DE1795340A1

DE1795340A1 - Verfahren zur Kompression von Wasserstoff

Info

Publication number: DE1795340A1
Application number: DE19681795340
Authority: DE
Inventors: Dailey Lawrence William
Original assignee: Ralph M Parsons Co
Current assignee: Parsons Government Services Inc
Priority date: 1967-09-22
Filing date: 1968-09-14
Publication date: 1972-01-27
Also published as: US3803025A; JPS5010278B1; NL6813513A; CA956585A; FR1584826A; GB1213335A

Description

DIPL.-ING. GÜNTHER EISENFÜHR

DIPL-iNG. DIETER K. SPEISER 179534Q

PATENTANWÄLTE

Aktenzeichen: Heuanmeldung 28 B re M en 1

BORQiERMEISTER-SMIDT-STRM

ANMEtDERNAME: SHE RÄIPH M. PABS(^S ΟΟΜΡΑΗΪ (Tf, «Μ. D A O- H A USJ

TELEFON: (0481) ««77 TELEGRAMME: FERROPAT

BREMER BANK 100 »072 POSTSCHECK HAMBURG 25576?

UNS. ZEICHEN: P 9

DATUM

: 13. September 1968

TM TUJSR M. PARSONS COKPAHY, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Nevadaj Los Angöles, Staat Kaliforaiea (V. St,A.)

Verfahren aur Kompression von Wasserstoff

Die Erfindung "betrifft ©in Verfahren zur Kompression von Wasserstoff von einem Anfangsdruck auf einen relativ hohen Enddruck &it einem Kreiselverdichter.

Kohlenwasserstoffe von relativ hohem Molekulargewicht werden in bekannten Reaktionsanlagen in leichtere Produkte wie etwa Benein verwandelt; Schwefel, Stickstoff» Sauerstoff und Halogenide enthaltende Komponenten werden in hydrierte Stoffe umgewandelt. Derartig» Umsetzungen finden in einer Urawandlungsanlage bei Anwesenheit von einem oder mehreren Katalysatoren bei erhöhten Temperatu-

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BAU OfItGfNAL

ran und Drucken statt. Außerdem wird in derartigen Verfahren eine beträchtliche Menge molekularen Wasserstoffs verbraucht. Der benötigte Wasserstoff wird gewöhnlich in einem Wasserstoffaggregat bei wesentlich niedrigeren Φ Brücken al β den in der Bydrieranlage benutzten erzeugt· Wasserstoff wird oft bei Drucken von 14 at bis 55 at (200 psig bis 500 psig) gewonnen, während die wasserstoffverbrauchende Reaktionsanlage gewöhnlich mit einem Minimaldruck von etwa 70 at arbeitet.

Bislang wurde der Druck des Wasserstoffs auf den Eingangedruck der Reaktionsanlage mit Hilfe von Kolbenverdichtern gebracht. Man benutzte Kolbenverdichter, weil man ihre

_Ä Anwendung für das wirtschaftlichste Verfahren zur Erzeu-

gung das notwendigen Singangsdruckes fur den Wasserstoff hielt. .Jedoch sind Kolbenverdichter teuer und arbeiten nicht so zuverlässig, wie das für die Einleitung von Wasserstoff in die meisten Reaktionsanlagen erforderlich ist. Sie müssen in periodischen Abständen überholt werden, meist alle drei oder vier Monate, wae fur Folge hat, daß entweder die wasserstoffverarbeitend· Reaktloneanlage während des Überholens stillgelegt werden muß, oder'daß zwei mit teilweiser Kapazität laufend·

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Kompressoren parallel arbeiten. Bin zweiter Kompressor vergrößert offensichtlich die Unkosten des Aggregate, er kann das Stillegen nicht vollständig verhindern, weil die Kapazität des Aggregats verringert ist, wenn beide Kompressoren außer Betrieb sind.

Andererseits werden Kreiselverdichter normalerweiße für zuverlässiger und wirtschaftlicher gehalten. Für die Kompression molekularen Wasserstoffs auf den Eingangedruck in eine Reaktionsanlage wurde die Verwendung von Kreiselkompressoren jedoch noch nicht versucht, da das für derartige Anlagen benötigte Wasserstoffvolumen eine große Anzahl von Kompressionsstufen wegen des niedrigen Molekulargewichtes des Wasserstoffe mit seiner geringen auftretenden Wärme erfordert.

