uppfinning att ge anvisning på ett förfarande för fullständig isomerise- ring, vid vilket en isomeriseringsreaktor förses med den kombi- nerade råvaran i jämnare flödeshastigheter och sammansättningar.

Ett annat syfte är att reducera flödeshastigheten hos återgående vätgas i en process för fullständig isomerisering samtidigt som man upprätthåller ett minimipartialtryck ovanför isomeriseringskatalysatorn för att säkerställa lång livstid hos katalysatorn.

Ytterligare ett annat syfte med uppfinningen är att ge anvisning på ett förfarande för fullständig isomerisering, vil- ket har förbättrad värmeintegration. 7 Ytterligare ett annat syfte är att stabilisera tryck- fallen och kylningsbehoven i isomeriseringsreaktorn och efter denna inkopplad utrustning. 5 vyoøfifir-g _ Dessa och andra syften med uppfinningen kommer att an- tingen påpekas eller framstå som självklara med ledning av föl- jande beskrivning och åtföljande ritning, där den enda förekom- mande figuren visar ett flödesschema för ett typiskt system vid tillämpning av uppfinningen.

Allmänt sett ger uppfinningen anvisning på ett integre- rat förfarande för fullständig isomerisering i syfte att för- bättra oktantalet hos en blandad kolväteråvara, som innehåller mättade paraffinkolväten med 5 till 6 kolatomer, vid vilket för- farande man leder råvaran genom en isomeriseringsreaktor, inne- hållande en katalysatorkomposition och en hydreringskomponent, i närvaro av väte för att omvandla åtminstone en del av de nor- mala kolvätena i råvaran till icke-normala kolväten, och varvid kolvätena i den från reaktorn utgående produkten ledes till ad- sorptionsdelen i systemet, där n-kolvätena adsorberas i en bädd~ av ett zeolitiskt molekylsilsadsorptionsmedel och de icke-nor- mala kolvätena eventuellt ledes ut ur systemet i form av en isomeratprodukt. Efter adsorptionsförloppet desorberas adsorp- tionsmedelsbäddarna med hjälp av en vätgasbaserad genomspol- ningsgas och härvid erhålles ett utgående desorptionsmaterial i ångform, som innehåller desorberade normalkolväten och vätgas- genomspolningsgas. Obehandlad råvara blandas med det utgående desorptionsmaterialet vid varierande inmatningshastigheter för att åstadkomma en konstant flödeshastighet hos den i reaktorn inmatade, kombinerade reaktorråvaran (vätgas plus desorberade normalkolväten plus obehandlad råvara).

I en begränsad aspekt av uppfinningen genomföres hop- blandningen av den obehandlade råvaran med det utgående desorp- tionsmaterialet i en utföringsform genom att övervaka flödet till isomeriseringsreaktorn med hjälp av en mängdregulator och variera flödeshastigheten för den obehandlade råvaran som svar på variation i den kombinerade reaktorråvarans flöde och över- vaka obehandlad råvaras flödeshastighet med hjälp av en serie kontrollinstrument, vilka beräknar genomsnittliga flödeshastig- heter för obehandlad råvara och automatiskt jämför det faktiska genomsnittliga flödet med det önskade genomsnittliga flödet och med hänsyn därtill justerar inställningen på mängdregulatorn för den kombinerade reaktorråvaran, så att man erhåller den öns- kade genomsnittliga flödeshastigheten hos obehandlad råvara och __! 79Û9Üi5-S 6 håller inmatningshastigheten i stort sett konstant för den kom- binerade reaktorråvaran. .

