DE1282606B - Verfahren zur Rueckgewinnung einer Kohlenwasserstoffkomponente aus dem Abgasstrom einer Olefinpolymerisation - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^V^SSS PATENTAMT Int. Cl.:

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AUSLEGESCHRIFT

ClOk

Deutsche KL: 12 e-3/01

26 d-10/01

Nummer: 1282 606

Aktenzeichen: P 12 82 606.1-43 (P 23263)

Anmeldetag: 28. Juli 1959

Auslegetag: 14. November 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das brauchbar ist zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus Abgasen, die sich aus verschiedenen Teilen einer Olefinpolymerisationsanlage ansammeln. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Cyclohexan aus Abgasen, die aus einer technischen Anlage zur Äthylenpolymerisation stammen.

Bei der Olefinpolymerisation und anderen chemischen Verfahren im technischen Maßstab, bei denen to ein Kohlenwasserstoffverdünnungsmittel, wie ein Lösungsmittel oder ein flüssiger Träger, für das Polymere und/oder den Katalysator verwendet werden, treten beträchtliche Verluste an Kohlenwasserstofflösungsmitteln auf, insbesondere während des Verfahrensbeginns. Die Verluste treten vor allem in Abgasströmen auf, die sich von den verschiedenen mit den Verfahrensteilen, wie Umsetzungsgefäßen, Filtern und Wärmeaustauschern, verbundenen Druckentlastungsleitungen her ansammeln. In dieser Weise ao abgelassene Abgase sind im allgemeinen in starkem Maße oder vollständig mit dem Lösungsmittel des Verfahrens gesättigt. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise in großen Produktionsanlagen kann die Menge eines solchen Druckentlastungsabgases im Laufe der as Zeit groß genug sein, um beträchtliche Kosten auf Grund des Verlustes an Lösungsmittel zu verursachen. Weiter ist die Behandlung von Abgasen im allgemeinen wegen der starken Schwankungen der Abgasgeschwindigkeit wirtschaftlich nicht gerechtfertigt. Üblicherweise verbrennt man derartige Gase daher kontinuierlich in einer weiter entfernt installierten Verbrennungsanlage.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, durch das der größte Anteil des Verdünnungsmittels des Verfahrens aus einem Abgasstrom einer Fabrikationsanlage, der starken Stromschwankungen unterworfen ist, zurückgewonnen werden kann. Die für einen maximal möglichen Strom durch derartige Entlüftungsleitungen erforderliche Ausrüstung ist wirtschaftlich nicht tragbar. Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt jedoch die Rückgewinnung der Hauptmenge des Lösungsmittels des Verfahrens aus dem Abgasstrom in einer Weise, daß ein glatter, kontinuierlicher Verfahrensablauf gewährleistet ist. Stärkere Schwankungen des Abgasstromes verursachen in der Verfahrensweise dieses Lösungsmittelsrückgewinnungssystems nur eine sehr geringe oder überhaupt keine Störung.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Kohlenwasserstoffkomponente aus dem Abgasstrom einer Olefinpolymerisation durch Absorption dadurch Verfahren zur Rückgewinnung einer
Kohlenwasserstoffkomponente aus dem
Abgasstrom einer Olefinpolymerisation

Anmelder:

Phillips Petroleum Company, Bartlesville, OkIa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. F. Zumstein, Dr. E. Assmann

und Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte,

8000 München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

John Jeffery Moon, Bartlesville, OkIa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. September 1958
(759 355)

zurückgewonnen, daß bei schwankender Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstromes diesem ein Teil mit nahezu konstanter Strömungsgeschwindigkeit entnommen und der Absorptionszone zugeführt wird und daß die Strömungsgeschwindigkeit dieses entnommenen Teiles bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstromes dadurch konstant gehalten wird, daß Abgas, aus dem die Kohlenwasserstoffkomponente praktisch entfernt worden ist, in die Absorptionszone zurückgeleitet wird.