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Die Erfindung löst daher die Aufgabe, die Kompression ran. Wasserstoff auf relativ hohen Druck mit Kreiselverdichter!! wirtschaftlich durchführbar su machen.

Die Lösung dieser Aufgäbe gelingt durch das erfindungagem&Be Verfahren, wonach bei einem verhältnismäßig niedri gen Anf-angsdxuck aus dem Wasserstoff und einen Verdünner

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ein Arbeitsstrom mit genügend hohem mittlerem Molekulargewicht gebildet wird, so daß die Kompression des Arbeitsstromes durch eine oder mehrere Kreiselverdichterstufen auf einen relativ hohen Enddruck möglich wird. Bei der Anwendung dieses Verfahrens in einer Reaktionsanlage mit mindestens einer Reaktionsstufe, in die Wasserstoff relativ hohen Eingangsdruckes eingeleitet wird und aus der ein Strom von Reaktionsprodukten austritt, wird der Verdünner erfindungsgemäß aus den Reaktionsprodukten erzeugt, der Enddruck des Kreiselverdichters gleich dem Eingangsdruck der Reaktionsstufe gewählt und nach der Kompression der Verdünner zu einem weitaus größten Teil von dem Wasserstoff vor dessen Eintritt in die Reaktionsstufe getrennt. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungegemäßen Verfahrens kann diese Trennung des Verdünners vom Wasserstoff nach der Kompression dadurch ausgeführt werden, daß der komprimierte Arbei'tsstrom in den einen GasEnteil und einen Flüssigkeitsanteil enthaltenden Strom der Reaktionsprodukte eingeführt, der Verdünner durch den Flüssigkeitsanteil absorbiert wird und schließlich der Gasanteil alt dem Wasserstoff su einem wesentlichen Teil von dem restlichen Strom abgetrennt und In die Ie- aktionsstufe eingeleitet werden« Dabei 1st es für das

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erfindungsgemäße Verfahren besonders zweckdienlich, wenn die Temperatur des komprimierten Arbeitsstromes und die {!temperatur des Stromes der Reaktionsprodukte bei der Einführung im wesentlichen gleich sind. Der Verdünner besteht bevorzugt aus Kohlenwasserstoffen, deren Kohlenstoffanteil in äen Molekülen vorzugsweise aus drei bis nenn Kohlenstoffatomen besteht. Derartige Verdünner enthalten im wesentlichen Propan und/oder Butan bzw. Featan mit geringen Zusätzen höherer Kohlenwasserstoffe·

Die Erfindung ^7ird vorzugsweise in einer Reaktionsanlage mit mindestens einer Reaktionsstufe angewandt· Petroleum, Schieferöl, Teer, Kohlenteeröl -oder andere Kohlenwasserstoffbeschiokung wird in die Reaktionsstufe eingeführt und in .Gegenwart molekularen Wasserstoffs aus einem Aufbereitungsstrom in den Strom der Reaktionsprodukte verwandelt. Letzterer enthalt umlaufgas, flüssige Endprodukte und möglicherweise Umlauf flüssigkeiten in einer Mischung von Kohlenwasserstoffen, die sich vom Wasserstoff bis zu Kohlenwasserstoffen mit einem Kochpunkt erstreckt, der weitgehend durch den Kochpunkt der Beschickung bestimmt ist und etwa 3*0° 0 (650° F) od*y mehr beträgt. Aus den Reaktionsprodukten wird ein Yerdfin-

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SJmgsatroa gewonnen und ait dem ^ Ä

niedrigen Druckent z.B. 14 bis 55 at (200 fetöSjQ psig) zu einem Arbeitsstrom vermischt, dessen mittletff Molekulargewicht für die Kompression in mindestens $$$? Epeiselverdichterstufe genügend hoch ist« $jraj££yl0e!L-verdichter erhöht den Druck des ArbeitBati^e|t'_; auf den .

für die Heaktionsanlage benötigten Singarigsariitfk. Bas mittlere Molekulargewicht des Arbeitsstromeö,h;&|gt von dem Arbeitsdruck der Beaktionsanlage ab und steigt mit diesem an. Nach übt Kompression in dem Kreiselverdichter wird der .Arbeitsstrom in die Reaktionsanla^e ^:|i|igeführt, wo der Verdünner von dem Wasserstoff abgetrennt wird. Danach wird der Wasserstoff dem in die ßealctionsstufe eintretenden Aufbereitungsstrom zugeführt, ^a der Reaktionsstufe wird der Wasserstoff für die Umwandlung der Beschickung itt die !Reaktionsprodukte verwandt.

