TRENNANLAGE ZUM TRENNEN EINES GEMISCHES AUS POLYGLYKOL UND ETHYLEN SEPARATOR FOR SEPARATING A MIXTURE OF POLYGLYCOL AND ETHYLENE
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Trennen eines Gemisch aus Polyglykol und Ethylen gemäß dem Anspruch 1.The present invention relates to a plant for separating a mixture of polyglycol and ethylene according to claim 1.
Das oben genannte Gemisch ist in einem Leckstrom enthalten, der über Leckageleitungen aus einem Schmiersystem gefuhrt wird, mit dessen Hilfe eine Kompressoranlage zur Verdichtung von Ethylen mittels Polyglykol als Schmiermittel geschmiert wird.The above-mentioned mixture is contained in a leakage stream which is led via leakage lines from a lubrication system, with the aid of which a compressor system for the compression of ethylene is lubricated using polyglycol as a lubricant.
Das in der Kompressoranlage verdichtete Ethylen wird einer Polymerisationszone in einer Polymerisationsapparatur zugeführt, um Polyethylen herzustellen. Damit das Ethylen in der Polymerisationszone polymerisiert, muß das Ethylen in der Kompressoranlage auf einen Polymerisationsdruck von bis zu 3000 bar verdichtet werden.The ethylene compressed in the compressor system is fed to a polymerization zone in a polymerization apparatus to produce polyethylene. In order for the ethylene to polymerize in the polymerization zone, the ethylene must be compressed in the compressor system to a polymerization pressure of up to 3000 bar.
Bei derart hohen Polymersationsdrucken werden normalerweise mehrstufige Kompressoren verwendet, so daß das Ethylen vorkomprimiert und anschließend in einem zweistufigen Kompressor auf den Polymersationsdruck komprimiert wird. Daraufhin wird das Ethylen für die Polymerisationsreaktion in die Polymerisationszone (Reaktor) eingeleitet, m der bei Polymerisationstemperaturen von bis zu 350 °C und in Gegenwart von Katalysatoren Polyethylen hergestellt wird.At such high polymerization pressures, multi-stage compressors are normally used so that the ethylene is pre-compressed and then compressed to the polymerization pressure in a two-stage compressor. The ethylene for the polymerization reaction is then introduced into the polymerization zone (reactor), which is used to produce polyethylene at polymerization temperatures of up to 350 ° C. and in the presence of catalysts.
Zur Erzeugung solch hoher Drucke haben sich insbesondere Kolbenkompressoren als geeignet erwiesen. Natürlich ist es hierbei auch erforderlich, ein passendes Schmiermittel zur Schmierung der beweglichen Teile in Kolbenkompressoren zu finden, das unter hohen Drucken und in einem großen Temperaturbereich seine Schmierwirksamkeit behalt. Für solche extremen Bedingungen hat sich der Einsatz von Polyglykol und anderen Schmiermitteln als sinnvoll erwiesen.
Die in Kolbenkompressoren unvermeidlichen Leckverluste des Schmiermittels sind gerade bei einer Hochdruck-Verdichtung von Ethylen beträchtlich. Ein solcher Leckverlust tritt beispielsweise an der Kolbendichtung, wie etwa einer Labyrinthdichtung, des Kompressors auf. Im Falle von Polyglykol als Schmiermittel enthält der sich somit ergebende Leckstrom Polyglykol mit einem großen unbekannten Anteil an im Polyglykol gebundenem Ethylen.Piston compressors in particular have proven to be suitable for generating such high pressures. Of course, it is also necessary to find a suitable lubricant for the lubrication of the moving parts in piston compressors that maintains its lubricating effectiveness under high pressures and in a wide temperature range. The use of polyglycol and other lubricants has proven useful for such extreme conditions. The leakage losses of the lubricant, which are inevitable in piston compressors, are considerable, especially with high-pressure compression of ethylene. Such leakage occurs, for example, on the piston seal, such as a labyrinth seal, of the compressor. In the case of polyglycol as a lubricant, the resulting leakage current contains polyglycol with a large unknown proportion of ethylene bound in the polyglycol.
Eine Rückführung des Leckstromes in das Schmiersystem derA return of the leakage current in the lubrication system of the
Kompressoranlage scheidet daher aus, da dieser große unbekannte Anteil an Ethylen im Leckstrom das Reaktionsgleichgewicht in der nach der Kompressoranlage folgenden Polymerisationszone (Reaktor) beeinflussen würde. Vielmehr kann ein solcher Leckstrom für die Schmierung einer Kompressoranlage im Rahmen eines Polyethylenherstellungsprozesses nicht mehr eingesetzt werden.The compressor system is therefore out of the question, since this large unknown proportion of ethylene in the leakage stream would influence the reaction equilibrium in the polymerization zone (reactor) following the compressor system. Rather, such a leakage current can no longer be used for the lubrication of a compressor system in the context of a polyethylene manufacturing process.
