DE2736107A1

DE2736107A1 - Verfahren zum transportieren schweren brennstoffoels als eine aufschlaemmung

Info

Publication number: DE2736107A1
Application number: DE19772736107
Authority: DE
Inventors: Carl D Clay; Raymond H Hughes
Original assignee: Marathon Oil Co
Current assignee: Marathon Oil Co
Priority date: 1976-11-04
Filing date: 1977-08-08
Publication date: 1978-05-18
Also published as: FR2370229A1; DD132892A1; IT1085642B; AU2774677A; CA1059562A; PL200531A1; BR7705351A; US4050742A

Description

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein schweres Brennstofföl mit einem durchschnittlichen Stockpunkt über der durchschnittlichen niedrigsten Temperatur eines Transportsystems wirksam dadurch transportiert, daß zunächst eine physikalische Trennung des schweren Brennstofföls in zwei Anteile erfolgt, sodann der erste Anteil in eine Fraktion mit relativ niedrigem Stockpunkt und* eine Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt fraktioniert, sodann die Fraktion mit niedrigem Stockpunkt mit dem zweiten Anteil erneut vereinigt, der zweite Anteil unter Ausbilden von Teilchen zum Erstarren gebracht, die erstarrten Teilchen mit der Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt überzogen werden und sodann die überzogenen, erstarrten Teilchen in einer Trägerflussigkeit, vorzugsweise Nasser, aufgeschlämmt und die Aufschlämmung in einem Transportsystem, vorzugsweise einer Pipeline, transportiert wird.

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Din Erfindung betrifft den Transport von schwerem Brennstofföl in einem Transportsystem, wie z.B. einer Pipeline. Das schwere Brennstof föl wird in Teilchen zum Erstarren gebracht, die Teilchen mit einer Fraktion mit höhere Stockpunkt des betreffenden schweren Brennstoffs überzogen und die überzogenen Teilchen mit Wasser für den Transport in einer Pipeline aufgeschlämmt.

Mach dem Stand der Technik ist das Pumpen schweren Brennstofföls bei Temperaturen unter dem Stockpunkt derselben außerordentlich schwierig. Diese Brennstoffe sind sehr viskos und können bei den üblichen Pipelinetemperaturen nicht gepumpt v/erden. Das ausreichende Erhitzen der Pipeline zwecks Verringern der Viskosität ist unwirtschaftlich, und das Anv/enden von den Stockpunkt verringernden Mitteln und die Viskosität brechenden Mitteln ist nur mit sehr geringem Erfolg versucht worden. Weiterhin sind schwere Restbrennstoffe zum Erstarren gebracht und in V7asser suspendiert worden, sowie die Kombination sodann bei Temperaturen unter dem Stockpunkt des schweren Restbrennstoffs gepumpt worden.

Beispiele für einschlägige Patentschriften sind nachfolgend angegeben:

Die US-PS 3 804 752 lehrt den Transport wachsartiger Rohöle vermittels Trennen des Gemisches in Fraktionen mithohem und niedrigem Stockpunkt, Erstarren der Fraktion mit hohem Stockpunkt und sodann Aufschlämmen der erstartten Teilchen in der Fraktion mit niedrigem Stockpunkt bei Temperaturen unter der Erstarrungstemperatur der Fraktion mit hohem Stpckpunkt.

Die US-PS 3 767 730 verfährt dergestalt, daß sprühkristallisierte Schwefelkügelchen mit einer Polyhydroxyverbindung überzogen werden zwecks Verhindern eines Abbaues während des Transportes in einer Pipeline in einen flüssigen Träger.

Die US-PS 3 670 520 lehrt das Versprühen einer Flüssigkeit oder eines halbflüssigen Produktes in Tröpfchen, und diese Tröpfchen werden nach unten durch einen aufsteigenden Strom kalten Gases geführt, das dieselben oberflächlich zum Erstarren bringt. Sodann fallen die Tropfen in ein fluidisiertes Bett, v/o das Erstarren zum Abschluß gebracht wird.

