<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur kontinuierlichen, sorptiven Trennung eines Fliessstoffgemisches
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung der Komponenten, die in einem Gemisch von Verbindungen vorhanden sind, durch Inberührungbringen dieses Gemisches mit einer stationären Masse eines festen Sorbens, das eine selektive Sorptionsaktivität für eine oder mehrere Komponenten dieses
Gemisches und eine wesentlich geringere Sorptionsaktivität für wenigstens eine andere Komponente des Einsatzgemisches besitzt.
Genauer betrifft die Erfindung eine Verbesserung bei einem Trennverfahren der vorerwähnten Art, bei welchem das Einsatzgemisch durch eine Menge eines festen Sorbens geschickt wird, welches aus demselben eine oder mehrere Komponenten sorbiert, während gleichzeitig ein Strom eines Desorbens, der durch eine andere Menge der Masse des festen Sorbens geschickt wird, von dieser die Komponenten desorbiert, die bei einem vorherigen Kontakt mit dem Einsatzgemisch sorbiert worden waren.
Dadurch, dass Einsatz- und Desorbensströme in unterschiedliche Mengen oder Zonen des festen Sorbens eingeleitet werden, das in einem einzigen Bett oder in einer Anzahl von in Serie liegenden Betten angeordnet ist, ferner dadurch, dass Raffinat- und Sorbatproduktströme aus andern Zonen der Serie abgezogen werden und weiters dadurch, dass die zu- und abgehenden Ströme nach einem vorbestimmten Kreislaufprogramm in und aus den genannten Zonen verlegt werden, wird ein Gegenstrom des Einsatzes und des festen Sorbens vorgetäuscht. Die vorliegende Verbesserung umfasst auch die Verwendung eines Spülstromes, durch die die Reinheit der aus dem Verfahren abgezogenen Endprodukte erheblich verbessert ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch als eine Verbesserung eines neuerdings entwickelten kontinuierlichen Absorptionsverfahrens anzusehen, das in der Patentschrift Nr. 214 032 näher beschrieben ist, bei welchem durch vier nacheinander in Serie geschaltete Verfahrenszonen einer stationären Masse eines festen Sorbens und vom Ausgang der letzten Zone zurück zum Eingang der ersten Zone ein kontinuierlicher Kreislauf eines Fliessstoffes, der sich in flüssiger oder in Dampfphase befinden kann, aufrechterhalten wird, bei welchem ferner dem im Kreislauf befindlichen Fliessstoff das Einsatzgemisch am Eingang der ersten Zone kontinuierlich zugesetzt, die nicht sorbierte Komponente aus dem zirkulierenden Fliessstoff am Ausgang der ersten Zone kontinuierlich abgezogen,
ein Desorbens in den umlaufenden Fliessstoff am Eingang in die dritte Zone kontinuierlich eingeführt und die selektiv sorbierte Komponente und das Desorbens am Ausgang der dritten Zone kontinuierlich abgezogen wird, die vier Zonen dadurch in der stationären Masse des Sorbens periodisch vorgerückt werden, dass der Zuführungspunkt des Einsatzgemisches, der Abscheidungspunkt der nicht sorbierten Komponente, der Einführungspunkt des Desorbens und der Abscheidungspunkt für die selektiv sorbierte Komponente und das Desorbens um jeweils den gleichen Betrag entlang des Weges des kontinuierlich umlaufenden Fliessstoffes gleichzeitig vorgerückt werden.
Das demgegenüber verbesserte erfindungsgemässe Verfahren besteht nun im wesentlichen darin, dass nach jeder periodischen Vorrückung ein Spülstrom, ausgewählt aus den Stoffgruppen (l) einer von den Komponenten des Einsatzgemisches leicht trennbaren Flüssigkeit und (2) der selektiv sorbierten Komponente des Einsatzgemisches durch den Durchflussgang, der gerade vor der Vorrückung der ersten Zone das Einsatzgemisch zuführte und nachfolgend einen Produktstrom aus dem Verfahren abführt, in einer Menge hindurchgeschickt wird, dass im wesentlichen das gesamte Einsatzgemisch aus dem Durchflussgang in den kontinuierlich umlaufenden Fliessstoff versetzt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist ganz allgemein zur Trennung durch Absorption ebensowohl wie auch durch Adsorption fliessfähiger Komponenten an Feststoffen geeignet und wird im allgemeinen als Sorptionsverfahren bezeichnet. Es ist auf Trennungsvorgänge anwendbar, bei welchen das Gemisch, das zu trennen ist, mit einem sogenannten Molekularsieb in Berührung gebracht wird, welches die Komponenten des Gemisches, die eine bestimmte Molekülstruktur oder Konfiguration haben, selektiv sorbiert.
Adsorbentien, welche ungesättigte Verbindungen, wie olefinische und aromatische Kohlenwasserstoffe und organische, polare Radikale enthaltende Verbindungen vermöge der Oberflächeneingeschaften des festen Adsorbens selektiv zurückhalten, sind beispielsweise feste Adsorbentien, wie Silikagel (entwässert),
<Desc/Clms Page number 2>
aktivierte Kohle, die Aluminiumsilikate (wie die verschiedenen Tone und aktivierten Silikagele, einschliesslich solcher typischer Vertreter wie Attapulgit, Montmorillonit, entwässerte synthetisch hergestellte Zusammensetzungen aus Tonerde und Kieselsäure, die durch Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich jedoch etwas unterhalb des ungefähren Schmelzpunktes der Zusammensetzung aktiviert sind), aktivierte Tonerde, insbesondere y-Tonerde, und ebenso auch andere Stoffe ähnlichen Charakters.
Zu den festen Sorbentien von der Type des Molekularsiebes, die beim erfindungsgemässen Verfahren verwendbar sind, wie poröse Alkalimetall- und Erdalkalimetallaluminosilikatsorbentien gehören solche, die Poren mit einer lichten Weite von etwa 4 A (verwendbar z. B. bei der Trennung aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit 2-4 Kohlenstoffatomen pro Mol) und solche, die Poren mit einer lichten Weite von etwa 5 A aufweisen, d. s. Poren, die weit genug sind, um den Eintritt von geradkettigen Verbindungen wie geradkettigen Kohlenwasserstoffen von 4 bis 20 Kohlenstoffatomen zu gestatten, die aber nicht genug weit sind, um Verbindungen mit verzweigter oder cyclischer Struktur aufzunehmen.
Typische Einsatzgemische, welche durch Inberührungbringen mit einem festen aktivierten Sorbens getrennt werden können, sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.
EMI2.1
<tb>
<tb>
Einsatzgemisch <SEP> Von <SEP> den <SEP> festen <SEP> Adsorbens <SEP> adsorbierte <SEP> Komponenten
<tb> Paraffinkohlenwasserstofffraktionen <SEP> mit <SEP> einem <SEP> Merkaptane <SEP> und/oder <SEP> Amine
<tb> Gehalt <SEP> an <SEP> Merkaptanen <SEP> und/oder <SEP> Aminen
<tb> Paraffine <SEP> und <SEP> Olefine <SEP> Olefine
<tb> Aromaten <SEP> und <SEP> Nichtaromaten <SEP> Aromaten
<tb> Wasserdampf <SEP> und <SEP> Inertgas <SEP> Wasser
<tb> Kohlenwasserstoffe <SEP> mit <SEP> Phenolen <SEP> und/oder <SEP> Phenole <SEP> und/oder <SEP> organische <SEP> Schwefelverbinorganischen <SEP> Schwefelverbindungen <SEP> dungen
<tb>
Typische Einsatzgemische, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren vermittels eines Sorbens der vorerwähnten Art, das Poren mit einer lichten Weite von 4 bis etwa 5 A besitzt, getrennt werden können, sind Kohlenwasserstoffgemische,
die Kohlenwasserstoffe mit geradkettiger Struktur und Kohlenwasserstoffe mit verzweigter oder cyclischer Struktur enthalten. So kann ein verzweigtkettiger Kohlenwasserstoff wie 2, 3-Dimethylbutan oder ein cyclischer Kohlenwasserstoff wie Cyclohexan oder ein Gemisch dieser Kohlenwasserstoffe leicht als ein nicht sorbiertes Raffinat von einem geradkettigen Kohlenwasserstoff wie n-Hexan (das Einsatzgemisch ist auf dem üblichen Wege durch fraktionierte Destillation sehr schwierig zu trennen) durch Inberührungbringen des Einsatzgemisches dieser Hexane mit Teilchen eines festen Sorbens, wie es oben erwähnt wurde, wie eines entwässerten Metallaluminiumsilikatsorbens, das auch als ein Molekularsieb bekannt ist, getrennt werden.