Den för inmatning i reaktorn avsedda råvaran är prin- cipiellt sammansatt av de olika isomera formerna av mättade kol- väten med 5 till 6 kolatomer. Sådana råvaror är normalt resulta- tet av raffinaderidestillationsprocesser och de kan sålunda in- nehålla små mängder C7-kolväten och även högre kolväten, men dessa är ofta endast närvarande i spårmängder om över huvudtaget Olefinkolväten utgör lämpligen mindre än 4 mol-% i råvaran. Aro- matiska och cykloparaffinkolvätemolekyler har ett relativt högt oktantal men krackas och/eller överföras i väsentlig ut- sträckning till molekyler med lägre oktantal i isomeringserings- reaktorn. Den föredragna råvaran bör således inte innehålla mer än omkring 25 mol-% kombinerade aromatiska kolväten och cyklo- paraffinkolväten. Lämpligen omfattar de icke-cykliska C5- och C6-paraffinkolvätena åtminstone 75 mol-% av råvaran, varvid minst 25 mol-% utgöres av n-pentan och/eller n-hexan. En råvara med följande sammansättning är typisk: Komponenter Vikt-% C4 minus 4,1 i-C5 - 24,5 n-C5 27,8 i-C6 g 27,4 n-C6 14,7 C7 plus 1,5 I beskrivningen ovan av de råvaror, som lämpligen behandlas i enlighet med förfarandet enligt uppfinningen är uttrycket “de olika isomera formerna av pentan och hexan" avsett att omfatta alla de grenade och cykliska formerna av föreningarna liksom for- merna med rak kedja. Dessutom är prefixen "iso" och "i" avsed- da att vara generiska beteckningar på alla grenade och cykliska former av den angivna föreningen.

Den vätgas, som användes som genomspolningš- eller rensningsgas_vid desorbering av adsorptionsbädden och som hydre- ringsmaterial i isomeriseringsreaktorn behöver inte vara ren' och består i allmänhet av en eller en kombination av två eller flera raffinaderivätgasprodukter, t.ex. konverteringsvätgas och liknande material. Eventuella föroreningar i vätgasen skall ha _] 7 relativt liten benägenhet, om någon, att adsorberas i zeolit- adsorptionsmedlet, zeolitkatalysatorn och kolvätena i systemet och skall också vara någorlunda inerta mot dessa material. Man kan räkna med att lätta kolväten med 1 - 4 kolväten kommer att uppträda i den i kretslopp återgående vätgasen under loppet av processens genomförande, eftersom dessa lågkokande material Dro- duceras i katalysatorenheten. Företrädesvis utgöres den åter- gående vätgasströmmen av minst 50 mol-% väte.

Den i adsorptionsbädden utnyttjade, zeolitiska mole- kylsilen måste ha förmåga att selektivt adsorbera de normala pa- raffinkolvätena i den inmatade råvaran med molekylstorlek och konfiguration som rättesnöre. En sådan molekylsil skall därför ha en skenbar pordiameter under cirka 6 Å och över cirka 4 Å.

Ett särskilt lämpligt zeolitmaterial av denna typ är zeolit A, som beskrives i amerikanska patentskriften 2 883 243, vilket i flera av dess former med tvâvärda utbytesjoner, i synnerhet kal- ciumkatjonformen, har en skenbar pordiameter av cirka 5 Å, och vilket har en mycket hög kapacitet vad gäller adsorbering av normala paraffinkolväten. Andra lämpliga molekylsilsmaterial in- kluderar zeolit R, amerikanska patentskriften 3 030 181, zeolit T, amerikanska patentskriften 2 950 952 och de i naturen dförekommande zeolitiska molekylsilsmàterialen chabazit och Uttrycket "skenbar pordiameter“ kan, såsom uttrycket definieras som den maximala kritiska dimensionen erionit. häri användes, hos den molekyltyp, som adsorberas med hjälp let under normala betingelser. Den kritiska dimensionen definie- av adsorptionsmed- ras som diametern hos den minsta cylinder., som rymer en modell av molekylen, vilken konstruerats under användande av de till- gängliga värdena på bindningsavstånd, bindningsvinklar och van der Waals' radier. Den skenbara pordiametern är alltid stör- re än den strukturella pordíametern, vilken senare kan definie- ras som den fria diametern för den passande silikatringen i ad- sorptionsmedlets struktur.

