NL8005340A - Werkwijze en inrichting voor oplosmiddelextractie. - Google Patents

Description

..-1- 4

Werkwijze en inrichting voor oplosmiddelextractie.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor oplosmiddelextractie, en meer in het bijzonder op een werkwijze en inrichting voor het extraheren van grote volumes van organische vloeistoffen uit een oplos-5 sing.

In de commerciële processen, die worden gebruikt voor het bereiden van vele vloeibare organische verbindingen in hoog volume, zoals geoxygeneerde koolwaterstoffen, is het nodig, gewoonlijk als eindstap, om de organische 10 verbindingen te scheiden van de waterige oplossingen. In veel van deze mengsels vormt water een hoofdbestanddeel van de oplossing; en in een groot aantal van deze gevallen vormen het water en de organische vloeistoffen azeotropen. Daardoor vereist de scheiding van veel van deze organische 15 verbindingen van water een relatief grote en complexe destillatie-uitrusting, en vraagt zij een hoge besteding van energie. Op soortgelijke wijze moeten petroleumbrandstof-frakties en lichte koolwaterstoffen worden gescheiden van andere organische vloeistoffen zoals hoger kokende 20 koolwaterstoffen, waarmee zij vermengbaar zijn.

Momenteel wordt ongeveer 3 % van het totale nationale energieverbruik in de Verenigde Staten gebruikt voor destillatieprocessen in de petroleumraffinaderij en chemische produktie. Het is daarom duidelijk, dat, indien er een 25 proces en apparaat kan worden verschaft, waarmee de energiebehoeften voor het scheiden van zelfs een gedeelte van dergelijke opgeloste stoffen van hun oplossingen materieel kan worden verminderd, de besparingen in energie in hoge mate gewenst zijn.

30 Het is daarom een primair doel van de uitvinding om een verbeterde werkwijze te verschaffen voor het extraheren van vloeibare organische opgeloste stoffen zoals 'petroleumbrandstoffrakties, direkte petroleumsoorten, lichte koolwaterstoffen en aromatische verbindingen van |35: organische oplosmiddelen en geoxygeneerde koolwaterstof en dergelijke van mengsels met water. Het is een ander doel 80 05 3 40 i - 2 - van de uitvinding om een werkwijze te verschaffen van de beschreven soort, waarbij minder energie-invoer per eenheid van geëxtraheerde organische vloeistof nodig is dan thans vereist is bij de momenteel gebruikte destillatieprocessen.

5 Een verder vereiste is het verschaffen van een zodanig proces, dat het mogelijk maakt om een destillatie-uitrusting te gebruiken met minder trappen in een kleinere en minder complexe destillatie-uitrusting dan tot nog toe gebruikt.

Nog een ander doel is het verschaffen van een werkwijze 10 voor het extraheren van dergelijke vloeibare organische opgeloste stoffen van hun oplosmiddelen onder gebruikmaking van vloeibaar of superkritisch kooldioxyde als extractiemiddel, hetgeen het mogelijk maakt om te profiteren van veel van de unieke fysische eigenschappen van dit extractie-15 middel, waaronder de gunstige diffusiecoëfficiënten, de lage viscositeit, en de lage verdampingswarmte. Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke werkwijze, welke gebruik maakt van een vloeibaar extractiemiddel, dat wil zeggen kooldioxyde, dat niet 20 milieuverontreinigend is, non-toxisch en relatief goedkoop.

Een ander hoofddoel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterde inrichting voor het extraheren van organische vloeibare opgeloste stoffen uit hun oplossingen, waarbij de verbetering gelegen is in een 25 combinatie van inrichtingscomponenten. Een additioneel doel is het verschaffen van een inrichting van de beschreven soort, welke het mogelijk maakt om een vloeibaar oplosmiddel te gebruiken met daaruit voortvloeiende besparingen in energiebehoefte.

30 Andere doeleinden van de uitvinding zullen deels voor zichzelf spreken en deels in de volgende beschrijving duidelijk worden.

De uitvinding omvat dienovereenkomstig een aantal trappen en de betrekking van één of meer van zulke trappen 35 met betrekking tot elk der andere, en de inrichting, waarin kenmerken van de constructie, combinaties van elementen en een arrangement van onderdelen voorhanden zijn, die zijn bedoeld voor het effectuéren van dergelijke trappen, zoals zal blijken uit de thans volgende beschrijving.

40 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht onder 80 05 340 - 3 - verwijzing naar de tekening; in de tekening toont: fig. 1 een grafiek van het nabij kritische/super-kritische gebied van kooldioxyde en de oplosbaarheid van naftaleen in dit gebied, 5 fig. 2 een grafiek van de betrekking tussen het koolstofatomenaantal van representatieve uit water te extraheren vloeistoffen, en de CC^-waterverdelingscoëff iciënt voor deze vloeistoffen, fig. 3 een grafiek van een als voorbeeld gegeven 10 damprecompressiecyclus voor kooldioxyde op een deel van een temperatuur-entropiediagram van kooldioxyde; fig. 4 een gedetailleerd stroomschema van de werkwijze volgens de uitvinding, waarbij kooldioxyde wordt gebruikt als extractiemiddel, en een geoxygeneerde koolwaterstof, bijv. 15 ethanol in water als oplossing, en fig. 5 een schema van de inrichting en het systeem volgens de uitvinding.

Volgens één aspect van de uitvinding is er voorzien in een werkwijze voor het scheiden van een organische 20 vloeistof van een organische vloeistof/oplosmiddelmengsel, omvattende de trappen van het in contact brengen van een mengsel van een organische vloeibare opgeloste stof en een oplosmiddel voor deze opgeloste stof met een extractie-fluïdum onder omstandigheden van temperatuur en druk waarbij 25 het extractiefluïdum een oplosmiddel vormt voor de organische vloeibare opgeloste stof, maar niet voor het oplosmiddel, waardoor er een fluïde extract wordt gevormd van de organische : vloeibare opgeloste stof in het extractiefluïdum, en een raffinaat, dat het oplosmiddel bevat met kleine hoeveelheden 3Ö van het extractiefluïdum en de organische vloeibare opgeloste stof; het scheiden van het fluïde-extract en het raffinaat, het reduceren van de druk van het fluïde-extract tot een niveau voor het vormen van een tweefase-destilleerketelvoeding; het destilleren van de destilleerketelvoeding voor het 35 voortbrengen van een destillatietopprodukt en vloeibare destillatiebodems, het recomprimeren van het destillatietopprodukt voor het verschaffen van gerecomprimeerde damp ; bij een verhoogde temperatuur, het tot stand brengen van een indirekte warmtewisseling tussen de gerecomprimeerde damp 40 en de destillatiebodems voor het verschaffen van de warmte- 80 05 340 ' - 4 - energie, vereist in de destilleertrap, en voor het vormen van een vloeibaar condensaat van de damp, en het herwinnen van een vloeibaar bodemprodukt, dat bestaat uit de vloeibare opgeloste stof.

5 In een voorkeursuitvoering van deze werkwijze wordt het fluïde extractiemiddel teruggewonnen voor recyclering.

In een verdere voorkeursuitvoering wordt kooldioxyde gebruikt als fluïde extractiemiddel.

Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt er 10 een inrichting verschaft voor het scheiden van een organische vloeistof uit een organische vloeistof/oplosmiddelmengsel, omvattende in combinatie een drukvatorgaan voor het tot stand brengen van contact tussen een mengsel van een organische vloeibare opgeloste stof en een oplosmiddel voor de 15 opgeloste stof, en een onder druk gebracht extractiefluïdum, dat een oplosmiddel is voor de organische opgeloste stof, maar niet voor het oplosmiddel daarvan, voor het voortbrengen van een fluïde-extract van de organische vloeibare opgeloste stof en een raffinaat, dat het oplosmiddel bevat met 20 kleinere hoeveelheden van het extractiefluïdum en de organische vloeibare opgeloste stof, een destilleerketel-orgaan in staat om een destilleerketelvoeding te scheiden in een topproduktdamp en vloeibare bodems en met daarmee geassocieerd terugkookmiddelen omvattende een warmtewisselings-25 orgaan voor het circuleren van een warmte-overdrachtsfluïdum daar doorheen in indirekte warmtewisselingsrelatie met de vloeibare bodems, een eerste druk-reduceringsorgaan, eerste drukleidingsmiddelen, waarin het druk-reduceringsorgaan is geïncorporeerd, gearrangeerd voor het transporteren van 30 het fluïde-extract bij gereduceerde druk als een twee-fase-destilleerketelvoeding van het drukvatorgaan naar het destilleerketelorgaan, een dampcompressororgaan, tweede drukleidingorganen, waarin het dampcompressororgaan is geïncorporeerd, gearrangeerd voor het transporteren van 35 de topproduktdamp naar het dampcompressororgaan, en ge- hercomprimeerde damp daar vandaan naar het warmtewisselings-orgaan, een tweede druk-reduceringsorgaan, een scheider-orgaan, derde drukleidingsorganen, waarin het tweede druk-reduceringsorgaan is geïncorporeerd, gearrangeerd 40 voor het transporteren van de destilleerketelbodems van het 80 05 3 40 ' - 5 - terugkookorgaan naar het tweede druk-reduceringsorgaan ; en gedecomprimeerde destilleerketelbodems daar vandaan : naar het scheiderorgaan, en een orgaan voor het terugwinnen van de destilleerbodems van het scheiderorgaan als uit de 5 organische vloeibare opgeloste stof bestaand produkt.

Het vermogen van kooldioxyde om als een vloeistof in zijn nabij-kritische toestand en als een fluïdum in zijn superkritische toestand te dienen als extractie-oplosmiddel, is reeds een aantal jaren bekend. (Zie bijv. Francis, A.W., 10 J. Phys. Chem. E>8, 1099 (1954) en Ind. Eng. Chem. 47_, 230 (1955).) Nabij-kritische en superkritische fluïda, waaronder kooldioxyde, zijn voorgesteld als oplosmiddelen voor een breed gebied van materialen waaronder verschillende oliën (Amerikaanse octrooischriften 1.805.751; 2.130.147; 15 2.281.865); smaakstofcomponenten (Amerikaans octrooischrift 3.477.856); caffeine in koffie (Amerikaans octrooischrift 3.843.832); cacaoboter uit een cacaomassa (Amerikaans octrooischrift 3.923.847); vetten uit granen en dergelijke (Amerikaans octrooischrift 3.939.281); resterend hexaan 20 uit ontvet graan (Amerikaans octrooischrift 3.966.981); en een variëteit van materialen zoals paraffines, glycerol, oliën en vetten uit een verscheidenheid van samenstellingen (Amerikaans octrooischrift 3.969.196). Een zeer gedetailleerd overzicht van het algemene terrein van extractie met 25 superkritische gassen is te vinden in "Angewandte Chemie -Engelse International Edition", Γ7: 10, blz. 701-784 (oktober 1978). Van bijzonder belang is het stroomschema van een pilot plant voor continue "destractie" van petroleum-topresiduën met propaan, dat als fig. 5 gegeven is op blz.

30 707 van de "Angewandte Chemie" referentie.

Ondanks het feit, dat de oplossingseigenschappen van gassen in hun nabij-kritische en superkritische toestanden, en in het bijzonder van vloeibaar en superkritisch kooldioxyde bekend zijn, is de toepassing van deze eigenschappen 35 niet op enige commerciële schaal gebruikt voor grote : volumes organische vloeistoffen, en wat belangrijker is, is dit niet gedaan op een zodanige wijze, dat de energie-vereisten worden omlaag gebracht beneden het punt, waarbij de toegenomen kosten betrokken bij het behandelen van ver-40 hoogde gasdrukken meer dan daartegen overwegen, teneinde 80 05 340 - 6 - een aanvaardbare totale netto bespanning te verkrijgen.

De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding maken het verkrijgen van een dergelijke netto besparing mogelijk.

Veel verbindingen, die gassen zijn bij omgevings-5 temperatuur en druk, kunnen worden omgezet tot superkritische fluïda door ze te onderwerpen aan zodanige omstandigheden, dat ze op of boven hun kritische temperaturen en drukken zijn. Bij drukken en/of temperaturen die iets beneden de kritische punten zijn, kunnen de meeste van deze 10 gassen worden vloeibaar gemaakt, waarbij zij hun zgn.

nabij-kritische toestand innemen. Deze gassen in hun nabij-kritische vloeibare of super-kritische fluïde-toestand vormen goede oplosmiddelen voor veel organische materialen. Het is daarom doelmatig om deze aan te duiden als verkerende 15 in een oplosmiddeltoestand, waarbij de feitelijke temperatuur en druk voor elk fluïdum in zijn oplosmiddeltoestand gemakkelijk te bepalen is voor de te scheiden en terug te winnen opgeloste stof.

Onder deze gassen, die kunnen worden omgezet tot 20 de oplosmiddeltoestandsfluïde-toestand, bevinden zich koolwaterstoffen zoals methaan, ethaan, propaan, butaan, ethyleen en propyleen, gehalogeneerde koolwaterstoffen zoals halogeenmethanen en halogeenethanen, en anorganische stoffen zoals kooldioxyde, ammonia, zwaveldioxyde, hydro-25 chloride, en hydrosulfide. Geschikte mengsels van deze gassen kunnen eveneens worden gebruikt.

Van deze gassen, die in de oplosmiddeltoestand kunnen zijn, kunnen kooldioxyde, ethyleen en ethaan worden genomen als illustratief voor de vereiste temperaturen 30 en drukken. Deze gassen zijn van bijzonder belang omdat zij vallen binnen de nabij-kritische en superkritische gebieden bij in wezen omgevingstemperatuur en kritische drukken hebben in het gebied van 50 tot 75 atm., welke drukken gemakkelijk te hanteren zijn door bestaande uit-35 rustingscomponenten. De kritische temperatuur en druk voor elk van deze gassen zijn goed bekend, en zoals opgemerkt, kunnen de oplosmiddeltoestandstemperatuur en drukgebieden gemakkelijk worden bepaald. Koolstofdioxyde heeft bijv. een kritische temperatuur van 3l°C en de 40 oplosmiddeltoestandstemperatuur ervan kan lopen tussen 80 05 340 - 7 - ongeveer -40°C en ongeveer 150°C. De kritische temperatuur van kooldioxyde is 73 atm. en de oplosmiddeltoestandsdruk kan lopen tussen ongeveer 30 en 150 atm.

Illustratief voor het oplosvermogen van kooldioxyde 5 in de oplosmiddeltoestand is het diagram voor de oplosbaarheid van naftaleen in kooldioxyde, getoond in fig. 1.

Er valt te zien, dat binnen het gebied uitgezet in fig. 1 het kooldioxyde oploseigenschappen heeft overeenkomstig aan die van normale vloeistoffen.

10 Kooldioxyde in zijn oplosmiddeltoestand is een voorkeursfluïde-oplosextractiemiddel in de praktijk van de uitvinding, aangezien het een unieke combinatie van eigenschappen bezit. In toevoeging aan zijn goede oploseigenschappen onder de gebruikte omstandigheden 15 heeft het op onderscheidende wijze gunstige diffusie-coëfficiënten in vergelijking met normale vloeistoffen, een eigenschap, die aanleiding geeft tot hoge massatransport-coëfficiënten. Dit op zijn beurt geeft de mogelijkheid om enige aanzienlijke transportweerstand te minimaliseren 20 of zelfs te elimineren in de kooldioxydefase, resulterende in een toename in de totale extractiesnelheid. Dit biedt daardoor tevens de mogelijkheid om de grootte van de gebruikte destilleerkoloms te verkleinen en op meer doelmatige wijze het ontwerp daarvan te optimaliseren.