Eine andere Art von Trennverfahren, für welche das vorliegende Verfahren anwendbar ist, ist jene, welche die chemische Reaktion mit einem festen Sorbens (Reaktant) umfasst, das in einem Festbett ruht, wobei die sorbierbare Komponente (der andere Reaktant) in einem Fliessstoffstrom, der sie enthält, zugeführt wird.
Typisch für eine solche Trennung ist die Herausnahme von Metallen der alkalischen Erden aus sogenanntem hartem Wasser, um dieses dabei weich zu machen und/oder in einem Deionisierungsprozess zu deionisieren oder ein Decarbonylierungsprozess zu der Abscheidung von Aldehyden, Ketonen und Carbonsäuren von einem nicht wässerigen Gemisch von Alkohol.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann man sich so wie das vorerwähnte neuerdings entwickelte kontinuierliche Sorptionsverfahren ausgeführt vorstellen, in einer Reihe von vier untereinander zusammenhängenden Zonen einer einzigen Masse von festem Sorbens, die keine scharfe Linie oder Demarkation zwischen den einzelnen Zonen aufweist und wobei diese Zonen lediglich durch die Punkte definiert sind,
EMI2.2
ist dann die Desorptionszone und die vierte und letzte stromabwärts liegende Zone ist die zweite Rektifikationszone. Das feste Sorbens ist üblicherweise in einer langgezogenen vertikalen Kolonne, vorzugsweise in der Form einer langgestreckten kontinuierlichen Masse des Sorbens enthalten.
Vorzugsweise ist die Sorptionsmasse in eine Reihe von Abteilungen oder Betten mit Partien von wesentlich reduziertem Querschnitt zwischen den einzelnen Abteilungen, von denen jede gleichfalls das Sorbens enthält, unterteilt.
Die letztere bevorzugt verwendete Anordnung ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht und im folgenden näher beschrieben.
Beim erfindungsgemässen Verfahren tritt beim Arbeiten mit einem festen Sorbens in einer Reihe von Festbetten so wie bei dem vorerwähnten neuerdings entwickelten kontinuierlichen Sorptionsverfahren das Einsatzgemisch am Einlassende von einem der Festbetten ein und fliesst durch dieses erste Bett, der nicht sorbierte Anteil des Einsatzgemisches verlässt das erste Bett in der Sorptionszone und tritt in das nächste benachbarte stromabwärts liegende Bett der Sorptionszone ein.
Es sind eine genügende Anzahl solcher Festbetten in Reihe (obgleich in einigen Fällen ein Bett genügen kann) benachbart und unterein-
<Desc/Clms Page number 3>
ander verbunden zur im wesentlichen vollständigen Herausnahme der selektiv sorbierbaren Komponente (des Sorbates) aus dem Einsatzgemisch vorgesehen und es entsteht so ein Strom der nicht sorbierbaren oder Raffinatkomponente, der am Ausgang des letzten Bettes der Sorptionszone austritt.
Der Ausgang dieses letzten Bettes der Sorptionszone enthält einen Auslass, durch welchen ein Teil der nicht sorbierten
Raffinatkomponente im Gemisch mit einem Teil des kontinuierlichen Fliessstoffstromes abgezogen wird.
Der verbleibende Teil des von der Sorptionsabteilung ausfliessende Raffinatstromes setzt den Lauf durch eines oder mehrere nachfolgende Festbetten, welche die primäre Rektifikationszone des Verfahrens dar- stellen, fort und wird am Ausgang des ersten Bettes in der Rektifikationsabteilung mit einem eintretenden
Strom des Desorbens vereinigt. Das Desorbens (ein Material, das geeignet ist, die aus dem Einsatzgemisch bereits an das feste Sorbens während des vorhergehenden Kreislaufverfahrens sorbierte Komponente abzuziehen) fliesst durch eine oder mehrere nächste nachfolgende Betten, welche die Desorptionszone darstellen.
Der in diese Zone einlaufende Strom umfasst daher ein Gemisch von Desorbens und Sorbat, das in einem früheren Arbeitskreislauf aus dem Einsatz sorbiert und von dem festen Sorbens durch In- berührungbringen mit dem Desorbens freigemacht wurde. Das Desorbens wird in einer Menge zugegeben, welche ein molares Verhältnis von Desorbens (das das Sorbens umgibt) zu Sorbat (innerhalb der Poren des Sorbens) an jedem beliebigen Punkt sichert, das wenigstens grösser als 1 : I und vorzugsweise mindestens 10 : 1 und bis zu etwa 30 : 1 ist.
Am Ende der Desorptionsabteilung des Verfahrens wird ein Strom, der einen Teil des Sorbates, Desorbens und umlaufenden Fliessstoffes (falls letzterer von Desorbens verschie- den ist) aus dem Verfahren als Endprodukt oder als ein Zwischenprodukt für eine weitere Reinigung, falls eine solche erwünscht ist, abgezogen. Dieser Strom kann fraktioniert werden (z. B. in einer Hilfsdestillier- anlage), um das Desorbens von einem relativ reinen Sorbatprodukt zu trennen.
Der verbleibende Teil von Desorbens und Sorbat, der nicht durch den Desorbens-Sorbatauslass abgezogen wurde, setzt seinen
Lauf stromabwärts durch eines oder mehrere nächste nachfolgende Festbetten des Sorbens fort, die als zweite Rektifikationszone des Verfahrens bezeichnet werden und in denen das Raffinat aus dem Sorbens und aus den Lücken zwischen den Teilchen des Sorbens vermittels der Desorbens-Sorbatmischung ausgewaschen wird. Das Desorbsnsniessstoffgemisch, das aus dem Ausfluss aus dem ersten Bett in der zweiten Rektifikationsabteilung besteht, vereinigt sich nunmehr mit dem hereinkommenden Einsatzgemisch wie letzteres, wie vorerwähnt, in das erste Bett der Sorptionszone eintritt.
Während des Ablaufes des obigen kontinuierlichen Verfahrens der Sorption und Desorption werden die Punkte, an denen die nicht sorbierte oder Raffinatkomponente des Einsatzes ebensowohl wie diejenigen Punkte, an denen die selektiv sorbierte oder Sorbatkomponente abgezogen wird, periodisch, gleichzeitig und in gleichem Masse an Punkte vorgerückt, die gegenüber ihrer früheren Stellung stromabwärts gelegen sind. Letztlich langt der Punkt, an welchem das Einsatzgemisch in das Verfahren eingeführt wird, an dem Punkt an, an welchem die Sorbatkomponente in einer früheren Stufe des Verfahrens abgezogen wurde, und es wird auf diese Weise ein Ring des Verfahrenskreislaufes vervollständigt.
