NO175705B - Fremgangsmåte for ekstraksjon av n-paraffiner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for ekstraksjon av n-paraffiner.

Dette og andre trekk fremgår av de etterfølgende patentkrav.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vedrører separering av ureagerte n-paraffiner fra resten av reaksjonsblandingen ved sulfoneringsprosessene for de nevnte n-paraffiner. Fraksjoneringen av komplekse blandinger i sine enkelt-komponenter har alltid vært ett av de mest alvorlige problemer fra et industrielt synspunkt ved at de moderne industrielle prosesser er blitt mer og mer raffinert ved fremstillingen av produkter som er så fri som mulig for biprodukter og ureagerte substanser.

Et slik behov føles særlig ved fremgangsmåtene for sulfonering av n-paraffiner, hvor de nevnte n-paraffiner bør separeres i så sterk grad som mulig fra de omsatte produkter ikke bare på grunn av selvfølgelige økonomiske grunner, men også på grunn av at deres nærvær er uønsket for de anvendelser som paraffin-sulfonsyrene er bestemt for.

De løsninger som generelt er foreslått for separering av biprodukter av den ovenfor beskrevne type er fremdeles opera-sjoner med væske/væskeekstråksjon, som gjennomføres ved anvendelse av utstyr med de mest forskjellige egenskaper.

Dette er f.eks. tilfellet omhandlet i europeisk patent 131.913 hvor reaksjonsproduktene som kommer fra sulfoneringsreaktoren for n-paraffiner separeres ved hjelp av en dobbelt ekstrak-sjonsbehandling med isopropanol og metylenklorid etterfulgt av sluttdestillasjon av den fase som er rik på n-paraffiner.

Betraktelig billigere og mer selektive prosesser enn væske/væskeprosessen er nylig foreslått for ekstraksjon av forskjellige komponenter fra reaksjonsblandinger inneholdende slike komponenter. Slike systemer anvender fluider som holdes under overkritiske betingelser, dvs. under betingelser for trykk og temperatur som er over de kritiske betingelser for de nevnte fluider.

De fluider som virker under disse betingelser er ytterst følsomme for endringer i trykket i det system hvori de virker. Små forskjeller i trykk eller temperatur av et overkritisk fluid bevirker faktisk at betraktelige endringer finner sted i dets densitet.

Hvis man i tillegg til det foregående betrakter det forhold at de overkritiske fluider har en viskositet lignende viskosi-teten av gasser vil man forstå hvorfor slike overkritiske fluider anvendes mer og mer hyppig ved ekstraksjonsopera-sjoner. Ettersom løsningsmiddelevnen av et fluid er sterkt avhengig av densiteten av det samme fluid, vil små forskjeller i trykket i området med overkritiske temperatur- og trykk-verdier på grunn av de ovenfor skisserte forhold, bevirke endringer i oppløseligheten og selektiviteten av det samme fluid, og således bevirke betraktelig økning i ekstraksjons-hastigheten og frigivelse av det oppløste produkt i ekstrak-sj onsprosessene.

En fremgangsmåte for ekstraksjon av n-paraffiner fra deres blandinger med sulfonerte paraffiner basert på bruk av overkritisk C02er omhandlet i norsk patentsøknad 873056.

For å gjennomføre en slik prosess anvendes et ekstraksjons-apparat som hovedsakelig utgjøres av en ekstraktor hvori blandingen innføres og som inneholder det produkt som skal ekstraheres med overkritisk C02, og en separator hvori C02, separert fra den ekstraherte substans, resirkuleres til ekstraktoren ved hjelp av doseringspumper etter på forhånd å være blitt kondensert.