Vorzugsweise wird der komprimierte Arbeitssiirom in den Strom der Reaktionsprodukte vor der Abtrenniing d#p umlauf»

gases von dem Plüssigkeitsanteil dieser Reaktioneprodulctö i[ eingeleitet, öle Reaktionsprodukte aus der B^|ijocraoker- , stufe enthalten: .wie vorerwähnt, ein breites. Öpektruo an Komponenten, von denen die Sase normalerweise ala ein

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des .zur Reaktorstufe zurückkehrenden Stromes umlaufen ₀ Vorzugsweise werden die in den Reaktionsprodukten enthaltenen Flüssigkeiten als Absorber oder Schwamm für die Abtrennung des Verdünners vom Wasserstoff benutzt. Die Abtrennung kann in gewöhnlichen Trennstufen erfolgen, die für die Gewinnung des Umlaufgases benutzt werden. Der Arbeitsstrom wird daher vorzugsweise vor der (Drennstufe für die Abtrennung des Umlaufgases von dem Flüssigkeitsanteil der Realctionsprodukte eingeführt, um möglichst reinen Wasserstoff strom vor seiner Berührung mit den. Katalysatoren in der Reaktorstufe zu erhalten. Der in dem Flüssigkeitsanteil der Reaktionsprodukte absorbierte Verdünner wird vorzugsweise von dieser Flüssigkeit für die tfiederbenutzung in dem Arbeitsstrom abgetrennt. Dies wird durch einfache Druckverminderung oder fraktionierte Destillation in einer gewöhnlichen Rektifikationssäule erreicht, in der schwerere Stoffe von leichteren Produkten zur Gewinnung des Verdünnungsstromes separiert werden_o

Der Verdünnungsstrom setzt sich vorzugsweise aus Eropan oder Butan oder aus beiden in Dampf- oder flüssiger Ehaee zusammen. Wenn der Verdünner Flüssigkeit enthält» sollte sie in Dampf umgewandelt oder vor der Einleitung in den

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Kreiselverdichter entfernt werden. Im allgemeinen setzt sich der Verdünnurigsstrom aus Kohlenwasserstoffen zusammen, die pro Molekül drei bis sehn Kohlenstoff atome enthaltene Das mittlere Molekulargewicht des Arbeitsstromes sollte für die wirtschaftliche Kompression durch Kreiselverdichterstufen ausreichend sein. Gewöhnlich beträgt das MoIekulargewieht des Arbeitsstromes, dasseine Benutzung in Kreiselverdichtern wirtschaftlich und praktisch durchführbar werden läßt, mindestens sechs bis zwölf. Das günstigste Molekulargewicht des Arbeitsstromes aus Verdünner und Wasserstoff verändert sich jedoch in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck der Reaktionanlage und dem Druck, bei welchem der molekulare Wasserstoff in den Verdünnerstrom eingeführt wird. Daher kann unter bestimmten Bedingungen das mittlere Molekulargewicht aus dem angegebenen Bereich herausfallen.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Anwendung der Kreiselverdichtung für die Einführung von Wasserstoff in Reaktionsanlagen. Die dazu benutzten Kreiselverdichter bieten erhöhte Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit * gegenüber den nach dem Kolbenprinzip arbeitenden Verdichtern, was schon die längeren Arbeitszeiten zwischen den

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BAD OBiOlNAL.

GkB

Uberholpausen der ersteren anzeigen.

Die erflndungsßeiaäßea Merkmale und Vorzüge werden noch deutlicher bei der Besehreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung. Sie zeigt ein schematisches Flußdiagraram für die Erläuterung des

erfIndungsgeinäßen Verfahrens in seiner Anwendung auf eine Bydrocrackeranlage.