; 25 Een tweede gunstige eigenschap van het in oplos- middelconditie verkerende kooldioxyde is de lage viscositeit daarvan, die ongeveer een faktor 10 minder is dan die van gebruikelijke vloeibare oplosmiddelen. Aangezien de viscositeit een belangrijke rol speelt in de vuleigenschap-30 pen van een extractiekolom, kunnen hoge vulsnelheden en daardoor een hogere stroomcapaciteit worden verkregen met een daarmee gepaard gaande reductie in destillatie-kolomdiameter.

De hoge vluchtigheid van kooldioxyde ten opzichte 35 van veel van de organische vloeistoffen met groot volume, bijv. ethanol, methylethylketon, e.d., die moeten worden geëxtraheerd uit een watermengsel, betekent, dat de destilleerkolom kan werken als verdamper met een korte stripsectie, die minder trappen gebruikt. Van meer belang is, 40 dat de verdampingssnelheid, en daardoor het kookketel- 80 05 3 40 - 8 - warmteverbruik laag is. Bovendien is de warmte van de verdamping van het in oplosmiddelconditie verkerende kooldioxyde zeer laag - ongeveer 1/5 van die van vele normale vloeibare oplosmiddelen en ongeveer 1/13 van 5 die van water.

Ten slotte is kooldioxyde goedkoop, niet verontreinigend voor de omgeving en non-toxisch en vereist het geen speciale uitrusting of behandeling voor bewaren en hanteren buiten de normale praktijk voor druksysternen.

10 Het gebruik van in oplosmiddelconditie verkerende fluida volgens de werkwijze van de uitvinding is toe te passen op de extractie van een breed gebied van organische vloeibare opgeloste stoffen uit hun oplossingen, zowel wanneer het daarvan te extraheren oplosmiddel water is 15 of een andere organische vloeistof, zolang het oplosmiddel betrekkelijk onvermengbaar is met het fluïde-extractiemiddel onder de gebruikte omstandigheden van temperatuur en druk. Dergelijke organische vloeibare opgeloste stoffen omvatten, zij het niet beperkt daartoe, petroleumbrandstoffrakties, 20 afkomstig van katalytisch kraken en hydrokraken, direkte petroleumfrakties en lichte koolwaterstoffen, aromatische verbindingen zoals styreen en o-xyleen, en met water vermengbare geoxygeneerde koolwaterstoffen, waaronder de alifatische alcoholen zoals ethanol, isopropanol, e.d.; 25 de polyhydrische alcoholen; alsook zuren, aldehyden, esters en ketonen.

Aangezien de scheiding van geoxygeneerde koolwaterstoffen van watermengsels een belangrijk commercieel proces vormt, zal de extractie van deze klasse van opgeloste 30 stof uit een waterige oplossing hierna worden gebruikt als illustratie van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding. Meer in het. bijzonder zal ethanol worden genomen als voorbeeld van een vloeibare organische opgeloste stof. Ethanol is volledig vermengbaar met water, en vormt daarmee '35 een azeotroop, die 89,4 mol % ethanol bevat. De energie, verbruikt bij de destillatie van dit mengsel bedraagt 20933 kJ/kg alcoholprodukt. Het verkoopsvolume van 1976 0 in Amerika van synthetische ethanol bedroeg 604 x 10 kg, 12 hetgeen aangeeft, dat er ongeveer 8,4 x 10 kJ werd ;40 verbruikt bij de scheiding van synthetische ethanol/water- 80 05 340 - 9 - mengsels, üit deze toelichting alleen al blijkt duidelijk, dat de vermindering in de energie, vereist voor het vóórtbrengen van dergelijke organische vloeistof-tussenprodukten als ethanol in hoge mate gewenst is.

5 In de praktijk van de uitvinding is het nodig om een fluïde extractiemiddel in oplosmiddelconditie te kiezen, dat een extractiemiddel/waterverdelingscoëfficiënt voor de organische vloeibare opgeloste stof geeft van voldoende grootte om te waarborgen, dat de organische 10 vloeibare opgeloste stof zal worden opgenomen in het extractiemiddel in voorkeur boven het water. Algemeen verdient een verdelingscoëfficiënt van ten minste 0,1 onder de gebruikte temperatuur- en drukomstandigheden de voorkeur. Deze verdelingscoëfficiënt kan gemakkelijk 15 worden bepaald, hetzij uit de literatuur, hetzij door eenvoudig experimenteren teneinde de optimale condities te gebruiken voor elk gegeven extractiemiddel/organische vloeistofsysteem. In fig. 2, waarin een grafiek gegeven is van de betrekking tussen de verdelingscoëfficiënt en 20 het aantal koolstofatomen in normale alifatische alcoholen en esters, is bijv. te zien, dat deze coëfficiënt snel toeneemt met het aantal koolstofatomen. Evenwel kan zelfs met verdelingscoëfficiënten kleiner dan 1, zoals in het geval van ethylalcohol, de werkwijze volgens de 25 uitvinding materiële besparingen in energie geven, zoals hieronder wordt besproken.

Een belangrijk aspect van de werkwijze volgens de uitvinding is de toepassing van oplosextractiemiddel-damprecompressie in combinatie met het gebruik van een 30 fluïde extractiemiddel in oplosmiddeltoestand. Dit maakt de benutting mogelijk van de topproduktdampenthalpie als kookketelwarmtebron. Teneinde dit tot stand te brengen, moet de temperatuur, waarbij de warmte wordt afgegeven van de damp, worden verhoogd, teneinde een ΔΤ drijfkracht 35 voor warmte-overdracht aan de destilleerketelbodems in de kookketel te verschaffen. Dit wordt bereikt door dampcompressie, zodat condensatie en enthalpievrijkoming optreden bij een temperatuur hoger dan het kookpunt van de kookvloeistof.

.40 Wederom onder benutting van kooldioxyde als voor- 80 05 3 40 - 10 - beeld van het fluïde extractiemiddel in oplosmiddelconditie, is het mogelijk om een kenmerkende damprecompressiecyclus aan te geven op het kooldioxydetemperatuur-enthalpie-diagram van fig. 3. In dit voorbeeld is het kooldioxyde 5 in oplosmiddelconditie/ dat de extractiekolom verlaat, op punt A, hier genomen op een waarde van 25°C en 65 atm. hetgeen betekent, dat het extractiemiddel wordt gebruikt in zijn nabij-kritische vloeistoftoestand. Bij expansie in de destillatiekolom valt de stroom, die de destilleer-10 ketelvoeding vormt, in druk af bij constante enthalpie tot 50 atm. Dit punt is punt B, dat in dit voorbeeld ongeveer 22 % damp en 78 % vloeistof bij 15°C representeert. In de terugkookketel wordt enthalpie toegevoegd en vloeistof verdampt tot punt C, dat volledige damp representeert bij 15 dezelfde druk en temperatuur. Ten slotte wordt deze damp, die aan de top van de destilleerkolom passeert, gecomprimeerd tot punt D, en onder het opgeven van de enthalpie in de terugkoker, keert de stroom terug van punt D naar punt A.

De trappen van het proces volgens de uitvinding 20 zijn gedetailleerd weergegeven in het stroomschema van fig. 4, terwijl de apparatuur schematisch is weergegeven in fig. 5.

In de thans volgende gedetailleerde beschrijving zij verwezen naar deze beide figuren. Wederom wordt kooldioxyde gebruikt als illustratie van het extractiemiddel en 25 ethylalcohol als de vloeibare organische opgeloste stof.

Het organische vloeistof/watermengsel wordt onder druk gebracht en gepompt door pomp 10 via een geschikte drukleiding 11 in een drukvat 12, dat er voor dient om te zorgen voor het in contact brengen van het voedingsmengsel 30 met het gasextractiemiddel in oplosmiddelconditie/ ingevoerd in de drukketel 12 via leiding 13. Terwille van het gemak van het beschrijven van de werkwijze en inrichting zal, uitsluitend voor illustratieve doeleinden, worden aangenomen, dat het voedingsmengsel water/ethanol is en 35 het fluïde extractiemiddel kooldioxyde. De extractor 12 kan elk geschikt drukvat zijn, bedoeld voor het verschaffen van een doelmatig vloeistof-vloeistofcontact, bijv. door tegenstroomflux in een gestapelde of zeefplatentoren.