Den i isomeriseringsreaktorn företrädesvis utnyttjade zeolitkatalysatorn kan utgöras av vilken som helst av alla de olika tidigare kända, molekylsilsbaserade katalysatorkompositío- nerna, som uppvisar šelektiv och påtaglig isomeriseringseffekt under de driftsbetingelser som råder i samband med det aktuella förfarandet. Som en generell klass omfattar sådana katalysatorer .J de kristallina, zeolitiska molekylsilsmaterial, som har en sken- bar pordiameter som är tillräckligt stor för att adsorbera neopentan, ett SiO2/Al2O3-molförhållande över 3, mindre än 60, företrädesvis mindre än 15, ekvivalent-% alkalimetallkatjoner och vari A104--tetraäedrarna inte är förbundna med alkalimetall- katjoner och antingen inte förbundna med någon metalljon eller I förbundna med tvåvärda eller andra flervärda metallkatjoner, varvid zeolitkomponenten är kombinerad med en hydreringskataly- sator, företrädesvis en ädelmetall ur grupp VIII i grundämnenas periodiska system. Katalysatorkompositionen kan användas för sig eller också kan den kombineras med ett poröst, oorganiskt oxid- utspädningsmedel som ett bindemedel. Hydreringsmedlet kan bäras antingen på zeolitkomponenten och/eller på bindemedlet. Ett stort antal olika oorganiska oxidutspädningsmaterial är förut kända, trycket "ett oorganiskt utspädningsmedel med ett därpå anbringat e'av vilka vissa uppvisar hydreringsverkan per se. Ut- hydreringsmedel" är sålunda avsett att omfatta såväl utspäd- ningsmedel, som inte har någon hydreringsverkan per se och som är försedda med ett separat hydreringsmedel, ochflsådana utspäd- ningsmedel, som i sig själva är hydreringskataljsatorer. Som ut- spädningsmedel lämpliga oxider, vilka själva uppvisar hydre- ringsverkanlär oxider av metallerna i grupp VI i grundämnenas periodiska system. Som exempel_på dessa metaller kan nämnas krom, molybden och volfram. Emellertid är det att föredraga, att utspädningsmaterialet inte har någon uttalad katalytisk ef- fekt per se, särskilt inte krackningseffekt} Under alla omstän- digheter skall inte utspädningsmedlet uppvisa en högre kvantita- tiv grad av krackningsverkan än áeolitkomponenten i den kom- pletta isomeriseringskatalysatorkompositionen. Lämpliga oxider i denna senare klass är aluminiumoxiderna, kiseloxiderna, oxiderna av metaller i grupperna III, IV-A och IV-B i Mendeleevs periodiska system och samgeler av kiseloxider och okider av me- tallerna i grupperna III - IV-A och IV-B, i synnerhet alumi- niumoxid, zirkoniumoxid,'titanoxid, toriumoxid och kombinationer därav. Aluminatsilikatleror, som t.ex. kaolin, attapulgit, sepiolit, polygarskit, bentonit, montmorillonit och liknande leror, är också lämpliga utspädningsmaterialj om de göres smi- diga och formbara genom intim hopblandning med vatten, i synner- 79090452., 9 het när lerorna inte syratvättats för att avlägsna betydande mängder aluminiumoxid. Utomordentligt väl fungerande katalysa- torer för isomeriseringsreaktionen beskrives i detalj i ameri- kanska patentskrifterna 3 236 761 och 3 236 762. En särskilt fö- redragen katalysator är en, som framställes av ett zeolitiskt Y- material (amerikanska patentskriften 3 130 007) med ett SiO2/A1203-molförhâllande av emkring 5 genom reducering av *fen till under cirka 15 ekvivalent-% genom am- i..- natriumkatjonha moniumkatjonbyte, varefter man inför mellan cirka 35 och 50 ek- vivalent-% sällsynta jordartsmetallkatjoner genom jonbyte och sedan kalcinerar zeolit-materialet för att åstadkomma en bety- dande ammoniakfrigörning. Som hydreringskomponent kan platina I en mängd av cirka 0,1 - 1,0 vikt~% placeras eller palladium -ir på zeolitmaterialet med hjälp av någon lämplig konventionell metod. .

