DD206908A3 - Verfahren zur abscheidung von emulgiertem wasser aus kohlenwasserstoffen - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUR ABSCHEIDUNG VON EMULGIERTEM WASSER AUS KOHLENWASSERSTOFFEN, INSBESONDERE AUS ERDOELFRAKTIONEN BIS 673K SIEDEND,WOBEI DIE FLUESSIGEN PRODUKTE BEI TEMPERATUREN BIS ZU 343K, BEVORZUGT BIS 313K, UEBER EIN KOMBINIERTES FILTERMATERIAL GELEITET WERDEN. DIE ANFALLENDEN PRODUKTE SIND VOELLIG "KLAR UND DURCHSICHTIG" UND TRUEBEN SICH NACH ABKUEHLUNG AUF RAUM- UND LAGERTEMPERTUR NICHT WIEDER. DAS VERFAHREN IST ZUR ABTRENNUNG VON WASSERSPUREN BEI FLUESSIGEN ORGANISCHEN MASSENPRODUKTEN GEEIGNET UND ZEIGT GUTE ERGEBNISSE,WO DAS WASSER DURCH EMULGATOREN BESONDERS STBIL IN DER ORGANISCHEN PHASE DISPERGIERT IST ERFINDUNGSMAESS WIRD DIE AUFGABE DADURCH GELOEST, DASS EIN FILTRATIONSVERFAHREN MIT EINEM KOMBINIERTEN FILTERMATERIAL BESTEHEND AUS BESONDERS VORBEHANDELTEN SANDEN MIT HOHEM QUARZANTEIL UND LONENAUSTAUSCHER, DIE SAURE UND/ ODER BASISCHE TAUSCHERZENTREN BESITZEN, ANGEWENDET WIRD.

Description

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Titel der js rf in dung

Verfahren zur Abscheidung von emulgiertem Wasser aus Kohlenwasserstoffen

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Anwendungsgebiet der Erfindung

;' " Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet, emulgiertes Wasser aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere aus. SrdÖlfraktionen mit einem Siedeende bis 673 K, abzuscheiden.

Es wird vorzugsweise zur Abtrennung von Wasserspuren aus primären Erdöldestillaten und aus Erdöldestillat-Raffinaten eingesetzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Is ist bekannt, daß zur Wasserabreicherung aus Kohlenwasserstoff gemischen, insbesondere aus Brdolfraktionen, Abscheideverfahren zur Anwendung kommen, bei denen das ζ~·, zutrennende Gemisch durch Kies, Metall- und Plastespäne, Metallwendeln, speziell geformte Keramikkörper und Glasfasern geleitet wird, die eine hohe spezifische Belastung gestatten, aber den Wassergehalt -nur bis zu einer Größenordnung von 500 — 1000 ppm in der organischen Phase absenken.

Diese Größenordnung liegt deutlich über der Sättigungsgrenze des physikalisch gelösten Wassers in Temperaturbereichen unterhalb 353 K.

Bei den bekannten Verfahren erfolgt die Wasserabscheidung besonders dann ungenügend, wenn Emulsionen gebrochen werden sollen, die durch Strippen von Erdölfraktionen mittels Wasserdampf und nachfolgender Abkühlung der Erdölfraktionen entstanden sind. Bei erhöhten Temperaturen löst sich Wasser in der organischen Phase, das- durch Herabsetzung der Löslichkeit

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in Folge der Abkühlung in sehr kleinen Tropfen aus der organischen Phase ausfällt und zu einer stabilen Trübung der Erdölfraktionen führt. Besonders problemreich und mit hohem technischen Aufwand -behaftet ist die Wasserspurenentfernung aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, wenn sich zusätzlich oberflächenaktive Stoffe in diesen Produkten befinden.