Jedes Bett in dem System ist durch einen Kanal oder eine Leitung mit einem äusseren Verteilungszentrum verbunden, das von Zeit zu Zeit einen Strom in ein Bett hinein oder aus einem Bett heraus leitet, abhängig von der bestimmten Stufe des Verfahrens, in welcher sich das Bett befindet und wie dies durch ein vorbestimmtes Programm, nach welchem das Verteilungszentrum arbeitet, bestimmt ist. In jedem bestimmten Augenblick während des Verfahrens erhält ein Bett aus der Reihe von dem Verteilungszentrum Einsatzgemisch durch Leitungen und Ventile, die vorzugsweise den Eingang in das Bett (der auch der Ausgang aus dem nächsten im Stromfluss oberhalb gelegenen Bett ist) mit dem Verteilungszentrum verbinden.
Von dem Ausgang eines weiter stromabwärts gelegenen Bettes werden die nicht sorbierten Komponenten des Einsatzgemisches abgezogen, gleichfalls durch Verbindungsleitungen, Ventile u. a. Einrichtungen, die zum Verteilungszentrum führen. Ein noch weiter abwärts gelegenes Bett wird gleichzeitig durch ähnliche Leitungen und Ventile mit einem Strom des Desorbens versorgt, während an einem noch weiter stromabwärts gelegenen Punkt das Sorbat (die selektiv sorbierte Komponente des Einsatzes), das mittels des Desorbens von dem Sorbens abgezogen wurde, vom Ausgang des letzten Bettes der Desorptionszone durch Leitungen und Ventile abgezogen wird, welche durch dasselbe Verteilungszentrum zu einer ausserhalb gelegenen Abscheide- oder Lagereinrichtung geführt werden können.
Eine Pumpe zur Beförderung der Flüssigkeit ist in dem System (an einem geeigneten Punkt zwischen zwei benachbarten Betten) zur Aufrechterhaltung des kontinuierlichen Umlaufes des zirkulierenden Fliessstoffes vorgesehen. Nach einer bestimmten Arbeitsperiode werden die entsprechenden Zu- und Ablaufpunkte entlang des Weges des zirkulierenden Fliessstoffes bewegt, indem sie in einer Richtung stromabwärts zu dem nächsten benachbarten Bett in der Reihe vorgerückt werden. Diese periodische Vorrückung wird durch das Öffnen und Schliessen geeigneter Ventile in jeder der die Betten mit dem Verteilungszentrum verbindenden Leitungen vervollständigt.
Es ist klar, dass bei dem vorerwähnten neuerdings entwickelten kontinuierlichen Sorptionsverfahren die Leitungen und Teile der Anlage, welche dem letzten vorhergehenden stromaufwärts gelegenen Bett (namentlich knapp vor der Vorrückung) zuletzt Einsatzgemisch zuführten, das Einsatzgemisch noch enthalten und dass, wenn die ein solches Bett mit dem Verteilerzentrum verbindende Leitung anschliessend zum Transport der Sorbatkomponenten zum Verteilerzentrum benutzt wird, das zurückbleibende, noch in der Leitung und andern Apparateteilen vorhandene Einsatzgemisch den Sorbatstrom verunreinigen wird.
Sobald jedoch die Leitung und die Einrichtungsteile, die zuletzt Einsatzgemisch vom Verteilerzentrum zum Kontakt mit dem festen Sorbens führen, erfindungsgemäss
<Desc/Clms Page number 4>
gespült werden und unmittelbar nachdem der Fluss zu dem nächsten Bett in der Reihe (und damit zu der nächsten Stellung in der Sorptionsmasse) vorgerückt wurde, u. zw. mit einem Spülstrom in einer Menge, welche die Leitung und die Einrichtungsteile von dem darin vorhandenen Einsatzgemisch befreien, so wird, wenn dann eine solche Leitung nach einer nachfolgenden Vorrückung der Ein- und Auslässe den Sorbatstrom führt, das Sorbat bloss mit dem Spülstrom vermischt werden, von welchem es leicht durch eine Fraktionierung oder auf andere Weise zu trennen ist.
Es wird daher beim erfindungsgemässen Verfahren jede Leitung oder jeder Durchflussgang, welcher das Verteilerzentrum oder die programmgebende Vorrichtung mit der Sorptionsmasse verbindet und welcher Einsatzgemisch enthält, da diese Vorrichtungsteile zur Beförderung des Einsatzgemisches in die Sorptionszone des Verfahrens verwendet werden, von seinem Gehalt an Einsatzgemisch nach jeder einzelnen derartigen Verwendungsperiode und ehe irgendein anderer Verfahrensstrom durch diese Leitung oder durch diesen Durchflussgang geschickt wird, mittels eines Spülstromes befreit.
Der Spül- oder Reinigungsstrom, der für diesen Zweck verwendbar ist, kann ein normalerweise gasförmiges Material sein, wie Stickstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Methan, Äthan oderPropan, oder er kann aus dem in dem Verfahren verwendeten Desorbens (normalerweise ein Material, welches leicht von dem Sorbatprodukt zu trennen ist) bestehen oder er kann eine Flüssigkeit sein, die im wesentlichen oberhalb oder unterhalb des Siedepunktes oder des Siedebereiches der Einsatzmischung siedet.
Die Arbeitsweise des erfindungsgemässen Verfahrens und eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung derselben ist in der Zeichnung in den Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Es ist jede Vorrichtung geeignet, welche umfasst : eine Reihe von Festbetten oder ein einziges kontinuier- liches Bett des Sorbens, verbindende Einrichtungen zur Führung eines Fliessstoffstromes zwischen den
Betten oder verschiedenen Punkten in einem kontinuierlichen Bett und eine geeignete Vorrichtung, wie ein Mehrfachventil oder ein Vielfachventil und Einzelventile zur Vorrückung der Ein- und Auslaufpunkte für die verschiedenen Zu- und Ablaufproduktströme, welche in dem Verfahren zur Verwendung kommen können. Eine bevorzugte Ausführungsform einer Kontakteinrichtung ist in Fig. 1 dargestellt.
Kolonne 101 kann geeignet geformte Unterteilungseinrichtungen enthalten, welche die vertikale Kolonne in eine Reihe von benachbarten Kontaktstufe oder Betten 201-212 unterteilen, wobei jede Stufe oder jedes Bett von den benachbarten Stufen oder Betten (mit Ausnahme der obersten und der untersten Stufe) durch ein trichterartiges Teilungsglied getrennt ist, wie etwa der Teiler 102 in Stufe 201, der einen Abstieg 103 mit verringerter Querschnittsöffnung zur nächstfolgenden Stufe 202 aufweist, welcher ein querliegendes
Teilungsglied JM, das den oberen Abschluss der Stufe 202 darstellt, durchbricht.
Eine geeignete programmgebende Vorrichtung für den Wechsel der Punkte des Zu- und Ablaufes in und aus der Kontaktkolonne und zur Vorwärtsbewegung jedes derselben um gleiche Beträge und in einer Richtung stromabwärts während des Verfahrensablaufes ist durch das Ringventil 105 veranschaulicht, das ein Ventilgehäuse A und einen kontinuierlich und flüssigkeitsdicht in diesem drehbaren Ventilkörper B besitzt. Das Ventilgehäuse A besitzt Ein-und Auslauföffnungen 1-12, die so angeordnet sind, dass sie mit mindestens vier im Inneren vorhandenen Durchflussgängen verbunden sein können, die zumindest zwei getrennte Einlassströme und zumindest zwei getrennte Auslassströme herstellen, wobei die zwei Einlassdurchflussgänge mit den zwei Auslassdurchflussgängen alternieren.