Driftstemperaturen i isomeriseringsreaktorn ligger i allmänhet beroende på den i det speciella fallet utnyttjade ka- talysatorkompositionen inom ett område från 2000 C till 3900 C och trycket mellan l,2l MPa och 4,14 MPa. Fastän det är att fö- redraga att genomföra hela processen med adsorption, separation och isomerisering under praktiskt taget isobariska och isoter- miska betingelser, har de verksamma driftsbetingelserna i ad- sorptionsbäddarna något bredare intervall än vad som gäller i isomeriseringsreaktorn. Tryck över atmosfärstryck i förening med temperaturer inom området 2000 C till 3900 C, som haller rå- varan i ångform, är lämpliga för adsorptionsanordningarnas drift. "ßäddhålighetsutrymme" är i samband med uppfinningen avse ttatt omfatta allt utrymme i bädden, som inte upptages av något fast material med undantag för zeclitkristallernasintra- kristallina håligheter. Porerna inne i ett bindemedel, som kan användas för att agglomerera zeolitkristallerna, anses vara bäddhålighetsutrymme.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen (se amerikanska patentskriiten 3 700 589) ledes kolvätena i det från isomeriseringsreaktorn utgående materialet som ingående råvara i ångform och vid övertryck periodiskt i följd genom var och en av minst fyra stationära bäddar i ett system innehållande ett zeolitiskt molekylsilsadsorptionsmedel med effektiva pordiamet- rar av i huvudsak 5 Å, varvid var och en av dessa bäddar cyk- liskt genomgår följande stadier: 10 A-1 adsorption-fyllning, varvid ångan i bäddhâlighetsutrymmet principiellt består av en icke adsorberbar rensningsgas (ge- _nomspolningsgas) och den inkommande råvaran pressar denna rens- cningsgas ut ur bäddhålighetsutrymmet i bädden utan att den 1 nå- *gon större utsträckning blandas med den icke-adsorberade råvaru- fraktionen;' A-2 adsorption, varvid råvaran lades medströms genom bädden och de normala beståndsdelarna i råvaran adsorberas selektivt i det kristallina zeolitadsorptionsmedlets inre hâlrum och de icke- adsorberade beståndsdelarna i råvaran uttages ur bädden som ett utgående material med en starkt reducerad halt av främmande be- ståndsdelar; D-l genomspolning av hålighetsutrymmet, varvid bädden, fylld med adsorberade, normala kolväten i sådan utsträckning, att den stökiometriska punkten i massförflyttningszonen därav har pas- serat mellan 85 och 97 % av båddens längd och 1 bäddhålighets~ utrymmet innehållande en blandning av normala och icke-normala föreningar i väsentligen samma proportioner som den inmatade råvaran, genomspolas i motström med avseende på riktningen för A-2 adsorptionen genom att man genom bädden leder en ström av en icke-adsorberbar_rensningsgas i tillräckligt stor mängd för att avlägsna råvaruångorna i hålighetsutrymmet men inte över den mängd, som ger cirka Süzmol-%, företrädesvis högst 40 mol-%, ur råvaran adsorberade normalkolväten i det från bädden utgåen- de materialetg och D-2 desorption medelst genomspolning, varvid de selektivt adsor- berade, normala råvarukolvätena desorberas som en del av det från desorptionen utgående materialet, genom att man leder en ic- ke adsorberbar rensningsgas i motström med avseende på rikt- ningen för A-2 adsorption genom bädden, tills huvuddelen av ad- sorberade normalkolväten desorberats och ångorna i bäddhålighets- utrymmet i princip består av icke-adsorberbar rensningsgas.

Uppfinningen kan även tillämpas med hjälp av något godtyckligt flerbäddsadsorptionssystem, i synnerhet det i ame- rikanska patentskriften 3 770 621 beskrivna trebäddsadsorptions- systemet.

För att närmare belysa uppfinningen redovisas nedan ett exempel, som beskrivas under hänvisning till ritningen. Som ett exempel kan anges följande sammansättning hos den obehandla- .I l, ?90¿ïn3154.~;~; de råvaran: 4,1 mol-% Cl till C4, 52,3 mol-% C5 och 43,6 mol-% C6. Såsom framgår av flytschemat på ritningen matas obehandlad råvara in via ledning l0 till en lagringstank 12, varifrån den suges upp med hjälp av pump 14 via reglerventil 16. Den obe- handlade råvaran kan sedan matas till en värmeväxlare 18, där den i någon mån uppvärmes genom värmeväkling med utgående mate- rial från en adsorptionsbädd, som undergår A-2 adsorption. Den delvis uppvärmda, obehandlade râvaran från värmeväxlare 18 le- des via ledningar 19 till ledning 2l, där den förenar sig med utgående desorptionsmaterial från en adsorptionsbädd undergående D-2 desorption vid 3430 C så att en temperatur av omkring 2880 C erhålles i en därvid erhållen kombinerad reaktorråvara.

