DE2539737C2

DE2539737C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Wiedergewinnung von thermisch instabilen Lösungsmittelgemischen

Info

Publication number: DE2539737C2
Application number: DE2539737A
Authority: DE
Inventors: Victor Dr.-Ing. 6232 Bad Soden Schorr; Gerhard Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Wirtz
Original assignee: Edeleanu GmbH
Current assignee: Edeleanu GmbH
Priority date: 1975-09-06
Filing date: 1975-09-06
Publication date: 1982-02-25
Also published as: DE2539737A1; US4263102A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wiedergewinnung von thermisch instabilen Lösungsmittelgemischen, deren Bestandteile in nahe beieinanderliegenden Siedebereichen sieden, aus höher liedenden Kohlenwasserstoffgemischen durch Ausdampfung der Lösungsmittel in mehreren, hintereinandergeschalteten Verdampfern unter steigendem Druti-; und steigender Temperatur. Am Oberteil des jeweiligen Verdampfers werden die verdampften Lösungsmittelbestandteile als Brüden abgezogen, während sich am Verdampferboden das Bodenprodukt anreichert.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Lösungsmittelrückgewinnung, speziell von Chlorkohlenwasserstoffen wie Mettylenchlorid und Dichlorithan. aus Entparaffinierungsprodukten. die bei der Mineralölaufarbeitung anfallen.

Bei der Wiedergewinnung von Lösungsmiltelgemi- $chen. die zusammen mit Öl beispielsweise bei der Entparaffinierung von Mineralölen anfallen und niedrig liedende Chlorkohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid und Dichloräthan enthalten, wird in hintereinandergeschalteten Verdampfern mit mehreren Druckstufen die Ausdampfung der Lösungsmittelbestandteile vorgenommen. So ist es nach der DE-PS 8 71 742 bekannt, «inem ersten Verdampfer einen mit höherem Druck arbeitenden zweiten Verdampfer nachzuschalten und dessen Brüden als Heizmittel für den Zustrom des «rsten Verdampfers zu verwendet Das Bodertprodukt aus dem ersten Verdampfer wird vor der Eingabe in den aweiten Verdampfer mit einem fremden Heizmittel, wie ■L· B. Dampf beheizt, Über defi Drück wird die Verdampfungslemperalur im zweiten Verdampfer eingestellt. Sie richtet sich nach der Vefdarhpfungslernpe' ratur der Lösungsmittelanteile und der gewünschten Lösungsmittelmenge, die im ersten Verdampfer abgetrieben werden soll. Beispielsweise betreibt man den zweiten Verdampfer bei einer Temperatur von etwa ϊ 130°Cundetwa4bar.

Die für die Gesamtverdampfung von Methylenchlorid und Dichloräthan benötigte Eingangstemperatur von 132" C am zweiten Verdampfer erreicht m"n durch Aufheizen der Lösung in einem dem zweiten Verdampfer direkt vorgeschalteten Wärmetauscher, der mit Heizdampf %'on 145°Cbeschickt wird.

Die bei dieser Dampftemperatur auftretenden Wandtemperaturen im Wärmeaustauscher beschleunigen die Zersetzung des thermisch instabilen Methylenchlorids.

ι > Dieses führt zu Lösungsmittelverlusten und Korrosionsschäden an Apparatur und Rohrleitungen, da sich bei der Zersetzung von Methylenchlorid aggressive Chlorwasserstoffe bilden.

Die Zersetzungsneigung der Chlorkohlenwasserstoffe· fe ist schon seit längerer Zeit bekannt und Gegenstand einiger Abänderungsvorschläge gewesen. Nach einem Verfahren gemäß DE-PS 9 18 651 soll die Zersetzungsgefahr dadurch beseitigt werden, daß der erste Verdampfer bei Temperaturen unter 100°C, vorzugs-

2"> weise bei 80—90°C.betrieben wird.

Bei diesen Temperaturen wird bereits ein wesentlicher Teil des Lösungsmittels, vorzugsweise die niedriger siedende thermisch instabilere Komponente, und ein Teil des im Gemisch enthaltenen Wassers abgetrieben.

so Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch dieser Weg nicht zur vollständigen Beseitigung der Zersetzungsneigung der Chlorkohlenwasserstoffe führt.

Das Bodenprodukt des ersten Verdampfers enthält noch immer Methylenchloridanteile und hat insgesamt

*i ein Volumen, daß ein entsprechend groß dimensionierter Heizkörper eingebaut werden muß, um die gesamte Produktmenge auf die gewünschte Verdampfereingangstemperatur von 132°C aufzuheizen. Die dafür notwendige Verweilzeit una die atii'tretenden Wandtemperaturen von etwa 145°C führen zu einem Anstieg der Zersetzungsneigung des noch in der Lösung vorhandenen Methylenchlorides. Verweilzeit und Temperaturhöhe bestimmen den Grad der Zersetzung einer thermisch instabilen Komponente.