Die Hydrocracker-Reaktlonsanlage umfaßt eine Bördrocraeker-Eeaktionsstufe 10, eine Verdünnergewinnungsstuf« 12 und eine Wasserstoff aufbereitungsstufe 14. Im allgemeinen wird Wasserstoff verhältnismäßig hoher Reinheit mit einem Verdünner in einer Aufbereitungestufe 14 zu einem Arbeitestrom vermischt, dessen mittleres Molekulargewicht für die wirtschaftlich« Kompression durch eine oder mehrere Kreiselverdichterstufen genügend'hoch ist« Der komprimierte Arbeltsstrom wird in die Hydrocrackaranlage XO eingeführt, wo der Wasserstoff für die Hydrocrackeratufe getrennt wird.

Die Wasserstoffaufbereitungsstufe 14 umfaßt eine Waeeerstofferzeugurigseinheit 16, die den Wasserstoff für die

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BAD ORtGiNAL

Mischling mit einem Verdünner aus einem der Verdünnungsströme 18a, IQb oder ISc zur Bildung eines Arbeitestromes 20 erzeugt. Das Molekulargewicht, Qualität, Quantität und Phase des mit dem Wasserstoff vormischten Verdünners 1st so gewählt, daß sich ein Arbeitsstrom relativ hohen Molekulargewichts ergibt. Der Arbeitsetrom läuft durch eine Ausscheidtrommel 22, in der die in dem Strom enthaltene Flüssigkeit ausgeschieden wird. Diese AusBCheidtroB-mel 22 soll dafür sorgen, daß der in den Kreiselverdichter 24 eintretende Arbeitestrom im wesentlichen vollständig gasförmig ist, um den Verdichter vor durch Flüssigkeit verursachten Schaden zu bewahren. Der aus der Ausscheidtrommel 22 kommende Arbeltsstrom wird durch eine oder mehrere Kreiselverdichterstufen 24 auf einen Druck komprimiert, der de« Eingangsdruck in die Bydrocrackeranlage 10 entspricht.

Die ftftseerstoffgewiimungseinneit 16 erzeugt den Wasserstoff vorzugsweise bei Drucken zwischen 14- at und 50 at (2ΘΟ paig bis 500 psig). Der Wasserstoff kann darin durch Deapfnethin-ümformung kohlenwasserstoff reicher Ga»e, durch teilweise Oxydation gasförmiger, flüssiger oder fester Brennmaterialien oder durch andere Verfahren gewonnen

BAD ORIGINAL

- li -

werden. Der Wasserstoff ist vorzugsweise von relativ hoher Reinheit, von etwa 93 "bis etwa 98 Mol-% und er sollte normalerweise zwischen 2 und etwa 7 Mol-% Methan enthalten. Der Verdünner wird zu dem Wasserstoff bei einem Druck gegeben, der im wesentlichen gleich dem Wasserstoffdruck aus der Einheit 16 ist. Der Kreiselverdichter komprimiert den Arbaitsstrom 20 auf den Druck der ^rdrocracker-Reaktioneanlage, der üblicherweise zwischen etwa 70 at und etwa 350 at (1000 psig bis 5000 psig) liegt.

Das Molekulargewicht des Arbeit sstromes 20 1st ausreichend für einen wirtschaftlichen Betrieb des Kreiselverdichters 24-. Das benötigte Molekulargewicht hängt von dem Auegangedruck des Kreiselverdichters ab und damit.auch von dem Druck der Hydrocracker-Reakfcionsanlage 10» Im allgemeinen macht es diese funktionale Beziehung nötig, daß das mittlere Molekulargewicht des Arbeitsstromes ansteigt_r wenn der Druck der Bydrocracker-Anlage ansteigt, da die Druckdifferenz über dem Kreiselverdichter 24 ansteigt. In den meisten Anwendungen besitzt der Arbeitsetrom 20 ein minimales Molekulargewicht zwischen 6 und 12. ^:

im Laufe der weiteren Beschreibung noch deutlich 10988S/U87

SADORKaINAL

werden wird, variieren das Molelmlargewicht, die Quantität, Qualität und Phase der Kohlenwasserstoffkomponenten der Verdünnerströme 18a bis 18c solange in weiten Grenzen, als das Molekulargewicht des Arbeitsstromes für den wirtschaftlichen Betrieb der Kreiselverdichter noch ausreicht, "Geeignete Verdünner sind Propan, Propan mit Butan gemischt oder andere Kohlenwasserstoffe, die Propan und Butan wie auch solche Komponenten -enthalten können, die fünf Kohlenstoffatome und mehr pro Molekül besitzen. Der Verdünner sollte aus Kohlenwasserstoffen bestehen, die in dem Arbeitsstrom in der Dampfphase bei der Temperatur und dem Kompressionsdruck des Kreiselverdichters existieren» Außerdem sollte der Verdünner in der Bydrocraclceranordnung hergestellt und leicht, aber nicht notwendig vollständig, von dem Wasserstoff nach der Kompression in dem Kreiselverdichter abgetrennt werden· Beispielsweise werden in einigen Anlagen, in denen der Wasserstoff von etwa 14 at bi3 etwa 105 at (200 psig bis 1500 psig) komprimiert wird, Pentene und kleine ZueStee schwererer Kohlenwasserstoffe als Verdünnermaterialien bevorzugt. Pentene kondensieren bei diesen Drucken nicht und wegen ihres Molekulargewichtes werden relativ kleiner· Mengen Pentan für die Erzeugung des Arbeitestromes benötigt, dessen mittleres Molekulargewicht für den wirtschaft·

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o-gtos original

lichen Betrieb der Kreiselverdichter genügend hoch ist.

Bin Beschickungsstrom 28 aus Stoffen, die in der Bydrocrackerstufe umgewandelt werden sollen, wird in die Hydrocrackerstufe 26 eingeleitet. Das Beschickungsmaterial be steht typiseherweise aus Kohlenwasserstofföl,aus Petroleum, Schieferöl, Teer, Kohlenteeröl, oder anderen Quellen. In der Hydrocrackerstufe seihst werden "bekanntlich bewegte oder feststehende Katalysatorschichten, hohe Temperaturen, hoher Brück und Wasserstoff zur Umwandlung der Beschickungsstoffe in die Reaktionsprodukte "benutzt. In vielen Anlagen "besteht das Endprodukt der Ifydrocracker-Reaktionsanlage zunächst aus Benzin· Die Reaktionsprodukte verlassen die Bydrocrackerstufe 26 als ein Strom 30 und passieren einen Wärmeaustauscher 32, der aus einer öder mehreren Waisaeaußtauscherstuf en besteht j danach wird der Strom 30 mit dem Arbeitsstrora 20

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zu einem „strom 34· kombiniert» Dieser lüschstrom enthält Reaktionsprodukte, Umlauf gas, mo'glieherweise Umlaufflüssigkeit, Verdünner und Wasserstoff· Der Misch,-strom läuft durch eine oder mehrere Warmeaustausoherstufen 36, in denen seine Temperatur für den Eintritt in einen Hochdrucfeseparator 38 erniedrigt wird. Der Wärme-

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austauscher 36 kann aus einem Iaift- oder einem Wasserkühler "bestehen. In dem Hochdruckseparator 38 wird der Mischstrom in einen vorherrschend wasserstoff reichen Dampf strom 40 und einen flüssigen Strom 42 getrennt. Dieser flüssige Strom 42 enthält den Verdünner, die Hydrocracker-Reaktionsprodukte und irgendeinen Tlüssigkeitsumlauf. Der Flüssigkeitsanteil des Stromes der Reaktionsprodukte wirkt als ein Schwamm für die Aufnahme des Verdünners und Reinigung des Dampfstromes·

Der Dampfstrom 40 setzt eich im allgemeinen aus 50 90 Mol-# Wasserstoff und den verbleibenden Steilen des Beaktionsumiaufgases aus Stickstoff, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Wasserdampf, Kohlenoxyden und C^-, Og-, °3""» Iso- und Jformal-C^-Kohlenwasserstoffen und schwereren Komponenten bis etwa C^ «-Kohlenwasserstoffen zusammen. ™ Der Dampf strom 40 ist der wasserstoff enthaltende Strom für die Hydrocrackerstufe 26. Wegen des relativ hohen für die Reaktionen in dar Stufe 26 benotigten Partialdruckes des Wasserstoffes muß der Verdünner im wesentlichen vollständig von dem Wasserstoff in dem Hochdruckseparator ^S abgetrennt werden. Vollständige Abtrennung ist a.B. dann nicht möglich, wenn der Verdünner in erster Linie