Het vloeibare raffinaat, bestaande uit water, 40 kooldioxyde en een zeer kleine resthoeveelheid ethanol, 80 05 340 - 11 - wordt weggetrokken van de extractor 12, via leiding 14 en een drukreductieklep 15, en het resulterende gedecompri-meerde raffinaat is een tweefasenmengsel van vloeibaar water met een kleine hoeveelheid daarin opgelost kooldio-5 xyde, alsook het restant ethanol en de kooldioxydedamp.

De waterfase wordt weggenomen via de leiding 17 en de drukreductieklep 18 teneinde de raffinaatafvoer te vormen.

Het kooldioxyde, dat de dampfase vormt, wordt overgedragen van de scheider 16 via leiding 19 naar een damphoudende 10 tank 20 voor daaropvolgende reconversie tot de oplosmiddel-conditie, zoals in het onderstaande gedetailleerd zal worden uiteengezet.

Het vloeibare kooldioxyde-extract, dat het opgeloste ethanol bevat, wordt weggenomen uit de extractor 12, 15 onder dezelfde condities als verkregen in de extractor, en overgedragen door drukleiding 15 via een drukreductieklep 26 naar de destilleerkolom 27. De drukreductie, bijv. omlaag tot 50 atm., dat het kooldioxyde-extract ondergaat, brengt een destilleerketelvoeding voort, welke gedeeltelijk vloei-20 stof, gedeeltelijk damp is, bij een lagere temperatuur, bijv. ongeveer 15°C. De destilleerkolom 27 is voorzien van voldoende trappen om zeker te stellen, dat nagenoeg alle ethanol wordt gecollecteerd in de terugkoker 28 samen met vloeibare kooldioxyde, hetgeen de destilleervoedingbodems 25 vormt.

Het zal duidelijk zijn, dat de hier gegeven operationele condities ter illustratie dienen en niet ter beperking van de uitvinding. De kooldioxyde-extractdruk kan bijv. worden gereduceerd tot tussen ongeveer 30 en ongeveer 80 30 atm. voorafgaand aan de invoer ervan in de destilleerkolom 27; en de resulterende destilleervoeding kan liggen in het temperatuurgebied tussen ongeveer 0°C en 31°C.

Rekening houdende met een belangrijk aspect van de uitvinding wordt de warmte, toegevoerd aan de terugkoker 35 28, verschaft via contactdozen of indirekte warmtewisseling met gerecomprimeerde kooldioxydedamp, afgenomen uit de kop van de destilleerkolom 27, en via leiding 29, compressor 30, leiding 31 toegestuurd naar de warmtewisselaarspoelen 32 in de terugkoker 28. Bij een alternatieve uitvoering 40 kan de reductieklep 26 worden vervangen door een turbine, 80 05 340 - 12 - waarvan de vermogensuitgang kan worden gebruikt om ten minste een gedeelte van het vermogen te geven, vereist voor het drijven van compressor 30.

Bij de damp-recompressieverdamping of destillatie 5 is de verhoging in kookpunt van de meer vluchtige component (hier het extractiemiddel, bijv. kooldioxyde), veroorzaakt door de aanwezigheid van de minder vluchtige component (hier de vloeibare organische opgeloste stof) belangrijk. Het destillatietopprodukt, dat de destilleer-10 kolom 27 verlaat via de leiding 29, zal op of nabij het kookpunt liggen van de meer vluchtige component; en de vloeistof (een oplossing van de opgeloste stof en het extractiemiddel)in de terugkoker 28 zal op een hogere temperatuur zijn, waarbij de grootte van het 15 verschil in temperatuur afhangt van de kookpuntsverhoging als gevolg van de aanwezigheid van de opgeloste stof.

Het destillatietopprodukt van de destilleerkolom 27 wordt adibiatisch gecomprimeerd in compressor 30 teneinde de enthalpie toe te voegen, die moet worden overgedragen 20 aan de terugkoker-vloeistof teneinde deze gedeeltelijk te verdampen, terwijl de gecomprimeerde damp wordt gekoeld en gecondenseerd, als deze passeert door de warmtewisselaar 32. Aldus vereist het mechanisme van de damp-recompressie-destillatie, dat het destillatietopprodukt moet worden 25 verhit door compressie tot een temperatuur, voldoende hoog boven de terugkokervloeistoftemperatuur voor het verschaffen van een economische temperatuursverschildrijfkracht voor het effectueren van de noozakelijke warmte-overdracht in de terugkoker 28. Hieruit volgt, dat des te hoger 30 de kookpuntverhoging als gevolg van de aanwezigheid van de opgeloste stof, bijv. ethanol is, des te groter de vereiste compressie is en des te groter de overmaat enthalpie is, die moet worden toegevoegd door de compressor voor het verschaffen van een economische temperatuur-35 verschilsdrijfkracht voor de warmte-overdracht. De grootte van deze overmaat kan in sommige gevallen damp-recompressiedestillatie oneconomisch doen zijn.

Aangezien de kookpuntsverhoging voor oplossingen van ethanol en kooldioxyde niet in de literatuur zijn 40 aangetroffen, omvatten een eerste aanpak ter berekening van 80 05 3 40 - 13 - deze parameter onder gebruikmaking van bekende principes voor met elkaar in verband staande eigenschappen en onder aanname, dat de wet van Raoult van toepassing is, een gebruikelijke techniek voor het voorspellen van damp-5 vloeistofevenwichtsdata. Aangenomen, dat het gaat om een oplossing van 50 % ethanol in kooldioxyde bij 50 atm., bedraagt de berekende waarde voor kookpuntsverhoging bij benadering 50°C, d.w.z. de temperatuur, waarop de terug-kokervloeistof moet worden verhit door middel van direkte 10 warmtewisseling met gecomprimeerd kooldioxyde in warmtewisselaar 32, dient ongeveer 50°C boven het normale kookpunt van kooldioxyde bij 50 atm. druk te zijn. De daadwerkelijk gemeten waarde van de kookpuntsverhoging onder deze omstandigheden bedraagt evenwel ongeveer 3°C.

15 Deze groot discrepantie tussen berekende en feitelijke waarden voor kookpuntsverhoging kunnen worden toegeschreven aan het feit, dat kooldioxyde onder de gebruikte condities niet gehoorzaamd aan de wet van Raoult.

Zodoende bleek, dat er een onverwachts gunstige 20 lage waarde bestaat voor de kookpuntverhoging in dergelijke kooldioxyde-oplossingen, gebruikt bij de werkwijze volgens de uitvinding. Het zal vanzelfsprekend duidelijk zijn, dat een dergelijke lage kookpuntsverhoging slechts een matige toename vereist in de destilleertopdruk. Dit betekent, 25 dat een vergelijkbaar kleine l.hoeveelheid energie vereist is voor het comprimeren van het destillatietopprodukt en bijgevolg om de opgeloste stof te scheiden van het vloeibare kooldioxyde-extractiemiddel. Dit op zijn beurt leidt tot de laag-energiekarakteristieken, die geassocieerd zijn 30 met de werkwijze volgens de uitvinding.

Bij het voorbeeld, dat wordt gebruikt voor het beschrijven van de fig. 4 en 5, is de destillatietopdamp, die wordt gestuurd naar de compressor, onder in wezen dezelfde condities, 50 atm. of 15°C, die overheersend zijn 35 in de destilleerkolom 27; terwijl de gecomprimeerde en verhitte damp, ingevoerd in de warmtewisselaar 32 ligt op 65 atm. (in wezen de extractiedruk) en 36°C. Zoals in het onderstaande zal worden beschreven, kan een gedeelte van de gecomprimeerde en verhitte damp van compressor 30 40 worden gebruikt voor het verhitten van de geëxpandeerde 80 05 340 - 14 - destillatiebodems van de terugkoker 28.