Ben kombinerade reaktorråvarans flödeshastighet uppgår till 2960 kmol/h (6537 lb. moles/hr.). Reaktorråvaran ledes så till isomeriseringsreaktor 22. Katalysatorn i reaktorn är en áeolit Y-palladiumkomposition, vari zeoliten har ett Si02/Al2O3-mol- förhållande av 5, en natriumkatjonhalt för funktion av omkring 10 ekvivalent-% och en halt sällsynta jordartsmetallkatjoner av cirka 43 ekvivalent-%. Kompositionen innehåller 0,5 vikt~% fin- fördelad palladium. Det från reaktorn 22 utgående materialet strömmar via värmeväxlare 24 och vattenkylare 20 till separator 26. Råvaran till adsorptionsanordningen uttages ur separator 26 med hjälp av pump 29 och ledes Via värmeväxlare 24 och ledning 25 till uppvärmningsanordning 23, där den uppvärmes till 3430 C, innan den ledes till separeringssektionen av systemet.

Enligt föreliggande uppfinning finns en förbiledning 27 förbi värmeväxlare 18. Dessutom finns i ledning 21 en tempe- raturregulator 30, som justerar reglerventil 15 så att obehand- lad råvara ledes förbi värmeväxlaren 18 och det tillförda värmet till den obehandlade råvaran regleras. I ledning 21 finns dess- utom en flödesmätare 32, som övervakar den slutliga kombinerade reaktorråvaran och som i sin tur inverkar på reglerventil 16, så att ett varierande flöde av obehandlad råvara erhålles. Ett kontrollinstrument 34 är nlacerat i ledning ll mellan pump 14 och reglerventil 16 och detta övervakar flödeshastigheten för den obehandlade råvaran, beräknar genomsnittliga flödeshastighe- ter, jämför det genomsnittliga värdet med en punkt, som är in- ställd på instrumentet, och justerar inställningen av flödes- mätaren 32 för den kombinerade reaktorrâvaran, så att den öns- .I ~ .r 79Ü9x 1 i Ü? U? 12 kade genomsnittliga flödeshastigheten för obehandlad råvara er- hålles. Om den i kretslopp återförda vätgasens flödeshastighet antages uppgå till 2320 kmol/h och då den är konstant i det från desorptionen utgående materialet, varierar detta system det in- matade flödet av obehandlad råvara i omvänt förhållande till de desorberade normalkolvätenas flödeshastighet och säkerstäl- ler en konstant flödeshastighet av kolväten till reaktorn 22.

Separationsdelen i systemet bygger på förut känd tek- nologi och fungerar på följande sätt: Den till adsorptionsanordningen gående râvaran från ledning 25 och värmeväxlare 24 dirigeras till viss del till ledning 35 med hjälp_av en tryckreglerventil 33 och till viss del till ledning 36 med hjälp av flödeshastighetsreglerventilen 38. Via ledning 36 dirigeras en del av råvaran från ledning 25, i genomsnitt 306 kmol/h, via förgreningsrör 40 och ventil 42 till adsorptionsbädd 44, som undergår A-l adsorption. Var och en av de fyra adsorptionsbäddarna i systemet, nämligen bäddar 44, 46, 48 och 50, innehåller 32900 kg kalciumzeolit A i form av 1,6 mm cylindriska gryn. Vardera bädden har en längd av 4,58 m och en diameter av 3,&5m. Vid den tidpunkt när råvara som passe- rar via ventil 42 kommer in i bädd 44, innehåller denna kvarva- rande rensningsvätgas från den föregående desorptionsomgângen.

Strömningshastigheten för den frammatade råvaran via ledning 36, förgreningsrör 4G och ventil 42 regleras på sådant sätt, att bädd 44 spolas fri från kvarvarande vätgas regelbnndet över en period om cirka 2 min., d.v.s. det från bädd 44 utgående materia- let kommer_ut med en genomsnittlig hastighet av cirka 265 kmol/h.