Fig. 2 zeigt in vergrösserter Darstellung einen Schnitt durch das erwähnte Ventil der Fig. 1 und illustriert die Kanäle in dem Ventilkörper zur Beförderung eines geringen Spülstromes und der getrennten Ein-und Auslaufströme.
Der Durchlass 1 im Ventilgehäuse A ist eine Öffnung, durch welche Fliessstoffströme in dem und vom Ventilkörper B durch Leitung 106 geführt werden, welche Leitung den Durchlass 1 im Ventilgehäuse mit dem obersten Teil des Kontaktbettes 201 verbindet. In ähnlicher Weise verbindet der Durchlass 2 in dem Ventilgehäuse das Ventil über Leitung 107 mit dem Abstieg 103 zwischen den Kontaktbetten 201 und 202 der Kolonne 101. Die Durchlässe 2-12 des Ventilgehäuses stehen in gleicher Weise mit den Kontaktbetten 202-212 durch einen Kanal in Verbindung, der in jeder bestimmten Stellung des Ventilkörpers B für einen der verschiedenen Zu- und Ablaufströme des Verfahrens geöffnet oder geschlossen sein kann.
Der Einfachheit halber wird das erfindungsgemässe Verfahren unter Bezugnahme auf einen bestimmten Einsatz, bestehend aus einem Gemisch von n-, Cyclo-und Isohexanen und ein festes Sorbens, bestehend aus getrennten, allgemein körnigen Teilchen eines Metallaluminosilikates, das weiter oben als Molekularsieb bezeichnet wurde, beschrieben.
Das Gemisch der Hexane wird durch Leitung 108 in das Verfahren eingeführt. Unter Regelung durch das Ventil 109 gelangt es in die Mittelachse 110 des Ventilkörpers B, die durch ein Teilerglied 111 in vier Abteilungen unterteilt ist. Das Einsatzgemisch wird durch die Mündung 112 in den Durchflussgang 113, der mit dem nach aussen führenden Durchlass 1 des Ventilgehäuses A in Verbindung steht, gefördert. Der Strom tritt sodann in Leitung 106 ein, welche mit Leitung 134 verbunden ist, welch letztere den umlaufenden Trägerfliessstoff vom Boden der Kontaktkolonne (Bett 212) zum oberen Ende des Kontakt-
EMI4.1
<Desc/Clms Page number 5>
und CycloparaffinkomponentenBett 201 durch den Abstieg 103 abgezogen wird.
Alles was an n-Hexankomponente in dem das Bett 201 verlassenden Strom noch verbleibt, ist dazu bestimmt, durch das im Kontaktbett 201 vorhandene Sorbens aus dem Strom herausgenommen zu werden. Allgemein ist eine genügende Anzahl zusammenhängender Festbetten vorgesehen, um die Gesamtmenge der vorhandenen n-Komponente aus dem Ausgangsgemisch herauszunehmen und lediglich die verzweigtkettigen und cyclischen Komponenten in dem abfliessenden
Strom zu belassen.
Der Fliessstoff des kontinuierlichen Kreislaufes, der vorhin als Trägerfliessstoff bezeichnet wurde, ist üblicherweise ein Überschuss des Desorbens und in dem Falle, dass die Sorption mit Hilfe eines Molekularsiebsorbens vorgenommen wird, enthält sie in der Hauptsache eine Verbindung von geradkettiger Struktur, die einen niedrigeren Siedepunkt und ein niedrigeres Molekulargewicht hat als die geradkettige Komponente des Einsatzgemisches. In dem hier beschriebenen bestimmten Fall wird n-Butan als Trägerfliessstoff verwendet und durch Leitung 134 dem Bett 201 zugespeist, in welchem es praktisch die gesamten Poren des Sorbens füllt, ehe das Einsatzgemisch beginnt, in das Bett einzuströmen.
In dem Masse, in dem nun das Einsatzgemisch in das Bett 201 einströmt ehe die Vorrückung des Einsatzgemischeinlasses zur Zone 201 erfolgt, verdrängt nunmehr das n-Hexan das als Trägerfliessstoff verwendete n-Butan aus den Poren des Molekularsiebsorbens.
Eine der stromabwärts gelegenen Kontaktzonen, wie etwa Bett 203, wird das letzte Bett in der Reihe jener sein, die miteinander die Sorptionsabteilung der Kolonne ausmachen und es besteht sodann der aus Bett 203 abfliessende Strom im wesentlichen aus reinen Raffinatkomponenten (Cyclohexan und Isohexan) im Gemisch mit überschüssigem Trägerfliessstoff. Nachdem der Fliessstoffstrom das Kontaktbett 203 passiert hat, wird zumindest ein Teil davon über Leitung 115, die mit dem Durchlass 4 im Ventil 105 verbunden ist, abgezogen. Der so abgezogene Raffinatstrom wird aus dem Verfahrensgang über den Durch-
EMI5.1
diese Weise abgeführte Menge wird durch ein Ventil 119 geregelt, um auf diese Weise für einen Rückstand an Raffinatgemisch in der Kolonne 101 zu sorgen, der in das nachgeschaltete Kontaktbett 204 fliesst.
Es ist erwünscht, dass dieser Raffinatrückstand mindestens 20 Vol.-% des durch den Abstieg 114 gehenden Materials, vorzugsweise mindestens etwa 40% und bis etwa 80% desselben, beträgt. Da dieser Rückstandsstrom durch Bett 204 und die stromabwärts gelegenen Betten fliesst, besetzt der Trägerfliessstoff n-Butan die Poren des festen Sorbens und die Isohexan- und Cyclohexanraffinatkomponenten besetzen die Zwischenräume oder Lücken zwischen den Teilchen desselben.
Die Reihe der Betten zwischen dem Raffinataustragungspunkt durch Leitung 115 und dem Desorbenseintrittspunkt, wovon nachstehend noch die Rede sein wird, stellen die primäre Rektifikationsabteilung dar, in der sich die Komponenten des Flüssigkeitsstromes neu ordnen. In dieser Abteilung werden sich die verzweigtkettigen und cyclischen Hexankomponenten, die in dem Rückstandsanteil von dem Fliessstoffstrom, der durch die Raffinataustragungsleitung 115 geht, vorhanden sind, im Bett 204 anreichern, während viel weniger davon im Bett 205 und im wesentlichen gar nichts mehr im Bett 206 vorhanden sein wird.
Es verunreinigt daher das Raffinat den umlaufenden Fliessstoff hinter dem dritten oder äusserstenfalls dem vierten, vom Bett, aus dem das Raffinat abgezogen wurde, stomabwärts gelegenen Bett nicht mehr.
An einem weiter stromabwärts gelegenen Punkt in der Reihe der Betten des Sorbens, z. B. bei dem Abstieg 120, wird ein Desorbensstrom der Kontaktkolonne 101 zugeführt, der also mit dem Fliessstoffstrom, der das Bett 206 verlässt, zusammenkommt. Das Desorbens, das, wie vorher erwähnt, auch wie der Träger- fliessstoff wirkt, wird durch Leitung 122 in einer durch Ventil 123 geregelten Menge in das Verfahren eingeführt. Der Strom desselben fliesst sodann in den inneren Durchflussgang 125, durch die Mündung 124 in die hohle Achse des Ventilkörpers B vom Ventil 105, durch den Eingangsdurchlauf 7 im Gehäuse A des Ventils 105 und in die Leitung 121, welche ihn zu dem Abstieg 120 führt.
