DK172906B1 - Fremgangsmåde til fjernelse af korrosive bestanddele fra en fluidastrøm - Google Patents

Description

- i - DK 172906 B1

Den foreliggende opfindelse angår fjernelse af korrosive bestanddele fra en fluidastrøm ved ekstraktion af strømmen med et ekstraktionsmiddel ved forhøjet temperatur.

Fjernelse af korrosive forbindelser fra fluida gennemføres i industrien typisk ved absorption af forbindelser i et ekstraktionsmiddel. For at undgå alvorlige korrosionsproblemer og for at forlænge levetiden anvendes udstyr i disse processer som almindeligvis er beskyttet ved foring med korrosionsmodstandsdygtige materialer.

Foringsmaterialer, der hyppigt anvendes i ekstraktionskedler, er vitrøse glasarter eller polymere materialer, såsom teflon, PFA, PVDF og lignende materialer.

Selvom disse materialer er i stand til at modstå korrosion ved høje driftstemperaturer, opstår der hyppigt problemer, når korrosive forbindelser trænger gennem foringsmaterialerne til de omkringliggende stålvægge i udstyret.

Reaktionsbeholdere til ekstraktionsprocesser, der udelukkende er fremstillet af foringsmaterialer uden stabiliserende stålvægge, er ikke tilstrækkeligt mekanisk stabile til at modstå driftstrykket, der typisk anvendes ved industrielle ekstraktionsmetoder.

Som følge deraf kræves ved behandling af korrosive fluida dyre legeringer til procesudstyr og rørføring.

Det er således formålet med opfindelsen at tilvejebringe en fremgangsmåde til fjernelse af korrosive forbindelser fra en fluidastrøm ved hvilken fremgangsmåde kontakt mellem de korrosive forbindelser og stålkonstruktionsmaterialet i en reaktionsbeholder undgås ved høje temperaturer, som ellers forårsager alvorlig korrosion i konstruktionsmaterialet.

Fra EP offentliggørelsesskrift nr. 711.594 kendes en beholder og en fremgangsmåde til fjernelse af korrosive forbindelser fra et medie, hvor man anvender to beholdere *

S

DK 172906 B1 - 2 -i ✓ anbragt indeni hinanden. Den indre beholder er lavet af et ikke-korroderbart materiale og har ind- og udløbsrør til mediet indeholdende de korrosive forbindelser samt et absorptionsmedie.

Mellem de to beholdere flyder en ikke-korrosiv = væske. Denne væske kan opfange de gennem inderbeholderen diffunderede korrosive forbindelser.

En væsentlig ulempe ved denne kendte beholder og fremgangsmåde er, at den indre beholder er lukket ved udløbsenden og at der kræves et højere tryk i mediet, der befinder sig mellem de to beholdere i forhold til trykket af mediet i inderbeholderen.

Den foreliggende opfindelse angår således en fremgangsmåde til fjernelse af korrosive forbindelser i en fluidastrøm, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved at man i en ekstraktionsbeholder med et ydre stålrør og et indre rør af et korrosionsmodstandsdygtigt materiale med åben indløbsende og en åben udløbsende og koaksialt anbragt i indbyrdes afstand i det mindste i toppen af det ydre rør ved indløbsenden af det indre rør ved forhøjede temperaturer introducerer fluidastrømmen og et ekstraktionsmiddel og i den blandede strøm af fluidet og ekstraktionsmidlet udfører ekstraktionen af de korrosive bestanddele; i et ringformet rum mellem væggen af det ydre og det indre rør introducerer en skalstrøm af et ikke-korrosivt fluidum og herved absorberer mængder af de korrosive bestanddele, der diffunderer gennem den indre rørs væg i skalstrømmen; sender skalstrømmen til bunddelen af det ydre rør; ved udløbsenden af det indre rør køler den blandede strøm ved at man i strømmen introducerer en del af en kølet , | effluentstrøm, som udledes fra bunddelen af det ydre rør og som er blevet kølet i et efterfølgende køletrin; ψ DK 172906 B1 - 3 - sender den kølede strøm til bunddelen af det ydre rør og kombinerer strømmen med skalstrømmen; fra bunddelen af det ydre rør udleder en effluent-strøm af den kombinerede kølestrøm og skalstrøm og køler effluentstrømmen; og fra den resterende portion af den kølede efflu-entstrøm genvinder en ekstraheret fluidastrøm ved faseseparation af den resterende effluentstrømportion.

I det følgende illustreres forskellige træk ved opfindelsen mere detaljeret under henvisning til tegningen, hvor figuren viser et simplificeret strømbillede af en specifik udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fjernelse af sure korrosive forbindelser i en produktstrøm fra syrekatalyseret alkylering af carbonhydri-der.

Under fjernelse af syren i carbonhydridstrømmen ved ekstraktion med varmt vand eller vandige syreopløsninger forårsages et korrosionsangreb af vandig syre på ståludstyr, som korroderer ved forhøjede temperaturer. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det muligt at undgå direkte fysisk kontakt mellem det varme korrosive medium og kontaktbeholderens konstruktionsmateriale.