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Die US-PS 3 202 533 lehrt das Erstarren von Verbindungen, die bei Raumtemperatur flüssig sind, in gefrorene Kernteilchen, und dieselben werden sodann mit Materialien eingekapselt, die in einem Spaicherlösungsmittel bei Raumtemperatur unlöslich sind.

Die US-PS 3 036 338 lehrt praktisch kugelförmige Teilchen aus schmelzbaren Materialien, die zwecks Verhindern einer Agglomeration überzogen werden.

Die US-PS 3 O26 568 lehrt die Bildung von Bitumenkügelchen oder Granulaten vermittels fibersprühen nach unten in einen nach oben gerichteten Luftstrom, der ein Pulver trägt, das die Kügelchen oder Granulate überzieht und so ein Anhaften und Agglomieren derselben verhindert.

Die US-PS 3 463 986 lehrt die Bildung kugelförmiger Teilchen aus einem Wachs/Polymer-Gemisch vermittels Dispergieren des geschmolzenen Gemisches in einer Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, die kein Lösungsmittel darstellt und sodann Abkühlen des dispergierten Wachs/Bolymer-Gemisches unter Ausbilden einzelner fester Teilchen, die mit feinverteilten Überzugsfeststoffen, wie Calciumcarbonat usw. überzogen werden können -

Die US-PS 3 853 356 lehrt das Fraktionieren eines Rohöls in eine..; Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt, in eine Fraktion mit relativ mittlerem Stockpunkt und eine Fraktion mit relativ niedrigem Stockpurikt. Die Fraktion mit mittlerem Stockpunkt wird zum Erstarren gebracht und in einem Gemisch aus der Fraktion mit relativ niedrigem Stockpunkt und einem Anteil der Fraktion mit hohem Stockpunkt aufgeschlämmt .

Diese Technologie hat sich allgemein als wirtschaftlich wenig ansprechend und technisch nicht wirksam für schwere Brennstofföle erwiesen, die dazu neigen sich in einer Trägerflüssigkeit aufzulösen und zu agglomerieren.

Erfindungsgemäß wurde nun ein neuartig und wirtschaftlich interessantes Verfahren zum Transport schwerer Brennstofföle als Aufschlämmungen in einer Trägerflüssigkeit gefunden. Das Verfahren besteht darin, daß das schwere Restbrennstofföl in einen ersten und einen zweiten Anteil physikalisch getrennt, der erste Anteil in eine Fraktion mit relativ

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niedrigem Stockpunkt und eine Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt fraktioniert, die Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt mit dem zweiten Anteil erneut vereinigt, der zweite Anteil unter Ausbilden erstarrter Teilchen zum Erstarren gebracht, die erstarrten Teilchen mit der Fraktion mit hohem Stockpunkt des ersten Anteils überzogen, die überzogenen erstarrten Teilchen in einer Trägerflüssigkeit aufgeschlämmt und die Aufschlämmung in einem Transportsystem, wie einerPipeline, transportiert wird. Die ersten und zweiten Anteile, die in ihrer Zusammensetzung identisch bleiben, werden so getrennt, daß lediglich der relativ kleine Anteil fraktioniert werden iuiß.

Kohlenwasserstoffgemische mit durchschnittlichen Stockpunkten über der jahreszeitlich bedingten Umweltstemperatur des Transportsystems sind erfindungsgemäß geeignet. Uesondes geeignet ist schweres Brennstoff öl. Schv/eres Brennstoff öl ist definiert als der Raffinationsrückstand nach Extraktion der entsprechenden marktgängigen Prc&dukte wie Benzin, Kerosin, Schmieröle, Wachs und Destillatbrennstofföl aus dem Rohöl. Beispiele für schwere Brennstofföle, die erfindungsgemäß besonders geeignet sind, sind unter anderem diejeniqen, die eine SFU (Saybolt Furol Universal) Viskosität bei 5O°C von etwa 50 bis etwa 30O° SFU und vorzugsweise etv/a 150 bis etwa 250°, und insbesondere bevorzugt eine Viskosität von größer als etv/a 200° SFU besitzen.

