NO146308B - Steriliseringsapparat for vaeske med hoey tetthet - Google Patents

Description

Cyklisk absorpsj ons - desorpsj onsprosess.

Foreliggende oppfinnelse angår en cyklisk adskillelsesprosess av absorpsj on-desorpsj onstypen hvor det anvendes et fast lag av absorpsj onsmiddel, og særlig angår den slike fremgangsmåter hvor det anvendes molekylarsiktabsorpsj onsmidler.

Det er vel kjent at visse naturlige og syntetiske zeolitter har den egenskap at de fortrinsvis absorberer visse typer hydrokarboner. Disse zeolitter, kjent som mole-kylarsikter, har krystallinsk struktur inneholdende et stort antall porer med ensartet størrelse. I forskjellige zeolitter kan disse porer variere fra 4Å til 15Å eller mere i diameter, men i en hvilken som helst zeolitt vil porene ha i det vesentlige ensartet stør-relse.

Det er tidligere blitt foreslått å behandle hydrokarbonblandinger med mole-kylarsikter, f. eks. er det blitt foreslått å behandle petroleumfraksjoner med en 5Å molekylarsikt for å skille uforgrenete hydrokarboner fra forgrenete og/eller cykliske hydrokarboner. En slik fremgangsmåte kan anvendes for å utvinne en denormali-sert fraksjon, f. eks. gasolin med høyere oktannummer på grunn av fjernelse av lav-oktan normale parafiner. Det absorberte materiale med uforgrenet kjede kan også utvinnes som et produkt hvis dette er ønskelig. Slike fremgangsmåter er generelt cykliske i drift og omfatter absorpsjon og desorpsj onstrinn. Hvis det er ønskelig kan det også anvendes et mellomliggende spyle-trinn.

I en cyklisk fremgangsmåte hvor det anvendes et eller flere faste lag av absorpsj onsmiddel, er det nødvendig at hvert lag har to eller flere tilførselsledninger for charge med en eller flere inntaksventiler som omstilles for periodisk å forandre chargen som passerer inn i laget. På lignende måte har laget to eller flere utløpslednin-ger med en eller flere utløpsventiler som omstilles for periodisk å la utstrømningen gå fra en utløpsledning til en annen.

Ifølge foreliggende oppfinnelse forsinkes i en cyklisk absorpsj on-desorpsj onsprosess hvor det anvendes en eller flere faste lag av fast absorpsj onsmiddel, omstillingen av utløpsventilene fra absorpsj onslaget i forhold til omstillingen av inntaksventilene, således at det stoff som er tilstede i hulrommene mellom de absorberende partikler når inntaksventilene er omstilt f j er-nes fra absorpsj onsmiddelet før utløpsven-tilene er omstilt opp til en mengde på 90 pst., og fortrinsvis mellom 50 og 90 pst.

I cykliske fremgangsmåter foreslås generelt at inntaks- og uttaksventilene omstilles samtidig. Dette fører i visse tilfeller til at stoff passerer inn i feil utstrømnings-ledning. Dette er særlig uønsket når det anvendes korte kretsløpstider, når mengden av utstrømning fra hvert trinn er forholdsvis liten, og mengden av stoff i dette som skulle ha passert til en annen utstrøm-ning er forholdsvis stor. F. eks. er ved en fremgangsmåte for adskillelse og utvinning av n-parafiner fra et petroleumdestillat som omfatter absorpsjon, spyling av desorpsj onstrinn og hvor inntaks- og utløps-ventilene omstilles samtidig, situasjonen ved omstillingsperiodene som følger: (a) Desorpsjon til absorpsjon: siktlaget inneholder desorberingsmedium sammen med en del n-parafiner. Ettersom den friske charge går frem gjennom siktlaget, vil dette desorberende medium sammen med n-parafiner passere inn i utstrømningen fra absorpsj onstrinnet, hvilket bare skulle inne-holde ikke normale hydrokarboner. Når n-parafiner er det ønskede produkt, representerer dette et tap i n-parafiner, og når det er ønsket en strøm som er fri for n-parafiner, betyr

det en betydelig forurensning.