Da eine im wesentlichen konstante Menge Abgas des Abgasstromes durch die Absorptionsanlage geleitet wird, so wird die Absorptionskolonne unter konstanten Bedingungen betrieben. Das im wesentlichen lösungsmittelfreie Abgas, das der Absorptionsanlage entnommen wird und bei genügend großer Abgasströmungsgeschwindigkeit nicht wieder in die Absorptionskolonne zurückgeleitet zu werden braucht, wird zum Abgasstrom zurückgeleitet und im allgemeinen in üblicher Weise durch Verbrennen in einer entfernt installierten Verbrennungsanlage beseitigt. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Hauptabgasleitung und eine Absorptionskolonne enthalten, die an ihrem Boden und an ihrem oberen Ende mit der Hauptabgasleitung durch eine erste bzw. zweite Leitung verbunden ist. In der ersten Leitung befindet

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sich ein Gebläse zur Erzeugung des Drucks, der zum stellte Fließschema verwiesen. Hierin bedeutet die Durchtreiben des Abgases durch die Absorptions- Leitung 10 die Abgasleitung der Fabrikationsanlage, kolonne erforderlich, ist. Das den Absorber be- die in die Trennanlage 11 führt, in der mitgerissenes schickende Gebläse hat vorzugsweise eine Kapazität, Wasser und Lösungsmittel (in dem Fließschema die dem durchschnittlichen Gasstrom durch die 5 Gyclohexan) entfernt werden. Die Leitung 10 ist Hauptleitung entspricht. Falls größere Gasmengen durdh mehrere Kopf stücke mit den Druckentlasturigswegen Störungen der Fabrikationsanlage anfallen, leitungen verschiedener Teile der FabrikationsanTage wird der überschüssige ,Abgasstrom zu der Verbren- verbunden. Es ist üblich, den Abgasstrom zwecks nungsanlage umgeleitet. Liegen die Fließgeschwindig- "Verbrennung zu einer entfernt installierten Verbrenkeiten in der, Hauptleitung unterhalb der Gebläse- io nungsanlage zu leiten. Eine Aufarbeitung zur Wiederkapazität, so bezieht das Gebläse zusätzliche Be- gewinnung der wertvollen Bestandteile des Abgases schickungsmengen aus der Überkopfleitung des wurde nämlich bisher als wirtschaftlich nicht gerecht-Absorbers, die in die Hauptleitung durch die zweite fertigt angesehen. Mitgerissenes, flüssiges Cyclohexan

Leitung eintritt. _r und^ Wasser_teennen_j5ich durch das spezifische Ge-

Verfahrensverdünnungsmittel, die erfindungsgemäß 15 wicht im unteren Teil der Trennanlage Il und werzurückgewonnen werden können, sind Kohlenwasser- den durch die Leitungen 12 bzw. 13 entfernt,
stoffe mit 3 bis 12, vorzugsweise mit wenigstens Der Abgasstrom gelangt von der Trenntrommel 11

5 Kohlenstoffatomen pro Molekül, beispielsweise in die Leitung 14. Hier teilt sich der Strom. Das über-Pentan, Isopentan, Benzol, Toluol, Isooctan, Cyclo- schüssige Gas fließt durch die Leitungen 16 und 17 hexan, Methylcyclohexan, Decan oder Dodecan. 20 zur Verbrennungsanlage. Das Abgas, aus dem Lö-Derartige Lösungsmittel, die beispielsweise Aroma- sungsmittel gewonnen werden soll, gelangt aus der ten, Paraffine oder Cycloparaffine sein können, sind Leitung 14 durch die Leitung 18 mittels des Gebläses brauchbar als Verfahrensverdünnungs- oder Lösungs- 19 in die Absorptionskolonne 20. Die vom Gebläse mittel bei verschiedenen Verfahren, wie der Extrak- 19 in die Absorptionskolonne geleitete Abgasmenge tion von Pflanzenölen aus Sojabohnen, bei der Ent- 25 ist im wesentlichen konstant. In der Absorptionswachsung von Schmieröl, bei der Polymerisation von kolonne wird das Abgas kontinuierlich im Gegen-Butadien, der Hydrierung von Polybutadien und ins- strom mit mineralischem Sperröl kontaktiert, das in besondere bei der Polymerisation von Olefinen. Das die Kolonne durch Leitung 21 gelangt. Das Cyclo-Abgas aus einer Äthylenpolymerisationsanlage, das hexan wird im mineralischen Sperröl absorbiert, das im allgemeinen Methan, Äthan, Äthylen und etwas 30 vom Boden der Kolonne 20 durch Leitung 22 abge-Luft enthält, ist im allgemeinen auch mit Wasser zogen wird und mittels der Pumpe 23 durch den und Lösungsmittel gesättigt. Falls Cyclohexan das Wärmeaustauscher 24 gedrückt wird. Das mit Cyclo-Verfahrenslösungsmittel ist, kann ein gesättigter hexan angereicherte Öl fließt durch die Leitung 26, Abgasstrom sogar bis ungefähr 50 Gewichtsprozent Erhitzer 27 und Leitung 28 in die Abstreifkolonne Cyclohexan enthalten. 35 29. In der Kolonne 29 wird das mineralische Sperröl

