DE3437374C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Wasserstoff bei Hochdruck-Hydrierung eines Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterials bei einem Hydrierdruck von mindestens 69 bar, wobei ein Hydrierungs-Effluent bei der Hydrierung gewonnen wird, welches aus einem flüssigen und einem gasförmigen Teil besteht, wobei der gasförmige Teil nicht-umgesetzten Wasserstoff und Verunreinigungen enthält.

Bei vielen Verfahren, bei denen ein Kohlenwasserstoff-enthaltendes Ausgangsmaterial einer hydrierenden Behandlung unterworfen wird, z. B. Hydrierung, Hydrodesulfurierung, Hydro-Crackung etc., und zwar bei erhöhtem Druck, wird ein gasförmiges Effluent erhalten, welches nicht-umgesetzten Wasserstoff enthält. Um eine wirksame Verwendung des Wasserstoffs zu gewährleisten, wird in den meisten Fällen der nicht-umgesetzte Wasserstoff im Effluent als Kreislaufgas isoliert, um beim Verfahren wieder eingesetzt zu werden.

So ist z. B. in der US-PS 34 44 072 ein Verfahren zur Wiedergewinnung eines Wasserstoff-Kreislaufgases beschrieben, wobei das Effluent aus einem Hydrierverfahren bei der Reaktionstemperatur und dem Reaktionsdruck in einen flüssigen und gasförmigen Teil getrennt wird, wobei der gasförmige Teil, der den Kreislauf-Wasserstoff enthält, bei erhöhtem Druck behandelt und gehalten wird, so daß er schließlich in das Hydrierverfahren im Kreislauf zurückgeleitet werden kann. Zusätzlicher Wasserstoff wird aus dem flüssigen Teil isoliert, indem man den flüssigen Teil schnell auf einen mittleren Druck bringt. Dieses Verfahren liefert zwar einen Wasserstoff-Kreislauf unter minimalem Verlust an Wasserstoff; jedoch ist das Verfahren zur Rückgewinnung von Wasserstoff aus einem Hochdruck-Hydrierverfahren verbesserungsbedürftig.

Zum Stand der Technik ist weiterhin zu nennen die DE-OS 28 40 986, die ein Verfahren zur Aufarbeitung der bei der Spaltung von Kohlenwasserstoffen entstehenden, über 200° siedenden Kohlenwasserstoff-Fraktion, betrifft, wobei der für die hydrierende Beahndlung erforderliche Wasserstoff aus dem bei der Spaltung der Kohlenwasserstoffe erzeugten Gasgemisch abgetrennt wird.

Die Verfahren des Standes der Technik bieten eine unzureichende Rückgewinnung von Wasserstoff.

Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Wasserstoff bei einem Hochdruck-Hydrierverfahren zu liefern, das mit hohem Wiedergewinnungsgrad funktioniert, kontinuierlich und energie-effizient arbeitet und Wasserstoff ausreichender Reinheit bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß man

• a) den Druck dieses gasförmigen Teils vom Hydrierdruck von mindestens 69 bar auf einen niedrigeren Druck senkt, der mindestens 14 bar niedriger als der Hydrierdruck und nicht höher als 99 bar ist, so daß man ein den Wasserstoff und die Verunreinigungen enthaltendes Gas bei einem verminderten Druck erhält;
• b) die Verunreinigungen aus dem Gas von Stufe a) entfernt, so daß man ein Wasserstoffgas erhält, das mindestens 70 Vol.-% Wasserstoff enthält; und
• c) den Druck des Wasserstoffgases aus Stufe b) auf einen erhöhten Druck steigert, der mindestens 69 bar beträgt und mindestens 14 bar höher ist als der niedere Druck, zur Verwendung für den Hydrierprozeß.

