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Aug 2022
Entfernung von Aromaten aus Ölfraktionen
Bei der Verarbeitung von Erdöl treten u.a. Vakuumdestillate und entasphaltierte Öle (DAO) auf. Diese können zu hochwertigen Grundölen weiterverarbeitet werden.
Der erste Schritt ist die Entfernung von Aromaten durch Extraktion, wobei sogenannte Distillate Aromatic Extracts (DAE) und Residual Aromatic Extracts (RAE) anfallen. DAE und RAE sind wichtige Prozessöle, die bei der Herstellung von Gummiprodukten (Reifen, Schläuche, Bodenbeläge) verwendet werden.
Die in DAE und RAE enthaltenen polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) werden inzwischen als stark gesundheitsschädlich eingestuft.
Die EU-Richtlinie 2005/69/EG begrenzt den zulässigen Grenzwert für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Die Grenzwerte liegen für Benzo(a)pyren unter 1 mg/kg und für die Gesamtmenge an PKA unter 10 mg/kg.
Um diese Grenzwerte zu unterschreiten, werden DAE und RAE durch einen Extraktionsschritt weiter behandelt. Die so gewonnenen Extrakte werden als Treated Distillate Aromatic Extracts (TDAE) und Treated Residual Aromatic Extract (TRAE) bezeichnet.
Der Markt für TDAE und TRAE wächst stark, während jener für DAE und RAE rückläufig ist.
Eine mögliche technische Lösung für die extraktive Abtrennung von Aromaten ist die Asymmetrische Drehscheiben-Extraktionssäule (ARDC) von Technoforce Solutions. Hierbei werden mehrere hintereinander geschaltete Misch- und Absetzbehälter einer konventionellen Extraktion (siehe Abb. 2) auf eine Extraktionskolonne übertragen.
Figure 2: Conventional arrangement of three mixers/settlers
Abbildung 3: Struktur des ARDC
Die ARDC besteht aus einer Achse mit rotierenden Scheiben, die für die Durchmischung von Feed und Lösungsmittel sorgen, und strömungsberuhigten Absetzzonen, in denen sich Raffinat und Extrakt trennen können. Die separate Absetzzone der ARDC hat deutliche Vorteile auch gegenüber symmetrisch aufgebauten konventionellen Rotationsextraktoren. Die Trennung ist wesentlich kontrollierter und damit effektiver, da unerwünschte Strömungsmitrisse vermieden werden.
Eine asymmetrische Drehscheiben-Extraktionssäule mit einer Reihe von Misch- und Absetzzonen verfügt über 4 bis 6 theoretische Trennstufen. Der Name leitet sich von der außermittigen Drehachse der Mischzone ab.
Für die Entfernung von Aromaten aus den DAE werden Furfural oder NMP als Lösungsmittel verwendet. Während NMP höhere Prozesstemperaturen verträgt, ist die mögliche Prozesstemperatur für Furfural aufgrund des höheren Partialdrucks begrenzt. Furfural hat jedoch eine höhere Selektivität gegenüber Monoaromaten als NMP und kann daher in einem geringeren Verhältnis Lösemittel/Feed verwendet werden. Die verfahrensrelevanten Daten werden im Vorfeld durch Pilotierung in Pilotanlagen der Technoforce Solutions ermittelt.
Abbildung 4 zeigt die Absetzzonen in einer Glaskolonne, die zur Einstellung der Strömungsverhältnisse genutzt wird.
Abbildung 5 zeigt eine der Pilotierungsanlagen.
Selbst bei niedrigeren Temperaturen kann die Entfernung von Aromaten auf Werte weit unter den von der EU-Richtlinie 2005/69/EG geforderten Werten erreicht werden, indem eine gute TDA-Ausbeute erzielt wird.
Technoforce hat bereits mehr als 60 ARDC-Anlagen für die Petrochemie, Feinchemie, Pharma und andere Industriezweige entwickelt und gebaut. Technoforce Solutions bietet darüber hinaus auch andere Extraktionstechnologien wie Kurzwegdestillation, Dünnschichtverdampfung und -trocknung mit Rührwerk, Fallfilm-, Steigfilm- und Zwangsumlaufverdampfung sowie Flüssig-Flüssig-Extraktion und Kristallisation.