DE3122650A1

DE3122650A1 - Verfahren und vorrichtung zur erdoel-destillation

Info

Publication number: DE3122650A1
Application number: DE19813122650
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Buchenau; Friedrich 6451 Hammersbach Fauser; Willi 6453 Seligenstadt Fischer
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1981-06-06
Filing date: 1981-06-06
Publication date: 1982-12-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erdöl-Destillation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erdöl-Destillation, bei dem das Rohöl zur Abtrennung niedrigsiedender Bestandteile zunächst unter Atmosphärendruck und danach die verbleibenden Bestandteile unter Vakuum destilliert werden.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Der einfachste Raffinerietyp ist die Heizölraffinerie, bei der in einer unter atmosphärischem Druck arbeitenden Kolonne alle bis z. B. 3700 C verdampfbaren Anteile abdestilliert und zu Flüssiggas, Motorentreibstoff und leichtem Heizöl verarbeitet werden. Der Rückstand wird als schweres Heizöl verwertet. Der Rückstandsanteil beträgt abhängig vom eingesetzten Rohöl 40 - 55 %.
In anderen Raffinerien wird aus dem atmosphärischen Rückstand in einer Vakuum-Destillationskolonne ein weiterer Anteil herausdestilliert, der z. B. durch katalytische oder thermische Crackung und Hydrierung in Motorentreibstoffe umgewandelt werden kann, aus dem Schmierstoffe gewonnen werden können oder der zu petrochemischen Zwischenprodukten verarbeitet werden kann. Raffinerien dieses Typs werden als Kraftstoff-Raffinerien, Schmieröl-Raffinerien oder petrochemische Raffinerien bezeichnet. Je nach technischer Ausstattung können hier die Anteile mit atmosphärischem Siedeende von 470 - 5300 C als Destillat gewonnen und der Rückstandsanteil auf 25 - 35 % gesenkt werden. Zur Erreichung dieses Zieles muß in der Regel die Vakuumdestillation mit Strippdampfzusatz durchgeführt werden.
Noch höhere Anteile kann man aus dem Vakuumrückstand durch Extraktion mit Lösungsmittel gewinnen. Das so gewonnene Produkt nennt man "Bright Stock". Die Lösungsmittelextraktion ist apparativ aufwendig und hät einen hohen Energiebedarf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Erdöl-Destillationsverfahren wesentlich zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vakuumdestillation einen Kurzweg-Destillationsschritt enthält. In einer Kurzweg-Destillationsanlage ist in bekannter Weise der Kondensator mit seiner gekühlten Fläche nur wenige Zentimeter von der Verdampferfläche entfernt.
Dem Produktdampf steht dadurch im Vergleich zur normalen Vakuumdestillation ein größerer Strömungsquerschnitt zur Verfügung, und die bei sehr niedrigen Verdampfungsdrücken resultierenden großen Dampfvolumina können ohne wesentliche-Drosselverlust direkt die Kondensationsflächen erreichen.
Ein Kurzwegverdampfer arbeitet ohne Strippdampf und bei so tiefen Drücken, daß Erdölbestandteile mit einem atmosphärischen Siedeende über 6000 C bei zulässigen Produkttemperaturen verdampfbar sind. Durch den Wegfall des Strippdampfes und Unterdrückung von Zersetzungsreaktionen werden zur Aufrechterhaltung des Betriebsdruckes von beispielsweise 1 mbar nur kleine und energiesparende Vakuumpumpsätze im Vergleich zu den konventionellen Dampfstrahlsaugpumpen benötigt.
Bei einer Treibstoff-Raffinerie, bei der die Vakuumdestillate einer Crackung unterworfen werden, hat der Einsatz der Erfindung eine wesentliche Erhöhung (bis zu 50 %) des crackbaren Anteils zur Folge. Bei dem erfindungsgemäßen Einsatz eines Kurzweg-Verdampfers ist es möglich, auf den Strippdampf-Zusatz bei dem vorhergehenden konventionellen Vakuumdestillationsschritt zu verzichten. Damit entfallen auch die bekannten, mit der Stripp-Destillation verbundenen Korrosionsprobleme. Aber selbst dann, wenn man auf das Einblasen von Strippdampf aus Prozeßgründen nicht verzichten möchte, sind durch den nachfolgenden Kurzweg-Destillationsschritt einfachere Betriebsbedingungen gegeben, weil die Wasserdampfmenge nicht mehr durch die Ausbeute in dem konventionellen Vakuumdestillationsteil bestimmt ist. Für die Erzeugung von "Bright Stock" kann die technisch aufwendige Lösungsmittelextraktion durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines Kurzweg-Verdampfers ersetzt werden. Darüber hinaus können die durch Kurzweg-Destillation gewonnenen Destillat fraktionen gegenüber dem konventionell gewonnenen "Bright Stock" bedarfsgerechter erzeugt werden, da ßber die Destillationsparameter die Schnittbreite beliebig beeinflußt werden kann.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Destillationskolonne zur Durchführung der atmosphärischen Destillation und eine Kurzweg-Destillationseinrichtung umfaßt. Es besteht die Möglichkeit, den Rückstand aus'der atmosphärische Destillation direkt in den Kurzweg-Verdampfer einzuspeisen.