Das vorliegende Verfahren eignet sich in aus- einer Wasserdampfdestillation unterworfen, um das gezeichneter Weise für die Rückgewinnung von Cyclohexan zu entfernen. Der Wasserdampf gelangt Cyclohexan aus dem Abgasstrom. in die Kolonne durch die Leitung 30, die Cyclö-

In technischen Anlagen kann der Gesamtabgas- hexan- und Wasserdämpfe verlassen die Kolonne strom, der in verschiedenen, beispielsweise mit Um- 40 oben durch die Leitung 31. Diese Dämpfe werden im setzungsgefäßen, Filtern, Wärmeaustauschern und Wärmeaustauscher 32 kondensiert und das Konden-Abdampfbehältern verbundenen Druckablaßkopf- ' _sat j_m Kessel 33 gesammelt, wo auf Grund des spezistücken gesammelt wurde, beträchtlich schwanken, fischen Gewichts eine Trennung zwischen Wasser beispielsweise zwischen 28 und 1420 m^s/Stunde. _Und Cyclohexan vor sich geht. Wasser wird durch Extrem hohe Fließgeschwindigkeiten des Abgases 45 Leitung 34 und Cyclohexan durch Leitung 36 zur sind üblicherweise nicht von langer Dauer. Sie wer- Pumpe 37 abgezogen. Ein Teil des Cyclohexans wird den im allgemeinen durch Störungen in der Fabrika- _zur Abstreifkolonne 29 durch Leitung 38 zurückgetionsanlage, beispielsweise durch Verstopfen eines führt, der Rest wird als zurückgewonnenes Lösungs-Wärmeaustauschers oder eines Filters oder durch mittel abgezogen und gelangt durch die Leitung 39 Verlust der Temperaturregelung in einem Um- 50 _zum Lagerungsgefäß. Das an Lösungsmittel arme setzungsgefäß, vermascht. Da es nicht möglich ist, mineralische Sperröl wird von der Abstreifkolonne ein Lösungsmittelwiedergewinnungssystem für maxi- 29 durch Leitung 40 abgezogen und mittels Pumpe male Strömungsgeschwindigkeiten zu erstellen, so 41 über Leitung 42 durch den Wärmeaustauscher 24 soll das erfindungsgemäße Verfahren so verwendet getrieben, in dem das Öl durch indirekten Wärmewerden, daß eine kontinuierliche, glatte Gewinnung 55 austausch mit dem lösungsmittelreichen Absorpdes Lösungsmittels möglich wird, auch wenn der tionsöl der Kolonne 20 gekühlt wird. Das lösungs-Abgasstrom beträchtlich schwankt. mittelarme Öl wird im Wärmeaustauscher 43 weiter-

AIs Absorptionsöl bei dem erfindungsgemäßen gekühlt und gelangt in den Phasentrenner 44, in dem Verfahren wird vorzugsweise ein mineralisches etwa im Sperröl vorhandenes Wasser abgetrennt wer-Sperröl verwendet, das ein Molekulargewicht von an- 60 den kann, das durch Leitung 46 abgezogen und vernähernd 100 bis 250 besitzt und im allgemeinen worfen wird. Das lösungsmittelarme mineralische zwischen annähernd 205 und 315° C siedet. Zur Sperröl fließt mittels Pumpe 48 durch die Leitung Herabsetzung der Temperatur bei der Absorption 47 und wird durch Leitung 21 in die Absorptionskönnen etwas leichtere Öle verwendet werden. Die kolonne 20 zurückgeleitet. Das Abgas aus der AbTemperatur der Absorptionsanlage wird üblicher- 6₅ sorptioriskolonne 20, aus dem das meiste Cyclohexan weise auf ungefähr 25 bis 65° C. gehalten. entfernt worden ist, fließt zum oberen Ende der Ko-

Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen lonne durch die Leitung 49 in den Trenner 50, in Verfahrens wird auf das in der Zeichnung darge- dem mitgerissenes mineralisches Sperröl entfernt und

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durch Leitung 51 in den Phasentrenner 44 fließt. Das aufgearbeitete Abgas gelangt durch die Leitung 52 in die Leitung 17, durch die es zur Verbrennungsanlage geführt wird.