Overdracht van warmte aan de vloeistof in de terugkoker 28 via warmtewisseling met de gecomprimeerde en verhitte dampen resulteert in het afkoken van additioneel 5 kooldioxyde. Wegens zijn zeer lage verdampingswarmte is de water, toegevoerd vanaf de gerecomprimeerde damp voldoende om het kooldioxyde af te koken, een feit, dat resulteert in de materiële reduktie in energiebehoefte in vergelijking met bijv. de warmte, vereist bij de destillatie van een 10 organische vloeistof/watermengsel.

De verwarmde destilleerbodemprodukten worden afgevoerd van de terugkoker 28 via leiding 35 en de drukreduktieklep 36, van waaruit zij uittreden bij een druk van bijv. 10 atm., gelegen tussen de destilleerketeldruk 15 en de atmosfeer, en bij een lage temperatuur, bijv. -40°C.

De gedecomprimeerde gekoelde destilleerbodemprodukten worden vervolgens teruggebracht op een temperatuur, bijv. ongeveer 10°C, gelegen tussen die, waarbij zij werden ontladen uit de klep 36 in leiding 37 en omgevingstemperatuur. 20 Deze verwarming wordt-tot stand gebracht in warmtewisselaar 38 onder gebruikmaking van de gecomprimeerde dampslipstroom,. afgenomen van leiding 31 via leiding 39 als warmtebron. Aangezien het gewenst is, dat de twee stromen kooldioxyde-condensaat, die de warmtewisselaar 28 via leiding 40 en 25 de warmtewisselaar 38 via leiding 41 verlaten, op of nabij de extractietemperatuur, bijv. 28°C zijn, is het noodzakelijk om een koelorgaan 42 op te nemen in leiding 39 teneinde de enthalpie te verwijderen uit hèt kooldioxyde, alvorens dit wordt gerecycleerd bij de extractor.

30 De destillatiebodemprodukten bij de tussengelegen druk en temperatuur worden getransporteerd door leiding 37 in een scheider 45, van waaraf het afdampprodukt van de produktdamp, bestaande uit kooldioxyde met slechts zeer kleine resthoeveelheden water en ethanol, wordt 35 opgenomen door leiding 46 naar damphoudertank 20, teneinde te worden gemengd met het afdampprodukt van de raffinaat-damp. De vloeibare produktethanol wordt weggenomen van scheider 45 via leiding 47, omlaag gelaten tot atmosferische druk in klep 48, en vervolgens als vloeistof getransporteerd 40 via leiding 49 naar een striptoren 50, van waaruit resterend 80 05 3 40 - 15 - kooldioxydegas wordt afgevoerd via leiding 51, en produktethanol wordt weggenomen via leiding 52.

De gecombineerde kooldioxydedamp in houdertank 20 moet worden omgezet tot een oplosmiddelconditie - in dit 5 voorbeeld moet de damp worden gecomprimeerd van 10 tot 65 atm. en overgedragen aan de extractor 12 bij 28°C. De damp wordt daarom via leiding 55 toegevoerd aan compressor 56, welke bij voorkeur een tweetrapscompressor met tussen-koeling is. De warmte van de compressie wordt vervolgens 10 weggenomen van het gecomprimeerde kooldioxyde in één of meer nakoelers 57 en 58 voorafgaand aan het transporteren via leiding 59 naar de condensaatterugkeerleiding 40, die overgaat in de extractiemiddelvoedingslijn 13. Het noodzakelijk opgemaakte kooldioxyde in oplosmiddelconditie wordt 15 gebracht in de voedingsleiding 13 via een pomp 60.

Het zal duidelijk zijn uit de hierboven gegeven beschrijving van de uitvinding, zoals getoond in de fig. 4 en 5, dat het mogelijk is om de werkwijze volgens de uitvinding uit te voeren onder gebruikmaking van een 20 breed gebied van operationele parameters, zolang aan bepaalde condities is voldaan. Het fluïdum, dat wordt gebruikt voor het extraheren van de organische vloeistof, moet zijn op een druk en temperatuur, welke het een oplosmiddel maakt voor de te extraheren organische vloeistof. Bij het 25 kiezen van een geschikt oplosmiddelfluïdum verdient het de voorkeur, dat de extractiemiddelfluïdum/waterverdelings-coëfficiënt van de organische vloeistof ten minste 0,1 is voor de gebruikte condities. De keuze der condities, gebruikt voor het brengen van het fluïde extractiemiddel 30 in hetzij een nabij-kritische vloeistoftoestand of in de superkritische fluïde toestand, zal afhangen van de fysische eigenschappen van het gas, de oplosbaarheid binnen deze gebieden van de organische vloeibare opgeloste stof, die moet worden geëxtraheerd, en de oplosbaarheid van het 35 extractiefluïdum, bijv. kooldioxyde in het te verwijderen oplosmiddel, bijv. water. Aldus kan het extract, uitgetrokken uit extractor 12, een vloeistof zijn of een superkritisch fluïdum, of een combinatie van beide, waarbij de uitdrukking fluïdum wordt gebruikt om elk van deze mogelijke 40 vormen de omvatten. Algemeen verdient het de voorkeur 80 05 340 - 16 - om die temperaturen en drukken te kiezen, die de onderste grenzen benaderen van de geschikte werkgebieden wegens de daarbij betrokken economische omstandigheden, zowel wat betreft de oorspronkelijke kapitaaluitgaven alsook wat 5 betreft de operationele kosten.

Aangezien het nodig is om een tweefasensysteem te onderhouden in de destilleerkolom 27, dient de druk van het extract te worden gereduceerd beneden de kritische temperatuur van het gasextractiemiddel/organische vloeistof-10 mengsel, voorafgaand aan de introductie ervan in de kolom. Het is evenwel gewenst om het drukverschil tussen de extractor 12 en de destilleerkolom 27 te houden op.een relatief lage waarde, teneinde de hoeveelheid energie, vereist door het systeem, op een minimum te houden. Deze 15 energie is primair in de vorm van de compressorarbeid vereist voor het doen terugkeren van het extractiegas naar de druk, gebruikt in de extractor.

De temperatuur van de destilleerkolomvoeding bij zijn punt van invoer in de destilleerkolom wordt van-20 zelfsprekend bepaald door de drukval, die wordt ondervonden door het extract in de drukreduktieklep 26; terwijl de temperatuur van de destilleerbodems moet worden gehouden op het kookpunt van de vloeistof. Hoewel de destilleerkolom kan worden bedreven over een temperatuurgebied, dat 25 zich uitstrekt van juist beneden de kritische temperatuur van de destilleervoeding tot juist boven het vriespunt van de destilleerbodems, verdient het de voorkeur om een temperatuur te gebruiken zo dicht mogelijk bij omgevingstemperatuur als de verdere operationele parameters toelaten. 30 Het kookpunt van de destilleerbodems op zijn beurt zorgt voor de bepaling van een optimale temperatuur . of temperatuurgebied voor de gecomprimeerde damp in de warmtewisselaar 32 in de koker 28, welke op zijn beurt zorgt voor de optimale mate van compressie van de 35 destillatietop door compressor 30. Het ligt binnen het bereik van de vakman om deze graad van compressie en de bijkomende toename in temperatuur in evenwicht te brengen met het ontwerp en de complexiteit van de warmtewisselings-organen binnen de terugkoker.

40 De temperatuur van de gecomprimeerde damp, die de 80 05 340 - 17 - warmtewisselaar 23 in komt, moet vanzelfsprekend hoger zijn dan het kookpunt van de destillatiebodems teneinde te zorgen voor de noodzakelijke ΔΤ warmtewisselingsdrijfkracht.

Het verdient de voorkeur, dat deze ΔΤ een voldoende grootte 5 heeft om doelmatige, maar relatief niet gecompliceerde warmtewisselaarorganen te gebruiken. Nagenoeg al deze warmte-wisseling dient plaats te nemen, als de damp condenseert in de koker teneinde het thermisch meest rendabele systeem in te stellen.