Nachteilhafterweise muß somit dem Schmiersystem der Kompressoranlage ständig neues Polyglykol zugeführt werden, was die Betriebsweise des Schmiersystems und somit den gesamten Polyethylenherstellungsprozeß teuer macht (oft mehr als 100.000 1/Jahr) .Disadvantageously, new lubricant has to be constantly added to the lubrication system of the compressor system, which makes the operation of the lubrication system and thus the entire polyethylene production process expensive (often more than 100,000 l / year).
Eine Möglichkeit, die Kosten desOne way to control the cost of
Polyethylenherstellungsprozesses zu senken, besteht also darin die Betriebsweise des Schmiersystems der Kompressoranlage kostengünstiger zu gestalten.Lowering the polyethylene manufacturing process is therefore to make the operation of the lubrication system of the compressor system more economical.
So kann die Betriebsweise des Schmiersystems beispielsweise dadurch kostengünstiger gestaltet werden, daß ein Schmiermittel verwendet wird, daß billiger als Polyglykol ist. Solche billigen Schmiermittel verleihen dem Schmiersystem jedoch unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen oftmals nur eine eingeschränkte Schmierwirksamkeit und tragen daher zu einem vorzeitigen Verschleiß der beweglichen Teile in Kompressoren
Eine weitere Alternative, die Betriebsweise des Schmiersystems kostengünstiger zu gestalten, besteht darin, das Dichtungssystem der Kompressoren so zu verbessern, daß aus dem Dichtungssystem austretende Leckstrome verringert werden, wodurch auch die Menge an, dem Schmiersystem neu zugefuhrten Schmiermittel gesenkt wird. Hierbei bestehen jedoch Nachteile darin, daß eine Umrüstung auf effektiver arbeitende Dichtsysteme in bestehenden Kompressoranlagen nur mit erheblichem zeitlichen und finanziellen Aufwand durchfuhrbar ist.For example, the operation of the lubrication system can be made more cost effective by using a lubricant that is cheaper than polyglycol. However, such cheap lubricants often give the lubrication system only a limited lubricating effect under extreme pressure and temperature conditions and therefore contribute to premature wear of the moving parts in compressors Another alternative to make the operation of the lubrication system less expensive is to improve the sealing system of the compressors so that leakage currents emerging from the sealing system are reduced, which also reduces the amount of lubricant newly supplied to the lubrication system. However, there are disadvantages in this that conversion to more effective sealing systems in existing compressor systems can only be carried out with considerable expenditure of time and money.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Betriebsweise eines bestehenden, mit Polyglykol als Schmiermittel arbeitenden Schmiersystems für eineThe object of the present invention is to provide the operation of an existing lubrication system that works with polyglycol as a lubricant
Kompressoranlage zur Verdichtung von Ethylen kostengünstiger zu gestalten.To make the compressor system for compressing ethylene more cost-effective.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird eine Trennanlage zum Trennen eines Ethylen-Anteils von Polyglykol aus einem Gemisch aus Polyglykol und Ethylen derart strukturiert, daß die Trennanlage adaptiv mit einer Leckagesammelleitung des Schmiersystems koppelbar ist. Nachdem in der Trennanlage der Ethylenanteil aus dem Polyglykol herausgezogen worden ist, kann dann das über die Trennanlage gereinigte Polyglykol zum Schmiersystem rückgeführt werden. Somit wird es erfindungsgemaß möglich, das als Schmiermittel eingesetzte Polyglykol nach seiner Leckage aus der Kompressoranlage in einem geschlossenen Kreislauf wieder dem Schmiersystem zuzuführen, wodurch dieThe object of the present invention is achieved by the features of claim 1. According to the invention, a separation system for separating an ethylene portion of polyglycol from a mixture of polyglycol and ethylene is structured in such a way that the separation system can be adaptively coupled to a leakage collection line of the lubrication system. After the ethylene component has been extracted from the polyglycol in the separation system, the polyglycol cleaned via the separation system can then be returned to the lubrication system. It is thus possible according to the invention to feed the polyglycol used as the lubricant back into the lubrication system in a closed circuit after it has leaked from the compressor system, as a result of which the
Betriebsweise des Schmiersystems in einfacher Weise, d.h. ohne Umrüstmaßnahmen im Schmiersystem und im Dichtsystem der Kompressoranlage, kostengünstiger gestaltet werden kann. Vorteilhafter Weise läßt sich nämlich die erfindungsgemäße Trennanlage an bereits bestehende Schmiersysteme von Kompressoranlagen leicht ankoppeln.