In der Leitung 14 auftretende starke Abgasströme, die die Kapazität des Gebläses 19 übersteigen, werden um die Absorptionskolonne 20 durch Leitungen 16 und 17 herumgeleitet. Der Absorber 20 kann daher im wesentlichen konstant mit gleichmäßigem Gasstrom betrieben werden. Falls der Gasstrom in Leitung 14 unter die durch Leitung 18 konstant abgezogene Gasmenge sinkt, wird das Abgas, das in die Hauptleitung durch Leitung 52 wieder eintritt, durch Leitung 16 zurückgeführt, um die erforderliche Gasmenge zu erreichen. Dadurch, daß die Leitung 16 offengehalten wird, so daß das Abgas in jeder Richtung fließen kann, kann je nach der in Leitung 14 jeweils anfallenden Gasmenge ein reibungsloser Betrieb der Absorptionskolonne gewährleistet werden, ohne daß es erforderlich wäre, die Anlage zu groß zu bauen oder mehrere Absorber nebeneinander anzubringen.

Beispiel

Abgas aus einer Äthylenpolymerisationsanlage wird durch die Trennanlage 11 mit einer Geschwindigkeit geleitet, die im allgemeinen annähernd 1.29 nrVStunde oder 6011 kg/Tag beträgt, jedoch von

28 bis 1420 m³/Stunde schwankt. Unter normalen Bedingungen beträgt der Druck in der Trennanlage 11 0,035 atü und die Temperatur 41° C. 425 m³/ Stunde Abgas fließen durch das Gebläse 19 in die Absorptionskolonne 20, die bei 52⁰C und 0,07 atü Druck betrieben wird. Mineralisches Sperröl mit einer Temperatur von 41° C und in einer Menge von 49 586 kg/Tag fließt oben in die Absorptionskolonne 20, angereichertes Öl wird in einer Menge von 52 344 kg/Tag am Boden des Absorbers entfernt. Das öl gelangt in die Abstreifkolonne 29, nachdem es in den Wärmeaustauschern 24 und 27 auf 175° C erhitzt worden ist. Das Cyclohexan wird in Kolonne

29 einer Wasserdampfdestillation unterworfen. Die Kolonne arbeitet bei 1,05 atü und 164° C. Cyclohexan und Wasser werden im Kondensor 32 kondensiert. 15 l/Minute Cyclohexan werden durch Leirung 38 mitgeführt, während 2762 kg/Tag Cyclohexan als wiedergewonnenes Lösungsmittel durch Leitung 39 abgezogen werden. Heißes, lösungsmittelarmes Öl wird durch Leitung 40 abgezogen und in den Wärmeaustauschern 24 und 43 auf 41° C gekühlt. Das Abgas verläßt die Absorptionskolonne 20 durch Leitung 49 und gelangt in die Trennanlage 50 bei ungefähr 0,035 atü und 41° C. Der Druckabfall im Trenner beträgt ungefähr 0,035 atü.

Der im Fließschema wiedergegebenen Anordnung kann das Gebläse 19 der Absorptionskolonne eine konstante Menge Abgas zuführen. Die offene Leitung 16, die die Leitungen 52 und 17 mit den Leitungen 14 und 18 verbindet, gewährleistet, daß das Gebläse 19 zu jeder Zeit mit einer konstanten Abgasmenge versorgt wird. Dies wird ohne Verwendung von Kontrollventilen, Strömungsregulatoren oder Druckkontrollen, die Fehlerquellen darstellen können, erzielt. Die Einfachheit des Systems macht die Lösungsmittelwiedergewinnung sehr zuverlässig und wirtschaftlich gerechtfertigt bei vielen Verfahren, in denen sonst das Lösungsmittel verlorengeht.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Rückgewinnung einer Kohlenwasserstoffkomponente, insbesondere von Cyclohexan aus dem Abgasstrom einer Olefmpolymerisation durch Absorption, dadurch gekennzeichnet, daß bei schwankender Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstromes diesem ein Teil mit nahezu konstanter Strömungsgeschwindigkeit entnommen und der Absorptionszone zugeführt wird und daß die Strömungsgeschwindigkeit dieses entnommenen Teiles bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstromes dadurch konstant gehalten wird, daß Abgas, aus dem die Kohlenwasserstoffkomponente praktisch entfernt worden ist, in die Absorptionszone zurückgeleitet wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Ulimanns Encyclopädie der technischen Chemie, Bd. 1 (1951), S. 389 bis 409;
   Ind. Eng. Chem., 41 (1944), S. 12 bis 15.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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