Syre, der findes som syreopløsning eller som syrederivater, såsom estere i udløbsstrømmen fra syrekatalyserede carbonhydridomdannelsesproceser, eksempelvis iso-butanalkylering, kan fjernes ved vask med vand. Vaskeffektiviteten øges, når processen gennemføres ved forhøjede temperaturer (50-200°C). Imidlertid virker den fortyndede vandige syre, der dannes ved ekstraktionen mere korrosiv på konstruktionstål, når temperaturen øges. Dette nødvendiggør ved konventionelle processer anvendelse af dyre legeringer til udstyr og rørføringer.

m

V

DK 172906 B1 - 4 -

Som vist i figuren sendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen en varm syreholdig carbonhydridstrøm til et fast leje 2 anbragt i et inderrør 4. Vand tilsættes gennem en fordeler 6 til strømmen i lejet. Efter passage gennem lejet blandes den varme strøm med en kølestrøm 8 på en sådan måde, at den blandede carbonhydrid og fortyndede vandige syrestrøm køles kraftigt, før strømmen forlader den del af lejet 2, som er omgivet af det indre rør. Kølestrømmen kan være en kølet udløbsstrøm fra samme beholder. På denne måde køles den blandede strøm, før denne kommer i kontakt med det stålrør 10, som omgiver det indre rør. En fortyndet vandig syre fraskilles fra den kølede og vaskede carbonhydridstrøm og en lille i alt væsentlig syrefri sidestrøm anvendes til at skylle ringrummet 12 mellem det ^ indre rør og stålvæggene af det ydre rør. Herved fjernes korrosive forbindelser, der diffunderer gennem det indre rør. Endvidere forhindres strømmen, der forlader den åbne udløbsende af det indre rør, i at strømme tilbage langs ydersiden af det indre rør til det varme område i beholderen, hvilket ellers ville forårsage korrosion.

En strøm, som indeholder et reagens, som mindsker strømmens korrosionsevne, kan endvidere sættes til denne strøm enten som et alternativ til kølingen ved tilsætning til kølestrømmen, eller som en yderligere foranstaltning for yderligere at nedsætte strømmens korrosionsevne. I det tilfælde, hvor man fjerner sure bestanddele fra en carbonhydridprocesstrøm ved vask med vand, kan reagenset være et basisk materiale, som neutraliserer syren.

Eksempel 1

Indvirkning af temperaturen på fjernelse af tri-fluormethansulfonsyre fra alkylatproduktet.

" ·» - 1 DK 172906 B1 - 5 -

Den eksperimentelle opstilling er som vist i figuren. Alkylatprodukt med et indhold af trifluormethan-sulfonsyre på 33 ppm (w/w) blev fremstillet ved isobutanal-kylering under anvendelse af trifluormethansulfonsyre som katalysator som beskrevet i US patent nr. 5.220.095 og US patent nr. 5.245.100. Råproduktet blev blandet med vand i et forhold på ca. 1/1 og sendt gennem et 1/8" Hasteloy stålrør dyppet i et oliebad (fortrængt volumen udgør ca. 6 ml), og herefter sendt gennem et kølevandbad, før strømmen passerer gennem en reduktionsventil, der anvendes til at styre trykket. Trykket blev holdt på 15-20 bar. Reaktionsbetingelserne samt syreindholdet (TfOH), der fandtes i alkylatproduktet efter behandling, er opstillet i tabel 1 nedenfor.

Tabel 1 ===== — : ==as=

Temp Opholds-tid TfOH i TfOH

minutter produkt fjernelse ________ppm (w/w)__V_ 100__2j_4__7__78_ 140__2j_5__2j_6__92_ 160__2JL2__3_;_2__90_ 160__2.4__1J__96_ 177__2^4__(K4__99_ 1 195 2.5 <0.3 >99

Eksempel 2

Temperaturafhængighed af korrosionshastigheder.

Prøver af 316 L rustfrit stålrør vejes og dyppes i fortyndet vandig trifluormethansulfonsyre ved forskellige temperaturer i området 25-150°C i et tidsrum på 5 til 7 dage. Efter denne tid blev hvert stålstykke vasket med * i - 6 " DK 172906 B1 j 4 i vand, tørret og vejet igen. Vægttabet blev omsat til en korrosionshastighed under antagelse af, at der forekommer jævn korrosion på hele overfladen af prøverne.

De følgende korrosionshastigheder blev fundet for 316 L stål.

Tabel 2

Medium Temperatur Korrosions- °C hastigheder ____mm/år_| _5% CF,50,H i H20__25__0,005_ _3% CF,S0,H i Η,Ο__103__0_J5_ 5% CF,S03H i H20 155 5.7

1 I

* "T

ψ

Claims (3)

1. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at = fluidastrømmen omfatter en produktstrøm fra syrekatalyseret alkylering af carbonhydrider og at de korrosive bestanddele omfatter en sur alkyleringskatalysator.
2. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skalstrømmen opnås ved recirkulation af en del af den ekstraherede fluidastrøm.
3. 4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at - 15 det indre rør er forsynet med et fast leje af fyldlegemer. m f 1 « n i li *· r