Die auf diese Weise zugeführte Menge des Desorbens ist ausreichend bemessen, um die n-Hexan-Komponente, die in einem früheren Teil des Kreislaufverfahrens aus dem Einsatzgemisch sorbiert wurde, aus den Poren des Molekularsiebsorbens zu verdrängen. Die Menge des n-Butans, die erforderlich ist, um dies zu bewirken, liegt im allgemeinen zwischen etwa l, 5 bis etwa 15 Mol des Desorbens pro Mol der n-oder geradkettigen Komponente, die aus dem Einsatzgemisch in die Poren des Sorbens sorbiert wurde, im Falle des vorliegenden Beispieles vorzugsweise von etwa 3 bis 10 Mol n-Butan pro Mol sorbiertes n-Hexan. In den Fällen anderer Einsatzgemische und anderer Trennsysteme muss das Molverhältnis von Desorbens zu der zu verdrängenden Komponente gleichfalls in der angegebenen Grössenordnung liegen.
Das Gemisch von Desorbens (n-Butan) und verdrängtem Sorbat (n-Hexan), das durch die Verdrängung des n-Hexans aus dem beladenen Sorbens vermittels n-Butan entstanden ist, fliesst vom Bett 207 in die
EMI5.2
ist. Der durch den Kanal 127 gebildete Auslass ist der erste offene Auslass, aus dem das Gemisch, das nButan-Desorbens und zurückgebliebenes n-Hexan-Sorbat enthält, aus der Reihe jener Betten abgezogen werden kann, welche auf den Rafnnatauslaufskanal U folgen. Alle andern Auslässe sind durch die festen Teile des Ventilkörpers B des Ventils 105 blockiert. Der das Bett 209 verlassende Fliessstoffstrom fliesst
EMI5.3
und das Ventil 131 in eine zusätzliche Verarbeitungsvorrichtung, die nicht dargestellt ist, um weiter gereinigt oder so wie er ist, verwendet zu werden, falls dies gewünscht ist.
Eine derartige zusätzliche Ein-
<Desc/Clms Page number 6>
richtung kann eine Destillation umfassen, z. B. zur Abtrennung eines angereicherten n-Butanstromes (der zurückgeführt werden kann) von einer abgetrennten Fraktion des n-Hexan-Sorbates.
Um einen Rückstandsstrom zum kontinuierlichen Umlauf in der Anlage zur Verfügung zu haben, wird lediglich ein Teil des gesamten, am Ausgang der Kontaktzone 209 anlangenden Stromes zur Entfernung aus dem Verfahren aus dem Abstieg 126 abgezogen. Der verbleibende Teil des Gemischstromes aus nButan und n-Hexan fliesst in das Kontaktbett 210 und aufnahmefähige Betten des festliegenden Sorbens, welche eine weitere Rektifikation der Komponenten des Gemisches bewirken. Die Reihe der Betten 210, 211 und 212 stellt die zweite Rektifikationsabteilung des Verfahrens dar, in welcher die Isohexane mit einem Strom von gemischtem n-Hexan und n-Butan aus den Betten herausgewaschen werden.
An einem gewissen Punkt des Systems muss der Druck des Fliessstoffes erhöht werden, um ihn im Umlauf zu halten. Dies wird zweckmässig vermittels des Kompressors oder der Pumpe 133 erreicht, welche den Ausfluss aus dem Abstieg 132 ansaugt und mit höherem Druck in Leitung 134 abgibt, welche mit dem Ventil 135 ausgerüstet ist, das den Strom des kontinuierlich umlaufenden Fliessstoffes zur Spitze der Kontaktzone 201 regelt, welcher seinen Umlauf in der oben beschriebenen Weise wiederholt.
Jeder der vorerwähnten Arbeitsgänge geht im wesentlichen gleichzeitig vor sich, wenn sich der Ventilkörper B des Ventiles 105 kontinuierlich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, derart, dass in einem bestimmten Augenblick nachher jedes Bett, bezogen auf den kontinuierlich abwärts fliessenden Fliessstoffstrom, kontinuierlich zu einem mehr stromaufwärtsgelegenen Bett wird.
Wird das Verfahren in der eben beschriebenen Weise ausgeführt, so sind die Sorbat- und Raffinat- ströme in dem Ausmass verunreinigt, welches sich durch den zurückbleibenden Fliessstoffstrom ergibt, der in den Leitungen, die von der Kontaktkolonne zu dem Ventildurchlass führen, von einem früheren
Teil des Kreislaufverfahrens zurückgeblieben ist. Es ist die Verbesserung gemäss der Erfindung, dass die
Leitungen und Apparateteile, die zuletzt Einsatzgemische befördert haben, mit einem Material, das von der andem gewünschten Komponente leicht zu trennen ist, durchgespült werden.
Hiefür kann beispiels- weise ein geringfügiger Zwischenstrom des Desorbens als die Reinigungsflüssigkeit oder auch ein Material verwendet werden, das als Externspülmittel bezeichnet werden könnte, wenn der der Reinigung dienende Fliessstoff von einer Quelle ausserhalb des Verfahrens zugeführt wird.
In den Fig. 1 und 2 sind beide Möglichkeiten veranschaulicht, die Ausführungsform des erfindung- gemässen Verfahrens bei welcher ein geringer Zwischenstrom von Desorbens innerhalb des Systems selbst durch die Leitungen und andern Apparateteile, welche zuletzt das Einsatzgemisch führten, gelenkt wird und die alternative Ausführungsform, bei welcher zur Spülung der Leitungen und andern Apparate- teile ein Strom von einer ausserhalb gelegenen Quelle zugeführt wird. In den Fig. 1 und 2 ist die Stellung des sich drehenden Ventilkörpers B festgehalten, bei welcher der Einsatz durch Leitung 106 in die Kolon- ne 101 eingeführt wird, und der Einsatz in das Bett 201 der Kolonne eintritt.
Die Leitung, welche zuletzt den Einsatz führte, (als die Stellung des Drehkörpers eine Stufe früher als zur Einführung des Einsatzes in Bett 201 war), war Leitung 136, welche den Einsatz in das Bett 212 führte. Die dargestellten Mittel, durch welche ein geringer Zwischenstrom eines im Verfahren erzeugten desorbensreichen Fliessstoffes vermittels gewisser Teile des Ventils und die Leitungen, die vom Ventil zur Kontaktkolonne führen, von einem stromabwärtsgelegenen Bett abgezweigt wird, sind ein Kanal durch den Ventilkörper B des
Ventils 105, der den Durchlass 8 mit dem Durchlass 12 verbindet.
Dieser Kanal schafft eine unabhängige
Verbindung durch den Ventilkörper, wobei der desorbensreiche Strom (Gemisch aus n-Butan und einer kleinen Menge n-Hexan) von dem Abstieg des Bettes 207 durch Leitung 137 und in den Durchlass 8 des
Ventils 101 abgezogen werden kann. Der desorbensreiche Strom, der durch den Durchlass 8 in Leitung 137 fliesst, verdrängt den Rückstand der Sorbatkomponente, der mit dem in Leitung 137 und dem Durchlass 8 vorhandenen Desorbens vermischt ist, da diese Leitung 137 vorher zum Abziehen der Sorbatkomponente verwendet wurde, welche mit Desorbens vermischt war (als der Ventilkörper 105 in derjenigen Stellung war, in welcher Einsatzgemisch in den Durchlass 11, die Leitung 149 und das Bett 211 der Kontaktkolonne eintrat).
Der Desorbensstrom und das Sorbat-Desorbens-Gemisch, welches durch diesen Desorbensstrom verdrängt ist, fliessen durch Kanal 138, die Mündung 139, Leitung 140 mit dem Regelventil 141 und durch
Leitung 142 zur Pumpe 143, welche den Druck dieses Stromes auf jenen Stand erhöht, der erforderlich ist, dass ein positiver Druckantrieb durch die stromaufwärts gelegenen Betten der Kontaktkolonne entsteht.