Bevorzugt wird die Leckagesammelleitung des Schmiersystems direkt mit einem Trennbehalter der Trennanlage gekoppelt, in welchem das Ethylen aus dem Gemisch aus Polyglykol und Ethylen ausdamp bar ist.Operation of the lubrication system in a simple manner, ie without retrofitting measures in the lubrication system and in the sealing system of the compressor system, can be made more cost-effective. This is because the separation system according to the invention can advantageously be easily coupled to existing lubrication systems of compressor systems. The leakage manifold of the lubrication system is preferably coupled directly to a separation container of the separation system, in which the ethylene can be evaporated from the mixture of polyglycol and ethylene.
Bedingt durch die unter hohem Druck stattfindende Leckage verfugt der in der Leckagesammelleitung befindliche Leckstrom über eine hohe innere Energie. Diese Energie kann vorteihafter Weise freigegeben werden, indem der in den Trennbehalter mundende Leckstrom entspannt wird, wodurch ein beträchtlicher Anteil an gebundenem Ethylen aus dem Leckstrom verdampft.Due to the leakage taking place under high pressure, the leakage current in the leakage manifold has a high internal energy. This energy can advantageously be released by relieving the leakage current flowing into the separating container, as a result of which a considerable proportion of bound ethylene evaporates from the leakage current.
Um ein Verdampfen des gebundenen Ethylens aus dem Leckstrom zu forcieren, kann gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung gegenüber der Einmündung der Leckagesammelleitung in den Trennbehalter eine Prallplatte vorgesehen werden. Der auf die Prallplatte auftreffende Leckstrom wird somit zerstaubt, wodurch die Oberflache des Leckstromes stark erhöht wird und entsprechend die Verdampfung von Ethylen aus dem Polyglykol verbessert wird.In order to force evaporation of the bound ethylene from the leakage stream, a baffle plate can be provided according to a further development of the invention compared to the junction of the leakage collection line in the separation container. The leakage current impinging on the baffle plate is thus dusted, as a result of which the surface area of the leakage current is greatly increased and the evaporation of ethylene from the polyglycol is accordingly improved.
Das im Trennbehalter aus dem Polyglykol verdampfte Ethylen wird aus dem Trennbehälter über eine Kopfleitung in einen Lagerbehalter gespeist, um dort gespeichert zu werden. Dagegen kann das am Boden des Trennbehalters zurückbleibende angereicherte Polyglykol zur weiteren Reinigung in einen Beruhigungsbehalter gespeist werden. In einem solchen Beruhigungsbehalter kann das noch im Polyglykol gebundene Ethylen unter atmosphärischem Druck ausdampfen, um anschließend über einen Ventilator zum Verdichtungsprozeß zurückgeführt zu werden. Das am Boden des Beruhigungsbehälters verbleibendeThe ethylene evaporated from the polyglycol in the separation container is fed from the separation container via a head pipe into a storage container in order to be stored there. In contrast, the enriched polyglycol remaining at the bottom of the separation container can be fed into a sedimentation container for further cleaning. In such a sedimentation tank, the ethylene still bound in the polyglycol can evaporate under atmospheric pressure in order to then be returned to the compression process via a fan. The one remaining on the bottom of the still tank
Polyglykol ist von solcher Reinheit, daß es zur erneutenPolyglycol is of such purity that it can be renewed
Schmierung im Schmiersystem einsetzbar ist.Lubrication can be used in the lubrication system.
Daher wird das gereinigte Polyglykol in einem demTherefore, the purified polyglycol in one
Beruhigungsbehalter nachgeschalteten Reservoir gespeichert, von
dem es mit Hilfe von Schmiermittelpumpen des Schmierssys e s über Schmiermittelleitungen und Filter in Schmiermittelkanale der Kompressoren einfuhrbar ist.Soil reservoir downstream reservoir saved from which it can be introduced into the lubricant channels of the compressors via lubricant lines and filters with the aid of lubricant pumps from the lubrication system.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einesThe invention is based on a
Ausfuhrungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Fig 1 naner erläutert. In der Fig. 1 ist eine zweistufige Kompressoranlage zur Verdichtung von Ethylen in einemExemplary embodiment with reference to the Fig 1 naner explained. In Fig. 1 is a two-stage compressor system for the compression of ethylene in one
Polyethylenherstellungsprozeß mit einem Schmiersystem gezeigt, an dem die erfindungsgemaße Trennanlage gekoppelt ist.Polyethylene manufacturing process shown with a lubrication system to which the separation system according to the invention is coupled.