Under detta första stadium av adsorption i bädd 44 går utgående vätgas från bädden via ventil 55 in i förgreningsrör 104. Under den 2-minuters period när vätgasen spolas ut ur bädd 44, går resterande råvara genom ventil 33 och ledning 35, genom förgre- ningsrör 62 och ventil 64 till bädd 46 med en genomsnittlig has- tighet av 466 kmol/h. De normala paraffinkolvätena i råvaran ad- sorberas av bädd 46, som undergâr A-2 adsorption, och de ej ad- sorberade icke-normala kolvätena kommer ut från bädden via ven- til 68 och matas vidare till förgreningsrör l46( De icke-normala kolvätena strömmar via ledning l48, vármeväxlare 18, ledning 150, vattenkylare 152, separator 154 och sedan nppsamlas den kondenserade prodnkten i lagringsbehållare l56. Den resterande J 13 rensningsvätgasen i det utgående materialet innehållande icke- normala kolväten, lämnar separator 154 via ledning 157 för att sedan spola igenom den för återföringen i kretslopp utnyttjade kompressorn 160. Under den 2-minuters period när resterande vät- gas spolas ut ur bädd 44, d.v.s. A-1 adsorption, undergår bädd 48 det första stadiet av genomspolning med vätgas, varvid kol- vätena i bäddhålighetsutrymmet spolas ut ur bädden, d.v.s. D-l genomspolning. Under samma 2-minuters intervall undergår bädd 50 det andra stadiet av desorption, d.v.s. D-2 desorption medelst genomspolning, varvid de normala kolvätena desorberas från molekylsilsadsorptionsmedlet med vätgas och avlägsnas ur bädden. Från kompressor 160 ledes rensningsvätgasen via ledning 178 och uppvärmningsanordning 180 där den uppvärmes till cirka 3430 C och därifrån via ledning 182. Med hjälp av flödesregler-5 ventiler 184 och 185 delas gasflödet från ledning 182 upp i två strömmar, varvid den mindre strömmen ledes med en genomsnittlig hastighet av 263 kmol/h via ledning 187, förgreningsrör 188 och ventil 69 motströms (med avseende på tidigare adsorptionsom- gång) genom bädd 48. Den lågt inställda flödeshastigheten, som utnyttjas för det 2 minuter långa första stadiet desorption syftar till att man skall kunna spola bort icke-adsorberade kol- väten från bäddhåligheterna utan att förorsaka någon mera på- taglig desorption av de normala kolvätena från adsorptionsmed- let. Det från bädd 48 utgående materialet, med en genomsnittlig flödeshastighet av 349 kmol/h, passerar via ventil 65 och in i förgreningsrör 62, där det återföres i kretslopp via ventil 64 direkt till bädd 46, som undergår A-2 adsorption. Huvuddelen av vätgasströmmen från ledning 182, i genomsnitt 2180 kmol/h, le- des via reglerventil 184, ledning 186 till förgreningsrör 104, där den blandas med det tidigare nämnda, från det första sta- diets adsorption från ventil 55 utgående materialet och sedan ledes via ventil 70 och bädd 50. Under denna period desorberas selektivt adsorberade normal-paraffinkolväten ur den zeolitiska molekylsilen och spolas ut ur bädden. Det från bädd 50 utgående materialet, bestående av 2310 kmol/h av i kretslopp âterförd vätgas och desorberade normal-paraffinkolväten med en genom- snittlig hastighet av 182 kmol/h, går via ventil 67 och förgre- ningsrör 176 till ledning 21, där det blandas med inkommande obehandlad råvara. 79Û9ßlViEš-5 - 14 Beskrivningen ovan avser en enda 2-minuters period av ett kretslopp på totalt 8 minuter för systemet. Under den föl- jande 2-minuters perioden manövreras lämpliga ventiler på så- dant sätt, att bädd 44 påbörjar A-2 adsorption, bädd 46 påbör- jar D-1 genomspolning, bädd 48 påbörjar D-2 desorption och bädd 50 A-1 adsorption. Pâ liknande sätt påbörjas ett nytt krets~' lopp efter varje 2-minuters period och vid slutet av en 8-mi- nuters period har alla bäddarna gått igenom samtliga stadier av adsorption och desorption.