Das schwere Brennstofföl wird in einen ersten und einen zwieten Anteil getrennt. Der erste Anteil kann sich auf etwa 1% bis etwa 10%, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 8% und insbesondere bevorzugt auf etwa 2 bis etwa 4% des ursprünglichen schweren Brennstofföls belaufen.

Die Trennung des ersten und des zv/eiten Anteils ist eine rein physikalische Trennung und wird vermittels eines beliebigen einer Vielzahl an Verfahren durchgeführt, wie einem Abgießen des ersten Anteils und Zurücklassen des zweiten Anteils. Die Zusammensetzung des ersten und des zv/eiten Anteils bleibt vorzugsweise identisch, jedoch kann die zur Trennung angewandte Arbeitsweise eine physikalische Veränderung der Anteile bewirken.

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Der erste Anteil des schweren Brennstofföls wird zunächst in wenigstens zwei Fraktionen fraktioniert, und zv/ar eine Obenfraktion mit einem realativ niedrigen Stockpunkt (ebenfalls so definiert, daß dieselbe bei einer gegebenen Temperatur eine Dichte und Viskosität besitzt, die niedriger als diejenige des ursprünglichen, schweren Brennstofföls ist) und eine Bodenfraktion mit einem relativ hohen Stockpunkt (ebenfalls so definiert, daß dieselbe bei einer gegebenen Temperatur eine Dichte und Viskosität besitzt, die über derjenigen des ursprünglichen schweren Brennstofföls liegt). Die Fraktion nit dem niedrigen Stockpunkt sollte einen Stockpunkt auf v/eisen, der wenigstens 0,5 C und vorzugsweise v/enigstens 2,5°C unter dem Durchschnittswert des niedrigsten Temperaturbereiches des Transportsystems, v:ie z.B. einer Pipeline oder einer Kombination aus einer Pipeline und einer Tankbatterie liegt.

Nachdem der ersten Anteil c'os schweren Brennstöf föls fraktioniert v/orden ist, wird die Gesamtmenge oder wenigstens ein Anteil der Fraktion mit niedrigem Stockpunkt erneut mit dem zweiten Anteil des schweren Brennstöfföls vereinigt. Weiterhin wird sodann der zweite Anteil des schweren Brennstofföls einschließlich der Fraktion mit niedrigem Stockpunkt des ersten Anteils unter /ausbilden praktisch fester Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa O,05 bis etwa 20 oder mehr mm und vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 5 mra und ibsbesoncicre bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 3 mn zum Erstarren gebracht oder zerkleinert. Die Teilchen sind vorzugsweise kugelförmig und können praktisch einheitlichen Durchmesser oder v/ahllose verteilte Durchmessergrößen besitzen. Die Zerkleinerung wird durch Sprühkristallisation, r;xtrudieren, Verformen, Zerhacken, Vermählen und dgl. bewerkstelligt zwecke Dispergieren oder Zerlegen des nicht erstarrten oder erstarrton Materials. Unter dem hier angewandten Ausdruck "Erstarren" ist zu verstehen ein Vorfestigen, Kristallisieren, überführen in eine geleeartige Konsistenz usw.