Zweckmäßiger ist jedoch, zwischen der atmosphärischen Destillation und der Kurzweg-Destillation eine an sich bekannte Flashdestillation unter Vakuum - mit oder ohne Dampfzusatz - einzusahalten.
Weitere Vorteile und die Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellt sind, erläutert werden.
Die Figur 1 zeigt - stark vereinfacht - in Blockdarstellung den Destillationsteil einer Kraftstoff-Raffinerie mit den Mengenströmen, wenn ein übliches Nahost-Rohöl eingesetzt wird. Mit 1 ist eine Destillationskolonne bezeichnet, der über die Leitung 2 das zu destillierende Erdöl zugeführt wird und in der unter atmosphärischem Druck die Fraktionen 3 bis 7 abdestilliert werden.
Der atmosphärische Rückstand wird über die Leitung 8 einer Vakuum-Destillationskolonne 9 zugeführt, in der bei einem Druck von ca. 50 mbar die Fraktionen 11 bis 13 abgetrennt werden. Mit 14 ist eine Einspeiseleitung für Strippdampf bezeichnet, die vorzugsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entfällt.
Der aus der Vakuum-Destillationskolonne 9 ausfließende Vakuumrückstand wird über die Leitung 15 dem Kurzwegverdampfer 16 zugeführt, in dem bei einem Druck von ca.
1 mbar oder darunter eine weitere Vakuum-Destillatfraktion über die Leitung 17 abgetrennt wird. Der dabei entstehende Vakuumrückstand (17 %) wird über die Leitung 18 abgeleitet und z. B. direkt in eine Bitumenblasanlage transportiert.
Verglichen mit einer konventionellen Destillationsanlage, bei der die Fraktionen 11 bis 13 unter Verwendung von Strippdampf 21 % - bezogen auf 100 % eingesetztes Erdöl -betrug, kann in der dargestellten Anlage aus dem gleichen Nahost-Rohöl mit Hilfe des nachgeschalteten Kurzwegverdampfers 16 eine Ausbeuteerhöhung um 14 % erreicht werden. Das ergibt insgesamt eine Vakuumdestillat-Ausbeute von 35 %. Auch wenn auf das Strippen in der Vakuumdestillationskolonne 9 verzichtet wird, ändert sich die Gesam ausbeute nicht. Die in Klammern stehenden Prozentzahlen in der Figur 1 beziehen sich auf Ausbeuten ohne Strippdampfeinspeisung.
Versuche haben bestätigt, daß der Einsatz der Kurzwegdestillation an-dieser Stelle betriebssicher ist. Durch die Senkung des Arbeitsdruckes in den Millibar-Bereich konnte die Destillationstemperatur soweit gesenkt werden, daß auch die Anteile mit einem atmosphärischen Siedepunkt über 6000 bei den zulässigen Produkttemperaturen verdampfbar waren. Außerdem konnte nachgewiesen werden, daß mit relativ kleinen Vakuumpumpen das notwendige Vakuum aufrechterhalten werden kann, da kein Strippdampf benötigt wird und keine Zersetzungsdämpfe abzusaugen sind.
Im Vergleich zu der bei der Erdöl-Destillation eingesetzten konventionellen Destillationstechnik sind bei dem Kurzwegdestillationsverfahren folgende Punkte- ausschlaggebend, die die Destillation der höhersiedenden Anteile ermöglichen: - Das zu verdampfende Produkt wird als dünner Film auf die Verdampferfläche aufgetragen und fließt unter Schwerkraft und möglichst intensiver Durchmischung, z. B. durch zusätzliche mechanische Mittel wie Wischer o. dgl., an der Verdampferfläche entlang nach unten.
- Verdampferfläche und Kondensationsfläche haben einen geringen Abstand voneinander, so daß die großen Dampfvolumina, die bei dem niedrigen Druck zwangsläufig entstehen, problemlos transportiert werden können.