Solche emulsionsstabilisierenden Verbindungen können auf den verschiedensten Wegen im Laufe der Erdölverarbeitung in die Irdölfraktionen gelangen. Besonders bei der vertieften Erdölverarbeitung entstehen chemische Stoffe, die emulsionsstabilisierende Wirkungen aufweisen, die über Slopaufarbeitung in die . Erdöldestillation und damit in verschiedene primäre Erdöldestillate gelangen.

Oft sind die bekannten "Verfahren der Wasserabreicherung aus Kohlenwasserstoffen mit einer Schwerkraftabscheidung in naehgeschalteten Behältern und Tanks verbunden. Hier ergeben sich, in Abhängigkeit von der ?/assertropfengröße, der Gegenwart emulsionsstabilisierender Stoffe, die schwierig nachweisbar sind, extrem lange Absetzzeiten, die eine zügige Weiterverarbeitung und den 7erkauf der Finalprodukte behindern und somit zu Produk- -tionsstörungen führen können.

Andere bekannte Terfahren wie die Separation durch Fliehkraftabscheidung und die Wasserabscheidung mittels elektrischer Wechaelfelder sind für die Wasserspurenentfernung ebenfalls nicht geeignet.

Bekannt ist die Entfernung von Feuchtigkeitsspuren aus Gasen mittels Molekularsieben (DD-WP 141 413, 118 193) und mittels chemischer Trocknungsmittel wie konzentrierte Schwefelsäure, Phosphorpentoxid und Kieselgel, die entweder wegen chemischer Reaktion mit den Kohlenwasserstoffen oder der unzureichenden Wasseraufnahmekapazität, oder Korrosionserscheinungen an den Ausrüstungen

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oder eines unvertretbar hohen technologischen Aufwandes in der großtechnischen Produktion nicht zur Anwendung kommen.

Ss ist weiterhin bekannt, daß Verfahren angewendet werden, bei denen Ionenaustauscher zur Ionen- und/oder Molekülsorption eingesetzt werden, wobei überwiegend wässrige Lösungen eingesetzt werden

Die Verfahren beinhalten

- die Reinigung von wässrigen Zucker- und/oder Kohlehydratlösungen

DD-Patent 124 499

DE-Patent 15 67 274

21 23 488

21 23 085

21 15 126

USA-Patent 21 23 488

21 23 085

. 19 01 230

- die Gewinnung von Metallen wie

. Edelmetalle

. seltene Erden, radioaktive Stoffe , Schwermetalle aus wässrigen Lösungen

- die Wasseraufbereitung zur Erzeugung von entsalztem Wasser

- iie Abtrennung von organischen Verbindungen aus wässrigen Lösungen oder flüssigen organischen Produkten zum Zwecke der Reinigung oder Gewinnung derselben.

Bei allen Verfahren, die mit Ionenaustauschern arbeiten, besteht die Aufgabenstellung, Verbindungen aus Lösungen entweder zum Zwecke der Gewinnung derselben oder der Reinigung der Lösungen abzutrennen.

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur weitgehenden bis völligen Abscheiden von emulgiertem Wasser aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Erdölfraktionen mit einem Siedeende bis 673 K, anzugeben, daß sich durch einen hohen Abscheidungsgrad, durch Zuverlässigkeit und einen geringen technologischen und energetischen Aufwand auszeichnet.

Darlegung des 7/esens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein "Verfahren vorzuschlagen, das gewährleistet emulgiertes Wasser aus flüssigen Kohlenwasserstoffen völlig oder zu mindestens weitgehend zu entfernen, wobei auch in Gegenwart von emulsionsstabilisierenden Stoffen im Wasser-Kohlenwasserstoff-Gemisch eine kontinuierliche und zuverlässige T rennung im großtechnischen Einsatz gewährleistet wird.