Dio Sprühkristallisation kann dadurch bewerkstelligt v/orden, daß dor zweite Anteil des schweren Bronnstofföls in einen Sprühturm eingesprüht wird, wo die Kristalle in Berührung mit Gas, z.B. Luft, T^/ ^cr)2' Erdgas oder ähnlichen Gasen) und/oder VJanser kommen. Luft ist das bevorzugte Gas und wird vorzugsweise durch den Sprühturm durch natür·-

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liehe oder erzwungene Konvektion mit Geschwindigkeiten bewegt, die nicht die Fallgeschwindigkeit der durch den Turm hindurchfallenden Kristalle überschreiten. Geeignet sind Luftgeshhv/indigkeiten unter etwa 6 m/sec und vorzugsweise unter 3 m/sec. und insbesondere bevorzugt unter etwa 1,5 m/sec. Die Temperatur der in den Sprühturm eintretenden Luft liegt vorzugsweise etwa 1°C bis etwa 125°C und insbesondere bevorzugt etv/a 5 C bis etwa 8O°C unter der ERstarrungstemperatur der Sprühkristalle. Die Temperatur der den Sprühturm verlassenden Luft liegt vorzugsweise etwa 125 C unter bis etwa 85°C über, und stärker bevorzugt etwa 55°C unter und etwa 5°C über der durchschnittlichen Erstarrungstemperatur des zweiten Anteils des in den Sprühturm eintretenden schweren Brennstofföls.

Nachdem der zweite Anteil des schweren Brennstofföls in die gewünschte Teilchengröße zum Erstarren gebracht worden ist, v/erden die Teilchen mit der aus dem ersten Anteil des schweren Brennstoiföls erhaltenen Fraktion hohen Stockpunkts überzogen. Das überziehen erfolgt vermittels Einsprühen der Fraktion hohen Stockpunktes in eine Kammer _f durch die die Teilchen fallen vermittels Untertauchen der Teilchen in ein Bad der Fraktion hohen Stockpunktes, oder vermittels irgendeines anderen auf dem einschlägigen Gebiet bekannten Verfahrens. Als ERgebnis werden die Teilchen mit der Fraktion hohen Stockpunktes überzogen, wodurch jedes Teilchen eine schützende Schicht der Fraktionhohen Stockpunktes mit einem höheren Stockpunkt als demjenigen des schweren Brennstofföls der Teilchen erhält. Der Zweck und die Wirkung dieses Überzuges sind weiter unten erläutert.

Nachdem die Teilchen mit der Fraktion hohen Stockpunktes überzogen worden sind, wird wenigstens ein Anteil und vorzugsv/eise die Gesamtmenge der Teilchen mit einer Trägerflüssigkeit aufgeschlämmt (z.B. vereinigt oder vermischt). Die Trägerflüssigkeit kann mit Kohlenwasserstoffen nicht mischbar sein. Vorzugsv/eise ist die Trägerflüssigkeit eine wässrige Lösung (z.B. VJasser) . Während des Aufschlämmens liegt die Temperatur der Trägerflüssigkeit vorzugsv/eise bei etwa 15 C unter bis etv/a 5O°C über, und stärker bevorzugt bei etv/a 10 C unter bis etwa 10°C über der niedrigsten, der Jahroszeit entsprechenden Umweltstemperatur des Transportsystems. V7eiterhin sollte die Tempercitur

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der Trägerflüssigkeit während des Aufschlämmens unter und vorzugsweise wenigstens etwa 3°C und stärker bevorzugt wenigstens etwa 10 C und insbesondere bevorzugt wenigstens etwa 15 C unter der Lösungstemperatur der Fraktion hohen Stockpunktes sein, die den überzug auf den Teilchen des schweren Brennstofföls darstellt.

Die Aufschlämmung kann in der Masse, z.B. Tankwagen, Tanklaster, Tanklasteranhänger, Tankschiff oder dgl. transportiert, vorzugsweise erfolgt jedoch der Transport in einer Leitung, wie einer Pipeline. Natürlich kann die Leitung oder das Pipelinesystem Tankbatterien, wie z.B. Sanunel- oder Haltetanks aufweisen.