(b) Absorpsjon til spyling: hulrommene mellom siktpartiklene inneholder både forbindelser med uforgrenet og forgre-net kjede fra den opprinnelige charge, og disse vil passere sammen med spylemiddelet inn i utstrømningen fra spyle-trinnet. Mengden av spyleutstrømning er imidlertid større enn det behøves, og en reduksjon i mengden av spyle-utstrømning vil bety at anlegget for adskillelse av hydrokarbonmaterialet fra spylemedium ikke behøver å være så stort og også at mengden hydrokar-bonstoff som recykleres til chargen vil

være mindre.

(c) Spyling til desorbering: hulrommene mellom siktpartiklene inneholder spylemedium som sammen med desorberte n-parafiner ville passere inn i utstrøm-ningen fra desorpsj onstrinnet. Skjønt spylemiddelet lett kan skilles fra de-sorbatet, må det anvendes mere spylemedium enn strengt tatt nødvendig.

Det ses at det oppstår visse uhensikts-messigheter i hvert av de tre trinn, men det er klart at hovedproblemet oppstår under omstillingen fra desorpsjon til absorpsjon og at det er overlapningen på dette trinn som er kritisk. Fortrinsvis er imidlertid, selvom det ikke er vesentlig, overlapningen til de andre omstillinger den samme som under desorpsjon til absorpsj onsomstillingen, således at det oppnås kontinuitet for strømmen i inngående og utgående strømmer. Selvom den optimale overlappsperiode for desorpsjon til absorpsj onsomstilling ikke nødvendigvis vil være optimum for de andre omstillinger, vil endog i disse andre omstillinger overlapningen ha noen heldig effekt.

Ved anvendelsen av foreliggende oppfinnelse, er derfor virkningen å senke n-parafin-innholdet i det ikke absorberte stoff, dvs. øke prosessens ekstraksjons-effekt.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for fremgangsmåte hvor det anvendes molekylarsiktab-sorpsjonsmidler, og særlig slike fremgangsmåter hvor det behandles petroleumdestil-latfraksjoner som koker i nafta og gassolje-områdene, dvs. C,-200° C og 200—400° C resp., med en 5Å molekylarsikt. Fremgangsmåten kan drives i enten væske- eller dampfase og er fortrinsvis isoterm og isobar. Egnete fremgangsmåtebetingelser omfatter en temperatur i området 200—600° C, fortrinsvis 300—450° C, og et trykk innenfor området 0—35 kg/cm<2>, fortrinsvis 7—21 kg/ cm<2>. Det kan anvendes et hvilket som helst egnet spyle- og desorberingsmiddel, men det foretrukne spylemiddel er en inert gass, f. eks. nitrogen, og det foretrukne desorpsj onsmiddel er en eller flere n-parafiner som koker under det opprinnelige koke-punkt for chargen, f. eks. n-butan eller n-pentan. Fortrinsvis innføres et egnet for-tynningsmiddel sammen med chargen til absorpsj onstrinnet, f. eks. nitrogen, som hensiktsmessig kan recykleres fra spyle-trinnet.

Det antas at den inngående charge går fremover langs siktlaget i form av en front mellom chargen og det utgående stoff. Den hastighet med hvilken denne front beve-ger seg fremover langs siktlaget, kan for-utsies for gitte betingelser, men ettersom fronten antas å være i noen grad diffus foretrekkes det å innføre en sikkerhetsfaktor i bestemmelsen for å gardere mot til-feldig uttømning av stoff i det gale utløp. En 10 pst. sikkerhetsfaktor er blitt funnet å være tilfredsstillende. Varigheten av overlapningen som er nødvendig for å tillate fjernelse av 90 pst. av det utgående stoff, kan oppnås når det anvendes dampfase-drift ved formelen

sekund og når det anvendes væskefasedrift ved

KvAh formelen —g— sek. hvor T er temperatu-ren i siktlaget i °K.

a er antall mol charge pr. sekund,

b er antall mol fortynningscharge pr.

sekund.

c er kompressjonsfaktoren for chargen

ved driftsbetingelsene.

c' er kompressjonsf aktoren for fortyn-ningsmiddelet ved driftsbetingelsene. v er hulromfraksjon for absorpsj onsmiddelet.

A er det innvendige tverrsnittsareal for

absorpsj onsmiddelet i cm<2>,

h er høyden av absorpsj onsmiddellaget i

cm.