Besondere Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet,
daß der gasförmige und der flüssige Teil vor und nach der Druckverminderung miteinander vermischt sind und daß der gasförmige Teil vom flüssigen Teil getrennt wird, bevor man die Verunreinigungen vom gasförmigen Teil entfernt,
daß der gasförmige und der flüssige Teil voneinander getrennt werden, bevor man den Druck des gasförmigen Teiles vermindert,
daß man den Druck des abgetrennten flüssigen Teiles so vermindert, daß er dem verminderten Druck des gasförmigen Teils entspricht, so daß ein weiterer wasserstoffhaltiger gasförmiger Teil daraus freigesetzt wird, worauf man diesen weiteren gasförmigen Teil isoliert und mit dem anderen gasförmigen Teil kombiniert, um aus beiden gasförmigen Teilen die Verunreinigungen bei vermindertem Druck zu entfernen,
daß der verminderte Druck 10 bis 41 bar beträgt, und
daß das Wasserstoffgas mindestens 90 Vol.% Wasserstoff enthält.

Weitere besondere Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial mindestens 25 Vol.-% eines Materials enthält, das oberhalb 510°C siedet, daß man ein flüssiges Effluent aus der Hydrierung isoliert, den Druck des flüssigen Effluents in mindestens einer Stufe auf einen Druck vermindert, der im wesentlichen identisch mit dem niedrigeren Druck des Gases ist, zusätzliches Wasserstoff- enthaltendes Gas und Verunreinigungen aus diesem flüssigen Effluent bei diesem niedrigeren Druck isoliert und dieses zusätzliche Gas mit dem anderen Gas kombiniert, um aus beiden Gasen bei dem niedrigeren Druck die Verunreinigungen zu entfernen, daß der Hydrierdruck 124 bis 207 bar beträgt, und daß zusätzliches Gas aus dem flüssigen Effluent bei dem niedrigeren Druck abgezogen wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein verbessertes Verfahren zur Hydrierung eines Kohlenwasserstoff- Ausgangsmaterials, wobei aus dem Hydrierverfahren ein Gas isoliert wird, das nicht-umgesetzten Wasserstoff und Verunreinigungen unter hohem Druck enthält, worauf man den Druck des Gases vermindert, das Gas bei dem verminderten Druck reinigt und es dann auf einen erhöhten Druck bringt, damit es beim Hydrierverfahren wieder verwendet werden kann.

Das Gas, welches nicht-umgesetzten Wasserstoff und Verunreinigungen enthält und sich auf einem erhöhten Druck von mindestens 69 bar befindet, wird erfindungsgemäß so behandelt, daß der Druck des Gases auf einen Druck vermindert wird, der mindestens 14 bar niedriger liegt als der erhöhte Druck und nicht höher als 99 bar ist. Im allgemeinen wird das Gas auf einen Druck von nicht mehr als 55 bar, vorzugsweise nicht mehr als 41 bar vermindert. Im allgemeinen wird der Druck nicht auf einen Wert unterhalb von 1 bar vermindert, in den meisten Fällen auf einen Wert in der Größenordnung von 10 bis 41 bar. Selbstverständlich können im Falle von Hydrierverfahren, die bei Drücken in der Größenordnung von 124 bis 207 bar und mehr betrieben werden, einige der erfindungsgemäßen Vorteile erzielt werden, indem man den Druck des Gases auf einen Wert vermindert, der höher liegt als die bevorzugte Obergrenze von 55 bar aber nicht höher als 99 bar; in den meisten Fällen jedoch wird der Druck auf einen Wert vermindert, der nicht höher liegt als 55 bar, vorzugsweise nicht höher als 41 bar, so daß man die erfindungsgemäßen Vorteile voll ausschöpft.