Gemäß Fig. 1 wird eine in einem Polyethylenherstellungsprozeß angewandte zweistufige Kompressoranlage 1 von einem Elektromotor 2 angetrieben. Hierbei wird über Zuleitunger 3 auf 215 bar druckbeaufschlagtes Ethylen in vier Kolbenkompressoren 4 bis 7 einer ersten Stufe geleitet. In den Kolbenkompressoren 4 bis 7 der ersten Stufe wird das Ethylen auf 1250 bar vorkomprimiert und über Verbindungsleitungen 12 in vier Kolbenkompressoren 8 bis 11 einer zweiten Stufe eingeleitet In den Kolbenkompressoren der zweiten Stufe wird der Ethyler-Druck auf einen zwischen 1800 - 3000 bar liegenden Polymerisationdruck erhöht. Das den Polimensationsdruck aufweisende Ethylen wird anschließend aus den Kompressoren 8 bis 11 der zweiten Stufe über Ableitungen 14 in einen nicht gezeigten Polymerisationsreaktor eingeleitet.1, a two-stage compressor system 1 used in a polyethylene manufacturing process is driven by an electric motor 2. In this case, ethylene is pressurized to 215 bar via feed line 3 in four piston compressors 4 to 7 of a first stage. In the piston compressors 4 to 7 of the first stage, the ethylene is pre-compressed to 1250 bar and introduced via connecting lines 12 into four piston compressors 8 to 11 of a second stage. In the piston compressors of the second stage, the ethylene pressure is brought to a polymerization pressure between 1800 and 3000 bar elevated. The ethylene having the polymerization pressure is then introduced from the compressors 8 to 11 of the second stage via lines 14 into a polymerization reactor (not shown).
Das zur Schmierung der Kolbenkompressoren vorgesehene Schmiersystem weist, getrennt für jede Stufe, jeweils eine Schmiermittelpumpe 15, 15a auf, die Schmiermittel, im vorliegenden Fall Polyglykol, über (in Fig. 1 strichpunktiert dargestellte) Zufuhrleitungen 16, 16a, 17, 17a, 18, 18a, 19, 19a den beweglichen Teilen der Kolbenkompressoren 4-11 zufuhren. Genauer gesagt wird Polyglykol von einem nicht gezeigten Reservoir mittels der Schmiermittelpumpen 15, 15a über eine Zufuhrleitung 16 zum Kompressor 10 und über eine Zufuhrabzweigleitung 16a weiter zum Kompressor 8 gefuhrt, wahrend Polyglykol über eine Zufuhrleitung 17 zum Kompressor 11
und über eine zweite Zufuhrabzweigleitung 17a weiter zum Kompressor 9 gefuhrt wird. Gleichermaßen fuhren die Zufuhrleitungen 18 und 19 Polyglykol zu den jeweiligen Kompressoren 7 und 6 und weiter über die Zufuhrabzweigleitungen 18a und 19a zu den Kompressoren 5 und 4.The lubrication system provided for the lubrication of the piston compressors has, separately for each stage, a lubricant pump 15, 15a in each case, the lubricants, in the present case polyglycol, via supply lines 16, 16a, 17, 17a, 18 (shown in phantom in FIG. 1). 18a, 19, 19a to the moving parts of the piston compressors 4-11. More specifically, polyglycol is fed from a reservoir, not shown, by means of the lubricant pumps 15, 15a via a feed line 16 to the compressor 10 and via a feed branch line 16a to the compressor 8, while polyglycol is fed via a feed line 17 to the compressor 11 and is further fed to the compressor 9 via a second feed branch line 17a. Similarly, the feed lines 18 and 19 lead to the respective compressors 7 and 6 and further via the feed branch lines 18a and 19a to the compressors 5 and 4.
Das über die Zufuhrleitungen 16-19 zu jedem der Kompressoren zugefuhrte Polyglykol wird über nicht gezeigte Schmiermittelkanale auf die zu schmierenden Komponenten in den Kompressoren aufgebracht. Anschließend wird der aus denThe polyglycol supplied to each of the compressors via the feed lines 16-19 is applied to the components to be lubricated in the compressors via lubricant channels (not shown). Then the
Kompressoren austretende Leckstrom aus Polyglykol und Ethylen zu den in Fig. 1 gezeigten Leckageleitungen 20 bis 27 gefuhrt, die wiederum in einer Leckagesammelleitung 30 munden, die den Leckstrom aus der Kompressoranlage 1 fuhrt.Compressor leakage stream of polyglycol and ethylene led to the leakage lines 20 to 27 shown in Fig. 1, which in turn mouth in a leakage manifold 30, which leads the leakage current from the compressor system 1.