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aus Methan be steht ,was zu einem für einen rationellen Gebrauch in der Bydrocrackerstufe zu geringen Partialdriick des Wasserstoffs/in dem Strom 40 führt. Der Strom 4-0 wird in dem Verdichter -44 auf einen für den Eintritt in die ^yürocrackerstufe 26 ausreichenden Druck komprimiert. Der Dampf strom 40 lauft von dem Verdichter 44 durch den Wärmeaustauscher 32 in die Hydrocrackerstufe 26 entweder allein oder manchmal zusammen mit der ganzen oder teilweisen Beschickung 28. Während des Durchtrittes durch den Wärmeaustauscher 32 nimmt der ganze Dampf strom 4-0 oder ein Teil davon aus dem Strom 30 der Reaktionsprodukte Wärme auf· Es kann auch zusätzlich Wärme durch einen "befeuerten Erhitzer oder eine¹andere Vorrichtung, wenn nötig, hinzugefügt werden· Weiter kann ein Teil des Dampf stromes 40 aus dem Verdichter 44,ohne durch den Wärmeaustauscher 32 zu laufen, direkt in die Hydrocrackerstufe 26 gelenkt und für Abkühlung oder andere Zwecke benutzt werden·

Der aus dem Hochdruckseparator 38 kommende Flüssigkeitsstrom 42 enthält einen wesentlichen Anteil des Verdünners, ferner Eeaktionsendprodukte und irgendwelche Flüssigkeitsumläufe. Der Strom läuft zur weiteren Verarbeitung durch einen oder mehrere Niederdruckseparatoren 46, in denen.

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di© Dampfe nach oben-entweichen und die Bchwer©j?en Anteil© als ein !Üeilstrom 4-8 der Ifydrocrackerreaktiön^produlcte weiterläuft. Die Dämpfe können als Brennmaterial oder in weiteren Verarbeitungsstufen verwendet werden.

Die -vorstellend "beschriebene Hydrocracker-Reaktionsstufe kann in ihrer Auslegung abgeändert und den Erfordernissen einer größeren Anlage angepaßt werden. Die Reaktionsstufe , sieht jedoch die Verarbeitung des Arbeitsstromes 20 im Separator 38 zur Entfernung eines größeren Teiles des Verdünnermaterials von dem Wasserstoff vor, um den letzteren für die Einleitung in die Hydro cracker stufe 26 ^zubereiten. Bsi dieser Abtrennung wirken die flüssigen Anteile der Hydrocrackerreaktionsprodukte als ein Schwamm oder Absorptionsmedium im Separator 38, um das Verdünnermaterial von dem Wasserstoff wesentlich abzutrermen und das Gas aus dem Strom der Reaktionsprodukte umlaufen au lassen. Außerdem ist die Hydrocrackerstufe wichtig für die Erläuterung der Stellung und des Zustandes des Arbeitsstromes, bei der er in die Anlage eingeführt wird. Die Einführung geschieht an der Stelle, an der der Druck der Reaktionsprodukte und der Druck des Arbeitsstromes 20 im wesentlichen gleich sind. Weiterhin geschieht die Einlei-

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tung vorzugsweise an der Stelle, an der die ^temperatur . des Stromes der Reaktionsprodukte und die !Temperatur des Arbeitsstromes ebenfalls im wesentlichen gleich sind* Wenn die Temperatur des Arbeitsstromes 20 an der Stelle seiner Einleitung in den Strom 4-0 der Reaktionsprodukte und die temperatur des Stromes 40 im wesentlichen einander gleich sind, ist die Effektivität des Wärmeaustausches in der Reaktionsanlage IO nicht wesentlich verschieden von der Effektivität einer gut angelegten Reaktionsanlage, so daß die Betriebsunkosten minimal gehalten werden„

Der Q?ei !strom der Hydrocrackarreaktionsprodukte aus dem Separator 46.enthält einenwesentliehen Anteil des Verdünnermaterials, das Hydrocrackerreakfcionsprodukt und irgendeinen Flüssigkeitsumlauf. Der Teilstrom 48 wird für die Abtrennung der Verdünnerkomponenten weiter verarbeitet» Wie bereits erwähnt, kann der Verdünner im wesentlichen Propan bis hin zu Kohlenwasserstoffen aus Ck bis 0/m enthalten· 35ie Anlaß© 12 bewirkt die Abtrennung des Verdünners und besteht aus mehreren abwechselnd aufeinanderfolgenden Zweigen» die abhängig oder unabhängig voneinander betrieben werden können, um den für die Mischung mit dem Wasserstoff aus der Wasserstoffgewinnungseinheit 16 erforderlichen Verdünner su erhaltenο