Ίϊ Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. in einem wirtschaftlichen und störungsunempfindhchen Verfahren thermisch instabile Lösungsmittelbestandteile aus höher siedenden Kohlenwasserstoffgemischen auszudampfen, wobei die Temperaturhöhe und Verweilzeit

so soweit vermindert werden sollen, daß eine thermische Zersetzung der I.ösungsmittelbestandteile weitgehend ausgeschlossen is!

Die Lösung dieser Aufgabe ist dem Kennzeichen des Patentanspruchs zu entnehmen.

Das angereicherte Bodenprodukt des ersten Verdampfes wird demnach zunächst auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der die thermische Zersetzung des niedrig siedenden Lösungsmittelanteiles kaum merkbar ist. In einem speziell ausgebildeten Verdampfer mit einem Kaminbuden, der den Verdampferinnenraum in einen oberen und unteren Teil trennt, wird dies angereicherte und Im Wärmetauscher erwärmte Boden* produkt oberhalb des Kaminbodens eingegeben. Der niedrig siedende Bestandteil verdampft, Während sich der Lösungsrnittelresl in der flüssigen Schicht auf dem ftämifiböden sammelt. Diese Flüssigkeit Wird abgeleitet, durch erneute Wärmezufuhr auf die Verdampfertempe' raluf des höher siedendeh Lösuhgsmiltelbeslahdteils

gebracht und dem Verdampfer unterhalb des Kaminbodens wieder zugeführt Die Dämpfe dieses Lösungsmittelanteils, vorzugsweise Dichloräthan, strömen ebenfalls in den oberen Verdampferabschnitt und werden zusammen mit den im oberen Abschnitt gebildeten Lösungsmittelädmpfen, vorzugsweise Methylenchlorid, am Kopf der Verdampferkolonne abgezogen, während am Kolonnenboden die von Lösungsmittel befreite Kohlenwassers.offkomponenten abgezogen werden.

Üblicherweise werden letzte Lösungsmittelreste in einer nachfolgenden Kolonne mit Dampf abgestreift. Der geteilte HochdrucKverdampfer mit der dadurch ermöglichten geteilten Verdampfung erlaubt die Senkung des Temperaturniveaus für den vorgeschalteten Wärmeaustauscher sowie die Verringerung der Verweilzeit im nachgeschalteten Wärmeaustauscher für das am Kaminboden abgezogene Produkt. Das gesamte Temperatiirprofil in beiden Wärmeaustauschern wird durch eine Verringerung des Druckabfalls auf ein niedrigeres Temperaturniveau gebracht.

Bewirkt die Verringerung des Druckabfalls durch die Unterteilung der für die Gesamtverdampfung notwendige Wärmemenge. Wird in einem einzigen Wärmetauscher die für die Ausdampfung benötigte Wärmemenge dem flüssigen Gemisch zugegeben, so führt die im Wärmetauscher auftretende Teilverdampfung zu einem erheblichen Druckanstieg, bedingt durch die längere Wegstrecke des Gemischstromes zur Aufnahme der Gesamtwärme. Der Druckabfall von der.i dabei erreichten Druckwert auf den für die Verdampferkolonne vorgegebenen Druckwert ist dabei wesentlich höher, als bei portionsweiser Wärmpzugabe in zwei getrennten Wärmetauschern für die unterschiedlichen Gemischanteile.

Die für die Gesamtverdampfung des Lösungsmittels notwendige Wärmemenge wird unterteilt und in einem dem jeweiligen Ve^dampferabschnitt zugeordneten Wärmetauscher dem zu verdampfenden Gemisch zugeführt.

Im vorgeschalteten Wärmeaustauscher für den oberen Verdampferabschnitt wird ein wesentlicher Anteil der notwendigen Wärme bei niedrigeren Wandtemperaturen als bisher üblich zugeführt, während im Wärmeaustauscher des unteren Verdampferteils die Wandtemperaluren zwar den bisher auftretenden Temperaturen entsprechen, dafür aber die Verweilzeil verkürzt ist.

Solange die thermisch instabile Komponente im Öl Lösungsmittelgemisch enthalten ist. werden niedrige Wandtemperaturen aufrechterhalten. Nach Abdampfung der thermisch instabilen Komponente wird in einem kleiner dimensionierten Wärmeaustauscher unter kurzer Verweilzeil die für den höher siedenden Lösungsmittelante'l benötigte höhere Wandtemperatur erreicht. Der Wärmeaustauscher kann entsprechend d^r geringeren aufzuheizenden Flüssigkeitsmenge und dem geringeren Temperalurunterschied von Kaminbodenprodukt und /u verdampfenden höher siedenden Lösungsmittelbestandteil für hohe Durchströmgeschwindigkeiten gebaut werden= Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeich* mirig näher erläutert.