Das Gas wird bei diesem niedrigeren Druck dann gereinigt, so daß man ein Wasserstoffgas erhält, das mindestens 70 Vol.-% Wasserstoff enthält, worauf man das Wasserstoffgas auf einen solchen Druck steigert, daß es beim Hydrierverfahren verwendet werden kann (entweder bei dem Hydrierverfahren, aus welchem das Gas stammt und/oder einem anderen Hydrierverfahren). So wird im Gegensatz zu den bislang bekannten Verfahren das aus der Hydrierung isolierte, Wasserstoff enthaltende Gas, welches sich unter dem erhöhten Druck befindet, der beim Hydrierverfahren verwendet wird, einer Druckverminderung unterworfen, worauf das Gas bei diesem niedrigeren Druck gereinigt und anschließend das gereinigte Gas wieder auf den Druck rekomprimiert wird, der bei dem Hydrierungsverfahren vorherrscht, bei welchem das Gas verwendet werden soll; d. h. das Gas wird auf einen Druck von mindestens 69 bar gebracht, der mindestens 14 bar höher liegt als der Druck, bei welchem das Gas gereinigt wurde.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird der flüssige Teil des Hydrierungseffluents, welcher sich ebenfalls bei einem erhöhten Druck befindet (insbesondere einem Druck von mindestens 69 bar) so behandelt, daß der Druck der Flüssigkeit auf einen solchen Druck vermindert wird, welcher dem Druck entspricht, auf welchen das Wasserstoffgas vermindert wurde. Diese Druckminderung, welche vorzugsweise mit einem Abzieh- Verfahren kombiniert wird, führt zu einer zusätzlichen Wasserstoffgewinnung. Der aus der Flüssigkeit isolierte Wasserstoff kann mit dem Wasserstoffgas kombiniert werden, das man vor der Reinigung von dem Effluent abgetrennt hat.

Die flüssigen und gasförmigen Teile des Hydriereffluents können vor der Druckverminderung getrennt werden, in welchem Falle die gasförmigen und flüssigen Teile als getrennte Ströme der Druckverminderung unterworfen werden. Alternativ können die flüssigen und gasförmigen Teile bei erhöhtem Druck im Gemisch miteinander isoliert werden, wobei man die Gas/Flüssig-Kombination der Druckverminderung unterwirft und anschließend die gasförmigen und flüssigen Teile trennt.

Selbstverständlich kann die Druckverminderung der getrennten gasförmigen und flüssigen Teile oder der kombinierten Teile in einer oder mehreren Stufen durchgeführt werden, so daß man den oben beschriebenen niedrigeren Druck erhält, bei welchem der Wasserstoff gereinigt wird.

Das Wasserstoffgas, welches bei dem niedrigeren Druck gereinigt werden soll, enthält im allgemeinen als Verunreinigungen Ammoniak und/oder Schwefelgas und/oder Kohlenoxide und/oder Kohlenwasserstoffe. Das Gas kann in einer oder mehreren Stufen gereinigt werden, je nachdem, welche Verunreinigungen vorhanden sind; man kann eine oder mehrere bekannte Methoden benutzen, wie z. B. Säure-Gas-Adsorption, Kohlenwasserstoff- Adsorption, Kohlenoxid-Absorption etc. Im allgemeinen wird die Reinigung so durchgeführt, daß man ein Gas enthält, das mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 90 Vol.-% Wasserstoff enthält. In den meisten Fällen ist es möglich, das Gas so zu reinigen, daß man ein Wasserstoffgas erhält, das 99% und mehr Wasserstoff enthält.

Eine bevorzugte Reinigungsmethode ist die an sich bekannte Druck-"Swing"-Absorption. Diese "Swing"-Absorption basiert auf dem Prinzip der Adsorption von Verunreinigungen auf ein adsorbierendes Medium bei einem bestimmten Druck und der Regenerierung des gesättigten adsorbierten Mediums durch Druckverminderung und Reinigung der Verunreinigungen vom adsorbierenden Medium. Das Verfahren arbeitet unter einem Schnell-Kreislauf und besteht aus den folgenden vier Basisstufen:
Adsorption, Druckverminderung, Reinigung bei niedrigerem Druck und Druckanstieg. Diese Methode ist beschrieben in: Hydrocarbon Processing, März 1983, Seite 91, "Use Pressure Swing Adsorption For Lowest Costs Hydrogen", Allem M. Watson.