Der- Erfindung liegt' desweiteren die Aufgabe zugrunde, ein Terfahren vorzuschlagen, bei dem sich der Einsatz von Trockenmitteln, wie Kieselgel oder Molekularsiebe die nachfolgend einer Regenerierung vor ihren wiederholtem Einsatz unterzogen werden müssen, erübrigt. Es wurde gefunden, daß eine oder mehrere Schichten aus Sanden und gekörnten Ionenaustauschern bei der Durchleitung von Kohlenwasserstoffen, die emulgiertes Wasser enthalten, koagulierend auf die Wassertropfen wirkt, diese sich dadurch in ihrer Anzahl wesentlich verringern und die restlichen Wassertropfen so vergrößern, daß die Emulsion bricht, so daß sich ?/asser und organische Phase völlig oder zumindest weitgehend durch Schwerkraftabscheidung in sehr kurser Zeit trennen und zwei geschlossene Phasen bilden.

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JUin Merkmal der Erfindung ist, daß die verwendeten Sande ein Kornspektrum im Bereich von 0,1 bis 5 mm Durchmesser, vorzugsweise von 0,4 bis 0,6 mm aufweisen müssen, um den gewünschten Trenneffekt zu erreichen.

Bin weiteres Merkmal ist, daß Sande eingesetzt werden, die vor ihrem Einsatz mit Säure behandelt, gewaschen, getrocknet und geglüht werden und das die Sande einen Quarzanteil von mindestens 70 % aufweisen. Sin ?«?eiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Terfahrens > ist, daß je nach Art der im Kohlenwasserstoff-Wasaer-Gemisch enthaltenen emulsionsstabilisierenden Stoffe Kationen -oder .^ionenaustauscher im Gemisch mit den oben beschriebenen.: Sanden oder in Schichten angeordnet mit den oben beschriebenen Sanden eingesetzt werden. Ss ist vorteilhaft,, wenn das erfindungsgemäße Terfahren für die Entfernung von emulgiertem Wasser, das sich durch Strippen von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf bei erhöhten Temperaturen und nachfolgender Kühlung auf niedrigere Temperaturen bildet, so durchgeführt wird, daß eine oder mehrere Schichten aus vorbehandelten Sanden und Ionenaustauschern horizontal oder vertikal kontinuierlich durchströmt werden. Während des Durehströmens bricht die Emulsion zusammen, und es bilden sich größere Wassertropfen, die nachfolgend durch Schwerkraftwirkung in einem Beruhigungsraum sich absetzen und eine geschlossene wässrige Phase bildet, die aus dem Prozeß ausgeschleust wird. Mit steigender Dicke der durchströmenden Schicht steigt die Wassertropfengröße in der die Schicht verlassenden organischen Phase an, wodurch die Schwerkraftabscheidung beschleunigt wird. Mit zunehmender durchströmter Schichtdicke wächst der Strömungswiderstand und damit der Energieaufwand bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit an.

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Hieraus ergibt sich, daß die Schichtdicke so gewählt wird, daß eine Absetzgeschwindigkeit erreicht wird, die den technologischen Forderungen entspricht. Ein Vorteil der vorgeschlagenen Yerfahren ist, daß die Schicht aus Sanden und Ionenaustauschern gegenüber Verschmutzungen, die im großtechnischen Einsatz nicht zu vermeiden sind, verhältnismäßig unempfindlich im Gegensatz zu bekannten IT-erfahren sind, so daß lange Betriebszeiten bei guten ?/irkungsgraden erreicht werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß die Schichten aus Sanden und Ionenaustauschern keine korrosive Wirkung haben, durch die die flüssigen Kohlenwasserstoffe nicht angegriffen werden und sich nicht lösen oder aufquellen·

Ausführungsbeispiele >

nachfolgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:

Beispiel 1

Eine Mischung aus scharfkörnigem Seesand mit einem Kornspektrum von 0,4 bis 0,6 mm und aktiviertem Ionenaustauscher vom Typ AD41 wurde im Volumenverhältnis von 1:1 gemischt *

50 ml des Gemisches wurden in eine stehende Austausch— säule eingefüllt und mit Wasser eingeschlämmt, so daß sich eine Schicht von 150 mm bildete, die nachfolgend mit trüben raffiniertem Dieselkraftstoff des Siedebereiches 453 K bis 673 K, der einen Wassergehalt von 670 ppm aufwies, beschickt wurde.