Mit Leitung 1 wird ein Kohlenwasserstoff-Lösungs*

mittelgemisch aus Methylenchlorid und Dichloräthan über Wärmeaustauscher 2 und 4 in einen Normaldruokverdampfer 5 eingeführt Die Brüden des Verdampfers 5 werden zur Vorwärmung des Öl-Lösungsmittelgemisches über Leitung 3 in den Wärmeaustauscher 2 gegeben. Das Bodenprodukt der Normaldruckkolonne 5 gelangt über Leitung 8 in einen Wärmeaustauscher 9, wo es mit Heizdampf von 120°C auf eine Temperatur von ca. HO⁰C gebracht wird. Im anschließenden Hochdruckverdampfer 7 wird das erwärmte Bodenprodukt unter einem Druck von ca. 4 bar derart verdampft, daß die Hauptmenge des im Lösungsmittel enthaltenen niedrigsiedenden Methylenchlorids über die Leitung 6 als Heizmittel an den Wärmeaustauscher 4 gegeben werden kann. Dabei erlangt der Wärmeaustauscher 4 eine Betriebstemperatur im Bereich zwischen 40—80⁰C.

Der Hochdruckverdampfer 7 wird durch einen Kaminboden 10 in ein Oberteil, in das das erwärmte Bodenprodukt eingeführt wird, und einen unteren Anreicherungsteil getrennt. Der nich - erdampfte Anteil des Methyiciiehiürids sammelt sich im' Dichioräthan und der KW-Komponente auf dem Kaminboden 10 und strömt von dort über Leitung 11 zum Wärmeaustauscher 12. der das flüssige Produkt mit ca. 145°C hei3em Dampf juf eine Temperatur von ca. 132° C aufheizt.

Diese Temperatur reicht aus, um den aus Dichloräthan bestehenden Lösungsmittelanteil im unteren Anreicherungsanteil des Hochdruckverdampfers 7 zu verdampfen. Die Dichloräthandämpfe werden zusammen mit den im oberen Verdampferteil gebildeten Methylenchloriddämpfen über Leitung 6 am Verdampferkopf abgezogen.

Das sich am Boden des Hochdruckverdampfers 7 ansammelnde öl ν ird über Leitung 13 abgezogen und ggf. zu einer nächsten Stufe geleitet, in der mittels Vakuumstripper die letzten Lösungsmittelreste abgetrieben werden

Durch die Unterteilung des Hochdruckvordarrpfers 7 kann die Verdampfungswärme für das Lösungsmittelgemisch gezielt zugeführt werden, so daß in emem ersten Ni-dertemperaturbereich eine Wandtemperatur pingehalten wird, die unterhalb einer merkbaren Zersetzung der thermisch instabilen Lösungsmittelkomponente liegt.

Nach Abdampfen der thermisch instabilen Komponente kann das Lösungsmittelgemisch höheren Wandtemperaturen ausgesetzt werden, wobei jetzt die Verweilzeit entsprechend der geringeren aufzuheizenden Flüssigkeitsmenge verkürzt ist. Dieses Verkürzen der Verweilzeit wird technisch durch einen kleiner dimensionierten Wärmeaustauscher 12 realisiert.

Da die thermische Zersetzung instabiler Stoffe von der ^T.nperaturhöhe und der Zeitdauer der Temperatureinwirkung abhängig ist. weist das erfindungsgemäße Verfahren eine e:l.ebliche Verminderung der thermischen Zersetzung der t.ösungsmittelbesiandteile auf

Im Hochtemperaturbereich wird eine Wandtempera tür eingestellt, die ausreicht, um den schwerverdampfba ren Bestandteil ues Losungsgemisches abzudampfen. Dabei kömien auch vergleichsweise hohe Temperaturen gewählt werden, weil nach Abzug der thermisch instabilen Komponente kaum noch Kovrosionsgefahr besteht.

Hieizu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur kontinuierlichen Wiedergewinnung von thermisch instabilen Lösungsmittelgemischen, deren Bestandteile in nahe beieinanderliegenden Siedebereichen sieden, aus höher siedenden Kohlenwasserstoffgemischen durch Ausdampfung der Lösungen in mehreren, hintereinandergeschalteten Verdampfern unter steigendem Druck und steigender Temperatur, wobei die Lösungsmittelbestandteile als Brüden den jeweiligen Verdampfer am Oberteil verlassen und das angereicherte Bodenprodukt vom Verdampferboden abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das angereicherte Bodenprodukt aus dem ersten Verdampfer nach Aufheizung auf eine die Zersetzung der thermisch instabilen Komponente vermeidende Temperatur in den oberen Teil des nachfolgenden Verdampfen zur Abdampfung des niedrig siedenden Lösungsmittelbestandteils eingeführt wird, während sich die höher siedenden Bestandteile in flüssiger Phase auf einem Kaminboden des Verdampfers ansammeln, abgeleitet und nach weiterer Erhitzung in einem Wärmeaustauscher unterhalb des Kaminbodens in den Verdampfer zurückgeführt werden, wo die restlichen Lösungsmittelbestandteile verdampfen und durch den Kaminboden dem Kopf der Verdampferkolonne zuströmen, während die verbleibende flüssige Phase der höher siedenden Kohlenwasserstoffgemische am Boden des Verdampfers abgezogen wird.