DD226587A5 - Verfahren zur gewinnung von verdampfbaren oelen aus dem rueckstand der hydrierung von schwer- oder schwerstoelen, bitumen, teer und dergl. - Google Patents

Abstract

Bei diesem Verfahren zur Gewinnung von verdampfbaren Oelen aus dem Rueckstand der Hydrierung von Schwer- oder Schwerstoelen, Bitumen, Teer, Oelen aus Oelschiefer oder Teersand u. dgl. wird eine Vakuumdestillation bei Druecken von 0,01 bis 0,6 bar angewendet. Zwecks verbesserter verfahrenstechnischer Durchfuehrung der Vakuumdestillation derartiger Hydrierrueckstaende wird der Hydrierrueckstand in einer ein- oder mehrwelligen Schneckenmaschine einer Destillation unter vermindertem Druck unterworfen.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von verdampften Ölen aus dem Rückstand der Hydrierung von Schweroder Schwerstölen, Bitumen, Teer, Ölen aus Ölschiefer oder Teersand und dergl. durch Vakuumdestillation.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Hydrierung von Schwer- und Schwerstölen, Bitumen, Teer, Ölen aus Ölschiefer oder Teersand und dergl. sind Verfahren bekannt, bei denen diese Einsatzstoffe bei Temperaturen von 250 bis 550⁰C, vorzugsweise 350 bis 490⁰C und Drücken von 50 bis 700 bar, vorzugsweise 100 bis 350 bar, gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren hydriert werden. Durch die Hydrierung dieser bei Normaldruck hochsiedenden Einsatzstoffe werden neben gasförmigen Kohlenwasserstoffen und bei Raumtemperatur zähviskosen bzw. festen Hydrierrückständen insbesondere niedriger siedende Flüssigprodukte des Benzin- und Mittelölsiedebereiches als Produkte erzeugt (s. W. Krönig, „Die katalytische Hydrierung von Kohlen, Teeren und Mineralölen", Springer Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg 1950, insbesondere S. 77 bis 91).

Die entsprechenden Technologien wurden in den Jahren 1920 bis 1965 zur technischen Reife entwickelt und eingesetzt. Das Basisverfahren war die Hydriertechnologie nach BERGIUS-PIER. Aufbauend auf dieses Verfahren wurden in neuerer Zeit spezielle Technologien entwickelt und im Pilotanlagen- bzw. großtechnischen Maßstab angewandt. Als neuere Entwicklungen •sind insbesondere die H-OIL-Technologie, das LC-FINING sowie das VEBA COMBI CRACKING-Verfahren (VCC) zu nennen (s. u.a. R.M.Eccles, „Recent Technical Advances in H-OIL Upgrading of Heavy Crudes", Proc, Vol. II, 2nd World Congress of Chemical Engineering, 1981, S. 520 bis 537); U.Graeser, K. Niemann, „Proven hydrogenation processes for upgrading residua being revived in Germany", Oil and Gas J., 22. März 1982, S. 121,122,125-127).

Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß die Abtrennung der Hydrierrückstände von den gasförmigen bzw. kondensierbaren Produkten in Heißabscheidern erfolgt, wobei die Phasenseparierung unter Reaktionsdruck bei Reaktionstemperatur bzw. wenig darunter liegenden Temperaturen durchgeführt wird. Schwierigkeiten bietet dabei die Aufarbeitung der Hydrierrückstände. Diese enthalten neben Feststoffen wie z. B. Katalysatoren und nicht verdampfbaren flüssigen oder pastösen Bestandteilen wie z. B. Asphaltene wertvolle verdampfbare Produktöle, deren Abtrennung aus wirtschaftlichen Gründen zwingend ist.

Zur Abtrennung dieser verdampfbaren Ölbeimengungen wurden verschiedene Verfahren wie Filtration, Schleudern, Vakuumdestillation usw. angewandt. Die dabei gewonnenen Öle im Siedebereich des Vakuumgasöls werden z. B. durch weitere Hydrierung in marktfähige, niedriger siedende Produkte überführt. Allerdings enthalten die durch Filtration bzw. Schleudern abgetrennten Ölmengen z.T. erhebliche Beimengungen an schwerhydrierbaren öllöslichen hochmolekularen Stoffen wie z. B. Asphaltenen, die eine weitere hydrierende Aufarbeitung ungünstig beeinflussen bzw. deren Abbau verschärfte Hydrierbedingungen erfordert.