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Der erste Zweig für die Abtrennung des Verdünners innerhalb der Anlage 12 ist mit dem Bezugszeichen 50 versehen· Der Teilstrom 48 wird in einen Ehtspannungsturm 52 eingeführt, wo nach einer möglichen Druckreduktion und Erwärmung der größere Teil des in der Beschickung des Entspannungsturmes enthaltenen Gases von der Flüssigkeit ' getrennt wird. Am oberen Ende des Sitspannungstunaes 52 gelangt das entspannte Material auf dem mit 5* "bezeichneten Wege durch den Kondensator56in den Hücklaufsammler 58. Der Rücklaufstrom 60 wird dem Sammler 58 entnommen und in den Entspannungsturm 52 eingeführte Das flüssige Bodenprodukt des EntSpannungsturmes 52 wird als ein Strom längs der I&nie 62 entnommen, wo es der weiteren Fraktionierung für die Abtrennung von Endprodukten aus der Umlauf flüssigkeit zugeführt werden kann· Bin Teil der Iieichtprodukte. aus dem Rücklauf sammler 58 bilden den Verdünnerstrom 18c· Sin Teil dieses Stromes wird als ein Strom 64 but Verwendung als Brennmaterial oder zur weiteren Verarbeitung abgezweigt. Der Verdünnerstrom 18c vermischt sich mit dem aus der Wasserstoffgewinnungseinhöit 16 kommenden Wasserstoff zu dem Arbeitsstrom 20 vor dessen Einleitung in die Abscheidetrommel 22. Der Verdiinnerstrom 18c enthellt üblicherweise ein breites Spektrum von KSohlenwasserstoffkoffiponenten, etwa Butan, Propan,

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iso- und normal-Penten und Kohlenwasserstoffe bis zu C^_Q·

In dem zweiten Zweig 68 der Anlage 12 tritt der Tp. Istrom 48 in den fraktionierturm ?Q ein, aus dem die gewünschten ,Destillate als Ströme 72 erhalten werden. Aus dem oberen^ Ende des Fraktionierturaes 70 tritt ein Strom 74 aus und gelangt durch einen Kondensator76Ln einen Ruckfluß sammler 78. Der Strom 79 läuft aus dem Rückflußsammler 78 und verzweigt eich, in den Rückflußstrom 80 und den Strom 88, Der Rückflußstrom 80 wird wieder in den Fraktionierturm 70 eingeleitet, während der Strom 88 in einen Entbutanisierer 82 eintritt. Der Strom 84 aus dem Rückflußsaramler 78 enthalt Dämpfe, die als Brennmaterial oder für die weitere Verarbeitung geeignet sind. Der Debutani— sierer 82 entfernt im wesentlichen Butan und Propan aus dem Strom 88. Butan und Propan verlassen den Debutanisiertr 82 an seinem oberen 3nde als ein Strom 89. Der Strom 86 enthält üblicherweise Fentan und schwerere Kohlenwasserstoffe. -Sin Teil des Stromes 89 kann ohne weitere Verar- -« beitung. als Verdünner benutzt werden oder er kann, wie dargestellt, durch einen Kondensator90pLn einen Bückflußsammler 92 eintreten,-in dem seine schwereren Kohlenwasserstoffkomponenten für die Wiedereinleitung in den Satbutanieierer 82 oder die Einleitung in einen üintpropani-

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sierer 94 allgetrennt werden. Daher verlaßt der Strom 96 den Rückflußsammler 92 und verzweigt sich in einen Rückflußetrom 97» der in den iSntbutanipierer 82 führt, und einen Strom 99, der in den Entpropanisierer 94 geleitet wird· Der Verdünnerstrom 18b wird aus dem Rückflußsammler 92 als ein relativ reines Verdünnungsgas hauptsächlich aus Butan und Propan entnommen. Der Entpropanisierer 94 verarbeitet die Komponenten des Stromes 99 zur Gewinnung eines Propanstromes 107« Butan verläßt den Sntpropanisierer 94 als ein Strom 98. Ein Propanstrom verläßt den Entpropanisierer 94 an seinem öfteren -^nde auf einem mit 100 bezeichneten Weg und gelangt durch einen Kondensator 102 in einen ßückflußsammler 104. Diesen Rückflußsammler 104 verläßt ein Strom 105, der sich in einen Rückflußstrom 106 in dem Entpropanisierer 94 und einen Propanausgangsstrom 107 verzweigt. Dem RückfluBsammler 104 wird der Verdünnerstrom 18a zur Kombination mit dem aus der Wasserstoffgewinnungseinheit 16 kommenden Wasserstoff entnommen. Der Verdünnungsstrom 18a besteht in erster Linie aus Propan, üblicherweise in Dampfphase. Wahlweise kann ein !eil des flüssigen Propanstromes 107 oder ein Teil des flüssigen Butanstroraes 98 als Verdünnungsstrom benutzt werden»