Aus der Fig. 1 geht auch hervor, daß der Leckstrom über die Leckagesammelleitung 30 direkt in einen Trennbehalter 31 gefuhrt wird, in welchen hinein der in der Leckagesammelleitung 30 geführte Leckstrom entspannt wird. Da das Polyglykol unter hohem Druck aus den Kompressoren leckt und in die1 also shows that the leakage current is fed via the leakage collecting line 30 directly into a separating container 31, into which the leakage current guided in the leakage collecting line 30 is expanded. Because the polyglycol leaks from the compressors under high pressure and into the
Leckagesammelleitung 30 einströmt, verfugt der in der Leckagesammelleitung 30 strömende Leckstrom über eine hohe innere Energie. Diese innere Energie des Leckstromes wird in der Leckagesammelleitung 30 in kinetische Energie umgewandelt, die dafür sorgt, daß der Leckstrom mit hoher Geschwindigkeit auf eine Prallplatte 32 auftrifft und im Innenraum des Trennbehalters 31 zerstaubt wird. Die Prallplatte kann z.B. aus gepresster Kornbronze hergestellt werden.Leakage manifold 30 flows in, the leakage current flowing in the leakage manifold 30 has a high internal energy. This internal energy of the leakage current is converted in the leakage manifold 30 into kinetic energy, which ensures that the leakage current strikes a baffle plate 32 at high speed and is atomized in the interior of the separating container 31. The baffle can e.g. are made from pressed grain bronze.
Die Zerstäubung des Leckstromes durch den Aufprall auf die Prallplatte 32 fuhrt zu einer beträchtlichen Zunahme der Oberflache des Polyglykol-Ethylengemisches, wodurch ein Ausdampfen von im Polyglykol gebundenem Ethylen begünstigt wird. Das nunmehr gasformig im Trennbehalter 31 enthaltene Ethylen wird über eine Kopfleitung 33 vom Trennbehalter 31 in einen Lagerbehalter 34 geleitet, wahrend das am Boden des Trennbehalters 31 vorhandene angereicherte Polyglykol über eine
Bodenleitung 35 zu einem Beruhigungsbehalter 36 geleitet wird, in welchem ein atmosphärischer Druck herrscht. In diesem Beruhigungsbehalter 36 verweilt das Polyglykol zur Ausdampfung von im Polyglykol verbliebenen Ethylen-Ruckstanden. Vom Gewölbe des Beruhigungsbehalters 36 fuhrt eine weitere Kopfleitung 37 das aus dem Polyglykol im Beruhigungsbehalter ausgedampfte Ethylen mit Hilfe eines in der Leitung 37 vorgesehenen Ventilators 38 zurück in den Prozeßkreislauf , wahrend das im Beruhigungsbehalter 36 gesammelte Polyglykol eine solche Reinheit aufweist, daß es wieder zur Schmierung imThe atomization of the leakage current due to the impact on the baffle plate 32 leads to a considerable increase in the surface of the polyglycol-ethylene mixture, which promotes the evaporation of ethylene bound in the polyglycol. The ethylene now contained in gaseous form in the separating container 31 is passed via a head line 33 from the separating container 31 into a storage container 34, while the enriched polyglycol present at the bottom of the separating container 31 via a Bottom line 35 is passed to a calming tank 36, in which there is an atmospheric pressure. The polyglycol rests in this calming container 36 for the evaporation of ethylene residues remaining in the polyglycol. From the vault of the still tank 36, another head line 37 leads the ethylene evaporated from the polyglycol in the still tank back into the process circuit with the aid of a fan 38 provided in line 37, while the polyglycol collected in the still tank 36 is of such purity that it is used for lubrication again in the
Schmiersystem einsetzbar ist. Für diesen Zweck wird das Polyglykol vom Beruhigungsbehalter 36 durch eine Bodenleitung 39 mit Hilfe einer Pumpe 40 und über einen Filter 41 zur Reinigung von Fest- und Schwebstoffen dem bereits genannten Reservoir zugeführt, von dem aus die Schmiermittelpumpen 15, 15a des Schmiersystems das Polyglykol zur erneuten Verwendung in die Kompressoranlage zuführen.
Lubrication system can be used. For this purpose, the polyglycol is supplied from the sedimentation tank 36 through a bottom line 39 with the aid of a pump 40 and a filter 41 for cleaning solid and suspended matter to the reservoir already mentioned, from which the lubricant pumps 15, 15a of the lubrication system renew the polyglycol Feed use into the compressor system.