Die bevorzugte Methode zur Reinigung des Gases ist zwar die Druck-"Swing"-Adsorption; selbstverständlich kann man die Reinigung des Gases unter Bildung eines Wasserstoff-Kreislaufstromes aber auch durch andere Verfahren bewirken, z. B. durch Tiefsttemperatur-Techniken, Membran-Trennung etc.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wiedergewinnung eines Wasserstoffgases aus einem Effluent eines Hydrierungsverfahrens ist auf eine große Menge von Hydrierungsverfahren anwendbar, z. B. Hydrodesulfurierung, Hydrocrackung, Hydro-Entalkylierung und andere hydrierende Verfahren. Die Methode ist insbesondere anwendbar bei einem Verfahren zur Hydrierung hochsiedender Kohlenwasserstoff-Materialien, die entweder aus Petroleum, Bitumen oder Kohle-Quellen stammen. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf ein Verfahren anwendbar, bei dem die Hydrierung eines Kohlenwasserstoffs in einem expandierten (aufgeschäumten) Bett einer katalytischen Hydrierungszone bekannter Art durchgeführt wird. Eine solche Hydrierung wird bekanntlich unter Verwendung eines expandierten oder aufgeschäumten Katalysatorbettes bei einer Temperatur in der Größenordnung von etwa 343 bis 482°C und einem Verfahrensdruck von mindestens 69 bar durchgeführt, wobei der maximale Reaktionsdruck im allgemeinen nicht höher als etwa 276 bar ist (im allgemeinen 124 bis 207 bar). Der verwendete Katalysator ist im allgemeinen einer aus dem breiten Bereich der Katalysatoren, die bekanntlich zur Hydrierung höhersiedender Materialien geeignet sind; als Beispiele für derartige Katalysatoren seien genannt: Kobalt-Molybdat, Nickel-Molybdat, Kobalt-Nickel-Molybdat, Wolfram- Nickel-Molybdat, Wolfram-Nickel-Sulfid, Wolframsulfid, etc.; diese Katalysatoren befinden sich im allgemeinen auf einem geeigneten Träger, wie Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid- Aluminiumoxid.

Im allgemeinen besteht das Ausgangsmaterial für ein solches Verfahren aus hochsiedenden Komponenten und enthält mindestens 25 Vol.-% eines Materials, das oberhalb 510°C siedet. Dieses Ausgangsmaterial kann entweder aus Petroleum und/oder Bitumen und/oder Kohlequellen stammen, wobei es im allgemeinen ein Petroleumrückstand ist, wie die unten entnommenen Anteile einer Normaldruckkolonne oder Vakuumkolonne, schwere Rohöle und Teere, die geringe Mengen eines Materials enthalten, das unterhalb 343°C siedet, ferner lösungsmittel-raffinierte Kohle; Bitumen, wie Teersande, Schieferöl, Pyrolyse-Flüssigkeiten, etc. Die Auswahl eines geeigneten Ausgangsmaterials dürfte dem Fachmann ohne weiteres möglich sein, so daß diesbezüglich keine weiteren Details nötig erscheinen, um die vorliegende Erfindung völlig zu verstehen.

Im obigen ist die Erfindung beispielhaft erläutert, jedoch ist diese nicht hierauf beschränkt, sondern allgemein auf die Hydrierung von Kohlenwasserstoffen für jeden Zweck bei Drücken von mindestens 69 bar anwendbar.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Abbildung näher erläutert werden:

Die Abbildung ist ein vereinfachtes Fließschema einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Gemäß der Abbildung wird ein zu hydrierendes Ausgangsmaterial in Leitung 10 im Erhitzer 11 erwärmt und das erhitzte Kohlenwasserstoff- Ausgangsmaterial in Leitung 12 mit Wasserstoff in Leitung 13 kombiniert, der wie im folgenden beschrieben erhalten wurde. Der kombinierte Strom in Leitung 13 a wird in den Hydrierungsreaktor 14 eingeleitet.

Der Hydrierungsreaktor 14 ist vorzugsweise ein Reaktor vom Typ des aufgeschäumten Bettes und die Hydrierung wird unter den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt.

Das Hydrierungseffluent, das gasförmige und flüssige Teile enthält, wird aus dem Hydrierungsreaktor 14 über die Leitung 15 abgezogen und in einen Gas-/Flüssig-Abscheider 16 eingeleitet. Der Gas-/Flüssig-Abscheider 16 wird bei hohem Druck und hoher Temperatur betrieben, und zwar im allgemeinen bei einem Druck von mindestens 69 bar und einer Temperatur von mindestens 343°C. Im allgemeinen sind Druck und Temperatur des Abscheiders 16 im wesentlichen die gleichen wie diejenigen im Reaktor 14.