P er trykket i absolutt atmosfære.

S er romhastighet i v/v/time beregnet på

totalpakket volum.

K er en faktor som har en verdi mellom 1,0 og 2,0, avhengig av de nøyaktige betingelser for fremgangsmåten.

Disse variable kan lett bestemmes, men i tilfelle av petroleumcharger må det bestemmes en gjennomsnittsmolekylarvekt. Feilen som innføres med denne verdi, er imidlertid liten og kompenseres for ved hjelp av den ovenfor nevnte sikkerhetsfaktor på 10 pst.

Faktoren K tar i betraktning hydrokarboner med uf or grenete kjeders tendens til å absorberes på overflaten av molekylar-sikten under omstillingen fra desorpsjon til adsorpsjon. Graden av denne adsorpsjon kan være betydelig og varierer ifølge natu-ren for den hydrokarboncharge som behandles, typen av zeolitt og typen av anvendt bindemiddel, og de fysikalske dimen-sjoner for absorpsj onsmiddelet. Faktoren K kan bestemmes eksperimentelt for et hvilket som helst individuelt sett betingelser og kan ha en verdi mellom 1,0 og 2,0. Virkningen av denne overflateadsorpsjon er å forsinke passasjen av fronten av ikke normale hydrokarboner langs siktlaget. Ved å anta at K har en verdi på 1,0, vil det alltid oppnås noen fordel ifølge foreliggende oppfinnelse, og det vil ikke være noen fare for å tillate overlapningsperioden å utstrekkes for lenge. Imidlertid vil K generelt være større enn 1,0 således at overlapningen kan utstrekkes betydelig uten å medføre at ikke normale hydrokarboner kommer til syne i utstrømningen av normale parafiner fra desorpsj onstrinnet.

Driften ifølge foreliggende oppfinnelse

illustreres ved hjelp av fig. 1 på tegningen.

Fig. 1 representerer situasjonen på forskjellige tidspunkter i et av siktlagene i en multi-absorpsjonsprosess for adskillelse av n-parafiner fra en gassoljefraksjon, idet det anvendes nitrogen som charge-fortyn-ningsmiddel og spylemiddel og n-pentan som desorpsj onsmiddel.

Oppfinnelsen illustreres videre ved hjelp av følgende eksempler, idet «LHSV» står for væske-romhastighet pr. time, og «GHSV» tilsvarende for gass-romhastighe-ten.

Eksempel 1.

En 220—350° C gassolje hydroraffinert til et svovelinnhold av 0,01 vekt-pst. ble behandlet i en 5,3 1 absorpsjonsanordning fylt med 4,0 1 av en kommersiell 5A molekylarsikt ved 380° C og 8,75 kg/cm<2> trykk. Ope-rasjonsrekkefølgen er antydet i følgende tabell 1.

Uten overlapning av ventildriften erholdtes et n-parafinutbytte på 1,01 pst. siktvekt pr. cyklus. Fra ovenstående formel, idet det antas at K har en verdi på 1,0, ble det beregnet at for å fjerne 90 pst. av stoffet i hulrommene mellom siktpartiklene kreves en overlapning på 1,5 min. Med en overlapning på 1,5 min. erholdtes et n-parafinutbytte på 1,13 pst. siktvekt pr. cyklus og med en renhet på 95 pst., dvs. en økning på 12 pst.

Eksempel 2.

Gassoljen ifølge eksempel 1 ble behandlet i en 40 1 absorber inneholdende en kommersiell 5A molekylarsikt ved 350° C og ved et trykk på 8,75 kg/cm<2>.

Operasjonsrekkefølgen antydet i føl-gende tabell 2:

Uten overlapning erholdtes et n-para-

finutbytte på 1,35 pst. siktvekt pr. cyklus.

Fra ovenstående formel, idet det antas at

K har en verdi på 1,0, beregnes at for å

fjerne 90 pst. av stoffet i hulrommene mel-

lom siktpartiklene, krevdes en overlapning på 45 sek. Med en overlapning på 45 sek.

erholdtes et n-parafinutbytte på 1,5 pst.

siktvekt pr. cyklus og med en renhet på

95 pst., dvs. en økning på 11 pst.