Denne fremgangsmåte, som er fordelaktig på grunn av anvendel-sen av en overkritisk gass i sammenligning med de velkjente væske/væskesysterner, blir imidlertid gjennomført porsjonsvis og dette resulterer ikke alltid i umiddelbare driftsfordeler. Slike fordeler kunne klart oppnås hvis de fordeler som kan oppnås ved bruk av en overkritisk gass ble kombinert med en ekstraksjonsmetode gjennomført i motstrøm, idet det fra tid til annen anvendes apparatur som er gitt egenskaper egnet for det tilsiktede formål, nøyaktig i likhet med den situasjon som alltid har foreligget i tilfellet med væske/væskesysterner. I motsetning til dette, for systemer omfattende overkritiske gasser som bringes i kontakt med væsker, er det hittil ikke tilgjengelige data som kan sammenlignes med de data som er tilgjengelige for væske/væskesysterner.

Formålet for den foreliggende oppfinnelse er derfor en fremgangsmåte for ekstraksjon av n-paraffiner fra en flytende fase inneholdende nevnte n-paraffiner, idet fremgangsmåten muliggjør overvinnelse av de ulemper som påvirker den tidligere teknikk som kort skissert i det foregående.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for ekstraksjon av n-paraffiner fra en flytende fase inneholdende nevnte n-paraffiner, i blanding med sulfonerte n-paraffiner, sulfonsyrer, vann og svovelsyrer, ved anvendelse av overkritisk C02, og er kjennetegnet ved at ekstråksjonstrinnet gjennomføres i et ekstraksjonstårn som er utstyrt med perforerte plater, ved en temperatur høyere enn 35°C og> et trykk høyere enn 122 bar (12 0 atm), idet nevnte overkritiske C02tilføres motstrøms relativt til nevnte flytende fase.

I henhold til det som omhandles mer detaljert i de etter-følgende eksempler gjør den nye fremgangsmåte det mulig at det kan oppnås høye renheter i de produkter som skal separeres, sammen med høye ekstraksjonsutbytter og høye effektiviteter, i forhold til den mengde av kritisk gass som anvendes.

Ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse tilføres ekstraksjonsfluidet under temperatur- og trykkbeting-elser som overstiger de kritiske betingelser for det nevnte ekstraksjonsfluid, til bunnen av ekstraksjonstårnet som inneholder en serie av perforerte plater, og et eksempel på en praktisk utførelsesform av dette er omhandlet i det etterføl-gende, og fra toppen av tårnet blir den tyngre, flytende blanding som skal tilføres ekstraksjonen tilført i motstrøm.

Hvis det overkritiske fluid er C02, som som tidligere nevnt har vist seg å være spesielt egnet for ekstraksjon av n-paraffiner fra deres blandinger med sulfonerte paraffiner, er det nødvendig å arbeide under temperatur-, henholdsvis trykkbetin-gelser høyere enn henholdsvis 35°C og 120 atm. Et eksempel på ekstraksjonstårn som kan anvendes i fremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, er vist i de vedføyde fig. 1 og 2. De eksperimentelle tester som er angitt i det etter-følgende ble gjennomført ved å anvende en kolonne som vist i fig. 1 og 2.

Andre modeller av ekstråksjonstårn kan anvendes for å gjennom-føre ekstraksjonsfremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Med henvisning til fig. 1 og 2 består tårnet av et -høytrykks-rør som er lukket i sine ender ved hjelp av plane flenser og er forsynt med nødvendige sidetilkoblinger. Langs en del av røret er platene installert og holdes i stilling ved hjelp av tynnveggede rørformede avstandselementer med ytre diameter litt mindre enn den indre diameter av røret som utgjør tårnet.

I fig. 2 (hvori ekstraksjonstårnet er vist skjematisk) representerer linjen indikert med henvisningstallet 1 spesielt den kapasitive sensor. Linjen 2 representerer posisjonen av nivået for den flytende masse. Nærværet av ti hypotetiske plater er inntegnet.

Alle plater er like og er installert alternativt rotert med 180° i forhold til hverandre. Ingen ekstraksjonsplate er vist i fig. 1, hvori også de størrelser som ble anvendt for å gjennomføre de praktiske tester er angitt, som også omhandlet detaljert i det følgende. Boringene anordnet i platene har en diameter i området fra 2 til 15 mm.