Die Ausführungsform der Abbildung ist zwar insbesondere auf die Verwendung eines getrennten Kessels 16 zur Durchführung der Abtrennung der gasförmigen und flüssigen Teile aus dem Effluent ausgerichtet; selbstverständlich kann diese Abtrennung aber auch innerhalb des Reaktors 14 durchgeführt werden, in welchem Fall aus dem Reaktor 14 getrennte flüssige und gasförmige Ströme abgezogen werden.

Der gasförmige Teil des Effluents, der aus dem Abscheider 16 über die Leitung 17 abgezogen wird, enthält Wasserstoff sowie Verunreinigungen, wie Kohlenoxide, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Kohlenwasserstoffe. Der gasförmige Teil in Leitung 17 wird durch ein Druckreduzierventil 18 geleitet, so daß der Druck des Gases von einem Druck von mehr als 69 bar auf den oben beschriebenen niedrigeren Druck vermindert wird, im allgemeinen einen Druck von nicht mehr als 55 bar. Es ist zwar nur ein einziges Druckreduzierventil gezeigt; selbstverständlich kann die Druckverminderung aber auch anders als unter Verwendung eines einzigen Ventils bewirkt werden. Ferner kann die Druckverminderung auch anders als unter Verwendung eines Druckreduzierventils durchgeführt werden. Schließlich kann die Druckverminderung - wie oben erwähnt - auch in mehreren Stufen durchgeführt werden.

Der flüssige Teil des Effluents wird aus dem Abscheider 16 über die Leitung 21 abgezogen und durch ein Druckreduzierventil 22 geleitet, so daß der Druck der Flüssigkeit wie oben hinsichtlich des Gases beschrieben vermindert wird. Insbesondere wird der flüssige Teil des Effluents auf einen Druck vermindert, der im wesentlichen identisch ist mit dem Druck des gasförmigen Teils des Effluents, auf welchen dieser durch das Druckreduzierventil 18 vermindert wurde. Wie oben erwähnt, kann diese Druckverminderung in Stufen oder durch andere Mittel als ein Ventil bewirkt werden.

Infolge dieser Druckverminderung wird aus der Flüssigkeit zusätzliches Gas freigesetzt und ein Gas-/Flüssig-Gemisch wird bei vermindertem Druck in Leitung 23 in einen kombinierten Abscheide- Abzieh-Apparat 24 eingeleitet. Der Apparat 24 wird vorzugsweise mit einem Abziehgas beschickt, wie z. B. Dampf in Leitung 25, um die Abtrennung des Wasserstoffs und der leichten Gase von der Flüssigkeit zu erleichtern. Der Apparat 24 wird im allgemeinen bei einer Temperatur bei oder nahe der im Reaktor vorherrschenden Temperatur betrieben; d. h. es erfolgt keine äußere Kühlung der Flüssigkeit.

Die abgezogenen Gase werden aus dem Apparat 24 über die Leitung 26 abgezogen und mit dem Gas aus dem Druckreduzierventil 18 in Leitung 27 kombiniert.

Der kombinierte Strom in Leitung 28 wird in die Abkühlzone 29 eingeleitet, so daß das Gas auf eine Temperatur in der Größenordnung von 121 bis 315°C abgekühlt, wobei ein Teil des Gases kondensiert. Ein Gas-/Flüssig-Gemisch wird aus der Abkühlzone 29 über die Leitung 31 abgezogen und in einen kombinierten Abscheide-Abzieh-Apparat 32 eingeleitet. Der Apparat 32 wird vorzugsweise mit einem Abziehgas, wie Dampf über die Leitung 33 beschickt, um die Abtrennung des Wasserstoffs und der leichten Gase von der Flüssigkeit zu erleichtern.

Die Apparate 24 und 32 sind tatsächlich "Stripper" (Kolonnen), die mit Böden versehen sind. Die Gas-/Flüssig-Trennung des Gas-/Flüssig-Gemischs in den Leitungen 23 und 31 findet in den oberen Teilen der Apparate 24 und 32 statt und das Abziehen im unteren Teil.