Dieser Strom wird von der Pumpe 143 durch Leitung 144 die Mündung 145, den Kanal 146 und heraus durch den Durchlass 12 und Leitung 136 gedrückt, die mit dem Bett 212 der Kontaktkolonne in Verbindung steht. (Durchlass 12 und Leitung 136 stellen die zuletzt benützte Einsatzgemisch-Einspeisleitung dar, u. zw. vor dem Augenblick, als der Zuführungspunkt des Einsatzgemisches auf den Durchlass 1 und Leitung 106 vorgerückt wurde). Das als Spülstrom verwendete Volumen ist genügend gross, um praktisch das gesamte Einsatzgemisch aus dem Durchlass 12 und der Leitung 136 zu verdrängen.
Das für diesen Zweck benötigte Volumen ist zumindest gleich dem Gesamtvolumen des in Durchlass 12 und der Leitung 136 vorhandenen Fliessstoffes. Wegen der Tendenz in der Richtung einer teilweisen Mischung zwischen dem Spülstrom und zu verdrängenden Rückstand des Einsatzgemisches, insbesondere an der Berührungsfront zwischen der Sorbatkomponente, die mit Desorbens vermischt ist, und dem Einsatzgemisch, ist es im allgemeinen vorzuziehen, ein Spülvolumen anzuwenden, das etwas grösser ist, als das Gesamtvolumen der Leitung und des Durchlasses, aus denen das Einsatzgemisch zu verdrängen ist, im allgemeinen von 1, 2 bis etwa 3, 5 Volumina des Spülmittels pro Volumen der Leitung und des Durchlasses, die den Rück-
<Desc/Clms Page number 7>
stand an Einsatzgemisch enthalten.
Die Sorbatkomponente, die mit dem Desorbens gemischt ist, wird in dem gespülten Durchlass und in der Leitung belassen. Dies ist nicht nachteilig, da die gespülte Leitung und der Durchlass anschliessend zum Abziehen von Sorbat-Desorbens-Gemisch aus der Kolonne verwendet werden wird. Es ist auch nicht nachteilig, dass etwas von der Sorbatkomponente, vermischt mit dem
Desorbens, in der Leitung und dem Durchlass belassen sein kann, von welchem der desorbensreiche
Strom abgezogen wurde, um die Spülung einzuleiten, da dieser Durchlass und diese Leitung (Durchlass 8 und Leitung 137 in diesem Falle) in der nächstfolgenden Stufe des Verfahrenskreislaufes zur Beförderung von Desorbens zum Bett 208 verwendet werden wird und mit dem Desorbens gefüllt bleibt,
bis diese Appa- rateteile in einer noch späteren Stufe des Verfahrenskreislaufes zum Abziehen der mit Desorbens vermischten Raffinatkomponente verwendet werden. Es ist daher bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens das vom Auslass eines stromabwärts gelegenen Bettes, in welches frisches
Desorbens eingeführt wird, abgezogene Volumen des desorbensreichen Spülstromes gerade ausreichend, um das Einsatzgemisch aus dem Ventildurchlass und der diesen mit der Kontaktkolonne verbindenden
Leitung vermittels des Sorbat-Desorbens-Gemisches, das in der Spülmitteleinlassleitung und dem Durchlass über den desorbensreichen Spülstrom anwesend ist, zu verdrängen.
Wenn der Ventilkörper B des Ventils 105 langsam entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, so wird der Fluss des Einsatzes in den Durchlass 1 (und hernach in das Bett 201) nach und nach vermindert, da der Durchlass 1 nach und nach blockiert wird, aber zur selben Zeit wird der Durchlass 2 geöffnet und seine Öffnungsweite steigt nach und nach an, bis der gesamte Strom des Einsatzgemisches in den Durchlass 2 und nichts mehr in den Durchlass 1 geleitet ist. Dabei wird der Einströmpunkt des Einsatzgemisches in die Kontaktkolonne von Leitung 106, welche das Bett 201 speist, auf den Durchlass 2 und Leitung 107 vorgerückt, welche mit dem Abstieg 103 in Verbindung steht und das Bett 202 speist, wobei die stromaufwärts gelegene Leitung 106 und der Durchlass 1 des Ventils 105 mit Einsatzgemisch gefüllt zurückgelassen werden.
Gleichzeitig mit der Vorrückung der Leitung, durch welche Einsatzgemisch in die Kontaktkolonne eingeleitet wird, von Leitung 106 aus Leitung 107, wird die Raffinatkomponente aus dem Ablaufstrom abgezogen, der nunmehr das Bett 204 verlässt, an Stelle des Bettes 203, durch welches er vorher abging, und durch den Abstieg 147 an Stelle des Abstieges 114 und durch Leitung 148, welche das Raffinat durch den Durchlass 5 in den Kanal 116 in den Ventilkörper und sodann durch den Raffinatauslass aus der Kolonne abgibt.
In gleicher Weise wird Desorbens, das vordem in das Bett 207 eintrat, durch den Abstieg 120, durch Leitung 137 aus dem Durchlass 8 des Ventilgehäuses in das Bett 208 eingeführt und es wird die Sorbatkomponente aus Bett 210 durch Leitung 149 in den Durchlass 11 abgezogen und dem Sorbatauslasskanal 130 zugeführt.
Sobald die Vorrückung der getrennten Einlässe für das Einsatzgemisch und das Desorbens und der getrennten Auslässe für das Raffinat und das Sorbat vor sich geht, rücken die Kanäle 138 und 146 auch gleichzeitig vor und der desorbensreiche Strom aus Bett 208 fliesst durch Leitung 150 in den Durchlass 9 des Ventilkörpers, ferner durch Leitung 138 und Leitung 146 in den Durchlass 1 und hernach in Leitung 106 in das Bett 201, das vordem in der letzten vorhergegangenen Verfahrensstufe Einsatzgemisch erhalten hatte.
Obgleich die Verwendung eines aus dem Verfahren selbst abgeleiteten desorbensreichen Stromes aus der Kontaktkolonne im allgemeinen die bevorzugte Quelle für den Spülstrom zur Entfernung des Einsatzgemisches aus den Ventildurchlässen und den Leitungen, die das Ventil mit der Kontaktkolonne verbinden, ist, kann der Spülstrom auch von einer ausserhalb gelegenen Quelle zugeführt werden und unterschiedlich zusammengesetzt sein. Ein solcher von ausserhalb zugeführter, der Reinigung dienender Fliessstoff ist gleichfalls vorzugsweise ein Material, welches leicht von den andern in Verfahren anwesenden Komponenten (z. B. auf Basis der Siedepunkte des betreffenden der Reinigung dienenden Fliessstoffes und der Sorbat- und Raffinatkomponenten des Einsatzgemisches) getrennt werden kann.
Insbesondere besteht er aus einem leichten Gas oder einer Flüssigkeit mit einem niedrigen Siedepunkt, der ausserhalb des Siedebereiches des Einsatzes oder des Desorbens, die im Verfahren verwendet werden, liegt. Bei Zuführung von einer solchen äusseren Quelle ist das Ventil 141 und Leitung 150 geschlossen und das Ventil 151 und Leitung 152, die mit Leitung 142 verbunden ist, geöffnet, wodurch der zur Reinigung dienende Fliessstoff von der externen Quelle über Leitung 144 und den Kanal 146 im Ventil in die Kontaktkolonne eingespeist wird.
Geeignete gasförmige Materialien zur Verwendung als Reinigungsstrom sind Inertgase, wie Stickstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Methan, Äthan, Propan u. dgl., welche schliesslich aus den Verfahren durch die verschiedenen Ausflussleitungen, welche die Kontaktkolonne mit dem Ventil verbinden, entweichen. Der der Reinigung dienende Fliessstoff kann auch aus reinem Desorbens bestehen, das von einer externen Quelle zugeführt wird, sich mit den verschiedenen Fliessstoffströmen in der Kolonne vermischt und schliesslich durch die Raffinat- und Sorbatkomponentenauslässe entfernt wird.