Die vorgenannten Schwierigkeiten werden durch Einsatz der Vakuumdestillation überwunden. Die durch Vakuumdestillation gewonnenen Öle können unter verhältnismäßig milden Bedingungen zu höherwertigen Produkten aufhydriert werden. Die verfahrenstechnische Durchführung der Vakuumdestillation derartiger Hydrierrückstände ist zwar bekannt, doch wirft die Handhabung des Vakuumrückstandes erhebliche Probleme auf. Insbesondere gestaltet sich das Austragen aus der Vakuumkolonne sowie der Transport zur Weiterverarbeitung aufgrund der hohen Zähigkeit des Vakuumrückstandes äußerst schwierig.

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Weiterhin bekannt sind ein- oder mehrwelüge Schneckenmaschinen mit Gas- oder Dampfabführung, z. B. aus den US-PSen 1156096 und 2615199. Sie wurden jedoch bisher trotz der Schwierigkeiten, die schon bei der Verarbeitung der Hydrierrückstände von Kohle in den 30er und 40er Jahren dieses Jahrhunderts auftraten, nicht zur Ölgewinnung aus Hydrierrückständen, sondern z.B. zur Entfernung von Gasen oder Monomeren-Dämpfen aus Kunststoffen eingesetzt (s. M.Herrmann „Schneckenmaschinen in der Verfahrenstechnik", Berlin/Heidelberg/New York 1972). In der Kunststoffindustrie stellt die Schneckenmaschine somit einen Teil des Polymerisationsreaktors dar, wobei über die Monomerenentfernung in der Vakuumzone ein Abbruch der Polymerisationsreaktion herbeigeführt wird, wohingegen im Fall der Hydrierung vorgenannte Einsatzstoffe die Feststoffanreicherung im Hydrierrückstand zielführend ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Gewinnung von verdampfbären Ölen aus Hydrierungsrückständen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwierigkeiten der bekannten Verfahren durch die Verwendung von Schneckenmaschinen zu überwinden.

Erfindungsgemäß wird der Rückstand der Hydrierung von Schwer- oder Schwerstölen, Bitumen, Teer, Schieferölen und dergl.

in einer ein- oder mehrwelligen Schneckenmaschine einer Destillation unter vermindertem Druck unterworfen. Der während der Destillation ständig seine Viskosität erhöhende Hydrierrückstand wird durch die Schnecke laufend umgewälzt und dabei

durch die Öestillationszone der Schneckenmaschine geführt, so daß ihm die verdampfbaren Bestandteile entzogen werden.

Bei der Destillation des Hydrierrückstandes in der ein- oder mehrwelligen Schneckenmaschine werden insbesondere Drücke von 0,01 bis 0,6 bar, vorzugsweise 0,02 bis 0,1 bar angewandt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung fällt über die Länge der Schneckenmaschine vom Eintritt des Hydrierabschlammes zu dessen Austritt der Druck von 0,6, vorzugsweise 0,1 bar auf 0,01, vorzugsweise 0,02 bar ab. Diese Maßnahme verringert die Gefahr von Störungen des Destillationsvorganges in der Schneckenmaschine.

Die Destillation des Hydrierrückstandes in der Schneckenmaschine erfolgt insbesondere bei Temperaturen von 200 bis 400°C, vorzugsweise 250 bis 350°C. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung steigt über die Länge der Schneckenmaschine.

vom Eintritt zum Austritt des Hydrierrückstandes die Temperatur von 200⁰C, vorzugsweise 250°C auf 400⁰C, vorzugsweise 350⁰C an. Hierdurch wird die Zeit, während der Hydrierrückstand hohe, Veränderungen begünstigende Temperaturen annimmt, verkürzt und die weitere Verarbeitung des von den flüchtigen Bestandteilen befreiten Rückstandes erleichtert. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Rückstände bis zu einer Endviskosität von etwa 2000 mPas (250⁰C) bei der Destillatabtrennung gehandhabt werden.