Der gasförmige Strom wird aus dem Apparat 32 über die Leitung 34 abgezogen, mit Wasser kombiniert, das über die Leitung 35 zugesetzt wird, um Ammoniak als lösliches Ammoniumsulfid zu entfernen, und der kombinierte Strom wird über den Luftkühler 36 und einen indirekten Wärmeaustauscher 37 geleitet, um das Gas durch indirekten Wärmeaustausch (z. B. Kühlwasser) weiter abzukühlen. Das Kühlen des Gases in den Kühlern 36 und 37 führt zu einer weiteren Kondensation der Verunreinigungen aus dem Gas und vermindert auch die Löslichkeit des Wasserstoffs in den kondensierten Flüssigkeiten, so daß der Wasserstoff-Verlust dadurch vermindert wird.

Das Gas-/Flüssig-Gemisch in Leitung 38 wird in den Abscheider 39 eingeleitet, um das saubere Wasser abzutrennen, welches über die Leitung 41 abgezogen wird; auch wird hierdurch weiteres Kohlenwasserstoff-Material abgetrennt, welches über die Leitung 42 abgezogen wird.

Die aus dem Abscheider 39 über die Leitung 42 gewonnene Flüssigkeit und die flüssigen Kohlenwasserstoffe, welche aus den Apparaten 24 und 32 über die Leitungen 43 bzw. 44 gewonnen werden, werden in eine Fraktionierzone 45 eingeleitet, damit erforderlichenfalls verschiedene flüssige Produktfraktionen und Kreislaufströme isoliert werden können.

Das aus dem Abscheider 39 über die Leitung 51 abgezogene Gas wird in eine Schwefelwasserstoff-Entfernungszone 52 eingeleitet, die nach dem Stand der Technik zur Entfernung von Schwefelwasserstoff bekannt ist. Selbstverständlich ist in manchen Fällen eine getrennte Schwefelwasserstoff-Entfernungszone nicht nötig. Z. B. kann die Reinigung auch in einer einzigen Zone bewirkt werden.

Das aus der Schwefelwasserstoff-Entfernungszone 52 über die Leitung 53 abgezogene Gas enthält im allgemeinen 60 bis 90% Kohlenwasserstoff, wobei der Rest des Gases im wesentlichen aus Kohlenwasserstoff- Verunreinigungen besteht. Das Gas in Leitung 53 wird dann in eine Wasserstoff-Reinigungszone 54 eingeleitet, die, wie teilweise gezeigt ist, aus einer Druck-"Swing"-Adsorptionszone bekannter Art besteht.

Das Wasserstoff-Kreislaufgas, welches mindestens 70, vorzugsweise 90 Vol.-% Wasserstoff und in den meisten Fällen mehr als 99% Wasserstoff enthält, wird aus der Zone 54 über die Leitung 55 abgezogen und im Kompressor 58 auf den Druck komprimiert, der im Hydrierreaktor 14 vorherrscht, worauf man ihn mit zusätzlichem Wasserstoff in Leitung 56 kombiniert. Das komprimierte Gas in Leitung 59 wird auf die geeignete Temperatur im Wasserstofferwärmer 61 erhitzt und das erhitzte Gas in Leitung 13 wird mit dem Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial wie oben beschrieben kombiniert.

Es ist auch möglich, den Druck des kombinierten Effluents zu vermindern und anschließend die gasförmigen und flüssigen Teile bei einem niedrigeren Druck zu trennen. Bei dieser Modifikation würde das Gas-/Flüssig-Gemisch in Leitung 15 nach der Verminderung des Drucks (z. B. in einem geeigneten Druckreduzierventil) in den Abscheider 24 eingeleitet werden, wobei der Abscheider 16 sowie die Gasreduzierventile 18 und 22 in Fortfall kämen.

Die Ausführungsform wurde zwar so beschrieben, daß der gesamte Wasserstoff im Kreislauf in das Verfahren zurückgeleitet wird, aus welchem der Wasserstoff gewonnen wurde; selbstverständlich kann auch der ganze Wasserstoff oder ein Teil davon bei einem anderen Hydrierprozeß verwendet werden, welcher unter erhöhtem Druck arbeitet, d. h. bei mindestens 69 bar.