Um die Trennung vom Desorbens und Reinigungsstrom vom Produktstrom zu vereinfachen, ist es wünschenswert, dass die als Desorbens und Reinigungsmittel verwendeten Materialien einen Siedepunkt aufweisen, welcher genügend stark von den Siedepunkten der Raffinat- und Sorbatkomponenten differiert, damit sie von diesen leicht durch geeignete Fraktioniereinrichtungen und insbesondere durch eine einfache Destillation zu trennen sind. Die Abtrennung des Reinigungsmittels und des Desorbens durch Destillation kann wirkungsvoller durchgeführt werden, wenn für die Reinigungs- und Desorbensströme ein Material verwendet wird, das zumindest 10 C und vorzugsweise mehr, von 10 bis 50 C, unterhalb des ursprünglichen Siedepunktes des Einsatzes siedet.
<Desc/Clms Page number 8>
Das erfindungsgemässe Kontaktverfahren wird unter Bedingungen des Druckes, der Temperatur und unter Strömungsverhältnissen ausgeführt, welche von dem bestimmten verwendeten Einsatzgemisch, dem bestimmten in der Kontaktzone verwendeten Sorbens und der verlangten Reinheit des Endproduktes abhängen. In den meisten Fällen wird wegen des Zusammenhanges zwischen der festen Anordnung des Kontaktes in einem Bett oder in Betten mit den verschiedenen Fliessstoffströmen, die durch die Vorrichtung fliessen, ein Arbeiten in flüssiger Phase bevorzugt werden, was die Durchführung des Verfahrens bei Drücken erforderlich machen kann, die es gestatten, die Ströme bei bestimmten Arbeitstemperaturen in flüssiger Phase zu halten.
Bei einem Arbeiten in der Gasphase kann die in der Kontaktzone aufrechterhaltene Temperatur von 30 bis etwa 300'C variieren und es können die Drücke innerhalb des Bereiches von atmosphärischem Druck bis 20 oder mehr ata liegen. Beim Arbeiten in flüssiger Phase können die Temperaturen zwischen 0 und 200 C variieren und es können Drücke innerhalb des Bereiches von atmosphärischem Druck und 30 ata oder höher in Abhängigkeit von dem verwendeten Einsatzgemisch aufrecht erhalten werden.
Die Erfindung ist nachstehend noch durch ein Beispiel näher erläutert, in welchem eine typische Arbeitsweise nach dem vorerwähnten neuerdings entwickelten kontinuierlichen Sorptionsverfahren (Teil l) mit der erfindungsgemässen verbesserten Arbeitsweise verglichen wird.
Ausführungsbeispiel.
Teil 1. Ein Einsatzgemisch von n-Hexan, verzweigtkettigen Hexanen und Cyclohexan wurde in ein erstes Produkt bestehend aus relativ reinem n-Hexan und in ein zweites Produkt bestehend aus Iso- und Cyclohexanen, die im wesentlichen frei von n-Hexanen waren, getrennt, wobei eine Vorrichtung verwendet wurde, bei welcher eine Reihe von 24 vertikal übereinander angeordneten und untereinander verbundenen Festbetten verwendet wurde, welche in 4 Abteilungen von jeweils 6 Betten zusammengefasst waren.
Jede 6 Betten umfassende Abteilung war in einem 76, 2 mm starken Rohr aus rostfreiem Stahl von etwa 122 cm Länge untergebracht und jedes Bett enthielt etwa l, 77 1 eines Molekularsieb-Sorbens, bestehend aus Teilchen von Calciumaluminosilikat (Linde Air Products Co., 5A Sieb) unterschiedlicher Korngrösse in einem Bereich, in welchem 95 Gew.-% durch ein Sieb mit 5, 76 mm-Öffnungen durchgehen und zumindest 98 Gew.-% von einem Sieb mit 0, 3 mm Öffnungen zurückgehalten werden.
Jedes Bett besass einen Einlassnippel von verringertem Querschnitt (l cm Weite) im obersten Bereich und einen Auslassnippel von gleicher Grösse in seinem Boden. Der Auslass eines Bettes bildete gleichzeitig den Einlass des nächsten nachgeschalteten Bettes, wodurch eine durchgehende Verbindung in der Reihe der Betten gegeben war. Die Masse des Adsorbens war in jedem Bett auf einem oberhalb des Auslasses quer durch das Rohr angeordneten Sieb verteilt. Der Boden des 24. Bettes in der Reihe war durch eine Leitung mit dem obersten Teil des ersten Bettes verbunden und in diese Leitung war eine Pumpe eingesetzt, welche Flüssigkeit zum obersten Teil des Bettes Or. 1 unter einem Differenzdruck zwischen dem 24. und dem 1. Bett von etwa 4, 4 atm förderte.
Vier Spis- un Abzugleitungen aus Rohren mit 0, 64 cm lichter Weite (eine Einsatzgemisch-Speisleitung, eine Raffinat-Abzugsleitung, eine Desorbens-Speisleitung und eine Sorbatabzugleitung) waren vorgesehen und mit einem Zentralverteilerventil verbunden. Dieses Verteilerventil war ähnlich wie das in der Zeichnung der Fig. 1 und 2 illustriert Ventil ausgebildet. Es besass 24 Durchlässe, die mit 24 nahezu gleich langen Leitungen mit den 24 Festbetten des Sorbens in der Weise verbunden waren, dass die Leitungen an die Betten durch T-förmige Verbindungsstücke zwischen die Nippel der einzelnen Betten angeschaltet waren.
Durch diese Anordnung konnte ein getrennter Strom von Desorbens oder Einsatzgemisch jedem der Betten zugeführt und ein getrennter Strom von Raffinat oder Adsorbat von jedem einzelnen Bett abgeführt werden, u. zw. durch die Drehung des Ventilkörpers, der mit getrennten Kanälen und Durchführungen ausgebildet war, durch welche die Fliessstoffströme den Betten mit dem Sorbens zugeführt und von diesen abgeführt werden konnten.
Das Einsatzgemisch von Hexanen (40 Gew.-% n-Hexan, 60 Gew.-% Cyclohexan in Versuch 1 ; 40% n-Hexan, 60% Iso-Hexane in Versuch 2, wobei sich die Isohexane zusammensetzen aus 2-Methyl-
EMI8.1
Kanal zu dem Durchlass in dem Ventilkörper, der mit dem Abstieg zwischen den Betten Nr. 6 und 7 der Kontaktkolonne in Verbindung stand, und nach dem etwa 4 min Laufzeit einen Raffinatstrom (Gemisch von Isohexanen in Versuch 2) her ; in Versuch 1 wurde Cyclohexan, welches tieferstehend im einzelnen identifiziert wird, von dem mit dem Abstieg in Verbindung stehenden Auslass abgezogen. Sobald Einsatzgemisch in Bett Nr. 1 eintrat und Raffinatgemisch aus Bett Nr. 6 abgezogen wurde, floss gleichzeitig ein Strom von n-Butandesorbens in den Desorbenseinlass des Verteilerventils.