Die gasförmig aus der Schneckenmaschine abgezogenen Öle werden zweckmäßigerweise mit den übrigen Hydrieröien, z. B.

den die Heißabscheider gasförmig verlassenden Hydrierprodukte vereinigt und zusammen mit diesen der Weiterbehandlung,

z. B. einer Hydrierung unterworfen. Das nicht verdampfte Gut kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung aus der Schneckenmaschine in eine Kühl- oder Granuliervorrichtung eingebracht werden, wo es verfestigt wird. Das in dieser Form lager- und transportfähige Gut kann z. B. als Brennmaterial oder als Einsatzprodukt einer Vergasungsanlage verwendet werden.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung wird das nicht verdampfte Gut in der Schneckenmaschine nach der Destillation auf höhere Temperaturen, vorzugsweise 350 bis 600⁰C erhitzt und bei dieser Temperatur, insbesondere bei Atmosphärendruck oder auch bei einem darunter liegenden Druck geschwelt. Zweckmäßigerweise besitzt die Schneckenmaschine hierfür neben der Destillierzone eine Schwelzone, in die der Hydrierrückstand nach Durchlaufen der ersteren durch die Schnecken gefördert

Die entstehenden Schweldämpfe werden getrennt von den Öldämpfen abgezogen. Der anfallende Koks schließlich kann z. B.

als Brennmaterial eingesetzt werden. ,_

Besonders günstig ist es, das in der SchneckenmaschTne nicht verdampfte Gut nach der Destillation weiter zu verdichten und direkt in einen Vergasungsreaktor einzubringen, in dem z. B. über Synthesegas der für die Hydrierung der Einsatzprodukte des Hydrierverfahrens notwendige Wasserstoff gewonnen wird. Zweckmäßigerweise besitzt die Schneckenmaschine hierfür neben der Destillierzone eine Verdichtungszone verbunden mit einem Direkteintragsystem in einen Vergasungsreaktor.

Das vorliegende Verfahren ist geeignet zur Verarbeitung sämtlicher Hydrierrückstände, die bei Hochdruckhydrierprozessen von Schwer- oder Schwerstölen, Bitumen, Teer, Ölen aus Ölschiefer oder Teersand und dergleichen anfallen, bei denen der Einsatzstoff mit Hydrierwasserstoff und ggfls. in Gegenwart eines Katalysators bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur umgesetzt wird, beispielsweise nach dem sogenannten Bergius-Pier-Verfahren.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels erläutert. Die beiliegende Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Der Rückstand der Vakuumdestillation eines venezolanischen Rohöles mit einem Siedebeginn von oberhalb 325⁰C wurde in einer Hydrieranlage, die im wesentlichen auf Basis eines weiterentwickelten Bergius-Pier-Verfahrens arbeitet, bei 300 bar und 450⁰C unter Zusatz eines anorganischen Katalysatorsystems sowie unter Zugabe von Wasserstoff hydriert und über Leitung 1 einem Heißabscheider 2 zugeführt, in welchem bei Reaktionsdruck und Reaktionstemperatur die gasförmigen Reaktionsprodukte von den flüssigen und festen Bestandteilen des Reaktionsgemisches abgetrennt werden. Die gasförmigen Bestandteile werden über Leitung 3 abgezogen und in üblicher Weise weiterverarbeitet. Die nicht flüchtigen festen und flüssigen Bestandteile verlassen den Heißabscheider über Leitung 4 und werden nach Entspannung auf Atmosphärendruck über Stutzen 6 der Vakuumschneckenmaschine 7 zugeführt. Hierbei erfolgt der Eintritt in die Vakuumschneckenmaschine 7 von unten her in den Flüssigraum, um damit einen Abschluß des Zulaufstromes der Produkte aus dem Heißabscheider zu der Vakuumzone der Vakuumschneckenmaschine 7 zu bekommen. Als Förderorgan für den Zulaufstrom wird ein zwangsförderndes Pumpensystem 5, welches gleichzeitig als Dosiereinheit dient, eingesetzt. Das Einsatzprodukt in die Vakuummaschine 7 setzt sich aus 0,86t Öl mit einem Siedebereich von 200 bis 550°C bei Normaldruck, 0,12t Rückstand mit einem Siedebeginn von mindestens 550⁰C bei Normaldruck und 0,02t anorganischen Bestandteilen zusammen.

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Die Vakuummaschine 7 war mft einer Doppelschnecke ausgerüstet und war im Falle des vorliegenden Beispiels über die Länge des Schneckenzylinders in eine Verdampfungszone 8 und in eine Schwelzone 9 unterteilt.