Av följande uppställning framgår hur var och en av de fyra bäddarna fungerar under varje 2-minuters period: fria, min. - o-z 2-4 4-6 6-8 bada 44 A-i A~2 n-i n-z bädd 46 A-z n-i n-z A-i 'bädd 48 13-1 n-z A-i A-z bada so j -_ n-z A-l A-z 11-1 I den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen varierar hastigheterna för den från desorptionen utgående kom- positionen och den erforderliga inmatningen av obehandlad rå- vara under varje 2-minuters period. I början av 2-minuters pe- rioden, när en ny bädd påbörjar D-2 desorption, är den genom- snittliga molekylvikten och specifika värmet hos det från D-2 desorption utgående materialet vid sitt maximum. Och omvänt gäller, att vid slutet av 2-minuters perioden ligger den genom- snittliga molekylvikten och det specifika värmet hos det från D-2 utgående materialet vid sitt minimum. Eftersom den varier- bara inmatningen av obehandlad råvara har som en uppgift att kyla ned det från desorptionen utgående materialet från omkring 343° C till omkring 2880 C, varierar den mängd värme som vid värmeväxlingen går över till den obehandlade råvaran i värme- växlare 18 från ett minimum vid påbörjandet av 2-minuters pe- rioden till ett maximum vid slutet av 2-minuters perioden. Det från adsorptiçnen utgående materialet, vilket användes för att förvärma den obehandlade råvaran i värmeväxlare 18, har också en varierande medelmolekylvikt, vilket är orsakat av det inne- slutna vätets avgång i de icke-normala kolvätena vid varierande .J *J H3 CÖ Us: g-fi a-E.. ßfí I Ü? 15 hastigheter. I början av 2-minuters perioden, när en ny bädd påbörjar A-2 adsorption, ligger närmare bestämt køncentratiønen för det inneslutna vätet i det ütgående materialet vid maximal nivå. Och omvänt, vid slütet av 2-minuters perioden har väte- koncentrationen i det utgående mat rialet sitt minimivärde.

Därför varierar det tillgängliga värwet i det från adsorptionen utgående materialet från ett minimum vid pâbörjandet av 2-minu- ters perioden till ett maximum vid slutet av denna 2-minuters period. Genom värmeväxling direkt mellan den obehandlade råva- ran och det från adsørptibnen utgående materialet i värmeväxla- re 18, varierar uppvärmningsbehóven för den obehandlade råva- ran i överensstämmelse med det tillgängliga värmet i det från adsorptionen utgående materialet under 2-minuters perioden och förbättrad värmeintegrering åstadkbmmes.

Claims (5)

lb Patentkrav

1. l. Förfarande för pra tiskt taget fullständig isome- risering av normala paraffinkolväten, vilka ingår i en in- strömmande råvara, huvudsakligen bestående av'blandade normal- kolväten och icke-normala kolväten, k ä n n e t e c k n a t av att man (a) leder råvaran genom en isomeriseringsreaktor in- nehållande en isomeriseringskatalysator och i närvaro av väte för att omvandla åtminstone en del av de normala kolvätena i råvaran till icke-normala kolväten, (b) leder kolvåtena i det från reaktorn utströmmande materialet till en adsorptionssektion och adsbrberar de normala kolvätena, som finns kvar i det från reaktorn utströmmande ma- terialet, i en av en zeolitisk molekylsil bestående adsorp- tionsmedelsbädd och leder de icke-normala kolvåtena ut ur ad- sorptionssektionen i form av ett från adsorptionsanordningen utströmmande material, innehållande en.isomeratprodnkt, h (c) desorberar adsorptionsmedelsbäddarna med en ge- nomspolningsvätgas, varigenom man erhåller ett variabelt från desorptionen utgående, ångformigt material, innehållande de- sorberade normal-kolväten och genomspolningsvätgas, samt (d) reglerbart blandar obehandlad råvara med det från desorptionen utgående materialet i syfte att åstadkomma ett konstant flöde av kombinerad reaktorråvara.,

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att flödet för den kombinerade reaktorrâvaran över- vakas med hjälp av en mängdregulator och att den obehandlade rå- varans flödeshastighet varieras till svar på variation i flö- deshastigheten hos den kombinerade råvaran, varvid variationen i obehandlad råvaras flödeshastighet övervakas med ett reglerinstrument, som beräknar den genomsnittliga flödeshastig- heten för den obehandlade råvaran, kontinuerligt jämför den ge- nomsnittliga flödeshastigheten för den obehandlade râvaran med en inställningspunkt på instrumentet och till svar på denna 57 jämförelse justerar inställningspunkten på den kombinerade reaktorrâvarans mängdregulator, vilken i sin tur reglerar den _ obehandlade râvarans flödeshastighet för att hålla den kombine- rade reaktorråvarans inströmningshastighet väsentligen kon- stant. I

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e é k n a t av att katalysatorn utgöres av en zeolit-molekylsilskatalysator.

4. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att adsorptlonssektionen består av ett fyrbäddssystem.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att det från adsorptionen utgående materialet ledes så att ett värmeutbyte kan ske med den obehandlade råvaran för att för- värma râvaran, innan den reglerbart blandas med det från desorptionen utgående materialet.