Am Auslauf der Säule wurde die Durchlaufmenge auf 5 l/h eingeregelt.

Bei einer Ablauftemperatur von 343 K konnte eine geschlossene organische Phase abgenommen werden, die

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einen Wassergehalt von 86 ppm aufwies und den Forderungen entsprechend TGL 4938 als "klar und durchsichtig" entsprach.

Zur Ermittlung des Temperatureinflusses auf den Abscheidegrad von Wasser wurde die Säule mantelbeheizt und die Emulsion ohne Verzögerung im. Temperaturbereich von 348 bis 358 K durch die Schicht geleitet. Dabei zeigte sich, daß in jedem Fall die auslaufende organische Phase klar und durchsichtig war und die Restwassergehalte mit steigender Temperatur ansteigen aber 150 ppm nicht überschritten. Der scharfkörnige Seesand wurde vor seinem Einsatz mit verdünnter Salzsäure behandelt, gewaschen und nachfolgend bei 1073 K geglüht

Sein Quaragehalt betrug über 70 %.

Beispiel 2

Ein senkrechtstehender Zylinder mit 250 mm Durchmesser wurde mit einer 300 mm hohen Schicht scharfkörnigen, nach Beispiel 1 vorbehandelten Grubensand mit einem Aornspektruiä von 0,3 bis 2 mm und einem Quarzgehalt von 86 % gefüllt, über diese Sandschicht 'wurde eine 100 mm dicke Schicht aus gekörnten aktivierten Ionenaustauscher des Typs Wofallt KS 10 1 angeordnet. Der Zylinder wurde mit einer Mischung, bestehend aus 30 % straigt-run Dieselkraftstoff des Siedebereiches 503 J. bis 633 K, aus 20 % entparaffiniertem Mittelölraffinat des Siedebereiches 453 K bis 573 & und aus 50 % hydroraffinierter Dieselkraftstoffkomponente des Siedebereiches 513 K bis 663 K, kontinuierlich mit einer Belastung von 1,7 rar/h von oben nach unten durchströmt.

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Die eingesetzte Kohlenwasserstoffmischung enthielt emulgiertes Wasser und wies einen Wassergehalt von 135O ppm auf.

Das ablaufende Kohlenwasserstoffgemisch wurde über einen Absetzbehälter von 0,5 m Inhalt geleitet;

in dem sich eine wässrige Phase durch Schwerkraft

abscheidete. Die organische Phase enthielt nach der Schwerkraftabscheidung einen Restwassergehalt von

93 ppm· .

Die Entwässerung wurde bei einer Produkttemperatur von 313 K durchgeführt.

Das Terfahren wurde über einen Zeitraum von 1200 h ohne Störung betrieben.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Verfahren zur Abscheidung Von emulgiertem Wasser aua Kohlenwasserstoffen im Temperaturbereich bis maximal 373 K, insbesondere aus Erdöldestillatfraktionen mit einem Siedeende bis 673 K, gekennzeichnet dadurch, daß die Kohlenwasserstoffe, die emulgiert.es Wasser enthalten, durch eine oder mehrere Schichten, bestehend aus Sanden und Kationen- oder Anionenaustauschharzen bei einem Yolumenverhältnis Sande zu Austauschharzen von 4:1 bis 1:4, geleitet wird, wobei die eingesetzten Sande einen Quarzanteil von mindestens 70 % aufweisen, die Sande vor ihrem Einsatz mit Säure behandelt, gewaschen, getrocknet und .geglüht werden und ein üornspektrum von 0,1 bis 5 mm, bevorzugt 0,4. bis 0,6 mm, aufweisen und Ionenaustauscher Terwendung finden, die in saurer oder basischer Porm eingesetzt werden·