Die Sntbutanisierungs- und Entpropanisierungsschritte,

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ORIGiNAL

mit 68 bezeichnet?, bewirken die Abtrennung von Butan und Propan aus dem Teilstrom 48 der Biydrocrackerreaktionsprodukte und die nachfolgende Entfernung von Butan, um einen im wesentlichen aus Propan bestehenden Verdünner als Strom 18 zu erzeugen. Diese Abfolge kann «Jedoch auch umgekehrt werden, wenn die Wirtschaftlichkeit der Anlage es erfordert, so daß dann der Strom 18a in erster Linie Butan enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde anhand ihrer Anwendung auf eine Bydrocracker-Reaktionsanlage beschrieben« Die Anwendung der Erfindung auf andere wasserstoffverbrauchende Verfahren, in denen Wasserstoffumsetzung, Hydrierung, ShtSchwefelung, Denitrierung, Sättigung von Olefinen und ähnliche Realstionen bei der Verarbeitung von Petroleum, Schieferoi, leer, Kohlenteerol oder anderen Kohlenwasserstoffen stattfinden, iat im wesentlichen gleichartig mit der beschriebenen Anwendung auf das Eördrocracker-Verfahren, ohne dabei von dem in den nachfolgenden Ansprüchen zum Ausdruck kommenden, der Erfindung augrunde liegenden Gedanken abzuweichen.

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jmmo mim original

Claims

Patentansprüche B3SSSSSSSS3SasaSSSSS=BSESS3SS

1. Verfahren zur Kompression von Wasserstoff von einem Anfangsdruck auf einen relativ hohen Enddruck mit einem Kreiselverdichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff mit einem Verdünner, dessen Molekulargewicht gegenüber dem des Wasserstoffs relativ hoch ist, beim Anfangsdruck zu einem Arbeitsstrom vermischt und dieser Arfoeitsstrom in mindestens einer Kreiselverdichterstufe auf den Enddruck komprimiert wird«

2· Verfahren nach Anspruch 1 in einer Eeaktionsanlage mit mindestens einer Reaktionsstufe, in die Wasserstoff relativ hohen Eingangsdruckes eingeleitet wird und aus der ein Strom von Reaktionsprodukten austritt, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünner ein Kohlenwasserstoff-Verdünner aus den Reaktionsprodukten erzeugt, der aid&ruck des Kreiselverdichters gleich dem Singangsdruck der Reaktionsstufe gewählt und nach de? Kompression der Verdünner zu einem mindestens wesentlichen Teil vom Wasserstoff vor dessen Eintritt in die BeaJctionsstufe getrennt wird·

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der komprimierte Arbeitestrom-in-den einen Gasanteil und einen Flüssigkeitsanteil enthaltenden Strom der Reaktionsprodukte eingeführt, der Verdünner durch den Flüssigkeitsanteil absorbiert wird und schließlich der Wasserstoff und der Gasanteil zu einem mindestens wesentlichen £eil von dem restlichen Strom abgetrennt und in die Eeaktionsstufe eingeleitet werden.

4-«. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des komprimierten Arbeitsstromes und die Temperatur des Stromes der Reaktionsprodukte bei der Einführung ist wesentlichen gleich sind.

5» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4·, dadurch gekennzeichnet, daß das kleinste mittlere Molekulargewicht des Arbeitsstromes zwischen etwa sechs und etwa zwölf liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdünner Kohlenwasserstoffkomponenten enthält, die pro Molekül drei bis zehn Köhlenstoffatome enthalten.

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7ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6* dadurch gekennzeichnet, daß der Verdünner im" wesentlichen Propan und Butan oder eines von beiden oder Pentan mit geringen Zusätzen höherer Kohlenwasserstoffe enthalte

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