10 . Ten slotte moeten de tussengelegen drukken, gekozen voor de schelders 16 en 45 die zijn, welke een optimaal evenwicht geven tussen de terugwinning van zoveel mogelijk extractiefluïdum, en de vereiste om zo weinig mogelijk compressie-arbeid te gebruiken.

15 Bij de gebruikelijke destillatie van azeotroop- vormende mengsels kan het resulterende opgeloste-stof-produkt een extra azeotropische destillatie vereisen in die gevallen, waarin het produkt armer aan opgeloste stof is dan de azeotropische samenstelling. Bij de werkwijze 20 volgenè de uitvinding kunnen evenwel her fluïde oplosmiddel en de procescondities zodanig worden gekozen, dat een opgeloste stofprodukt wordt verkregen, dat rijker aan opgeloste stof is dan de corresponderende azeotrope samenstellina, waardoor het moqelijk is om de veel lastiqere 25 en energievereisende azeotropische destillatietrap te elimineren en een gebruikelijkelijke destillatie daarvoor in de plaats te stellen. In sommige gevallen, waarin er voldoende oplosmiddel achterblijft in het organisch vloeibare opgeloste stofprodukt, kan het daarom gewenst 30 zijn om de produktvloeistof, die wordt weggenomen via leiding 52 te onderwerpen aan een einddestillatietrap in een gebruikelijk destillatieapparaat 53. Een dergelijke naar keuze mogelijke uiteindelijke destillatietrap zal evenwel veel minder energie vereisen, dan zou worden vereist 35 voor het tot stand brengen van de scheiding van de vloeibare organische opgeloste stof en het oplosmiddel geheel via gebruikelijke destillatie, gevolgd door een noodzakelijke azeotropische destillatie.

Het valt tevens binnen het kader van de uitvinding 40 om het vloeistofbodemprodukt, afgevoerd van terugkoker 28, 80 05 340 - 18 - te onderwerpen aan een tweede extractie onder gebruikmaking van in wezen dezelfde werkwijze en apparatuur, als die hiervoor werd beschreven. Zo kunnen, als aangegeven in gebroken lijnen in de fig. 4 en 5, de onder druk 5 gebrachte destilleerbodemprodukten, afgevoerd via leiding 35 worden getransporteerd via leiding 54 en pomp 55 naar een tweede extractor 12a, waarin extractiemiddel wordt ingevoerd via leiding 13a en kooldioxyde-extract wordt uitgenomen via leiding 25a. Aangezien de destilleerbodem-10 produkten, weggenomen van terugkoker 28 op een druk en temperatuur zijn iets beneden de druk en temperatuur, waarop de extractor 12a werkt, is er enige compressie van deze destillatiebodemprodukten vereist. Het kan verder nodig zijn om de temperatuur van de resulterende gecompri-15 meerde extractorvoeding bij te stellen door middel van geschikte warmtewisselingsmiddelen (niet getoond). Voor zover de destillatiebodemprodukten, die de voeding voor extractor 12a verschaffen, enig kooldioxyde bevatten, dient de hoeveelheid extractiemiddel, gebracht in deze extractor 20 te worden bijgesteld teneinde dit in rekening te brengen.

De afzonderlijke inrichtingscomponenten zijn of momenteel beschikbaar, of zij kunnen gemakkelijk worden ontworpen en geconstrueerd onder gebruikmaking van beschikbare informatie met betrekking tot materialen en de werking 25 van daarmee in verband staande beschikbare componenten.

In het geval van sommige der componenten kan het gewenst zijn om gebruik te maken van specifieke uitvoeringen of modificaties van bekende uitrusting voor het verkrijgen ' van een optimale ontwerp-balancering in het totaal-systeem.

3Ö Zo kan het bijv. gewenst zijn om een gepulseerde extractie-kolom te gebruiken teneinde zeker te stellen, dat de kleine druppeltjes van het water, dat de discontinue fase samenstelt, doelmatig worden gesuspendeerd door de extractor-vloeistof gedurende het in contact brengen en extraheren.

35 Aangezien in wezen al de inrichtingscomponenten - vaten, leidingen, kleppen, warmtewisselaars, schelders, destillatiekolommen, en terugkoker - moeten worden bedreven bij drukken boven omgevingsdruk, is het gewenst om als fluïde extractiemiddel een gas te kiezen met een relatief 40 lage kritische temperatuur, bijv. beneden ongeveer 100 atm.

80 05 340 - 19 -

Verder worden die gassen geprefereerd, waarvan de kritische temperaturen relatief laag zijn en bij voorkeur niet ver afgelegen van omgevingstemperatuur.

Door middel van toepassing van de werkwijze en 5 inrichting van de uitvinding is het mogelijk om de energie-vereisten voor het scheiden van organische vloeistoffen van hun watermengsels aanzienlijk te reduceren. Voor zover het gaat om dergelijke organische vloeistoffen, die in zeer grote volumina worden geproduceerd, is de tot stand-10 brenging van een reduktie in zelfs een gedeelte van de thans vereiste energie in hoge mate gewenst.

! Het zal duidelijk zijn, dat hoewel de uitvinding in het bovenstaande is beschreven en toegelicht aan de hand van een voorbeeld, de uitvinding zich niet daartoe 15 beperkt, en dat er tal van modificaties en variaties mogelijk zijn, alle gelegen binnen het kader van de uitvinding.

- conclusies - 80 05 340

Claims (44)

1. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het ken merk , dat het extractiefluïdum in de nabij-kritische 35 vloeistoftoestand is. 80 05 340 - 21 -
2. 3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het extractiefluïdum in de superkritische toestand is.
3. 4. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het 5 kenmerk, dat het extractiefluïdum kooldioxyde, ethaan, of ethyleen is.
4. 5. Werkwijze volgens conclusie 4, m e t h e t kenmerk, dat het extractiefluïdum kooldioxyde is bij een druk tussen ongeveer 30 en ongeveer 150 atm., en 10 met een temperatuur tussen ongeveer 0°C en ongeveer 150°C.
5. 6. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de organische vloeibare opgeloste stof een geoxygeneerde koolwaterstof, petroleumfraktie, lichte koolwaterstof of aromatische koolwaterstof is.
6. 7. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de geoxygeneerde koolwaterstof een alcohol, ester, zuur, aldehyde, keton of polyhydrische alcohol is.
7. 8. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het 20 kenmerk, dat de geoxygeneerde koolwaterstof methanol, ethanol, isopropanol, een normale propanol, fenol, vinylacetaatmonomeer, azijnzuur, methylethylketon of glycerine is.
8. 9. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t h e t 25 ken m er k,dat het oplosmiddel een petroleumfraktie of water is.
9. 10. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het mengsel van organische vloeibare opgeloste stof en oplosmiddel een azeotroop vormt, en 30 dat het vloeibare bodemprodukt rijker aan de opgeloste stof is dan de azeotroop zou zijn.
10. 11. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt 80 05 3 40 - 22 - door de trappen van het voortbrengen van mechanische energie bij het reduceren van de druk in trap (c) en het benutten van deze mechanische energie voor het recomprimeren van de destillatietopproduktdamp in trap (e).
11. 12. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat deze omvat het onderwerpen aan het vloeibare bodemprodukt aan een werkwijze, bestaande uit de trappen (a) t/m (h).
12. 13. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t h e t 10 kenmerk, dat deze de trap omvat van het onderwerpen van het vloeibare bodemprodukt aan verdere destillatie I teneinde achterblijvend oplosmiddel daaruit te verwijderen. 14. / Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat deze de volgende trappen omvat: 15 i) het afdampen van het extractiefluïdum van het raffinaat voor het verschaffen van een raffinaatdamp-afdampprodukt, j) het afdampen van de resterende damp van de destillatiebodems voor het vormen van gedecomprimeerde 20 destillatiebodems, en k) het scheiden van het vloeibare organische produkt van de gedecomprimeerde destillatiebodems, teneinde het vloeibare bodemprodukt terug te winnen en een damp- afdamping voort te brengen.
13. 15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het afdampen van het extractiefluïdum van het raffinaat omvat het reduceren van de druk van het raffinaat tot een niveau, gelegen tussen de druk van de extractietrap en atmosferische druk, en het scheiden van 30 de raffinaatdampafdamping van het vloeibare raffinaat, waarbij de raffinaatafdamping wordt gehouden op de genoemde tussengelegen druk.
14. 16. Werkwijze volgens conclusie 14, m e t het ; k e n m e r k, dat deze de trappen omvat van het wegnemen 35 : van een deel van de gerecomprimeerde damp als een slipstroom 80 05 340 - 23 - r voorafgaand aan het tot stand brengen van een indirekte warmtewisseling tussen de gerecomprimeerde damp en de destillatiebodems, en het tot stand brengen van een indirekte warmtewisseling tussen deze slipstroom en de gedecomprimeerde 5 destillatiebodems voorafgaand aan het scheiden van het vloeibare organische produkt uit de gedecomprimeerde destillatiebodems.
15. 17. Werkwijze volgens conclusie 16, m e t h e t kenmerk, dat deze de trappen omvat van het bijstellen 10 van de enthalpie van de genoemde slipstroom voorafgaand aan het tot stand brengen van de indirekte warmtewisseling tussen deze en de gedecomprimeerde destillatiebodems.
16. 18. Werkwijze volgens conclusie 14, m e t het kenmerk, dat deze omvat de stappen van het recompri- 15 meren van de dampafdampingen van de trappen (i) en (k) teneinde het resulterende gemengde fluïdum een oplosmiddel te maken voor de genoemde organische vloeibare opgeloste stof, het combineren van het resulterende fluïdum met het vloeibare condensaat van de damp van trap (f), en het 20 recycleren van de gecombineerde fluïda als extractiefluïdum in de genoemde in-contact-brengingstrap.
17. 19. Werkwijze volgens conclusie 18, m e t het kenmerk, dat deze de trap omvat van het bijstellen van de temperatuur van het gemengde fluïdum, voorafgaand 25 aan het combineren daarvan met het vloeibare condensaat.
18. 20. Werkwijze volgens conclusie 18,met het kenmerk, dat deze de trap omvat van het toevoegen van make-up extractiefluïdum aan de gecombineerde fluïda, voorafgaand aan de recycleringstrap.
19. 21. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat deze de trappen omvat van het vóórtbrengen van mechanische energie bij het reduceren van de druk in trap (c), en het benutten van deze mechanische energie bij het recomprimeren van de destillatietopprodukt-35 damp in trap (e) of bij het recomprimeren van de genoemde 80 0 5 340 - 24 - damp of dampingen van de trappen (i) en (k).
20. 22. Werkwijze volgens conclusie 1, voor het scheiden van een geoxygeneerde koolwaterstofvloeistof van een waterig mengsel, met het kenmerk, dat de 5 trappen (a) t/m (h) omvatten: a) het in contact brengen van een mengsel van een geoxygeneerde koolwaterstofvloeistof en water met kool-dioxydefluïdum in oplosmiddeltoestand bij een druk tussen ongeveer 30 en ongeveer 150 atm. en een temperatuur tussen 10 ongeveer 0°C en Ongeveer 150°C, waardoor zich een kool-: dioxydefluïdumextract vormt van de geoxygeneerde koolwaterstofvloeistof en een raffinaat, dat water bevat met kleine hoeveelheden van het kooldioxyde en de geoxygeneerde hydrokoolwaterstofvloeistof, 15 b) het scheiden van het kooldioxydefluidumextract van het raffinaat c) het reduceren van de druk op het kooldioxyde-fluidumextract tot tussen 30 en ongeveer 80 atm. voor het verkrijgen van een tweefasen-destillatieketelvoeding bij 20 een temperatuur tussen ongeveer -40°C en ongeveer 31°C, d) het destilleren van de destillatieketelvoeding voor hèt voortbrengen van een destillatietopprodukt, dat in wezen al de kooldioxydedamp bevat, en een destillatie-bodemprodukt, ;25 e) het recomprimeren van de kooldioxydedamp van trap (d) voor het verschaffen van gerecomprimeerde kooldioxyde bij een druk in wezen equivalent aan die van het kooldioxyde in oplosmiddelconditie, gebruikt in stap (a), en bij een temperatuur boven het kookpunt van het 30 destillatiebodemprodukt, f) het tot stand brengen van een indirekte warmte-wisseling tussen het gerecomprimeerde kooldioxyde en het destillatiebodemprodukt voor het verschaffen van de thermische energie, vereist in de destilleertrap en voor 35 het vormen van een kooldioxydevloeistofcondensaat, g) het terugwinnen van een vloeibaar bodemprodukt, : dat het genoemde geoxygeneerde koolwaterstof bevat, en h) het recycleren van het kooldioxydevloeistof-condensaat als kooldioxyde in oplosmiddelconditie in trap (a). 80 05 340 - 25 -
21. 23. Werkwijze volgens conclusie 22, m e t h e t kenmerk, dat de geoxygeneerde koolwaterstof een alcohol, ester, zuur, aldehyd, keton of polyhydrische alcohol is.
22. 24. Werkwijze volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat het waterige mengsel een azeotroop vormt en dat het vloeibare bodemprodukt rijker is aan geoxygeneerde koolwaterstoffen dan de azeotroop zou zijn.
23. 25. Werkwijze volgens conclusie 22, m e t het 10 kenmerk, dat deze omvat de trappen van het voortbrengen van mechanische energie bij het reduceren van de druk in trap (c) en het gebruiken van deze mechanische energie bij het recomprimeren van de kooldioxydedamp in trap (e).
24. 26. Werkwijze volgens conclusie 22, m e t het 15 kenmerk, dat deze omvat het onderwerpen van het vloeibare bodemprodukt aan een werkwijze, die de trappen (a) t/m (h) omvat.
25. 27. Werkwijze volgens conclusie 22, m e t h e t kenmerk, dat deze de trap omvat van het onderwerpen 20 van het vloeibare bodemprodukt aan verdere destillatie teneinde daardoor overblijvend water daaruit te verwijderen.