Fig. 3 viser et diagram som det vises til for å forstå de eksperimentelle eksempler som er omhandlet i det følgende. I den nevnte figur representerer 1 C02-innløpet, 2 angir ekstraktutløpsledningen, 3 er tilførselsledningen hvorigjennom den strøm som skal underkastes ekstråksjonsbehandlingen til-føres i tårnet, 4 er det punkt hvor det raffinerte produkt (SASA) oppsamles, PC er trykkregulatoren og LC er nivåregula-toren. For eksperimentelle formål ble det anvendt et tårn med 50 mm diameter utstyrt med plater av AISI 904L med to hull med størrelse 5 mm og et nedløpsrør på 10 mm diameter (fig. 1). Den kontinuerlige fase strømmer nedover langs nedløpsrøret.

Den disperse fase stiger ved å strømme gjennom platehullene.

Under disse betingelser blir den disperse fase oppdelt i bobler som i området under den påfølgende plate på nytt danner en kontinuerlig fase.

Langs tårnet er det installert ti plater med gjensidig avstand omtrent 150 mm.

Under disse betingelser endres den overkritiske gass ti ganger fra den kontinuerlige fase til en oppdelt fase. Ved å betrakte høyden av væskekolonnen som må opprettholdes under hullene er den strekning langs hvilken kontakten opptrer mellom den flytende fase og den dispergerte gass minst 100 mm lang.

En serie tester ble gjennomført under forskjellige betingelser. Noen av de mest betydningsfulle av disse er rapportert i det etterfølgende.

EKSEMPEL 1

Driftsbetingelser

Konsentrasjonene uttrykkes henholdsvis som forhold av nP til C02og av nP til SASA.

Fra fig. 4 resulterer 2,7 teoretiske plater, som tilsvarer en effektivitet på 27 % for hver plate.

EKSEMPEL 2

Konsentrasjonene uttrykkes henholdsvis som forhold av nP til C02og av nP til SASA.

Fra fig. 5 resulterer 2,5 teoretiske plater, som tilsvarer en effektivitet på 25 % for hver plate.

Fra de foregående eksempler vises at et høyrent SASA (renhets-nivå på omtrent 99 %) kan oppnås ved bruk av ti plater og to ekstraksjoner i kaskade.

I fig. 6 er forholdene ved et enkelt tårn rapportert. For å oppnå det samme resultat ved hjelp av en enkel ekstraksjon må det anvendes seks teoretiske plater, dvs. 25 faktiske plater, og dette resulterer i en høyde på 3.750 mm som lett etableres. Den prikkede linje "A" vedrører test nr. 1, mens den heltrukne linje "B" vedrører test nr. 2.

Med de ovenfor indikerte strømningstakter oppnås en gjennom-strømning på 1 kg/time renset SASA pr. 2 0 cm<2>kolonne. En kolonne med en diameter på 500 mm ville muliggjøre at det kunne oppnås en produksjonstakt på ikke mindre enn 200 kg/time av renset SASA ved en kontinuerlig prosess.

For å utøve oppfinnelsen i industriell målestokk kan det samme anleggsskjema opprettholdes med eventuell etablering av multipasseringsplater i tilfellet med tårn med stor diameter.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for ekstraksjon av n-paraffiner fra en flytende fase inneholdende nevnte n-paraffiner, i blanding med sulfonerte n-paraffiner, sulfonsyrer, vann og svovelsyrer, ved anvendelse av overkritisk C02, karakterisert vedat ekstråksjonstrinnet gjennomføres i et ekstraksjonstårn som er utstyrt med perforerte plater, ved en temperatur høyere enn 35°C og et trykk høyere enn 122 bar (12 0 atm), idet nevnte overkritiske C02tilføres motstrøms relativt til nevnte flytende fase.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat platene i nevnte ekstraksjonstårn har perforeringer med diameter på 2 mm til 15 mm.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat nevnte ekstråksjonstårn inneholder 10 perforerte plater, idet avstanden mellom platene er 150 mm.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat hvilke som helst av to tilstøtende perforerte plater er installert med en vinkelfor-skjell på 180° i forhold til hverandre.