- Destillat und Rückstand werden-in getrennten Auffangrinnen unterhalb der Produktaufgabe gesammelt und abgeleitet.
- Die Inertgase sammeln sich auf der der Heizfläche abgewandten Seite des Kondensators und können auf kurzem Wege abgesaugt werden.
Die Figur 2 zeigt den Ausschnitt der Destillationslinie einer Kraftstoff-Raffinerie, in der die Kurzweg-Destillation eingebunden ist.
Der aus der atmosphärisch arbeitenden Destillationskolonne austretende, in einem Röhrenofen auf 4200 C aufgeheizte Rückstand tritt durch die Leitung 8 in die Vakuumkolonne 9 ein, die bei einem Druck von sa. 80-mbar arteitet Einzelne Böden und der Demistor 10 sind schematisch dargestellt.
Das Vakuum wird mit einem Dampfstrahlsauger erzeugt, der an die Vakuumleitung 19 angeschlossen wird. Die Destillate aus der Vakuumkolonne werden über die Leitungen 11 bis 13 abgeleitet.
Über die Leitung 15 wird der mit 3600 C ablaufende Vakuumrückstand in den Kurzweg-Verdampfer 16 transportiert, in dem bei einem Druck um 1 mbar eine Fraktion abdestilliert wird, die über die Leitung 17 mit 2200 C den Verdampfer verläßt. Aus dem Kurzweg-Verdampfer tritt der Vakuumrückstand mit 3200 C über die Leitung 18 aus. An die mit 20 bezeichnete Leitung ist eine geeignete Vakuumpumpe angeschlossen.
Der Kurzweg-Verdampfer 16 ist mit einem Heizmantel 21 mit Zulauf 22 und Ablauf 23 ausgerüstet, welcher üblicherweise von einem Heizmittel durchströmt ist. Falls das Produkt selbst - zugeführt über die Leitung 8 - eine ausreichend hohe Temperatur hat, kann es selbst als Heizmedium dienen und durch den Heizmantel hindurchgeführt werden. Insbesonder dann, wenn der Kurzweg-Destillationsschritt zweistufig, d. h., mit zwei hintereinandergeschalteten Kurzwegverdampfern (nicht dargestellt), betrieben wird, kann es zweckmäßig sein, den ersten der beiden Verdampfer mit dem Speiseprodukt selbst zu beheizen.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Erdöl-Destillation ANSPRUCHE 1. Verfahren zur Erdöl-Destillation, bei dem das Rohöl zur Ab -trennung niedrigsiedender Bestandteile zunächst unter Atmosphärendruck und danach die verbleibenden Bestandteile unter Vakuum destilliert werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vakuumdestillation einen Kurzweg-Destillationsschritt enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kurzweg-Destillation eine Vakuum-Flash-Destillation unter Zuhilfenahme von Dampf vorgeschaltet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kurzweg-Destillation eine Vakuum-Flash-Destillation ohne Dampfzusatz vorgeschaltet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zur Verdampfung notwendige Energie beim Kurzweg-Destillationsschritt dem Speiseprodukt ganz oder teilweise entnommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kurzweg-Destillationsschritt ein- oder mehrstufig durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei zweistufig ausgeführter Kurzweg-Destillation der erste Kurzwegverdampfer mit Hilfe des Speiseproduktes beheizt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kurzweg-Destillation bei Verdampfungsdrücken von 0,01 bis 50 mbar, vorzugsweise 0,1 bis 10 mbar, durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a-d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der dünne Film durch Schwerkraft als Rieselfilm erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z- e i c h n e t , daß der dünne Film durch Schwerkraft und zusätzlich durch mechanische Mittel erzeugt wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie eine Destillationskolonne (1) zur Durchführung-der atmosphärischen Destillation und eine Kurzweg-Destillationseinrichtung (16) umfaßt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kurzweg-Destillationseinrichtung (16) eine Flash-Destillationseinrichtung mit oder ohne Dampf zusatz (9) vorgeschaltet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flash-Destillationseinrichtung eine oder mehrere Verdampferkammern (9) umfaßt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens zwei hintereinander geschaltete Kurzweg-Verdampfer mit jeweils einem Heizkreislauf und einem Kühlkreislauf vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in die der Zuführung des Vakuum-Rückstandes zur Kurzweg-Destillationseinrichtung (16) dienende Leitung (15) der Heizkreislauf (21) des Verdampfers (16) eingeschaltet ist.