26. 28. Werkwijze volgens conclusie 22,m e t het kenmerk, dat deze de volgende trappen omvat: 25 i) het afdampen van het kooldioxyde van het raffinaat teneinde een raffinaatkooldioxydedamp-afdamping te verkrijgen, j) het afdampen van overblijvend kooldioxyde uit de destillatiebodems voor het vormen van gedecomprimeerde 30 destillatiebodems, k) het scheiden van het vloeibare geoxygeneerde koolwaterstofprodukt van de gedecomprimeerde destillatiebodems , en het voortbrengen van een kooldioxydedamp- afdamping, 35 1) het combineren van de kooldioxydedamp-afdampingen van de trappen (i) en (k), 80 0 5 3 40 - 26 - m) het omzetten van de gecombineerde dampafdampingen tot kooldioxydefluïdum in oplosmiddelconditie, en n) het combineren van het kooldioxydefluïdum van trap (m) met het kooldioxydefluïdumcondensaat van trap (f).
27. 29. Werkwijze volgens conclusie 28, m e t het kenmerk, dat het kooldioxydefluïdum in oplosmiddel-conditie een druk heeft van ongeveer 65 atm. en een temperatuur van 28°C in trap (a),dat de kooldioxydedamp-afdampingen ongeveer op 10 atm. zijn, en de destillatieketelvoeding 10 van trap (c) een druk heeft van ongeveer 50 atm. en een temperatuur van 15°C.
28. 30. Werkwijze volgens conclusie 28, m e t h e t kenmerk, dat deze de trappen omvat van het wegnemen van een deel van het gerecomprimeerde kooldioxyde van trap (e) 15 als slipstroom voorafgaand aan trap (f), en het tot stand brengen van een indirekte warmtewisseling tussen genoemde slipstroom en de gedecomprimeerde destillatiebodems voorafgaand aan het scheiden in trap (k).
29. 31. Werkwijze volgens conclusie 30, m e t het 20. e nme r k, dat deze de trap omvat van het bijstellen van de ethalpie van de slipstroom voorafgaand aan het tot stand brengen van een contactloze warmtewisseling tussen de slipstroom en de gedecomprimeerde destillatiebodems.
30. 32. Werkwijze volgens conclusie 22, met het '25; kenmerk,, dat deze de trap omvat van het destilleren van het vloeibare bodemprodukt voor het verwijderen van achterblijvend water.
31. 33. Werkwijze volgens conclusie 22, m e t het kenmerk, dat deze de trap omvat van het onderwerpen 30 van het vloeibare bodemprodukt aan de werkwijze volgens : de trappen (a) - (g) voor het verschaffen van een geraffineerd vloeibaar bodemprodukt.
32. 34. Werkwijze volgens conclusie 33,met het : k e n m e r k, dat deze de trap omvat van het destilleren 80 05 340 - 27 - van het geraffineerde vloeibare bodemprodukt.
33. 35. Inrichting voor toepassing van de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze de volgende combinatie omvat: 5 a) een drukketelorgaan voor het tot stand brengen van contact tussen een mengsel van een organische vloeibare opgeloste stof en een oplosmiddel voor deze opgeloste stof en een onder druk gebracht extractiefluïdum, dat een oplosmiddel is voor de organische vloeibare opgeloste stof, 10 maar niet voor het genoemde oplosmiddel, voor het vóórtbrengen van een flu’idumextract van de organische vloeibare opgeloste stof, en een raffinaat, dat het oplosmiddel bevat met kleine hoeveelheden van het extractiefluïdum en de organische vloeibare opgeloste stof, 15 b) een destilleerketelorgaan in staat om een destillatievoeding te scheiden in een destillatietopdamp en vloeibare bodems en met geassocieerd daarmee een terugkookorgaan, dat warmtewisselingsmiddelen omvat voor het circuleren van een warmte-overdrachtsfluïdum daar 20 doorheen in indirekte warmtewisselingsbetrekking met de vloeibare bodems, c) een eerste drukreduktie-orgaan, d) een eerste drukleidingorgaan, waarin het eerste drukreduktie-orgaan is geïncorporeerd, gearrangeerd voor 25 het transporteren van het fluïdumextract bij gereduceerde temperatuur als een tweefasen-destilleerketelvoeding van het drukvatorgaan naar het destilleervatorgaan, e) een dampcompressororgaan, f) een tweede drukleidingorgaan, waarin het 30 dampcompressororgaan is geïncorporeerd, gearrangeerd voor het transporteren van de destilleertopdamp naar het dampcompressororgaan en de gerecomprimeerdé damp daarvan naar het warmtewisselingsorgaan, g) een tweede drukreduktie-orgaan, 35 h) een scheiderorgaan, i) een derde drukleidingorgaan, waarin het tweede drukreduktie-orgaan is geïncorporeerd, en gearrangeerd voor het transporteren van de destïllatiebodems van het terugkookorgaan naar het tweede drukreduktie-orgaan, 80 05 3 40 - 28 - en gedecomprimeerde destillatiebodems daarvan naar het scheiderorgaan, en j) een orgaan voor het terugwinnen van de destilleer-ketelbodems van het scheiderorgaan van een uit .de organische 5 vloeibare opgeloste stof bestaand produkt.
34. 36. Inrichting volgens conclusie 35, m e t het kenmerk, dat het eerste drukreduktieorgaan energie-voortbrengende middelen bevat.
35. 37. Inrichting volgens conclusie 36, m e t het 10 kenmerk, dat de energie voortbrengende middelen mechanisch zijn gekoppeld met het dampcompressororgaan voor het verschaffen van vermogen daaraan.
36. 38. Inrichting volgens conclusie 35, m e t h e t kenmerk, dat dit middelen omvat voor het destilleren 15 van het organische vloeibare opgeloste stof produkt teneinde overblijvend oplosmiddel daaruit te verwijderen.
37. 39. Inrichting volgens conclusie 35, m e t het. kenmerk, dat deze verder omvat: k) een derde drukreduktie-orgaan voor het reduceren 20 van de druk van het raffinaat tot een niveau, gelegen tussen de druk in het drukketelorgaan en de omgevingsdruk voor het voortbrengen van een raffinaatdampafdamping en een raffinaatvloeistof, l) een raffinaatscheiderorgaan voor het scheiden 25 van de raffinaatdamp-afdamping van de raffinaatvloeistof, m) een vierde drukleidingorgaan, waarin het derde drukreduktie-orgaan is geïncorporeerd, en dat zorgt voor een fluïdumcommunicatie tussen het drukvatorgaan en het raffinaat-scheiderorgaan, 30 n) een damp-afdampcollectie-órgaan in fluïdum communicatie met het raffinaatscheider-orgaan, o) een vijfde drukleidingorgaan, gearrangeerd voor het transporteren van produktdamp-afdamping van het separatororgaan naar het dampafdampingcollectie-orgaan, : 35 p) een zesde drukleidingorgaan, aangebracht voor het transporteren van fluïdumcondensaat van de warmte- 80 0 5 3 40 - 29 - wisselaar naar het drukvatorgaan, q) middelen voor het transporteren van de oplos-middeldamp-afdamping van het genoemde orgaan voor het terugwinnen van de destilleerbodems naar het dampafdampings- 5 collectie-orgaan, r) een oplosmiddeldamp-afdampcompressororgaan, en s) een zevende drukleidingorgaan, waarin het oplosmiddeldamp-afdampcompressororgaan is geïncorporeerd, en ingericht voor het transporteren van damp van het 10 dampafdampcollectie-orgaan naar het oplosmiddeldamp- afdampcompressie-orgaan, en onder druk gebracht extractie-fluïdum daar vandaan in de zesde drukleiding.
38. 40. Inrichting volgens conclusie 39, m e t het kenmerk, dat deze een achtste drukleidingorgaan omvat, 15 dat de tweede en derde drukleidingorgaan verbindt, en dat supplementaire warmtewisselingsmiddelen heeft voor het tot stand brengen van de warmtewisseling tussen een slipstroom van de gerecomprimeerde damp en de gedecompri-meerde destilleerketelbodems.
39. 41. Inrichting volgens conclusie 40, met het kenmerk, dat deze middelen omvat, geassocieerd met het achtste drukleidingorgaan, voor het bijstellen van de enthalpie in de slipstroom voorafgaand aan de invoer ervan in de supplementaire warmtewisselingsmiddelen.
40. 42. Inrichting volgens conclusie 39, m e t het k e n m e r k, dat dit warmtewisselingsmiddelen omvat voor het bijstellen van de temperatuur van het onder druk gebrachte extractiefluïdum in het zevende drukleidings-orgaan.
41. 43. Inrichting volgens conclusie 39, m e t het kenmerk, dat dit middelen omvat voor. het invoeren van make-up onder druk gebracht fluïde-extractiemiddel in zesde drukleiding.
42. 44. Inrichting volgens conclusie 39, met het 35 kenmerk, dat het scheiderorgaan stripmiddelen omvat, 80 05 340 Λ % - 30 - een vierde drukreduktie-orgaan, een leidingorgaan, dat het scheiderorgaan verbindt met de stripmiddelen, en waarin het vierde drukreduktie-orgaan is geïncorporeerd, en middelen voor het afnemen van uiteindelijk gestript organisch 5 vloeibaar produkt van de stripmiddelen.
43. 45. Inrichting volgens conclusie 44, m e t het kenmerk, dat dit destillatiemiddelen omvat en middelen voor het transporteren van het uiteindelijk gestripte organische vloeistofprodukt van de stripmiddelen naar de 10 destilleermiddelen.
44. 46. Inrichting volgens conclusie 39, m e t het kenmerk, dat dit een vijfde drukreduktie-orgaan heeft, ingericht voor het reduceren van de druk van de raffinaat-vloeistof van het raffinaat-scheiderorgaan tot atmosferische 15 druk. 80 05 3 40