Das n-Butan wurde bei einer Temperatur von 40 C und unter einem Druck von etwa 6, 8 atm zugeführt. Mit einer Zulaufmenge von 3, 81 pro Stunde trat das n-Butan durch den Abstieg zwischen den Betten Nr. 12 und 13 in die Kontaktkolonne ein und floss durch die nachgeschalteten Betten abwärts, wobei es beim Abwärtsfliessen in flüssiger Phase durch die Betten das vordem absorbierte n-Hexan aus dem Sorbens verdrängte. Sobald der Desorbensstrom die Teilchen des Molekularsiebsorbens, die das vorher sorbierte n-Hexan enthielten, berührte,
<Desc/Clms Page number 9>
verdrängte das n-Butan das sorbierte n-Hexan und es wurde ein Gemisch von Sorbat (n-Hexan) und Desorbens (n-Butan) durch ein den Auslass von Bett Nr. 18 mit dem Sorbateinlass des Verteilerventils verbindendes Rohr abgezogen.
Die strömende Menge des Gemisches von Desorbens und n-Hexan, die durch eine den Abstieg von Bett Nr. 18 mit dem Einlass 19 des Ventils verbindende Leitung floss, war ausreichend, um den Nettoeinsatz an n-Hexan in das Verfahren zu entfernen. Der gesamte gemischte Sorbat-Desorbensstrom setzte seinen Weg durch die nachgeschalteten Betten 19-24 und in die mit dem Abstieg von Bett Nr. 24 verbundene Leitung fort, welche die Nettoablaufmenge vom Boden der Kolonne zum höchsten Punkt des Bettes Nr. 1 zurückführte. Eine in dieser Leitung liegende Pumpe erhöhte den Druck von 3, 05 atm am Ausgang aus dem Boden des Bettes 24 auf den im Bett Nr. 1 bestehenden Druck von 7, 5 atm.
Der flüssige Strom der gemischten Isohexane (Versuch 2) oder von Cyclohexan (Versuch l) und n-Butandesorbens, der durch die mit dem Abstieg von Bett Nr. 6 verbundene Leitung abgezogen wurde, wurde in eine Fraktionierkolonne umgeleitet, welche das flüchtige n-Butandesorbens aus dem als Bodenprodukt gewonnenen Produkt ausstreifte. Das Produkt aus Versuch 1 bzw. 2 enthielt 97, 7% Cyclohexan und 97, 3% Isohexane und nicht mehr als 2, 1% n-Hexan.
Der gemischte Desorbens-n-Hexan-Sorbatstrom vom Sorbatauslass des Verteilerventils ergab bei beiden Versuchen bei der fraktionierten Destillation Sorbatprodukte, die zu etwa 94% aus n-Hexan bestanden.
Die langsame, jedoch stetige Drehung des Ventilkörpers des Verteilerventils führte zu einem Zustrom des Einsatzgemisches zu Bett Nr. 1, dem Abzug von Raffinat aus Bett Nr. 6, dem Zustrom von Desorbens in Bett Nr. 13 und dem Abzug von Sorbat aus Bett Nr. 18 für einen Zeitraum von 2, 3 min, worauf der Zu- und Ablauf der entsprechenden Ströme zu und von den Betten Nr. 2,7, 14 und 19 einsetzte. Nach 3, 1 Arbeitsminuten wurde der Stromfluss an den Betten Nr. 1, 6, 13 und 18 unterbrochen, wobei ein Rückstand des Einsatzes im Durchlass 1 des Verteilerventilkörpers und in der diesen mit Bett Nr. 1 verbindenden Leitung verblieb.
Nach ungefähr 57 min kontinuierlichen Arbeitens waren der zulaufende Einsatzstrom, der abgehende Raffinatstrom, der zulaufende Desorbensstrom und der abgehende Sorbatstrom durch einen kompletten Zyklus von 24 Betten in der Kolonne vorgerückt und der Einsatz begann erneut in Bett Nr. 1 einzufliessen, womit ein neuer Arbeitszyklus begann.
Teil 2. In dem nachfolgenden Versuch wurden die strömenden Mengen der verschiedenen Ströme in und aus der Kontaktkolonne, die Temperaturen und Drücke auf denselben Werten gehalten, wie sie oben im 1. Teil des Beispiels im einzelnen angegeben wurden, mit der Ausnahme, dass an Stelle des im 1. Teil zur Verwendung gelangten Verteilerventils ein modifiziertes Verteilerventil verwendet wurde. Dieses modifizierte Ventil besass einen Kanal im Ventilkörper, der den dem ersten nach dem Bett, dem Desorbens zugespeist wurde, stromabwärts gelegenen Bett zugeordneten Durchlass mit dem Durchlass verband, der dem Bett zugeordnet war, dem in der letzten vorhergegangenen Stufe Einsatzgemisch zugeführt worden war (d. i. das erste Bett stromaufwärts von dem Einsatzgemisch erhaltenen Bett).
Diese Durchlässe waren durch geeignete äussere Leitungen und eine Pumpe verbunden, die für einen ausreichenden Druck sorgte, um einen angemessenen Fluss eines desorbensreichen Stromes als Spülmedium zu gewährleisten. Sobald daher beispielsweise die Stellung des Ventildrehkörpers so war, dass der Einsatzstrom in Bett Nr. 1 eintrat, wurde gleichzeitig ein desorbensreicher Strom durch den Abstieg am Boden von Bett Nr. 13 und durch eine Leitung, welche diesen mit dem Durchlass 14 verband, in den Körper des Verteilungsventils abgezogen und durch einen Kanal desselben geschickt, sodann durch eine ausserhalb stehende Pumpe und zurück durch ein Ventil gefördert, welches ihn zum Durchlass 24 führte, durch den er schliesslich in eine mit dem Abstieg von Bett Nr. 23 verbundene Leitung gelangte.
Die Strömungsmenge des desorbensreichen Stromes wurde durch ein Ventil in der aussen liegenden Leitung so geregelt, dass nur so viel Desorbens durch den Durchlass 24 und die diesen mit dem Abstieg von Bett Nr. 23 verbindende Leitung fliessen konnte, als genügte, um diesen Durchlass und die Leitung von dem in ihnen als Rückstand verbliebenen Einsatzgemisch zu reinigen, wobei dieses Einsatzgemisch aus der vorhergehenden Stufe des Verfahrenszyklus vor der Drehung des Ventilkörpers des Verteilungsventils in die Stellung der nächsten Stufe, in der Einsatzgemisch in Bett 2 der Kontaktkolonne eintrat, stammte.
Wegen der Vermischung zwischen dem Sorbatstrom (der etwa 50 Vol.-% n-Butandesorbens enthält) mit dem zurückgebliebenen Einsatzgemisch in dem Durchlass und der Leitung auf der Ausgangsseite des Ventils betrug die Menge des Desorbensreinigungsstromes, der zur Freimachung des Durchlasses und der Leitung aus dem Einsatz erforderlich war, etwa das 1, 3fache des Volumens der Flüssigkeit in dem Durchlass und der Verbindungsleitung. Die Menge des Desorbensreinigungsstromes, die zur Freimachung des Durchlasses und der Verbindungsleitung an der Ausgangssseite des Ventils, dem Einsatzgemisch und dem darin von der andern Seite des Ventils strömenden Sorbatstrom erforderlich war, betrug etwa das 2, lfache des Volumens des Fliessstoffes in dem Durchlass und der Verbindungsleitung.
Unter den gleichen Strömungsverhältnissen und Verfahrensbedingungen, wie sie im Teil 1 des Beispieles aufrecht erhalten waren und unter Verwendung der genannten Modifizierung der Stromführung wurden das n-Hexansorbatprodukt und die gemischten Isohexan- und Cyclohexanraffinatprodukte in etwa den gleichen mengenmässigen Ausbeuten erhalten. Die Reinheit der erhaltenen Produkte war jedoch wesentlich höher. Das n-Hexansorbatprodukt bestand zu 99, l% aus n-Hexan, während die Raffinatprodukte weniger als 0, 5 Gew.-% n-Hexan enthielten.