Eksempel 3.

En 250—290° C gassolje ble behandlet

i et multiple (4) absorpsjonsanlegg, idet hver absorber har en kapasitet på 4,6 1, og hver absorber ble fylt med en kommersiell 5Å sikt ved en temperatur på 380° C og et trykk på 8,75 kg/cm<2>. Operasjonsrekkeføl-

gen antydet i følgende tabell 3:

Fra ovenstående formel, idet det antas

at K har en verdi på 1,0, ble det beregnet at for å fjerne 90 pst. av stoffet i hulrom-

mene mellom siktpartiklene, krevdes en overlapning på 45 sek. K ble imidlertid funnet eksperimentelt å ha en verdi på 1,67

således at i virkeligheten kunne overlap-

ningen utstrekkes til 75 sek. uten at noen ikke normale hydrokarboner kom til syne i n-parafinutstrømningen. For imidlertid å

oppnå optimumutbytte, ble det anvendt en overlapning på 50 sek. og det erholdtes et utbytte på 3,75 pst. siktvekt pr. time n-

parafiner med en renhet på 97 pst.

Forholdet mellom benyttet siktkapasi-

tet i vektprosent og overlapningstid er vist på den grafiske fremstilling på fig. 2.

Claims (10)

1. Cyklisk absorpsj ons-desorpsj onsprosess hvor det anvendes et eller flere faste lag av et fast absorpsj onsmiddel, særlig et molekylarsiktabsorpsj onsmiddel, karakterisert ved at omstillingen av ut-

løpsventilene fra absorpsjonslagene forsinkes i forhold til omstillingen av inntaksventilene, således at materiale som er tilstede i hulrommene mellom absorberende partikler, når inntaksventilene omstilles, fjernes fra absorpsjonsmidlet før utløps-ventilene omstilles i en mengde opp til 90 pst., fortrinsvis mellom 50 og 90 pst.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at under over-gangen fra desorpsjon til absorpsjon forsinkes omstillingen av utløpsventilene i forhold til omstillingen av inntaksventilene i en grad som er tilstrekkelig til å sikre at opp til 90 pst. av materialet, som er tilstede i hulrommene mellom absorberende partikler når inntaksventilene er omstilt, fjernes før utløpsventilene omstilles, idet også under de andre omstillinger (absorpsjon til spyling, henholdsvis spyling til desorpsjon) forsinkes omstillingen av utløpsventilene i samme tidsrom som under den nevnte overgang fra desorpsjon til absorpsjon.

3. Fremgangsmåte ifølge en hvilken som helst av påstandene 1 og 2, k a r a k t e-risert ved at det anvendes en tretrinns absorpsj ons-spyle-desorpsj onscyklus.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 3, karakterisert ved at det anvendes fire lag absorpsj onsmidler, således at på et hvilket som helst gitt tidspunkt absorberer et lag, et lag spyles og to lag desorberes.

5. Fremgangsmåte ifølge en hvilken som helst av påstandene 1—4, karakterisert ved at det som charge som behandles anvendes en petroleumfraksjon som koker i området C4-400° C.

6. Fremgangsmåte ifølge en hvilken som helst av påstandene 1—5, karakterisert ved at den utføres i dampfase og/eller isotermt og isobart.

7. Fremgangsmåte ifølge en hvilken som helst av påstandene 1—6, karakterisert ved at den drives ved en temperatur som ligger i området 200—600° C, spesielt 300—450° C, og ved et trykk innenfor området 0—35, spesielt 7—21, kg/cm<2>.

8. Fremgangsmåte ifølge en hvilken som helst av påstandene 1—7, karakterisert ved at det som spylemedium anvendes en inert gass, f. eks. nitrogen.

9. Fremgangsmåte ifølge en hvilken som helst av påstandene 1—8, karakterisert ved at det som desorberende medium anvendes en eller flere n-parafiner som koker under det opprinnelige koke-punkt for chargen, som f. eks. n-pentan eller n-butan.

10. Fremgangsmåte ifølge en hvilken som helst av påstandene 1—9, karakterisert ved at det innføres et fortyn-ningsmiddel, som f. eks. nitrogen, sammen med chargen til absorpsj onstrinnet.