Die Erfindung soll nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel

Eine Hydriervorrichtung wird betrieben, um 6359,3 Kubikmeter/Tag Petroleumrückstand (mit einem Gehalt von 60 Vol.-% eines Materials, das oberhalb 524°C siedet) mit 41,3 mm SCFD Wasserstoff-Zusatz zu behandeln, welcher 97 Vol.-% Wasserstoff enthält. Ein kombinierter Wasserstoff-Strom und ein vorerhitzter Petroleumrückstand-Strom werden in einen Hydrierreaktor mit einem expandierten Katalysator-Bett eingeleitet, das bei 172 bar und 440°C arbeitet. Die gasförmigen und flüssigen Teile des Effluent-Stroms aus dem Hydrierreaktor werden in einen Gas-/Flüssig-Abscheider eingeleitet, der bei praktisch der gleichen Temperatur und Druck wie im Reaktor arbeitet. Der gasförmige Teil des Effluents aus dem Abscheider hat unter den angegebenen Reaktionsbedingungen die in Tabelle A gezeigte Zusammensetzung.

Der flüssige Teil des Effluents aus dem Abscheider wird in einen Gas-/Flüssig-Abscheider eingeleitet. Wasserstoff und Verunreinigungen werden von der Flüssigkeit abgezogen und als Gasstrom entfernt. Die Reaktionsbedingungen und die Zusammensetzung des Gasstroms und des flüssigen Produktstroms sind in den Tabellen A und B gezeigt.

Der Gasteil des Effluents wird durch ein Druckreduzierventil in seinem Druck vermindert und dann mit dem Gasstrom kombiniert. Der kombinierte Strom hat praktisch etwa 427°C und 28 bar, bevor er in die Abkühlzone eingeleitet wird. Durch das Kühlen erhält man ein Gas-/Flüssig-Gemisch, welches in eine Abscheidezone eingeleitet wird.

Wasserstoff und Verunreinigungen werden von der Flüssigkeit abgezogen und als Gasstrom entfernt. Die Reaktionsbedingungen und die Zusammensetzung des Gasstroms und des unten entnommenen flüssigen Produktstroms sind in Tabelle A und B gezeigt.

Wasser wird in den Gasstrom zugesetzt, bevor er die Luftkühlzone betritt, um Ammoniumsulfid zu lösen. Dies verhindert die Sublimation des Ammoniumsulfids und die daraus resultierende Verschmutzung der Kühlvorrichtung. Die Kühlzone liefert ein Dreiphasengemisch, welches in einen Abscheider eingeleitet wird, wo die Dreiphasen-Trennung stattfindet. Die Reaktionsbedingungen und die Zusammensetzung des Gasstroms und des flüssigen Effluents sind in Tabelle A und B gezeigt.

Der Gasstrom wird in eine saure Gas-Entfernungszone eingeleitet, um die sauren Gaskomponenten zu entfernen. Der vom sauren Gas befreite Strom wird in eine Wasserstoffreinigungszone auf Basis des Druck-"Swing"-Adsorptions-Prinzips eingeleitet. Die Wasserstoffreinigungszone liefert einen Gasstrom, der dann komprimiert und mit der Wasserstoff-Zufuhr kombiniert wird, so daß man den kombinierten Wasserstoff- Zufuhrstrom für den Reaktor erhält.

Die Reaktionsbedingungen und die Zusammensetzung dieser Gasströme sind in Tabelle A gezeigt.

Tabelle A

Tabelle B

Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft, da sie die wirksame Wiedergewinnung des nicht-umgesetzten Wasserstoffs aus einem Hydrierverfahren gestattet. Im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen der nicht-umgesetzte Wasserstoff aus dem Effluent bei hohem Druck gewonnen und bei diesem Druck weiterbehandelt im Kreislauf in den Hydrierprozeß zurückgeleitet wird, ergibt sich hier eine Verminderung der Kapitalkosten, da weniger Hochdruck-Apparaturen erforderlich sind. Ferner können die aus dem flüssigen Teil des Effluents durch Druckverminderung und Abziehen gewonnenen Gase mit dem gasförmigen Teil des Effluents, welcher unter vermindertem Druck steht, kombiniert werden, wodurch es nicht mehr erforderlich ist, zwei Dampfkondensiervorrichtungen zu beschaffen.