Die Aufschlämmung kann unter laminaren, transitionalen (z.B. Reynolds Zahlbereich von etwa 2000 bis etwa 4000) oder turbulenten Fließbedingungen in der Leitung transportiert werden. Die turbulenten Fließbedingungen künnen dort bevorzugt sein, wo man bestrebt ist die erstarrten Teilchen in einem homogen dispergierten Zustand zu halten.

Die Aufschlämmung wird vorzugsweise in einer Leitung transportiert, in der die durchschnittliche höchste Temperatur der Leitung in wenigstens dem Hauptteil des Anfangs unter der Lösungstemperatur der Fraktion hohen Stockpunktes liegt, die der überzug für die Teilchen des schweren Brennstofföl«3 darstellt. Die durchschnittliche höchste Temperatur der Leitung liegt vorzugsweise wenigstens etwa 1°C unter und stärker bevorzugt wenigstens etwa 3°C unter der durchschnittlichen Lösungstemperatur der Fraktion hohen Stockpunktes, die den überzug darstellt. Der hier angewandte Ausdruck "Lösungstemperatur¹¹ ist die Temperatur, bei der praktisch die Gesamtmenge der den überzug darstellenden Fraktion hohen Stockpunktes in der kontinuierlichen Phase der Aufschlämmung in Lösung geht.

Indem in dieser Weise die erstarrten Teilchen des schweren Brennstofföls mit einer Fraktion hohen Stockpunktes des ursprünglichen schweren Brennstofföls überzogen werden, wird der effektive Stockpunkt des die Teilchen darstellenden schweren Brennstofföls auf denjenigen der Fraktion hohen Stockouhnktes erhöht. Derch überziehen der Teilchen mit einer Fraktion hohen Stockpunkts wird die Auflösungs- und Agglomerationsgeschwindigkeit der Teilchen in der Trägerflüssigkeit wesentlich verringert.

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Claims

PATENTANWALT D-I BERLIN 33 4.8.77 MANFREDMIEHE FALKENRIED 4 O1IOCInT Telefon: (030) · JIK 50 Diplom-Chemiker //JDlU/ TeltjMinme: INPUiPROP BERLIN Tclcxt OtIS«43 US/07/2346 Docket 740059-A-WGY MARATHON OIL COMPANY 539 South Main Street, Findlay, Ohio 45840, USA Verfahren zum Transportieren schweren Brennstofföls als eine Aufschlämmung Patentansprüche

1. Verfahren zum Transportieren schweren Brennstofföls als eine Aufschlämmung in Wasser? gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) Auftrennen des schweren Brennstofföls in einen ersten Anteil und einen zweiten Anteil;

b) Fraktionieren des ersten Anteils in eine Fraktion mit relativ niedrigem Stockpunkt und eine Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt,

c) erneutes Vereinigen der Fraktion mit der.i relativ niedrigen Stockpunkt mit demzweiten Anteil;

d) praktisch Verfestigen v/enigstens eines Anteils des zweiten Anteils des schweren Brennstoffs unter Ausbilden erstarrter Teilchen des schweren Brennstofföls,

e) Überziehen der erstarrten Teilchen mit der Fraktion mit relativ hohem Stockpunkt,

f) Aufschlämmen der überzogenen, erstarrten Teilchen rr.it einer Trägerflüssigkeit und

g) Transportieren der Aufschlämmung in einem Transportsystem.

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ORlQfNAL INSPECTED

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) Anwenden des ersten Anteils mit einem Durchschnitt von etwa 1 bis etwa 10 Vol.% des schweren Brennstofföls und

b) Anwenden des zweiten Anteils mit einem Durchschnitt von etwa 90 bis 99 Vol.% des schweren Brennstofföls.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erstarren durch Sprühkristallisieren ausgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Trägerflüssigkeit eine wässrige Flüssigkeit angewandt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Transportsystem eine Leitung angewandt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichn et, daß dergestalt gearbeitet wird, daß die Aufschlämmung in einem Transportsystem bei Temperaturen bis zu etwa 50⁰C stabilisiert verbleibt.

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