Über die Länge der Verdampfungszone 8 wird der eingesetzte Hydrierrückstand bei 0,1 bar auf 350°C erhitzt. Es werden 0,75t flüchtige Bestandteile über die Stutzen 10 abgezogen und über Leitung 11 im Anschluß eine, im Fließbild nicht dargestellte Abkühlung, in den Kondensatbehälter 12 geleitet. Der Kondensatbehälter 12 ist mit der Vakuumleitung 13 verbunden und das Kondensat wird über Leitung 15 abgezogen.

In der Verdampfungszone 8 war ein ständiges Ansteigen der Viskosität des eingesetzten Rückstandes zu beobachten. Die befürchteten Feststoffabsetzungen an der Schnecke sowie am Schneckenzylinder konnten nicht beobachtet werden.

Der aus der Verdampfungszone 8 erhaltene Rückstand enthielt 0,13t Ölbestandteile mit einem Siedebereich von etwa 450 bis 500°C unter Normaldruck, 0,10t eines bei Normaldruck oberhalb von 550°C siedenden Rückstandes sowie 0,02t anorganischer Bestandteile. Dieser Rückstand wurde in der sich an die Verdampfungszone 8 anschließenden Schwelzone 9 von 35O⁰C über die Länge der Schwelzone an allmählich ansteigend auf 600°C erhitzt, wobei Verdampfungszone 8 und Schwelzone 9 durch eine maschinentechnische Kompressionsstufe 16 getrennt sind, wodurch eine Verdichtung des Rückstandes erfolgt.

In der Schwelzone 9 werden weitere 0,211 Destillat gewonnen, das über die Stutzen 14 und über Leitung 17 abgezogen wird.

Der resultierende Rückstand enthielt im wesentlichen nur noch 0,02t koksähnlicher Produkte und 0,02t anorganischer Bestandteile und wurde in einer Austragszone 18 verdichtet und über Stutzen 19 und Leitung 20 abgezogen.

Die Beheizung der Vakuumschneckenmaschine 7 erfolgte über eine Mantelbeheizung mittels überhitztem Dampf in der Verdampfungszone 8 und mittels Rauchgas in der Schwelzone 9.

In technisch äquivalenter Weise kann die Beheizung aber auch mittels elektrisch beheizter Heizbacken oder durch Induktionsheizung oder bei Mantelbeheizung durch Wärmeträgeröle erfolgen.

Claims (11)

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   Erfindungsansprüche:

   1. Verfahren zur Gewinnung von verdampfbaren Ölen aus dem Rückstand der Hydrierung von Schwer- oder Schwerstölen, Bitumen, Teer, Ölen aus Ölschiefer oder Teersand und dgl. durch eine Vakuumdestillation, gekennzeichnet dadurch, daß der Hydrierrückstand in einer ein- oder mehrwelligen Schneckenmaschine einer Destillation unter vermindertem Druck unterworfen wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Destillation bei Drücken von 0,01 bis 0,6 bar, vorzugsweise 0,02 bis 0,1 bar erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß über die Länge der Schneckenmaschine vom Eintritt zum Austritt des Hydrierrückstandes der Druck von 0,6, vorzugsweise 0,1 bar auf 0,01, vorzugsweise 0,02 bar abfällt.
4. 4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Destillation bei Temperaturen von 200 bis 400°C, vorzugsweise 250 bis 350⁰C erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß über die Länge der Schneckenmaschine vom Eintritt zum Austritt des Hydrierrückstandes die Temperatur von 200°C, vorzugsweise 250°C, auf 400⁰C, vorzugsweise 350°C ansteigt.
6. 6. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das nicht verdampfte Gut nach der Destillation aus ., der Schneckenmaschine in eine Kühl- oder Granuliervorrichtung eingebracht wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das nicht verdampfte Gut in der Schneckenmaschine nach der Destillation vorzugsweise bei Ternperaturen von 350 bis 600°C geschwelt wird.
8. 8. Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Schwelung bei Atmosphärendruck erfolgt.
9. 9. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das nicht verdampfte Gut in der Schneckenmaschine nach der Destillation verdichtet und direkt in einen Vergasungsreaktor eingebracht wird.
10. 10. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Eintritt des flüssigen Hydrierrückstandes in die Schneckenmaschine (7) über ein zwangsförderndes Pumpensystem (5) von unten her in den Flüssigraum erfolgt.
11. 11. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Schneckenmaschine (7) eine Verdampfungszone (8) und eine Schwelzone (9) aufweist, die durch eine maschinentechnische Kompressionsstufe (16) voneinander getrennt sind.