Ferner ist der Wasserstoff-Kreislauf-Strom von höherer Reinheit, so daß man den Gesamt-Druck vermindern kann und den gleichen Wasserstoff-Partialdruck erreicht. Auch ist das Gesamtgas im Reaktor vermindert, so daß man eine erhöhte Kapazität in einem vorgegebenen Reaktorraum erhält.

Schließlich kann wegen der höheren Wasserstoff-Reinheit der Gaszufuhr der gesamte Gasfluß zum Reaktor vermindert werden, wodurch man kleinere Reaktoren bei einer vorgegebenen erforderlichen Reaktorraumgeschwindigkeit aufbauen kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das nicht-umgesetzte Wasserstoffgas, das im flüssigen Effluentstrom gelöst ist, auf vernachlässigbare Mengen vermindert ist, insbesondere wenn ein Abziehgas, wie Dampf, verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung ist wirtschaftlich besonders vorteilhaft hinsichtlich des möglichen Wasserstoffverlustes, wenn das Verhältnis des in den Reaktor eingeleiteten Wasserstoffs zu dem im Reaktor verbrauchten Wasserstoff nicht zu hoch ist, zum Beispiel 2 oder weniger.

- im Rahmen dieser Offenbarung bedeutet der Ausdruck "Effluent": "das Ausströmende".-

Claims (10)

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von Wasserstoff bei Hochdruck-Hydrierung eines Kohlenwasserstoff- Ausgangsmaterials bei einem Hydrierdruck von mindestens 69 bar, wobei ein Hydrierungs-Effluent bei der Hydrierung gewonnen wird, welches aus einem flüssigen und einem gasförmigen Teil besteht, wobei der gasförmige Teil nicht-umgesetzten Wasserstoff und Verunreinigungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man

• a) den Druck dieses gasförmigen Teils vom Hydrierdruck von mindestens 69 bar auf einen niedrigeren Druck senkt, der mindestens 14 bar niedriger als der Hydrierdruck und nicht höher als 99 bar ist, so daß man ein den Wasserstoff und die Verunreinigungen enthaltendes Gas bei einem verminderten Druck erhält;
• b) die Verunreinigungen aus dem Gas von Stufe a) entfernt, so daß man ein Wasserstoffgas erhält, das mindestens 70 Vol.-% Wasserstoff enthält; und
• c) den Druck des Wasserstoffgases aus Stufe b) auf einen erhöhten Druck steigert, der mindestens 69 bar beträgt und mindestens 14 bar höher ist als der niedere Druck, zur Verwendung für den Hydrierprozeß.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige und der flüssige Teil vor und nach der Druckverminderung miteinander vermischt sind und daß der gasförmige Teil vom flüssigen Teil getrennt wird, bevor man die Verunreinigungen vom gasförmigen Teil entfernt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige und der flüssige Teil voneinander getrennt werden, bevor man den Druck des gasförmigen Teiles vermindert.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck des abgetrennten flüssigen Teiles so vermindert, daß er dem verminderten Druck des gasförmigen Teils entspricht, so daß ein weiterer wasserstoffhaltiger gasförmiger Teil daraus freigesetzt wird, worauf man diesen weiteren gasförmigen Teil isoliert und mit dem anderen gasförmigen Teil kombiniert, um aus beiden gasförmigen Teilen die Verunreinigungen bei vermindertem Druck zu entfernen.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verminderte Druck 10 bis 41 bar beträgt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoffgas mindestens 90 Vol.-% Wasserstoff enthält.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial mindestens 25 Vol.-% eines Materials enthält, das oberhalb 510°C siedet.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein flüssiges Effluent aus der Hydrierung isoliert, den Druck des flüssigen Effluents in mindestens einer Stufe auf einen Druck vermindert, der im wesentlichen identisch mit dem niedrigeren Druck des Gases ist, zusätzliches Wasserstoff-enthaltendes Gas und Verunreinigungen aus diesem flüssigen Effluent bei diesem niedrigeren Druck isoliert und dieses zusätzliche Gas mit dem anderen Gas kombiniert, um aus beiden Gasen bei dem niedrigeren Druck die Verunreinigungen zu entfernen.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrierdruck 124 bis 207 bar beträgt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliches Gas aus dem flüssigen Effluent bei dem niedrigeren Druck abgezogen wird.